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Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschalteinrichtung zur Verwendung in Kombination mit den üblichen Programmier- und/oder Bedienelementen einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung für manuelle Steuer- bzw. Programmiervorgänge an Maschinen oder Robotern, wobei die Sicherheits- schalteinrichtung die wechselweise Einnahme wenigstens zweier, insbesondere dreier Schaltzu- stände, wie Ruhezustand, Zustimmungszustand und/oder Panikzustand ermöglicht.
Weiters bezieht sich die Erfindung auf ein Handbediengerät für Roboter oder andere elektri- sche Maschinen mit Programmier- und/oder Bedienelementen zur Programmierung und/oder Steuerung von Bewegungsabläufen oder Betriebszuständen sowie auf ein Verfahren zur Bestim- mung der möglichen Schaltzustände, wie Ruhezustand, Zustimmungszustand und Panikzustand bei einer Sicherheitsschalteinrichtung für die Verwendung in Kombination mit den üblichen Pro- grammier- und/oder Bedienelementen zur manuellen Bewegungs- oder Betriebszustandssteuerung von Maschinen oder Robotern.
Es sind bereits verschiedene, auch als Zustimmtaster bezeichnete Sicherheitsschalteinrichtun- gen bekannt. Diese Zustimmtaster sind durch eine Mehrzahl von einzelnen auf Federzungen angeordneten Schaltkontakten gebildet. Diesen mechanischen Schaltkontakten sind zur Relativ- verstellung zueinander mehrere Bedienorgane zugeordnet, sodass eine elektrische Verbindung zwischen zwei korrespondierenden Schaltkontakten fallweise hergestellt und unterbrochen werden kann. Um mit derartigen Schaltkontakten die an ein Sicherheitsschaltelement gestellten Anforde- rungen erfüllen zu können, ist eine aufwendige Mechanik vorzusehen, welche bestimmte unzuläs- sige Schaltzustände ausschliesst.
Die US 5,212,433 A beschreibt einen Not-Stop-Schaltkreis um einen Roboter bei Gefahrensi- tuationen in einem Not-Aus-Zustand überführen zu können, während dieser in einem sogenannten Teach-Modus betrieben wird und dabei durch ein sogenanntes Handbediengerät in seinen Bewe- gungsabläufen manuell gesteuert ist. Dieser Not-Stop-Schaltkreis umfasst eine am Handbedienge- rät angeordnete Sicherheitsschalteinrichtung bzw. einen sogenannten "Dead-Man-Switch", welcher in herkömmlicher Art und Weise durch einen dreistufigen Kontaktschalter mit ersten, zweiten und dritten Schaltkontakten in den jeweiligen Schaltstellungen gebildet ist.
Insbesondere ist diese Sicherheitsschalteinrichtung durch einen dreistufigen Wechselschalter mit einer verstellbar gela- gerten Schaltzunge gebildet, welche wechselweise in die erste, zweite oder dritte Schaltstellung überführbar ist und dabei eine elektrische Verbindung zum jeweiligen Schaltkontakt in der entspre- chenden Schaltstellung herstellt. Die Einnahme der jeweiligen Schaltstellungen ist dabei von der auf die Sicherheitsschalteinrichtung per Fingerdruck ausgeübten Betätigungskraft abhängig. In Paniksituationen kann dabei durch erhöhten Fingerdruck die dritte Schaltstellung, welche der Not- Aus-Position entspricht, erreicht werden.
Beim Loslassen der Sicherheitsschalteinrichtung oder beim Vermindern des Fingerdruckes wird kurzzeitig unweigerlich wieder die zweite Schaltposition eingenommen bzw. überfahren, was zu einer kurzzeitigen, unbeabsichtigen Aktivierung des Robo- ters führen kann. Um diese kurzfristige, sicherheitskritische Zustimmung beim Übergang von der dritten Position in die zweite oder die erste Position zu unterbinden, sind hierbei entweder aufwen- dige mechanische Umlenkbahnen für die Schaltzunge oder komplexe elektrische Schaltkreise erforderlich, welche diese unerlaubten Schaltzustände ausschliessen.
Die DE 195 45 033 A1 beschreibt eine mehrstufige Bedientaste mit einer Ruhestellung, einer Arbeitsstellung und einer Anhaltestellung für ein hydraulisches Handwerkzeug mit einem Messer oder Pressstempel. Beim Loslassen der Bedientaste ausgehend von der Arbeitsstellung kehrt dabei ein teilweise ausgefahrener, hydraulischer Arbeitskolben des Werkzeuges selbsttätig wieder in die Ausgangsstellung zurück. Mittels der zusätzlichen Anhaltestellung, welche in Betätigungsrichtung der Bedientaste der Arbeitsstellung nachgeordnet ist, ist es ermöglicht, den Arbeitskolben in der aktuellen Stellung anzuhalten. Für einen Übergang von der Arbeitsstellung in die Anhaltestellung für das Werkzeug muss der Bediener mehr Kraft aufwenden, um in die Anhaltestellung zu gelan- gen.
Mit diesem mehrstufigen Bedientaster ist zwar das Anhalten eines hydraulischen Werkzeuges in der aktuell eingenommenen Arbeitsposition ermöglicht, den besonderen Anforderungen an eine Notabschaltung kann mit diesem Bedientaster jedoch nicht Rechnung getragen werden.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschalteinrichtung zu schaffen, welche bei hoher Funktionssicherheit einen einfachen Aufbau aufweist.
Diese Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass auf die drucksensitive Oberfläche eines Kraft- oder Drucksensors von einem Bediener zur Betätigung (Umschaltung) der Sicherheitsschalt-
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einrichtung eine Kraftwirkung einbringbar ist und der Kraft- oder Drucksensor zur Ermittlung der jeweils eingenommenen Schaltzustände in Abhängigkeit der vom Kraft- oder Drucksensor erfassten Belastungswerte mit einer elektronischen Auswertevorrichtung verbunden ist.
Der sich daraus ergebende Vorteil liegt darin, dass die Sicherheitsschalteinrichtung bedeutend kleiner als die bekannten mechanischen Lösungen aufbaut und daher sehr kompakte Handtermi- nals zur Bedienung von Maschinen bzw. Robotern hergestellt werden können. Die erfindungsge- mässe Sicherheitsschalteinrichtung macht sich dabei die zumeist unweigerliche Reaktion eines Bedieners zunutze, dass dieser vor oder während dem Eintritt eines sicherheitskritischen Betriebszustandes automatisch die Hand bzw. einzelne Finger verkrampft. Diese durch Erschrecken des Bedieners hervorgerufene Verkrampfung bzw. Druckerhöhung auf die Sicherheitsschalteinrichtung kann mittels dem Kraft- oder Drucksensor eindeutig erkannt werden, woraufhin entsprechende Massnahmen, wie z. B. Notabschaltungen, eingeleitet werden können.
Ein bedeutender Vorteil ist auch dadurch erzielbar, dass der Benutzer gegebenenfalls direkt auf den Kraft- oder Drucksensor einwirken bzw. auf diesen zugreifen kann, sodass aufwendige mechanische Komponenten erübrigt werden können. Gegebenfalls kann der Kraft- oder Drucksensor lediglich mit einem einfachen, nachgiebigen Abdeckelement abgedeckt bzw. mit einer federelastischen bzw. gummiartigen Ab- deckkappe versehen werden, wodurch in vorteilhafter Weise neben einem Schutz vor Verunreini- gungen auch ein positiver optischer Gesamteindruck entsteht. Von besonderem Vorteil ist auch, dass eine derartige Sicherheitsschalteinrichtung grundsätzlich unempfindlich gegen Verunreinigun- gen bzw. Staubansammlungen ist und dadurch auch unter widrigen Einsatzbedingungen eine hohe Funktionssicherheit gegeben ist.
Nachdem die Sicherheitsschalteinrichtung auch keinerlei mecha- nisch zu betätigende Schaltkontakte erfordert, welche längerfristig einem Verschleiss unterliegen oder hinsichtlich Schaltentlastung bzw. Funkenbildung an den Kontaktstellen problematisch wären, eignet sich die erfindungsgemässe Sicherheitsschalteinrichtung auch für den Einsatz in elektro- magnetisch empfindlicher oder explosionsgefährdeter Umgebung. Zudem weist die erfindungsge- mässe Sicherheitsschalteinrichtung eine überaus hohe maximale Schalthäufigkeit bzw. eine lang- fristige Einsatzdauer auf. Weiters kann durch den erfindungsgemässen Aufbau der Sicherheitsein- richtung der fallweise geforderten mehrfachen Schaltsicherheit bzw. der sogenannten Einfehlersi- cherheit durch Parallelanordnung einzelner Komponenten der Sicherheitsschalteinrichtung in einfacher Art und Weise Rechnung getragen werden.
Von Vorteil ist dabei eine Weiterbildung nach Anspruch 2, da dadurch mit relativ einfachen me- chanischen Komponenten, welche nur wenige mechanische Freiheitsgrade aufweisen müssen, relativ hohe Schub- bzw. Zugkräfte übertragen werden können. Darüber hinaus sind aufwendige Führungsbahnen- und/oder Gelenksverbindungen zwischen einzelnen Teilen erübrigt, wodurch eine hohe Funktionssicherheit der mechanischen Teile erreicht wird, ohne dass dafür hochfeste bzw. hochwertige Materialien erforderlich wären.
Von Vorteil ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 3, da dadurch eine direkte Umsetzung der vom Benutzer aufgebrachten Betätigungskräfte in zuverlässig auswertbare elektrische Signale ermöglicht ist, welche von einer Auswertevorrichtung bzw. einem Mikroprozessor direkt verarbeit- bar sind.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 4, da dadurch ein aktiver Signalgeber geschaffen ist, über welchen zuverlässig auf die aktuell einwirkenden Kraft- bzw. Druckverhältnisse Rückschluss gezogen werden kann.
Von Vorteil ist weiters eine Ausbildung nach Anspruch 5 oder 6, da dadurch handelsübliche Bauteile eingesetzt werden können, welche hinreichend erprobt sind und relativ kostengünstig erworben werden können.
Bei der Ausgestaltung nach Anspruch 7 ist von Vorteil, dass der Bediener die Einnahme bzw. das Vorliegen des Zustimmungszustandes eindeutig erkennen kann und zugleich eine intuitive Bedienung der Sicherheitsschalteinrichtung ermöglicht wird.
Durch die Weiterbildung nach Anspruch 8 wird erreicht, dass trotz eines grundsätzlich unnach- giebigen Kraft- oder Drucksensors für jeden Schaltzustand die Einnahme deutlich unterscheidbarer Schaltstufen ermöglicht ist. Die Ausbildung von drei unterschiedlichen Schaltstufen für die drei zur Verfügung stehenden Schaltzustände ermöglicht darüber hinaus für den Bediener die probeweise Einnahme aller verfügbaren Schaltzustände, um die Handhabung der Sicherheitsschalteinrichtung trainieren zu können. Darüber hinaus ist dadurch eine optische Funktionskontrolle der Sicherheits-
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schalteinrichtung ermöglicht.
Eine mögliche, vorteilhafte Betätigungsart steht durch die in Anspruch 9 beschriebene Ausbil- dung zur Verfügung.
Vorteilhaft ist auch eine Ausbildung nach einem oder mehreren der Ansprüche 10 bis 13, da dadurch jederzeit eine definierte Ausgangs- bzw. Ruhelage eingenommen wird und eine einfache optische Überprüfung des vorliegenden Schaltzustandes ermöglicht ist.
Von Vorteil ist aber auch eine Weiterbildung nach einem oder mehreren der Ansprüche 14 bis 17, da dadurch leichte Schwankungen der vom Bediener auf die Sicherheitsschalteinrichtung aufgebrachten Betätigungskraft nicht zu einem ungewollten Wechsel der Schaltstufe bzw. nicht zu einer unbeabsichtigten Schaltzustandsänderung führen können. Insbesondere bei längeren Betäti- gungen kann dadurch einer Ermüdungserscheinung des Bedieners und einer ungewollten Schalt- zustandsveränderung bei kleineren Schwankungen der Betätigungskraft entgegengewirkt werden.
Darüber hinaus wird dadurch für den Bediener der Sicherheitsschalteinrichtung ein deutlich merk- barer Druckpunkt geschaffen. Zudem ist während der Betätigung eine optische Kontrolle des aktuell eingenommenen Schaltzustandes ermöglicht.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 18, da dadurch eine vergleichsweise hohe Fehlersicherheit geschaffen wird. Zudem können bei Ausfall einer Teilkomponente die restli- chen Komponenten die Funktionssicherheit aufrecht erhalten.
Möglich ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 19, wodurch die Sicherheitsschalteinrichtung relativ flexibel an unterschiedliche Bediener angepasst werden kann.
Von Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 20, da dadurch unter Einbindung ent- sprechender Software in kürzester Zeit eine hochgenaue und zuverlässige Auswertung der vor- herrschenden Druckverhältnisse ermöglicht ist.
Mit einer Ausbildung wie in Anspruch 21 beschrieben, kann in einfacher Art und Weise die Ab- schaltung einer Energieversorgung vorgenommen und dadurch ein kritischer Betriebszustand oder eine unfallverursachende Bewegung zuverlässig beendet werden.
Geringfügige, unbedeutende Schwankungen der Betätigungskraft können durch die Ausfüh- rung gemäss Anspruch 22 in vorteilhafter Weise nicht zu ungewollten Schaltzustandsveränderun- gen führen, nachdem diese geringfügigen Schwankungen durch elektronische Mittel bzw. Mass- nahmen gefiltert werden.
Eine sichere Abschaltung bzw. Stilllegung von elektrischen Komponenten kann durch die Aus- bildung einer Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 23 erzielt werden.
Mögliche vorteilhafte Ausführungen eines Schaltelementes sind in Anspruch 24 beschrieben.
Eine vorteilhafte Weiterbildung der Sicherheitsschalteinrichtung ist im Anspruch 25 gekenn- zeichnet. Vorteilhaft ist dabei, dass dem Bediener ein sich abzeichnender Wechsel des aktuellen Schaltzustandes angekündigt wird und dadurch der Bediener ungewollten Schaltzustandsverände- rungen aktiv entgegengewirken kann, indem dieser die Betätigungskraft geringfügig erhöht bzw. senkt um im vorgesehenen Schaltzustand zu verbleiben. Diese elektronische Vorrichtung zur Vorankündigung bzw. Signalisierung eines Wechsels des Schaltzustandes kann also für den Bediener unter anderem bei Sicherheitsschalteinrichtungen ohne Betätigungsweg eine Unterstüt- zung hinsichtlich der Bedienung darstellen.
Die Erfindung betrifft auch ein Handbediengerät mit der erfindungsgemässen Sicherheitsschalt- einrichtung. Die sich daraus ergebenden Vorteile liegen darin, dass ein relativ kompaktes und einfaches Handbediengerät geschaffen werden kann, welches zudem die Senkung der aufzuwen- denden Produktionskosten ermöglicht.
Die Aufgabe der Erfindung wird unabhängig davon auch durch ein Verfahren zur Bestimmung der möglichen Schaltzustände bei einer Sicherheitsschalteinrichtung gelöst, wobei die unterschied- lichen Schaltzustände durch die auf eine drucksensitive Oberfläche eines Kraft- oder Drucksensors einwirkenden Kraft- oder Druckverhältnisse und mittels einer diesem zugeordneten, elektronischen Auswertevorrichtung ermittelt werden,
Die sich daraus ergebenden Vorteile liegen darin, dass eine hohe Zuverlässigkeit bei der Er- kennung der gewünschten bzw. geforderten Schaltzustände erzielt wird.
Weiters ist von Vorteil, dass eine derartige Sicherheitsschalteinrichtung relativ einfach aufgebaut werden kann und durch die elektronische Auswertung eine Vielzahl von Sonderzuständen ohne dem Erfordernis komple- xer, mechanischer Komponenten in einfacher Art und Weise berücksichtigt werden können.
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Möglich ist dabei weiters ein Vorgehen gemäss den im Anspruch 28 angegebenen Merkmalen, wodurch in vorteilhater Weise für den Benutzer ein Verstellweg geschaffen wird, welcher die Be- dienung der Sicherheitsschalteinrichtung vereinfachen kann.
Eine zuverlässige Erkennung eines vorliegenden Panikzustandes ist durch die in Anspruch 29 beschriebene Massnahme ermöglicht.
Die Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten Ausfüh- rungsbeispiele näher erläutert.
Es zeigen:
Fig. 1 ein Handbediengerät zur Programmierung und/oder Bedienung von elektrischen
Maschinen bzw. Robotern mit der erfindungsgemässen Sicherheitsschalteinrichung in Draufsicht, teilweise geschnitten und stark vereinfachter, schematischer Darstel- lung;
Fig. 2 eine weitere Ausführung der erfindungsgemässen Sicherheitsschalteinrichtung in
Seitenansicht und stark vereinfachter, schematischer Darstellung;
Fig. 3 eine andere Ausführungsvariante der erfindungsgemässen Sicherheitsschalteinrich- tung in Seitenansicht, teilweise geschnitten und stark vereinfachter, schematischer
Darstellung ;
Fig. 4 eine mögliche Kennlinie eines für die erfindungsgemässe Sicherheitsschalteinrich- tung eingesetzten Kraft- oder Drucksensors;
Fig. 5 eine Zustandstabelle, welche beispielhaft einen möglichen Schaltablauf zeigt und dabei den einzelnen, eingenommenen Schaltstufen die jeweiligen Schaltzustände gegenübergestellt sind.
Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäss auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z. B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind bei einer Lageänderung sinngemäss auf die neue Lage zu übertragen. Weiters können auch Einzelmerkmale aus den gezeigten unterschiedlichen Ausführungsbeispielen für sich eigenständige erfindungsgemässe Lösungen bilden.
In Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel eines Handbediengerätes 1 für die manuelle Bedienung und/oder Programmierung von elektrischen Maschinen oder Robotern in Draufsicht und teilweise geschnitten dargestellt. Das Handbediengerät 1 umfasst mehrere Programmier- und/oder Bedien- elemente 2 in Form von Tasten, Schalter, Drehregler und/oder Steuerhebeln. Gegebenenfalls kann das Handbediengerät 1 auch eine Ausgabevorrichtung 3, wie z. B. ein LCD-Display, zur Visualisie- rung von Prozess- oder Eingabedaten aufweisen. Ebenso können einzelne Ausgabevorrichtungen 3 durch optische Signalquellen, wie z. B. durch Leuchtdioden, gebildet sein, welche bevorzugt in den Programmier- und/oder Bedienelementen 2 integriert sind um den jeweiligen Schaltzustand signalisieren zu können.
Das Handbediengerät 1 ist wie an sich bekannt über eine Leitungsverbindung 4 oder über eine drahtlose Kommunikationsschnittstelle mit einer zentralen Steuervorrichtung für die elektrische Maschine bzw. für den Roboter verbunden. Zudem umfasst das Handbediengerät 1 eine Sicher- heitsschalteinrichtung 5, welche am Gehäuse des Handbediengerätes 1 befestigt ist und von einem Bediener bei der Ausführung von sicherheitskritischen Bewegungsabläufen bzw. Betriebs- zustandsveränderungen gleichzeitig mit den eigentlichen Programmier- und/oder Bedienelementen 2 in entsprechender Weise - wie dies nachfolgend noch näher erläutert werden wird - zu betätigen ist.
Diese Sicherheitsschalteinrichtung 5, welche auch als Zustimmtaster 6 bezeichnet werden kann, umfasst einen Kraft- oder Drucksensor 7, welcher einwirkende Kraft- oder Druck\erhältnisse in entsprechende, elektronisch verarbeitbare Signale umzuformen vermag. Die vom Kraft- oder Drucksensor 7 bereitgestellten bzw. generierbaren elektrischen Sensorsignale werden über eine
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weitere Leitungsverbindung 8 einer elektronischen Auswertevorrichtung 9 zugeführt.
Der Kraft- oder Drucksensor 7 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel vom Bediener des Hand- bediengerätes 1 direkt oder gegebenenfalls unter Zwischenschaltung eines nachgiebigen Abdeck- bzw. Schutzelementes zugreifbar. D. h. eine vom Benutzer auf die Sicherheitsschalteinrichtung 5 aufgebrachte Betätigungskraft wirkt direkt auf eine Oberfläche des Kraft- oder Drucksensors 7 ein, woraufhin dieser entsprechend den vorherrschenden Kraft- oder Druckverhältnissen ein entspre- chendes Sensorsignal an die Auswertevorrichtung 9 weiterleitet bzw. bereitstellen kann. In der gezeigten Ausführungsform der Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. des Zustimmtasters 6 gemäss Fig. 1 ist also kein unmittelbarer Verstell- bzw. Betätigungsweg gegeben.
In Fig. 2 ist die erfindungsgemässe Sicherheitsschalteinrichtung 5 in Seitenansicht schematisiert dargestellt.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 ist zur Verwendung in Kombination mit den eigentlichen Pro- grammier- und/oder Bedienelementen 2, wie z. B. Steuerknüppel, Taster oder Schalter, für die Aktivierung eines Bewegungsablaufes oder für die Veränderung eines Betriebszustandes von elektrischen Maschinen oder Industrierobotern vorgesehen. Insbesondere für die Ausführung von sicherheitskritischen Bewegungsabläufen oder bei der beabsichtigten Einleitung von Betriebszu- ständen, bei welchen erhöhtes Unfallrisiko für die Maschine oder für Personen besteht, sind derar- tige Sicherheitsschalteinrichtungen 5 in Kombination mit den üblichen Bedien- bzw. Steuerorganen zu verwenden.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 ist dabei derart in die elektrische Steuerung der Maschine bzw. des Roboters eingebunden, dass die abzusichernden Programmier- und/oder Be- dienelemente 2 für die Maschine bzw. den Industrieroboter lediglich bei Einnahme einer Zustim- mungsstellung an der Sicherheitsschalteinrichtung 5 wirksam geschaltet sind.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 wird daher in der Praxis oft als Zustimmtaster 6 bezeichnet.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. der Zustimmtaster 6 gemäss Fig. 2 ist mehrstufig, insbe- sondere zweistufig ausgebildet, wobei die vorhandenen Schaltstellungen in Tastfunktion ausge- führt sind. D. h. eine vom Bediener aktiv eingenommene Schaltstellung eines Betätigungselemen- tes bleibt nur während der aktiven Betätigung durch den Benutzer aufrecht. Der Zustimmtaster 6 bzw. dessen Betätigungselement weist also ausgenommen der Ausgangs- bzw. Ruhelage keinerlei verrastende bzw. dauerhaft einnehmbare Stellung auf.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. der Zustimmtaster 6 weist wiederum einen Kraft- oder Drucksensor 7 auf, welcher über die Leitungsverbindung 8 an die elektronische Auswertevorrich- tung 9 angeschlossen ist.
Mit der gezeigten Sicherheitsschalteinrichtung 5 können über zwei voneinander distanzierte Schaltstufen 10,11 drei unterschiedliche Schaltzustände eingenommen werden. Die nachfolgend beschriebene Sicherheitsschalteinrichtung 5 hingegen weist drei einnehmbare Schaltstufen 10,11, 12 für die drei vorgesehenen Schaltzustände auf.
In der Ausgangs- bzw. Ruhelage nimmt die Sicherheitsschalteinrichtung 5 die erste Schaltstufe 10, insbesondere einen Ruhezustand 13 ein, in welchem ein Schaltelement 14 zur bedarfsweisen Unterbrechung bzw. Weiterleitung elektrischer Energie unterbrochen ist.
In der nach einem bestimmten Verstellweg 15 erreichten Position eines Betätigungselementes 16, welche Position der Schaltstufe 11 entspricht, nimmt das von der elektronischen Auswertevor- richtung 9 in entsprechender Weise angesteuerte Schaltelement 14 den geschlossenen Schaltzu- stand ein. Nur in dieser zweiten Schaltstufe 11ist die Durchführung von sicherheitskritischen Bewegungen möglich und zwar nur solange der Bediener die Sicherheitsschalteinrichtung 1 in diesem Zustimmungszustand 17 hält. Bei Einnahme dieser zweiten Schaltstufe 11 bzw. dieses Zustimmungszustandes 17 kommt ein Endbereich des stösselartigen Betätigungselementes 16 an der drucksensitiven Oberfläche des Kraft- oder Drucksensors 7 zur Anlage und übt dabei einen bestimmten Druck auf den Kraft- oder Drucksensor 7 aus.
Diese Veränderung der Druckverhältnis- se am Kraft- oder Drucksensor 7 wird von der Auswertevorrichtung 9 erkannt und folglich das Schaltelement 14 entsprechend dem vom Bediener gewünschten Zustimmungszustand 17 ange- steuert.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel gemäss Fg. 2 wird beim Übergang des mehrstufigen #1- stimmtasters 6 von der zweiten Schaltstufe 11, insbesondere vom Zustimmungszustand 17 in die dritte Schaltstufe 12, nämlich in den Not-Aus- bzw. Panikzustand 18 kein oder nur ein vernachläs- sigbar kleiner Verstellweg vom Betätigungselement 16 zurückgelegt. Der Übergang von der zwei-
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ten Schaltstufe 11, also vom Zustimmungszustand 17, in die dritte Schaltstufe 12, nämlich in den Panikzustand 18, wird vom Kraft- oder Drucksensor 7 durch einen sprunghaften bzw. impulsartigen Anstieg der auf ihn einwirkenden mechanischen Kräfte bzw. Drücke erkannt. Dieser vom Bediener auf den Drucksensor 7 eingebrachte Kraft- bzw.
Druckanstieg wird vom Kraft- oder Drucksensor 7 erfasst und durch ein dementsprechendes Sensorsignal an die elektronische Auswertevorrichtung 9 gemeldet. Diese erkennt daraufhin das Vorliegen eines Not-Aus- bzw. eines Panikzustandes 18 und überführt infolgedessen das Schaltelement 14 in den geöffneten bzw. in den nicht-leitenden Zustand. Dieser geöffnete bzw. unterbrochene Schaltzustand des Schaltelementes 14 nach einem impulsartigen Kraft- bzw. Druckanstieg am Kraft- oder Drucksensor 7 wird als Nothalt gewertet und zumindest alle kritischen Bewegungsabläufe bzw. Betriebszustände der Maschine bzw. des Robo- ters werden sofort angehalten.
Bei diesem Zustimmschalter 6 ist also der Wechsel vom Zustimmungszustand 17 in den Panik- zustand 18 ohne Zurücklegung eines Verstellweges ermöglicht. In Notsituationen entfällt dadurch in vorteilhafter Art und Weise jene Verstellzeit, welche erforderlich wäre, um das Betätigungsele- ment 16 der Sicherheitsschalteinrichtung 5 vom Zustimmungszustand 17 in den Panikzustand 18 umzustellen.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 macht sich dabei über den Kraft- oder Drucksensor 7 die au- tomatische, unweigerliche Reaktion eines Bedieners zunutze, dass dieser kurz vor oder während einer Notsituation, wie z. B. einer Sachbeschädigung oder einem Unfall, die Hände bzw. Finger verkrampft. Erschreckt nämlich der Bediener durch eine plötzlich eintretende, kritische Situation, so nimmt dieser entweder die Hand vom Zustimmtaster 6 und überführt diesen somit in den Ruhezu- stand 13 oder es erfolgt eine krampfartige Erhöhung des Betätigungsdruckes auf die Sicherheits- schalteinrichtung 5, wodurch diese in den Panikzustand 18 überführt wird und ebenso eine Ab- schaltung bzw. Stillegung der Maschine oder des Roboters erfolgt.
Die erfindungsgemässe Sicher- heitsschalteinrichtung 5 erkennt also mittels dem Kraft- oder Drucksensor 7 das Vorliegen einer Notsituation, nachdem in derartigen Fällen zumeist eine deutlich erhöhte Betätigungskraft auf den Zustimmtaster 6 aufgebracht wird.
Über die Auswertevorrichtung 9 bzw. über die Steuerlogik der Auswertevorrichtung 9 wird gesi- chert verhindert, dass bei einer Aufhebung des Panikzustandes 18 während dem Übergang in den Ruhezustand 13 ein Zustimmungszustand 17 eintritt. Wenn also vom Panikzustand 18 in den Ruhezustand 13 gewechselt wird, so wird von der Auswertevorrichtung 9 verhindert, dass dabei durch das Vorliegen oder Eintreten (Fig. 2) bzw. das Überfahren (vgl. Fig. 3) der zweiten Schaltstu- fe 11 kurzfristig ein Zustimmungszustand 17 entsteht. Um erneut einen Zustimmungszustand 17 einnehmen zu können, muss zuvor vollständig in den Ruhezustand 13 gewechselt werden. Die Unterbindung einer kurzfristigen Zustimmung nach Einnahme des Panikzustandes 18 bzw. des Nothaltzustandes erfolgt durch die in der elektronischen Auswertevorrichtung 9 implementierte Steuerlogik.
Das Betätigungselement 16 wird im unbetätigten Zustand von wenigstens einem elastisch rückstellenden Federmittel 19 in Form einer Schraubenfeder, Blattfeder oder einem federelasti- schen Kunststoffteil, wie z. B. einem Gummiblock und dgl. in die erste Schaltstufe 10, also in den Ruhezustand 13 gedrängt. In diesem Ruhezustand 13 bzw. in der ersten Schaltstufe 10 ist ein Endbereich 20 des Betätigungselementes 16 in einem Abstand 21 von einer drucksensitiven Oberfläche 22 des Kraft- oder Drucksensors 7 entfernt.
Der Kraft- oder Drucksensor 7 ist bevorzugt über ein Grundgehäuse 23 des Zustimmtasters 6 gehaltert oder zumindest teilweise darin aufgenommen. Das Grundgehäuse 23 mit dem darauf bzw. darin befestigten Kraft- oder Drucksensor 7 ist relativ zum Betätigungselement 16 verstellbar gelagert. Insbesondere ist das Betätigungselement 16 relativverstellbar zum Grundgehäuse 23 bzw. Kraft- oder Drucksensor 7 gelagert. Bevorzugt ist das Grundgehäuse 23 bzw. der Kraft- oder Drucksensor 7 ortsfest an einer Gehäusewand des in Fig. 1 gezeigten Handbediengerätes 1 mon- tiert und das Betätigungselement 16 ist durch den Bediener bei Aufbringen einer Betätigungskraft relativ zum Kraft- oder Drucksensors 7 bzw. zu dem diesen halternden Grundgehäuse 23 verstell- bar.
Die Verstellbewegung des Betätigungselementes 16 erfolgt bevorzugt linear und wird mittels einer aus dem Stand der Technik bekannten Führungsvorrichtung 24 zwischen dem Grundgehäu- se 23 und dem Betätigungselement 16 ermöglicht.
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Anschlagflächen 25 und 26 am Betätigungselement 16 bzw. am Grundgehäuse 23 verhindern eine unbegrenzte Verstellung des Betätigungselementes 16 entgegen einer Betätigungsrichtung - Pfeil 27 - über die erste Schaltstufe 10 hinweg. D. h. die Anschlagflächen 25,26 verhindern, dass sich das Betätigungselement 16 vom Grundgehäuse 23 lösen kann.
Selbstverständlich ist es auch möglich, das Betätigungselement 16 rotatorisch zu lagern und somit einen Schwenkweg zwischen den einzelnen Schalt- bzw. Tastzuständen auszubilden. Eben- so ist es möglich, den Kraft- oder Drucksensor 7 selbst relativbeweglich zu einer Anschlagfläche anzuordnen bzw. am verstellbaren Betätigungselement 16 zu befestigen. Hierfür ist aber eine flexible bzw. längenvariable Leitungsverbindung 8 zwischen dem Kraft- oder Drucksensor 7 und der Auswertevorrichtung 9 erforderlich. Ebenso ist es denkbar, das Grundgehäuse 23 mit dem Kraft- oder Drucksensor 7 bei Aufbringen einer Betätigungskraft relativ zum feststehenden Betäti- gungselement 16 zu bewegen.
Das Grundgehäuse 23 kann aus Kunststoff gebildet sein und dient vorwiegend zur Halterung des Kraft- oder Drucksensors 7 und gegebendenfalls zur Führung des Betätigungselementes 16.
Der Kraft- oder Drucksensor 7 kann dabei durch einen passiven Sensor gebildet sein, welcher entsprechend den vorliegenden Kraft- bzw. Druckverhältnissen eine Veränderung seines elektri- schen Widerstandes vornimmt. Durch die entsprechend der Kraft- bzw. Druckänderung auftretende Veränderung des elektrischen Widerstandes des Kraft- oder Drucksensors 7 kann von der Auswer- tevorrichtung 9 in Abhängigkeit der Stromaufnahme bzw. des Spannungsabfalls am Kraft- oder Drucksensor 7 auf die jeweils vorherrschenden Kraft- oder Druckverhältnisse Rückschluss gezogen werden. Entsprechend diesen Ergebnissen werden dann die jeweiligen Schaltzustände, wie Ruhe-, Zustimmungs- oder Panikzustand 13,17, 18 am Schaltelement 14 eingestellt.
Ebenso ist es möglich, den Kraft- oder Drucksensor 7 durch einen aktiven Sensor, z. B. in Art eines piezoelektrischen Sensors, zu bilden. Bei einem durch einen piezoelektrischen Sensor gebildeten Kraft- oder Drucksensor 7 kann in Abhängigkeit des der elektronischen Auswertevor- richtung 9 zur Verfügung gestellten elektrischen Sensorsignals bzw. Spannungssignals auf die vorherrschenden Kraft- oder Druckverhältnisse geschlossen werden.
In Fig. 3 ist eine weitere Ausführungsvariante der Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. des zu- stimmtasters 6 in Seitenansicht bei teilweiser Schnittdarstellung gezeigt.
Hierbei ist wiederum der Kraft- oder Drucksensor 7 vom Grundgehäuse 23 der Sicherheits- schalteinrichtung 5 gehaltert bzw. aufgenommen. Mittels der Führungsvorrichtung 24 ist das Betä- tigungselement 16 relativ zum Grundgehäuse 23 bzw. relativ zum Kraft- oder Drucksensor 7 ver- schiebbar gelagert. Unter der Kraftwirkung des Federmittels 19, welche beispielsweise durch eine Schraubenfeder für Druckbeanspruchung gebildet ist, wird das mechanische, stösselartige Betäti- gungselement 16 in die in strichlierten Linien dargestellte, erste Schaltstufe 10 gedrückt. In dieser ersten Schaltstufe 10 bzw. im Ruhezustand 13 ist der dem Kraft- oder Drucksensor 7 zugeordnete Endbereich 20 des Betätigungselementes 16 bevorzugt in einer Distanz zur drucksensitiven Ober- fläche 22 des Kraft- oder Drucksensor 7 angeordnet.
Der Bediener kann durch Aufbringen einer gegenüber der Federkraft des Federmittels 19 grö- #eren, entgegen gerichteten Betätigungskraft - Pfeil 28 - das Betätigungselement 16 in die zweite Schaltstufe 11 überführen. Diese zweite Schaltstufe 11 ist dem Zustimmungszustand 17 gleichge- setzt. In dieser zweiten Schaltstufe 11 liegt der dem Kraft- oder Drucksensor zugeordnete Endbe- reich 20 des Betätigungselementes 16 an der Oberseite bzw. an der drucksensitiven Oberfläche 22 des Kraft- oder Drucksensors 7 an und übt auf diesen zumindest eine geringfügige Anpresskraft aus, welche vom Kraft- oder Drucksensor 7 erfasst und in ein verwertbares elektrisches Signal umgewandelt wird.
Mittels einer zwischen dem Betätigungselement 16 und dem Grundgehäuse 23 wirkenden Po- sitioniervorrichtung 29 kann ein eingenommener Zustimmungszustand 17 auch bei geringfügigen Schwankungen der vom Bediener aufgebrachten Betätigungskraft 28 beibehalten werden. Die von der Positioniervorrichtung 29 auf das Betätigungselement 16 aufgebrachte Positionierkraft ist dabei aber stets niedriger gewählt als die vom Federmittel 19 aufbringbare Rückstellkraft, sodass das Betätigungselement 16 bei Wegnahme der vom Benutzer aufgebrachten Betätigungskraft - Pfeil 28 - selbsttätig wieder in die erste Schaltstufe 10 bzw. in den Ruhezustand 13 überführt wird.
Die Positioniervorrichtung 29 umfasst dabei in etwa in Querrichtung zur Betätigungsrichtung - Pfeil 27 - des Betätigungselementes 16 verstellbar gelagerte Halteorgane 30 in Form von Kugeln,
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federelastischen Haltezungen, oder wie in strichlierten Linien angedeutet in Form von federelas- tisch vorgespannten Bolzen, welche zumindest teilweise in eine nutförmige Ausnehmung 31 bzw. in einen Einschnitt des Betätigungselementes 16 ragen. Die Halterorgane 30 werden dabei über ein weiteres Federmittel 32 mit einer bestimmten Anpresskraft gegen die Oberfläche des Betäti- gungselementes 16 gedrückt. Gegebenenfalls ist die Federkraft der Federmittel 32 bzw. die Anpresskraft der Halteorgane 30 gegen das Betätigungselement 16 mittels wenigstens einem Einstellelement 33 veränderbar.
Die Einstellelemente 33 können dabei durch Stellschrauben gebildet sein, über welche die Federvorspannung des Federmittels 32 verändert werden kann.
In der zweiten Schaltstufe 10 bzw. im Zustimmungszustand 17 werden die Halteorgane 30 in die Ausnehmung 31 gedrückt und sichern somit in einem gewissen Ausmass den Zustimmungszu- stand 17. D. h. geringfügige Schwankungen der vom Bediener aufgebrachten Betätigungskraft 28, welche keinerlei Zustandsveränderungen hervorrufen sollten, werden durch die Positioniervorrich- tung 29 mechanisch abgefangen bzw. eliminiert. Die Handhabung der Sicherheitsschalteinrichtung 1 bzw. des Zustimmtasters 6 kann dadurch verbessert werden.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Positioniervorrichtung 29 gegengleich auszubilden, d. h. am Betätigungselement 16 Vorsprünge bzw. Verdickungen vorzuse- hen, welche mit korrespondierenden Vertiefungen bzw. Ausnehmungen am Grundgehäuse in Wirkerbindung versetzt werden können. In einer möglichen Ausführungsvariante kann die Positio- niervorrichtung 29 alleinig durch ausreichend elastische Fortsätze und/oder korrespondierende Ausnehmungen am Betätigungselement 16 bzw. am Grundgehäuses 23 realisiert werden. Die vom Federmittel 19 aufgebrachte Rückstellkraft soll dabei aber stets grösser bemessen sein als die von der Positioniervorrichtung 29 aufbringbare Haltekraft, sodass das Tastverhalten des Zustimmtasters 6 in vorteilhafter Art und Weise erhalten bleibt.
Die Positioniervorrichtung 29 bzw. Haltevorrichtung verhindert also ein ungewolltes Kippen des Zustimmtasters 6 von einem aktuell eingenommenen Zustimmungszustand 17 in den Ruhezustand 13 oder in den Panikzustand 18 auch nach länger andauernder, ermüdungsgefährdeter Einnahme der zweiten Schaltstufe 11 bzw. des Zustimmungszustandes 17.
Sobald aber die vom Benutzer aufgebrachte Betätigungskraft - Pfeil 28 - die vergleichsweise geringe Haltekraft der Positioniervorrichtung 29 und gegebenenfalls die aktuelle Gegenkraft des Federmittels 19 übersteigt, so wird der Zustimmtaster 6 bzw. das Betätigungselement 16 in die dritte Schaltstufe 12, also in den Panikzustand 18 überführt.
Bei der Ausführung gemäss Fig. 3 ist das Betätigungselement 16 zudem zweiteilig ausgeführt und unter der Kraftwirkung eines zustätzlichen Federmittels 34 längenvariabel. Insbesondere ist dieses Betätigungselement 16 durch ein erstes Übertragungsteil 35 und durch ein zweites Übertra- gungsteil 36 gebildet. Die beiden Übertragungsteile 35,36 sind zueinander relativverschiebbar geführt und unter der Kraftwirkung des zusätzlichen Federmittels 34 im Normalfall in eine Endlage gedrängt, in welcher das Betätigungselement 16 seine grösste Längserstreckung aufweist.
Zumindest bei einem Wechsel vom Zustimmungszustand 17 bzw. von der zweiten Schaltstufe 11 in den Panikzustand 18 bzw. in die dritte Schaltstufe 12 wird die Längserstreckung des Betäti- gungselementes 16 entgegen der Kraftwirkung des Federmittels 34 reduziert. Im gezeigten Aus- führungsbeispiel wird das Federmittel 34 bei Einnahme der in strichlierten Linien dargestellten, dritten Schaltstufe 12 komprimiert, wodurch vom zweiten Übertragungsteil 36 ein höherer Anpressdruck auf den Kraft- oder Drucksensor 7 ausgeübt wird. Dadurch wird von diesem der geforderte Panikzustand 18 bzw. Not-Aus-Zustand über die Leitungsverbindung 8 an die in Fig. 1 oder Fig. 2 veranschaulichte Auswertevorrichtung 9 gemeldet.
Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist also nicht nur ein Verstellweg 15 zwischen der ersten Schaltstufe 10 (dem Ruhezustand 13) und der zweiten Schaltstufe 11 (dem Zustimmungszustand 17), sondern auch ein weiterer Verstellweg 37 zwischen der zweiten Schaltstufe 11 (dem Zustim- mungszustand 17) und der dritten Schaltstufe 12 (dem Panikzustand 18) gegeben. Dieser dritte Verstellweg 37 wird durch das unter Krafteinwirkung längenvariable, zweiteilige Betätigungsele- ment 16 erzielt.
Selbstverständlich ist es im Rahmen der Erfindung aber auch möglich, das Grundgehäuse 23 unter Krafteinwirkung längenvariabel auszubilden und somit in äquivalenter Weise den Verstellweg 37 zu realisieren.
Die Längsführung zwischen dem ersten Übertragungsteil 35 und dem zugeordneten zweiten
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Übertragungsteil 36 kann in Art einer Kolben-Zylinderanordnung ausgeführt sein. Ein maximal möglicher Längsverstellweg 38 zwischen den federelastisch gegeneinander abgestützten Übertra- gungsteilen 35,36 ist in etwa gleich dem Verstellweg 37 zwischen dem Zustimmungszustand 17 und dem Panikzustand 18 gewählt. Anschlagflächen 25,26 am Betätigungselement 16 bzw. am Grundgehäuse 23 verhindern ein Lösen des Betätigungselementes 16 vom Grundgehäuse 23 infolge der permanenten Kraftwirkung des Federmittels 19 auf das Betätigungselement 16.
In der dritten Schaltstufe 12 bzw. im Panikzustand 18 kann die vom Bediener aufgebrachte Be- tätigungskraft 28 auch direkt, nämlich ohne Zwischenschaltung der Elastizität des zusätzlichen Federmittels 34, auf den Kraft- oder Drucksensor 7 einwirken, wenn der Längsverstellweg 38 der beiden Übertragungsteile zueinander anschlagbegrenzt ist und dabei kleiner bemessen wird als der Verstellweg 37 in die dritte Schaltstufe 12.
Der Vorteil der Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. des Zustimmtasters 6 gemäss Fig. 3 liegt darin, dass durch die Positioniervorrichtung 29 bzw. die dementsprechende Haltevorrichtung ein für den Benutzer deutlich merkbarer Druckpunkt geschaffen wird, welcher das Vorliegen des Zustim- mungszustandes 17 deutlich erkennbar macht. Zudem ist von Vorteil, dass für den Bediener trotz der Anordnung eines an und für sich nicht komprimier- bzw. stauchbaren Kraft- oder Drucksensors 7 ein deutlich spürbarer Verstellweg 37 vom Zustimmungszustand 17 in den Panikzustand 18 zur Verfügung steht.
Gegebenenfalls ist es auch möglich, in der dritten Schaltstufe 12 bzw. für den Panikzustand 18 eine weitere Positionier- bzw. Haltevorrichtung vorzusehen, welche auch derart ausgebildet sein kann, dass das Betätigungselement 16 in dieser Not-Aus-Stellung bleibend gehalten wird. Dadurch kann einerseits die Einnahme des Not-Aus-Zustandes dauerhaft gesichert werden und nur bewusst durch Aufbringen einer Gegenkraft wieder aufgehoben werden. Zudem ist eine Verrastung in der dritten Schaltstufe 12 bzw. im Panikzustand 18 für die Nachvollziehbarkeit von eingenommenen Not-Aus-Zuständen der Maschine bzw. des Roboters von Vorteil.
Fig. 4 zeigt eine mögliche Kennlinie des in Zusammenschau mit Fig. 1 bis 3 beschriebenen Kraft- oder Drucksensors 7. Auf einer Abszisse 39 eines Diagramms 40 ist dabei die auf den Kraft- oder Drucksensor 7 einwirkende Kraft und auf einer Ordinate 41 ist die Grösse bzw. Amplitude des mit dem Kraft- oder Drucksensor 7 generierbaren bzw. des von diesem bereitgestellten Sensorsig- nal aufgetragen.
Diagramm 40 zeigt dabei, dass der Kraft- oder Drucksensor 7 eine weitgehend lineare Charak- teristik aufweist. Selbstverständlich ist es auch möglich, nichtlinear arbeitende Kraft- oder Druck- sensoren 7 einzusetzen. Der Auswertevorrichtung 9 sind wenigstens zwei Grenzwerte 42,43 für das Sensorsignal vorgegeben. Insbesondere ist ein unterer Grenzwert 42 und ein oberer Grenz- wert 43 hinsichtlich der Grösse des Sensorsignals vordefiniert. Die Auswertevorrichtung 9 vergleicht dabei fortwährend die aktuellen Werte des Sensorsignals mit den vordefinierten Grenzwerten 42, 43. Liegt dabei der aktuelle Wert des Sensorsignals unterhalb dem Grenzwert 42, so erkennt die Auswertevorrichtung 9 den Ruhezustand 13. Liegt der aktuelle Wert des Sensorsignals zwischen dem unteren Grenzwert 42 und dem oberen Grenzwert 43, so erkennt die Auswertevorrichtung 9 den Zustimmungszustand 17.
Liegt jedoch der eingelesene Wert des Sensorsignals über dem oberen Grenzwert 43, so erkennt die Auswertevorrichtung 9 den Panikzustand 18 bzw. einen Nothaltzustand.
Ist der aktuelle Amplituden- oder Frequenzwert des Sensorsignals niedriger als der untere Grenzwert 42, so ist die auf den Kraft- oder Drucksensor 7 einwirkende Betätigungskraft - Pfeil 28 - kleiner einem bestimmten unteren Schwellwert 44. Ist der aktuelle Wert des Sensorsignals zwi- schen dem unteren Grenzwert 42 und dem oberen Grenzwert 43 einzureihen, so liegt die aktuell einwirkende Betätigungskraft -Pfeil 28 - zwischen dem unteren Schwellwert 44 und einem be- stimmten oberen Schwellwert 45. Übersteigt die auf den Kraft- oder Drucksensor 7 einwirkende Betätigungskraft - Pfeil 28 - den oberen Schwellwert 45, so steigt auch der Wert des Sensorsignals über den oberen Grenzwert 43, wodurch die Auswertevorrichtung 9 einen Panikzustand 18 erkennt und diese Information entsprechend weiterleitet.
Selbstverständlich ist es anstelle des gezeigten, direkt-proportional wirkenden Kraft- oder Drucksensors 7 auch möglich, indirekt-proportional wirkende Kraft- oder Drucksensoren 7 einzu- setzen, bei welchen mit zunehmender Krafteinwirkung eine Verkleinerung einer Signalamplitude bzw. eine Reduzierung einer Signalfrequenz eintritt.
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Die in Zusammenschau mit den Fig. 1 bis 4 beschriebene Fig. 5 zeigt eine Zustandstabelle 46 der Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. des Zustimmtasters 6 bei Einnahme einzelner Schaltstufen 10,11, 12 bzw. Schaltzustände in Verbindung mit verschiedenen Übergängen der einzelnen Schaltstufen 10,11, 12 bzw. Schaltzustände.
In der ersten Tabellenzeile sind dabei die einzelnen Schaltstufen 10,11, 12 und beispielhaft mehrere vorgenommene Wechsel der einzelnen Schaltstufen 10,11, 12 eingetragen. In der zwei- ten Tabellenzeile sind die entsprechenden Schaltzustände des Schaltelementes 14, nämlich offen (0) bzw. nichtleitend sowie geschlossen (1) bzw. leitend eingetragen. Daraus ist klar ersichtlich, dass die elektronische Auswertevorrichtung 9 bei einem Schaltzustandübergang von der dritten Schaltstufe 12 in einen beliebigen anderen Schaltzustand 10 oder 11 selbst eine kurzfristige Zu- stimmung wirksam unterbindet.
Zurückkommend auf die Darstellung gemäss den Figuren 1 bis 3 ist es gemäss einer bevorzug- ten Weiterbildung - wie diese insbesondere in Figur 2 veranschaulicht ist - auch möglich, anstelle einer mechanischen Haltevorrichtung 29 eine Signalisiervorrichtung 47 vorzusehen, welche dem Bediener der Sicherheitsschalteinrichtung 5 ein Erreichen des unteren und/oder oberen Grenzwer- tes 42,43 bzw. ein Erreichen des unteren und/oder oberen Schwellwertes 44,45 der Betätigungs- kraft - Pfeil 28 - signalisiert. Diese Signalisiervorrichtung 47 ist bevorzugt durch einen akustischen Signalgeber 48, z. B. in Art eines Miniaturlautsprechers, gebildet. Selbstverständlich ist es auch möglich, eine optische Signalisiervorrichtung 47 vorzusehen, welche z. B. eine Leuchtdiode als optische Signalquelle umfasst.
Mittels dieser Signalisiervorrichtung 47 wird dem Bediener, insbesondere bei Einnahme der zweiten Schaltstufe 11 bzw. des Zustimmungszustandes 17, eine Annäherung an den unteren und/oder oberen Grenzwert 42,43 bzw. an den unteren bzw. oberen Schwellwert 44,45 bezug- nehmend auf die Betätigungskraft - Pfeil 28 - mitgeteilt, sodass ein unbeabsichtigter Wechsel in den Ruhe- bzw. in den Panikzustand 13 bzw. 18 verhindert werden kann.
Das Erreichen des unteren unteren und/oder oberen Grenz- bzw. Schwellwertes 42,43; 44,45 ausgehend von der zweiten Schaltstufe 11 bzw. vom Zustimmungszustand 17 kann dem Bediener dabei durch ein in der Intensität und/oder in der Frequenz variierendes akustisches und/oder optisches Signal des Signalgebers 48 verdeutlicht werden. So kann z. B. vor dem Erreichen bzw.
Überschreiten des unteren und/oder oberen Grenzwertes 42,43 die Frequenz eines akustischen Signals kontinuierlich erhöht werden und dadurch dem Bediener eine bevorstehende Unterschrei- tung bzw. Überschreitung des vordefinierten Grenzwertes 42 bzw. 43 unmissverständlich angekün- digt werden. Diese optische und/oder akustische Signalsiervorrichtung 47 ermöglicht dem Bediener also eine gesicherte Beibehaltung des Zustimmungszustandes 17 auch bei längerfristiger, ermü- dungsgefährdeter Bedienung der Sicherheitsschalteinrichtung 5. Die Signalisiervorrichtung 47 kann in einfacher Art und Weise in die Auswertevorrichtung 9 implementiert sein.
Diese Signalisiervor- richtung 47 bzw. die dementsprechende Vorwarneinrichtung zur Abgabe eines Hinweissignals vor dem tatsächlichen Wechsel des aktuellen Schaltzustandes kann dabei in einfacher Art und Weise softwaremässig über einen Mikroprozessor oder aber auch diskret mittels Schwellwertschaltungen realisiert werden. Ein Vorteil dieser Signalisiervorrichtung 47 besteht darin, dass ein Bediener die Handhabung der Sicherheitsschalteinrichtung 5 trainieren bzw. sich auf die erforderlichen Betäti- gungskräfte und die vordefinierten Grenzwerte 42,43 bzw. Schwellwerte 44,45 einstellen kann.
Die Signalisiervorrichtung 47 bzw. Vorwarnvorrichtung kann - wie in Figur 2 dargestellt - mit der elektronischen Auswertevorrichtung 9 eine einzige Baueinheit bilden, welche auf den mechani- schen Komponenten der Sicherheitsschalteinrichtung 5 montiert ist. Ebenso ist es möglich, die Signalisiervorrichtung 47 und/oder die Auswertevorrichtung 9 örtlich getrennt zur Sicherheits- schalteinrichtung 5 anzuordnen und eine Leitungsverbindung 8 zwischen den einzelnen Kompo- nenten aufzubauen.
Die Auswertevorrichtung 9 bzw. das Schaltelement 14 ist über eine standardmässige Schnitt- stelle in Form von Anschlussklemmen oder dgl. in eine elektrische Steuervorrichtung für die Ma- schine bzw. für den Roboter einbindbar.
Der Ordnung halber sei abschliessend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis der Sicherheitsschalteinrichtung 5 oder des Handbediengerätes 1 dieses bzw. deren Bestandteile teilweise unmassstäblich und/oder vergrössert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der
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Beschreibung entnommen werden.
Vor allem können die einzelnen in den Fig. 1 ; 3 ; 5 gezeigten Ausführungen und Massnah- men den Gegenstand von eigenständigen, erfindungsgemässen Lösungen bilden. Die diesbezügli- chen, erfindungsgemässen Aufgaben und Lösungen sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
Bezugszeichenaufstellung
1 Handbediengerät 41 Ordinate
2 Programmier- und/oder Bedienelement 42 Grenzwert
3 Ausgabevorrichtung 43 Grenzwert
4 Leitungsverbindung 44 Schwellwert
5 Sicherheitsschalteinrichtung 45 Schwellwert
6 Zustimmtaster 46 Zustandstabelle
7 Kraft- oder Drucksensor 47 Signalisiervorrichtung
8 Leitungsverbindung 48 Signalgeber
9 Auswertevorrichtung
10 Schaltstufe
11 Schaltstufe
12 Schaltstufe
13 Ruhezustand
14 Schaltelement
15 Verstellweg
16 Betätigungselement
17 Zustimmungszustand
18 Panikzustand
19 Federmittel
20 Endbereich
21 Abstand
22 Oberfläche
23 Grundgehäuse
24 Führungsvorrichtung
25 Anschlagfläche
26 Anschlagfläche
27 Pfeil (Betätigungsrichtung)
28 Pfeil (Betätigungskraft)
29 Positioniervorrichtung
30 Halteorgan
31 Ausnehmung
32 Federmittel
33 Einstellelement
34 Federmittel
35 Übertragungsteil
36 Übertragungsteil
37 Verstellweg
38 Längsverstellweg
39 Abszisse
40 Diagramm