CN100543356C - 机器的与状态相关的保险装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于确保印刷工业的机器(1,10,11)中危险区域安全的方法及装置,其中这种危险区域用至少一个传感器(40,41)来监测,该传感器适于识别进入该危险区域的目标(8,13)及与一个机器控制装置(5)形成连接(6)。本发明的特征在于:当一个目标(8,13)进入该危险区域时,借助传感器(40,41)来识别该目标(8,13),及由机器控制装置(5)根据该识别及根据机器(1,10,11)的相应工作状态来影响该机器(1,10,11)的危险区域的状态。

Description

机器的与状态相关的保险装置
技术领域
本发明涉及用于确保机器中危险区域的安全方法及装置,其中这种危险区域用至少一个传感器来监测,该传感器适于识别进入该危险区域的目标及与一个机器控制装置形成连接。
背景技术
已经公知了一些方法及保护装置,借助它们可确保机器安全,其中可对于一定目标的允许进入与不允许进入作出辨别。这种装置已由US 2003/0164447 A1公开及确保一个金属加工机的危险区域安全。其中该金属加工机的危险区域的敞开部分主要借助一个光栅装置来保险,这里该光栅装置能够辨别允许的工件与不允许的操作人员身体部分。该辨别是这样进行的,即当工件穿过光栅时由于其厚度小仅使一个光束遮光,而操作人员的肢体由于其尺寸大而使至少两个相邻的光束被遮光。只要是一个光束被遮光,金属加工机仍保留完全正常的工作状态,而当操作人员的身体部分介入时机器立即被关停。
但这种类型的保险在印刷机的危险区域中不符合要求,因为这里在一个页张印刷机的收纸器及页张续纸器的区域中在工作期间在一定条件下需要被干预。但这种介入根据现有技术的解决方案是不允许的。
发明内容
因此本发明的任务是,提出一种用于机器中危险区域的保险的方法及装置,它能够辨别允许的与不允许的对危险区域的介入及在一定情况下也允许本来不允许的目标介入到危险区域中。
根据本发明,提出了一种用于确保机器中危险区域安全的方法,其中这种危险区域用至少一个传感器来监测,该传感器适于识别进入该危险区域的目标及与一个机器控制装置形成连接,其中,当一个目标进入该危险区域时,借助传感器来识别该目标,及由机器控制装置根据该识别及根据机器的当时的工作状态来影响该机器的危险区域的状态。
根据本发明,还提出了一种用于实施所述方法的装置,尤其是印刷机。
为了能确保机器中的危险区域安全,将用一个传感器监测该区域,该传感器能够识别介入危险区域的目标。因此它基本上可区分允许进入及禁止进入危险区域的目标。这些允许及禁止进入的目标将被分为两类,以致每个被识别的目标不是归入允许的类就是归入禁止的类。只要一个允许的目标进入危险区域,例如一个新的页张堆置入到页张续纸器中,机器将完全正常地继续运行。如果一个不允许的目标介入该危险区域,则将根据现有技术立即使机器关停。但现在根据本发明还要相应地考虑机器的工作状态,以致仅当基于危险区域的当前工作状态也存在对操作人员的紧急危险时,才真正关停机器。例如当危险区域中的对操作人员有挤压危险的运动部件基于当前的运行状态本来就静止时,则机器本身不需要被关机。因此保护装置总是考虑对操作人员紧急伤害的潜在危险及仅当在危险区域中的该伤害潜在危险真正存在时,才使机器停止运行。这就提高了机器的可使用性。
在本发明的第一构型中提出:传感器适于区分人体部分与物件。借助本发明的该构型可保证:当人体部分介入而在危险区域中有紧急的危险时,机器立即被转变到安全状态,而物件的进入例如在印刷机的页张续纸器或收纸器中更换页张堆时不需要引起机器停机。
一个有利的方式是,借助传感器对介入危险区域中的目标进行三维检测。这种传感器是一个三维摄像或照相机,它允许对介入的目标根据其外部形状来单义地识别。借助该三维摄像或照相机还可以检测介入目标的介入深度,以致当目标介入到危险区域中的程度存在直接的危险时,才关停机器。此外,以此方式方法,根据机器的相应工作状态及由此产生的不同的潜在危险,对于不同的目标将允许不同的进入深度。在此情况下对于允许的及不允许的目标类还可附加另一类,在这类中允许的及不允许的目标还将根据相应的机器状态按照其介入深度来划分。因此例如在页张续纸器区域中,当载有剩余页张堆的页张堆托板位于上部区域时,下部区域可让操作人员自由进入,直到页张堆托板又向下运动为止。如果页张堆托板的运动转入向下,则机器已处于另一工作状态,如果有操作人员在续纸堆的页张堆托板下面时,则将导致机器的立即停机。
在本发明的一个简化的实施形式中,传感器是一个光栅装置或一个光帘。这里对于一个光帘可理解为多个设置在一个平面中的光栅。借助这些光栅装置也可以作到:至少在允许及不允许目标之间进行粗分类。当然在使用光栅装置时应注意,将物件及人体部分确切无疑地彼此分开,以致人体部分总是被归入不允许的目标。
在本发明的一个有利的构型中提出,机器控制装置影响危险区域中的机器的危险部件。在该情况下,当不允许的目标介入危险区域时,无需整个机器停机,而仅是引起伤害危险的机器部分被关停或是转到一个安全的状态,由此使不允许的目标与危险的部件不会接触及由此受保护以免被伤害。
此外可考虑,根据被识别目标的借助传感器确定的介入运动并通过机器控制装置的影响确保实现危险区域的安全。借助传感器可作到,对介入危险区域的目标的运动进行检测。如果该目标运动到机器的危险部件上,则机器必需停机或置入一个安全的状态。但如果在出现紧急伤害危险前目标的运动方向改变,以致离开机器危险部件地运动,则机器无需被停机及取而代之地仍可继续运行。
除了运动方向外还可考虑被识别目标的介入速度。如果目标以高的速度介入危险区域,则机器的危险部件或整个机器必需比目标以慢的速度接近时相应更快地被关机。因此这将导致:仅当机器立即关机及运动的危险部件可能进行制动时才必需考虑由于机器中转动质量或运动质量的惯性引起的一定惯性运动或制动时间。
此外可考虑,根据被识别目标的通过传感器识别的形状并通过机器控制装置的影响来确保实现危险区域的安全。借助被识别目标的形状可以区分例如物件与人的肢体。此外也可将物件分成不同的类,以致允许一个页张堆进入页张印刷机的页张续纸器,但也可识别由操作人员无意地介入的工具并导致机器的停机。在此情况下不仅保护了操作人员避免了危险,该危险是当工具碰到机器的运动部分例如通过工具的抛出出现的,而且同时保护了机器的机械部分,否则通过工具的介入可使该机械部分被卡住。在此情况下该保护装置不仅保护了操作人员而且也保护了机器。
附图说明
现在将借助多个附图来详细描述及解释本发明。附图表示:
图1:具有一个续纸器及一个收纸器的轮转式页张印刷机,
图2:收纸器上的被监测的危险区域,及
图3:使用光栅装置来监测印刷机的收纸器上的危险区域。
具体实施方式
图1表示一个印刷机10,它由一个页张续纸器11、两个印刷机构12及一个页张收纸器1组成。在页张续纸器11中借助一个吸头18从续纸堆14吸取及分离页张17及然后通过吸带台19输送到印刷机构12。页张17通过印刷机构12并借助传送滚筒16输送及在已印刷状态下被输送到收纸器1。在此情况下,从最后的印刷机构12一直到收纸器1中收纸堆13的页张输送是由递纸牙链15承担的,后者在至少一侧上抓住页张17及将其放置到收纸堆13中。该印刷机10在工作中通过电子的机器控制装置5来控制,该控制装置转换操作人员的输入。
无论是页张续纸器11还是收纸器1都是一个大大的危险源,因为由于有运动的部件对于操作人员存在大大的伤害危险。另一方面,页张续纸器11及收纸器1内部的危险区域不能简单地通过机械的保护装置完全地阻止对其干预,因为为了在印刷机10的工作需要一定的干预。例如在页张续纸器11中续纸堆14被用完时必需取出空的托板及置入一个新的续纸堆14。为了使印刷机10的工作不中断,可在其运行工作中进行续纸堆14的更换。这也类似地适用于收纸器1,在收纸器上具有印刷好的页张的收纸堆13必需以一定的时间间隔取出,以便为新到来的、印刷好的页张17腾出位置。此外,必需对操作人员提供:以一定的时间间隔对收纸堆13中页张17上的印刷图象进行检查的可能性。为此目的,通常由操作人员从收纸堆13中取出单个页张17及放到一个检查台上进行鉴定。因此当印刷机10工作期间必需有可能:至少在页张续纸器11及收纸器1的一定区域中能进行干预。但出于安全的原因在页张续纸器11及收纸器1中的危险区域必需相应地被保险。
图2表示确保收纸器1的危险区域安全的一个可能性。图2中所示的用于确保收纸器1的一个侧面安全的可能性当然可应用到收纸器1的所有四个侧面上并也可应用在页张续纸器11或印刷机10的其它敞开部分上。根据图2该收纸器1具有至少一个敞开部分2,通过该敞开部分操作人员可介入收纸器1的内部的危险区域中。在相应的大印刷机10上甚至存在操作人员可用整个身体涉入危险区域的可能性,但这里存在着紧急的生命危险。由于该原因将借助一个传感器40来监测入口2,以便检测进入收纸器1中的物体或人员。在图2中该传感器40被作成雷达的形式,它不仅确定至危险区域中的进入,而且也确定进入危险区域中的精确地点3。例如图2中地点3代表想介入收纸器1内部的一个人员的手臂的进入地点。如果在介入地点3不存在收纸器1的直接危及操作人员的部件,则印刷机10不必关机。但如果介入到另一地点、例如介入到其中存在着危险的敞开部分2的上部区域中,即介入人员可能将其手指或其手臂伸入到危险的递纸牙链15的区域中,则机器10立即停机。此外还对机器10的工作状态一起进行考虑。因此在递纸牙链15附近的介入地点3仅当该递纸牙链也运动时才有危险。当不输送页张17时,递纸牙链15静止及在递纸牙链15附近的介入地点3对于介入那里的操作人员不会引起危险的情况,因此在此情况下不需要停机。
在一个替代的构型中也可考虑,若递纸牙链设有单独的驱动装置,则仅是收纸器中的递纸牙链15被关断。若机器控制装置5根据由传感器40求得的介入地点3识别出对于操作人员无直接的危险,尽管如此仍发出声音或光的警告,以便提示操作人员介入了危险区域。
代替传感器40地也可设置一个三维(3D)摄像或照相机,它可监测横截面2及危险区域的内空间。该摄像或照相机除了对形状及由此对介入目标8、13识别外还可求得目标8、13的介入深度。因此也可识别目标8、13在危险区域中的运动变化。一旦目标8、13向着危险源、例如递纸牙链15的方向运动,则在有紧急的伤害危险时而进行印刷机10的关机。
在根据图3的实施形式中使用一个光栅装置41作为传感器40,该光栅装置也如传感器那样通过通信连接部分6与印刷机10的机器控制装置5形成连接。该光栅装置41用其光束覆盖了收纸器1的整个敞开部分2,以致操作人员不可经过光束旁边介入收纸器内部。因此敞开部分2代表监测目标8、13的介入的保险区域44。在此,光栅装置41的光束由设置在光栅装置一侧上的一些发光二极管42产生,以便在对面的一侧上由一些光电二极管43检测。一旦一个物体或人员想进入到危险区域中,将使一个或多个光束中断,以致光不再入射到相应的光电二极管43上。以此方式方法可以确定,实际上哪些光束被阻断。在此情况下,操作人员的手8的进入比整个收纸堆13的进入或离开中断较少的光束。如果操作人员用其手8通过敞开部分2进入收纸器1,则光栅装置41的至少一个光束被中断。该光束的位置被传送到机器控制装置5,然后该控制装置根据所确定的光束位置来采取相应的措施。如果该光束的被穿过没有潜在的伤害危险,则机器控制装置5不使印刷机10或收纸器1停机及可取而代之地发出声音或光的警告信号。但如果通过操作者的手中断了一个光束,在该光束后面将面临直接伤害危险,则机器控制装置5对印刷机10的驱动装置发出一个相应的指令,该驱动装置于是立即被停机。因此具有单个可评估的光束的光栅装置41允许与位置相关地评估敞开部分2的保险区域44。在此情况下将视机器状态而定来辨别介入的目标阻断光束是否将导致危险情况。例如如果在收纸器1中递纸牙链15不运动,则在收纸器1的上部区域中的光束中断不导致机器停机。但如果面临由收纸堆13引起的危险-因为该收纸堆也位于上部区域中-时,则该同一光束的中断导致机器的停机。对机器工作状态的考虑允许机器有更好的可使用性,因为仅当绝对需要时才必需关机。
参考标号表
1    收纸器                               15      收纸器中的递纸牙链
2    收纸器中的敞开部分                   16      传送滚筒
3    进入物的位置坐标                     17      页张
5    机器控制装置                         18      吸头
6    通信连接                             19      吸带台
8    手                                   40      传感器
10   印刷机                               41      光栅装置
11   印刷机的续纸器                       42      发光二极管
12   印刷机构                             43      光电二极管
13   收纸堆                               44      保险区域
14   续纸堆

Claims (10)

1.用于确保机器(1,10,11)中危险区域安全的方法,其中这种危险区域用至少一个传感器(40,41)来监测,该传感器适于识别进入该危险区域的目标(8,13)及与一个机器控制装置(5)形成连接(6),其特征在于:当一个目标(8,13)进入该危险区域时,借助传感器(40,41)来识别该目标(8,13),及由机器控制装置(5)根据该识别及根据机器(1,10,11)的当时的工作状态来影响该机器(1,10,11)的危险区域的状态,并且借助传感器(40,41)进行进入危险区域中的目标(8,13)的三维检测。
2.根据权利要求1的方法,其特征在于:该传感器(40,41)适于区分人体部分(8)与物件(13)。
3.根据权利要求1的方法,其特征在于:该传感器(40)是一个三维摄像或照相机。
4.根据权利要求1的方法,其特征在于:机器控制装置(5)影响机器(1,10,11)的在危险区域中的危险部件(15)。
5.根据权利要求4的方法,其特征在于:机器控制装置(5)将危险区域中的机器(1,10,11)的危险部件(15)置成一个安全状态。
6.根据权利要求1的方法,其特征在于:根据被识别目标(8,13)的借助传感器(40,41)确定的进入运动并通过机器控制装置(5)的影响来使危险区域安全。
7.根据权利要求6的方法,其特征在于:根据被识别目标(8,13)的被识别出的进入速度并通过机器控制装置(5)来实现对危险区域的影响。
8.根据权利要求1的方法,其特征在于:根据被识别目标(8,13)的借助传感器(40,41)识别出的形状并通过机器控制装置(5)的影响来使危险区域安全。
9.用于实施根据权利要求1至10中一项的方法的装置。
10.根据权利要求9的装置,其特征在于:该装置是一个印刷机(10)。
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