(57)【要約】      （修正有）【課題】監視範囲内に位置する物体と、ガイドで案内される移動可能な移動要素との好ましくない衝突に関し、移動要素を監視するセンサー装置を提供する。【解決手段】物体４を感知する少なくとも２つのセンサー５を有し、これらセンサーが、電磁波６を放射する送信器と、電磁波６を受信する受信器とを備え、これらセンサーが、当該センサーをガイド３ａと平行に取り付け可能に、互いに隣接して配置され、これらセンサーが、また、当該センサーから放射された電磁波６が監視範囲を貫通するように配向されている、センサー装置１とする。また、障害物４の認識を向上できるように、これらセンサーには、物体４からの距離を測定する距離センサーを用いる。さらに、安全装置、ドア２、および、移動を監視する方法も提案する。【選択図】図１
2012247410.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
監視範囲に位置する物体（４）と、ガイドで案内される移動可能な移動要素（２）との好ましくない衝突に関して、該移動要素（２）を監視するセンサー装置（１）であり、
前記センサー装置（１）は、
前記物体を感知する少なくとも２つのセンサー（５）を有し、
前記センサーは、
電磁波（６）を放射する送信器と、該電磁波（６）を受信する受信器とを備え、
前記センサーは、
該センサーを前記ガイド（３ａ）と平行に取り付けることが可能に、互いに隣接して配置され、
前記センサー（５）は、また、
該センサーによって放射された前記電磁波（６）が前記監視範囲を貫通するように配向されている、センサー装置（１）であって、
前記センサー（５）は、前記物体（４）からの距離を測定する距離センサーとして実現されていること
を特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
請求項１に記載のセンサー装置であって、
前記センサーは、ストリップ（１）内に配設されている
ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項３】
前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
前記センサー（５）のうちの少なくとも２つは、当該少なくとも２つの前記センサー（５）の光線が互いに平行に延在するように配向されている
ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項４】
前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、当該少なくとも１つの前記センサー（５）の光線が前記ガイドに対して垂直に延在するように配設されている
ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項５】
前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、
赤外線反射センサー、または、
飛行時間センサー、または、
３Ｄセンサー、
として実現されている
ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項６】
前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、当該少なくとも１つの前記センサー（５）の光線が円錐形領域を貫通するように実現されている
ことを特徴とするセンサー装置。
【請求項７】
監視範囲内に位置する物体と、ガイドで案内される移動可能な移動要素との好ましくない衝突に対して、該移動要素を保護する安全装置であり、前記センサーによって測定されたデータを読み出し、利用可能な指令、および／または、信号を生成する電子ユニット（７）を有する、安全装置であって、
前記請求項の１つに記載のセンサー装置が設けられている
ことを特徴とする安全装置。
【請求項８】
前記請求項の１つに記載の安全装置であって、
前記電子ユニットは、前記センサーのうちの少なくとも１つによって測定された距離に基づいて、前記移動要素、または、前記物体が感知されているのかを推測するように設計されている
ことを特徴とする安全装置。
【請求項９】
前記請求項の１つに記載の安全装置であって、
前記電子ユニットは、前記センサー装置を用いて、前記移動要素の移動方向、および、前記物体の移動方向を判定するように設計されている
ことを特徴とする安全装置。
【請求項１０】
前記請求項の１つに記載の安全装置であって、
前記移動要素を監視する監視ユニットが設けられ、
該監視ユニットは、前記電子ユニットを備えるか、または該電子ユニットに接続可能である
ことを特徴とする安全装置。
【請求項１１】
ドア（２）、具体的には、シャッタードア、区画ドア、スライドドアであって、
前記請求項の１つに記載の安全装置が存在している
ことを特徴とするドア。
【請求項１２】
前記請求項の１つに記載の安全装置によって、ガイドで案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法であって、
該方法は、
前記センサー（５）によって測定されたデータを読み出し、各データを読み出した各センサー（５）に割り当てる工程と、
前記各データを少なくとも１つの基準値と比較する工程と、
前記比較、および、前記割り当てられたセンサー（５）の位置に基づいて評価する工程と
を備える
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記請求項の１つに記載の方法であって、
前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、評価機能として、作動、および／または、停止される
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【０００１】
本発明は、請求項１の導入部分に係る、好ましくない衝突に関して、ガイドで案内される移動可能な移動要素を監視するセンサー装置と、請求項７の導入部分に係る安全装置と、請求項１１の導入部分に係るドアと、請求項１２に係る、ガイドで案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法とに関する。
【０００２】
モーター駆動式ドア用の安全装置は、ＥＰ０９０２１５７Ａ２からの先行技術によって既に知られており、この安全装置では、ドアの閉じた平面を監視する光のカーテンが形成され、衝突につながるであろう物体が、その光のカーテンの中に位置しているのかを判定してもよい。
【０００３】
目的は、好ましくない衝突を防ぐための、センサー装置と、安全装置と、ドアと、ガイドで案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法とを提案することであり、障害物の検知を向上させることが可能となる。
【０００４】
目的は、請求項１，７，１１，１２の特徴的事項によって、センサー装置と、安全装置と、ドアと、冒頭で述べたタイプの方法とに基づいて、達成される。
従属請求項で特定された手段により、本発明の有利な実施形態と展開とが可能となる。
【０００５】
したがって、好ましくない衝突に対して、ガイドで案内される移動可能な移動要素を保護するためのセンサー装置は、センサーが、物体からの距離を測定する距離センサーとして実現されていることを特徴とする。
【０００６】
ガイドで移動可能に案内される移動要素は、例えば、ドアであってもよい。移動要素の移動中、例えば、ドアが開閉されるとき、例えば、監視範囲に侵入する人間により、物体が監視範囲に侵入する可能性がある。基本的には、その移動要素が移動するまさにそのときに侵入される領域をセンサーが感知するように、センサーを配置することは可能である。しかしながら、例えば、移動要素の移動範囲に対して、センサーを、移動要素の前方、および／または後方に、若干オフセットさせて配置することで十分であることがよくある。この配置により、センサーの搭載を容易にすることができ、また、一般的に重い移動要素が移動する結果による破損の危険性を低減することができる。これらの場合、センサーにより感知される範囲もまた、安全性に対して重大な悪影響を引き起こすことなく、移動要素の実際の移動範囲に対して、若干オフセットさせることが可能である。発明という意味では、監視範囲は感知され、監視範囲の監視は、通常の状況でも起こる衝突を回避するのに適している。例えば、監視範囲は、単に移動範囲、移動範囲の一部、または、監視することで、通常起こりうる衝突を感知できる領域、例えば、移動範囲に対応して近接している場合の領域を含むと考えられる。例えば、ドア開口部前方で、ガイドに平行にセンサーを配置することが考えられる。
【０００７】
センサーは、電磁波を放射する送信器と電磁波を受信する受信器を備え、センサーは、それら当該センサーによって放射される電磁波が監視範囲を貫くように配置、および／または、配向される。センサーは、互いに隣接して一列に配置され、具体的には、ガイドに平行に配置される。つまり、センサーは、例えば、ガイド内、または、ガイドに隣接して配置され得る。
【０００８】
このような状況では、移動要素の移動にとって障害となる物体の検出は、センサーが、物体からの距離を測定する距離センサーとして実現されるという事実により、向上可能である。従来の光電流バリアーでは、対応する光線が、障害物によりある位置で遮断されることを判定することだけが可能である一方、この方法では、対応する物体または障害物がどの位置に位置しているのかをより正確に確かめることができる。
【０００９】
このため、送信器の反対側に配置される追加的な受信器、または、送信器により放射された電磁波を跳ね返す追加的な反射器を有利に排除することができる。
ドアの場合、移動範囲は、例えば、移動範囲は平面であり、ガイドは、この平面内に配置される。よって、センサーを、比較的簡素な方法で配置、および配向することができる。
【００１０】
センサーをストリップへ一体化することは、特に有利である。ストリップは、とりわけ簡素な方法でガイドに沿って取り付け可能であり、また、コンパクトなデザインが可能になる。
【００１１】
電磁波のうちの少なくとも２つが互いに平行に走ることで、１つの特に簡素な実施形態が達成され得る。電磁波とセンサーとの間の距離は、用途により決められ得る。例えば、おおよそ２０ｃｍ間隔でセンサーを配置したり、おおよそ２０ｃｍの間隔で電磁波を延在させることが考えられる。
【００１２】
ドアなどのような移動要素が、例えばガイドレールのようなガイドで案内される場合、これに応じて、電磁波は、ガイドに対して垂直に延在し得る。しかしながら、例えば、利用できるセンサーの数が少ない場合や、少ない数のセンサーで、より広い領域が斜めに感知される場合に、電磁波を斜めに延在させることも基本的には可能である。しかしながら、特に、垂直方向の放射に加え、斜め方向にも放射される場合、監視範囲をより良好に感知するために、斜めの電磁波プロファイルを用いることも、同様に可能である。
【００１３】
本発明の特に好ましい一展開によれば、光カーテンとして実現されるセンサー装置が提供される。このため、全監視範囲、または、監視範囲における少なくとも１つの重要な箇所を感知できる。特に、用途に応じて、移動範囲に侵入する障害物の多くも実際に検出されるように、空間を通る電磁波を十分に供給することが有利となり得る。ガイドを有する移動要素の多くでは、例えば、案内されるドアの場合、光カーテンは、通常、平面を描く。
【００１４】
距離センサーは、基本的には、例えば、赤外線反射センサー、または飛行時間センサー（ＴＯＦセンサー）、または３Ｄセンサーなどのように、様々な方法で実現可能である。さらに、一実施形態では、組み合わせて使用される様々なこれらのセンサーが提供され得る。飛行時間センサーの場合、光の伝搬時間の値を求めることで、距離測定がなされ得る。このためには、例えば、信号を放射される光に変調できる。例えば、光の周波数より低い周波数の振動を光に変調し、対応する距離を測定するために、その振動の位相シフトを測定する。２Ｄセンサーを使用する場合、対象としている電磁波内に物体が位置しているのかを提示できる一方で、対応する平面内で３Ｄセンサーとして参照される物は、物体までの距離値を提供することもできる。さらに、赤外線センサーを用いることが可能である。その理由は、赤外線領域は、基本的には不可視であるものの、技術において様々な方法で赤外線センサーも用いることが可能であり、赤外線センサーを基本的に有利に距離センサーに用いることも可能である。
【００１５】
さらに、例えば、物体の感知を向上させるために、センサーのうちの少なくとも１つの電磁波が、直線だけでなく、円錐の領域を描くことも可能である。
多くの場合、移動範囲の一端部にセンサーを配置することも充分となり得る。移動範囲の一端部にセンサーを配置することで、一方では、コストを削減することができ、他方では、例えば、ガイドから離れたところで垂直に延在する遠隔測定の場合、常に、ガイドレールまでの同じ距離が測定される。しかしながら、例えば、物体の範囲を測定する場合、または、移動範囲内に位置する物体の数を測定する場合、複数の端部からセンサーを配置することも必要となり得る。移動範囲の一端部に搭載される従来の距離センサーは、監視範囲内、またはセンサーの感知範囲内に位置する物体からの距離のみを測定するので、センサーとは反対側に面している側の対応する物体が、どの程度、移動範囲内に依然位置しているかが不明確である。
【００１６】
距離センサーに加え、光電流バリアーとして実現される、少なくとも１つのセンサーを設けることが基本的に考えられる。このような組み合わせにより、移動要素が移動している間の安全性を、可能な限り最高のレベルにもたらすことができる。
【００１７】
それに対応して、本発明に係る安全装置は、センサーにより測定されたデータ、つまり、測定値などを読み出すことが可能な電子ユニットを備える。センサーと電子ユニットとの間の接続は、有線方式、または、無線方式でなされる。さらに、電子ユニットは、例えばストリップのように、センサー装置に一体化され得る。例えば、マイクロコントローラーは、電子ユニットとして適している。
【００１８】
電子ユニットは、指令や信号を伝送することができる。電子ユニットを、移動要素の移動を監視するさらなる監視ユニットに接続することが考えられる。この場合、監視ユニットは、センサー装置の外部に搭載され得る。この文脈において、監視は、移動要素の開ループ制御、および／または、閉ループ制御を意味し、つまり、移動要素の移動は、監視ユニットによって、開始または停止可能であり、適宜、加速または制動も可能である。例えば、障害物が感知されているので、電子ユニットがスイッチオフ信号を監視ユニットへ送信すると、この監視ユニットにより、移動要素の移動が停止される。電子ユニット自体が、移動要素の移動を監視する監視ユニットを形成することも考えられる。
【００１９】
しかしながら、例えば、移動要素が障害物から依然十分に離れた距離にある場合、移動要素の移動が、監視ユニットにより、まず最初に停止されるのではなく、制動されるだけというのも考えられる。物体または障害物が、やがて移動範囲から出ると、監視ユニットは、確実に、適宜、移動要素の移動をより迅速に再開する。
【００２０】
監視ユニットをセンサー装置の外部に収容するか、または、センサー装置内に一体化することは、基本可能である。さらに、監視ユニットと相互作用する電子ユニットが、センサー装置内に収容され得る。しかしながら、監視ユニットが、センサー装置外部で、センサーに直接接続されることも可能である。特に、本発明の１つの展開では、移動要素自体または物体がセンサーによって実際に感知されているのかを、距離センサーに基づき、推測することが可能である。例えば、センサーが、移動要素が監視される範囲を移動する間に、移動要素の感知された部分からの距離を測定するように、センサーが配置される場合、この距離の測定に基づいて、障害物や他の物体ではなく、移動要素自体が感知されていることを推測することができる。これは、通常の状況では、障害物がさらに遠くに位置していることが多いという事実に起因している。移動要素がガイドの範囲を介して案内される場合、センサーをガイド自体内に配置することで、短い距離を測定することが考えられる。また、センサーをガイド付近に取り付けて、対応する位置に移動要素が到達すると直ちに、移動要素の一部が各監視範囲に侵入することも考えられる。移動要素が、ガイドを超えて突出せず、センサーがガイドに隣接して配置される場合、例えば、センサーから所定距離離れているシャッターやクリップは、移動要素に取り付け可能である。
【００２１】
検知の信頼性向上のために、具体的には、複数の距離センサーの具体的な距離を互いに比較することができる。例えば、ドアがガイドレール内で移動する場合に、移動要素、ここではドアに特有な距離のみが、特定の高さより上に位置するセンサーによってそれぞれ検知されたならば、移動要素が感知された、とするのが妥当である。通常は、障害物は、上側から下方向に監視範囲に侵入しないし、また、監視範囲内の上側に固定的にとどまり続けることもないであろう。
【００２２】
さらに、本発明の１つの例示的な実施形態では、移動要素の移動方向、および／または、物体の移動方向を判定可能である。これは、距離の測定が実行されるという事実のおかげで、有利に可能となる。その後の距離の測定に基づいて、当該距離が変化したのかを判定できる。この比較は、例えば、監視ユニットで実行され得る。さらに、センサの電磁波が移動要素の移動方向に延在するように、そして、その結果、移動要素の移動が適宜検知され得るように、センサーを対応させて配置することが可能である。
【００２３】
しかしながら、距離の測定は、他の方法によっても利用可能である。例えば、複数の移動要素を、互いに隣接して配置できる。さらに、対応する物体を、これら移動要素のうちの１つの移動範囲内だけに配置することも可能である。センサーが対応する物体を感知したときに、全ての移動要素の移動が停止されてしまわないように、距離センサーによる距離の測定が利用され得る。これら距離測定により、対応する物体または障害物の位置が、より精度よく具体的に測定できる。対応する物体の位置がどれだけ正確に測定されるのかは、センサー装置の対応するセンサーがどのように配置され、これらセンサーがどの範囲を感知するのかに依存する。
【００２４】
物体の移動方向が、本発明のこのような展開にて検知される場合、その検知した物体の移動方向に基づき、どの移動要素の移動速度が影響を受け、適宜、どの移動要素が停止されるべきかを推測できる。したがって、例えば、複数のドアの間を人間が動いている場合、その距離や移動方向から、その移動空間に対して、どの移動要素が対象かを推測できる。
【００２５】
具体的には、移動要素は、例えば、シャッタードア、区画ドア、スライドドアなどのようなドアとして実現できる。したがって、本発明に係るドアは、本発明、対応する実施形態、または展開に係る安全装置が設けられている、という事実により特徴付けられる。
【００２６】
さらに、本発明、対応する実施形態、または展開に係る安全装置によって、ガイド内で案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法は、以下の方法工程を備えることで特徴付けられる。センサーによって測定されたデータ、つまり測定された距離が読み出され、各データは、各データが読み出されたセンサーに割り当てられる。各データは、基準値と比較される。この比較は、例えば、電子ユニット、または監視ユニットにて行われる。物体および移動要素自体のどちらも監視範囲内に位置していないときに測定される値が、基準値となり得る。移動要素が監視範囲内に位置しているときに測定される距離もまた、基準値となり得る。さらに、例えば、測定誤差を考慮するために、他の値を定義することも可能である。その結果、適宜、方法の信頼性をさらに向上させることができる。１つの基準値、または複数の基準値と比較することが可能である。そして、これら比較と、対応するデータに割り当てられたセンサーの位置とに基づいて、評価がなされる。
【００２７】
例えば、ドアが閉鎖されるとき、センサーが次々に、上から下まで測定するという実際のプロファイルにおいて、監視範囲内で案内されるドアの基準値以下の距離を測定することができる。このことから、評価では、障害物が監視範囲に侵入しておらず、単にドアが閉鎖されたのだということを推測可能である。
【００２８】
本発明の１つの展開では、センサーを相応に作動または停止できる。例えば、センサーが移動中のドアを感知していることを評価が明らかにしている場合には、そのセンサーは停止され得る。つまり、例えば、センサーはスイッチオフされるか、あるいは、例えば、その測定値はもはや評価に含まれない。作動という用語は、同様に理解され得る。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明に係る、ドア用の安全装置を示している。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
［例示的な実施形態］
本発明の例示的な一実施形態を図面に図示し、更なる利点について以下により詳細に説明する。具体的には、以下のとおりである。
【００３１】
図１は、本発明に係る、ドア用の安全装置を示している。
図１は、区画ドア２用のセンサーストリップ１を有する安全装置、および、ガイドレール３ａ，３ｂ内を走る区画ドア２の個々の部分２ａ，２ｂを示している。ここでは、ドア２は、矢印Ａに係る移動方向に移動する。移動方向Ａのドア２の移動範囲は、平面Ｅによって示されている。この枠内には、物体４、ここでは人間が存在している。ドア２の移動が方向Ａで継続するのであれば、ドア２と人間４との衝突が発生するものと思われる。距離センサー５を有するセンサーストリップ１は、ガイドレール３ａに沿って搭載されており、ガイドレール３ａは、図１におけるセンサーストリップ１によって全く覆われる。センサー５は、光線６を放射し、その反射光を再度受けることもできる。光線６は、平面Ｅの直前で移動方向に垂直に延在する。このため、光線は、平面Ｅから近距離で延在している。さらに、光線６は、（図１の射影において）センサーストリップ１およびガイドレール３ａに対して垂直に延在している。
【００３２】
距離センサー５は、ＴＯＦセンサーとして実施される。移動範囲の下部では、センサー５’の光線が人間４に衝突する。これらセンサー５’はそれぞれ、各センサー５’が配置されているガイドレール３ａと、人間４上の各衝突点との間の距離を測定する。
【００３３】
このため、方向Ａに移動し、人間４からまだ離れているドア２がどれだけ離れているのかを第１に測定することが可能である。その理由は、何基のセンサー５がドア２と人間４との間に固定的に配置されているのかが分かっているからである。
【００３４】
センサー５’’は、ガイドレール３ａに沿ってドア２が既に通過した範囲に配置されている。このため、これらセンサー５’’は、検知した物体、特に、監視範囲に突出するドア２の部分からの距離を測定する。よって、特定の距離は、かなり小さく、基準値に一致する。さらに、ドアが上から下へ移動する間、ますます多くのセンサーがこの基準値を測定する。これにより、感知した物体が、障害物や人間であるはずがなく、むしろ、ドア２が感知されていたのだと、センサー５’’によって結論付けることができる。
【００３５】
よって、センサー５は、センサー５’及びセンサー５’’の測定と併せて、ドア２がどこに位置し、そして、適切であれば、障害物４がどこに位置しているのかを測定することができる。本件では、センサー５’が測定した人間４が監視範囲にて止まるので、ドア２の移動が停止される。
【００３６】
この例示的な実施形態では、センサーストリップ１に一体化されているマイクロコントローラーにおいてデータが評価される。このマイクロコントローラーは、障害物が監視範囲内に位置している場合に、コントローラー７へスイッチオフ信号を送信するように設計される。コントローラー７は、ドア２を移動させるモータ８を次に制御する。
【００３７】
さらに、人間４が平面Ｅ内で移動する場合、センサー５’は、人間４が移動している方向、および、適切であれば、この人間４の速度も測定可能である。
基本的に、本発明の主題をドア分野で利用するだけでなく、機械の安全性を向上できるようにするために、本主題を機械に配置することも考えられる。
【符号の説明】
【００３８】
１：センサーストリップ
２：ドア
２ａ：ドア部分
２ｂ：ドア部分
３ａ：ガイドレール
３ｂ：ガイドレール
４：人間
５：ＴＯＦセンサー
５’：ＴＯＦセンサー（人間を感知）
５’’：ＴＯＦセンサー（ドアを感知）
６：光線
７：コントローラー
８：モーター
Ａ：ドアの移動方向
Ｅ：移動平面
【図１】
2012247410.tif 000003
【外国語明細書】
1 Title of Invention
Sensor device, safety device, door and method for monitoring the movement
2 Detailed Description of Invention
The invention relates to a sensor device for monitoring a movable moving element, guided in a guide, with respect to undesired collisions according to the preamble of Claim 1, a safety device according to the preamble of Claim 7, a door according to the preamble of Claim 11 and a method for monitoring the movement of a movable moving element, guided in a guide, according to Claim 12.
A safety device for motor-powered doors is already known from the prior art, from EP 0 902 157 A2, in which safety device a light curtain may be formed which monitors the closure plane of the door to determine whether objects which could lead to a collision are located therein.
The object is to propose a sensor device, a safety device, a door and a method for monitoring the movement of a movable moving element, guided in a guide, for protecting against undesired collisions, in which improved detection of an obstacle is made possible.
The object is achieved on the basis of a sensor device, a safety device, a door and a method of the type mentioned at the beginning, by means of the characterizing features of Claims 1, 7, 11 and 12.
The measures specified in the dependent claims enable advantageous embodiments and developments of the invention.
Accordingly, a sensor device for protecting a mobile moving element, guided in a guide, against undesired collisions is characterized in that the sensors are embodied as distance sensors for determining the distance from the object.
A moving element which is movably guided in a guide may be, for example, a door. During the movement of the moving element, for example when the door is opened and closed, objects may penetrate the monitoring range, for example by persons entering the monitoring range. Basically it is possible to arrange sensors in such a way that they sense the region which is penetrated precisely when the moving element thereof is moved. However, it is often sufficient to arrange the sensors, for example, slightly offset with respect to this movement range of the moving element, in front of it and/or behind it. This arrangement can facilitate the mounting of the sensors and can reduce the risk of damage as a result of the movement of the generally heavy moving element. In these cases, the range which is sensed by the sensors can also be slightly offset with respect to the actual movement range of the moving element without this involving a significant adverse effect on the safety. In the sense of the invention, a monitoring range is under sensed, the monitoring of which is suitable for avoiding the collisions which occur under usual circumstances. It is, for example, conceivable for the monitoring range to comprise merely the movement range, part of the movement range or a region through whose monitoring the usually possible collisions can be sensed, for example if this region is located correspondingly close to the movement range. It is, for example, conceivable to arrange the sensors parallel to the guide, in front of the door opening.
The sensors comprise a transmitter and a receiver for emitting and receiving electromagnetic rays and are arranged and/or oriented in such a way that the rays emitted by them penetrate the monitoring range. The sensors are arranged in a row one next to the other, specifically parallel to the guide, that is to say the sensors can be arranged, for example, within or next to the guide.
In this context, the detection of the object which constitutes an obstacle for the movement of the moving element can be improved by virtue of the fact that the sensors are embodied as distance sensors for determining the distance from the object. Whereas in conventional photo-electric barriers it is only possible to determine that the corresponding light ray is interrupted at some point by an obstacle, in this way it can be more precisely ascertained at what point the corresponding object or obstacle is located.
An additional receiver, which is located opposite the transmitter, or an additional reflector which reflects back the ray emitted by the transmitter, can therefore advantageously be eliminated.
In the case of a door the movement range is, for example, the movement range is a plane, wherein the guide is located within the plane. Accordingly, the sensors can be arranged and oriented in a comparatively simple way.
It is particularly advantageous to integrate the sensors into a strip. This strip can be installed along the guide in a particularly simple way and makes a compact design possible.
One particularly simple embodiment can be achieved by virtue of the fact that at least two of the rays run parallel to one another. The distance between the rays and the sensors can be determined by the application. For example it is the conceivable to arrange the sensors at a distance of approximately 20cm and to allow the rays to run at a distance of approximately 20cm.
If a moving element such as a door is guided in a guide, for example a guide rail, the rays can correspondingly run perpendicularly with respect to the guide. However, basically it is also possible to allow the rays to run diagonally, for example when fewer sensors are available and a further region is to be sensed over the diagonal with a small number of sensors. However, it is likewise also possible to use a diagonal ray profile to better sense the monitoring range, in particular when oblique irradiation occurs in addition to the perpendicular irradiation.
One particular preferred development of the invention provides for the sensor device to be embodied as a light curtain. The entire monitoring range, or at least a significant part thereof, can therefore be sensed. It may be advantageous, in particular, depending on the application, to provide sufficient rays which penetrate the space in such a way that most of the obstacles which pass into the movement range are also actually detected. In most moving elements with a guide, for example in the case of guided doors, the light curtain usually describes a plane.
The distance sensors can basically be embodied in different ways, for example as infrared reflection sensors, or as time-of-flight sensors (TOF sensors), or else as 3D-sensors. In addition, an embodiment can provide for various of these sensors to be used in combination. In the case of time-of-flight sensors, a distance measurement can occur by evaluating the propagation time of the light. For this purpose, for example a signal can be modulated onto the emitted light. For example, a lower-frequency oscillation in comparison to the light frequency is modulated onto the light, and the phase shift of said oscillation is measured in order to determine the corresponding distance. Whereas when 2D-sensors are used it is possible to state whether an object is located within the ray under consideration, what are referred to as 3D sensors within a corresponding plane also permit distance values to the object to be supplied. In addition, it is possible to use infrared light sensors since even though the infrared range is basically invisible but infrared sensors can also be used in a variety of ways in technology, these can advantageously basically also be used here.
In addition it is possible for the rays of at least one of the sensors to describe not only a line but rather a conical region, for example in order to improve the sensing of objects.
In many cases it may also be sufficient to arrange the sensors on one side of the movement range. On one hand, this enables a saving of costs, and on the other hand, for example in the case of a distant measurement which runs perpendicularly away from the guide, the same distance to the guide rail is always determined. However, it may also be necessary to arrange the sensors from a plurality of sides when, for example, the extent of the object is to be determined, or how many objects are located in the movement range is to be determined. Since a conventional distance sensor which is mounted on one side of the movement range determines only the distance from the object located in the monitoring range or in its sensing range, it is unclear to what extent the corresponding object on the side facing away from the sensor is still located in the movement range.
It is basically conceivable to provide at least one sensor embodied as a photo-electric barrier in addition to the distance sensors. Such a combination permits the best possible level of safety during the movement of the moving element.
Correspondingly, the safety device according to the invention comprises an electronic unit with which the data determined by the sensors, that is to say measured values or the like, can be read out. A connection between the sensors and the electronic unit can be made in a hard-wired or wireless fashion. In addition, the electronic unit can be integrated into the sensor device, for example the strip. For example, a microcontroller is suitable as the electronic unit.
The electronic unit can pass on instructions or signals. It is conceivable for the electronic unit to be connected to a further monitoring unit for monitoring the movement of the moving element, wherein the monitoring unit can be mounted outside the sensor device. Monitoring means in this context open-loop and/or closed-loop control of the moving element, that is to say the movement of the moving element can be started or ended, if appropriate also accelerated or braked, by means of the monitoring unit. If, for example, the electronic unit transmits a switch-off signal to the monitoring unit since an obstacle has been sensed, this monitoring unit stops the movement of the moving element. It is conceivable for the electronic unit itself also to form the monitoring unit for monitoring the movement of the moving element.
However it is also conceivable for the movement of the moving element to be firstly not stopped but rather only braked by the monitoring unit for example when the moving element is still a sufficiently large distance from the obstacle. If the object or the obstacle is moved out of the movement range in good time, the monitoring unit can, if appropriate, ensure again that the movement of the moving element occurs more quickly.
There is basically the possibility of accommodating the monitoring unit outside the sensor device or integrated in the sensor device. In addition, an electronic unit which interacts with the monitoring unit can be accommodated in the sensor device. However, there is also the possibility of a monitoring unit being connected directly to the sensors outside the sensor device. In particular, in one development of the invention it is possible to infer on the basis of the distance sensors whether in fact the moving element itself or the object is being sensed by the sensors. If, for example, a sensor is arranged in such a way that it measures the distance from the sensed part of the moving element during the movement of the moving element through its monitored range, it is possible to infer from this distance measurement that the moving element itself, and not an obstacle or some other object, has been sensed. This is due to the fact that under usual circumstances obstacles are mostly further away. It is conceivable that the sensor is arranged within the guide itself and accordingly measures a short distance if the moving element is guided through this region of the guide. It is also conceivable that the sensors are mounted near to the guide and part of the moving element passes into the respectively monitored range as soon as the moving element reaches the corresponding location. If the moving element does not project beyond the guide and the sensors are arranged next to the guide, it is possible, for example, for a shutter or clip, which is at a predefined distance from the sensor, to be attached to the moving element.
In order to increase the reliability of detection, in particular the specific distances of a plurality of distance sensors can be compared with one another. If, for example, a door is moved within the guide rail, it is plausible that the moving element, here the door itself, was sensed if exclusively the distances which are typical of the moving element are respectively detected by the sensors above a specific height. An obstacle will typically not penetrate the monitoring range from above in a downward direction or also continue to stay above in the monitoring range in a positionally fixed fashion.
In addition, in one exemplary embodiment of the invention it is possible to determine the direction of movement of the moving element and/or the direction of movement of the object. This is advantageously made possible by the fact that a distance measurement is carried out. On the basis of a subsequent distance measurement it can be determined whether the corresponding distance has changed. This comparison can be carried out, for example, in the monitoring unit. In addition it is possible to correspondingly arrange sensors in such a way that their rays run in the direction of movement of the moving element, and if appropriate, the movement of the moving element can therefore also be detected.
The distance measurement can, however, also be utilized in other ways. For example it may be possible for a plurality of moving elements to be arranged next to one another. In addition it is possible that a corresponding object is located only in the movement range of one of these moving elements. In order to prevent the movement of all moving elements being stopped when the corresponding object is sensed by the sensors, the determination of the distance can be utilized by the distance sensors. It is these distance measurements which permit location of the corresponding object or obstacle to be specifically determined more precisely. How precisely the position of the corresponding object is determined depends on how the corresponding sensors of the sensor device are arranged and which region they can sense.
If the direction of movement of the object is detected in such a development of the invention, it is also possible to infer therefrom which moving element is to be influenced in terms of its speed, or if appropriate is to be stopped. For example, if a person is therefore moving between a plurality of doors, it is possible to infer from the distance or the direction of movement, which moving element is concerned, with respect to its movement space.
In particular, the moving element can be embodied as a door, for example as a rolling door, sectional door or sliding door. Accordingly, a door according to the invention is characterized by the fact that a safety device according to the invention or a corresponding embodiment or development is provided.
In addition, a method for monitoring a movement of a movable moving element, guided in a guide, by means of a safety device according to the invention or a corresponding embodiment or development is characterized in that the method comprises the following method steps:
The data which is determined by the sensors, that is to say the determined distances, are read out, wherein the data can each be assigned the sensor in which they were read out. The respective data are compared with a reference value. This is done, for example, in the electronic unit or in the monitoring unit. A value which is measured when neither an object nor the moving element itself is located in the monitoring range can serve as a reference value. The distance which is measured when the moving element is located in the monitoring range can also serve as a reference value. In addition, in order, for example, to take into account measurement tolerances, it is also possible to define another value. As a result, if appropriate, the reliability of the method can be improved further. It is possible to make comparisons with a reference value or with a plurality of reference values. An evaluation is then made on the basis of the comparisons and on the basis of the position of the sensor which has been assigned to the corresponding data.
For example, when a door is closed it is possible to determine in the chronological profile that one sensor after the other measures, from top to bottom, distances equal to or less than a reference value for a door which is guided in the monitoring range. From this, in the evaluation it is possible to infer that no obstacle has penetrated the monitoring range but rather that the door has merely been closed.
In one development of the invention it is possible for sensors to be correspondingly activated or deactivated. If, for example, the evaluation reveals that a sensor senses the moving door, said sensor can be deactivated,i.e. it is, for example, switched off or else, for example, its measured values are no longer included in the evaluation. The term activation can be understood in an analogous way.
3 Brief description of Drawings
Figure 1 shows a safety device for a door according to the invention.
4 Description of Embodiments
- Exemplary embodiment -
An exemplary embodiment of the invention is illustrated in the drawing and will be explained in more detail below with reference to further advantages. In particular:
Figure 1 shows a safety device for a door according to the invention.
Figure 1 shows a safety device having a sensor strip 1 for a sectional door 2, the individual sections 2a, 2b of which run in guide rails 3a, 3b. The door 2 moves here in the direction of movement according to the arrow A. The movement range of the door 2 with the direction A of movement is described by the plane E. In this frame there is an object 4, here a person. If the movement of door 2 would continue in the direction A, a collision of the door 2 with the person 4 would occur. A sensor strip 1 with distance sensors 5 is mounted along the guide rail 3a, wherein the guide rail 3a is just covered by the sensor strip 1 in Figure 1. The sensors 5 emit rays 6 and can also receive the reflections thereof again. The rays 6 run perpendicularly to the direction of movement directly before the plane E. The rays therefore run at a short distance from the plane E. In addition, the rays 6 run perpendicularly with respect to the sensor strip 1 and to the guide rail 3a (in the projection of Figure 1).
The distance sensors 5 are embodied as TOF sensors. In the lower section of the movement range, the rays of the sensors 5' impact on the person 4. These sensors 5' each individually determine the distance between the guide rail 3a in which the respective sensors 5' are located and the respective impact point on the person 4.
It is therefore possible to firstly determine how far the door 2, which moves in the direction A, is still away from the person 4 since it is known how many sensors 5 are still located between the door 2 and the person 4.
The sensors 5'' are located in the range which has already been passed through by the door 2 along the guide rail 3a. These sensors 5'' therefore determine a distance from a sensed object, specifically part of the door 2, which projects into the monitoring range. The specific distance is therefore only very small and corresponds to a reference value. In addition, during the movement of the door from top to bottom more and more sensors measure this reference value. These sensors 5'' therefore permit the conclusion that the sensed object cannot be an obstacle or a person but rather that the door 2 was being sensed.
The sensors 5 can therefore determine, in conjunction with the measurements of the sensors 5'and 5'', where the door 2 is located and where, if appropriate, an obstacle 4 is located. In the present case, the movement of the door 2 is stopped since a person 4 stops in the monitoring range, said person 4 having been determined by the sensors 5'.
In this exemplary embodiment, the data are evaluated in a microcontroller which is integrated into the sensor strip 1. This microcontroller is designed to send a switch-off signal to the controller 7 in the case of an obstacle being located in the monitoring range. The controller 7 in turn controls the motor 8 for the movement of the door 2.
If, in addition, a person 4 moves within the plane E, the sensors 5' can determine the direction in which said person 4 is moving and, if appropriate, also the speed of said person 4.
Basically it is conceivable to use the subject matter of the invention not only in the field of doors but also to arrange said subject matter in machines in order to be able to improve machine safety.
5 Description of reference symbol
1: Sensor strip
2: Door
2a: Door segment
2b: Door segment
3a: Guide rail
3b: Guide rail
4: Person
5: TOF sensors
5': TOF sensor (senses person)
5'': TOF sensor (senses door)
6: Ray
7: Controller
8: Motor
A: Direct off movement of the door
E: Plane of movement
1. Sensor device (1) for monitoring a mobile moving element (2), guided in a guide, with respect to undesired collisions of the moving element with an object (4) which is located in a monitoring range, having at least two sensors (5) for sensing the object, wherein the sensors comprise a transmitter and a receiver for emitting and receiving electromagnetic rays (6), wherein the sensors are arranged one next to the other in such a way that they can be mounted parallel to the guide (3a), and the sensors (5) are also oriented in such a way that the rays (6) emitted by them penetrate the monitoring range, characterized in that the sensors (5) are embodied as distance sensors for determining the distance from the object (4).
2. Sensor device according to Claim 1, characterized in that the sensors are arranged in a strip (1).
3. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that at least two of the sensors (5) are oriented in such a way that their rays run parallel to one another.
4. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors (5) is arranged in such a way that its rays run perpendicularly with respect to the guide.
5. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors (5) is embodied as follows:
- Infrared reflection sensor or
- Time-of-flight sensor or
- 3D-sensor.
6. Sensor device according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors (5) is embodied in such a way that its rays penetrate a conical region.
7. Safety device for protecting a movable moving element, guided in a guide, against undesired collisions of the moving element with an object which is located in a monitoring range, and having an electronic unit (7) for reading out the data determined by the sensors and for making available instructions and/or signals, characterized in that a sensor device is provided according to one of the preceding claims.
8. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic unit is designed to infer on the basis of the distance determined by at least one of the sensors whether the moving element or the object is sensed.
9. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the electronic unit is designed to determine the movement direction of the moving element and of the object by means of the sensor device.
10. Safety device according to one of the preceding claims, characterized in that a monitoring unit is provided for monitoring the moving element, which monitoring unit comprises the electronic unit or which can be connected to the electronic unit.
11. Door (2), in particular a rolling door, sectional door or sliding door, characterized in that a safety device according to one of the preceding claims is present.
12. Method for monitoring the movement of a movable moving element, guided in a guide, by means of a safety device according to one of the preceding claims, characterized in that the method comprises the following method steps:
- reading out the data determined by the sensors (5) and assignment of the respective data to the respectively read-out sensor (5),
- comparison of the respective data with at least one reference value, and
- evaluation on the basis of the comparison and on the basis of the position of the assigned sensor (5).
13. Method according to one of the preceding claims, characterized in that at least one of the sensors (5) is activated and/or deactivated as a function of the evaluation.
1 Abstract
A sensor device (1) is proposed for monitoring a mobile moving element (2), guided in a guide, with respect to undesired collisions of the moving element with an object (4) which is located in a monitoring range, having at least two sensors (5) for sensing the object, wherein the sensors comprise a transmitter and a receiver for emitting and receiving electromagnetic rays (6), wherein the sensors are arranged one next to the other in such a way that they can be mounted parallel to the guide (3a), and the sensors (5) are also oriented in such a way that the rays (6) emitted by them penetrate the monitoring range. In order to enable improved obstacle (4) recognition, the sensors (5) are embodied as distance sensors for determining the distance from the object (4). In addition, a safety device, a door (2) and a method for monitoring the movement are proposed.
2 Representative Drawing
Figure 1
【図１】
2012247410.tif 000004