用于对运动机器部件进行故障安全监控的装置及方法制造方法及图纸

一种用于对运动机器部件(18)通过限定运动区域的通过次数进行故障安全监控的装置(10)和方法。该装置具有：输入端(32)，该输入端用于拾取表示运动机器部件(18)的运动变量的编码器信号；以及故障安全评估单元(34)，该故障安全评估单元用于根据运动机器部件(18)通过限定运动区域的通过次数来使用故障安全关断信号。故障安全评估单元(34)还被设计成：基于运动变量来确定运动机器部件(18)通过限定运动区域的通过次数。

Apparatus and method for safety monitoring of moving machine parts

A device (10) and a method for failure safety monitoring of a moving machine part (18) by defining the number of passes of a moving area. The device has input end (32), the input terminal is used for picking motion machine parts (18) encoder signal and fault motion variables; safety assessment unit (34), the failure of safety assessment for the unit in accordance with moving parts of the machine (18) by limiting the motion area by using the number of fail safe shutdown signal. A fault safety evaluation unit (34) is also designed to determine the number of passes of the moving machine member (18) by defining the motion region based on the motion variables.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于对运动机器部件通过限定运动区域的通过次数进行故障安全监控的装置。此外，本专利技术涉及用于对运动机器部件通过预定运动区域的通过次数进行故障安全监控的方法。本专利技术具体涉及机器和设备安全领域。一般地，无论其是否涉及机械工具如加工中心、压力机、装配设备或自动机械，对现代机器和设备的操作都伴随着广泛的安全理念。然而，由于乍看之下几乎无法识别的、快速的高度自动化，机器和设备对人、产品及过程产生了许多危险。因此，存在许多限定了要在技术设备的实现中被考虑进去的具体安全要求的指导方针、标准和法律。相关标准是作为关于机器安全的主要标准的EN ISO 12100:2010、作为关于“机器安全”领域中的面向安全的控制器的设计的主要标准的EN ISO 13849-1(EN 954-1的后继)以及IEC 61508等，这些标准限定了对独立于应用的设备的安全系统的要求。本专利技术具体涉及以下装置，所述装置关于功能安全实现了至少SIL-2的安全完整性等级(SIL)分类或大于PLc的性能等级，其中，该性能等级根据EN ISO 13849-1限定了每小时危险故障的概率。必须考虑自动操作的技术设备的不同安全方面。一方面，必须确保不发生人或产品越权接近或进入机器的所分配的行动区域中，或者必须确保运动机器部件在这种情况下安全地转换到安全状态。此外，必须确保运动机器部件自身不离开所分配的行动区域，例如，确保运动机器部件不会超过它的运动轴的端点或者不会以另一方式突破预先限定的机械界限。这样，一方面，技术设备的部件或运动机器部件自身可能整体或部分地被损坏或破坏，从而，耗时且昂贵的修理可能变得必要。另一方面，从它的行动区域退出的运动机器部件可能对人和产品构成其他危害，而上面提到的接近监控不能检测出这样的情况。因此，对具有可能引起危险的运动机器部件的技术设备的监控经常需要两个监控单元，这两个监控单元通常彼此分开。一方面，进行空间保卫以限制人的进入或者监控通道或通过区域，其中，经常使用墙壁、牢固的保护隔栏或者机电的或光电的安全装置。另一方面，运动机器部件自身必须就其是否位于它的行动区域内被监控。这通常使用位置开关、光栅格或基于相机的安全装置来执行，可以用位置开关、光栅格或基于相机的安全装置来监控行动区域的边界，以记录从行动区域的退出。可替选地，可以以故障安全方式直接确定运动机器部件的各个位置。在大设备例如汽车制造中的生产线中，必须对具有运动机器部件的多种技术设备进行监控，监控以及相关联的安全理念可能变得非常复杂和昂贵。这尤其因为安全相关的故障安全监控通常通过冗余监控来实现，从而，所使用的安全装置的数量，尤其是传感器和致动器的数量经常加倍。一般地，理想的是将安全装置的数量减到最少并且同时根据所述标准来确保安全。另外，由于越来越智能的机器例如受计算机控制的自动操作的自动机械，对技术设备的行动区域的监控正变得越来越复杂，原因是：可能通常不再使用清楚的边界来限定技术设备的行动区域。至于行动区域的复杂分割——其中，还必须监控子区域，尤其如果由于如上面提到的故障安全性要求而不得不冗余地监控每个物理边界以及任意自由限定的边界，则所需的传感器的数量会急速增加。另外，在一些应用领域中，例如，如果在已经多次通过运动区域之后首次出现临界状态，则根本不能在行动区域的边界处使用简单的位置传感器。尤其在能实现多个整转但最大数目是预先限定的关于轴的圆周运动的情况下，不能使用简单的位置传感器进行监控或者只能使用另外的评估单元来对这种监控进行管理，而评估单元本身又必须是故障安全的。针对该背景，本专利技术的目的是详细说明以下装置和相应的方法，该装置和相应的方法使对技术设备的运动机器部件的故障安全监控简单、经济有效且灵活并且同时避免上面的缺点。根据本专利技术的一个方面，该目的通过以下装置来实现，该装置用于对运动机器部件通过限定运动区域的通过次数进行故障安全监控，该装置具有用于接收编码器信号的输入端，编码器信号表示运动机器部件的运动值，该装置具有故障安全评估单元，该故障安全评估单元用于根据运动机器部件通过限定运动区域的通过次数来提供故障安全关断信号，其中，评估单元被配置成根据运动值来确定运动机器部件通过限定运动区域的通过次数。根据本方面的另一方面，该目的通过以下方法来实现，该方法用于对运动机器部件通过限定运动区域的通过次数进行故障安全监控，该方法具有以下步骤：-在输入端处接收表示运动机器部件的运动值的编码器信号；以及-借助于故障安全评估单元根据运动机器部件通过限定运动区域的通过次数来提供故障安全关断信号，其中，故障安全评估单元被配置成根据运动值来确定运动机器部件通过限定运动区域的通过次数。因此，新颖装置和新颖方法基于以下理念：基于对运动机器部件的位置监控来执行对运动机器部件的运动区域的监控；以及至少针对运动机器部件离开它的限定的、容许的运动区域的情况，生成故障安全信号，优选地为冗余关断信号，如果必要，则技术设备可以通过该故障安全信号安全地关断。有利地，新颖装置和新颖方法可以在没有附加传感器或者具有数量减少的附加传感器的情况下以故障安全方式完全监控运动区域的边界。从而，简化了对运动区域的监控并且可以节省关于附加传感器、致动器及其布线的成本。此外，新颖装置和新颖方法使得能够灵活地选择要被监控的运动区域。因此，区域不必由物理边界来确定，而是可以根据运动机器部件的绝对或相对位置来确定。例如，可以通过相对于固定的静止点的相对位置参数来限定运动区域及其边界。因此，新颖装置可以在不必对传感器布置执行任何结构修改或改变的情况下快速且灵活地适应特定条件。运动区域的灵活选择还具有以下优点：可以将运动机器部件对物理运动区域的多次通过纳入考虑以例如使得限定超过物理运动区域的运动区域。基于圆周运动的示例，运动区域从而可以通过特定转数来确定。在这种情况下，相应的驱动器的速度将是相对运动值，转数可以根据该相对运动值或根据驱动器的传动比来直接确定。为此，编码器信号可以源于例如安全旋转编码器，使得编码器信号本身是故障安全的。然而，可替选地，根据本专利技术的装置的输入端处的运动值的冗余检测也是可以的。有利地，运动可以独立于运动或旋转方向而检测。运动可以是旋转运动或平移运动。因而，上面的过程还可以用于横向运动的情况。为此，加速度、速度和所覆盖的距离之间所需的物理关系是已知的。因此，可以根据所确定的加速度通过将所确定的加速度对时间求积分来计算运动设备部件的速度。类似地，可以通过对速度求积分来确定所覆盖的距离。然而，为了获得速度或距离的实际值，必须在对时间求积分的开始就已知运动设备部件的速度和位置。然而，在自动操作、固定设备的情况下，这都不是问题，原因是：至少在设备的启动之后，通常存在限定的静止状态或者在初始化处理中假定有该静止状态。另外，表示运动值的不同编码器信号有利地已经能用于具有运动机器设备的许多技术设备并且可以被新颖装置再使用。以这种方式，现有传感器可以用于提供编码器信号，从而可以甚至更经济有效地实现空间监控。对于安全理念，再使用也是可以的，原因是：新颖装置可以有利地与其他传感器例如用于空间保卫的传感器结合，或者在相反的情况下可以替代这些传感器。另外，新颖装置具有以下优点：新颖装置可以实质上独立于各设备类型以及所使用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于对运动机器部件(18)通过限定运动区域的通过次数进行故障安全监控的装置(10)，所述装置(10)具有：用于接收编码器信号的输入端(32)，所述编码器信号表示所述运动机器部件(18)的运动值；故障安全评估单元(34)，所述故障安全评估单元(34)用于根据所述运动机器部件(18)通过所述限定运动区域的所述通过次数来提供故障安全关断信号，其中，所述故障安全评估单元(34)被配置成根据所述运动值来确定所述运动机器部件(18)通过所述限定运动区域的所述通过次数。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.02 DE 102014106166.71.一种用于对运动机器部件(18)通过限定运动区域的通过次数进行故障安全监控的装置(10)，所述装置(10)具有：用于接收编码器信号的输入端(32)，所述编码器信号表示所述运动机器部件(18)的运动值；故障安全评估单元(34)，所述故障安全评估单元(34)用于根据所述运动机器部件(18)通过所述限定运动区域的所述通过次数来提供故障安全关断信号，其中，所述故障安全评估单元(34)被配置成根据所述运动值来确定所述运动机器部件(18)通过所述限定运动区域的所述通过次数。2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述故障安全评估单元(34)还被配置成基于所述运动值以故障安全方式确定所述运动机器部件(18)的第一运动方向(94)和第二运动方向(96)。3.根据权利要求1或2中任一项所述的装置，具有计数器，所述通过次数能够存储在所述计数器中，其中，当所述运动机器部件(18)已经沿第一运动方向(94)完全通过所述限定运动区域时，所述计数器被增加第一限定绝对值，以及当所述运动机器部件已经沿第二运动方向(96)完全通过所述限定运动区域时，所述计数器被减小第二限定绝对值。4.根据权利要求1至3中任一项所述的装置，具有存储器(80)，表示所述限定运动区域的边界的值能够存储在所述存储器(80)中。5.根据权利要求2至4中任一项所述的装置，其中，所述故障安全评估单元(34)被配置成提供输出信号，所述输出信号表示所述第一运动方向(94)或所述第二运动方向(96)。6.根据权利要求1至5中任一项所述的装置，其中，所述故障安全评估单元被配置成：如果所述运动机器部件(18)通过所述限定运动区域的所述通过次数超过了限定值，则提供警告信号。7.根据权利要求1至6中任一项所述的装置，其中，所述故障安全评估单元(34)被配置成：在超过了所述运动值的第一限定值时...

【专利技术属性】
技术研发人员：米夏埃尔·施勒希特，
申请(专利权)人：皮尔茨公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE