用于控制工业机器或设施的安全设备的多级检测装置的制作方法

1.本发明在用于工业用途的电气设备领域中得到应用，并且特别以用于安全设备的多级检测设备为其目标，该安全设备被设计用于控制工业机器或设施，特别是其移动部件，例如对安全周界的访问。
2.本发明还涉及一种安全设备，其包括一个或多个这样的检测装置并且被设计成控制机器或工业设施。


背景技术：

3.众所周知，工业机器和设施通常配备有多种控制装置，这些控制装置允许在所负责的控制系统接收到某些信号后干预一个或多个功能。
4.仅作为示例，信号的检测可能涉及以下效果，例如以瞬间或定时方式停止或启动一个或多个部分，修改机器或设施的一个或多个部分的行为，生成视觉或发光或听觉类型的信号警告或警报。
5.一般而言，可以将控制系统分为两种类型，具体取决于它们是委托给标准类型功能的管理还是委托给所谓的故障安全或安全功能，即与可能导致风险的条件相关的应用。
6.这些控制系统的典型示例是与安全面板和周界相关联并用于操作区域内的访问控制的安全装置，例如特别是被设计用于在受控访问的开口处产生机器停止的安全开关。
7.另一种类型的设备由用于检测机器或设施的一个或多个部分的特定运动的安全传感器构成，如果它们是故障安全类型，则在检测到即使是单一异常时也必须决定停止机器。
8.这些最先进类型的安全装置，无论是开关还是传感器，通常都配备有读取头，该读取头易于接收来自可移动元件(例如机器或设施的检修门或可移动元件)的信号，以便区分这部分的存在并确定是否发生了安全状况。
9.用于发送信号的最常见系统是rfid型系统，其中rfid信号由与可动部分相关联的应答器发送并且还与适于由连接到读取头的评估单元读取的唯一代码相关联。
10.该方面具有执行检测功能的目的，该检测功能适合于确保与读取头通信的应答器能够发送该信号，从而避免可能存在未经授权的人的干预。
11.以这种方式，评估单元可以使用信号和相关的单义识别码来确定哪个应答器靠近给定的读取头，并确定对那个应答器和相关的可动部分授权哪些动作，以便生成预期的影响。
12.这些读取和识别系统还可以被设计成与与操作者拥有的诸如令牌或类似物的可携带型致动器相关联的应答器交互。
13.以这种方式，通过接近配备有应答器的令牌或其他装置，被授权的操作员可以将识别信号发送到评估单元，评估单元只有在识别出识别码时才会继续为该特定代码提供的动作。
14.us9423784公开了一种用于检测配备有多个传感器的自动化系统的安全设备状态
的系统，适用于区分标准类型和故障安全类型的系统的不同条件，以便根据检测到的信号类型产生不同的动作。
15.特别地，该系统设置有既具有用于接收与不安全条件相关的信号的读取头的传感器，也具有用于接收与安全功能相关的信号的传感器。
16.此外，用于故障安全功能的传感器还可以与操作员操作的令牌进行通信，以验证该操作员是否被授权进入系统的安全周界，从而在肯定的情况下授权访问并随后导致机器的停止。
17.传感器连接到相同的控制单元，该控制单元适用于区分传感器的类型，并因此根据接收到的输入向系统发送信号。
18.然而，已知解决方案的局限性在于读取头能够识别单个识别码或甚至更多识别码，但总是产生相同的动作，因此最终输出总是相同的。
19.相反，无法对用于接收信号的设备进行编程以根据输入信号的代码产生不同的动作。
20.根据现有技术，用于管理对工作区的访问的系统也是已知的，其中进入工作区的授权是根据提供给操作员的标签上存在的多个代码产生的，这些代码将其定义针对访问区域的其授权和操作员的技能程度，以便根据技能水平允许或不允许某些操作。
21.因此，这些系统除了专门针对操作员管理并且不允许对输出进行定制管理外，不提供根据检测到的代码修改输出的可能性，而是根据检测到的代码简单允许或禁止特定功能。
22.例如，us2009/072631公开了一种操作员安全管理系统，该系统由各种元件组成，包括tag、tag读取器和分析plc。
23.tag读取器(即放置在出入口处的传感器)永远不会评估tag中包含的信息，因此不会根据检测到的tag改变其行为，而是将其传输到执行不同操作的plc。相反，始终由plc评估数据并决定如何采取相应行动。


技术实现要素：

24.本发明的目的是克服上述缺点，实现一种用于控制工业机器或设施的安全设备的检测装置，其具有高效率和相对成本效益的特点。
25.一个特定的目的是提供一种用于控制工业机器或设施的安全设备的检测装置，其行为根据输入信号进行调整。
26.又一个目的是提供一种用于控制工业机器或设施的安全设备的检测装置，其允许检测不同的输入信号并将不同的输出与它们中的每一个相关联。
27.还有一个目的是提供一种用户可编程类型的用于控制工业机器或设施的安全设备的检测装置。
28.这些目的以及在下文中将变得更加明显的其他目的是通过根据独立权利要求的检测装置实现的，该检测装置可以与安全设备相关联，该安全设备包括适于与系统或其安全周界的固定部分相关联的接收装置和多个可移动致动器，每个致动器适于向接收装置发送相应的存在信号，该信号提供有其自己的识别码，该检测装置包括：读取头，读取头适于与安全设备的接收装置相关联以在可移动致动器之一定位在距读取头的预定最小距离处
之后接收带有识别码的存在信号；以及处理电路，处理电路集成在所述读取头中并且适于产生对应于用于机器或设施的一个或多个部分的相应命令或信号传输功能的多个输出，处理电路适合于将所述输出信号的定制组合与所述识别信号中的每一个相关联，以用于执行针对一个或多个所述移动致动器的所述不同功能的相应组合。
29.由于这种特征组合，放置在设施特定部分(例如集成到开关或传感器中)的相同检测设备将适用于根据检测到的识别码发送不同的信号。
30.这种特性将允许根据检测到的代码设置不同的响应，例如，允许将不同的行为与机器或设施的可动部分的不同位置相关联。
31.一个典型但不限制本发明的例子可以是处于相对位置的两个rfid标签可以与设施的可动部分(例如滑动门)相关联，从而一个或另一个标签的检测可与可动部分的不同状态相关联并因此与安全设备的不同操作模式相关联。
32.根据从属权利要求获得本发明的有利实施例。
附图说明
33.本发明的进一步特征和优点将根据对集成了根据本发明的一个或多个装置的系统的一些优选但非排他性实施例的详细描述而变得更加明显，这些实施例借助非限制性示例说明，并由附图辅助说明：
34.图1是配备有安全周界的应用了本发明的装置的工业设备的示意图；
35.图2是应用了本发明的装置的机械臂的示意性主视图；
36.图3是图2的机械臂的示意性俯视图；
37.图4是装置的示意性操作序列，具有说明与每个位置相关联的命令的相对表。
具体实施方式
38.根据本发明的用于安全设备的多级检测装置将被设计为尤其与用于控制工业机器或设施或其部分的安全设备相关联。
39.例如，配备检测装置的安全设备可能与设施的可动部分相关联，并因此具有内在危险性，或者与面板、安全屏障或其他用于控制安全周界的系统相关联，以便始终允许在周界内进行安全访问(根据下面更详细解释的方法)。
40.在进一步的应用中，将一个或多个检测装置应用于设有可动部分的机器，以便将传感器放置在固定部分上并且将一个或多个致动器放置在危险的可动部分上(稍后将变得更清楚)。
41.在其最一般的配置中，安全设备包括适于与设施的固定部分或其安全周界相关联的接收装置和多个可移动致动器，这些致动器适于应用于机器或设施或可能的保护屏障的可动部分。
42.这些可动部分适于选择性地与接收装置交互以向其发送具有其自己的识别码的相应存在信号，从而这种交互产生适合控制机器或设施或控制电路(例如电源和/或服务电路)的相应部分的某些输出信号的发送。
43.进而，识别装置主要包括读取头，该读取头适于与安全设备的接收装置相关联，以便在每次与接收装置相互作用的可移动致动器之一定位在距离该读取头预定最小距离之
后，从该致动器接收提供有识别码的存在信号。
44.读取头设置有集成在其中的处理电路，并且适于为机器或设施的一个或多个部分产生对应于相应命令或信号传输功能的多个输出信号。
45.特别地，根据本发明的一个特殊特征，处理电路适于将存储在其中的输出信号的定制组合与每个识别信号相关联。
46.这样，每个致动器将与特定的功能组合相关联，甚至可能与单个功能相关联，以便为机器或设施的一个或多个部分和/或相关的控制、电源和/或服务电路进行激活，以用于对一个或多个可移动致动器执行不同功能的组合。
47.设备所管理的功能既可以是不安全类型的，也可以是标准类型的，即与不涉及操作员风险但可能仅涉及生产缺陷的行为有关，也可以是安全或故障类型的功能，即在允许操作员进入周界内之前需要停止机器或设施或其部件的功能。
48.处理电路可以在生产步骤期间提供预设方案，但更优选的是，它是用户或制造商可编程的类型，以便每个用户可以可根据具体需要将特定的操作模式与受控制的可动部分的每个位置相关联。
49.可以与各种信号和相应代码相关联的功能组合将是多种的，并且取决于机器或设施的类型。
50.仅作为示例，由处理电路生成的命令信号可以是用于激活/停用一个或多个输出(标准和安全的)、光的激活、可见和/或音频信号、ossd(输出信号开关装置)输出的激活或停用，以及代码在单向或双向串行输出或在单向或双向安全总线上同时传输的以区分不同的致动器。
51.在第一个典型应用中，检测装置与安全开关类型的安全设备相关联，该安全开关类型适合放置在机器或设施的安全周界的出入口处，并配备有开关装置，开关装置适合于在打开和关闭由所述安全开关控制的出入口之后将机器或设施的一个或多个部分从运行状态切换为非运行状态。
52.这种安全开关的例子在wo2017208124或wo2018055598中公开，总是以同一申请人的名义，其中该开关还设有门锁机构。
53.在这样的应用中，接收装置适于被锚定到要控制的通路的固定部分，而致动器之一适于被锚定到通路的可动部分。
54.接收装置包括开关装置，该开关装置适于可操作地连接到一个或多个电气和/或电子电路，用于为进入危险区域的出入口的主电路和/或服务和应急电路和/或监督或控制系统供电和/或对其进行控制。
55.开关装置可以选自本领域常用的那些，也可以根据开关的功能而变化，没有特别的限制。
56.接收装置还将包括操作装置，该操作装置适于在打开/关闭出入口时与开关装置相互作用以在开关接收装置与致动器之一之间的相互作用之后打开/关闭机器或设施的一个或多个电路，上述相互作用在这种情况下根据已知技术。
57.特别地，放置在可动部分上的致动器将被设计成在出入口打开或关闭之后通过操作装置与开关装置相互作用，以根据这种安全开关的典型方式确定一个或多个电路的打开或关闭.
58.根据一个特别优选的实施例，读取头容纳具有rfid类型(射频识别)天线的接收器，而致动器将是适于发送相应存在信号的标签/rfid类型的应答器。
59.或者，可以使用在通过无线电、霍尔效应、磁场、超声波或类似方式操作的数据传输设备中选择的通信系统来代替应答器和rfid天线。
60.第二个特别优选的实施例替代地规定，接收装置是传感器或集成在传感器内部，例如wo2013098788中描述的类型，设置有所述集成读取头，而致动器将始终与机器或设施的一个或多个可动部分相关联。
61.因此，标签中包含的信息由放置在出入口处的传感器评估，因此将根据检测到的标签直接改变其行为。
62.同样在这种情况下，在优选实施例中，读取头将包括rfid天线，而致动器将是rfid标签。
63.图1示出了根据本发明的装置的第一种应用。
64.特别地，示出了系统1，其包括放置在屏障或保护周界3内的机器2，机器2设置有与根据本发明的检测装置相关联的可移动出入口4。
65.在这种情况下，检测装置包括放置在屏障3的固定部分上的固定传感器或读取头5，以选择性地与放置在出入口4上的两个可移动传感器6、7相互作用，以区分出入口4的两个不同位置，即关闭出入口和完全打开出入口。
66.在该实施例中，检测装置通过总线8连接到mt 9用于监督和控制出入口4，检测装置可能配备有plc 10用于其向安全系统的编程，安全系统负责验证所有安全条件都被遵守以与机器2的电源和/或信号传输电路11交互，以在检测到不安全状况时对其进行干预并中断机器2或其部件的操作或发送预定信号。
67.在该图的示例中，可能的操作模式规定，出入口4的打开，例如以允许一个或多个操作员进入周界3内，确定固定传感器5和第一可移动致动器6之间的通信中断，并随后导致机器停止。
68.出入口4的完全打开使第二可移动致动器7与固定传感器5相对应，从而允许操作员在出入口4的合适的也与电源和/或信号电路11连接的安全控制单元12中插入他们自己的标签或识别码，以便在机器2上执行一些动作，例如缓慢的安全运动或启用开关的连接或其他安全操作。
69.在这种情况下，出入口4将保持打开状态，始终允许操作员从周界3退出。
70.为避免当操作员仍在周界3内时意外或疏忽关闭出入口4，从而在不安全的情况下重新启动机器2，固定传感器5在检测到与第二可移动致动器7没有接触时，将阻止所有缓慢的移动，并将向安全控制单元12询问所有进入的操作员的标签，以便仅在收到所有上述标签并确保所有操作员已离开周界3后才允许重新启动机器2。
71.出入口4的安全控制单元12可以是与各种传感器不同的单元，或者它可以集成到固定传感器5中。
72.另一方面，在图3中，显示了一种应用，其中本发明的装置应用于机械臂。
73.在该应用中，该装置具有固定传感器13，其适于选择性地与与可移动臂17的不同部分相关联的三个不同的可移动致动器14、15、16对话，使得臂17的每个位置对应于固定传感器13与不同的可移动致动器的相互作用和随后的动作。
74.图4的表格描述了与固定传感器13和不同的可移动致动器14、15、16之间的相互作用相关联的可能动作。
75.例如，固定传感器13和中央可移动致动器14之间的相互作用可以产生两个输出os1和os2的激活以及机器的后续操作，而辅助信号输出o3将关闭。固定传感器13上的信号灯18可以变成第一颜色。
76.随着臂17的将两个可移动横向致动器15之一带到固定传感器13处的旋转(这例如可能对应于可移动臂17的不安全状态)，两个输出os1和os2可以被停用并且在被配置为串行总线的辅助输出o3上的信号发送可能发生可能生成在文本串和固定传感器13上存在的信号灯18的不同发色的情况下。
77.在臂17沿相反方向旋转以使两个可移动横向致动器16中的另一个对应于固定传感器13的情况下(这例如可以对应于可移动臂17的安全状态)，可以有两个输出os1和os2的激活条件以及辅助输出o3上的信号发送，其中可能生成另外的文本串和放置在固定传感器13上信号灯18的在上下文中仍然不同的发色。
78.显然，可移动致动器的数量也可以不同，例如更大，以便区分系统的可动部分的不同数量的位置并将特定的行为组合与它们中的每一个相关联，也根据可由最终用户或制造商定制的方案。