本发明专利技术涉及一种故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的安全电路装置（10），其具有：信号输入端（16），用于输送编码器信号（A），其中编码器信号（A）表示待监控的运动变量；用于输送参考电压（UrefA）的参考电压路径（20）；分接头（M），其与信号输入端（16）和参考电压路径（20）连接，以便通过将编码器信号（A）和参考电压（UrefA）叠加来提供叠加信号；和测量装置（22），其与分接头（M）连接并且构成用于检测叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种安全电路装置、一种具有安全电路装置的监控设备和一种用于故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的方法。
技术介绍
本专利技术尤其涉及转速编码器的故障安全的监控，以用于保护在例如机床、机器人、传送带或者自动打开和关闭的门的自动化工作的设备上的危险区域。所述机械或者设备的危险区域多数通过防护栏、光栅和其他装置来保护，使得避免直接地进入到危险区域中和/或将设备在进入到危险区域中时关断。然而，存在下述情况，在所述情况下不能够完全阻止进入设备的危险区域，例如在机械或者自动门处设立自动化的工作流程时。为了最小化人员受伤风险已知的是，将相应的驱动器的运动变量，例如驱动器的转速和/或转矩或者 设备的运动部件的速度和/或力限制于限定的最大值。例如，在保护门打开时，能够以降低的、受限制的速度运行机床。为了在所述情况下确保人员安全，必须以故障安全的方式监控工作的驱动器的带来危险的运动变量。通常通过至少双重监控相应的变量并且将相应的结果彼此比较来实现故障安全的监控。仅当并且只要危险的运动变量的冗余的测量结果一致，则允许机械或者设备的带来危险的运动。此外，故障安全的监控通过彼此独立的评估系统来实现，所述评估系统能够评估一个或多个监控测量变量。从DE 100 35 783 Al中已知用于监控同步或者异步马达的转速的监控装置，其中借助于转速传感器检测转速，并且与规定转速相比较，并且附加地测量电机的驱动电流，并且与要期待的规定值相比较。在测量的转速和测量的驱动电流之间进行似然性比较实现冗余地监控相应的同步或者异步机械的转速。从DE 101 63 010 Al中已知一种用于故障安全地监控电驱动器的速度的电路，在两个彼此无关的系统中监控电驱动器的测量变量。第一监控单元根据估算的或者测量的转速值执行监控，其中第二监控单元从马达电流值或者从重构电压中评估用于确定电驱动器的速度的测量变量。两个无关的监控单元经由通信线路彼此连接并且执行监控结果的似然性比较。从DE 10 2005 045 284 Al中已知一种转速监控装置，其中两个无关的控制单元将两个马达相位的电流与相同的马达相位的电压比较。此外，附加地检测全部马达相位的总电流并且从检测的信号的纹波中评估转速。由此实现在监控系统中检测错误。已知的方法和装置全部相当强烈地针对于在具体情况中可用的表示运动的、例如驱动器的转速的测量变量和传感器。然而存在能够提供极其不同信号的大量不同的传感器。例如，存在提供分别具有多个矩形脉冲的两种不同的矩形信号的增量式旋转编码器。根据脉冲数量和信号相对彼此的相位能够确定旋转速度和旋转方向。信号电平在所述情况下通常为TTL (晶体管-晶体管逻辑)电平。然而，还存在提供具有HTL (高阈值逻辑)电平的信号的增量式编码器，这就是说该电压电平明显高于在TTL信号中的电压电平。此外，存在提供模拟正弦和/或余弦信号的转速编码器，例如旋转变压器。在此，幅度还能够根据使用的传感器变化。此外，存在还使用其他信号的特殊的传感器接口，例如Hiperface 。至今必须相应地根据使用的转速编码器类型选择并且实现评估转速编码器信号的评估设备。期望的是，具有下述评估设备其能够以低成本的方式与多个不同的传感器类型组合并且此外是紧凑的。
技术实现思路
针对所述背景，本专利技术的目的是，提供一开始所述类型的方法和装置，所述方法和装置借助用于检测运动变量的多种不同的传感器的设备实现故障安全地监控运动变量。根据本专利技术的第一方面，该目的通过安全电路装置来实现，其具有信号输入端，用于输送编码器信号，其中编码器信号表示待监控的运动变量；用于输送参考电压的参考电压路径；分接头，其与信号输入端和参考电压路径连接，以便通过将编码器信号和参考电压叠加来提供叠加信号；和测量装置，其与分接头连接并且构成为，确定叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。 根据本专利技术的另一方面，所述目的通过具有下述步骤的方法来实现提供表示待监控的运动变量的编码器信号，通过将编码器信号与参考电压叠加来产生叠加信号，并且检验叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。所述新的安全电路装置和所述新的方法基于下述思想将在输入端上输送给安全电路装置的编码器信号与限定的、单独的参考电压叠加，更确切地说优选还在原本的信号评估之前。优选地，参考电压是直流电压，即编码器信号与直流电压叠加。由此，可以处理带有不同信号电平的编码器信号，并且在似然性方面检验这些编码器信号。编码器信号本身能够具有不同的信号电平，所述信号电平能够通过参考电压变换到期望的电平范围中。当编码器信号无错误地存在时，通过编码器信号和参考电压之和形成的叠加信号具有确定的信号电平，所述信号电平在测量技术上明显不同于有错误的编码器信号或者缺少编码器信号。必须由叠加信号达到的信号电平明显不同于编码器信号本身、错误的编码器信号和参考电压。由此，当前的全电路装置和方法实现可靠识别所连接的编码器的错误和在通过例如线缆断裂引起的在信号传输时的错误，并且因此生成错误信号，并且干预到机械部件的控制中或者需可能地中止机械部件的运动。出于所述原因，新的安全电路装置和新的方法尤其良好地适合于，匹配和以低成本且故障安全的方式监控运动的机械部件的运动变量并且尤其是转速，其中所述转速由任意的传感器检测并且尤其由转速编码器来检测。本专利技术尤其还能够用于，提高根据IEC 61508的诊断覆盖度。因此，完全地实现上述目的。优选地，编码器信号具有交流信号分量。交流信号分量使得能够极其容易地监控潜在错误的信号动态，例如监控在信号线路中的短路。编码器信号的交流信号分量能够是每个任意的交流信号，例如矩形信号、脉冲信号或一个或多个正弦信号。测量变量在本专利技术的意义下能够在编码器信号的任何分量中传输，例如在交流信号分量、恒定或直流信号分量中传输，或者以不同信号彼此间的关系传输。有利地能够单侧或者双侧地限制信号电平范围，即通过最大电平或者最小电平或者通过最大和最小电平来限制。在安全电路装置的优选扩展方案中，信号电平或者信号电平范围通过上限阈值或者下限阈值来限定，或者信号电平范围通过上限最大电平和下限最小电平来限定。这表示，叠加信号既必须达到上限阈值还必须达到下限阈值或者必须位于信号电平范围之内，以便识别无错误的进程。如果编码器信号具有交流信号分量，那么能够通过两个阈值检验编码器信号是否具有无错误的交流信号分量或者其仅仅是恒定的信号，这例如归因于编码器的错误或者线路断裂。阈值优选调节成，使得叠加信号的正边沿达到或者经过上限阈值，并且在所述相同的周期之内，叠加信号的负的或者下降的边沿达到或者经过下限阈值。如果编码器信号仅具有直流分量，则能够通过最大电平和最小电平检验叠加信号是否位于信号电平范围内。此外有利地的是测量装置构成为，如果没有达到预设的信号电平或者叠加信号 并不位于信号电平之内则生成错误信号。所述扩展方案以简单的方式实现，当监控的编码器信号不具有期待的或者对于无错误的编码器信号通常的特征时，关断驱动器。优选地，测量装置构成为，如果没有交替地并且优选在交流信号分量的限定的周期之内达到上限阈值和下限阈值，那么生产错误信号。由此能够可靠地检验，是否提供无错误的编码器信号，其本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.23 DE 102009055991.4;2009.11.30 DE 10200901.用于故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的安全电路装置(10)，具有 -信号输入端(16)，用于输送表示待监控的所述运动变量的编码器信号(A)， -参考电压路径(20 )，用于输送参考电压(UrefA)， -第一分接头(M)，所述第一分接头与所述信号输入端(16)和所述参考电压路径(20)连接，以便通过将所述编码器信号(A)和所述参考电压(UrefA)叠加来提供叠加信号，和 -测量装置(22)，所述测量装置与所述第一分接头(M)连接，并且所述测量装置构成用于确定所述叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。2.根据权利要求I所述的安全电路装置，其中所述编码器信号(A)具有交流信号分量(17)。3.根据权利要求I或2所述的安全电路装置，其中所述预设的信号电平或者信号电平范围通过上限阈值和下限阈值来限定。4.根据权利要求3所述的安全电路装置，其中所述测量装置(22)构成为在没有交替地达到所述上限阈值和所述下限阈值时生成错误信号。5.根据权利要求I至4之一所述的安全电路装置，其中所述测量装置(22)具有模拟比较器(22)。6.根据权利要求I至5之一所述的安全电路装置，所述安全电路装置还具有控制单元(36，38)，所述控制单元构成用于自动调节所述参考电压(UrefA)和/或所述预设的信号电平或者信号电平范围。7.根据权利要求I至6之一所述的安全电路装置，其中能够手动地调节所述参考电压(UrefA)和/或所述预设的信号电平或者信号电平范围。8.根据权利要求I至7...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈·拉图尔纳，
申请(专利权)人：皮尔茨公司，
类型：发明
国别省市：
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