CN101745839A - 机床保护装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于机床(12)的机床保护装置，该机床保护装置用于对配属于刀具(14)的保护区域(16)进行监控，该机床保护装置具有用于接收第一保护信号(22)的第一传感器单元(18)。在此提出，所述机床保护装置具有至少一个用于接收第二保护信号(24)的第二传感器单元(20)。

Description

机床保护装置
技术领域
本发明涉及一种按权利要求1前序部分所述的机床保护装置。
背景技术
用于机床的机床保护装置已经为人所熟知。所述机床保护装置设置用于对配属于刀具的保护区域进行监控并且具有用于接收第一保护信号的第一传感器单元。
发明内容
本发明涉及一种用于机床的机床保护装置，该机床保护装置设置用于对配属于刀具的保护区域进行监控，该机床保护装置具有用于接收第一保护信号的第一传感器单元。
在此提出，所述机床保护装置具有至少一个用于接收第二保护信号的第二传感器单元。在这方面，“设置”尤其应该是指专门配备和/或专门布局和/或专门编程。此外，“保护区域”尤其是指这样的区域，该区域由点组成，所述点相对于刀具尤其相对于刀具的切削棱边比如锯削棱边具有最大10厘米并且特别优选最大5厘米的最小间距。优选设置了两个传感器单元用于对保护区域进行监控，其中所述传感器单元中的每一个本身设置用于对整个保护区域进行监控。通过所述按本发明的设计方案可以有利地实现对保护区域的冗余的监控并且由此在机床保护装置的运行中对操作者来说实现高的安全性。此外，借助于所述两个传感器单元可以实现所述机床保护装置的高的可靠性。此外，除了接收之外，所述第一传感器单元可以设置用于发送第一保护信号并且所述第二传感器单元可以设置用于发送第二保护信号。
所述机床保护装置适合于所有类型的机床，在这些机床中对围绕着刀具布置的保护区域的监控显得有意义。特别有利的是，所述机床保护装置可以用在锯削机床上并且尤其可以用在圆锯机中，因为这里由于特殊的危险状况会在圆锯机的运行中对操作者来说实现高的安全性并且降低伤害风险。
此外提出，所述第一传感器单元在至少一个信号参数方面不同于所述至少第二传感器单元。优选所述至少一个信号参数由频率和/或借助于所述两个传感器单元对保护信号进行检测的类型构成。此外，在不同的信号参数下面尤其应该排除这样的情况，即在此以在所述两个传感器单元中以相同的检测类型检测基本上相同的保护信号为基础并且这些传感器单元仅仅布置在不同的位置上。在此特别有利的是，可以在评估时将不同的传感器单元的数据彼此相组合并且/或者彼此相比较以用于对保护区域进行监控。
如果所述第一传感器单元具有一个感知范围，该感知范围至少部分地覆盖所述第二传感器单元的感知空隙，那就可以有利地实现对保护区域的有效且几乎无空隙的监控。在这方面，“感知范围”尤其应该是指为传感器单元所感知的频率范围和/或被感知的角度范围和/或根据检测类型能够被传感器单元检测到的范围。此外，“感知空隙”尤其指一种信息和/或一个处于保护区域之内的区域，所述信息和/或所述区域尤其根据传感器单元的检测类型至少部分地不能借助于传感器单元来检测或者说感知并且/或者所述信息和/或所述区域布置在所述传感器单元的感知范围之外。在这种情况下可以实现对所述保护区域的至少部分无空隙的检测并且由此对操作者来说可以实现对保护区域的有利的安全监控。
特别有利的是，所述保护信号中的至少一个至少部分地由处于可见的波长范围内的信号构成。在此，优选所述传感器单元包括视频摄像机和/或其它对本领域的技术人员来说显得有意义的视觉的传感器装置。
此外提出，所述保护信号中的至少一个至少部分地由近中的红外信号构成。“近中的红外信号”在这方面尤其是指具有处于红外光谱的波长分档间隔中的波长的信号，其中所述红外光谱布置在15微米的波长以下。此外，可以在人体组织和材料之间实现高的对比度，如果设置了用于对处于8微米波长以下的红外光谱的波长分档间隔中的辐射进行检测的敏感区域。尤其有利的是，波长范围是近红外范围。“近红外范围”在这方面尤其应该是指在2微米波长以下的红外光谱的波长分档间隔，比如尤其处于IR-A范围内的波长分档间隔。
在本发明的另一种设计方案中提出，所述保护信号中的至少一个至少部分地由宽带的信号构成，由此可以有利地在保护信号中达到高的信息密度。优选所述宽带的信号由超宽带信号尤其超宽带雷达信号构成，其中在这方面“超宽带信号”尤其应该是指电磁信号，所述电磁信号具有一种工作频率范围，该工作频率范围则具有处于1GHz到15GHz的频率范围内的中频和至少500MHz的频带宽度。优选所述超宽带信号尤其超宽带雷达信号可以连续地或者以先后布置的频率范围步长通过总频率范围来变化。在此，所述传感器单元可以设置用于发出超宽带信号，用于通过总频率范围连续地或者逐步地改变当前的测量频率并且/或者所述传感器单元可以设置用于接收超宽带信号，用于通过总频率范围连续地或者逐步改变当前的接收频率。
此外提出，至少一个传感器单元具有至少一个传感器元件，该传感器元件由电容的传感器构成，由此能够实现高的感知灵敏度并且随之可以快速地检测保护区域之内的微小变化。在此，“电容的传感器”尤其应该是指用于电容测量和/或检测的传感器。所述电容测量在此可以通过测量两个电极之间的介电常数的方式来进行，所述保护区域优选布置在所述两个电极之间，并且/或者可以在操作者接触刀具时根据以电容方式检测到的接触信号来激活尤其对保护运行和/或保护模式的触发。为测量介电常数，优选产生电信号和/或电场，其中在被电信号和/或电场穿过的保护区域之内，由于在该保护区域之内的结构比如由于工件而发生的变化可以检测到电介质的变化。
在一种有利的改进方案中提出，所述机床保护装置具有至少一个计算单元，该计算单元用于对所述第一保护信号和/或所述第二保护信号进行评估。在这方面，“计算单元”尤其应该是指可以由控制单元和/或评估单元构成的单元，其中所述计算单元不仅可以仅仅由处理器构成而且尤其可以由处理器和其它的电子元件比如存储介质构成。通过这种设计方案，可以有利地同时对所述两个传感器单元的保护信号进行评估，并且由此可以特别快速地对所述两个传感器单元中的至少一个的数据中可能存在的风险状况进行快速检测。优选为所述机床保护装置的每个传感器单元设置计算单元，从而此外可以对各个保护信号进行独立的分析和/或评估。
特别有利的是，所述机床保护装置具有计算单元，该计算单元设置用于在对所述第二传感器单元的数据进行评估时考虑所述第一传感器单元的数据。在这种情况下，可以有利地提高触发安全模式比如激活用于使刀具停止的制动器的可靠性。此外，在这种情况下可以借助于所述两个传感器单元的两个数据组来实现有利的系统检查比如所述机床保护装置的自测。
此外提出，所述计算单元设置用于在所述至少两个保护信号中的至少一个中存在至少一个风险参数时激活安全模式。在这方面，“风险参数”尤其应该是指一种参数，该参数在所接收到的或者说探测到的信号中表示操作者的身体部位处于保护区域之内。此外，“安全模式”尤其应该是指所述机床保护装置的一种运行模式，该运行模式尤其自动地由所述计算单元激活并且被启动以保护操作者尤其防止操作者受到刀具的伤害，比如立即使刀具制动和/或锁止刀具等。通过这种设计方案，由于所述两个尤其基于不同的探测类型的传感器单元可以有利地在对操作者来说不期望的危险状况中实现安全模式的可靠触发。
在本发明的一种有利的改进方案中，提出一种用于机床保护装置的方法，其中借助于第一保护信号以及至少一个第二保护信号来对保护区域进行监控。在此可以有利地实现对保护区域的冗余的监控并且由此在所述机床保护装置的运行中对操作者来说实现高的安全性。
此外提出，在所述方法中所述第二保护信号的至少一个感知空隙被所述第一保护信号的感知范围所覆盖。在此可以实现对保护区域的至少部分无空隙的检测并且由此对操作者来说实现了对保护区域的有利的安全监控。
附图说明
其它优点从以下附图说明中获得。在附图中示出了本发明的实施例。附图、说明书以及权利要求包含大量的组合特征。本领域的技术人员也会适宜地单个地研究所述特征并归纳出其它有意义的组合。其中：
图1是具有按本发明的机床保护装置的机床的示意图，
图2是所述机床保护装置的作用原理的框图，并且
图3是所述机床保护装置的一种作为图1的替代方案的示意图。
具体实施方式
图1示出了由台式圆锯机30构成的机床12。所述台式圆锯机30具有刀架32，由圆锯片构成的刀具14布置在该刀架32中。所述刀具14在安装的状态中穿过所述机床12的工作台34的未详细示出的间隙。所述工作台34具有工作面36，该工作面36设置用于放置工件38，在机床12的运行中对该工件38进行加工。此外，所述机床12包括马达单元40，该马达单元40在运行中产生用于刀具14的驱动力矩。此外，所述机床12具有机床保护装置10，该机床保护装置10设置用于在机床12运行时保护操作者42以防止受到刀具14的伤害。所述机床保护装置10具有防护罩44，该防护罩44沿刀具14的圆周方向46围绕着该刀具14的从工作台34中伸出的部分区域50来布置，所述圆周方向46则平行于刀具14的旋转方向48。
此外，所述机床监控装置10具有用于发出和接收第一保护信号22的第一传感器单元18和用于发出和接收第二保护信号24的第二传感器单元20，其中所述第一和第二传感器单元18、20分别设置用于在机床监控装置10的运行中对配属于所述刀具14的保护区域16进行监控。所述第一传感器单元18包括红外传感器52并且在所述防护罩44中布置在一个沿工作方向54处于前面的区域56中，所述工件38沿该工作方向54从操作者42朝刀具14运动。在所述机床保护装置10的运行中，所述红外传感器52设置用于发出第一保护信号22，其中所述第一保护信号22由近中的红外信号构成。所述第一保护信号22被所述工件14和/或操作者42的身体部位比如操作者42的手反射并且随后被红外传感器52接收。所述第二传感器单元20包括超宽带传感器58并且布置在工作台34的下方并且设置用于发出由超宽带信号构成的第二保护信号24。由所述超宽带传感器58发出的超宽带信号被所述工件14和/或操作者42的身体部位反射并且随后被反射的第二保护信号24被超宽带传感器58接收。
在此，所述第一和第二传感器单元18、20或者说所述第一和第二保护信号22、24的区别在于至少一个信号参数，其中在此所述信号参数由检测类型的参数构成。所述第一传感器单元18具有一个感知范围，该感知范围覆盖所述第二传感器单元20的感知范围的感知空隙。所述红外传感器52的感知空隙或者说所述红外传感器52的感知范围的感知空隙比如由在操作者42配戴手套时对操作者42的手的检测的排除构成。在此，操作者42的手的检测可以通过超宽带传感器58来进行。此外，所述第二传感器单元20具有一个感知范围，该感知范围覆盖所述第一传感器单元18的感知范围的感知空隙。所述第二传感器单元20的感知空隙或者说所述超宽带传感器58的感知范围的感知空隙比如由对金属的检测的排除和对刚砍伐的木材的检测的排除构成。在这里，金属或者说刚砍伐的木材的检测可以借助于红外传感器52来进行。
此外，所述机床保护装置10具有三个计算单元28、70、72，所述计算单元28、70、72在运行中用于对由所述两个传感器单元18、20所感知的保护信号22、24进行评估(图1和2)。所述计算单元中的两个70、72被分别配属于所述两个传感器单元18、20之一并且仅仅设置用于对由相应的传感器单元18、20所感知的保护信号22、24进行评估，从而可以进行快速的数据评估。此外，被配属于第一传感器单元18的计算单元70在所述防护罩44中布置在前面的区域56中，并且被配属于第二传感器单元20的计算单元72布置在工作台34的下方。由所述两个传感器单元18、20分别在输出端上产生相应于各自所接收的保护信号22、24的信号特性参数62、64比如电压特性参数并且传送给各自的计算单元70、72。所述计算单元70、72对用于各自的传感器单元18、20的信号特性参数62、64彼此分开地进行评估。随后，将所述两个传感器单元18、20的经过评估的数据通过未详细示出的数据线传送给第三计算单元28，该第三计算单元28将所述两个传感器单元18、20的两个数据组彼此进行比较。此外，所述机床保护装置10具有执行器单元60，该执行器单元60在所述两个保护信号22、24之一中存在着风险参数66时比如在探测到操作者42的手处于保护区域16之内时在所述第三计算单元28中被该第三计算单元28所激活并且触发安全模式比如刀具14的立即制动和/或其它对本领域的技术人员来说显得有意义的安全模式。为触发安全模式，在此必须在所述机床保护装置10的运行中在所述两个传感器单元18、20的两个保护信号22、24的两个数据组中的至少一个中存在着风险参数66。原则上在一种作为替代方案的设计方案中可以设想，所述两个计算单元70、72和第三计算单元28构造为彼此一体的结构。此外，通过所述两个传感器单元18、20之一对保护区域16之内的物品进行探测或者说检测的情况可以通过所述第三计算单元28借助于另外的传感器单元18、20来进行检查。在此，在所述第三计算单元28中，在所述传感器单元18、20之一的两个数据组之一中对处于保护区域16之内的物体的检测通过所述另外的传感器单元18、20的另外的数据组来确认，方法是由所述第三计算单元28将所述两个数据组彼此进行比较。如果比如由金属构成的工件38处于保护区域16中，那就在超宽带传感器58中感知到高的反射信号，在该反射信号中几乎不可能对在保护区域16中的操作者42的手和工件38进行区分。在此借助于所述红外传感器52的第一保护信号22在所述第一计算单元70中不仅确定所述工件38而且确定其材料并且由此在所述第三计算单元28中对通过所述超宽带传感器58实施的检测进行确认。此外，可以借助于所述红外传感器52的第一保护信号22来区分出操作者42的手和由金属构成的工件38。
图3示出了一种作为图1和2的替代方案的实施例。基本上保持相同的构件、特征和功能原则上用相同的附图标记来表示。以下说明基本上局限于相对于图1和2中的实施例的区别，其中关于保持相同的构件、特征和功能请参照对图1和2中的实施例所作的说明。
图3示出了由台式圆锯机30构成的机床12，其具有机床保护装置10的一种作为图1和2的替代方案的设计方案。所述机床保护装置10具有第一传感器单元18，该第一传感器单元18由视频摄像机68构成并且布置在台式圆锯机30的刀具14的防护罩44的内部。所述第一传感器单元18设置用于接收第一保护信号22，该第一保护信号22具有处于可见的波长范围内的波长。此外，所述机床保护装置10具有第二传感器单元20，该第二传感器单元20具有由电容的传感器26构成的传感器元件。所述电容的传感器26设置用于接收或者说检测第二保护信号24，其中在此可以如此布局所述电容的传感器26，从而可以根据所述保护区域16的介电特性参数的检测来检测处于保护区域16中的人体部位并且/或者只有在人体部位与刀具14接触时才存在检测人体部位的情况。
以和关于图1到2中的实施例的说明相类似的方式来对所述两个传感器单元18、20的两个保护信号22、24进行评估。
此外，在本发明的另一种设计方案中可以设想，所述两个传感器单元18、20可以由视频摄像机68和超宽带传感器58或者由红外传感器52和电容传感器26或者由超宽带传感器58和电容传感器26和/或其它的对本领域的技术人员来说显得有意义的设在机床保护装置10内部的传感器单元18、20的组合构成。

Claims (13)

1.用于机床(12)的对配属于刀具(14)的保护区域(16)进行监控的机床保护装置，具有用于接收第一保护信号(22)的第一传感器单元(18)，其特征在于，设有至少一个用于接收第二保护信号(24)的第二传感器单元(20)。
2.按权利要求1所述的机床保护装置，其特征在于，所述第一传感器单元(18)在至少一个信号参数方面不同于所述至少第二传感器单元(20)。
3.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，所述第一传感器单元(18)具有一个感知范围，该感知范围至少部分地覆盖所述第二传感器单元(20)的感知空隙。
4.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，所述保护信号(22、24)之一至少部分地由处于可见的波长范围内的信号构成。
5.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，所述保护信号(22、24)之一至少部分地由近中的红外信号构成。
6.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，所述保护信号(22、24)之一至少部分地由宽带的信号构成。
7.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，至少一个传感器单元(18、20)具有至少一个由电容的传感器(26)构成的传感器元件。
8.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，设有至少一个计算单元(70、72)，该计算单元(70、72)用于对所述第一保护信号(22)和/或第二保护信号(24)进行评估。
9.按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置，其特征在于，设有计算单元(28)，该计算单元(28)用于在对所述第二传感器单元(20)的数据进行评估时考虑所述第一传感器单元(18)的数据。
10.至少按权利要求8或9所述的机床保护装置，其特征在于，所述计算单元(28)用于在所述至少两个保护信号(22、24)中的至少一个中存在至少一个风险参数(66)时激活安全模式。
11.具有按前述权利要求中任一项所述的机床保护装置(10)的机床。
12.用于按权利要求1到10中任一项所述的机床保护装置的方法，其特征在于，借助于第一保护信号(22)和至少一个第二保护信号(24)对保护区域(16)进行监控。
13.按权利要求12所述的方法，其特征在于，所述第二保护信号(24)的至少一个感知空隙被所述第一保护信号(22)的感知范围所覆盖。
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