JP5473223B2 - 少なくとも一つの可動設備部を有する自動作動設備用の安全装置 - Google Patents

Description

本発明は、製造および／またはコンベヤ設備等の自動作動設備に関し、自動形態で移動される少なくとも一つの設備部を具備し、かつ設備部の移動を制御するための制御ユニットを具備し、かつ設備部の少なくとも一つの移動変数を安全に関連する方法で決定するように設計されている安全装置を具備する自動作動設備に関する。
本発明はまた、このような設備用の安全装置に関し、かつこのような設備の移動設備部の安全に関連する停止のための方法に関する。

このような安全装置を具備する設備は、例えば、下記特許文献１から公知である。
該公知の設備は、プレスブレーキまたは類似の機械であり、第１機械部は、第２機械部に対してスタンプ状の作業移動を行う。本作業移動を、金属切削を行わずに圧力下で工作物を成形するために、もしくは切削または打抜きのために用いることができる。
容易にわかるように、このようなスタンプ状の作業移動は、例えば、工作物を挿入しかつ整列させなければならない操作者にとっては非常に危険である。実際、操作者は、不注意および／または間違った行動の結果によって、激しい圧潰にさらされ、その結果身体各部が切断されることさえある事故が繰り返し起こっている。このような事故を防ぐために、下記特許文献１の設備は、非接触保護装置を有する。具体的には、該保護装置は、光バリア装置を具備し、その光ビームが移動工具の前端縁に平行に走行し、該光バリア装置は、工具の作業移動とともに移動される。光バリア装置の光ビームの一つが遮断された場合、作業移動は、一般に直ちに停止される。しかしながら、光バリア装置は、成形される工作物によって光ビームが遮断されることによって、プレスが閉じなくなるため、プレスが閉じる直前に動作停止されなければならない（いわゆるミューティング）。

旧式のプレスを容易に改造してこのような光バリア装置を設置することができるように、下記特許文献１は、スタンプ状の工具の移動速度が所定の速度以下である場合動作停止される（ミューティングされる）よう提案している。これは、プレスの場合には、スタンプ状の工具は、通常その静止位置（いわゆる上方死点）からまず高速度で工作物の方へ駆動されるということである。しかしながら、工作物は、低速度（微速走行速度）で成形される。下記特許文献１によれば、光バリア装置の、単に工具の移動速度の関数としての動作停止は、比較的旧式のプレスでも、容易に改造されて上記の光バリア装置を設置することができるという利点がある。他方、提案した手法は、工具のそれぞれの速度を安全に関連する方法で決定する能力に依存する、すなわち、工具の移動速度は、操作者にとって危険な状態を防止して、安全装置の故障または機能故障の場合にも生じるというような態様で決定されなければならない。

したがって、下記特許文献１のプレスの場合には、工具の速度は、二つの測定モジュールによって決定され、一方の測定モジュールは増分軸エンコーダの形態であり、工具に固定されるケーブルが、作業移動によって巻き上げられかつ巻き戻される。巻き上げおよび巻き戻しによって生じる回転移動は、増分軸エンコーダまたは回転センサによって検出される。第２測定モジュールは、誘導性センサを有し、それを通して磁気測定テープが移動され、該磁気測定テープは、同じように工具の移動に従う。代わりに、歯付きロッド、直線ポテンショメータ、光バリア付き半透明スケール、または板金の穿孔ストリップ付き誘導性センサを含む測定装置を開示している。

これらのセンサは全て、その物理寸法が、設備の大きさおよび移動設備部の移動行程に依存するという共通点がある。例えば、１０００ミリメートルの移動行程をモニターしようという意図であれば、相応して長いケーブル、測定テープ、またはスケールが必要とされる。したがって、提案した測定手段は、物理的に大きく、かつ相応して高いコストの複雑な設備を含んでいる。一般に冗長測定手段を安全性の理由で用いなければならないので、このことは、移動設備部の移動変数の安全に関連する決定により当てはまる。

またプレスの形態である類似の設備は、下記特許文献２から公知である。光のエンコーダディスクは、本明細書では、工具の作業移動をモニターするために用いられている。エンコーダディスクは、移動工具（該明細書の図９ｂを参照）の一端部に取り付けられるチェーン、ケーブル等によって回転される。これは、材料のコスト、寸法、および設置労力の点で、下記特許文献１の設備と同じ欠点を有している。
独国特許出願公開第１００２７１５６Ａ１号明細書 国際公開第９７／２５５６８号パンフレット

本発明は、特に、プレス上での、あるいはスタンプのように移動する工具を有する他の固定設備上での移動変数の安全に関連する決定に関する。しかしながら、本発明は、これに限定されず、かつ移動設備部の移動速度および／または移動行程が安全に関連する方法で決定されなければならない他の、好ましくは固定の設備のために同様によく用いることができる。特に、本発明は、旋削、穿孔および／または圧延用機械工具、ロボット、溶接設備などの他の製造設備のために、もしくはコンベヤベルトまたはエレベータ等の固定輸送またはコンベヤ設備のために用いることができる。

本発明の目的は、一般的に固定の設備の移動設備部の移動速度および／または移動行程を安全に決定するための、対費用効率のよいかつ物理的に小さい代替品を提供することである。

本発明の目的は、少なくとも一つの加速度センサおよび一つの評価ユニットを具備する、最初に述べたような安全装置によって達成され、該加速度センサは、移動設備部の任意の加速度を検出するための移動設備部に結合され、かつ該評価ユニットは、加速度に基づき、設備部の少なくとも一つの移動速度および／または移動行程を決定するように設計されている。

該目的は、さらに最初に述べたような方法によって達成され、移動変数を決定するために、移動設備部の任意の加速度が、加速度センサを用いてまず検出され、かつ設備部の少なくとも一つの移動速度および／または移動行程が、次に、検出された加速度に基づいて移動変数として決定される。
したがって、本発明は、測定範囲および物理寸法が、設備の大きさおよび検出される測定変数の大きさに依存する測定手段を用いるという、少なくとも固定設備における移動および／または速度の安全に関連する決定のための今まですでに用いられてきた原理から逸脱している。これは、加速された設備部の大きさに関係なく、かつ加速中走行される距離に関係なく、加速度センサが任意の加速度の測定検出を可能にするということである。加速度センサの物理寸法は、設備の大きさとは無関係であり、かつ移動設備部によって走行される距離とは無関係である。

さらに、容量的にあるいは圧電抵抗的に作動する加速度センサ等の加速度センサは、寸法がわずか数ミリメートルまたはセンチメートルである一体化部品として商業的に入手可能である。好適な加速度センサは、例えば事故の場合に生じる検出された加速度に基づいてエアバックを作動させるために、例えば自動車において用いられる。このような状況では、検出された加速度自体は、測定変数として用いられ、一方対照的に、本発明は、検出された加速度に基づいて移動速度および／または移動行程を決定する。

加速度、速度、および走行距離間の物理的な関係は、長い間公知であった。例えば、移動設備部の速度を、測定によって検出される加速度から、検出された加速度値を時間について積分することによって計算することができる。走行距離も、同様に速度についての積分によって決定することができる。しかしながら、速度または行程の実際の値を得るために、積分時間の開始時の移動設備部の速度および位置が公知でなければならない。しかしながら、一般に設備は、少なくともオンに切り換えられた。または初期化行程を開始した後画定された静止状態にあるので、このことは、固定自動作動設備の場合には問題ではない。プレスの場合には、画定された静止点（速度ゼロの画定された位置）は、あらゆる作業サイクルがプレス工具のいわゆる上方死点で開始するので、常に作業サイクルの開始時に生じる。

工具の（またはそれに接続される設備部の）加速度が、作業移動の開始から連続的に、または少なくとも規則的な時間間隔で現在検出されていれば、実際の速度および実際の位置を数学的に決定することができる。
速度のおよび走行距離の値は、公知の開始点だけでなく、加速度センサが移動設備部の加速度を検出する精度ならびに評価ユニットの積分精度に依存する。しかしながら、速度、行程、または位置の安全に関連する決定について正確に測定された値は必要ではない。実際には、この場合閾値分析は十分であり、それにより速度、行程、または位置が、安全の理由で画定される閾値を超えないまたは達しないかどうかについて安全の観点から信頼性がある説明が可能である。好適な安全マージンが計画されているので、新規の取り組みにおいて任意の測定の間違いを補正するのが容易に可能である。

本発明による解決方法により、このようにして達成が可能な「測定許容差」が他の制御応用にとって不適当である場合でも、移動設備部の速度、行程、および／または位置の決定のための小型でかつ対費用効率のよい加速度センサを用いることができるようになる。
低部品コストおよび小寸法に加えて、新規な安全装置は、さらに、組立労力が以前の装置よりかなり少ないという利点を有する。加速度センサは、すべての以前の測定手段とは対照的に、設備の固定部上に任意の基準点を必要としない。したがって、該加速度センサを、移動設備部上の事実上どこにでも位置決めすることができる。最初に記載した種類のプレスの場合には、少なくとも一つの加速度センサを光バリア装置のために受信機内にあるいは上に一体化するのが特に有利であり、それによって配線の複雑さがかなり減少する。

さらに、新規な安全装置は、主としてそれぞれの設備型とは無関係に、ひいては複数の異なる設備のために広く用いることができるという利点がある。
最後に、さらなる利点は、新規な安全装置により、移動速度、行程、および／または位置の非接触の、それゆえ摩耗のない決定が可能になるということである。
したがって、全体として、本発明は、固定の設備の移動設備部の移動速度および／または移動行程（ひいては位置）を安全に関連する方法で決定するのに、対費用効率がよくかつ物理的に小さい方法を提供する。したがって、上記目的が完全に達成される。

本発明の改良では、安全装置は、少なくとも二つの加速度センサを有し、かつ評価ユニットは、少なくとも二つの加速度センサを用いて、設備部の移動速度および／または移動行程を冗長形態で決定するように設計されている。
本改良は、妥当性検査を用いてよりよいフェイルセーフティを達成するのに特に簡単な方法である。商業的に入手可能な加速度センサの物理寸法が小さいため、この有利な改良には、何ら制限なく上記の利点が役に立つ。

さらなる改良では、少なくとも二つの加速度センサは、それぞれの場合、少なくとも二つの異なるセンサ軸の一方上で移動設備部の加速度を検出するように設計されている。
本改良は、いわゆる共通原因エラーの発生確率を減じる。これにより、新規な安全装置の安全性がさらに高まる。他方、少なくとも二つの異なるセンサ軸に沿った測定値のベクトル分析により、有利な妥当性検査も可能になる。

さらなる改良では、少なくとも二つの加速度センサは、共通のセンサハウジングに一体化されている。
本改良により、必要とされる物理的空間をさらに減じ、かつ部品および／または設備コストをさらに減じることが可能になる。さらに、少なくとも二つの一体化加速度センサが、異なるセンサ軸を検出することが特に有利である。これは、好適な加速度センサの多くの種類が商業的に入手可能であり、これらの市販の加速度センサの本来の目的は、平面または３次元における加速度の多次元検出であるということである。しかしながら、本改良の目的のため、少なくとも二つのセンサ軸が、一移動方向の移動設備部の加速度の冗長検出のために用いられる。このことは、好ましい改良にしたがって、非常に対費用効率よく達成することができる。

さらなる改良では、該少なくとも二つの加速度センサは、異なる重力バイアスが少なくとも二つの加速度センサに生じるように、少なくとも二つの異なる装着位置で移動設備部に結合されている。
この場合、該少なくとも二つの加速度センサの装着位置を、互いに１８０度ずらして配置すると、加速度センサが次に出力信号を逆向きに発生して、それにより有利な評価が可能になるので特に好ましい。

加速度センサは、通常、移動質量を含み、慣性力によって生じる該移動質量の変位が測定によって検出されるので、異なる装着位置は測定に影響を及ぼす。その理由は、地球の重力によって生じる移動質量の変位である。その結果、加速度センサからの出力信号の固定バイアス値、すなわち重力バイアスとなる。異なる重力バイアスを、妥当性検査のためにうまく用いることができ、それによって新規な安全装置の機能安全性をさらに増加させる。さらに、ノイズ電圧成分を、特に好ましい減算工程を用いて容易に排除することができる。この結果、速度および／または行程および／または位置の安全に関連する決定がさらに正確に、かつ確実に可能になる。

さらなる改良では、評価ユニットは、少なくとも二つの加速度センサを、その間の時間に関して読み取るように設計されている。
本改良により、安全装置から、より高い測定分解能、ひいてはより早い反応を、非常に対費用効率のよい方法で達成することが可能になる。
さらなる改良では、少なくとも一つの加速度センサは、試験信号を送り込むための試験入力を有する。試験信号は、好ましくは、このように試験信号を加速度センサに送り込むことができる評価ユニットに接続される。

安全装置の連続動作中の加速度センサの正しい動作を、試験信号で具体化される予想を用いて容易にモニターすることができる。例えば、試験信号は、加速度センサにおける移動質量の画定された変位を生じるために用いることができ、加速度センサからの出力信号に反映されなければならない。それゆえ、この改良により、一つの加速度センサのみが、速度および／または行程を決定するために用いられる場合でも安全動作が可能になる。これにより、部品コストがさらに減少する。

さらなる改良では、評価ユニットは、加速度に基づいて移動設備部の移動方向を安全に関連する方法で決定するように設計されている。
移動設備部の移動方向は、測定によって検出される可速度値の「数学記号」から容易に導き出すことができる。さらに、移動方向を、得られる速度または位置の値から移動工程中に決定することもできる。それゆえ、本改良は、動作状況の安全臨界評価に有利に含むことが可能な情報を、何らの著しい追加コストなしに提供する。例えば、異なる移動速度を、それぞれの移動方向によって、設備において多くの場合可能にすることができ、それによって安全性に何ら悪影響を及ぼすことなく、設備の生産性を上げることが可能になる。

さらなる改良では、移動設備部がいつ画定された静止位置に達したかを検出するように設計される検出器が設けられ、該検出器は、評価ユニットに接続されている。この場合、検出器は、好ましくは、例えば欧州規格ＥＮ９５４−１のカテゴリーまたは類似の安全規則の意義の範囲内では、関連する規格についてフェイルセーフであるように設計される。
このような検出器は、移動設備部の移動の開始点を確実に決定するために有利に用いることができ。これにより、速度、行程、および／または位置についての測定値の精度および信頼性を上げることが可能になる。結果として、安全マージンを減少することができ、それによってモニターされた設備の生産性が上がる。検出器が、設備上に物理的に設置される検出器であれば、この場合、該検出器は「真」の測定値を作成するので、特に好ましい。しかしながら、この代替として、検出器はまた、例えば、制御システムからのデータから導き出される開始点によって「仮想」であってもよい。

さらなる改良では、評価ユニットに接続され、かつ移動設備部の少なくとも一つの移動変数の時間基準プロファイルを記憶するように設計されているメモリが設けられている。
評価ユニットが、移動設備部の瞬間移動プロファイルを基準プロファイルと比較し、かつ移動設備部をこの関数として停止させるように設計されているのも好ましい。
一例として、作業サイクル中移動設備部の加速度または速度の時間プロファイル等の基準プロファイルの記録およびモニタリングは、設備の確実なモニタリングを向上させる。特に、エージング現象、摩耗、または外部影響から生じる長期減速移動等の、設備の移動工程における変化を迅速にかつ確実に識別し、かつ迅速にかつ確実に反応するのは非常に簡単である。さらに、設備の状態を、移動プロファイルの記録から推測することもでき、その結果、例えば、安全マージンを特定の設備に合わせることが可能である。これにより、安全装置を、生産性の減少を最小にするような方法でモニターされている設備に合わせることが可能になる。

さらなる改良では、移動設備部は、スタンプのように移動する工具である。以下の変数、すなわち工具の移動速度、工具の減速行程（すなわち、いわば、緊急停止の開始後の反応時間を含む制動移動）、非接触保護装置のミューティング点、工具の高速度と微速走行速度との間の切換時間、および工具の移動方向の少なくとも一つが、移動変数として決定される場合さらに好ましい。

既に上述したように、本発明は、互いに反対方向に移動する設備部を有するプレスおよび類似の機械に限定されない。しかしながら、他方、これらの例は、このような設備において生じる移動が新規な安全装置を用いて容易にかつ有利にモニターできるので、特に好ましい応用である。特に、プレスのまたは類似の工具の移動速度および移動経路は、加速度に基づいて速度、行程、および／または位置の決定を可能にするのに十分適している。さらに、このような設備では、特に高い危険性があり、それゆえ本種類の安全装置が非常に緊急に必要とされている。

さらなる改良では、安全装置は、工具とともに移動する非接触保護装置を具備し、該装置は、送信機および受信機を有し、少なくとも一つの加速度センサは、送信機および／または受信機の領域に配置されている。
このような保護装置は、一般に、最初に述べたように公知である。保護装置は、光送信機および光受信機を有する光バリア装置に限定されないが、本発明の目的のために、カメラを受信機として含むこともできる。受信機の領域における少なくとも一つの加速度センサの配置により、送信機／受信機の垂直調整を、重力バイアスおよび加速度に基づいて非常に容易にかつモニタリング動作中にも検査することが可能になる。さらに、新規な安全装置のための設置労力は、送信機および受信機をどんな場合でも該設備に合わせなければならないので、さらに減少する。

上記の特徴および以下の本文で説明する特徴は、本発明の範囲を逸脱することなく、それぞれ述べた組合せでのみならず、他の組合せであるいは単独で用いることができるのは言うまでもない。

本発明の実施形態を、以下の説明でより詳細に説明し、かつ以下の図面に示す。
図１では、新規な設備の好ましい実施形態であるプレスを、参照符号１０で表わしているる。
プレス１０は、上方工具１２（移動設備部）および下方工具１４を有している。参照符号１６は、簡略化された形態の二つの駆動装置を表し、それを用いて、上方工具１２を、下方工具１４に向かって矢印１８の方向に移動させることができる。曲げ工具２０は、上方工具１２上に配置される。参照符号２２は、プレス１０の作業サイクルを開始し、かつ実行するために操作する必要がある足踏みボタンを、簡略化された形態で表す。この代替として、プレス１０を、他の制御要素を介して操作することもできる。

金型２４は、下方工具１４上に配置され、かつ板金部等の工作物２６は、金型２４上に配置されている。曲げ工具２０の下方端部は、金型２４にとって相補形であるように設計され、かつそれにより工作物２６を、該工作物が金型２４中に打ち込まれるように成形することができる。
参照符号２７および２８は、上方工具１２上かつ曲げ工具２０の左右に配置される二つのホルダーを示している。送信機２９は、ホルダー２７の端部に位置決めされ、かつ受信機３０は、ホルダー２８の端部に位置決めされる。送信機２９および受信機３０は、曲げ工具２０の下方端縁に平行に、わずかに離れて走行する一つ以上の光ビーム３２を生成する光バリア装置を形成する。光ビーム３２は、矢印１８の方向に曲げ工具２０と共に下方に移動する。言い換えると、送信機２９および受信機３０は、はじめに引用した文献から一般に公知であるように、上方工具と共に移動する非接触保護装置を形成する。この代替として、非接触保護装置を、カメラユニットによっても、または他の光学手段によっても提供することができる。

参照符号３４および３６は、上方工具１２がその上方死点にある場合のみ閉じられる二つのリミットスイッチを概略的に表している。したがって、該リミットスイッチ３４，３６の閉鎖位置は、プレス１０が作業サイクルを実行するために初期状態にあることを信号で知らせる。
参照符号４０は、プレス１０の機能の少なくともいくつかを制御する制御ユニットを、簡略化された形態で表している。好ましい実施形態では、制御ユニットは、ＰＳＳ（登録商標）の商標名で本出願人によって販売されているような安全ＰＬＣである。制御ユニット４０は、インタフェース部４２および２つ以上の冗長信号処理チャネルを収納している（簡略化された形態で図示している）。この場合、該信号処理チャネルを、それぞれの処理装置４４ａ，４４ｂ、第１メモリ４６ａ，４６ｂ、および第２メモリ４８ａ，４８ｂを用いてのみ図示している。処理装置４４ａ，４４ｂは、適切なインタフェース（バスリンクまたは二重ポート式ＲＡＭ等）を経由して互いに連通することができ、かつそれぞれの処理結果について妥当性検査を実行する。インタフェース部４２は、プレス１０用のセンサおよびアクチュエータが接続される複数の入力および出力を有する。特に、足踏みボタン２２、リミットスイッチ３４，３６、および光バリア装置の少なくとも受信機３０が接続される。さらに、プレス用の駆動装置６０は、（本明細書では図示しないが、接触器等の好適なアクチュエータを介して）オフに切り換えられうる。

参照符号５０は、この場合、一例として、プレス１０の上方工具１２上に配置される加速度センサを概略的に表している。本実施形態では、加速度センサ５０は、二つのセンサ軸５２，５４を有し、すなわち互いに直角に延びる２つの軸５２，５４に沿った加速度値を提供する。図示した実施形態では、加速度センサ５０は、各センサ軸５２，５４が、上方工具１２の移動方向１８に対して４５度の角度で延びるように配置されている。移動方向１８に沿った上方工具１２の加速度についての冗長情報を、２つのセンサ軸５２，５４に沿った加速度測定値のベクトル評価によって導き出すことができる。

加速度センサ５０の代替として、あるいはそれに加えて、他の実施形態のプレス１０は、受信機３０に隣接して（または送信機２９に隣接して）、あるいは少なくともそれらの領域に配置される２つの個々の加速度センサ５０ａ，５０ｂを有する。加速度センサ５０ａ，５０ｂは、ある実施形態では受信機３０に一体化されている。好ましい実施形態では、加速度センサ５０ａ，５０ｂは、２つの異なる装着位置に配置され、すなわち互いに対して１８０度回転される。結果として、加速度センサ５０ａ，５０ｂは、異なる重力バイアスを提供し、かつセンサの出力での電圧信号は逆向きであり、それによって有利な減算が可能になる。

加速度センサ５０は、簡略化された図示の代替として、同じように送信機２９または受信機３０に一体化することができる。さらに、２つの個々の加速度センサ５０ａ，５０ｂは、図示した配置とは対照的に、受信機内もしくはそれに隣接して、それ以外には上方工具１２の他の点に、または上方工具もしくは曲げ工具２０の加速度を測定することができる他の点に配置しても良いことは自明である。必要であれば、さらなる加速度センサを、冗長性を増すためにおよび／またはさらなる移動変数を決定するために用いることもできる。

加速度センサ５０，５０ａ，５０ｂからの出力信号は、制御ユニット４０についての参照符号５２，５４によって示されるように、同じように制御ユニット４０に与えられる。
本実施形態では、上方工具１２の移動速度および減速行程（「制動走行」）、高速度と微速走行速度との間の切換点、ならびに光バリア装置についてのミューティング点は、制御ユニット４０で決定される。この目的のために、適切なプログラムモジュールが、メモリ４６ａ，４６ｂに記憶される。言い換えると、メモリ４６ａ，４６ｂのプログラムモジュールは、それぞれ本発明について評価ユニットを形成する。しかしながら、この代替として、評価ユニットを、制御ユニット４０とは別に設けることもできる。ある実施形態においては、評価ユニットは、本発明の目的のために、光バリア装置の受信機３０に完全に一体化される。他の安全に関連する作業課題のすべてがそこにあってもよく、その結果制御ユニット４０は、従来の非安全制御ユニットであってもよい。

プレス１０の作業サイクルを開始するために、上方工具１２を、その上方死点に（図１に図示したように）位置決めしなければならない。この初期位置は、リミットスイッチ３４，３６によってフェイルセーフ形態で検出することができる。
足踏みボタン２２が動作すると、上方工具１２は、曲げ工具２０とともに、高移動速度（高速度）で下方に移動される。高移動速度は、曲げ工具２０が所定の切換点５６に達するまで維持される。高速度で走行される距離を、図１ではｄ_１で表わしている。切換点の後、上方工具１２は、曲げ工具２０とともに、成形工程を完了するために微速走行速度のみで移動する。走行距離を、図１ではｄ_２で示している。

上方工具１２は、次に、再びその初期位置（上方死点）に戻る。このことは、通常もう一度高速度で起こるが、逆移動方向である。図３は、対応する速度プロファイルの簡略化された形態を示し、該速度プロファイルは、時間に対してプロットしてある。第１位相６２中、上方工具１２は、その最大速度（高速度）をとり、かつ切換点５６（側面６４）に達すると、再びブレーキがかかる。移動は、次に、低速度（微速走行速度、位相６６）で継続される。プレスの中には、位相６６における微速走行速度での移動が、具体的には制御スイッチの更新された動作によって開始しなければならないものもある。一旦工作物が成形されると、上方工具は、高速度で戻るが、逆移動方向（位相６８）である。

図２は、図１に示す実施形態で用いてもよいような容量性加速度センサ５０ａの設計を概略的に示している。加速度センサ５０ａは、簡略化された形態では、３つの相互平行板７０，７２，７４を有する「重複平板コンデンサ」であると考えられる測定要素を有している。中央板７２は、移動することができるように装着されている。静止状態では、板７０，７２間の距離は、板７２，７４間の距離とほぼ同じである。加速度センサ５０ａが加速されると、距離ｄ_３およびｄ_４は、中央板７２の慣性の結果として変化する。変化した距離の結果、測定によって検出される２つのコンデンサの容量値Ｃ_１およびＣ_２が変化する。

この場合、加速度センサ５０ａは、試験信号が与えられる試験入力７６を有している。試験信号を、中央板７２を意図的に偏向させるために用いることができるが、該信号は、対応する「加速度信号」として、加速度センサの出力に現れなければならない。これにより、加速度センサは、正しい動作を点検することができるようになる。
しかしながら、本発明は、容量性加速度センサに限定されないことに留意されたい。例えば、圧電抵抗性加速度センサを用いることもでき、その場合、質量要素の変位は、圧電要素を用いて決定される。他の測定原理を、測定による加速度の（好ましくは直接）検出のために用いることもできる。

上方工具の速度を、検出された加速度から、時間について加速度値を積分することによって決定することができる。数学的には、関係は以下のようになる。

式中、
ｖ_Ａ／Ｂ（ｔ）は、２つの評価チャネルＡおよびＢでそれぞれ決定される、時間についての速度プロファイルであり、
ｖ_０は、積分工程の開始時の速度であり、
ａ_Ａ／Ｂは、それぞれのチャネルＡおよびＢにおいて測定によって検出される加速度値であり、かつ
ｔ_１，ｔ_２は、それぞれ、加速度値ａ_Ａ／Ｂが積分される時間間隔の開始および終了時刻である。

走行距離を結果として生じる速度から以下の関係を用いて、同じ方法で決定することができる。

式中、
Ｓ_Ａ／Ｂ（ｔ）は、時間ｔで走行する距離であり、
Ｓ_０は，積分工程の開始時の位置であり、
ｖ_Ａ／Ｂは、距離ｓが、正確にはチャネルＡおよびＢが個別に移動する速度であり、かつ
ｔ_１，ｔ_２は、検討中の時間間隔の開始および終了時刻である。

上方工具１２は、各作業サイクルの開始時に、その上方死点に位置決めされるので、各作業サイクルの開始時の速度はゼロである。各作業サイクルの開始時の上方死点について走行される距離は、同じようにゼロである。したがって、加速度値の連続または準連続検出により、速度および走行距離を連続的に決定できるようになる。上方工具１２のそれぞれの瞬間的な位置を、走行距離から決定することもできる。上方工具が、高速度と微速走行速度との間の切換のための切換点に達したかどうかを決定することも可能である。さらに、減速測定は、緊急停止の開始が開始時刻ｔ_１として用いられる場合に可能であり、かつ上方工具１２が完全に静止するようになる時間は、終了時間ｔ_２として用いられる。

本発明による方法の好ましい実施形態を、図４に簡略化された形態で図示する。まず、ステップ８０で検査を行い、上方工具１２がその上方死点（ｓ_０で示す）にあるかどうかを判断する。加速度値ａ_Ａおよびａ_Ｂが、冗長形態で読み込まれるステップ８２に、この条件が満足されて初めて行程が進行する。移動速度および走行距離は、次に、ステップ８４および８６での積分によって決定される。さらに、移動方向は、ステップ８８で決定されるが、その場合、本ステップは、任意のものであり、必要に応じて省略してもよい。次に、ステップ９２での評価を可能にするために、ステップ９０で得られる情報が生成される。

得られる速度値および／または位置値ならびに方向値は、それ自身公知の方法で評価される。特に、検査が行われて、上方工具のそれぞれの速度が、安全動作のために定義される最大速度未満であるかどうかを判断する。さらに、他の検査が行われ、上方工具が、正しい作業サイクルに対応する位置にある（ある移動距離を走行した）かどうか判断する。そうでない場合には、プレス１０がそのとき危険状態にあるので、ステップ９４で緊急停止が行われる。この状況で、得られた速度および／または位置値に基づいて、すぐ緊急停止を開始しないで、例えば、光バリア装置の動作停止（ミューティング）を単に抑制すると想定されることがあり、その結果、該緊急停止は、光ビーム３２が工作物２６によって遮断されると開始される。

好ましい実施形態では、図３に簡略化された形態で図示するように、決定された速度および／または位置値が用いられて、移動プロファイルを作成する。記録された移動プロファイルは、ステップ９８で基準プロファイルと比較される。例えば、図３に参照符号１０２によって簡略化された形態で示されるように、いつ上方工具がその高速度で、意図したよりも長く移動していたかを判断することが可能である。このような状況では、プレスは、操作者にとって危険となる状況を避けるために、ステップ１００で再びオフに切り換えられる。

本発明の好ましい実施形態の簡略化された説明図。 本発明の実施形態で有利に使用可能な容量性加速度センサの簡略化された説明図。 図１に示す設備の移動設備部の速度プロファイルの概略的な説明図。 本発明による方法の実施形態を説明するために、簡略化されたフローチャート。

Claims (16)

1. 自動的に移動される少なくとも一つの設備部（１２，２０）を有する、自動作動設備（１０）用の安全装置であって、
   前記安全装置は、少なくとも一つの加速度センサ（５０；５０ａ，５０ｂ）と、前記設備部（１２）の移動を制御するように設計されている一つの制御ユニット（４０）と、前記制御ユニット（４０）に接続され、かつ前記設備部（１２，２０）の基準移動変数（６０）を記憶するように設計されているメモリ（４８ａ，４８ｂ）とを具備し、
   前記加速度センサ（５０；５０ａ，５０ｂ）は、前記設備部（１２，２０）の加速度を検出するために前記設備部（１２，２０）に結合されるように構成され、かつ前記制御ユニット（４０）は、前記加速度に基づいて前記設備部（１２，２０）の移動速度または移動行程のうちの少なくとも何れか一つを決定し、前記設備部（１２，２０）の移動速度または移動行程に基づいて少なくとも一つの変数（「移動変数」と言う。以下の請求項において同じ）を決定するように設計されており、
   前記制御ユニット（４０）は、前記設備部（１２，２０）の前記決定された移動変数と、記憶された基準移動変数（６０）と比較し、かつ前記設備部（１２）をこの比較結果に応じて停止するように設計されている、安全装置。
2. 前記安全装置は、少なくとも二つの加速度センサ（５０；５０ａ，５０ｂ）を具備し、かつ前記制御ユニット（４０）は、前記少なくとも二つの加速度センサ（５０ａ，５０ｂ）を用いて、前記設備部（１２，２０）の前記移動速度および／または前記移動行程を決定するように設計されていることを特徴とする、請求項１に記載の安全装置。
3. 前記少なくとも二つの加速度センサ（５０；５０ａ，５０ｂ）は、少なくとも二つの異なる各センサ軸（５２，５４）上で前記移動設備部（１２，２０）の加速度を検出するように設計されていることを特徴とする、請求項２に記載の安全装置。
4. 前記少なくとも二つの加速度センサ（５０）は、共通のセンサハウジングに一体化されていることを特徴とする、請求項２または請求項３に記載の安全装置。
5. 前記少なくとも二つの加速度センサ（５０ａ，５０ｂ）は、異なる重力バイアスが前記少なくとも二つの加速度センサ（５０ａ，５０ｂ）に生じるように、少なくとも二つの異なる装着位置で前記設備部（１２，２０）に結合されていることを特徴とする、請求項２ないし請求項４のいずれかに記載の安全装置。
6. 前記少なくとも二つの加速度センサ（５０ａ，５０ｂ）の前記装着位置は、互いに対して１８０度ずらして配置されていることを特徴とする、請求項５に記載の安全装置。
7. 前記制御ユニット（４０）は、前記少なくとも二つの加速度センサ（５０ａ，５０ｂ）の出力信号間の時間ずれを用いて加速度を読み取るように設計されていることを特徴とする、請求項２ないし請求項６のいずれかに記載の安全装置。
8. 前記少なくとも一つの加速度センサは、試験信号を送り込むための試験入力を有することを特徴とする、請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の安全装置。
9. 前記制御ユニット（４０）は、前記加速度に基づいて前記設備部（１２，２０）の移動方向（１８）を決定するようにさらに設計されていることを特徴とする、請求項１ないし請求項８のいずれかに記載の安全装置。
10. 前記設備部（１２，２０）がいつ画定された静止位置に達したかを検出するように設計されている検出器（３４，３６）を具備し、前記検出器は、前記制御ユニット（４０）に接続されている、請求項１ないし請求項９のいずれかに記載の安全装置。
11. 送信機および受信機（３０）を具備する非接触保護装置をさらに有し、前記少なくとも一つの加速度センサ（５０ａ，５０ｂ）は、前記送信機および／または受信機（３０）の領域に配置され、かつ前記非接触保護装置は、前記可動設備部（１２，２０）とともに移動するために設計されている、請求項１ないし請求項１０のいずれかに記載の安全装置。
12. 前記移動変数は、前記工具の移動速度、前記工具の減速行程、非接触保護装置のミューティング点、前記工具の前記高速度と微速走行速度との間の切換時間、または前記工具の移動方向である、請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の安全装置。
13. 請求項１ないし請求項１１のいずれかに記載の安全装置を具備する、製造および／またはコンベヤ設備等の、自動作動設備。
14. 前記設備部（１２，２０）は、スタンプのように移動する工具（２０）であることを特徴とする、請求項１３に記載の自動作動設備。
15. 自動作動設備（１０）の設備部（１２，２０）を安全に停止する方法であって、 まず少なくとも一つの加速度センサ（５０；５０ａ，５０ｂ）を用いて、前記設備部（１２，２０）の加速度を検出するステップ（８２）と、
    前記検出された加速度に基づいて、前記設備部の移動速度または移動行程のうちの少なくとも何れか一つ若しくは両方を決定するステップ（８４，８６）と、
    前記決定された移動速度または移動行程と、画定された基準移動速度または基準移動行程（６０）との比較をするステップ（９２，９８）と、
    前記決定された移動速度または移動行程と前記画定された基準移動速度または基準移動行程（６０）との比較結果に応じて、前記設備部を停止するステップ（９４，１００）とを含むことを特徴とする、方法。
16. 前記設備部（１２，２０）は、スタンプのように移動する工具（２０）である、請求項１５に記載の方法。

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