(57)【要約】【課題】金属部品２２と誘導近接センサとの間の距離ｄ、特に保護ドア２０の閉鎖位置を自動システム１６で安全にモニターする。【解決手段】発振回路３４と、第１材料でできている金属部品２２と発振回路３４との間の距離ｄに依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振が発生されるように、発振回路３４を少なくとも１つのパルスで駆動するパルス発生器３６と、実周波数が規定の最大周波数ｆMAXに達しないか、および実減衰量が規定の最大減衰量ＺMAXに達しないかどうかを信号伝達する信号送信器３８とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品（２２）と誘導近接センサとの間の距離（ｄ）を安全にモニターする、特に保護ドア（２０）の閉鎖位置を自動システム（１６）でモニターする方法であって、
発振回路（３４）を提供する工程と、
第１材料でできている金属部品（２２）を提供する工程と、
前記金属部品（２２）と前記発振回路（３４）との間の距離（ｄ）に依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振が発生されるように、前記発振回路（３４）を少なくとも１つのパルスで駆動する工程と、
前記実周波数が規定の最大周波数（ｆMAX）に達しないおよび前記実減衰量が規定の最大減衰量（ＺMAX）に達しないかどうかを信号伝達する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記実周波数が規定の最小周波数（ｆMIN）を超えるか、および／または前記実減衰量が規定の最小減衰量（ＺMIN）を超えるかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記金属部品（２２）の接近に応じた前記周波数と前記減衰量との間の第１相関関係を表すデータ記録が提供され、かつ前記信号伝達する工程において、前記実周波数および前記実減衰量が前記第１相関関係に対応するかどうかを示すことを特徴とする、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
前記データ記録は、前記金属部品（２２）と前記発振回路（３４）との間の距離を記憶し、該距離は、前記周波数および前記減衰量に依存しており、かつ距離値は、前記実周波数および前記実減衰量に基づいて決定されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記距離値が、最小距離値を超えるか、および／または最大距離値に達しないかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記データ記録は、前記第１材料と異なる第２材料でできている金属部品（２２）が前記発振回路（３４）に接近する場合には前記周波数と前記減衰量との間の第２相関関係を表し、かつ前記実周波数および前記実減衰量が前記第２相関関係に対応するかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項３〜５のいずれか１項に記載の方法。
【請求項７】
前記実周波数および前記実減衰量が、前記データ記録に記憶される前記相関関係のどちらに対応するかが信号伝達されることを特徴とする、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記データ記録は、さらなる材料について少なくとも１つのさらなる相関関係を記憶し、かつ前記実周波数および前記実減衰量が特定のグループの相関関係からの１つの相関関係に対応するかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項６または７に記載の方法。
【請求項９】
前記方法は２回実行され、かつ前記それぞれの結果として生じる信号伝達において差があれば、故障が信号伝達されることを特徴とする、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。
【請求項１０】
金属部品（２２）と誘導近接センサとの間の距離を安全にモニターする、特に保護ドア（２０）の閉鎖位置を自動システム（１６）でモニターする信号装置（１０）であって、
発振回路（３４）と、第１材料でできている関連金属部品（２２）と、前記金属部品（２２）と前記発振回路（３４）との間の距離に依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振を発生させるために、前記発振回路（３４）を少なくとも１つのパルスで駆動するためのパルス発生器（３６）と、前記実周波数が規定の最大周波数（ｆMAX）に達しない、および前記実減衰量が規定の最大減衰量（ＺMAX）に達しない場合に信号伝達するように構成される信号送信機（３８）とを有する、信号装置（１０）。
【請求項１１】
前記金属部品（２２）が接近するにつれて前記周波数と前記減衰量との間の第１相関関係を記憶するメモリ（４２）を備え、かつ前記信号送信機（３８）は、前記実周波数および前記実減衰量が前記第１相関関係に対応するかどうかを信号伝達するように設計されることを特徴とする、請求項１０に記載の信号装置（１０）。
【請求項１２】
前記信号装置（１０）は、さらなる発振回路（３４）およびさらなる信号送信機（３８）を用いて冗長設計されており、かつ前記信号送信機（３８）からの前記信号を比較しかつ前記信号が一致しなければ故障を信号伝達する比較ユニット（４０）を有することを特徴とする、請求項１０または１１に記載の信号装置（１０）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属部品と誘導近接センサとの間の距離を安全にモニターする方法、特に保護ドアの閉鎖位置を自動システムでモニターする方法に関する。
本発明はまた、金属部品と誘導近接センサとの間の距離を安全にモニターする信号装置、特に保護ドアの閉鎖位置を自動システムでモニターする信号装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動的に動作するシステム、例えば自動的に動作するロボット、プレス、またはコンベヤベルトの危険領域を安全にするためには、保護ドアが設けられることが多く、そのドアにより、オペレータは、オペレータに危険なシステムの部品に接触しないようになる。
保護ドアがその保護機能を果たすことができるように、システムを起動する前に、保護ドアが適切に閉じられることが確認されなければならない。この目的のために、保護ドアが特定の位置にあるかどうかを検査する、以下で説明する種類の誘導近接センサを用いてもよい。保護ドアが必要な位置に達していない限り、システムのスイッチを入れることができない。
【０００３】
誘導近接センサは、次の原理に従って動作する。近接センサは、パルスを用いて発振させられる発振回路を含む。発振回路は、検出されるべき金属がその付近にあれば、特徴的な減衰発振を有する。次に金属が近接センサに接近すれば、減衰発振の減衰量および／または周波数が変化する。
しかしながら、検出されるべき金属が既知でなければならず、かつ近接センサが適切な方法で構成されなければならないので、この場合困難を生じる。例えば、その目的が、アルミニウム（非強磁性）および鉄（強磁性）のいずれについても特定の距離を検出することであれば、材料を決定するための再構成あるいは非常に複雑な装置が必要とされる。材料が特定されて初めて、次に距離を決定することができる。それにもかかわらず、強磁性材料と非強磁性材料とを区別することができる材料検出の場合でも、強磁性成分および非強磁性成分のいずれも有する金属合金の場合には問題が残る。
【０００４】
さらに、オペレータの中には、例えば、ワークピースをクランプするために保護ドアを開閉する動作が迷惑と思う者もいることが実施においてわかってきた。したがって、過去において、オペレータが、金属片を直接近接センサに固定することによって安全装置を操作したことは事実であった。この場合、センサが金属片を閉じた保護ドアとして誤って検出したので、システムは、保護ドアが開いた状態でも動作されることがあった。
【０００５】
そのような操作の試みを無効にするために、検出されるべき金属の距離が短すぎる場合にはシステムのスイッチも入れないまたはスイッチを切るようにして、近接センサと金属相当品との間の距離を決定しまたはモニターすることが望ましい。
下記特許文献１は、２つの送信／受信要素を有する安全スイッチを開示している。この場合、１つの要素が、動かないようにして嵌着され、一方他の要素が保護ドアに固着されている。第１工程では、第１要素は、ＬＣ発振回路の形である第２要素に電磁信号を送信する。その結果、第２要素は、発振させられかつそれの第１要素からの距離に依存しているエネルギーの送信量の一部を記憶する。このようにして記憶されるエネルギーは、次に第２要素のＬＣ発振回路の周波数で電磁波の形で発せられる。２つの要素間の距離にもまた依存しているこのエネルギーの一部は、次にもとの第１要素に送信される。２つの要素間の距離の尺度である多量のエネルギーが、あらかじめ定められた時間期間にわたって積分を用いて第１要素において発生される。受信されたエネルギー量がエネルギーの予想量と異なれば、対応するシステムの動作が許可されない状態が仮定される。
【０００６】
下記特許文献２は、適切に設計される相当品（送信／受信要素）に依存しない誘導近接センサの一般的な原理を開示している。しかしながら、そのセンサは、安全技術における使用に必要な操作防止がなされない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】独国特許第１０２２２１８６Ｃ１号明細書
【特許文献２】欧州特許第１２７８０７７Ａ２号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
こうした背景の下で、本発明の目的は、たとえ異なる金属の接近を考慮する必要があっても、金属部品と誘導近接センサとの間の距離を安全にモニターする対費用効果の高い方法および装置を示すことである。この場合、その目的は、特に、最小距離の遵守を保証し、かつ異なる金属についても同じ最小距離を許可するようにして操作を防止することができるということである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様によれば、本目的は、冒頭で述べた種類の方法を用いて達成され、該方法は、発振回路を提供する工程と、第１材料でできている金属部品を提供する工程と、金属部品と発振回路との間の距離に依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振が発生されるように、発振回路を少なくとも１つのパルスで駆動する工程と、実周波数が規定の最大周波数に達しないおよび実減衰量が規定の最大減衰量に達しないかどうかを信号伝達する工程とを含む。
【００１０】
本発明の目的はまた、冒頭に述べた種類の装置を用いて達成され、該装置は、発振回路と、第１材料でできている金属部品と、金属部品と発振回路との間の距離に依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振を発生させるために発振回路を少なくとも１つのパルスで駆動するためのパルス発生器と、実周波数が規定の最大周波数に達しないおよび実減衰量が規定の最大減衰量に達しない場合に信号伝達するように設計される信号送信機とを有する。
【００１１】
本発明の特有の特徴を、強磁性材料および非強磁性材料ならびにこれらの材料の混合物の異なる特徴にもかかわらず、簡単な方法で操作を防止することが可能であるという事実に見ることができる。
本発明は、減衰発振の実周波数を規定の最大周波数と比較する工程ならびに実減衰量を規定の最大減衰量と比較する工程を含む。このため、金属と発振回路、特に近接センサの発振回路との間の必要な最小距離を検出することが可能である。
【００１２】
本発明によっても、接近している金属の種類を検出することができ、かつ距離についての数値を提供することもできるが、操作防止の役割を果たす最小距離を、この情報の特定の知識なくモニターすることもできる。
このことは、実周波数および実減衰量を検査することにより、簡単な方法で強磁性金属および非強磁性金属のいずれについても操作を防止することが可能になるという見通しに基づいている。このことは、強磁性成分および非強磁性成分の混合物を有する複数の金属にも当てはまる。本アプローチの原理を、例示的な実施形態を用いてより詳細に説明する。
【００１３】
上述した保護ドアにおける応用に加えて、対応する方法および対応する装置はまた、プレスでも有利に用いられることがある。プレスの駆動が、特定の位置からのみ可能であるよう意図されていれば、上述のようにして、動作に必要な位置に達しているかどうかを判定することが可能である。例えば、プレスの駆動に割り当てられる作動カムが特定の位置にあるかあるいは特定の角度範囲内にあるかどうかを検出することが可能である。この場合のみ、プレスは動作できるようになる。
【００１４】
よって、上述の目的は完全に達成される。
本発明の一改良形態は、実周波数が規定の最小周波数に達しないおよび／または実減衰量も規定の最小減衰量に達しないかどうかを信号伝達する。
このため、必要な操作防止に加えて、金属部品が発振回路に十分近いかどうかをモニターすることも可能である。このことは、保護ドアの応用として、閉じた保護ドアまたは開いた保護ドアを検出することができるが、近接センサに応用されている金属部品による操作が同時に検出されることを意味している。同じことが作動カムの応用に当てはまり、その場合、カムが実際に近接センサの近傍にあるかあるいはまた上にある金属部品が検出されるかどうかをここで決定することも可能である。
【００１５】
信号伝達は、いろいろなやり方で行われてもよい。他方、例えば２ビットまたは３ビットを送信することによって、最大周波数および最大減衰量に達しないこととは無関係に、最小周波数および最小減衰量を超えることを示すのが可能である。しかしながら、結合信号伝達が、同様に可能である。次に、実周波数が規定の最大周波数に達しない、実減衰量が規定の最大減衰量に達しない、ならびに実周波数が規定の最小周波数を超えるおよび／または実減衰量が規定の最小減衰量を超えるかどうかについて全体表示される。システムのスイッチを入れることを避けるあるいはシステムのスイッチを切るためには、必要な安全条件の１つに違反したことを知っていれば十分であるかもしれないが、違反した特定の安全条件が最初は重要でないかもしれないので、多くの応用においてはそのような結合信号で十分である。
【００１６】
それ自体、既知の方法および既知の装置の独創的発展でもある本発明の他の改良形態では、金属部品が接近する場合には周波数と減衰量との間の第１相関関係を表すデータ記録が提供され、かつ信号伝達は、実周波数および実減衰量がその第１相関関係に対応するかどうかを示す。
最大周波数および最大減衰量と比較しなくても機能する本実施形態は、異なる材料でできている金属部品が異なる周波数／減衰特性を有するという見通しに基づいている。例えば、発振回路の周波数は、鋼鉄（ＳＴ３７）が発振回路に接近する場合にはほとんど変化せず、一方減衰量は、鋼鉄が接近する場合にはかなりの程度変化する。他の例であるステンレス鋼（Ｖ２Ａ）が接近する場合には、鋼鉄と類似の減衰変化があり、一方周波数がさらに変化する。したがって、ステンレス鋼の周波数／減衰特性は、鋼鉄の特性とかなり異なる。銅（Ｃｕ）を最後にさらなる例として述べることができるが、その結果発振回路に接近する場合にはさほど減衰が生じないが、より大きな周波数変化が生じる。よって、銅の周波数／減衰特性もまたステンレス鋼および鋼鉄の特徴と異なる。
【００１７】
周波数と減衰量との間のそのような相関関係は、特定の材料でできている金属部品が接近するにつれて、データ記録に提供される。最も簡単な場合には、そのようなデータ記録は、周波数／減衰データ点または異なる周波数／減衰点を決定するために用いることができる直線の説明を含む。しかしながら、支持／補間値を用いて説明するより複雑な機能または特性曲線を、周波数と減衰量との間の相関関係を説明するために用いることもできる。この場合、データ記録に提供されるデータを、実験および／または計算を用いて決定することができる。
【００１８】
その方法を実行する際に、対象物が次に近接センサに接近すれば、実周波数および実減衰量が発振回路の発振について決定され、かつ実周波数および実減衰量がデータ記録に記憶される相関関係に対応するかどうかが信号伝達される。これにより、一致が決定されれば、その特性がデータ記録に提供される材料が近接センサに接近しているという結論が可能になる。
【００１９】
異なる材料の周波数／減衰特性が、識別可能な程度異なるという認識のため、距離とは無関係に、できる限りこの決定をすることができる。（確実な区別は、遠い距離の場合にのみ困難である。しかしながら、遠い距離は、いずれにせよ不安全状態、例えば開いた保護ドアを示すので、このことは好ましい応用にとって重要ではない。）
実周波数および実減衰量が記憶された相関関係に対応するかどうかをいろいろなやり方で検査することが可能である。例えば、実周波数および実減衰量から形成される２個組は、周波数と減衰量との間の提供された相関関係と多くても特定の量だけ異なることがあると規定することが可能である。例えば、相関関係が直線または特性曲線の形で記憶されれば、その２個組と直線または特性曲線との間の距離を、既知の数学的方法を用いて決定することができる。計算された距離が規定の最大値に達しなければ、このことは、実周波数および実減衰量がその相関関係に対応することを意味していると理解される。その距離が最大値より大きければ、このことは、実周波数および実減衰量がその相関関係に対応しないことを意味している。
【００２０】
本発明の他の改良形態では、データ記録は、金属部品と発振回路との間の距離を説明し、その距離は周波数および減衰量に依存しており、かつ距離値は、実周波数および実減衰量に基づいて決定される。
このことは、特定の周波数／減衰値（周波数および減衰量からなる２個組）により、金属部品の近接センサに対する距離値についてすぐ結論付けることもできるという見通しに基づいている。接近している対象物の材料についての結論を、周波数／減衰値から引き出すこともできるが、異なる周波数／減衰特性のため、この目的のために材料情報を評価する必要なく距離値を決定することが可能である。したがって、距離値を、実周波数および実減衰量が既知である場合に直接決定することができる。
【００２１】
距離値は、対応する距離が、所与の実周波数および実減衰量についてデータ記録において決定されるようにして決定される。このことは、例えば、数学的な意味では測定された２個組から最も短い距離を有するデータ記録の値が用いられるようにして再度行われてもよい。
さらなる代替形態として、２つの最も近い値を決定することならびにこれら２つの値間の距離値を補間するまたは外挿することが可能である。このため、距離値を実周波数および実減衰量からなる測定された２個組に直接割り当てることも可能である。
【００２２】
本発明の他の改良形態は、距離値が最小距離値を超えるおよび／または最大距離値に達しないかどうかを信号伝達する。
最小距離値を考慮することによって操作を防止することが可能であり、かつ／または金属部品の十分な近接を、最大距離値を考慮することによって決定することができる。
本発明の他の改良形態では、データ記録は、第１材料と異なる第２材料でできている金属部品が発振回路に接近している場合には周波数と減衰量との間の第２相関関係を表し、かつ実周波数および実減衰量が第２相関関係に対応するかどうかが信号伝達される。
【００２３】
よって、上記の記載は、本実施形態に当てはまる。しかしながら、第２相関関係を記憶することによって、次の少なくとも３つの状態を検出することが可能になる。
ａ）第１相関関係、ひいては第１材料に対応する対象物が接近している。
ｂ）第２相関関係、ひいては第２材料に対応する対象物が接近している。
ｃ）第１相関関係または第２相関関係に対応しない、ひいては第１材料または第２材料に対応しない対象物が接近している。
【００２４】
実施態様の種類に関して、また多くの可能性が生じる。決定された情報を、それぞれ個々に信号伝達することができ、グループで信号伝達することができ、各グループは、異なる情報の論理的な組合せを含むこともでき、あるいはまたそのグループを信号全体の形で出力することができる。信号全体は、例えば、規定の最小値／最大値を遵守するのに加えて、接近している対象物が、第１材料または第２材料からなるという条件も満たされたかどうかを示してもよい。
【００２５】
代わりに、例えば、すべての条件が満たされている場合には、第１レベルの信号を出力することが可能であり、一方条件のうち少なくとも１つが満たされていない場合には、第２レベルの信号が出力される。このことは、システムの動作についてのすべての安全関連条件が満たされているかどうかを次に簡単な方法で信号伝達することが可能であるので、安全技術にとって有利である。
【００２６】
本発明の他の改良形態では、実周波数および実減衰量がデータ記録に記憶される相関関係のどちらに対応するかが信号伝達される。
このため、それから対象物が構成される材料あるいは大部分が近接センサに接近している対象物に含まれる材料に関する情報をさらに提供することが可能である。
この場合、実周波数および実減衰量からなる２個組が、データ記録に記憶される相関関係のどちらに対応するかを検査することによって、材料を決定することができる。この場合、対応、例えば、それから２個組が最も短い距離を有する相関関係を、上述のように決定することができる。例えば２個組が最も近い相関関係からの最大許容距離を超えるかどうかを判定するために、さらなる問合せをさらに実施してもよく、その結果故障の処理も可能である。
【００２７】
本発明の他の改良形態では、データ記録は、さらなる材料について少なくとも１つのさらなる相関関係を記憶し、かつ実周波数および実減衰量が、特定のグループの相関関係からの１つの相関関係に対応するかどうかが信号伝達される。
このため、例えば、特定の信号伝達を生じさせるよう意図されている材料のグループを規定することが可能である。例えば、鋼鉄、ステンレス鋼、アルミニウム（Ａｌ）、および銅についての相関関係がこのように記憶されてもよく、鋼鉄および銅からなるグループおよびステンレス鋼およびアルミニウムからなるグループが規定される。提案した実施形態では、とりわけ、２個組がステンレス鋼およびアルミニウムのグループに対応するかどうか、あるいは接近している対象物の材料がステンレス鋼であるかアルミニウムであるかを次に信号伝達することが可能である。
【００２８】
本発明の他の改良形態では、本方法が２回実行され、かつそれぞれの結果として生じる信号伝達において差があれば、故障が信号伝達される。
方法を実行する際の故障の結果としてあるいは信号装置の故障の結果として安全関連条件が満たされていなくてもシステムが動作できるという可能性を減じるために、冗長性を用いて方法および信号装置を安全にするのが有利である。このことは、例えば、短い時間間隔で方法を２回繰返すことによって達成されてもよい。
【００２９】
しかしながら、本質的に同じ設計である信号装置の２つの異なる部品において本方法を実行するのが好ましい。この場合、（装置の第１部品において）方法を実行する第１動作ならびに（装置の第２部品において）方法を実行する第２動作により、同じ結果がもたらされなければならないと仮定する。
第１信号装置の結果および第２信号装置の結果は、次に、２つの結果信号を比較する比較ユニットに渡される。結果信号が一致しなければ、不具合が想定され、かつ故障が信号伝達される。
【００３０】
故障は、別個の信号または結合信号として示されてもよい。例えば、第１レベルの信号を用いて、すべての安全関連条件が満たされているあるいは故障がないことを示すことができ、一方第２レベルの信号が用いられて、安全関連条件の少なくとも１つが満たされていないあるいは故障があることを示す。このため、システムの解除または非解除を簡単な方法で信号伝達することが可能である。
【００３１】
上記の特徴およびなお以下で説明すべき特徴を、述べたそれぞれの組合せにおいてのみならず、本発明の範囲から逸脱することなく他の組合せでまたは単独で用いることができるのは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明による信号装置を有するセットアップを示す。
【図２】制御ユニットに接続される２チャンネル信号装置を示す。
【図３】本発明による方法のシーケンスをフロー図の表現で示す。
【図４】周波数／減衰特性を、異なる材料についての関連距離値を用いて示す。
【図５】図４による図示を、示した最小値および最大値を用いて示す。
【図６】図４による図示を、専用許容範囲を用いて示す。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１の参照番号１２は、新規信号装置１０を有するセットアップ全体を示す。セットアップ１２は、電源１４、機械１６、および制御ユニット１８に接続される２つの信号装置１０を備える。この場合、信号装置１０は、誘導近接センサの原理に従って構成される。一般に、１つの信号装置１０を用いれば十分である。
２つの信号装置１０が解除を信号伝達するときのみ、機械１６のスイッチを入れることができる。信号装置１０は、保護ドア１０上に配置される金属部品２２が、それぞれ関連する信号装置１０に関して規定の距離範囲内にあるかどうかを検知する。金属部品２２は、それぞれの信号装置１０に対して最小距離を遵守するが、同時にまた特定の最大距離を超えないことを保証するためにモニターが行われる。もちろん、金属保護ドア２０自体が金属部品２２の機能を果たしてもよく、その場合、別個部品２２の必要はない。
【００３４】
２つの信号装置１０が、保護ドア２０が正しく閉じられたこと、ひいては機械１６を起動できることを示せば、制御ユニット１８は、２つの接触器２４，２６を駆動し、その常開接点２８，３０が、電源１４と機械１６との接続部に配置される。機械１６は、両方の接触器２４，２６がそれぞれの常開接点２８，３０を閉じるときのみ、動作を行うことができる。
【００３５】
他の実施形態では、制御ユニット１８に接続されるスタートボタン１９は、保護ドア２０が閉じられると機械１６のスイッチを入れるように動作される。
保護ドア２０が動作中に開かれたために、２つの信号装置１０の一方がシステム１６の解除をもはや示さなければ、制御ユニット１８は、接触器２４，２６をオフにする。また、接触器２４，２６を信号装置１０の各々に割り当てることも考えられ、その結果信号装置１０の一方からの解除がないとき、関連する接触器２４，２６は、意図的にオフされる。いずれにせよ、それによって機械１６が電源断となる。
【００３６】
図２は、冗長設計されている信号装置１０の一方を詳細に示す図である。信号装置１０は、本質的に構造的に同一でありかつ各々が発振回路３４、パルス発生器３６、および信号送信機３８を有する２つのモジュール３２を有する。この実施形態では、各発振回路３４は、コンデンサおよびコイルを有する。全体的にもっとよく見るために、パルス発生器３６を信号送信機３８から分離して示すが、パルス発生器３６は、信号送信機３８と一体化されてもよい。
【００３７】
信号送信機３８からの出力は、他の信号送信機３８からの信号を比較しかつその信号が一致しなければ故障を信号伝達するように設計される比較ユニット４０に伝えられる。比較ユニット４０からの出力信号は、制御ユニット１８に伝えられかつそこで評価される。信号装置１０には、第１材料からできている金属部品２２が割り当てられる。信号送信機３８には、各々、金属部品２２が信号装置１０に接近する場合に異なる材料について周波数と減衰量との間の相関関係を記憶するメモリ４２がつながれている。破線は、メモリ４２がオプションであることを示す。
【００３８】
信号装置１０は、特に設置空間を節約するために、２つの比較ユニット４０によってタップオフされる１つの発振回路３４のみを用いて構成されてもよい。
信号装置１０の動作方法を、まず第一に、操作防止の実施態様を用いて説明することにする。モジュール３２は同じ機能性を有するので、これからモジュール３２の一方について説明する。
【００３９】
パルス発生器３６は、発振回路３４にパルスを送る。そのパルスは、発振回路３４において実周波数および実減衰量を有する減衰発振を生じさせる。この場合、実周波数および実減衰量は、金属部品２２と信号装置１０との間の距離ｄおよび金属部品２２の材料のいずれにも依存している。
実周波数および実減衰量は、決定されかつ規定の最大周波数および規定の最大減衰量と比較される。信号送信機３８は、この目的のために、対応する測定装置および比較装置（本明細書ではそれ以上詳細には示さず）を具備してもよい。
【００４０】
実周波数が最大周波数に達せず実減衰量が最大減衰量に達しなければ、信号送信機３８は、比較ユニット４０に伝えるためリリース信号を発生させる。
比較ユニット４０は、両方のモジュール３２からリリース信号を受信すれば、リリース信号を制御ユニット１８に送る。２つの信号送信機３８の一方がリリース信号を送らなければ、比較ユニット４０は、リリース信号も送らない。従って、この挙動は、信号送信機３８が異なる信号を送る場合には故障状況を同時に保護する。
【００４１】
本明細書に示す実施形態では、信号装置１０は、さらに、実周波数が規定の最小周波数を超えるか、および実減衰量が規定の最小減衰量を超えるかどうかをモニターする。そうでない場合には、信号送信機はリリース信号を送らない。
オプションのメモリ４２を含むことから生じるさらなるモニターオプションを、以下で詳細に説明する。
【００４２】
図３は、本発明による方法のシーケンスを示す図である。この場合、発振回路３４は、第１工程５０で提供される。第１材料でできている金属部品２２は、第２工程５２で提供される。工程５４で、発振回路３４は、パルスで駆動され、それによって金属部品２２と発振回路３４との間の距離ｄに依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振を生じさせる。工程５６で、実周波数が規定の最大周波数に達しないおよび実減衰量が規定の最大減衰量に達しないかどうかを信号伝達する。次に、工程５４を用いて再び継続される。
【００４３】
図４は、安全な距離モニターのために本発明によって用いられる基本的な見通しを示すグラフである。発振回路３４で発生される発振の減衰時間を、横座標に沿って示す。減衰時間は、パルスが発振回路３４に送られた後、発振の最大振幅が、電気損のために特定のパーセント、例えば１０％まで減少するまで経過する時間である。したがって、減衰時間は、減衰量の尺度である。減衰時間が短くなればなるほど、減衰量が多くなり、かつ減衰時間が長くなればなるほど、減衰量が少なくなる。
【００４４】
発振回路３４における発振の周波数は、縦座標に沿ってプロットされる。
図４は、鋼鉄（ＳＴ３７）、ステンレス鋼（Ｖ２Ａ）、アルミニウム（Ａｌ）および銅（Ｃｕ）についての周波数と減衰量（減衰時間）との間の相関関係を示す。支持値／補間値を用いる特性曲線表現を採用しているが、特性曲線はまた、簡単な関数、例えば線形関数または指数関数を用いて近似されてもよい。
【００４５】
一例として、ほぼ７２ｋＨｚの実周波数およびほぼ２００μｓの減衰時間によって表される実減衰量については、ステンレス鋼を２ｍｍの距離で推論することが可能であること、あるいはほぼ７４ｋＨｚの周波数およびほぼ４７５μｓの減衰時間によって表される実減衰量については、銅でできている金属部品２２を１ｍｍの距離で推論することが可能であることが図４から理解できる。従って、金属部品２２の材料および／または後者（金属部品２２）と発振回路３４との間の距離ｄを、実周波数および実減衰量からなる２個組から推論することが可能である。
【００４６】
図５は、データ記録に記憶される周波数と減衰量との間の相関関係がなくても簡単かつ確実に操作を防止する実施形態を示す。
操作防止を説明するために、まず第一に、ほぼ７３．５ｋＨｚの最大周波数ｆMAXおよびほぼ１７５μｓの最小減衰時間によって表される最大減衰量ＺMAXについて言及する。最大周波数ｆMAXを超える範囲を、ダブルハッチングを用いて示す。最大減衰量ＺMAXを超える範囲を、細いシングルハッチングを用いて示す。
【００４７】
発振回路３４における発振の実周波数および実減衰量のいずれも検査されるので、このことは、可能な材料のうちいずれか所望の材料が発振回路３４から１ｍｍ未満の距離にある場合にはリリース信号が発生されないことを意味している。
実周波数および実減衰量からなる特定の２個組についての図は、材料および距離値との対応を示すが、操作を防止するためにこの情報を得るまたは評価する必要がないことがこの点で明示的に示されている。むしろ、関連材料または距離を考慮する必要なく、それぞれの最大値に関する実周波数および実減衰量の評価で十分である。
【００４８】
ここに提案する操作防止の特徴は、実現するのが簡単であり、それにもかかわらず複数の異なる材料、特に強磁性材料および非強磁性材料を確実に取り扱うということである。
操作防止によって検出される範囲を、最大周波数ｆMAXおよび最大減衰量ＺMAXを簡単に変化させることによって変化させることができるので、これは柔軟な解決策でもある。例えば、最大周波数ｆMAXが、ほぼ７２．５ｋＨｚで規定され、かつ最大減衰量ＺMAXがほぼ１９０μｓの減衰時間によって規定されれば、ほぼ２ｍｍの最小距離が、すべての可能な金属について規定される。
【００４９】
最大距離を、同じような方法でモニターすることができる。この目的のために、最小減衰量ＺMINは、最大減衰時間の形で規定されている。この規定によって排除される範囲を、太いシングルハッチングを用いて示す。必要であれば、最小周波数ｆMINがまた規定されてもよい。結果として生じる範囲を、破線のダブルハッチングを用いて示す。
しかしながら、メモリ４２が対応する相関関係を記憶する場合には、本実施形態において材料および／または距離について記述することもできるのは言うまでもない。しかしながら、操作を防止するのに必要とされる最小距離および最大許容距離のいずれも、実周波数および実減衰量をそれぞれ関連する最小値／最大値と比較することによってのみ実現することができるということを再び指摘できる。
【００５０】
図６は、特定の距離を持つ特定の材料のみが、リリース信号を得るために許可される実施形態を示す。この実施形態では、選択された材料についての相関関係は、データ記録に記憶され、特定の範囲は、適切な検査アルゴリズムを用いて許容できるものとして規定されており（ハッチングされていない）、かつ他の範囲は、許容できないものとして規定されている（ハッチングされている）。この例では、ステンレス鋼または銅でできている金属部品２２がほぼ１ｍｍ〜５ｍｍの範囲内で接近した場合にリリース信号が出され、一方他の距離範囲ではあるいは他の材料についてはリリース信号が送られないようにして設定がなされた。検出された材料および距離値をデータ記録に記憶されたデータに基づいてそれぞれ特定することも可能である。
【００５１】
しかしながら、計算および／または実験によって決定することができる周波数と減衰量との間の既知の相関関係のため、実周波数および実減衰量からなる特定の２個組が許容できる範囲内にあるかどうかを判定するためには１回の問合わせで十分であるので、材料情報および／または距離情報を記憶する手間を省くことが可能である。
より複雑な形態がまた、許容できる範囲および許容できない範囲を説明するために用いられてもよく、あるいは特性曲線の部分のみが記憶されるのは言うまでもない。その範囲は、特に、公式を用いて関数として説明されてもよく、かつその範囲に許容帯が設けられてもよい。
【００５２】
全体として、本発明は、操作を防止して信号装置を構成しかつ動作させるための簡単かつ確実なオプションを示す。さらに、本発明により、許容できるおよび許容できない状態、すなわちリリース信号が発生されるまたは発生されないような状態を包括的に規定することができる。この場合、簡単な方法で異なる材料について同じ最小距離を規定する、あるいは特定の材料について距離値がない場合に発生されるべきリリース信号を与えることが可能である。特定の材料を検出に明示的に含む／検出から明示的に排除することも可能である。従って、基本的な考えの簡単な実施態様に加えて、本発明はまた、求められる要件を実現する基礎となる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【手続補正書】
【提出日】平成20年5月2日(2008.5.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属部品（２２）と誘導近接センサとの間の距離（ｄ）を安全にモニターする、特に保護ドア（２０）の閉鎖位置を自動システム（１６）でモニターする方法であって、
発振回路（３４）を提供する工程と、
第１材料でできている金属部品（２２）を提供する工程と、
前記金属部品（２２）と前記発振回路（３４）との間の距離（ｄ）に依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振が発生されるように、前記発振回路（３４）を少なくとも１つのパルスで駆動する工程と、
前記実周波数が規定の最大周波数（ｆMAX）に達しないおよび前記実減衰量が規定の最大減衰量（ＺMAX）に達しないかどうか、ならびに前記実周波数が規定の最小周波数（ｆMIN）を超えるか、および／または前記実減衰量が規定の最小減衰量（ＺMIN）を超えるかどうかを信号伝達する工程とを含む、方法。
【請求項２】
前記金属部品（２２）の接近に応じた前記周波数と前記減衰量との間の第１相関関係を表すデータ記録が提供され、かつ前記信号伝達する工程において、前記実周波数および前記実減衰量が前記第１相関関係に対応するかどうかを示すことを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記データ記録は、前記金属部品（２２）と前記発振回路（３４）との間の距離を記憶し、該距離は、前記周波数および前記減衰量に依存しており、かつ距離値は、前記実周波数および前記実減衰量に基づいて決定されることを特徴とする、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記距離値が、最小距離値を超えるか、および／または最大距離値に達しないかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記データ記録は、前記第１材料と異なる第２材料でできている金属部品（２２）が前記発振回路（３４）に接近する場合には前記周波数と前記減衰量との間の第２相関関係を表し、かつ前記実周波数および前記実減衰量が前記第２相関関係に対応するかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項２〜４のいずれか１項に記載の方法。
【請求項６】
前記実周波数および前記実減衰量が、前記データ記録に記憶される前記相関関係のどちらに対応するかが信号伝達されることを特徴とする、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記データ記録は、さらなる材料について少なくとも１つのさらなる相関関係を記憶し、かつ前記実周波数および前記実減衰量が特定のグループの相関関係からの１つの相関関係に対応するかどうかが信号伝達されることを特徴とする、請求項５または６に記載の方法。
【請求項８】
前記方法は２回実行され、かつ前記それぞれの結果として生じる信号伝達において差があれば、故障が信号伝達されることを特徴とする、請求項１〜７のいずれか１項に記載の方法。
【請求項９】
金属部品（２２）と誘導近接センサとの間の距離を安全にモニターする、特に保護ドア（２０）の閉鎖位置を自動システム（１６）でモニターする信号装置（１０）であって、
発振回路（３４）と、第１材料でできている関連金属部品（２２）と、前記金属部品（２２）と前記発振回路（３４）との間の距離に依存しておりかつ実周波数および実減衰量を有する減衰発振を発生させるために、前記発振回路（３４）を少なくとも１つのパルスで駆動するためのパルス発生器（３６）と、前記実周波数が規定の最大周波数（ｆMAX）に達しない、および前記実減衰量が規定の最大減衰量（ＺMAX）に達しない場合ならびに前記実周波数が規定の最小周波数（ｆMIN）を超えるか、および／または前記実減衰量が規定の最小減衰量（ＺMIN）を超える場合に信号伝達するように構成される信号送信機（３８）とを有する、信号装置（１０）。
【請求項１０】
前記金属部品（２２）が接近するにつれて前記周波数と前記減衰量との間の第１相関関係を記憶するメモリ（４２）を備え、かつ前記信号送信機（３８）は、前記実周波数および前記実減衰量が前記第１相関関係に対応するかどうかを信号伝達するように設計されることを特徴とする、請求項９に記載の信号装置（１０）。
【請求項１１】
前記信号装置（１０）は、さらなる発振回路（３４）およびさらなる信号送信機（３８）を用いて冗長設計されており、かつ前記信号送信機（３８）からの前記信号を比較しかつ前記信号が一致しなければ故障を信号伝達する比較ユニット（４０）を有することを特徴とする、請求項９または１０に記載の信号装置（１０）。
【国際調査報告】
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