在机器运行期间通过以不分开的保护装置产生不监视的窗口区域调整保护功能的方法和保护设备与流程

文档序号:26101330发布日期:2021-07-30 18:12阅读:101来源:国知局
在机器运行期间通过以不分开的保护装置产生不监视的窗口区域调整保护功能的方法和保护设备与流程

本发明涉及一种用于在机器运行期间调整保护功能的方法,在该方法中,借助于多个不分开的保护装置监视过渡区域,其中,过渡区域布置在危险区域与环境区域之间,在危险区域中利用机器实施带来危险的运动。此外,本发明涉及一种用于在机器的运行期间调整保护功能的保护设备。



背景技术:

从风险评估出发,对于机器来讲,得出了作为机器中的和/或机器周围的区域的危险区域,在危险区域中,人员的安全或健康受到威胁。在通过能运动的部件的风险中,能运动的部件必须装备分开或不分开的保护装置。分开的保护装置是借助于物理障碍提供保护的机器部分、例如栅栏、门或类似的。不分开的保护装置是没有分开功能的装置,不分开的保护装置独自或结合分开的保护装置一起减少风险。例如能够通过光学系统提供这样的不分开的保护装置。在有关控制方面,不分开的保护装置必须保持不受限制的功能性或者必须触发用于停工的指令。

为了提供保护功能由不分开的保护装置撑开监视的过渡区域,例如通过光学系统。在通过侵入的物体打破过渡区域时,关断安全关键的机器带来危险的运动。由过渡区域中的侵入相应地得到安全关键的机器的工作中断,这不取决于是否实际上出现带来危险的状况。由此,在机器的合作中生产率下降,机器通过不分开的保护装置相互分开。这特别地也适用于,如果机器中的一个是非安全关键的。此外,在侵入到过渡区域中时,不区分人员和机器,使得不能够通过有目的性的释放实现侵入的协调。

通过合作的机器的共同的、物理或非物理的围墙能够避免工作中断,该工作中断从在之前存在的过渡区域中的侵入产生。然而,从扩大的保护区域中也得到生产率的下降,因此,机器不能够进一步实现与人员的合作,尽管在之前位于环境区域中的机器能用于人机合作并且因此不需要通过附加的保护装置进行监视。

对于特殊的目的,如机器的材料供应,能够应用专门的、物理限定的接口。这些接口对于特殊的应用情况来说是发展的特殊解决方案。因此,在功能性上变化时也产生了机械调整的必要性。

用于处理工作中断的另一个可行性为采用闸门。闸门在该场景中代替不分开的保护装置。如果分别仅在一侧打开,以便继续维持保护功能。因此,在闸门区域中总是能够仅运转合作的机器中的一个。由此得到降低的性能、提升的空间需求以及在可能的情况下提升的用于材料处理的附加的机械装置的必要性。



技术实现要素:

本发明的目的在于,给出一种解决方案,如在安全关键的机器运行期间提供保护功能时能够有效率地实施机器的运行,特别是在与非安全关键的机器的合作方面。

根据本发明,该目的通过具有根据独立权利要求所述的特征的方法以及保护装置实现。有利的改进方案在从属权利要求中给出。

根据本发明的方法用于在机器的运行期间调整保护功能。特别地,机器是安全关键的机器。在该方法中,借助于多个不分开的保护装置监视过渡区域,其中,过渡区域布置在危险区域与环境区域之间,在该危险区域中利用机器实施带来危险的运动。在此,利用第一不分开的保护装置沿着相应的第一监视方向和独立地利用第二不分开的保护装置沿着相应的第二监视方向监视过渡区域。在此,第一不分开的保护装置中的至少一个和第二不分开的保护装置中的至少一个相对彼此布置为,至少一个第一不分开的保护装置的第一监视方向和至少一个第二不分开的保护装置的第二监视方向具有交点。

借助于该方法应当在机器运行期间提供保护功能。机器是安全关键的机器。在运行中机器能够运动或者能够具有自身运动的部件。在危险区域中,通过该运动产生对于人员的安全和/或健康的威胁。为了避免该威胁而提供保护功能。对此应用不分开的保护装置。借助于不分开的保护装置监视过渡区域。该过渡区域将危险区域与环境区域分开,在环境区域中通过机器不产生威胁。如果在过渡区域中借助于不分开的保护装置识别到物体、例如人员,停止机器的带来危险的运动。现在根据本发明设置,应用第一不分开的保护装置和第二不分开的保护装置作为多个不分开的保护装置。利用相应的不分开的保护装置监视过渡区域或至少是过渡区域的相关部分。在此,不分开的保护装置相互独立和/或冗余地监视过渡区域。换句话说,因此能够应用独立运转的不分开的保护装置。利用不分开的保护装置能够从各种方向监视过渡区域。

相应的第一不分开的保护装置例如能够被设计为光学系统或光学传感器。第一不分开的保护装置能够根据光栅的类型设计或者形成光幕。通常能够利用第一不分开的保护装置中的每一个实施沿着第一监视方向的监视。例如能够利用第一不分开的保护装置分别沿着第一监视方向发出辐射。通过该辐射通过物体的影响,能够借助于第一不分开的保护装置识别物体的存在。在此,第一监视方向能够分别相互平行地延伸。还能够设置,第一监视方向相互不同。特别地,第二不分开的保护装置设计为与第一不分开的保护装置结构相同。当前,第一不分开的保护装置和第二不分开的保护装置能够设计和/或相对彼此布置为,监视方向的相应的向量不是全部成对共线的。第一不分开的保护装置中的至少一个和第二不分开的保护装置中的至少一个设计或者相对彼此布置为,至少一个第一不分开的保护装置的第一监视方向和至少一个第二不分开的保护装置的第二监视方向具有交点。通过不分开的保护装置和同时监视过渡区域的结合能够实现的是,几乎能够没有明显漏洞形成的情况下监视每个几何形状。以该方法能够调整保护功能。此外,能够灵活选择要监视的过渡区域并且因此减少空间需求。总体上能够有效地实施机器的监视的运行。

在一个实施方式中,停用至少一个第一不分开的保护装置和至少一个第二不分开的保护装置,以用于产生与交点相关联的、不监视的窗口区域。如果停用不分开的保护装置中的一个,得到有关该不分开的保护装置的不监视的区域,在不监视的区域中不能够检测任何物体。能够进一步通过另外的不分开的保护装置在各自其它的监视方向上监视该不监视的区域。如果停用至少一个第一不分开的保护装置和至少一个第二不分开的保护装置,在其中第一监视方向和第二监视方向具有交点,则能够产生不监视的窗口区域。还能够被称为窗口的窗口区域与交点相关联并且从保护装置的不监视的区域的重叠中产生。窗口区域的尺寸取决于不分开的保护装置的布置和设计。只要不分开的保护装置保持激活,就能够任意的停用冗余的不分开的保护装置,而不整体限制过渡区域的监视。在该不监视的窗口区域中例如能够实现机器侵入到或穿过该过渡区域。由此例如能够使得另外的非安全关键的机器或该机器的一部分在窗口区域中运动,而不触发不分开的保护装置之一并且因此停止安全关键的机器的运动。此外,能够在安全关键的机器不中断工作的情况下,在危险区域内实现维护工作。由此,通过避免机器的工作中断得到生产率的提高。此外,能够实现在已经存在的系统的确定的区域中的保护功能的协调的关断,以用于提供保护功能。

在另一个实施方式中,多个第一不分开的保护装置和多个第二不分开的保护装置相对彼此布置为,第一不分开的保护装置的第一监视方向和第二不分开的保护装置的第二监视方向具有相应的交点。优选地,能够设置多个第一不分开的保护装置和多个第二不分开的保护装置,其中,监视方向具有交点。在此,特别设置的是,通过有目的性地停用和/或激活相应的第一不分开的保护装置和相应的第二不分开的保护装置,调整与交点相关联的、不监视的窗口区域的位置和/或尺寸。通过部分停用结合不同监视方向的不分开的保护装置能够实现,在过渡区域中产生任意大小的不监视的窗口。此外,多个窗口区域能够同时在过渡区域中产生。在此,有关窗口区域的形状和大小的可行性取决于所使用的不分开的保护装置以及保护装置的布置。

优选地,确定另外的、非安全关键的机器的运动并且持续地根据运动调整不监视的窗口区域的位置和/或尺寸。换句话说,能够确定描述另外的机器或另外的机器的一部分的当前的位置的位置信息。随后,能够根据位置信息确定不监视的窗口区域的位置和/或尺寸。在此,位置信息涉及另外的、非安全关键的机器部分,该机器部分处于过渡区域中。在没有一般限制的情况下接下来假设,位置信息涉及过渡区域的坐标系统以及包含位于过渡区域中的机器部分的大小,同样涉及过渡区域的坐标系统。如果不应是这样的情况,则能够将描述的信息转换到相关的参考系中。在这些信息的基础上能够计算窗口区域的位置以及大小,使得在不激活采用的不分开的保护装置的情况下,在或通过过渡区域实现另外的机器的运转。

优选地,确定不监视的窗口区域的位置和/或尺寸,使得另外的机器的运转或者运动能够通过过渡区域实现。因此,通过窗口区域与另外的机器的运动的协调实现穿过过渡区域的另外的机器的运转。以该方式能够改进安全关键的机器和另外的、非安全关键的机器的同时运行。这例如实现了模块化的设备包括合作机器人的运行。此外,通过在没有工作中断时的访问可能性以及通过调整不监视的区域以适应相应的需求得到的安全关键的机器的动态接口,得到改进的合作效率和新的合作可行性。在此,在不分开的保护装置的合适的布置中,窗口能够在其形状和大小上设计为,进一步给出必要的保护级别,例如手指保护或手部保护。

因此,窗口或者窗口区域与机器运动的所述协调导致人员与机器之间的隐含的区分。因此,另外的机器的运转能够通过过渡区域在安全关键的机器没有工作中断的情况下实现。安全威胁或人员健康的风险的提高能够经由不分开的保护装置的布置以及数量和类型的合适的选择来避免。

在另一个实施方式中,为了确定另外的机器的运动计算轨迹和/或由另外的机器提供描述另外的机器的运动的运动数据。由另外的机器能够提供描述另外的机器或另外的机器的一部分的运动的运动数据。这些运动数据能够用作为轨迹的计算或模拟的基础。对此能够应用相应的模拟程序,例如机器人模拟程序。通过将不分开的保护装置引入到机器运动的轨迹的模拟和/或计算中,能够事先确定另外的机器和窗口用于限定的运转的共同的运动。由此得出适合相应的机器轨迹的窗口轨迹,该窗口轨迹包含窗口的时间相关的位置和大小。通过机器轨迹与窗口轨迹的同步发生能够实现通过过渡区域的另外的机器的运转。在机器位置与模拟或者计算的轨迹有偏差时,另外的机器离开当前释放的窗口并且不分开的保护装置触发其保护功能。实际过程中,利用涉及实际速度的相应的附加信息来实现流程的调整以适应偏差的速度。附加地能够在需要的保护级别的范畴中将尺度因数添加到窗口的模拟或者计算中,以便补偿实际的机器轨迹的较小的偏差。

在另一个实施方式中,为了确定另外的机器的运动,在初始的学习阶段期间借助于第一不分开的保护装置和/或第二不分开的保护装置观察另外的机器的运动。能够在初始学习阶段期间通过不分开的保护装置或其它设备的适当的观察对需要的窗口轨迹进行学习,该设备能够以适当的方式监视撑开的过渡区域。通过附加的元数据能够标注学习的窗口轨迹并且在之后实际的过程流程中调用。对此能够相应地扩展不分开的保护装置的存在的功能性或者单独为该方法构造的监视系统能够作为产品推向市场。

此外能够设置的是,窗口区域的运动自由度通过外部信号限制。对于窗口区域的位置和/或尺寸的调整,能够预先给定边界。特别地对于另外的机器与安全关键的机器的冲突避免能够采用该选项。

此外,能够通过不分开的保护装置的合适的定位实现,不分开的保护装置中的一个(或多个、但不是全部)在侵入到过渡区域中时首先触发。哪个不分开的保护装置首先触发,在可能的情况下取决于在过渡区域中侵入的物体的相对的位置和角度。如果触发用作为用于开启窗口的初始触发器,能够因此确定侵入到过渡区域中的方向。通过将窗口区域的随机的、在另外的机器与不分开的保护装置之间协调的移动添加到运动流程中,能够避免通过人员在轨迹中的规律性的学习。

在另一个实施方式中,如果借助于第一不分开的保护装置中的一个和/或第二不分开的保护装置中的一个检测到机器的一部分或其它的物体在过渡区域中,则中断机器的运动。安全关键的机器不允许在过渡区域中运转或在过渡区域中运动。如果安全关键的机器在过渡区域中运动,这能够利用不分开的保护装置检测并且停止安全关键的机器的运动。还能够设置,如果在窗口区域之外的另外的机器运动到过渡区域中,停止另外的机器的运动。如果机器有关监视区域的位置信息在实际的过程中是可用的,则窗口轨迹能够通过平行一并运行的计算确定。在出错或非当前的位置信息时,另外的机器的机器位置和窗口位置不相符并且不分开的保护装置触发其保护功能。这实现了机器的稳定的运行。

在另一个实施方式中,第一不分开的保护装置和第二不分开的保护装置设计为,第一监视方向垂直于第二监视方向延伸。在此,第一不分开的保护装置能够相对彼此布置为,第一监视方向相互平行。第二不分开的保护装置也能够相对彼此布置为,第二监视方向相互平行。因此,整体上能够提供两个相互垂直的光幕。

根据本发明的保护装置用于在机器的运行期间调整保护功能。保护装置包括用于监视过渡区域的多个不分开的保护装置,其中,过渡区域布置在危险区域与环境区域之间,在危险区域中利用机器实施带来危险的运动。在此,保护装置包括用于沿着相应的第一监视方向监视过渡区域的第一不分开的保护装置和用于沿着相应的第二监视方向独立监视过渡区域的第二不分开的保护装置,其中,第一不分开的保护装置中的至少一个和第二不分开的保护装置中的至少一个相对彼此布置为,至少一个第一不分开的保护装置的第一监视方向和至少一个第二不分开的保护装置的第二监视方向具有交点。

保护装置能够具有协调单元,借助于协调单元能够接收来自另外的机器的数据。这些数据能够描述另外的机器的运动和/或位置。在这些数据的基础上能够随后借助于协调单元确定窗口区域的位置和/或尺寸。此外,能够借助于协调单元驱控或者激活和/或停用不分开的保护装置。

参考根据本发明的方法提出的优选的实施方式和其优点相应地适用于根据本发明的保护设备。

本发明的另外的特征从权利要求、附图和附图说明中得出。前述在说明书中所谓的特征和特征组合以及接下来在附图说明中所谓和/或在附图中单独示出的特征和特征组合不仅能应用于分别给出的组合,也能应用于其它的组合,这不脱离本发明的保护范围。

附图说明

现在根据优选的实施例以及在参考附图的情况下详细阐述本发明。在此,示出:

图1示出了机器、另外的机器以及在危险区域与环境区域之间的过渡区域的示意图;

图2示出了能够用于监视过渡区域的多个第一不分开的保护装置;

图3示出了根据图2的第一不分开的保护装置,其中,停用第一不分开的保护装置中的一个,用于产生不监视的区域;

图4示出了第一不分开的保护装置和第二不分开的保护装置,其中,通过停用一个第一不分开的保护装置和一个第二不分开的保护装置产生不监视的窗口区域;

图5示出了具有机械臂的非安全关键的机器,该机器运动通过不监视的窗口区域;并且

图6示出了用于在机器运行期间提供保护功能的保护装置的示意图。

在附图中相同或功能相同的元件设有相同的附图标记。

具体实施方式

图1示出了安全关键的机器1以及另外的、非安全关键的机器13的示意图。在机器1运行中机器1或机器1的一部分运动。在机器1和/或机器的周围的危险区域2中,人员的安全或健康受到威胁。危险区域2与环境区域3通过分开的保护装置4分离。分开的保护装置4是借助于物理障碍提供保护的机器部分。能够通过格栅或门提供分开的保护装置4。此外,在环境区域3与危险区域2之间存在监视的过渡区域5。如下详细阐述的,该过渡区域通过不分开的保护装置l1、l2监视。当前,另外的、非安全关键的机器13位于环境区域3中。另外的机器13也能够位于危险区域2中。

图2示出了多个第一不分开的保护装置l1,利用第一不分开的保护装置能够监视过渡区域5。第一不分开的保护装置l1能够根据光栅的类型被设计为光学传感器。利用相应的第一不分开的保护装置l1能够实施沿着第一监视方向u1的对于过渡区域5的监视。在当前的实例中,第一不分开的保护装置l1相互均匀间隔开地布置。此外,第一不分开的保护装置l1布置为,使得相应的监视方向u1相互平行。

图3示出了多个根据图2的第一不分开的保护装置l1,其中,停用第一不分开的保护装置l1中的一个。由此,得到过渡区域5中的不监视的区域6。不监视的区域6也能够称为静音区域(bereichsmuting)。

图4示出了多个第一不分开的保护装置l1和多个第二不分开的保护装置l2,其中,不仅利用第一不分开的保护装置l1、还利用第二不分开的保护装置l2监视过渡区域5。第一不分开的保护装置l1相对彼此布置为,使得第一监视方向u1全部相互平行。第二不分开的保护装置l2也相对彼此布置为,使得第二监视方向u2全部相互平行。此外,第一不分开的保护装置l1相对于第二不分开的保护装置l2相对彼此布置为,使得第一监视方向u1分别与第二监视方向u2垂直地延伸。由此,在监视区域5中产生多重监视子区域7,不仅利用第一不分开的保护装置l1还利用第二不分开的保护装置l2监视该监视子区域。

在此,停用第一不分开的保护装置l1中的一个。由此,沿着第一监视方向u1得出单重监视区域6,在单重监视区域中仅通过第二不分开的保护装置l2进行监视。此外,停用第二不分开的保护装置l2中的一个。由此,沿着第二监视方向u2得出单重监视的区域6,在单重监视区域中仅通过第一不分开的保护装置l1进行监视。在停用的第一不分开的保护装置l1的第一监视方向u1和停用的第二不分开的保护装置l2的第二监视方向u2的交点s的区域中得到不监视的窗口区域8。因此,在窗口区域8中既不通过第一不分开的保护装置l1也不通过第二不分开的保护装置l2进行监视。

图4的实例示出了二维的过渡区域5,过渡区域由两个正交布置的光幕监视。在此,一个光幕通过第一不分开的保护装置l1形成并且另一个光幕通过第二不分开的保护装置l2形成。在该情况下,窗口区域8采取矩形的形状(并且是平坦的)。窗口区域8的大小通过相应的单重监视区域6的相交来确定。通过驱控不分开的保护装置l1、l2能够调整窗口区域8的位置和尺寸。

图5示出了另外的、非安全关键的机器1,机器作为运动的部分具有机械臂9。在此,也通过第一不分开的保护装置l1和第二不分开的保护装置l2撑开光幕。此外,产生不监视的窗口区域8。在该情况下,窗口区域8的位置和/或尺寸匹配另外的机器13或者机械臂9的运动。以这种方式能够实现机械臂9穿过过渡区域5的运动,而不触发不分开的保护装置l1、l2中的一个并且因此停止机器1的运动。

图6示出了用于在机器1的运行中提供保护功能的保护装置10的示意图。保护装置10包括协调单元11。协调单元11接收来自另外的机器13的数据,机器是非安全关键的机器。这些数据描述另外的机器13的位置和/或运动。例如,数据能够描述用于另外的机器13的运动的轨迹。这些数据能够借助于协作单元11在可能的情况下也在过渡区域5的坐标系统方面被转换。另外的机器13也能够可替换地将选择的轨迹根据待实施的操作传输给协调单元11。此外,协调单元11能够接收静态数据12。对于选择的(机器)轨迹来说,描述窗口区域8的位置的所属的窗口轨迹位于静态数据中。由此,能够实现时间同步的评估和/或实施并且将窗口区域8的位置和/或尺寸匹配另外的机器13的运动。此外,协调单元11能够在危险区域2中接收机器1的数据,该机器1为安全关键的机器。因此,能够考虑机器1的运动。对此,为避免冲突能够引入安全关键的机器1的位置。在接收的数据的基础上,协调单元11计算不分开的保护装置l1、l2的区域6,在区域中激活静音区域。

附图标记列表

1机器

2危险区域

3环境区域

4分开的保护装置

5过渡区域

6单重监视区域

7多重监视子区域

8不监视的窗口区域

9机械臂

10保护装置

11协调单元

12静态数据

13另外的、非安全关键的机器

l1第一不分开的保护装置

l2第二不分开的保护装置

s交点

u1第一监视方向

u2第二监视方向。

当前第1页1 2 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1