JP2012247410A - センサー装置、安全装置、ドア、および移動監視方法 - Google Patents

Abstract

【課題】監視範囲内に位置する物体と、ガイドで案内される移動可能な移動要素との好ましくない衝突に関し、移動要素を監視するセンサー装置を提供する。
【解決手段】物体４を感知する少なくとも２つのセンサー５を有し、これらセンサーが、電磁波６を放射する送信器と、電磁波６を受信する受信器とを備え、これらセンサーが、当該センサーをガイド３ａと平行に取り付け可能に、互いに隣接して配置され、これらセンサーが、また、当該センサーから放射された電磁波６が監視範囲を貫通するように配向されている、センサー装置１とする。また、障害物４の認識を向上できるように、これらセンサーには、物体４からの距離を測定する距離センサーを用いる。さらに、安全装置、ドア２、および、移動を監視する方法も提案する。
【選択図】図１

Description

発明の詳細な説明

本発明は、請求項１の導入部分に係る、好ましくない衝突に関して、ガイドで案内される移動可能な移動要素を監視するセンサー装置と、請求項７の導入部分に係る安全装置と、請求項１１の導入部分に係るドアと、請求項１２に係る、ガイドで案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法とに関する。

モーター駆動式ドア用の安全装置は、ＥＰ０９０２１５７Ａ２からの先行技術によって既に知られており、この安全装置では、ドアの閉じた平面を監視する光のカーテンが形成され、衝突につながるであろう物体が、その光のカーテンの中に位置しているのかを判定してもよい。

目的は、好ましくない衝突を防ぐための、センサー装置と、安全装置と、ドアと、ガイドで案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法とを提案することであり、障害物の検知を向上させることが可能となる。

目的は、請求項１，７，１１，１２の特徴的事項によって、センサー装置と、安全装置と、ドアと、冒頭で述べたタイプの方法とに基づいて、達成される。
従属請求項で特定された手段により、本発明の有利な実施形態と展開とが可能となる。

したがって、好ましくない衝突に対して、ガイドで案内される移動可能な移動要素を保護するためのセンサー装置は、センサーが、物体からの距離を測定する距離センサーとして実現されていることを特徴とする。

ガイドで移動可能に案内される移動要素は、例えば、ドアであってもよい。移動要素の移動中、例えば、ドアが開閉されるとき、例えば、監視範囲に侵入する人間により、物体が監視範囲に侵入する可能性がある。基本的には、その移動要素が移動するまさにそのときに侵入される領域をセンサーが感知するように、センサーを配置することは可能である。しかしながら、例えば、移動要素の移動範囲に対して、センサーを、移動要素の前方、および／または後方に、若干オフセットさせて配置することで十分であることがよくある。この配置により、センサーの搭載を容易にすることができ、また、一般的に重い移動要素が移動する結果による破損の危険性を低減することができる。これらの場合、センサーにより感知される範囲もまた、安全性に対して重大な悪影響を引き起こすことなく、移動要素の実際の移動範囲に対して、若干オフセットさせることが可能である。発明という意味では、監視範囲は感知され、監視範囲の監視は、通常の状況でも起こる衝突を回避するのに適している。例えば、監視範囲は、単に移動範囲、移動範囲の一部、または、監視することで、通常起こりうる衝突を感知できる領域、例えば、移動範囲に対応して近接している場合の領域を含むと考えられる。例えば、ドア開口部前方で、ガイドに平行にセンサーを配置することが考えられる。

センサーは、電磁波を放射する送信器と電磁波を受信する受信器を備え、センサーは、それら当該センサーによって放射される電磁波が監視範囲を貫くように配置、および／または、配向される。センサーは、互いに隣接して一列に配置され、具体的には、ガイドに平行に配置される。つまり、センサーは、例えば、ガイド内、または、ガイドに隣接して配置され得る。

このような状況では、移動要素の移動にとって障害となる物体の検出は、センサーが、物体からの距離を測定する距離センサーとして実現されるという事実により、向上可能である。従来の光電流バリアーでは、対応する光線が、障害物によりある位置で遮断されることを判定することだけが可能である一方、この方法では、対応する物体または障害物がどの位置に位置しているのかをより正確に確かめることができる。

このため、送信器の反対側に配置される追加的な受信器、または、送信器により放射された電磁波を跳ね返す追加的な反射器を有利に排除することができる。
ドアの場合、移動範囲は、例えば、移動範囲は平面であり、ガイドは、この平面内に配置される。よって、センサーを、比較的簡素な方法で配置、および配向することができる。

センサーをストリップへ一体化することは、特に有利である。ストリップは、とりわけ簡素な方法でガイドに沿って取り付け可能であり、また、コンパクトなデザインが可能になる。

電磁波のうちの少なくとも２つが互いに平行に走ることで、１つの特に簡素な実施形態が達成され得る。電磁波とセンサーとの間の距離は、用途により決められ得る。例えば、おおよそ２０ｃｍ間隔でセンサーを配置したり、おおよそ２０ｃｍの間隔で電磁波を延在させることが考えられる。

ドアなどのような移動要素が、例えばガイドレールのようなガイドで案内される場合、これに応じて、電磁波は、ガイドに対して垂直に延在し得る。しかしながら、例えば、利用できるセンサーの数が少ない場合や、少ない数のセンサーで、より広い領域が斜めに感知される場合に、電磁波を斜めに延在させることも基本的には可能である。しかしながら、特に、垂直方向の放射に加え、斜め方向にも放射される場合、監視範囲をより良好に感知するために、斜めの電磁波プロファイルを用いることも、同様に可能である。

本発明の特に好ましい一展開によれば、光カーテンとして実現されるセンサー装置が提供される。このため、全監視範囲、または、監視範囲における少なくとも１つの重要な箇所を感知できる。特に、用途に応じて、移動範囲に侵入する障害物の多くも実際に検出されるように、空間を通る電磁波を十分に供給することが有利となり得る。ガイドを有する移動要素の多くでは、例えば、案内されるドアの場合、光カーテンは、通常、平面を描く。

距離センサーは、基本的には、例えば、赤外線反射センサー、または飛行時間センサー（ＴＯＦセンサー）、または３Ｄセンサーなどのように、様々な方法で実現可能である。さらに、一実施形態では、組み合わせて使用される様々なこれらのセンサーが提供され得る。飛行時間センサーの場合、光の伝搬時間の値を求めることで、距離測定がなされ得る。このためには、例えば、信号を放射される光に変調できる。例えば、光の周波数より低い周波数の振動を光に変調し、対応する距離を測定するために、その振動の位相シフトを測定する。２Ｄセンサーを使用する場合、対象としている電磁波内に物体が位置しているのかを提示できる一方で、対応する平面内で３Ｄセンサーとして参照される物は、物体までの距離値を提供することもできる。さらに、赤外線センサーを用いることが可能である。その理由は、赤外線領域は、基本的には不可視であるものの、技術において様々な方法で赤外線センサーも用いることが可能であり、赤外線センサーを基本的に有利に距離センサーに用いることも可能である。

さらに、例えば、物体の感知を向上させるために、センサーのうちの少なくとも１つの電磁波が、直線だけでなく、円錐の領域を描くことも可能である。
多くの場合、移動範囲の一端部にセンサーを配置することも充分となり得る。移動範囲の一端部にセンサーを配置することで、一方では、コストを削減することができ、他方では、例えば、ガイドから離れたところで垂直に延在する遠隔測定の場合、常に、ガイドレールまでの同じ距離が測定される。しかしながら、例えば、物体の範囲を測定する場合、または、移動範囲内に位置する物体の数を測定する場合、複数の端部からセンサーを配置することも必要となり得る。移動範囲の一端部に搭載される従来の距離センサーは、監視範囲内、またはセンサーの感知範囲内に位置する物体からの距離のみを測定するので、センサーとは反対側に面している側の対応する物体が、どの程度、移動範囲内に依然位置しているかが不明確である。

距離センサーに加え、光電流バリアーとして実現される、少なくとも１つのセンサーを設けることが基本的に考えられる。このような組み合わせにより、移動要素が移動している間の安全性を、可能な限り最高のレベルにもたらすことができる。

それに対応して、本発明に係る安全装置は、センサーにより測定されたデータ、つまり、測定値などを読み出すことが可能な電子ユニットを備える。センサーと電子ユニットとの間の接続は、有線方式、または、無線方式でなされる。さらに、電子ユニットは、例えばストリップのように、センサー装置に一体化され得る。例えば、マイクロコントローラーは、電子ユニットとして適している。

電子ユニットは、指令や信号を伝送することができる。電子ユニットを、移動要素の移動を監視するさらなる監視ユニットに接続することが考えられる。この場合、監視ユニットは、センサー装置の外部に搭載され得る。この文脈において、監視は、移動要素の開ループ制御、および／または、閉ループ制御を意味し、つまり、移動要素の移動は、監視ユニットによって、開始または停止可能であり、適宜、加速または制動も可能である。例えば、障害物が感知されているので、電子ユニットがスイッチオフ信号を監視ユニットへ送信すると、この監視ユニットにより、移動要素の移動が停止される。電子ユニット自体が、移動要素の移動を監視する監視ユニットを形成することも考えられる。

しかしながら、例えば、移動要素が障害物から依然十分に離れた距離にある場合、移動要素の移動が、監視ユニットにより、まず最初に停止されるのではなく、制動されるだけというのも考えられる。物体または障害物が、やがて移動範囲から出ると、監視ユニットは、確実に、適宜、移動要素の移動をより迅速に再開する。

監視ユニットをセンサー装置の外部に収容するか、または、センサー装置内に一体化することは、基本可能である。さらに、監視ユニットと相互作用する電子ユニットが、センサー装置内に収容され得る。しかしながら、監視ユニットが、センサー装置外部で、センサーに直接接続されることも可能である。特に、本発明の１つの展開では、移動要素自体または物体がセンサーによって実際に感知されているのかを、距離センサーに基づき、推測することが可能である。例えば、センサーが、移動要素が監視される範囲を移動する間に、移動要素の感知された部分からの距離を測定するように、センサーが配置される場合、この距離の測定に基づいて、障害物や他の物体ではなく、移動要素自体が感知されていることを推測することができる。これは、通常の状況では、障害物がさらに遠くに位置していることが多いという事実に起因している。移動要素がガイドの範囲を介して案内される場合、センサーをガイド自体内に配置することで、短い距離を測定することが考えられる。また、センサーをガイド付近に取り付けて、対応する位置に移動要素が到達すると直ちに、移動要素の一部が各監視範囲に侵入することも考えられる。移動要素が、ガイドを超えて突出せず、センサーがガイドに隣接して配置される場合、例えば、センサーから所定距離離れているシャッターやクリップは、移動要素に取り付け可能である。

検知の信頼性向上のために、具体的には、複数の距離センサーの具体的な距離を互いに比較することができる。例えば、ドアがガイドレール内で移動する場合に、移動要素、ここではドアに特有な距離のみが、特定の高さより上に位置するセンサーによってそれぞれ検知されたならば、移動要素が感知された、とするのが妥当である。通常は、障害物は、上側から下方向に監視範囲に侵入しないし、また、監視範囲内の上側に固定的にとどまり続けることもないであろう。

さらに、本発明の１つの例示的な実施形態では、移動要素の移動方向、および／または、物体の移動方向を判定可能である。これは、距離の測定が実行されるという事実のおかげで、有利に可能となる。その後の距離の測定に基づいて、当該距離が変化したのかを判定できる。この比較は、例えば、監視ユニットで実行され得る。さらに、センサの電磁波が移動要素の移動方向に延在するように、そして、その結果、移動要素の移動が適宜検知され得るように、センサーを対応させて配置することが可能である。

しかしながら、距離の測定は、他の方法によっても利用可能である。例えば、複数の移動要素を、互いに隣接して配置できる。さらに、対応する物体を、これら移動要素のうちの１つの移動範囲内だけに配置することも可能である。センサーが対応する物体を感知したときに、全ての移動要素の移動が停止されてしまわないように、距離センサーによる距離の測定が利用され得る。これら距離測定により、対応する物体または障害物の位置が、より精度よく具体的に測定できる。対応する物体の位置がどれだけ正確に測定されるのかは、センサー装置の対応するセンサーがどのように配置され、これらセンサーがどの範囲を感知するのかに依存する。

物体の移動方向が、本発明のこのような展開にて検知される場合、その検知した物体の移動方向に基づき、どの移動要素の移動速度が影響を受け、適宜、どの移動要素が停止されるべきかを推測できる。したがって、例えば、複数のドアの間を人間が動いている場合、その距離や移動方向から、その移動空間に対して、どの移動要素が対象かを推測できる。

具体的には、移動要素は、例えば、シャッタードア、区画ドア、スライドドアなどのようなドアとして実現できる。したがって、本発明に係るドアは、本発明、対応する実施形態、または展開に係る安全装置が設けられている、という事実により特徴付けられる。

さらに、本発明、対応する実施形態、または展開に係る安全装置によって、ガイド内で案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法は、以下の方法工程を備えることで特徴付けられる。センサーによって測定されたデータ、つまり測定された距離が読み出され、各データは、各データが読み出されたセンサーに割り当てられる。各データは、基準値と比較される。この比較は、例えば、電子ユニット、または監視ユニットにて行われる。物体および移動要素自体のどちらも監視範囲内に位置していないときに測定される値が、基準値となり得る。移動要素が監視範囲内に位置しているときに測定される距離もまた、基準値となり得る。さらに、例えば、測定誤差を考慮するために、他の値を定義することも可能である。その結果、適宜、方法の信頼性をさらに向上させることができる。１つの基準値、または複数の基準値と比較することが可能である。そして、これら比較と、対応するデータに割り当てられたセンサーの位置とに基づいて、評価がなされる。

例えば、ドアが閉鎖されるとき、センサーが次々に、上から下まで測定するという実際のプロファイルにおいて、監視範囲内で案内されるドアの基準値以下の距離を測定することができる。このことから、評価では、障害物が監視範囲に侵入しておらず、単にドアが閉鎖されたのだということを推測可能である。

本発明の１つの展開では、センサーを相応に作動または停止できる。例えば、センサーが移動中のドアを感知していることを評価が明らかにしている場合には、そのセンサーは停止され得る。つまり、例えば、センサーはスイッチオフされるか、あるいは、例えば、その測定値はもはや評価に含まれない。作動という用語は、同様に理解され得る。

本発明に係る、ドア用の安全装置を示している。

［例示的な実施形態］
本発明の例示的な一実施形態を図面に図示し、更なる利点について以下により詳細に説明する。具体的には、以下のとおりである。

図１は、本発明に係る、ドア用の安全装置を示している。
図１は、区画ドア２用のセンサーストリップ１を有する安全装置、および、ガイドレール３ａ，３ｂ内を走る区画ドア２の個々の部分２ａ，２ｂを示している。ここでは、ドア２は、矢印Ａに係る移動方向に移動する。移動方向Ａのドア２の移動範囲は、平面Ｅによって示されている。この枠内には、物体４、ここでは人間が存在している。ドア２の移動が方向Ａで継続するのであれば、ドア２と人間４との衝突が発生するものと思われる。距離センサー５を有するセンサーストリップ１は、ガイドレール３ａに沿って搭載されており、ガイドレール３ａは、図１におけるセンサーストリップ１によって全く覆われる。センサー５は、光線６を放射し、その反射光を再度受けることもできる。光線６は、平面Ｅの直前で移動方向に垂直に延在する。このため、光線は、平面Ｅから近距離で延在している。さらに、光線６は、（図１の射影において）センサーストリップ１およびガイドレール３ａに対して垂直に延在している。

距離センサー５は、ＴＯＦセンサーとして実施される。移動範囲の下部では、センサー５’の光線が人間４に衝突する。これらセンサー５’はそれぞれ、各センサー５’が配置されているガイドレール３ａと、人間４上の各衝突点との間の距離を測定する。

このため、方向Ａに移動し、人間４からまだ離れているドア２がどれだけ離れているのかを第１に測定することが可能である。その理由は、何基のセンサー５がドア２と人間４との間に固定的に配置されているのかが分かっているからである。

センサー５’’は、ガイドレール３ａに沿ってドア２が既に通過した範囲に配置されている。このため、これらセンサー５’’は、検知した物体、特に、監視範囲に突出するドア２の部分からの距離を測定する。よって、特定の距離は、かなり小さく、基準値に一致する。さらに、ドアが上から下へ移動する間、ますます多くのセンサーがこの基準値を測定する。これにより、感知した物体が、障害物や人間であるはずがなく、むしろ、ドア２が感知されていたのだと、センサー５’’によって結論付けることができる。

よって、センサー５は、センサー５’及びセンサー５’’の測定と併せて、ドア２がどこに位置し、そして、適切であれば、障害物４がどこに位置しているのかを測定することができる。本件では、センサー５’が測定した人間４が監視範囲にて止まるので、ドア２の移動が停止される。

この例示的な実施形態では、センサーストリップ１に一体化されているマイクロコントローラーにおいてデータが評価される。このマイクロコントローラーは、障害物が監視範囲内に位置している場合に、コントローラー７へスイッチオフ信号を送信するように設計される。コントローラー７は、ドア２を移動させるモータ８を次に制御する。

さらに、人間４が平面Ｅ内で移動する場合、センサー５’は、人間４が移動している方向、および、適切であれば、この人間４の速度も測定可能である。
基本的に、本発明の主題をドア分野で利用するだけでなく、機械の安全性を向上できるようにするために、本主題を機械に配置することも考えられる。

１：センサーストリップ
２：ドア
２ａ：ドア部分
２ｂ：ドア部分
３ａ：ガイドレール
３ｂ：ガイドレール
４：人間
５：ＴＯＦセンサー
５’：ＴＯＦセンサー（人間を感知）
５’’：ＴＯＦセンサー（ドアを感知）
６：光線
７：コントローラー
８：モーター
Ａ：ドアの移動方向
Ｅ：移動平面

Claims (13)

1. 監視範囲に位置する物体（４）と、ガイドで案内される移動可能な移動要素（２）との好ましくない衝突に関して、該移動要素（２）を監視するセンサー装置（１）であり、
   前記センサー装置（１）は、
   前記物体を感知する少なくとも２つのセンサー（５）を有し、
   前記センサーは、
   電磁波（６）を放射する送信器と、該電磁波（６）を受信する受信器とを備え、
   前記センサーは、
   該センサーを前記ガイド（３ａ）と平行に取り付けることが可能に、互いに隣接して配置され、
   前記センサー（５）は、また、
   該センサーによって放射された前記電磁波（６）が前記監視範囲を貫通するように配向されている、センサー装置（１）であって、
   前記センサー（５）は、前記物体（４）からの距離を測定する距離センサーとして実現されていること
   を特徴とするセンサー装置。
2. 請求項１に記載のセンサー装置であって、
   前記センサーは、ストリップ（１）内に配設されている
   ことを特徴とするセンサー装置。
3. 前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
   前記センサー（５）のうちの少なくとも２つは、当該少なくとも２つの前記センサー（５）の光線が互いに平行に延在するように配向されている
   ことを特徴とするセンサー装置。
4. 前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
   前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、当該少なくとも１つの前記センサー（５）の光線が前記ガイドに対して垂直に延在するように配設されている
   ことを特徴とするセンサー装置。
5. 前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
   前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、
   赤外線反射センサー、または、
   飛行時間センサー、または、
   ３Ｄセンサー、
   として実現されている
   ことを特徴とするセンサー装置。
6. 前記請求項の１つに記載のセンサー装置であって、
   前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、当該少なくとも１つの前記センサー（５）の光線が円錐形領域を貫通するように実現されている
   ことを特徴とするセンサー装置。
7. 監視範囲内に位置する物体と、ガイドで案内される移動可能な移動要素との好ましくない衝突に対して、該移動要素を保護する安全装置であり、前記センサーによって測定されたデータを読み出し、利用可能な指令、および／または、信号を生成する電子ユニット（７）を有する、安全装置であって、
   前記請求項の１つに記載のセンサー装置が設けられている
   ことを特徴とする安全装置。
8. 前記請求項の１つに記載の安全装置であって、
   前記電子ユニットは、前記センサーのうちの少なくとも１つによって測定された距離に基づいて、前記移動要素、または、前記物体が感知されているのかを推測するように設計されている
   ことを特徴とする安全装置。
9. 前記請求項の１つに記載の安全装置であって、
   前記電子ユニットは、前記センサー装置を用いて、前記移動要素の移動方向、および、前記物体の移動方向を判定するように設計されている
   ことを特徴とする安全装置。
10. 前記請求項の１つに記載の安全装置であって、
    前記移動要素を監視する監視ユニットが設けられ、
    該監視ユニットは、前記電子ユニットを備えるか、または該電子ユニットに接続可能である
    ことを特徴とする安全装置。
11. ドア（２）、具体的には、シャッタードア、区画ドア、スライドドアであって、
    前記請求項の１つに記載の安全装置が存在している
    ことを特徴とするドア。
12. 前記請求項の１つに記載の安全装置によって、ガイドで案内される移動可能な移動要素の移動を監視する方法であって、
    該方法は、
    前記センサー（５）によって測定されたデータを読み出し、各データを読み出した各センサー（５）に割り当てる工程と、
    前記各データを少なくとも１つの基準値と比較する工程と、
    前記比較、および、前記割り当てられたセンサー（５）の位置に基づいて評価する工程と
    を備える
    ことを特徴とする方法。
13. 前記請求項の１つに記載の方法であって、
    前記センサー（５）のうちの少なくとも１つは、評価機能として、作動、および／または、停止される
    ことを特徴とする方法。

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