用於提高聯鎖開關系統的感測能力的系統和方法
2023-10-10 16:17:39 4
用於提高聯鎖開關系統的感測能力的系統和方法
【專利摘要】用於提高聯鎖開關系統的感測能力的系統可以包括聯鎖開關和目標部件。聯鎖開關可以包括第一天線線圈，該第一天線線圈可以在該第一天線線圈的感測範圍內從一個或更多個天線線圈接收一個或更多個信號。目標部件可以包括可以與聯鎖開關接駁的致動器。目標部件也可以包括至少兩個天線線圈。至少兩個天線線圈中的每個天線線圈還可以包括與目標部件關聯的電子標識(ID)。
【專利說明】用於提高聯鎖開關系統的感測能力的系統和方法
【技術領域】
[0001]本公開的實施方式總體上涉及可以防止或阻止人員進入危險區域的聯鎖開關系統。更具體地，本公開涉及提高聯鎖開關的感測能力，所述聯鎖開關可以將電磁場和信號用作用於控制聯鎖開關的操作的機構。
【背景技術】
[0002]工業自動化系統可以採用各種類型的電子裝置例如交流電⑷驅動器、電機、機器人等來進行各種工業處理。通常，為了進行這些工業處理，工業自動化系統的機器會施加大量的力、以極高的速度操作等。因此，操作人員進入這些機器操作的環境存在潛在的危險。注意，在可能存在危險情況時，可以使用耦接到圍住工業自動化系統的潛在危險區域的門的聯鎖開關來阻止人進入該區域。
[0003]為了操作聯鎖開關，可以將對應於聯鎖開關的目標部件或鑰匙插入到聯鎖開關中。當目標部件被插入到聯鎖開關時，該聯鎖開關中的感測電路系統可以基於目標部件的電子標識(10)來驗證所插入的目標部件是否是用於操作開關的適當的目標部件。因此，現在要認識到，用於確保聯鎖開關中的感測電路感測被插入到該聯鎖開關中的目標部件的電子10的改進的系統和方法是合乎需要的。
【發明內容】
[0004]在一種實施方式中，用於提高聯鎖開關系統的感測能力的系統可以包括聯鎖開關和目標部件。聯鎖開關可以包括第一天線線圈，該第一天線線圈可以在該第一天線線圈的感測範圍內從一個或更多個天線線圈接收一個或更多個信號。目標部件可以包括可以與聯鎖開關接駁的致動器。目標部件也可以包括至少兩個天線線圈。至少兩個天線線圈中的每個天線線圈還可以包括與目標部件關聯的電子標識(10)。
[0005]在另一實施方式中，用於操作聯鎖開關的方法可以包括接收與目標部件關聯的電子標識(10)，該目標部件可以與聯鎖開關接駁。此處，可以在目標部件被插入到聯鎖開關的開口中時從被設置在目標部件內的兩個天線線圈發射電子10。該方法還可以包括確定電子10是否與操作聯鎖開關關聯。該方法還可以包括當電子10與操作聯鎖開關關聯時發送用於閉鎖該聯鎖開關的命令。
[0006]在再一實施方式中，可以用於操作聯鎖開關的目標部件可以包括可以與聯鎖開關接駁的致動器。目標部件也可以包括包含與目標部件關聯的電子標識(10)的至少兩個天線線圈。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]當參照附圖閱讀以下詳細描述時，本發明的這些以及其他特徵、方面和優點將變得更好理解，在所有附圖中相同的附圖標記表示相同部件，在附圖中:
[0008]圖1示出了根據本文中呈現的實施方式的示例工業自動化環境的透視圖；
[0009]圖2示出了根據本文中呈現的實施方式的可以在圖1的工業自動化系統中採用的聯鎖開關系統的透視圖；
[0010]圖3示出了根據本文中呈現的實施方式的圖2的聯鎖開關系統的內部視圖；
[0011]圖4示出了根據本文中呈現的實施方式的具有與圖2的聯鎖開關系統一起使用的多個天線線圈的目標部件的內部頂視圖；
[0012]圖5示出了根據本文中呈現的實施方式的在圖2的聯鎖開關系統中使用的圖4的目標部件的內部視圖；以及
[0013]圖6示出了根據本文中呈現的實施方式的在圖2的聯鎖開關系統中使用的圖4的開關和目標部件的內部示圖。
【具體實施方式】
[0014]下面將描述一個或更多個【具體實施方式】。為了提供這些實施方式的簡潔描述，未在說明書中描述實際實現方案的全部特徵。應當理解，在任何這樣的實際實現方案的開發中，如在任何工程或設計項目中，必須做出大量的實現方案特定的決定來實現開發者的特定目的，例如遵循可能會根據不同實現方案而變化的系統相關以及業務相關的約束。此外，應當理解，這樣的開發工作可能是複雜且耗時的，然而對於享有本公開的益處的本領域普通技術人員，這將是設計、製造和生產的例行工作。
[0015]當介紹本發明的各種實施方式的元件時，冠詞「一個冊)」、「該」和「所述」意在表示存在一個或更多個這樣的元件。術語「包括」、「包含」和「具有」意在是包括性的，表示可以存在不同於所列出的元件的其他元件。
[0016]本公開的實施方式總體上涉及聯鎖開關和用於操作聯鎖開關的目標部件。更具體地，本公開的實施方式涉及在用於操作聯鎖開關的目標部件中採用多個天線線圈。設置在相應的目標部件內的每個天線線圈可以包括電子標識(10)或標籤，所述電子標識(10)或標籤可以用於識別相應的目標部件。因此，當目標部件被插入到聯鎖開關中時，聯鎖開關內的感測電路可以經由設置在聯鎖開關內的天線線圈檢測所插入的目標部件的電子10。然後，感測電路可以使用處理器來確定所接收的電子10是否對應於可以用於操作聯鎖開關的有效目標部件。通過在目標部件中使用多個天線線圈，感測電路可以被更好地裝備成在目標部件被插入到聯鎖開關中時檢測該目標部件的電子10，而不管天線線圈在聯鎖開關內的位置如何。
[0017]作為介紹，圖1示出了示例工業自動化環境10的透視圖。如圖所示，工業自動化環境10可以包括各種工業機器，所述各種工業機器可以用於生產不同的產品、進行各種類型的化學處理等。如圖所示，工業自動化系統可以包括各種機器，例如機器人12、傳送帶14等。通常，工業自動化環境10中所採用的機器可以能夠施加大量的力、以很高的速度操作等。例如，機器可以包括高慣性旋轉機器、快速旋轉機器、可以從氣動閥釋放高壓的機器等。因此，可以在工業自動化環境10中實現各種安全預防措施，以確保在工業自動化環境10中操作或維護機器的人員的安全。
[0018]例如，可以通過壁16圍住工業自動化環境10，使得可以在由壁16限定的空間內操作工業自動化環境10中的機器。操作人員和其他人員可以經由門18進入到工業自動化系統10中。在一種實施方式中，可以使用聯鎖開關系統20來將門閉鎖。在某些情況下，與工業自動化環境10中的機器關聯的危險在所述工業自動化環境10中的機器接收停止請求後可能不能立即消除。作為替代，工業自動化環境10中的許多機器在接收停止請求後在它們停止運動或使人靠近變得安全前可能耗用一些時間。因此，可以使用聯鎖開關系統20來保護人員不處於在工業自動化環境10中的機器剛接收停止請求後仍可能存在的危險情況。
[0019]考慮前文，圖2示出了聯鎖開關系統20的透視圖。聯鎖開關系統20可以包括開關22和目標部件24。開關22可以是可以閉鎖門18或任何其他門類型設備的機電開關。目標部件24可以是用於接合和脫離開關22的機構。因此，目標部件24可以包括致動器26，致動器26可以與開關22接駁，並且致動器26使得開關22在目標部件24被插入到開關22的開口 28中時閉鎖。
[0020]在某些實施方式中，開關22可以被設計成在特定目標部件24被插入到開關22中時操作。例如，開關22可以包括感測電路系統30，感測電路系統30可以用來感測各種類型的信號例如可以在附近發射的無線電波。因此，目標部件24可以包括可以用於識別目標部件24的電氣部件例如天線線圈。也就是說，目標部件24的天線線圈可以包括可以用於識別相應的目標部件24的電子標識(10)或標籤(例如，射頻標識標籤)。此處，當目標部件24靠近開口 28時，感測電路30可以在目標部件24的天線線圈處在感測電路30的感測範圍內時檢測目標部件24的電子10標籤。然後，感測電路30可以使用處理器24來確定所插入的目標部件24是否是使得開關22閉鎖的適當的目標部件24。
[0021]如上所述，為了使感測電路30檢測目標部件24的電子10，目標部件24的天線線圈應當處在感測電路30的感測範圍內。感測電路30的感測範圍可以對應於耦接到感測電路24的天線線圈能夠檢測到從設置在目標部件24上的天線線圈發射的無線電波、電磁場等的範圍。因此，目標部件24的天線線圈應當定位在目標部件24中，使得每當目標部件24被插入到開關22的開口 28時可以通過開關22的天線線圈進行感測。注意，圖3示出了聯鎖開關系統40中的開關22和目標部件24的內部視圖。
[0022]如圖3所示，開關22可以包括天線線圈42，並且每個目標部件24可以包括天線線圈44。天線線圈42和天線線圈44可以是電感器線圈，該電感器線圈可以傳送射頻載波信號(例如，電子10標籤〉、從另一天線線圈接收數據信號，或者二者。在一種實施方式中，天線線圈44可以發送出與相應的目標部件24關聯的電子10(例如，射頻標識標籤)，使得開關22的天線線圈42可以接收該電子10。此處，感測電路30可以接收相應的電子10，並且可以使用處理器32來確定所感測的電子10是否與期望的電子10匹配。如果感測的電子10與期望的電子10匹配，則處理器32可以發送用於使開關22閉鎖的命令。可替代地，如果感測的電子10與期望的電子10不匹配，則開關22可以不閉鎖。
[0023]通常，天線線圈42可以與開關22的邊緣(例如，角部)相鄰，使得當目標部件24被插入到開關22的開口 28中的任何開口時，目標部件24的天線線圈44可以處在天線線圈42的感測範圍內。以同樣的方式，天線線圈44可以與目標部件24的邊緣或角部相鄰。在任何情況下，由於可以通過開關22和開關22內的部件的尺寸來限制天線線圈42的尺寸，所以天線線圈42和天線線圈44可以被定位在開關22和目標部件24內，以使得天線線圈42用於感測來自天線線圈44的信號的感測範圍最小。
[0024]注意並且簡要參照圖2，可以將目標部件24從開關22的兩個不同側插入到開關22中。然而，目標部件24的天線線圈44與開關22的天線線圈42之間的距離可能不同，這取決於目標部件24被插入開關22的哪一側。例如，參照返回圖3，當第一目標部件24被插入到第一開口 28時，可以將第一目標部件24的天線線圈44與開關22的天線線圈42之間的距離指定為距離八。以同樣的方式，當第二目標部件24被插入到第二開口 28時，可以將第二目標部件24的天線線圈44與開關22的天線線圈42之間的距離指定為距離8。如圖3所示，第一目標部件24的天線線圈44與開關22的天線線圈42之間的距離4可以小於第二目標部件24的天線線圈44與開關22的天線線圈42之間的距離8。注意，在某些情況下，天線42(電場43)的感測範圍可能足以從距天線線圈42距離八處的天線線圈44(經由電場45)接收信號，但是可能不足以從距天線線圈42距離8處的天線線圈44(經由電場47)接收信號。因此，如果目標部件24未被插入到特定開口 28中，則感測電路30可能不會檢測到目標部件24的電子10。
[0025]因此，為了在目標部件24被插入到開關22的任何開口 28中時提供天線線圈42的用於檢測目標部件24的天線線圈44的相等感測範圍，可以將多個天線線圈用作目標部件24的天線線圈44。例如，圖4示出了具有兩個天線線圈64的目標部件24的內部頂視圖60。在一種實施方式中，兩個天線線圈64可以以彼此平行的方式被定位，並且彼此可以以串聯的方式電耦接。作為結果，當從開關22的任何開口 28插入目標部件24時，目標24的天線線圈64與開關22的天線線圈42之間的電場強度可以近似相等，而不管目標部件24被插入哪個開口 28。
[0026]圖5示出了聯鎖開關系統70的內部視圖，其描繪了被插入到開關22的兩個不同的開口 28中的兩個目標部件24，使得每個目標部件24如上文參照圖4所描述的那樣包括兩個天線線圈64。如圖5所示，在一種實施方式中，相應的目標部件24的每個天線線圈64可以被定位成與目標部件24的相對邊緣相鄰。通過在每個目標部件24中利用兩個天線線圈64，在目標部件24被插入到任何開口 28時，距天線線圈42最近的天線線圈64之間的距離可以近似相同。換言之，第一目標部件24的最近天線線圈64與開關22的天線線圈42之間的距離八可以近似等於第二目標部件24的最近天線線圈64與開關22的天線線圈42之間的距離8。以該方式，不管目標部件24被插入到哪個開口 28中，天線42的感測範圍應當足以從目標部件24的天線線圈64接收信號。此外，由於每個目標部件24可以包括兩個天線線圈64，所以天線線圈64與天線線圈42之間的電場65可以近似均勻，而不管目標部件24被插入哪個開口 28中。
[0027]儘管目標部件24被描述為使用兩個天線線圈62，但是應當注意，在一些實施方式中，目標部件24可以包括多於兩個天線線圈62。也就是說，目標部件24可以具有多個天線線圈，使得在目標部件24以任何方向插入到開關22中時，目標部件24的天線線圈與開關22的天線線圈之間的電場可以是均勻的。此外，通過使用多個天線線圈，目標部件24可以被裝備成通過開關22的感測電路30進行檢測，而不管目標部件24可能被插入開關22的哪一側。
[0028]除了採用多個天線線圈作為目標部件24的天線線圈44之外，也可以將多個天線線圈用作開關22的天線線圈42。例如，圖6示出了聯鎖開關系統80的內部視圖，其描繪了與開關22相鄰的目標部件24。如圖6所示，開關22可以包括以串聯的方式耦接的四個天線線圈82。在一種實施方式中，每個天線線圈82可以定位成與開關22的壁相鄰。然而，應當注意，在其他實施方式中，每個天線線圈82可以被定位在開關22內的各個位置處，例如開關22的角部等。
[0029]在一種實施方式中，目標部件24可以包括單天線線圈84。此處，目標部件24可以靠近開關22的任何側，並且開關22的感測電路30可以經由相應的天線線圈82檢測目標部件24的電子10。在另一實施方式中，目標部件24可以靠近開關22的任何側，然而，天線線圈84可以與開關22的天線線圈82之一對準。
[0030]儘管本文中已經示出並描述了本發明的僅某些特徵，但本領域技術人員將想到許多修改和變化。因此，應理解，所附權利要求意在覆蓋在本發明的真正精神範圍之內的全部這樣的修改和變化。
【權利要求】
1.一種系統，包括: 包括至少一個天線線圈的聯鎖開關，所述至少一個天線線圈被配置成在所述至少一個天線線圈的感測範圍內從一個或更多個天線線圈接收一個或更多個信號； 目標部件，所述目標部件包括: 被配置成與所述聯鎖開關接駁的致動器；以及 至少兩個天線線圈，其中，所述至少兩個天線線圈中的每個天線線圈包括與所述目標部件關聯的電子標識。
2.根據權利要求1所述的系統，其中，所述一個或更多個信號包括射頻標識標籤。
3.根據權利要求1所述的系統，其中，所述至少兩個天線線圈被設置在所述目標部件的相對的邊緣上。
4.根據權利要求1所述的系統，其中，所述至少兩個天線線圈以彼此平行的方式被設置。
5.根據權利要求1所述的系統，其中，所述至少兩個天線線圈以彼此串聯的方式電耦接。
6.根據權利要求1所述的系統，其中，所述開關包括所述開關的第一側上的第一開口和所述開關的第二側上的第二開口，其中，所述第一開口和所述第二開口被配置成接納所述致動器。
7.根據權利要求6所述的系統，其中，所述至少一個天線線圈和所述至少兩個天線線圈在所述致動器被插入到所述第一開口中時和在所述致動器被插入到所述第二開口中時生成均勻的電場。
8.根據權利要求1所述的系統，其中，所述聯鎖開關包括處理器，所述處理器被配置成: 當所述至少兩個天線線圈處在所述感測範圍內時接收與所述目標部件關聯的所述電子標識； 確定所述電子標識是否與所述聯鎖開關關聯；以及 在所述電子標識與所述聯鎖開關關聯時，用所述致動器來閉鎖所述聯鎖開關。
9.根據權利要求1所述的系統，其中，所述至少一個天線線圈和所述至少兩個天線線圈包括電感器線圈，所述電感器線圈被配置成發送和/或接收無線電波。
10.一種方法，包括: 接收與被配置成與聯鎖開關接駁的目標部件關聯的電子標識，其中，在所述目標部件被插入到所述聯鎖開關的開口中時從被設置在所述目標部件內的兩個天線線圈發射所述電子標識； 確定所述電子標識是否被配置成操作所述聯鎖開關；以及 當所述電子標識被配置成操作所述聯鎖開關時向所述聯鎖開關發送命令，其中，所述命令被配置成使得所述聯鎖開關閉鎖。
11.根據權利要求10所述的方法，其中，所述開口被定位在所述聯鎖開關的第一側上或被定位在所述聯鎖開關的第二側上。
12.根據權利要求10所述的方法，其中，所述命令被配置成使得對應於所述聯鎖開關的機電開關接合。
13.根據權利要求10所述的方法，其中，所述電子標識包括與所述目標部件關聯的射頻標識標籤。
14.根據權利要求10所述的方法，其中，在所述兩個天線線圈處在被設置在所述聯鎖開關中的第一天線線圈的感測範圍內時接收所述電子標識。
15.一種目標部件，所述目標部件被配置成操作聯鎖開關，其中，所述目標部件包括: 被配置成與所述聯鎖開關接駁的致動器；以及 包括與所述目標部件關聯的電子標識的至少兩個天線線圈。
16.根據權利要求15所述的目標部件，其中，所述至少兩個天線線圈以彼此平行的方式被設置在所述目標部件內。
17.根據權利要求15所述的目標部件，其中，所述至少兩個天線線圈以彼此串聯的方式電耦接。
18.根據權利要求15所述的目標部件，其中，所述至少兩個天線線圈被配置成在所述目標部件被插入到所述聯鎖開關的第一開口和第二開口中時生成均勻的電場。
19.根據權利要求18所述的目標部件，其中，所述第一開口和所述第二開口位於所述聯鎖開關的不同的側上。
20.根據權利要求15所述的目標部件，其中，所述至少兩個天線線圈被配置成發射包括與所述目標部件關聯的所述電子標識的無線電波。
【文檔編號】G05B19/418GK104423369SQ201410452674
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月5日 優先權日:2013年9月5日
【發明者】麥可·N·布爾堅科, 韋恩·R·福斯特 申請人:洛克威爾自動控制技術股份有限公司