SE529122C2 - Skyddsanordning för områdesbegränsning och övervakning - Google Patents

Description

20 25 30 35 529 122 2 felsökningsarbete. En automatisk hastighetsövervakning kan se till att den rörliga maskindelen stoppas direkt om hastigheten överskrids. Vid utformning av skyddssektorer kan man övervaka att hastigheten då maskinen går från en skyddssektor till en annan måste vara låg. Det innebär att tillägget för extra långstoppsträcka vid hög hastighet kan elimineras dvs. maskinen stoppas då om hastigheten vid en sådan position blir för hög. AEn förutsättning för att man säker skall veta var maskinen befinner sig kräver att områdesövervakningen uppfyller de krav som ställs för att man skall kunna lita på informationen.

Kortfattad beskrivning av uppfinningen För att förenkla ovannämnda övervakning av position och hastighet har en ny anordning utvecklats som ger avsevärd förenkling och ger ytterligare skyddsmöjligheter.

Således avser uppfinningen ett säkerhetssystem avsett att användas till säkerhetsfunktioner, i vilket ett fel i en styrkrets inte leder till att en skyddsfunktion uteblir. System innefattar övervakade funktioner bestående av minst två givare inkopplade till en övervakningsenhet som tar emot och behandlar information om en maskins position från båda givarna och jämför dessa resultat med lagrade värden och ett antal ingångsvillkor för övervakningsenheten. Givarna innefattar organ för alstrande av data avseende en position av en maskinrörelse. Övervakningsenheten innefattar organ, vilket med avseende på resultatet av jämförelse är anordnat att stoppa en maskinrörelse om villkor för stopp uppfylls.

Företrädesvis är enheten programmerbar. Givare tillhandahåller dessutom information om hastighet, vilken används för att stoppa maskinen om hastighetsvillkor uppfylls. Givare kan dessutom tillhandahålla information om en riktning av maskinrörelsen, vilken används för att stoppa maskinen om hastighetsvillkoren uppfylls. Två eller flera givare kan sammankopplas med en eller flera programmerbara programmeringsenheter via en databuss.

Enligt en föredragen applikation används systemet för områdesbegränsning av en industrirobot.

Uppfinningen avser även en metod för säker styrning av en maskin medelst ett säkerhetssystem, i vilket ett fel i en styrkrets inte leder till att en skyddsfunktion uteblir. Metoden innefattar stegen att: att anordna minst två givare inkopplade till 10 15 20 25 30 35 529 122 3 en övervakningsenhet, förse nämnda övervakningsenhet med information om maskinens position från båda givarna, jämför dessa resultat med lagrade värden och ett antal ingångsvillkor för övervakningsenheten, alstra medelst nämnda givare data avseende en position av en maskinrörelse, och med avseende på resultatet av jämförelse övervakningsenheten stoppa en maskinrörelse om villkor för stopp uppfylls.

Kortfattad beskrivning av ritningar I det följande kommer uppfinningen att beskrivas på ett icke begränsande sätt med hänvisning till bifogade ritningar, i vilka: Fig. 1 visar ett mycket schematiskt utförande av ett övervakningssystem enligt föreliggande uppfinning, och Fig. 2 visar i perspektiv en robotinstallation utnyttjande ett system enligt uppfinningen.

Detaljerad beskrivning av utföringsexemplen I det följande beskrives uppfinningen på ett icke begränsande sätt med hänvisning till övervakning av rörelser hos en industrirobot. Emellertid är det självklart att uppfinningen inte är begränsad till de illustrerade utföringarna.

Applikationsområden sträcker sig till alla applikationer där rörliga apparater, såsom kranar, traverser, band etc. förekommer.

Enligt Fig. 1 består systemet 100 av minst två givare 110 och 120 som ger positionsläget till en säker övervakningsenhet 130. Grundförutsättningen är densamma som dagens system dvs. dubbla Informationer om i vilket läge en maskindel 141 av en maskin, i detta fall en robot 140, befinner sig samt att man förutsätter att det inte blir fel på båda givarna samtidigt.

I en mekanisk utformning garanteras positionen av fasta nockar som är utformade så att två brytare känner av varje område.

Enligt uppfinningen består avkänningen av två givare 110 och 120 som ger aktuell position till övervakningsenheten 130. Övervaknlngsenheten 130 håller dubblerat, med hjälp av positionssignaler, reda på var maskindelen 141 befinner sig. Om 10 15 20 25 30 35 529 122 4 givarna, t.ex. består av två absolutgivare, som i varje läge ger ett positionsvärde till Övervakningsenheten så kan den dels hålla reda på i vilket läge en definierad maskindel befinner sig samt med vilken hastighet och riktning den rör sig. Sådana absolutgivare finns på marknaden t.ex. PROFIBUS DP 674/675/684/685 från LEINE&LINDE. Emellertid kan även andra positions-/hastighetsgivare beroende av applikationen användas, t.ex. en kamera (CCD) baserad rörelseanalyseringssystem, GPS, laserbaserade givare, etc. Övervakningsenheten innefattar en datorenhet 131 anpassad för att taga emot och behandla information om en maskins position från båda givarna och jämför dessa resultat med inprogrammerade värden i en minnesenhet 132 och andra ingångsvillkor 133 för- övervakningsenheten. Således ger givarna information om var en maskinrörelse pågår och att resultatet används för att stoppa en maskinrörelse om de inprogrammerade villkoren för stopp uppfylles. Villkoren kan vara att hastigheten inte får överstiga en viss storlek, t.ex. 250 mm/s om någon går in för att testa ett program för en robot, att roboten bara får rör sig i en sektor från 70 till 140 grader, att den bara får rör sig i en volym som definieras av gränsytan, att hastigheten måste vara en konstant bestämd hastighet, att den får rör sig med en låg hastighet när den närmar sig gränsen till en sektor om någon befinner sig i den sektorn, att hastighetsbegränsningen endast gäller när någon arbetar i en angränsande sektor mm.

Genom att jämföra värden från båda givarna kan övervakningsenheten också hålla reda på att båda givarna ger information. Om t.ex. en givare skulle ge felaktiga värden eller inga värden så upptäcks detta direkt eftersom skillnaden mellan värden för de olika givarna blir fel. Om övervakningsenheten utgörs av en programmerbar övervakningsenhet underlättas skyddsutformningen avsevärt. En maskin t.ex. en robot kan då levereras med förmonterade absolutgivare. Där maskinen skall användas kan man genom instruktioner, t.ex. ett program, lägga in: - En eller flera skyddssektorer: genom att ange värdena vid programmering av säkerhetssystemet t ex i programmeringsspråket som skrivs in värdemässigt i programmet t ex grader.

- Hastighetsbegränsning: då maskinen går från en skyddssektor till en annan - Förbjudna områden: dvs. områden som maskindelen inte får röra sig i. För en industrirobot som oftast har större arbetsområde än det som används kan ett tillåtet rörelseområde begränsas till det som industriroboten är programmerad att utföra. 10 15 20 25 30 35 529 122 5 - Områdesbegränsning: t.ex. genom kombinationer av olika axlar i en industrirobot. Detta förutsätter dubbla givare på varje axel.

- Områdesbegränsning av både rätlinjiga och roterande rörelser.

- Kombinationer av hastighetsbegränsning och områdesbegränsning.

Det finns också en möjlighet att förenkla inkoppling av absolutgivarna till den programmerbara övervakningsenheten genom att ansluta dessa direkt på en buss där flera givare kan övervakas av en eller flera övervakningsenheter, företrädesvis programmerbara övervakningsenheter. Varje givare har då en unik adress som sätts i givaren eller pluggen som talar om vilken givare som informationen kommer ifrån.

Fig. 2 visar en schematisk robotinstallation 200 i ett grindförsett område.

Arbetsområdet begränsas av skyddsgrindar 210. Genom öppningar i grindarna ges möjlighet att tillträda olika sektioner inom området, t.ex. en förreglad grind 211, en mätlucka 212, en port 213 och en truckport 214. Installationen är uppbyggd enligt följande: En robot 240 hanterar detaljer 250 mellan pall 261, svarv 262, fleroperationsmaskin 263, teststation 264 och en skrotbinge 295. Robotens arbetsområde är uppdelat i sektioner, vilket gör att t.ex. kontroll kan ske om roboten befinner sig i vissa områden, t.ex. C eller B.

Vid teststationen beställes de detaljer som ska kontrollmätas. I detta fall manuellt genom luckan 212. Luckan är försedd med en lägeskopplare som ger stop till roboten om den befinner sig i sektor A. Robotens position och rörelsehastighet känns av medelst givare enligt ovan.

När den förreglade grinden 211 öppnas stoppas roboten var den än befinner sig.

Vid mätstationen tas detaljerna ut från luckan 212 som är försedd med en lägeskopplare som ger stopp till roboten om den befinner sig i läges A. Robotens position känns av en givare, t.ex. monterad i den stora rotationsaxeln.

Där trucken 270 kör in för pallhantering finns ljusbommar 281-284. När den inre ljusbommen (1) påverkas stoppas roboten var den än befinner sig, om man först har påverkat den yttre. 10 15 20 25 30 35 529 122 6 När den yttre ljusbommen (2) påverkas stoppar roboten om den befinner sig i sektor C. I annat fall ges information till roboten att någon är i sektor C, dvs. områdesbegränsning. Om ljusbommen är påverkad måste den återställas utanför staketet.

Utanför ljusbom 2 finns tre fotoceller. Den yttre är ansluten till en ljudsignal 291 som ger varning för inträde. Den inre fotocellen är till för att ge produktionsstopp till roboten innan stopp ges från ljusbom 2. Produktionsstopp ger en mjukare inbromsning.

En tredje fotocell 285 är placerad för avkänning av gafflarna på trucken kan stänga av ljudsignalen. På ett styrskåp 295 innehållande övervakníngsenheten enligt uppfinningen visas vilka stopp som har skett och orsaken till stoppen.

All sammankoppling av skydd är utförd med dubblerad funktion och övervakadmot kortslutning.

Systemet har dubbla kanaler för alla stoppslingor för skyddsanordningar, dvs. fr.o.m. skydd och in i roboten. Ett sådant system beskrivs i det svenska patentet nr. 0000971-2 (PCT/SEO1/00588), av samma uppfinnare och införlivat häri genom referens. Detta patent beskriver ett programmerbart säkerhetssystem avsett att användas till säkerhetsfunktioner, i vilket ett fel i en styrkrets inte leder till att en skyddsfunktion uteblir. Systemet innefattar övervakade funktioner bestående av minst två styrenheter, ingångar separat kopplade till båda styrenheterna. Varje styrenhet exekverar varsin instruktionsuppsättning och kontinuerligt jämför ett resultat från exekveringen med varandra. Åtminstone en styrenhet kan tlllgängliggöras en andra styrenhets in- och/eller utgångsstatus och/eller ett antal flaggor och att styrenheterna är anordnade att övervaka resultatet av varsin exekverade instruktionsuppsättning och kontrollera att resultaten av exekveringarna är väsentligen likvärdiga.

Feldetektionen kan dessutom ske i enlighet med det svenska patentet 0101450-S (WO 02/086838) av samma sökande och införlivat häri genom referens beskriver en säkerhetsanordning innefattande en säkerhetsmodul, en databuss samt en eller flera givare. Säkerhetsmodulen sänder ut ett pulståg (en dynamisk signal) över nämnda buss utgörande en slinga, varvid pulståget går till varje nämnd givare, i vilken pulsen modifieras. 10 529 122 Alla skydd är inkopplade på robotens arbetsstopp, vilket är detsamma som en dubblerad övervakad stoppingång som förbikopplas av programmeringsenhetens hålldon. Vid programmering förbikopplas alla skydd av hålldonet på programmeringsenheten. Vid varje återställningsplats för skydd finns en knapplåda med knappar för återställning, start och stopp av produktionen samt nödstopp.

Uppfinningen är inte begränsad till de visade utföringsexemplen, utan kan varieras på olika sätt utan att avlägsnas från de bifogade kravens skyddsomfång, och anordningen och metoden kan implementeras på olika sätt beroende av applikation, funktionella enheter, behov, krav och så vidare.

Claims (6)

1. 0 15 20 25 35 529 122 PATENTKRAV

2. 1. Ett säkerhetssystem avsett att användas till säkerhetsfunktioner, vilket system förhindrar att ett fel i en styrkrets leder till att en skyddsfunktion uteblir medelst övervakade funktioner bestående av minst två givare (110, 120) inkopplade till en övervakningsenhet (130) som tar emot och behandlar information om en maskins (140, 240) position från båda givarna och jämför dessa resultat med lagrade värden och ett antal ingångsvillkor för övervakningsenheten, varvid nämnda givarna innefattar organ för alstrande av data avseende en position av en maskindelsrörelse, och övervakningsenheten innefattar organ vilket med av- seende på resultatet av jämförelse är anordnat att stoppa en maskinrörelse om villkor för stopp uppfylls kännetecknat därav, att nämnda givare är absolutgivare, som i varje rörelseläge av nämnda del ger ett positionsvärde till övervakningsenheten via en gemensam databuss, vilken övervakningsenhet är anordnad att hantera information avseende läget av nämnda maskindel samt dess hastighet och riktning och att övervakningsenhe- ten är anordnad att jämföra värden från nämnda givarna och vid avvikande värden från endera givare detektera funktionsfel hos givarna. _ System enligt patentkrav 1, kännetecknar av, att nämnda övervakningsenhet är programmerbar. .

3. System enligt patentkrav 1, kännetecknat av, att nämnda information om hastighet används för att stoppa maskinen om has- tighetsvillkor uppfylls. .

4. System enligt något av patentkraven 1 till 3, kännetecknat av, att nämnda information om en riktning av maskindelsrörelsen används för att stoppa maskinen om positionsvillkoren uppfylls. 10 529 122

5. System enligt patentkrav 1, kännetecknar av, att det används för områdesbegränsning av en industrirobot

6. System enligt patentkrav 1, kännetecknar av, att två eller flera givare sammankopplas med en eller flera programmerbara programmeringsenheter via en busskabel.