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DE102012109311B4 - Device for safely monitoring a closed position of two parts that can move relative to one another - Google Patents

Device for safely monitoring a closed position of two parts that can move relative to one another Download PDF

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DE102012109311B4
DE102012109311B4 DE102012109311.3A DE102012109311A DE102012109311B4 DE 102012109311 B4 DE102012109311 B4 DE 102012109311B4 DE 102012109311 A DE102012109311 A DE 102012109311A DE 102012109311 B4 DE102012109311 B4 DE 102012109311B4
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    • F16P3/08Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body in connection with the locking of doors, covers, guards, or like members giving access to moving machine parts
    • GPHYSICS
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Abstract

Vorrichtung (10) zum sicheren Überwachen einer Schließposition zweier relativ zueinander beweglicher Teile (12, 14), die in der Schließposition eine Trennfuge (72) bilden, insbesondere zum Überwachen einer Schutztür zum Absichern einer automatisiert arbeitenden technischen Anlage (16), mit einem Betätiger (18) und mit einem Sensor (20), die an jeweils einem der beweglichen Teile (12, 14) so fixierbar sind, dass die Trennfuge (72) zwischen dem Betätiger (18) und dem Sensor (20) verläuft, wobei der Sensor (20) einen optischen Sender (22), einen optischen Empfänger (24) und ein Sensorgehäuse (26) mit einer ersten Lichtaustrittsöffnung (28) und einer ersten Lichteintrittsöffnung (30) aufweist, wobei der Betätiger (18) ein Betätigergehäuse (32) mit einer zweiten Lichtaustrittsöffnung (34) und einer zweiten Lichteintrittsöffnung (36) aufweist, wobei der optische Sender (22) einen ersten Lichtstrahl (44a) durch die erste Lichtaustrittsöffnung (28) zu der zweiten Lichteintrittsöffnung (36) sendet, und wobei der Betätiger (18) einen zweiten Lichtstrahl (44b) durch die zweite Lichtaustrittsöffnung (34) und die erste Lichteintrittsöffnung (30) zu dem Empfänger (24) sendet, wobei das Sensorgehäuse (26) und das Betätigergehäuse (32) jeweils eine Montagefläche (74) zur Fixierung an den beweglichen Teilen (12, 14) besitzen, wobei die Montageflächen (74) zumindest eine Montageebene (76) relativ zu den beweglichen Teilen (12, 14) definieren, wobei der erste Lichtstrahl (44a) und/oder der zweite Lichtstrahl (44b) unter einem spitzen Winkel (46, 48) zu einer Schließebene (42) verlaufen, die senkrecht zu der Montageebene (74) und parallel zu der Trennfuge (72) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) über eine erste Leitung (58) mit einer Steuerung (52) verbindbar ist und die Steuerung (52) über die Leitung (58) ein dynamisches Kontrollsignal sendet, wobei der erste und der zweite Lichtstrahl (44a, 44b) das dynamische Kontrollsignal beinhalten, und wobei der Sensor (20) eine Spannungsversorgung (54) besitzt, die Spannungsversorgung an eine Masseleitung (56) und an die erste Leitung (58) angeschlossen ist und Energie aus dem dynamischen Kontrollsignal abgreift, um daraus eine interne Betriebsspannung für die elektrischen Bauteile im Sensor (20) zu erzeugen.Device (10) for securely monitoring a closed position of two parts (12, 14) that can move relative to one another and form a parting line (72) in the closed position, in particular for monitoring a protective door for protecting an automated technical system (16), with an actuator (18) and with a sensor (20), which can be fixed to one of the moving parts (12, 14) in such a way that the parting line (72) runs between the actuator (18) and the sensor (20), the sensor (20) has an optical transmitter (22), an optical receiver (24) and a sensor housing (26) with a first light exit opening (28) and a first light entrance opening (30), the actuator (18) having an actuator housing (32) with a second light exit opening (34) and a second light entry opening (36), the optical transmitter (22) sending a first light beam (44a) through the first light exit opening (28) to the second light entry opening (36). det, and wherein the actuator (18) sends a second light beam (44b) through the second light exit opening (34) and the first light entry opening (30) to the receiver (24), the sensor housing (26) and the actuator housing (32) respectively have a mounting surface (74) for fixing to the moving parts (12, 14), the mounting surfaces (74) defining at least one mounting plane (76) relative to the moving parts (12, 14), the first light beam (44a) and /or the second light beam (44b) run at an acute angle (46, 48) to a closing plane (42) which is perpendicular to the mounting plane (74) and parallel to the parting line (72), characterized in that the sensor ( 20) can be connected to a controller (52) via a first line (58), and the controller (52) sends a dynamic control signal via the line (58), the first and second light beams (44a, 44b) containing the dynamic control signal , and wherein the sensor (20) has a Has power supply (54), the power supply is connected to a ground line (56) and to the first line (58) and taps off energy from the dynamic control signal in order to generate an internal operating voltage for the electrical components in the sensor (20).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum sicheren Überwachen einer Schließposition zweier relativ zueinander beweglicher Teile, die in der Schließposition eine Trennfuge bilden, insbesondere zum Überwachen einer Schutztür zum Absichern einer automatisiert arbeitenden technischen Anlage, mit einem Betätiger und mit einem Sensor, die an jeweils einem der beweglichen Teile so fixierbar sind, dass die Trennfuge zwischen dem Betätiger und dem Sensor verläuft, wobei der Sensor einen optischen Sender, einen optischen Empfänger und ein Sensorgehäuse mit einer ersten Lichtaustrittsöffnung und einer ersten Lichteintrittsöffnung aufweist, wobei der Betätiger ein Betätigergehäuse mit einer zweiten Lichtaustrittsöffnung und einer zweiten Lichteintrittsöffnung aufweist, wobei der optische Sender einen ersten Lichtstrahl durch die erste Lichtaustrittsöffnung zu der zweiten Lichteintrittsöffnung sendet, und wobei der Betätiger einen zweiten Lichtstrahl durch die zweite Lichtaustrittsöffnung und die erste Lichteintrittsöffnung zu dem Empfänger sendet.The present invention relates to a device for safely monitoring a closed position of two relatively movable parts that form a parting line in the closed position, in particular for monitoring a protective door to secure an automated technical system, with an actuator and with a sensor, each of which is connected to a of the moving parts can be fixed in such a way that the parting line runs between the actuator and the sensor, the sensor having an optical transmitter, an optical receiver and a sensor housing with a first light exit opening and a first light entry opening, the actuator having an actuator housing with a second light exit opening and a second light inlet opening, wherein the optical transmitter sends a first light beam through the first light outlet opening to the second light inlet opening, and wherein the actuator sends a second light beam through the second light outlet opening tion and sends the first light inlet opening to the receiver.

Im Bereich der Maschinen und Anlagensicherheit werden Sensor-Betätiger-Kombinationen häufig für die Sicherung von Schutztüren und Schutzklappen eingesetzt. Hierzu wird bspw. an einer Tür oder Klappe der Betätiger fixiert, während der Sensor an einem zur Tür feststehenden Element, wie z.B. dem Türrahmen, angeordnet ist. Der Sensor und der Empfänger sind dabei mechanisch oder berührungslos, z.B. elektromagnetisch, miteinander gekoppelt. Beim Öffnen der Tür wird die Kopplung zwischen dem Betätiger und dem Sensor getrennt und so einer Steuerung signalisiert, dass die Klappe oder Tür geöffnet wurde. Die Maschine oder Anlage kann daraufhin ggf. in einen gefahrlosen Zustand übergeleitet werden, insbesondere abgeschaltet werden.In the area of machine and system security, sensor-actuator combinations are often used to secure protective doors and protective flaps. For this purpose, the actuator is fixed, for example, on a door or flap, while the sensor is arranged on an element that is fixed to the door, such as the door frame. The sensor and the receiver are mechanically or contactlessly, e.g. electromagnetically, coupled to one another. When the door is opened, the coupling between the actuator and the sensor is disconnected, signaling a controller that the flap or door has been opened. The machine or system can then, if necessary, be transferred to a safe state, in particular switched off.

Im einfachsten Fall sind der Betätiger und der Sensor mechanisch miteinander verbunden, wobei beim Öffnen der Tür oder der Klappe die Verbindung mechanisch getrennt wird. Solche Sensor-Betätiger-Kombinationen lassen sich leicht realisieren, allerdings sind sie für einige Anwendungsbereiche, in denen besondere Anforderungen an die Hygiene (z.B. Lebensmittelverarbeitung) gestellt werden oder die einen Einsatz unter extremen Umgebungsbedingungen (z.B. Reinigungsanlagen) vorsehen, ungeeignet.In the simplest case, the actuator and the sensor are mechanically connected to one another, the connection being mechanically separated when the door or the flap is opened. Such sensor-actuator combinations are easy to implement, but they are unsuitable for some areas of application that have special hygiene requirements (e.g. food processing) or that require use under extreme environmental conditions (e.g. cleaning systems).

Besondere Aufmerksamkeit haben daher berührungslos zusammenwirkende Sensor-Betätiger-Kombinationen gewonnen. Derartige Vorrichtungen basieren in aller Regel auf magnetischen oder elektromagnetischen Kopplungen zwischen Betätiger und Sensor, die beim Öffnen der Schutztür unterbrochen oder gestört werden. Einschlägige Sensor-Betätiger-Kombinationen sind im Stand der Technik zum Beispiel aus EP 0 229 247 A2 oder DE 197 11 588 A1 bekannt.Contactlessly interacting sensor-actuator combinations have therefore attracted particular attention. Such devices are usually based on magnetic or electromagnetic couplings between the actuator and the sensor, which are interrupted or disturbed when the protective door is opened. Relevant sensor-actuator combinations are, for example, in the prior art EP 0 229 247 A2 or DE 197 11 588 A1 known.

Bei der Verwendung von magnetischen Kopplungen zwischen Betätiger und Sensor werden in der Regel Permanentmagnete im Betätiger eingesetzt. Nachteilig hierbei ist, dass Permanentmagneten durch Hitze, starke mechanische Erschütterrungen oder starke äußere Magnetfelder entmagnetisiert werden können. Ebenso können magnetische Sensoren in manchen Bereichen, bspw. bei der spanabhebenden Bearbeitung von metallischen Werkstücken, nicht oder nur beschränkt eingesetzt werden. Nachteilig wirkt sich auch der inhomogene Ansprechbereich der Permanentmagneten auf die Präzision eines solchen Schalters aus.When using magnetic couplings between actuator and sensor, permanent magnets are usually used in the actuator. The disadvantage here is that permanent magnets can be demagnetized by heat, strong mechanical vibrations or strong external magnetic fields. Likewise, magnetic sensors cannot be used or can only be used to a limited extent in some areas, for example in the machining of metal workpieces. The inhomogeneous response range of the permanent magnets also has a disadvantageous effect on the precision of such a switch.

Bei einer elektromagnetischen berührungslosen Sensor-Betätiger-Kombination können viel Probleme der auf Permanentmagneten basierenden Schalter überwunden werden, allerdings ist der schaltungstechnische Aufwand, der zur Erreichung eines geforderten Sicherheitsniveaus benötigt wird, in der Regel sehr hoch. Oben genannte EP 0 229 247 A2 zeigt bspw. eine elektromagnetische Sensor-Betätiger-Kombination. Hierbei sendet ein erstes Teil (Sensor) ein Grundsignal aus, welches von einem zweiten Teil (Betätiger) empfangen werden kann. Das zweite Teil erzeugt in Reaktion auf den Empfang des Grundsignals ein zweites Signal, welches mittels einer Empfangseinrichtung im ersten Teil wieder empfangen werden kann. Die Signalerzeugung im zweiten Teil kann nur stattfinden, wenn der zweite Teil genügend nahe am ersten Teil ist und das Grundsignal mit einer ausreichenden Intensität empfangen wird. Der Empfang des zweiten Signals vom ersten Teil signalisiert somit, dass der zweite Teil genügend nahe am ersten Teil ist und sich die Teile folglich in Schließposition befinden. Die Betätiger können unterschiedlich kodiert werden, indem sie zueinander verschiedene Signale erzeugen, die jeweils nur von einem bestimmten Sensor empfangen werden können. Durch diese Kodierung können Vorrichtungen nach dieser Art ein hohes Maß an Manipulationssicherheit erlangen, allerdings bedarf es dafür einer sehr komplexen Schaltung sowohl im Betätiger als auch im Sensor. Weiterhin ist der Abstand, in dem sich der Betätiger zum Sensor befinden muss, um von diesem erkannt zu werden, im Vorhinein nicht präzise zu bestimmen und ist oft abhängig von den individuellen Gegebenheiten am Montageort.With an electromagnetic, contactless sensor-actuator combination, many problems associated with switches based on permanent magnets can be overcome, but the circuitry effort required to achieve the required level of safety is usually very high. Mentioned above EP 0 229 247 A2 shows, for example, an electromagnetic sensor-actuator combination. A first part (sensor) sends out a basic signal which can be received by a second part (actuator). In response to receiving the basic signal, the second part generates a second signal which can be received again by means of a receiving device in the first part. The signal generation in the second part can only take place if the second part is sufficiently close to the first part and the basic signal is received with sufficient intensity. The receipt of the second signal from the first part thus signals that the second part is sufficiently close to the first part and that the parts are consequently in the closed position. The actuators can be coded differently by generating different signals from one another, each of which can only be received by a specific sensor. This coding enables devices of this type to achieve a high degree of security against manipulation, although this requires a very complex circuit both in the actuator and in the sensor. Furthermore, the distance at which the actuator must be to the sensor in order to be recognized by it cannot be precisely determined in advance and is often dependent on the individual conditions at the installation site.

DE 196 49 593 A1 zeigt eine Verriegelungseinrichtung, die auf einem optischen Sensor basiert, welcher einen Sender und einen Empfänger aufweist, wobei nur in geschlossenem Zustand der Verriegelungseinrichtung vom Sender emittierte optische Signale auf den Empfänger treffen. Die optischen Achsen des Empfängers und des Senders verlaufen entweder parallel oder im 90°-Winkel zueinander. Nachteilig bei dieser Anordnung ist, dass eine Manipulation relativ einfach möglich ist. DE 196 49 593 A1 shows a locking device which is based on an optical sensor which has a transmitter and a receiver, optical signals emitted by the transmitter only impinging on the receiver when the locking device is in the closed state. The opti The axes of the receiver and the transmitter run either parallel or at a 90 ° angle to one another. The disadvantage of this arrangement is that manipulation is relatively easy.

Beispielsweise würde ein einfacher Spiegel genügen, um die Sicherheitsfunktion der Sensor-Betätiger-Kombination zu umgehen. In Bereichen mit erhöhten Sicherheitsanforderungen kann diese Vorrichtung daher nur bedingt oder gar nicht eingesetzt werden.For example, a simple mirror would be sufficient to bypass the safety function of the sensor-actuator combination. In areas with increased security requirements, this device can therefore only be used to a limited extent or not at all.

DE 200 00 868 U1 offenbart eine optische Positionserfassungseinheit mit einer optischen Sende-/Empfangseinheit mit einem Sender und ein im definierten Abstand zum Sender angeordneten Empfänger. Eine Reflektoreinheit, die beweglichen zur optischen Sende-/Empfangseinheit angeordnet ist, weist einen ersten und einen zweiten Spiegel auf, die zu einander versetzen sind. Die Refelektoreinheit und die Sende-/Empfangseinheit sind so ausgeführt, dass dann, wenn diese eine definierte Position relativ zueinander einnehmen, ein vom Sender der Sende-/ Empfangseinheit ausgehendes paralleles Lichtbündel unter Aufrechterhaltung seines Gesamtquerschnitts auf den ersten Spiegel der Reflektoreinheit auftrifft, durch diesen auf den zweiten Spiegel der Reflektoreinheit gelenkt und durch diesen auf die Empfangsoptik der Sende-/Empfangseinheit gelenkt wird. DE 200 00 868 U1 discloses an optical position detection unit with an optical transmitter / receiver unit with a transmitter and a receiver arranged at a defined distance from the transmitter. A reflector unit, which is arranged to be movable relative to the optical transmitter / receiver unit, has a first and a second mirror which are offset with respect to one another. The reflector unit and the transmitter / receiver unit are designed so that when they occupy a defined position relative to one another, a parallel light beam emanating from the transmitter of the transmitter / receiver unit strikes the first mirror of the reflector unit while maintaining its overall cross-section steered the second mirror of the reflector unit and steered by this to the receiving optics of the transmitter / receiver unit.

US 5 572 075 A offenbart eine Sicherheitsschließvorrichtung mit einem zweistufigen Sicherheitsmechanismus, wobei der erste Mechanismus auf einen manipulationssicheren fiberoptischen Schalter beruht. Der Schalter schaltet nur, wenn Betätiger und Sensor verriegelt sind. U.S. 5,572,075 A discloses a security locking device with a two-stage security mechanism, the first mechanism being based on a tamper-proof fiber optic switch. The switch only switches when the actuator and sensor are locked.

DE 198 12 890 A1 offenbart eine Überwachungseinrichtung für Sicherheitstüren und dergleichen mit zwei Überwachungsbaugruppen, von denen die eine raumfest und die andere auf der Tür angebracht ist. Eine der Überwachungsbaugruppen ist als Sender ausgebildet, welcher Wellen abgibt, die mit einem für die vorgegebene Überwachungseinrichtung einmalig vergebenen Schlüsselsignal moduliert sind. Die andere Überwachungsbaugruppe enthält einen Wellenempfänger, und aus dessen Ausgangssignal wird das Schlüsselsignal des anderen Überwachungsteiles wieder gewonnen. Ein Vergleicher erzeugt dann ein Freigabesignal, wenn wiedergewonnenes Schlüsselsignal und in ihm gespeichertes Schlüsselsignal übereinstimmen. DE 198 12 890 A1 discloses a monitoring device for security doors and the like with two monitoring assemblies, one of which is fixed in the space and the other is mounted on the door. One of the monitoring assemblies is designed as a transmitter which emits waves that are modulated with a key signal that is issued once for the specified monitoring device. The other monitoring assembly contains a wave receiver, and the key signal of the other monitoring part is recovered from its output signal. A comparator then generates an enable signal when the recovered key signal and the key signal stored in it match.

Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum sicheren Überwachen einer Schließposition zweier relativ zueinander beweglicher Teile anzugeben, die fehlersicher, präzise und vor Manipulation effektiv geschützt ist.Against this background, it is an object of the present invention to provide a device for safely monitoring a closed position of two parts that are movable relative to one another, which device is fail-safe, precise and effectively protected against manipulation.

Diese Aufgabe wird durch eine Vorrichtung nach Anspruch 1 gelöst.This object is achieved by a device according to claim 1.

Ein spitzer Winkel ist ein Winkel, der zwischen 0° und 90° liegt. Vorzugsweise schneiden der erste und/oder der zweite Lichtstrahl die Schließebene unter einem Winkel, der zwischen 5° und 85° liegt. Je spitzer (kleiner) der Winkel ist, desto exakter muss die Sensor-Betätiger-Kombination an den beiden zu überwachenden Teilen positioniert werden, damit die Lichtstrahlen ihren jeweiligen Zielort und insbesondere den Empfänger erreichen können. Eine Manipulation ist, wenn überhaupt, nur mit viel Mühe möglich. Aus den äußeren Gegebenheiten lässt sich nämlich nicht ohne Weiteres ableiten, wie die Lichtstrahlen verlaufen müssen, damit sie im richtigen Winkel auf den jeweiligen Zielort und insbesondere den optischen Empfänger treffen. Durch Einbringen eines einfachen Spiegels oder Reflektors kann der Schutzmechanismus nicht ohne weiteres umgangen werden. Die neue Vorrichtung bietet daher einen besonderen Schutz vor Manipulationen und kann somit ein sehr hohes Sicherheitsniveau erreichen.An acute angle is an angle that is between 0 ° and 90 °. The first and / or the second light beam preferably intersect the closing plane at an angle which is between 5 ° and 85 °. The more acute (smaller) the angle, the more precisely the sensor-actuator combination must be positioned on the two parts to be monitored so that the light beams can reach their respective target location and in particular the receiver. A manipulation is only possible with great effort, if at all. From the external conditions it cannot be readily deduced how the light rays must run so that they hit the respective target location and in particular the optical receiver at the correct angle. The protective mechanism cannot easily be bypassed by introducing a simple mirror or reflector. The new device therefore offers special protection against manipulation and can thus achieve a very high level of security.

Trotz des hohen Manipulationsschutzes ist die Vorrichtung relativ einfach und kostengünstig zu realisieren. Insbesondere im Vergleich zu gängigen elektromagnetischen Sicherheitsschaltern, die sowohl im Betätiger als auch im Sensor eine komplexe Elektronik aufweisen, kommen Sensor und Betätiger in vorteilhaften Ausführungsbeispielen der neuen Vorrichtung mit wenigen Bauelementen aus. In einigen Ausführungsbeispielen besitzt der Betätiger lediglich einige passive optische Bauelemente, wie etwa eine Lichtleitfaser und/oder einige wenige Spiegel.Despite the high level of protection against manipulation, the device is relatively simple and inexpensive to implement. In particular in comparison to current electromagnetic safety switches, which have complex electronics in both the actuator and the sensor, the sensor and actuator in advantageous embodiments of the new device manage with few components. In some exemplary embodiments, the actuator has only a few passive optical components, such as an optical fiber and / or a few mirrors.

Ein weiterer Vorteil im Vergleich zu bisherigen Vorrichtungen ist der relative scharfe Ansprechbereich des Betätigers im Bezug auf den Sensor. Insbesondere bei magnetischen oder elektromagnetischen Sensor-Betätiger-Kombinationen lässt sich der Abstand, an welchem der Betätiger auf dem Sensor wirkt, nicht genau angeben. Er ist u.a. von äußeren Einflüssen und Fertigungs- und Montagetoleranzen abhängig. Bei der neuen Vorrichtung ist der erforderliche Abstand zwischen Sensor und Betätiger in der Schließposition recht genau definiert. Aufgrund des spitzen Winkels müssen der Sensor und der Betätiger in der Schließposition nämlich in einem definierten Abstand zu einander angeordnet sein, damit die Lichtstrahlen ihren jeweiligen Zielort, insbesondere den optischen Empfänger, erreichen und somit die Schließposition signalisieren können. Abweichungen des Betätigers oder des Sensors von der definierten Position haben zur Folge, dass der Lichtstrahl aufgrund der geometrischen Anordnung nicht mehr durch alle Lichtein- und Lichtaustrittsöffnungen treten kann. Der Empfänger im Sensor kann den Lichtstrahl aufgrund der geometrischen Anordnung jedoch nur empfangen, wenn der Lichtstrahl den vorgegebenen Weg genommen hat. Kommt der Lichtstrahl nicht im richtigen Winkel durch die erste Lichteintrittsöffnung im Sensor an, wird er vom optischen Empfänger nicht empfangen und der Sensor sendet kein Freigabesignal aus. Daher bietet die neue Sensor-Betätiger-Kombination über die Manipulationssicherheit hinaus eine hohe Fehlersicherheit. Insbesondere ist durch den genau definierten Ansprechbereich auch ein minimaler Abstand zwischen Betätiger und Sensor festgelegt. Daher ist es nicht ohne Weiteres möglich, die Sicherheitsvorrichtung zu umgehen, indem man den Betätiger direkt am Sensor befestigt, zum Beispiel mit Klebeband.Another advantage compared to previous devices is the relatively sharp response range of the actuator with respect to the sensor. Particularly in the case of magnetic or electromagnetic sensor-actuator combinations, the distance at which the actuator acts on the sensor cannot be specified precisely. It depends, among other things, on external influences and manufacturing and assembly tolerances. With the new device, the required distance between the sensor and the actuator in the closed position is very precisely defined. Because of the acute angle, the sensor and the actuator must be arranged in the closed position at a defined distance from one another so that the light beams can reach their respective target location, in particular the optical receiver, and thus signal the closed position. Deviations of the actuator or the sensor from the defined position have the consequence that the light beam can no longer pass through all light entry and exit openings due to the geometric arrangement. The receiver in the sensor However, due to the geometric arrangement, can only receive the light beam if the light beam has taken the specified path. If the light beam does not arrive at the correct angle through the first light entry opening in the sensor, it will not be received by the optical receiver and the sensor will not send out a release signal. This is why the new sensor-actuator combination offers a high level of fail-safety in addition to being tamper-proof. In particular, the precisely defined response range also defines a minimum distance between the actuator and the sensor. It is therefore not easily possible to bypass the safety device by attaching the actuator directly to the sensor, for example with adhesive tape.

Der Sensor und insbesondere der Betätiger sind durch den einfachen Aufbau kostengünstig in der Herstellung und lassen sich leicht in bestehende Sicherheitssysteme integrieren. Sie bieten insbesondere die Möglichkeit, eine Vielzahl von Schutztüren mit vergleichsweise einfachen und kostengünstigen Mitteln abzusichern, wobei gleichzeitig ein Höchstmaß an Manipulationsschutz und Präzision gewährleistet ist und somit auch ein Einsatz in Bereichen, die erhöhte Sicherheitsanforderungen aufweisen, ermöglicht ist.The sensor and in particular the actuator are inexpensive to manufacture due to their simple structure and can easily be integrated into existing safety systems. In particular, they offer the possibility of securing a large number of protective doors with comparatively simple and inexpensive means, while at the same time ensuring a high level of protection against manipulation and precision and thus making it possible to use them in areas that have increased security requirements.

Eine Sicherheitssteuerung kann darüber hinaus ein getaktetes Rechtecksignal mit einer definierten Frequenz an den Sensor schicken. Das Wechselsignal wird mit Hilfe des optischen Senders auf den Lichtstrahl aufmoduliert und so zusammen mit dem Lichtstrahl übertragen. Der optische Empfänger demoduliert das Wechselsignal und sendet es zur Auswertung zurück an die Sicherheitssteuerung. Auf diese Weise bietet die Vorrichtung eine erhöhte Fehlersicherheit. In einigen Ausführungsbeispielen kann das Wechselsignal einen individuellen Code beinhalten, beispielsweise eine individuelle Seriennummer.A safety controller can also send a clocked square wave signal with a defined frequency to the sensor. The alternating signal is modulated onto the light beam with the aid of the optical transmitter and thus transmitted together with the light beam. The optical receiver demodulates the alternating signal and sends it back to the safety controller for evaluation. In this way, the device offers increased security against errors. In some exemplary embodiments, the alternating signal can contain an individual code, for example an individual serial number.

Die Spannungsversorgung erzeugt die erforderlichen Betriebsspannungen für die elektrischen Bauteile im Sensor, insbesondere für den Sender, aus dem Kontrollsignal. Die nötige Energie für die Spannungsversorgung liefert also das dynamische Kontrollsignal, welches bevorzugt rückkopplungsfrei an die Spannungsversorgung angeschlossen ist. Besonders vorteilhaft ist bei dieser Ausgestaltung, dass auf einem zusätzlichen Anschluss für eine externe Spannungsversorgung im Sensor verzichtet werden kann. Insbesondere, wenn bei der Herstellung auf günstige Standardstecker zurückgegriffen werden soll, ist die Minimierung der externen Anschlüsse von großem Vorteil.The voltage supply generates the required operating voltages for the electrical components in the sensor, in particular for the transmitter, from the control signal. The energy required for the voltage supply is thus provided by the dynamic control signal, which is preferably connected to the voltage supply without feedback. It is particularly advantageous in this embodiment that an additional connection for an external voltage supply in the sensor can be dispensed with. In particular, if inexpensive standard plugs are to be used during manufacture, the minimization of the external connections is a great advantage.

Die oben genannte Aufgabe ist damit vollständig gelöst.The above-mentioned object is thus completely achieved.

In einer bevorzugten Ausgestaltung definieren die Lichteintrittsöffnungen und die Lichtaustrittsöffnungen in der Schließposition eine gemeinsame Ebene, die parallel zu der Montageebene liegt.In a preferred embodiment, the light entry openings and the light exit openings define a common plane in the closed position, which is parallel to the assembly plane.

Diese Ausgestaltung erleichtert die Inbetriebnahme und die Justierung der Vorrichtung. Besitzen der Sensor und der Betätiger bspw. gleich hohe, weitgehend quaderförmige Gehäuse, bei denen die Lichtein- und die Lichtaustrittsöffnungen an einer Seitenfläche angeordnet sind, so liegen diese bezogen auf die Seitenfläche alle auf einer Höhe. Somit ist für zumindest eine Richtung im Raum die Justierung anhand der Gehäuse erkennbar und die Montage von Sensor und Betätiger an den zu überwachenden Teilen wird erleichtert.This configuration facilitates the start-up and adjustment of the device. If the sensor and the actuator have, for example, the same height, largely cuboid-shaped housing, in which the light inlet and light outlet openings are arranged on a side surface, then they are all at the same level in relation to the side surface. Thus, the adjustment can be recognized on the basis of the housing for at least one direction in space and the assembly of the sensor and actuator on the parts to be monitored is made easier.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Sensor elektrische Anschlüsse nach außen, die maximal 5-polig sind.In a further preferred embodiment, the sensor has electrical connections to the outside, which are at most 5-pin.

Diese Ausgestaltung knüpft an den bereits erwähnten Gedanken an, die Anzahl der externen Anschlüsse an das Sensorgehäuse zu minimieren. Diese Minimierung ermöglicht den kostengünstigen Einsatz von Gehäusen und Steckern, die einen hohen Schutzgrad in Hinsicht auf Berührungs- und Fremdkörperschutz und einen hohen Schutzgrad in Hinsicht auf Wasserschutz aufweisen. Bevorzugt besitzt der Sensor einen 5-poligen Stecker mit einer Schutzart IP67.This refinement is based on the already mentioned idea of minimizing the number of external connections to the sensor housing. This minimization enables the cost-effective use of housings and plugs that have a high degree of protection in terms of contact and foreign object protection and a high degree of protection in terms of water protection. The sensor preferably has a 5-pin connector with protection class IP67.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung besitzt der Betätiger eine Strahlführungsoptik, die den ersten Lichtstrahl umlenkt und als zweiten Lichtstrahl aussendet.In a further preferred embodiment, the actuator has beam guiding optics which deflect the first light beam and emit it as a second light beam.

In dieser Ausgestaltung ist im Betätiger eine Optik angeordnet, die bspw. aus Spiegeln, Linsen, Prismen und/oder Lichtwellenleitern besteht. Der erste Lichtstrahl, der durch die zweite Lichteintrittsöffnung auf den Betätiger trifft, wird mit der Strahlführungsoptik aufgenommen und zurück an den Sensor umgelenkt. Der zweite Lichtstrahl, der vom Betätiger ausgeht, ist dementsprechend eine Fortführung des ersten Lichtstrahls. Diese bevorzugte Ausgestaltung ermöglicht die Nutzung eines rein passiven Betätigers ohne aktive Bauelemente. Externe Anschlüsse oder eine Spannungsversorgung am Betätiger entfallen. Prinzipiell könnte der Betätiger aber auch aktiv ausgelegt sein und den zweiten Lichtstrahl aktiv erzeugen.In this embodiment, an optical system is arranged in the actuator, which consists, for example, of mirrors, lenses, prisms and / or optical waveguides. The first light beam that hits the actuator through the second light inlet opening is picked up by the beam guiding optics and deflected back to the sensor. The second light beam emanating from the actuator is accordingly a continuation of the first light beam. This preferred embodiment enables the use of a purely passive actuator without active components. There is no need for external connections or a power supply on the actuator. In principle, however, the actuator could also be designed to be active and actively generate the second light beam.

In einer weiteren Ausgestaltung verlaufen der erste und der zweite Lichtstrahl in einem spitzen Winkel zueinander.In a further embodiment, the first and the second light beam run at an acute angle to one another.

In dieser Ausgestaltung stehen die Lichtstrahlen nicht nur in einem spitzen Winkel auf der Schließebene, sondern sie stehen auch schräg zueinander. Die beiden Lichtstrahlen können „windschief“ zueinander verlaufen, d.h. die Geraden schneiden sich nicht im Raum, sondern nur in einer Projektion auf eine gemeinsame Ebene, wie insbesondere der Montageebene. In einigen Ausführungsbeispielen können sich die Lichtstrahlen aber auch in einer gemeinsamen Ebene schneiden. Die Ausgestaltung besitzt den Vorteil, dass der Schaltabstand besonders präzise zu dimensionieren ist und zudem eine besonders hohe Manipulationssicherheit erreicht wird.In this embodiment, the light rays are not only at an acute angle on the closing plane, but they are also at an angle nander. The two light beams can run "skewed" to each other, ie the straight lines do not intersect in space, but only in a projection onto a common plane, such as the assembly plane in particular. In some exemplary embodiments, however, the light beams can also intersect in a common plane. The embodiment has the advantage that the switching distance can be dimensioned particularly precisely and, in addition, a particularly high level of security against manipulation is achieved.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Sensor mindestens zwei Empfänger auf, um zwei verschiedene zweite Lichtstrahlen (vorzugsweise mit unterschiedlichen Einfallswinkel) zu empfangen.In a further embodiment, the sensor has at least two receivers in order to receive two different second light beams (preferably with different angles of incidence).

In dieser Ausgestaltung sind im Sensor zusätzliche Empfänger angeordnet, die je einen zweiten Lichtstrahl empfangen können. Bevorzugt generiert jeder Empfänger ein separates Ausgangssignal und überträgt dieses über einen separaten Anschluss zur Sicherheitssteuerung. Die Betätiger senden in dieser Ausgestaltung einen oder mehrere Lichtstrahlen aus, die vorzugsweise jeweils für genau einen Empfänger bestimmt sind. Diese Anordnung ermöglicht den Einsatz von speziell kodierten Betätigern, die so ausgelegt sind, dass sie den zweiten Lichtstrahl genau zu einem der Empfänger im Sensor schicken können, nicht jedoch zu dem anderen. Auf diese Weise ist es möglich, verschiedene Betätiger mit einem Sensor zu unterscheiden. Des Weiteren könnte ein Betätiger auch mehrere Lichtstrahlen gleichzeitig aussenden, die je von einem Empfänger im Sensor empfangen werden und dadurch eine mehrkanalig-redundante Auslegung der Vorrichtung ermöglichen.In this embodiment, additional receivers are arranged in the sensor, each of which can receive a second light beam. Each receiver preferably generates a separate output signal and transmits this to the safety controller via a separate connection. In this embodiment, the actuators emit one or more light beams, which are preferably each intended for exactly one receiver. This arrangement enables the use of specially coded actuators which are designed in such a way that they can send the second light beam precisely to one of the receivers in the sensor, but not to the other. In this way it is possible to differentiate between different actuators with one sensor. Furthermore, an actuator could also emit several light beams at the same time, each of which is received by a receiver in the sensor and thus enables a multi-channel, redundant design of the device.

In einer weiteren Ausgestaltung weist der Sensor mindestens zwei Sender auf, um zwei erste Lichtstrahlen auszusenden.In a further embodiment, the sensor has at least two transmitters in order to emit two first light beams.

In dieser Ausgestaltung sind zwei Sender im Sensor angeordnet, die je einen ersten Lichtstrahl aussenden. Die zwei Sender können auch dadurch realisiert sein, dass ein Lichtsender einen gemeinsamen „Ursprungslichtstrahl“ erzeugt, der mit einer Strahlteileroptik in die zwei Sendestrahlen aufgesplittet wird. Bevorzugt wird diese Ausgestaltung in Verbindung mit mehreren Empfängern in Sensor genutzt, um auf einfache Weise eine redundante mehrkanalige Auslegung der Vorrichtung zu ermöglichen. In einer bevorzugten Ausgestaltung werden zwei verschiedene erste Lichtstrahlen mit zwei verschiedenen Kontrollsignalen ausgesendet und mit zwei Empfängern im Sensor wieder empfangen, wenn sich der Sensor und der Betätiger in der Schließposition in der vorgesehenen Weise gegenüber stehen. Vorzugsweise schneiden alle Lichtstrahlen die Schließebene in einem Spitzenwinkel. Es ist jedoch auch möglich, dass lediglich ein Lichtstrahl oder einige Lichtstrahlen die Schließebene im spitzen Winkel schneiden, um einen definierten Schaltabstand zu realisieren. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen signalisiert die Vorrichtung nur dann die Schließposition, wenn beide Empfänger den Empfang eines des jeweils zugeordneten Lichtstrahls signalisieren.In this embodiment, two transmitters are arranged in the sensor, each of which emits a first light beam. The two transmitters can also be implemented in that one light transmitter generates a common “original light beam”, which is split into the two transmitted beams with beam splitter optics. This refinement is preferably used in connection with a plurality of receivers in a sensor in order to enable a redundant, multi-channel design of the device in a simple manner. In a preferred embodiment, two different first light beams with two different control signals are emitted and received again with two receivers in the sensor when the sensor and the actuator are opposite each other in the closed position in the intended manner. All light rays preferably intersect the closing plane at a point angle. However, it is also possible that only one light beam or a few light beams intersect the closing plane at an acute angle in order to achieve a defined switching distance. In the preferred exemplary embodiments, the device only signals the closed position when both receivers signal the receipt of one of the respectively assigned light beams.

In einer weiteren Ausgestaltung hat die Vorrichtung einen weiteren Betätiger, der einen weiteren Lichtstrahl aussendet, wobei der weitere Lichtstrahl die Schließebene mit einem weiteren Winkel schneidet.In a further embodiment, the device has a further actuator which emits a further light beam, the further light beam intersecting the closing plane at a further angle.

In dieser Ausgestaltung besitzt die Vorrichtung zumindest zwei verschiedene Betätiger zu einem Sensor. Die Betätiger unterscheiden sich anhand des Winkels, mit dem sie den jeweiligen zweiten Lichtstrahl aussenden. Der Lichtstrahl, der vom ersten Betätiger ausgesendet wird, schneidet die Schließebene in einem anderen, vorzugsweise spitzen, Winkel als der Lichtstrahl, der vom zweiten Betätiger ausgeht. In einer bevorzugten Ausgestaltung hat der Sensor einen zweiten optischen Empfänger und am Sensorgehäuse ist eine weitere Lichteintrittsöffnung angeordnet. Die Betätiger werden in dieser Ausgestaltung vorteilhafterweise an verschiedenen Stellen des beweglichen Teils angeordnet, so dass sie je nach Stellung des Teils wechselweise dem Sensor gegenüberstehen. Steht der erste Betätiger dem Sensor in entsprechender Position gegenüber, wird der vom Sensor ausgehende Lichtstrahl am ersten Betätiger empfangen und der erste Empfänger im Sensor empfängt den Lichtstrahl vom Betätiger. Steht jedoch der zweite Betätiger dem Sensor gegenüber, so wird der Lichtstrahl vom zweiten Betätiger empfangen und der zweite Empfänger im Sensor empfängt den Lichtstrahl vom Betätiger. Beide Empfänger sind dabei mit der Steuerung verbunden und je nachdem welcher Empfänger den Lichtstrahl empfängt, wird der Steuerung signalisiert, welcher der beiden Betätiger in entsprechender Position zum Sensor steht. Diese Ausgestaltung ist besonders vorteilhaft, wenn die zu überwachenden Teile zueinander unterschiedliche Schließpositionen einnehmen können. Beispielsweise kann eine Schiebetür einen geschlossenen und einen offenen Zustand aufweisen. Um beide Positionen zu überwachen, wird der Sensor vorzugsweise am Türrahmen befestigt und die Betätiger werden so an der Schiebetür fixiert, dass im geschlossenen Zustand der erste Betätiger dem Sensor gegenübersteht und im offenen Zustand der zweite. Auf diese Weise kann die Steuerung feststellen, ob die Schiebetür geschlossen, offen ist oder in einem undefinierten Zwischenzustand ist. Diese vorteilhafte Ausgestaltung lässt sich weiter fortsetzen, indem zusätzliche Empfänger im Sensor untergebracht werden und weitere individuelle Betätiger zu einem Schließüberwachungssystem hinzugefügt werden.In this embodiment, the device has at least two different actuators for one sensor. The actuators differ in terms of the angle at which they emit the respective second light beam. The light beam emitted by the first actuator intersects the closing plane at a different, preferably acute, angle than the light beam emanating from the second actuator. In a preferred embodiment, the sensor has a second optical receiver and a further light inlet opening is arranged on the sensor housing. In this embodiment, the actuators are advantageously arranged at different points on the movable part, so that, depending on the position of the part, they alternately face the sensor. If the first actuator is in the appropriate position opposite the sensor, the light beam emanating from the sensor is received at the first actuator and the first receiver in the sensor receives the light beam from the actuator. However, if the second actuator is opposite the sensor, the light beam is received by the second actuator and the second receiver in the sensor receives the light beam from the actuator. Both receivers are connected to the controller and, depending on which receiver receives the light beam, the controller is signaled which of the two actuators is in the corresponding position in relation to the sensor. This configuration is particularly advantageous if the parts to be monitored can assume different closed positions with respect to one another. For example, a sliding door can have a closed and an open state. In order to monitor both positions, the sensor is preferably attached to the door frame and the actuators are fixed to the sliding door in such a way that the first actuator faces the sensor when it is closed and the second when it is open. In this way, the control can determine whether the sliding door is closed, open or in an undefined intermediate state. This advantageous embodiment can be continued by accommodating additional receivers in the sensor and further individual actuators can be added to a locking monitoring system.

In einer weiteren Ausgestaltung bilden die erste Lichtaustrittsöffnung und die erste Lichteintrittsöffnung eine gemeinsame Öffnung. Alternativ oder ergänzend können die zweite Lichtaustrittsöffnung und die zweite Lichteintrittsöffnung eine gemeinsame Öffnung bilden.In a further embodiment, the first light exit opening and the first light entry opening form a common opening. As an alternative or in addition, the second light exit opening and the second light entry opening can form a common opening.

In dieser Ausgestaltung fallen die Lichteintrittsöffnung und die Lichtaustrittsöffnung zusammen, so dass der Lichtstrahl durch eine gemeinsame Öffnung aus dem Sensor und/oder dem Betätiger aus- und eintritt. In der Schließposition tritt der Lichtstrahl beispielsweise durch die gemeinsame Öffnung aus dem Sensor aus und fällt durch die zweite Lichteintrittsöffnung in den Betätiger ein. Der vom Betätiger ausgehende zweite Lichtstrahl trifft anschließend durch die gemeinsame Öffnung im Sensor auf den Empfänger. Der optische Sender und der optische Empfänger können in dieser Ausgestaltung in einem einzigen Bauteil verbaut sein, wodurch die Anzahl der zu montierenden Bauteile reduziert wird. Ein weiterer Vorteil dieser Ausgestaltung ist, dass der Sensor und/oder Betätiger nur eine Öffnung aufweist und somit leichter zu reinigen ist. Zudem wird die Manipulationssicherheit weiter erhöht.In this embodiment, the light inlet opening and the light outlet opening coincide so that the light beam exits and enters through a common opening from the sensor and / or the actuator. In the closed position, for example, the light beam exits the sensor through the common opening and enters the actuator through the second light entry opening. The second light beam emanating from the actuator then hits the receiver through the common opening in the sensor. In this embodiment, the optical transmitter and the optical receiver can be installed in a single component, as a result of which the number of components to be assembled is reduced. Another advantage of this embodiment is that the sensor and / or actuator has only one opening and is therefore easier to clean. In addition, the security against manipulation is further increased.

In einer weiteren Ausgestaltung ist der Abstand zwischen der ersten Lichtaustrittsöffnung und der ersten Lichteintrittsöffnung kleiner als der Abstand zwischen der zweiten Lichtaustrittsöffnung und der zweiten Lichteintrittsöffnung.In a further embodiment, the distance between the first light exit opening and the first light entry opening is smaller than the distance between the second light exit opening and the second light entry opening.

In dieser Ausgestaltung liegen die Lichtein- und Lichtaustrittsöffnungen am Sensor enger zusammen als die Lichtein- und Lichtaustrittsöffnungen am Betätiger. Der vom Sensor ausgehende und der zurückkommende Lichtstrahl laufen - in Blickrichtung des Sensors zum Betätiger gesehen - auseinander. Durch diese Anordnung kann sich der vom Sender ausgehende und der am Sender eintreffende Lichtstrahl auf Seiten des Betätigers niemals schneiden. Eine Manipulation durch einen Spiegel im Schnittpunkt der Lichtstrahlen ist ausgeschlossen.In this embodiment, the light inlet and light outlet openings on the sensor are closer together than the light inlet and light outlet openings on the actuator. The light beam emanating from the sensor and the returning light beam diverge when viewed in the direction of the sensor towards the actuator. As a result of this arrangement, the light beam emanating from the transmitter and the light beam arriving at the transmitter can never intersect on the actuator side. A manipulation by a mirror at the point of intersection of the light rays is impossible.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It goes without saying that the features mentioned above and those yet to be explained below can be used not only in the respectively specified combination, but also in other combinations or on their own, without departing from the scope of the present invention.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Absichern einer automatisiert arbeitenden Anlage;
  • 2 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung in einer perspektivischen Darstellung;
  • 3 eine schematische Darstellung eines bevorzugten Ausführungsbeispiels;
  • 4 eine schematische Darstellung eines zweikanalig redundanten Ausführungsbeispiels mit einer Spannungsversorgung, die sich aus dem dynamischen Kontrollsignal speist;
  • 5 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung mit einem zusätzlichen Betätiger und einem Sensor, der um einen weiteren Empfänger erweitert wurde; und
  • 6 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels der neuen Vorrichtung mit einer einmoduligen Auslegung des optischen Senders und Empfängers.
Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing and are explained in more detail in the description below. Show it:
  • 1 a schematic representation of a device according to the invention for securing an automated system;
  • 2 a preferred embodiment of the new device in a perspective view;
  • 3 a schematic representation of a preferred embodiment;
  • 4th a schematic representation of a two-channel redundant embodiment with a voltage supply that is fed from the dynamic control signal;
  • 5 a schematic representation of an embodiment of the new device with an additional actuator and a sensor that has been expanded to include a further receiver; and
  • 6th a schematic representation of an embodiment of the new device with a single-module design of the optical transmitter and receiver.

1 zeigt eine beispielhafte Anwendung der neuen Vorrichtung 10. Eine automatisiert arbeitende Anlage, in diesem Beispiel als Roboter 16 dargestellt, befindet sich hinter einer Schutztür 14, deren Schließposition mit einem Ausführungsbeispiel der neuen Vorrichtung 10 überwacht wird. Der Einsatzbereich der neuen Vorrichtung ist jedoch nicht auf dieses konkrete Beispiel beschränkt. Generell kann die Vorrichtung zum Überwachen jeder Schließposition zweier relativ zueinander beweglichen Teile verwendet werden. Dies beinhaltet bspw. auch die Überwachung einer Kolbenposition relativ zu einem Kolbenzylinder oder einem anderen Kolben, wobei der Begriff „Schließposition“ in diesem Fall bedeutet, dass der Kolben sich im Bereich seines Gegenstücks befindet. 1 shows an exemplary application of the new device 10. An automated system, shown in this example as a robot 16, is located behind a protective door 14, the closed position of which is monitored with an exemplary embodiment of the new device 10. However, the area of application of the new device is not limited to this specific example. In general, the device can be used to monitor each closed position of two parts that are movable relative to one another. This also includes, for example, the monitoring of a piston position relative to a piston cylinder or another piston, the term “closed position” in this case meaning that the piston is located in the area of its counterpart.

Die Vorrichtung 10 beinhaltet einen Betätiger 18 und einen Sensor 20. Der Betätiger 18 ist hier an der Schutztür 14 angebracht. Der Sensor 20 ist an einer Wand 12 angebracht. Im geschlossenen Zustand der Schutztür 14 (hier nicht dargestellt) befindet sich der Betätiger 18 zum Sensor 20 in der sog. Schließposition. In dieser Position stehen sich Sensor 20 und Betätiger 18 derart gegenüber, dass ein Lichtstrahl vom Sender über den Betätiger 18 zurück zum Empfänger im Sensor 20 geleitet wird. Der Sensor 20 ist in diesem Ausführungsbeispiel über zwei Leitungen (58, 60) mit einer Sicherheitssteuerung 52 verbunden. Die Sicherheitssteuerung ist hier eine fehlersichere Steuerung zum automatisierten Steuern der Anlage 16. Sie erfüllt in den bevorzugten Ausführungsbeispielen zumindest die Anforderungen für SIL 2 gemäß der internationalen Norm IEC 61508 und/oder die Anforderungen für den Performance Level PL d gemäß der internationalen Norm ISO 13849 oder vergleichbare Anforderungen. In einigen bevorzugten Ausführungsbeispielen, die zum Teil nachfolgend beschrieben werden, sind der Sensor und der Betätiger so ausgebildet, dass die Kombination schon von sich aus die Anforderungen gemäß SIL 2 und/oder PL d erfüllen. Über eine erste Leitung 58 sendet die Steuerung 52 ein Kontrollsignal an den Sensor. Eine zweite Leitung 60 führt vom Sensor zurück zur Steuerung 52. Über die Leitung 60 signalisiert der Sensor 20 der Steuerung 52, ob die Schutztür 14 geschlossen ist oder nicht.The device 10 includes an actuator 18 and a sensor 20. The actuator 18 is attached to the protective door 14 here. The sensor 20 is attached to a wall 12. In the closed state of the protective door 14 (not shown here), the actuator 18 for the sensor 20 is in the so-called closed position. In this position, the sensor 20 and the actuator 18 are opposite one another in such a way that a light beam is directed from the transmitter via the actuator 18 back to the receiver in the sensor 20. In this exemplary embodiment, the sensor 20 is connected to a safety controller 52 via two lines (58, 60). The safety controller here is a fail-safe controller for the automated control of the system 16. In the preferred exemplary embodiments, it meets at least the requirements for SIL 2 according to the international standard IEC 61508 and / or the requirements for performance level PL d according to the international standard ISO 13849 or comparable requirements. In some preferred exemplary embodiments, some of which are described below, are the The sensor and the actuator are designed in such a way that the combination itself already fulfills the requirements of SIL 2 and / or PL d. The controller 52 sends a control signal to the sensor via a first line 58. A second line 60 leads from the sensor back to the controller 52. Via the line 60, the sensor 20 signals to the controller 52 whether the protective door 14 is closed or not.

Ausgangsseitig steuert die Steuerung 52 hier zwei Schütze 66, deren Arbeitskontakte in an sich bekannter Weise in einer Stromzuführung 62 des Roboters 16 angeordnet sind. Über die Schütze 66 unterbricht die Steuerung 52 die Stromzufuhr für den Roboter 16, wenn mit Hilfe der Sensor-Betätiger-Kombination 18, 20 ein Öffnen der Schutztür 14 festgestellt wird oder wenn das Signal auf der Leitung 60 aus anderen Gründen keine geschlossene Schutztür 14, d.h. einen sicheren Zustand, signalisiert.On the output side, the controller 52 controls two contactors 66, the working contacts of which are arranged in a manner known per se in a power supply 62 of the robot 16. The controller 52 interrupts the power supply for the robot 16 via the contactors 66 if the opening of the protective door 14 is detected with the aid of the sensor-actuator combination 18, 20 or if the signal on the line 60 does not close the protective door 14 for other reasons. ie a safe state, signals.

In dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 ist nur eine Sensor-Betätiger-Kombination 18, 20 dargestellt. Es ist jedoch möglich, dass in anderen Ausführungsbeispielen eine Vielzahl derartiger Kombinationen eingesetzt werden kann, um die Schließposition zahlreicher Schutztüren, Schutzklappen o.ä. fehlersicher zu überwachen. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen sind mehrere Sensoren 20 über die Leitungen 58, 60 seriell mit einer gemeinsamen Steuerung 52 verbunden, was eine besonders effiziente und kostengünstige Absicherung einer Gesamtanlage ermöglicht.In the embodiment according to 1 only one sensor-actuator combination 18, 20 is shown. However, it is possible that in other exemplary embodiments a large number of such combinations can be used in order to monitor the closed position of numerous protective doors, protective flaps or the like in a fail-safe manner. In the preferred exemplary embodiments, several sensors 20 are connected in series to a common controller 52 via lines 58, 60, which enables particularly efficient and cost-effective protection of an overall system.

In 2 ist die Sensor-Betätiger-Kombination 18, 20 aus dem Ausführungsbeispiel gemäß 1 in weiteren Details perspektivisch dargestellt, wobei gleiche Bezugszeichen dieselben Elemente bezeichnen wie zuvor.In 2 is the sensor-actuator combination 18, 20 from the embodiment according to 1 Shown in perspective in further details, the same reference numerals denoting the same elements as before.

Der Sensor 20 hat in diesem Ausführungsbeispiel ein Gehäuse 26 mit einer Stirnseite, an der eine erste Lichtaustrittsöffnung 28 und eine erste Lichteintrittsöffnung 30 angeordnet sind. Hinter der ersten Lichtaustrittsöffnung 28 ist im Inneren des Gehäuses ein optischer Sender 22 angeordnet (hier nicht weiter dargestellt) und hinter der ersten Lichteintrittsöffnung 30 ist im Gehäuse ein optischer Empfänger 24 angeordnet (hier nicht dargestellt). Der Betätiger 18 besitzt Gehäuse 32 mit einer weiteren Stirnseite, an der eine zweite Lichtaustrittsöffnung 34 und eine zweite Lichteintrittsöffnung 36 angeordnet sind. In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Gehäuse jeweils weitgehend quaderförmig. Die Außenabmessungen der Gehäuse 26, 32 sind in einigen Ausführungsbeispielen weitgehend gleich. In anderen Ausführungsbeispielen können die Gehäuse andere und auch unterschiedliche Formen haben. Beispielsweise kann der Sensor (oder der Betätiger) ein zylinderförmiges Gehäuse haben und der Betätiger (Sensor) hat ein meniskusförmiges Gehäuse, das das Zylindergehäuse in der Schließposition teilweise umgibt.In this exemplary embodiment, the sensor 20 has a housing 26 with an end face on which a first light exit opening 28 and a first light entry opening 30 are arranged. An optical transmitter 22 (not shown here) is arranged behind the first light exit opening 28 in the interior of the housing, and an optical receiver 24 (not shown here) is arranged in the housing behind the first light entry opening 30. The actuator 18 has a housing 32 with a further end face on which a second light exit opening 34 and a second light entry opening 36 are arranged. In preferred exemplary embodiments, the housings are each largely cuboid. The external dimensions of the housing 26, 32 are largely the same in some exemplary embodiments. In other exemplary embodiments, the housings can have other and also different shapes. For example, the sensor (or the actuator) can have a cylindrical housing and the actuator (sensor) has a meniscus-shaped housing which partially surrounds the cylinder housing in the closed position.

Mit der Bezugsziffer 38a, 38b sind hier gedachte Mittelpunkte des Sensorgehäuses 26 und des Betätigergehäuses 32 angedeutet. Durch die beiden Mittelpunkte 38a, 38b ist eine gedachte Verbindungslinie 40 eingezeichnet. Quer zu dieser Verbindungslinie ist eine nachfolgend noch näher erläuterte Schließebene 42 dargestellt. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel, in dem das Sensorgehäuse 26 und das Betätigergehäuse 32 parallel zur Schließebene 42 dieselbe Länge haben, liegt die Schließebene 42 orthogonal zu der Verbindungslinie 40, wie dies in 2 dargestellt ist. Anhand der Schließebene 42 wird im folgenden der bevorzugte Verlauf der Lichtstrahlen 44a, 44b erläutert, die vom Sensor 20 zum Betätiger 18 und vom Betätiger 18 zurück zum Sensor 20 verlaufen.With the reference numerals 38a, 38b, imaginary center points of the sensor housing 26 and the actuator housing 32 are indicated. An imaginary connecting line 40 is drawn through the two center points 38a, 38b. A closing plane 42, which will be explained in greater detail below, is shown transversely to this connecting line. In a preferred embodiment, in which the sensor housing 26 and the actuator housing 32 have the same length parallel to the closing plane 42, the closing plane 42 is orthogonal to the connecting line 40, as shown in FIG 2 is shown. The preferred course of the light beams 44a, 44b, which run from the sensor 20 to the actuator 18 and from the actuator 18 back to the sensor 20, is explained below with reference to the closing plane 42.

Generell liegt die Schließebene 42 parallel zu einer Trennfuge 72, die die beweglichen Teile 12, 14 in der Schließposition im Bereich des Sensors und des Betätigers bilden. Der Sensor besitzt eine erste Montagefläche 74a, mit der er auf einer Montagefläche 75a des ersten Teils 12 aufliegt. Der Betätiger 18 besitzt eine zweite Montagefläche 74b, mit der er auf einer Montagefläche 75b des zweiten Teils 14 aufliegt. Vorzugsweise sind das Sensorgehäuse 26 und das Betätigergehäuse 32 auf den Montageflächen 75a, 75b festgeschraubt und/oder fest geklebt.In general, the closing plane 42 lies parallel to a parting line 72 which the movable parts 12, 14 form in the closed position in the area of the sensor and the actuator. The sensor has a first mounting surface 74a with which it rests on a mounting surface 75a of the first part 12. The actuator 18 has a second mounting surface 74b with which it rests on a mounting surface 75b of the second part 14. The sensor housing 26 and the actuator housing 32 are preferably screwed and / or firmly glued onto the mounting surfaces 75a, 75b.

Die Montageflächen 74a, 74b definieren hier eine gemeinsame Montageebene 76, auf der die Schließebene 42 senkrecht steht. Es ist prinzipiell möglich, dass die Montageflächen 74a, 74b zwei zueinander versetzte Montageebene 76a, 76b (hier nicht dargestellt) definieren, wobei die Schließebene 42 dann auf zumindest einer der versetzten Montageebenen 76a, 76b senkrecht steht.The mounting surfaces 74a, 74b here define a common mounting plane 76 on which the closing plane 42 is perpendicular. In principle, it is possible for the assembly surfaces 74a, 74b to define two mutually offset assembly planes 76a, 76b (not shown here), the closing plane 42 then being perpendicular to at least one of the offset assembly planes 76a, 76b.

Ein erster Lichtstrahl 44a ist hier durch eine gepunktete Linie angedeutet. Auf dem Weg vom Sensor 20 zum Betätiger 18 schneidet der Lichtstrahl 44a die Schließebene 42 mit einem ersten Schnittwinkel 46. Der Schnittwinkel 46 ist hier ein spitzer Winkel, d.h. er ist größer als 0° und kleiner als 90°. In bevorzugten Ausführungsbeispielen liegt der Schnittwinkel 46 zwischen 5° und 80°, vorzugsweise zwischen 25° und 70°.A first light beam 44a is indicated here by a dotted line. On the way from the sensor 20 to the actuator 18, the light beam 44a intersects the closing plane 42 with a first intersection angle 46. The intersection angle 46 is here an acute angle, i.e. it is greater than 0 ° and smaller than 90 °. In preferred exemplary embodiments, the cutting angle 46 is between 5 ° and 80 °, preferably between 25 ° and 70 °.

Im Betätiger wird der Lichtstrahl 44a in diesem Ausführungsbeispiel mit einer Strahlführungsoptik (hier nicht dargestellt) umgelenkt und er tritt als zweiter Lichtstrahl 44b aus dem Betätiger aus und schneidet die Schließebene 42 ein weiteres Mal mit einem zweiten Schnittwinkel 48. Die Schnittwinkel 46, 48 können gleich sein. Vorzugsweise sind die Schnittwinkel 46, 48 verschiedenen voneinander. Des weiteren ist es bevorzugt, wenn der erste Lichtstrahl 44a und der zweite Lichtstrahl 44b schräg zueinander verlaufen, wie dies in 2 dargestellt ist. Der erste Lichtstrahl 44a und der zweite Lichtstrahl 44b verlaufen dann auch in einem spitzen Winkel relativ zueinander.In this embodiment, the light beam 44a is deflected in the actuator with beam guiding optics (not shown here) and it emerges from the actuator as a second light beam 44b and intersects the closing plane 42 once more with a second intersection angle 48. The intersection angles 46, 48 can be the same being. The cutting angles 46, 48 are preferably different from one another. Furthermore, it is preferred if the first light beam 44a and the second light beam 44b run obliquely to one another, as shown in FIG 2 is shown. The first light beam 44a and the second light beam 44b then also run at an acute angle relative to one another.

In dem in 2 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lichteintrittsöffnungen 30, 36 und die Lichtaustrittsöffnungen 28, 34 in einer gemeinsamen Ebene (in der Zeichnung nicht dargestellt) angeordnet. Vorzugsweise liegt diese gemeinsame Ebene parallel zu der Montageebene 76. Prinzipiell könnte die Ebene der Lichtstrahlen 44a, 44b aber schräg zu der Montageebene 76 liegen. Die bevorzugte Anordnung erleichtert die Wartung und Inbetriebnahme, da so von außen besser ersichtlich ist, wie Sensor und Empfänger montiert werden müssen.In the in 2 The illustrated embodiment, the light inlet openings 30, 36 and the light outlet openings 28, 34 are arranged in a common plane (not shown in the drawing). This common plane is preferably parallel to the assembly plane 76. In principle, however, the plane of the light beams 44a, 44b could be inclined to the assembly plane 76. The preferred arrangement facilitates maintenance and commissioning, since it is easier to see from the outside how the sensor and receiver must be installed.

3 zeigt eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispieles der neuen Vorrichtung. Im Sensor 20 sind ein optischer Sender 22, ein optischer Empfänger 24 und eine Spannungsversorgung 54 angeordnet. Der Betätiger 18 befindet sich hier im Schließabstand 50 zum Sensor 20. Mit der Bezugsziffer 42 ist die Schließebene angedeutet. Im Betätiger 18 ist die Umlenkung des Lichtstrahls 44 mittels einer Strahlführungsoptik 78 dargestellt. In diesem Ausführungsbeispiel beinhaltet die Strahlführungsoptik zwei schräg zum einfallenden Lichtstrahl 44a angeordnete Spiegel 80, 82. Alternativ oder ergänzend kann die Strahlführungsoptik 78 Prismen, Linsen und/oder Lichtleitfasern besitzen. Des weiteren kann der Betätiger 18 in einigen Ausführungsbeispielen eine Lichtquelle (hier nicht dargestellt) besitzen, die den zweiten Lichtstrahl 44b aktiv erzeugt. 3 shows a schematic representation of an embodiment of the new device. An optical transmitter 22, an optical receiver 24 and a voltage supply 54 are arranged in the sensor 20. The actuator 18 is here at the closing distance 50 from the sensor 20. The reference number 42 indicates the closing plane. The deflection of the light beam 44 by means of beam guidance optics 78 is shown in the actuator 18. In this exemplary embodiment, the optical beam guiding system contains two mirrors 80, 82 arranged at an angle to the incident light beam 44a. Alternatively or in addition, the optical beam guiding system 78 can have prisms, lenses and / or optical fibers. Furthermore, in some exemplary embodiments, the actuator 18 can have a light source (not shown here) which actively generates the second light beam 44b.

Der ausgehende Lichtstrahl 44b schneidet die Schließebene 42 auf dem Weg vom Sensor 20 zum Betätiger ein erstes Mal mit einem Schnittwinkel 46. Der zurückkehrende Lichtstrahl 44b schneidet die Schließebene 42 ein weiteres Mal mit einem Schnittwinkel 48. Wie man in 3 erkennen kann, sind die Schnittwinkel 46, 48 hier verschiedenen voneinander.The outgoing light beam 44b intersects the closing plane 42 on the way from the sensor 20 to the actuator a first time with an intersection angle 46. The returning light beam 44b intersects the closing plane 42 a further time with an intersection angle 48. As can be seen in FIG 3 can see, the cutting angles 46, 48 are different from one another here.

Weiterhin kommt in diesem Ausfügungsbeispiel ein zusätzlicher Manipulationsschutz zum Tragen. Der Abstand d1 zwischen den Lichtein- und Lichtaustrittsöffnungen im Sensor 20 ist kleiner als der Abstand d2 zwischen den Lichtein- und Lichtaustrittsöffnungen am Betätiger 18. Folglich schneiden sich der ausgehende und der eingehende Lichtstrahl 44, 44' nicht auf der Seite des Betätigers. Die Sicherheitsfunktion kann mit einem einfachen Spiegel nicht umgangen werden, da es auf Seiten des Betätigers keinen Schnittpunkt der Lichtstrahlen gibt, in dem ein Spiegel zu Manipulationszwecken wirken kann.Furthermore, an additional protection against manipulation comes into play in this exemplary embodiment. The distance d1 between the light entry and light exit openings in the sensor 20 is smaller than the distance d2 between the light entry and light exit openings on the actuator 18. As a result, the outgoing and incoming light beams 44, 44 'do not intersect on the side of the actuator. The safety function cannot be bypassed with a simple mirror, as there is no intersection of the light beams on the actuator side in which a mirror can act for purposes of manipulation.

Der Sensor 20 ist hier über zwei Leitungen 58, 60 mit einer Steuerung 52 verbunden. Über die erste Leitung 58 wird ein Kontrollsignal von der Steuerung 52 an den optischen Sender 22 übertragen. In vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Kontrollsignal ein periodisches Wechselsignal, das zwischen einem hohen Spannungspegel, z.B. 24 V, und einem niedrigen Spannungspegel, z.B. 0 Volt, mit einer definierten Taktfrequenz wechselt. Die zweite Leitung 60 überträgt das Empfangssignal vom optischen Empfänger 24 an die Steuerung 52. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel ist das Empfangssignal eine Nachbildung des Kontrollsignals auf der Leitung 58, d.h. die Steuerung liest gewissermaßen das Kontrollsignal von der Leitung 58 zurück, wenn die Schutztür 14 geschlossen ist.The sensor 20 is here connected to a controller 52 via two lines 58, 60. A control signal is transmitted from the controller 52 to the optical transmitter 22 via the first line 58. In the present exemplary embodiment, the control signal is a periodic alternating signal which alternates between a high voltage level, e.g. 24 V, and a low voltage level, e.g. 0 volts, with a defined clock frequency. The second line 60 transmits the received signal from the optical receiver 24 to the controller 52. In the present embodiment, the received signal is a replica of the control signal on the line 58, ie the controller reads the control signal back from the line 58 when the protective door 14 is closed .

Zusätzlich beinhaltet der Sensor 20 in diesem Ausführungsbeispiel eine Spannungsversorgung 54, die an eine Masseleitung 56 und eine Versorgungsleitung 62 angeschlossen ist. Die Spannungsversorgung 54 versorgt die elektronischen Bauteile im Sensor 20 mit einer internen Betriebsspannung von beispielsweise 5 V oder 3,3 V.In addition, in this exemplary embodiment the sensor 20 contains a voltage supply 54 which is connected to a ground line 56 and a supply line 62. The voltage supply 54 supplies the electronic components in the sensor 20 with an internal operating voltage of, for example, 5 V or 3.3 V.

Der mit der Bezugsziffer 50 angedeutete Abstand bezeichnet den Schließabstand, in dem der Betätiger zum Sensor stehen muss, damit der Lichtstrahl 44 vom Sender 22 zum Empfänger 24 gelangen kann. Es wird deutlich, dass wenn der Betätiger 18 nicht im Abstand 50 zum Sensor 20 ist, der Lichtstrahl 44 nicht vom Sender 22 zum Empfänger 24 gelangen kann, da der Betätiger 18 den Lichtstrahl 44 in einem definierten Winkel umlenkt.The distance indicated by the reference number 50 denotes the closing distance at which the actuator must stand in relation to the sensor so that the light beam 44 can reach the receiver 24 from the transmitter 22. It is clear that if the actuator 18 is not at a distance 50 from the sensor 20, the light beam 44 cannot reach the transmitter 22 to the receiver 24, since the actuator 18 deflects the light beam 44 at a defined angle.

4 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels. In diesem Ausführungsbeispiel besitzt der Sensor 20 einen weiteren optischen Sender 22' und einen weiteren optischen Empfänger 24', die über zwei zusätzliche Leitungen 58', 60' mit der Steuerung 52 verbunden sind. Über die Leitung 58' wird ein zweites Kontrollsignal von der Steuerung 52 zum Sender 22' übertragen und über die Leitung 60' ein weiteres Meldesignal vom Empfänger 24' zur Steuerung 52. Vorzugsweise sind das erste Kontrollsignal 58 und das zweite Kontrollsignal 58' verschiedene voneinander. Ferner sind das erste Meldesignal 60 und das zweite Meldesignal 60' auch verschieden voneinander. 4th shows a schematic representation of a further embodiment. In this exemplary embodiment, the sensor 20 has a further optical transmitter 22 'and a further optical receiver 24', which are connected to the controller 52 via two additional lines 58 ', 60'. A second control signal is transmitted from the controller 52 to the transmitter 22 'via the line 58' and a further message signal from the receiver 24 'to the controller 52 via the line 60'. The first control signal 58 and the second control signal 58 'are preferably different from one another. Furthermore, the first notification signal 60 and the second notification signal 60 'are also different from one another.

Die Lichtstrahlen 44, 44' durchlaufen jeweils einen eigenen Weg vom Sensor 20 über den Betätiger 18 zurück zum Sensor 20. Die Umlenkung der Lichtstrahlen 44, 44' im Betätiger 18 ist durch vier schräggestellte Spiegel angedeutet. Im dargestellten Ausführungsbeispiel schneiden die Lichtstrahlen 44, 44' die Schließebene jeweils mit gleichen Winkeln. In anderen Ausführungsbeispielen sind die Winkel zwischen dem Lichtstrahl 44 und der Schließebene 42 verschieden von dem Winkel zwischen dem Lichtstrahl 44' und der Schließebene 42.The light beams 44, 44 'each traverse their own path from the sensor 20 via the actuator 18 back to the sensor 20. The deflection of the light beams 44, 44' in the actuator 18 is indicated by four inclined mirrors. In the exemplary embodiment shown, the light beams 44, 44 ′ each intersect the closing plane at the same angles. In other exemplary embodiments, the angles between the light beam 44 and the closing plane 42 are different from the angle between the light beam 44 'and the closing plane 42.

Die Spannungsversorgung 54 ist hier zu einem an die Masseleitung 56 angeschlossen und zum anderen über eine rückkopplungsfreie Verbindung 68 mit den Kontrollsignalleitungen 58, 58', die zu der Steuerung 52 führen, verbunden. Die Spannungsversorgung 54 kann in diesem Fall über die Leitungen 58, 58' Energie aus den Kontrollsignalen abgreifen und daraus die interne Betriebsspannung für die elektrischen Bauteile im Sensor 20 erzeugen. Ein separater Anschluss am Sensor zur Energieversorgung der Spannungsversorgung 54 entfällt in diesem Fall.The voltage supply 54 is here connected on the one hand to the ground line 56 and on the other hand via a feedback-free connection 68 to the control signal lines 58, 58 ′, which lead to the controller 52. In this case, the voltage supply 54 can tap energy from the control signals via the lines 58, 58 ′ and generate the internal operating voltage for the electrical components in the sensor 20 therefrom. A separate connection on the sensor for supplying power to the voltage supply 54 is not required in this case.

Insgesamt kann durch die redundante Auslegung von Sender 22, 22' und Empfänger 24, 24' die Sicherheitsschaltung zweikanalig betrieben und die Fehlersicherheit der gesamten Vorrichtung erhöht werden.Overall, due to the redundant design of transmitter 22, 22 'and receiver 24, 24', the safety circuit can be operated with two channels and the fault tolerance of the entire device can be increased.

5 zeigt eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels. Der Sensor 20 weist hier einen zweiten optischen Empfänger 24' auf. Über eine weitere Leitung 60' ist dieser Empfänger 24' mit der Steuerung 52 verbunden. Zusätzlich zum Betätiger 18 besitzt die Vorrichtung in diesem Ausführungsbeispiel einen weiteren Betätiger 18'. Im Vergleich zum Betätiger 18 ist die Strahlführungsoptik (in 5 wiederum durch schräggestellte Spiegel angedeutet) im Betätiger 18' anders ausgebildet als im Betätiger 18, so dass ein Lichtstrahl den Betätiger 18' mit einem anderen Winkel verlässt als ein Lichtstrahl des ersten Betätigers 18. Die Betätiger 18, 18' sind dementsprechend unterschiedlich codiert. 5 shows a schematic representation of a further embodiment. The sensor 20 here has a second optical receiver 24 '. This receiver 24 'is connected to the controller 52 via a further line 60'. In addition to the actuator 18, the device in this exemplary embodiment has a further actuator 18 '. Compared to actuator 18, the beam guiding optics (in 5 again indicated by inclined mirrors) designed differently in the actuator 18 'than in the actuator 18, so that a light beam leaves the actuator 18' at a different angle than a light beam of the first actuator 18. The actuators 18, 18 'are accordingly coded differently.

In diesem Ausführungsbeispiel können entweder der erste Betätiger 18 oder der zweite Betätiger 18' in Schließposition zum Sensor 20 stehen. 5 zeigt hier den ersten Betätiger 18 in Schließposition zum Sensor 20, während der zweite Betätiger 18' sich außerhalb des Sensorbereiches befindet. Zur Verdeutlichung der Funktionsweise wurde in der Zeichnung zusätzlich zum Lichtstrahl 44 ein weiterer Lichtstrahl 44' eingezeichnet, der den Lichtstrahlverlauf andeuten soll im Falle, dass sich der Betätiger 18' in Schließposition zum Sensor 20 befindet.In this exemplary embodiment, either the first actuator 18 or the second actuator 18 ′ can be in the closed position relative to the sensor 20. 5 shows here the first actuator 18 in the closed position relative to the sensor 20, while the second actuator 18 'is located outside the sensor area. To clarify the mode of operation, in addition to the light beam 44, a further light beam 44 'has been drawn in, which is intended to indicate the course of the light beam in the event that the actuator 18' is in the closed position relative to the sensor 20.

Wenn sich der erste Betätiger 18 in Schließposition befindet, trifft der Lichtstrahl, der vom Sender 22 ausgesandt wird, auf den ersten Empfänger 24. Ist hingegen der zweite Betätiger 18' in Schließposition zum Sensor 20, so trifft der Lichtstrahl 44 aufgrund der unterschiedlichen Lichtumlenkung im Betätiger 18' auf den zweiten Empfänger 24'. Je nachdem von welchem Empfänger der Steuerung ein Signal empfängt, ist entweder der erste Betätiger 18 oder der zweite Betätiger 18' in Schließposition zum Sensor 20.When the first actuator 18 is in the closed position, the light beam that is emitted by the transmitter 22 hits the first receiver 24. If, however, the second actuator 18 'is in the closed position of the sensor 20, the light beam 44 hits due to the different light deflection in the Actuator 18 'on the second receiver 24'. Depending on which receiver the controller receives a signal from, either the first actuator 18 or the second actuator 18 ′ is in the closed position relative to the sensor 20.

Eine Vorrichtung nach 5 wird vorteilhaft verwendet, wenn zwei verschiedene Positionen zu überwachen sind. Beispielsweise könnte die Schutztür 14 eine Schiebetür sein und die Steuerung 52 soll fehlerfrei erkennen, ob die Schutztür 14 geschlossen oder vollständig geöffnet ist. Der Sensor 20 wird dabei am Rahmen der Schiebetür fixiert. Die Betätiger 18, 18' werden so an der Schiebetür montiert, dass im Falle, dass die Schiebetür vollständig geschlossen ist, der Betätiger 18 in Schließposition zum Sensor 20 ist und im Falle, dass die Schiebetür vollständig geöffnet ist, der Betätiger 18' in Schließposition zum Sensor 20 ist. Die Steuerung 52 kann dann fehlerfrei erkennen, ob die Schiebetür geschlossen, geöffnet oder in einem undefinierten Zwischenzustand ist.A device according to 5 is used to advantage when two different positions are to be monitored. For example, the protective door 14 could be a sliding door and the controller 52 should detect without errors whether the protective door 14 is closed or fully open. The sensor 20 is fixed to the frame of the sliding door. The actuators 18, 18 'are mounted on the sliding door in such a way that in the event that the sliding door is completely closed, the actuator 18 is in the closed position relative to the sensor 20 and in the event that the sliding door is completely open, the actuator 18' is in the closed position to the sensor 20 is. The controller 52 can then correctly identify whether the sliding door is closed, open or in an undefined intermediate state.

Generell ist dieses Ausführungsbeispiel nicht auf zwei Betätiger beschränkt, sondern kann auch um weitere Betätiger ergänzt werden. Für jeden weiteren Betätiger, der eine andere Lichtumlenkung besitzt, wie die jeweiligen anderen Betätiger, ist vorteilhaft ein weiterer optischer Empfänger im Sensor untergebracht.In general, this exemplary embodiment is not limited to two actuators, but can also be supplemented by additional actuators. For each additional actuator that has a different light deflection than the respective other actuator, a further optical receiver is advantageously accommodated in the sensor.

6 zeigt in schematischer Darstellung ein weiteres Ausführungsbeispiel. Der Sensor 20 beinhaltet in diesem Beispiel ein kombiniertes Sender-/Empfängermodul 70. Die erste Lichtaustrittsöffnung 28 und die erste Lichteintrittsöffnung 30 bilden eine gemeinsame Öffnung. Das optische Sender-/Empfängermodul 70 sendet, wie in den vorherigen Beispielen, einen Lichtstrahl 44 aus, der die Schließebene mit einem ersten und einem zweiten Schnittwinkel 46, 48 schneidet. 6th shows a schematic representation of a further embodiment. In this example, the sensor 20 contains a combined transmitter / receiver module 70. The first light exit opening 28 and the first light entry opening 30 form a common opening. As in the previous examples, the optical transmitter / receiver module 70 emits a light beam 44 which intersects the closing plane with a first and a second intersection angle 46, 48.

Dieses Ausführungsbeispiel ist besonders vorteilhaft, da Sender 22 und Empfänger 24 in einem einzigen Bauteil 70 untergebracht sind und das Sensorgehäuse 26 nur eine Öffnung aufweisen muss, durch die der Lichtstrahl ein- und austritt. Bauteile, die sowohl einen optischen Sender als auch einen optischen Empfänger aufweisen, sind mittlerweile als Standardprodukte für zahlreiche Anwendungen, wie bspw. Lichtschranken, erhältlich, wodurch eine kostengünstige Herstellung des Sensors ermöglicht wird.This exemplary embodiment is particularly advantageous since the transmitter 22 and receiver 24 are accommodated in a single component 70 and the sensor housing 26 only needs to have one opening through which the light beam enters and exits. Components that have both an optical transmitter and an optical receiver are now available as standard products for numerous applications, such as, for example, light barriers, which enables the sensor to be manufactured at low cost.

Die Nutzung eines einzelnen optischen Sender-/Empfängermoduls 70 ist jedoch nicht auf das in 6 gezeigte Beispiel beschränkt. Wie bereits in 4 gezeigt, können weitere optische Sender-/Empfängermodule im Sensor untergebracht werden, die jeweils einen Lichtstrahl aussenden, der vom Betätiger umgelenkt und zurück zum Sensor geleitet wird. Auf diese Weise ließe sich die Redundanz erhöhen, welches den Schalter insgesamt sicherer macht.However, the use of a single optical transmitter / receiver module 70 is not limited to the in 6th example shown is limited. As in 4th shown, further optical transmitter / receiver modules can be accommodated in the sensor, each of which emits a light beam that is deflected by the actuator and guided back to the sensor. This way the redundancy could be eliminated increase, which makes the switch overall safer.

Claims (11)

Vorrichtung (10) zum sicheren Überwachen einer Schließposition zweier relativ zueinander beweglicher Teile (12, 14), die in der Schließposition eine Trennfuge (72) bilden, insbesondere zum Überwachen einer Schutztür zum Absichern einer automatisiert arbeitenden technischen Anlage (16), mit einem Betätiger (18) und mit einem Sensor (20), die an jeweils einem der beweglichen Teile (12, 14) so fixierbar sind, dass die Trennfuge (72) zwischen dem Betätiger (18) und dem Sensor (20) verläuft, wobei der Sensor (20) einen optischen Sender (22), einen optischen Empfänger (24) und ein Sensorgehäuse (26) mit einer ersten Lichtaustrittsöffnung (28) und einer ersten Lichteintrittsöffnung (30) aufweist, wobei der Betätiger (18) ein Betätigergehäuse (32) mit einer zweiten Lichtaustrittsöffnung (34) und einer zweiten Lichteintrittsöffnung (36) aufweist, wobei der optische Sender (22) einen ersten Lichtstrahl (44a) durch die erste Lichtaustrittsöffnung (28) zu der zweiten Lichteintrittsöffnung (36) sendet, und wobei der Betätiger (18) einen zweiten Lichtstrahl (44b) durch die zweite Lichtaustrittsöffnung (34) und die erste Lichteintrittsöffnung (30) zu dem Empfänger (24) sendet, wobei das Sensorgehäuse (26) und das Betätigergehäuse (32) jeweils eine Montagefläche (74) zur Fixierung an den beweglichen Teilen (12, 14) besitzen, wobei die Montageflächen (74) zumindest eine Montageebene (76) relativ zu den beweglichen Teilen (12, 14) definieren, wobei der erste Lichtstrahl (44a) und/oder der zweite Lichtstrahl (44b) unter einem spitzen Winkel (46, 48) zu einer Schließebene (42) verlaufen, die senkrecht zu der Montageebene (74) und parallel zu der Trennfuge (72) liegt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) über eine erste Leitung (58) mit einer Steuerung (52) verbindbar ist und die Steuerung (52) über die Leitung (58) ein dynamisches Kontrollsignal sendet, wobei der erste und der zweite Lichtstrahl (44a, 44b) das dynamische Kontrollsignal beinhalten, und wobei der Sensor (20) eine Spannungsversorgung (54) besitzt, die Spannungsversorgung an eine Masseleitung (56) und an die erste Leitung (58) angeschlossen ist und Energie aus dem dynamischen Kontrollsignal abgreift, um daraus eine interne Betriebsspannung für die elektrischen Bauteile im Sensor (20) zu erzeugen. Device (10) for safely monitoring a closed position of two parts (12, 14) which are movable relative to one another and which form a parting line (72) in the closed position, in particular for monitoring a protective door to secure an automated technical system (16), with an actuator (18) and with a sensor (20), each of which can be fixed to one of the moving parts (12, 14) in such a way that the parting line (72) runs between the actuator (18) and the sensor (20), the sensor (20) has an optical transmitter (22), an optical receiver (24) and a sensor housing (26) with a first light exit opening (28) and a first light entry opening (30), the actuator (18) having an actuator housing (32) a second light exit opening (34) and a second light entry opening (36), the optical transmitter (22) sending a first light beam (44a) through the first light exit opening (28) to the second light entry opening (36) det, and wherein the actuator (18) sends a second light beam (44b) through the second light exit opening (34) and the first light entry opening (30) to the receiver (24), the sensor housing (26) and the actuator housing (32) respectively a mounting surface (74) for fixing to the movable parts (12, 14), wherein the mounting surfaces (74) define at least one mounting plane (76) relative to the movable parts (12, 14), wherein the first light beam (44a) and / or the second light beam (44b) run at an acute angle (46, 48) to a closing plane (42) which is perpendicular to the assembly plane (74) and parallel to the parting line (72), characterized in that the sensor ( 20) can be connected to a controller (52) via a first line (58) and the controller (52) sends a dynamic control signal via the line (58), the first and second light beams (44a, 44b) containing the dynamic control signal , and wherein the sensor (20) a e has a voltage supply (54), the voltage supply is connected to a ground line (56) and to the first line (58) and taps energy from the dynamic control signal in order to generate an internal operating voltage for the electrical components in the sensor (20). Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichteintrittsöffnungen (30, 36) und die Lichtaustrittsöffnungen (28, 34) eine gemeinsame Ebene definieren, die parallel zu der Montageebene (76) liegt.Device according to Claim 1 , characterized in that the light entry openings (30, 36) and the light exit openings (28, 34) define a common plane which is parallel to the mounting plane (76). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) elektrische Anschlüsse nach außen besitzt, die maximal 5-polig sind.Device according to one of the Claims 1 until 2 , characterized in that the sensor (20) has electrical connections to the outside, which are a maximum of 5-pin. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Betätiger (18) eine Strahlführungsoptik (78) besitzt, die den ersten Lichtstrahl (44a) umlenkt und als zweiten Lichtstrahl (44b) aussendet.Device according to one of the Claims 1 until 3 , characterized in that the actuator (18) has a beam guiding optics (78) which deflects the first light beam (44a) and emits it as a second light beam (44b). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite Lichtstrahl (44a, 44b) in einem spitzen Winkel zueinander verlaufen.Device according to one of the Claims 1 until 4th , characterized in that the first and the second light beam (44a, 44b) run at an acute angle to one another. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) mindestens zwei Empfänger (24, 24') aufweist, um zwei verschiedene zweite Lichtstrahlen (44b, 44b') zu empfangen.Device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the sensor (20) has at least two receivers (24, 24 ') to receive two different second light beams (44b, 44b'). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor (20) mindestens zwei Sender (22, 22') aufweist, um zwei verschiedene Lichtstrahlen (44a, 44a') auszusenden.Device according to one of the Claims 1 until 6th , characterized in that the sensor (20) has at least two transmitters (22, 22 ') in order to emit two different light beams (44a, 44a'). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, gekennzeichnet durch einen weiteren Betätiger (18'), der einen weiteren Lichtstrahl (44b') aussendet, wobei der weitere Lichtstrahl (44b') die Schließebene (42) mit einem weiteren Winkel (48') schneidet.Device according to one of the Claims 1 until 7th , characterized by a further actuator (18 ') which emits a further light beam (44b'), the further light beam (44b ') intersecting the closing plane (42) at a further angle (48'). Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Lichtaustrittsöffnung (28) und die erste Lichteintrittsöffnung (30) eine gemeinsame Öffnung bilden.Device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that the first light exit opening (28) and the first light entry opening (30) form a common opening. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (d1) zwischen der ersten Lichtaustrittsöffnung (28) und der ersten Lichteintrittsöffnung (30) kleiner ist als der Abstand (d2) zwischen der zweiten Lichtaustrittsöffnung (34) und der zweiten Lichteintrittsöffnung (36).Device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that the distance (d1) between the first light exit opening (28) and the first light entry opening (30) is smaller than the distance (d2) between the second light exit opening (34) and the second light entry opening (36). Vorrichtung (10) nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und zweite spitze Winkel (46, 48) verschieden sind.Device (10) according to one of the Claims 1 until 10 , characterized in that the first and second acute angles (46, 48) are different.
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