(57)【要約】【課題】本発明は、第１の監視手段と第２の監視手段とを有する、隔離式安全装置用の安全システム（１）に関する。【解決手段】第１の監視手段は隔離式安全装置がインターロック機構によってインターロックされているか否かを監視し、第２の監視手段は隔離式安全装置の位置を検出する。第２の監視手段は、第１の監視手段とは異なる、方向に依存した信号を生成するセンサを有している。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の監視手段と第２の監視手段とを有する、隔離式安全装置用の安全システム（１）であって、
前記第１の監視手段は、前記隔離式安全装置がインターロック機構によってインターロックされているか否かを監視し、
前記第２の監視手段は、前記隔離式安全装置の位置を検出する安全システムにおいて、
前記第２の監視手段は、前記第１の監視手段とは異なる、方向に依存した信号を生成するセンサを有している、
ことを特徴とする安全システム。
【請求項２】
前記センサによって、３つの空間方向における運動方向が検出可能である、
請求項１記載の安全システム。
【請求項３】
前記センサは、非接触で動作する、
請求項１または２記載の安全システム。
【請求項４】
前記センサは、３軸タイプの磁気センサ（１２）である、
請求項１から３までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項５】
前記３軸タイプの磁気センサ（１２）は、磁石（１３）と協働する、
請求項４記載の安全システム。
【請求項６】
前記３軸タイプの磁気センサ（１２）は、位置が固定された部材に配置されており、
前記磁石（１３）は、前記隔離式安全装置に配置されている、
請求項５記載の安全システム。
【請求項７】
前記センサによって、前記隔離式安全装置の運動方向が検出される、
請求項１から６までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項８】
前記センサによって、前記隔離式安全装置のタイプが識別される、
請求項１から７までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項９】
前記センサによって検出された、ドア（４）の運動が、学習過程において学習される、
請求項１から８までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項１０】
前記センサによって生成された信号に依存して、前記隔離式安全装置の調節または取り付けが行われる、
請求項１から９までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項１１】
前記隔離式安全装置は、ドア（４）として形成されている、
請求項１から１０までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項１２】
前記ドア（４）は、スライドドアまたはスイングドアである、
請求項１１記載の安全システム。
【請求項１３】
前記インターロック機構のインターロック状態を監視する前記第１の監視手段は、トランスポンダ（１０）である、
請求項１から１２までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項１４】
前記安全システムは、ロック式安全システムであり、前記ロック式安全システムは、第３の監視手段によって監視されるロック機構を有している、
請求項１から１３までのいずれか１項記載の安全システム。
【請求項１５】
前記第３の監視手段は、ライトバリアである、
請求項１４記載の安全システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、請求項１の上位概念に記載された安全システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の安全システムは、一般的に、安全技術に関する用途に使用され、特に機械周辺の危険区域の安全防護のために用いられる。このような危険区域には特に、隔離式安全装置であるドアを含んでいるガードが設けられていることがある。この安全システムによってドアは閉鎖位置に保持され、危険区域への、権限の無い立ち入りが阻止される。
【０００３】
この安全システムは、隔離式安全装置、すなわちドアが開放されている間は、機械の駆動制御部を用いて、危険な機械機能が実行されるのを阻止する。
【０００４】
この種の安全システムは、例えば、Ｅｕｃｈｎｅｒ  ＧｍｂＨ＋Ｃｏ．ＫＧ（有限合資会社）のＭＧＢシステムである。この安全システムは、ドア等の隔離式安全装置を確実にインターロックすることができるインターロック装置を含んでいる。このＭＧＢシステムは、ドアに配置されたハンドルモジュールと、フレーム等に位置を固定して配置されたインターロックモジュールとを有している。ドアをインターロックするために、ハンドルモジュールの閂が、インターロックモジュールの受け部に、スライドして挿入される。閂が受け部内に差し込まれている状態において、閂に配置されている、第１の監視手段であるトランスポンダにおいて、読み出しユニットによってインターロックモジュールが識別されることによって、ドアのインターロックが検出される。
【０００５】
安全システムの機能安全性を高めるために、安全システムは第２の監視手段を有している。この第２の監視手段もトランスポンダとして形成されており、この第２の監視手段によってドアの位置が識別される。
【０００６】
一般的に、この第２の監視手段によって、さらなる信号が生成され、これによって、システム全体が、必要な領域を超えて安全防護される。特に、この付加的な安全防護は、第１の監視手段が欠陥を有していることを検知するために用いられる。例えば、第１の監視手段に欠陥があり、ドアがインターロックされていないのに、第１の監視手段がインターロック状態を誤って通知すると、ドアが開放されている場合に、第２の監視手段によってドアの位置が検出、特に検知される。このような場合に、第１の監視手段の機能不全が第２の監視手段によって検出され、機械に対する非常停止をトリガすることで、安全システムは安全な状態をもたらすことができる。
【０００７】
このシステムの欠点は、第１の監視手段と第２の監視手段とがトランスポンダによって形成されており、これらのトランスポンダが、互いに影響し合う恐れがある程度に、相互に狭い間隔で配置されている、ということである。これによって、安全システムの機能不全が生じてしまうことがある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明の課題は、高い機能性と高い機能安全性とを有する安全システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上述の課題を解決するために、請求項１の特徴部分に記載されている構成が採用される。本発明の有利な実施形態および有利な発展形態は、従属請求項に記載されている。
【００１０】
本発明は、隔離式安全装置がインターロック機構によってインターロックされているか否かを監視する第１の監視手段と、隔離式安全装置の位置を検出する第２の監視手段とを有する、隔離式安全装置用の安全システムに関する。第２の監視手段は、第１の監視手段とは異なる、方向に依存した信号を生成するセンサを有している。
【００１１】
本発明の重要な利点は、第１の監視手段と第２の監視手段とがダイバーシティーに、相互に影響し合わないように形成されている、ということである。これによって、本発明の安全システム全体の機能安全性が格段に高くなる。
【００１２】
第２の監視手段であるセンサが、隔離式安全装置が閉鎖されているのか、または、開放されているのかを示すデジタル信号を生成するだけでなく、方向に依存したアナログ信号を生成し、この信号によって正確に、隔離式安全装置の運動経過をたどることができる、というのは、本発明の別の重要な利点である。このセンサ信号を適切に評価することによって、安全システムの機能安全性を格段に高めることができる。
【００１３】
特に有利には、このセンサによって、３つの空間方向での運動方向を検出することができる。
【００１４】
従って、隔離式安全装置の複雑な運動経過も正確に検出することができる。
【００１５】
さらに、有利には、このセンサは非接触で動作する。
【００１６】
従って、このセンサは摩滅せずに動作し、相応に、高い堅牢性を有している。
【００１７】
本発明の特に有利な構成では、このセンサは、３軸タイプの磁気センサ、例えば３Ｄホールセンサである。
【００１８】
３軸タイプの磁気センサは、典型的に、磁石の位置を検出する。ここで有利には、この３軸タイプの磁気センサは、位置が固定された部材に配置されている。磁石は、隔離式安全装置に配置されている。
【００１９】
択一的に、３軸タイプの磁気センサを隔離式安全装置に配置し、磁石を位置固定して配置することができる。
【００２０】
３軸タイプの磁気センサとして形成されたこのセンサによって、３つの全空間方向における運動を、正確に検出することができる。
【００２１】
一般的に、第２の監視手段を形成するセンサによって、隔離式安全装置が閉鎖された状態にあるのか、または、開放された状態にあるのかだけが監視されるのではなく、隔離式安全装置の運動方向が検出され、これによって、隔離式安全装置が閉鎖位置に近づく場合、若しくは、閉鎖位置から離れる場合の、隔離式安全装置の完全な運動経過が検出される。このような追加情報を評価することによって、安全システムの機能監視を改善することができる。
【００２２】
さらに、このセンサの信号を、隔離式安全装置のタイプを特定するために利用することができる。例えば、隔離式安全装置がドアの形態、すなわち、安全ドアの形態で形成されている場合には、センサ信号によるドアの運動経過のこのような特定に基づいて、ドアがスライドドアであるか、または、スイングドアであるかを特定することができる。
【００２３】
さらに有利には、このセンサによって検出されたドアの動きが、学習過程において学習される。
【００２４】
この学習過程は、安全システムの運転開始時に行われる。従って、隔離式安全装置の目下求められた運動経過が学習した値から偏差することによって、安全システムの以降の動作中の人為的操作（マニピュレーション）を検知することができる。
【００２５】
別の有利な構成では、このセンサによって生成された信号に依存して、隔離式安全装置の調節または取り付けが行われる。
【００２６】
これによって、本発明の安全システムの機能性がさらに高められる。
【００２７】
本発明の有利な構成では、隔離式安全装置はドアとして形成されている。
【００２８】
このトランスポンダが、第２の監視手段を形成する、特に３軸タイプの磁気センサとして形成されているセンサに対してダイバーシティーに形成されているので、これらのユニットが互いに影響し合うことは回避される。
【００２９】
本発明の有利な発展形態では、安全システムはロック式安全システムである。ここでこのシステムは、第３の監視手段によって監視されるロック機構を有している。ここで有利にはこの第３の監視手段は、ライトバリアである。
【００３０】
これによって、安全システムの安全レベルがさらに高くなる。つり上げ磁石または掛けがねの形態に形成可能なロック機構によって、インターロック機構はインターロック状態に保持され、これによって、隔離式安全装置を介した、機械の危険区域への、監視されていない立ち入りが確実に回避される。
【００３１】
本発明を以下で、図面に基づいて詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】危険区域への立ち入りを阻止する安全システムの概略図
【図２】スライドドアをインターロックする安全システムの詳細図
【図３】スイングドアをインターロックする安全システムの詳細図
【発明を実施するための形態】
【００３３】
図１は、危険区域を安全防護する、本発明の安全システム１の実施例を示している。この実施例では、危険を伴う機械機能を実行し得る機械２の周辺の危険区域が安全防護される。この危険区域は、ガード３によって囲まれている。ここで、このガード３の一部として、隔離式安全装置であるドア４が設けられている。人は、このドアを介して危険区域に立ち入ることができる。
【００３４】
安全システム１は、フレームに位置固定して配置されたインターロックモジュール５と、ドア４に配置されたハンドルモジュール６とを含む。このようにして形成された安全システム１によって、閉鎖位置にあるドア４がインターロックされ、これによって、危険区域への立ち入りが阻止される。
【００３５】
安全システム１は、機械の制御部と次のように協働する。すなわち、安全システム１によってドア４がインターロックされ、危険区域への立ち入りが阻止されているときにのみ、危険を伴う機械機能を実行する機械２の動作が許可されるように協働する。機械２によって危険がもはや生じず、相応する信号が機械２の制御部によって設定されてはじめて、ドア４を開放することが可能になる。
【００３６】
図２は、安全システム１の１つの実施例を示している。ここでは、スライドドアにハンドルモジュール６が配置されている。このようなケースでは、ドア４は、ハンドルモジュール６とともに直線的にインターロックモジュール５へと動かされる、若しくは、インターロックモジュール５から離れる方向に動かされる。この直線的な上方への運動は、図２に、矢印Ｉによって示されている。ハンドルモジュール６は、公知のように、外側にドアノブ７を有している。このドアノブ７によって、インターロック機構を作動させることができる。
【００３７】
インターロック機構は、閂（かんぬき）８を含んでいる。この閂８は、インターロックモジュール５の方を向いている、ハンドルモジュール６の端面に配置されている。この閂８は、矢印ＩＩによって示されている方向において、線形の位置移動によって、挿入方向に動かされる、または、離れる方向に動かされる。インターロック機構の第２のコンポーネントとして、インターロックモジュール５に受け部９が設けられている。この受け部９は、インターロックモジュール５の、ハンドルモジュール６の方を向いている端面に配置されている。ドア４をインターロックするために、ドア４が閉鎖位置に動かされるとすぐに、閂８が動き出し、受け部９内に挿入される。これによって、ドア４がインターロックされる。
【００３８】
ドア４のインターロック機構を監視するために、第１の監視手段として、閂８の自由端部に、トランスポンダ１０が設けられている。このトランスポンダ１０には、インターロックモジュール５内に、読み出しユニット１１が割り当てられている。ドア４がインターロック状態にある場合、すなわち、閂８が受け部９内に挿入されている場合、この読み出しユニット１１によって、トランスポンダ１０内に設けられているコードが検出され、これによって、第１の監視手段によって、ドア４が、インターロック状態にあることが監視される。
【００３９】
安全システム１を、ロック式安全システムに改良することができる。この場合には、インターロック機構に対して付加的に、図示されていない、ロック機構が設けられている。このロック機構は、インターロック機構をインターロック状態に保持する。ロック機構は、例えば、ライトバリアによって監視もしくはチェックされる。
【００４０】
本発明では、インターロックモジュール５内に、第２の監視手段として、ドア４の位置を検出する３軸タイプの磁気センサ１２が配置されている。この３軸タイプの磁気センサ１２によって、ハンドルモジュール６内に配置されている磁石１３が検知される。３軸タイプの磁気センサ１２の代わりに、３次元での方向識別を非接触に行うことができる任意の他のセンサを使用することもできる。
【００４１】
３軸タイプの磁気センサ１２によって、ドア４が閉鎖位置にあるか否かだけが監視されるのではなく、磁石１３、ひいてはドア４の運動方向が検出される。すなわち、３軸タイプの磁気センサ１２によって生成された信号に基づいて、ドア４の３次元の運動プロファイルが検出される。
【００４２】
第１の監視手段であるトランスポンダ１０の信号と、第２の監視手段である３軸タイプの磁気センサ１２の信号とを組み合わせることによって、安全システム１の機能安全性が改善される。特に、３軸タイプの磁気センサ１２の信号に基づいて、トランスポンダ１０、すなわち一般的に第１の監視手段の機能不全が検知される。さらに、第２の監視手段を、第１の監視手段の妥当性検査に用いることができる。
【００４３】
第２の監視手段である３軸タイプの磁気センサ１２が、第１の監視手段であるトランスポンダ１０に対してダイバーシティーに形成されているので、これらの監視手段が影響し合うことが回避される。さらに、安全システム１がロック式安全システムとして改良されている場合には、３軸タイプの磁気センサ１２と、ロック機構を監視する第３の監視手段であるライトバリアとの双方向の影響も回避される。なぜなら、これらの監視手段も、ダイバーシティーに形成されているからである。
【００４４】
図３は、スイングドアの場合における安全システム１の使用を示している。図３に示されている安全システム１の構造は、上記の安全システム１と一致する。３軸タイプの磁気センサ１２によって全３方向での運動が検出されるので、３軸タイプの磁気センサ１２によって、スイングドアのスイング運動（図３では、矢印Ｉによって示されている）も完全に検出される。
【００４５】
３軸タイプの磁気センサ１２の信号は、一般的に、ドア４のタイプの識別にも使用される。特に、３軸タイプの磁気センサ１２を用いてドア４の運動プロファイルを求めることによって、ドア４がスライドドアとして形成されているのか（図２）、または、スイングドアとして形成されているのか（図３）を識別することができる。
【００４６】
有利には、安全システム１の運転開始時に、学習過程において、３軸タイプの磁気センサ１２によって検出された、ドア４の運動プロファイルが学習される。３軸タイプの磁気センサ１２の目下の信号を、運転開始に続く動作モードの間、これらの学習した値と比較することによって、ドア４での人為的操作を検知することができる。
【００４７】
最後に、３軸タイプの磁気センサ１２の信号を調節補助として、または、取り付け補助として、ドア４の調節若しくは取り付け時に利用することができる。
【符号の説明】
【００４８】
１  安全システム、  ２  機械、  ３  ガード、  ４  ドア、  ５  インターロックモジュール、  ６  ハンドルモジュール、  ７  ドアノブ、  ８  閂、  ９  受け部、  １０  トランスポンダ、  １１  読み出しユニット、  １２  ３軸タイプの磁気センサ、  １３  磁石
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【外国語明細書】
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