[发明专利]用于故障安全地监控运动变量的安全电路装置和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种安全电路装置、一种具有安全电路装置的监控设备和一种用于故障安全地监控运动的机械部件的运动变量、尤其是转速的方法。

背景技术

本发明尤其涉及转速编码器的故障安全的监控，以用于保护在例如机床、机器人、传送带或者自动打开和关闭的门的自动化工作的设备上的危险区域。所述机械或者设备的危险区域多数通过防护栏、光栅和其他装置来保护，使得避免直接地进入到危险区域中和/或将设备在进入到危险区域中时关断。然而，存在下述情况，在所述情况下不能够完全阻止进入设备的危险区域，例如在机械或者自动门处设立自动化的工作流程时。为了最小化人员受伤风险已知的是，将相应的驱动器的运动变量，例如驱动器的转速和/或转矩或者设备的运动部件的速度和/或力限制于限定的最大值。例如，在保护门打开时，能够以降低的、受限制的速度运行机床。为了在所述情况下确保人员安全，必须以故障安全的方式监控工作的驱动器的带来危险的运动变量。

通常通过至少双重监控相应的变量并且将相应的结果彼此比较来实现故障安全的监控。仅当并且只要危险的运动变量的冗余的测量结果一致，则允许机械或者设备的带来危险的运动。此外，故障安全的监控通过彼此独立的评估系统来实现，所述评估系统能够评估一个或多个监控测量变量。

从DE 100 35 783 A1中已知用于监控同步或者异步马达的转速的监控装置，其中借助于转速传感器检测转速，并且与规定转速相比较，并且附加地测量电机的驱动电流，并且与要期待的规定值相比较。在测量的转速和测量的驱动电流之间进行似然性比较实现冗余地监控相应的同步或者异步机械的转速。

从DE 101 63 010 A1中已知一种用于故障安全地监控电驱动器的速度的电路，在两个彼此无关的系统中监控电驱动器的测量变量。第一监控单元根据估算的或者测量的转速值执行监控，其中第二监控单元从马达电流值或者从重构电压中评估用于确定电驱动器的速度的测量变量。两个无关的监控单元经由通信线路彼此连接并且执行监控结果的似然性比较。

从DE 10 2005 045 284 A1中已知一种转速监控装置，其中两个无关的控制单元将两个马达相位的电流与相同的马达相位的电压比较。此外，附加地检测全部马达相位的总电流并且从检测的信号的纹波中评估转速。由此实现在监控系统中检测错误。

已知的方法和装置全部相当强烈地针对于在具体情况中可用的表示运动的、例如驱动器的转速的测量变量和传感器。然而存在能够提供极其不同信号的大量不同的传感器。例如，存在提供分别具有多个矩形脉冲的两种不同的矩形信号的增量式旋转编码器。根据脉冲数量和信号相对彼此的相位能够确定旋转速度和旋转方向。信号电平在所述情况下通常为TTL（晶体管-晶体管逻辑）电平。然而，还存在提供具有HTL（高阈值逻辑）电平的信号的增量式编码器，这就是说该电压电平明显高于在TTL信号中的电压电平。此外，存在提供模拟正弦和/或余弦信号的转速编码器，例如旋转变压器。在此，幅度还能够根据使用的传感器变化。此外，存在还使用其他信号的特殊的传感器接口，例如至今必须相应地根据使用的转速编码器类型选择并且实现评估转速编码器信号的评估设备。期望的是，具有下述评估设备：其能够以低成本的方式与多个不同的传感器类型组合并且此外是紧凑的。

发明内容

针对所述背景，本发明的目的是，提供一开始所述类型的方法和装置，所述方法和装置借助用于检测运动变量的多种不同的传感器的设备实现故障安全地监控运动变量。

根据本发明的第一方面，该目的通过安全电路装置来实现，其具有：信号输入端，用于输送编码器信号，其中编码器信号表示待监控的运动变量；用于输送参考电压的参考电压路径；分接头，其与信号输入端和参考电压路径连接，以便通过将编码器信号和参考电压叠加来提供叠加信号；和测量装置，其与分接头连接并且构成为，确定叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。

根据本发明的另一方面，所述目的通过具有下述步骤的方法来实现：提供表示待监控的运动变量的编码器信号，通过将编码器信号与参考电压叠加来产生叠加信号，并且检验叠加信号是否至少达到预设的信号电平或者位于预设的信号电平范围之内。