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Die
Erfindung betrifft eine Sicherheitsschalteinrichtung zur Verwendung
in Kombination mit den üblichen
Programmier- und/oder Bedienelementen einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung
und ein Handbediengerät
für Roboter
oder andere elektrische Maschinen, sowie ein Verfahren zur Bestimmung
der unterschiedlichen Schaltzustände
bei einer Sicherheitsschalteinrichtung, wie dies in den Ansprüchen 1,
30 und 31 angegeben ist.
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Es
sind bereits verschiedene, auch als Zustimmtaster bezeichnete Sicherheitsschalteinrichtungen
bekannt. Diese Zustimmtaster sind durch eine Mehrzahl von einzelnen
auf Federzungen angeordneten Schaltkontakten gebildet. Diesen mechanischen
Schaltkontakten sind zur Relativverstellung 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 Anforderungen
erfüllen
zu können, ist
eine aufwendige Mechanik vorzusehen, welche bestimmte unzulässige Schaltzustände ausschließt.
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Die
US 5,526,915 A beschreibt
eine Sicherheitsschalteinrichtung entsprechend dem einleitenden
Teil des Anspruches 1. Diese Sicherheitsschalteinrichtung ermöglicht eine
gesteuerte Unterbrechung bzw. Zuführung von elektrischer Antriebsenergie
zu einer Werkzeugmaschine. Als Steuerungs- bzw. Einflussparameter
ist dabei das Vorliegen eines manuellen Zugriffes bzw. eines Betätigungsdruckes auf
einen drucksensitiven Sicherheitsschalter maßgeblich. Die entsprechend
gesicherte Werkzeugmaschine, beispielsweise in Art einer Wurstschneidemaschine,
wird dabei nur dann mit elektrischer Antriebsenergie versorgt, wenn
der Bediener den drucksensitiven Sicherheitsschalter mit einer seiner
beiden Hände
betätigt.
Dadurch wird die Gefahr von Verletzungen des Bedieners, welche beispielsweise
durch das Werkzeug der Werkzeugmaschine hervorgerufen werden könnten, reduziert.
Für eine
möglichst
sichere bzw. gefahrlose Steuerung bzw. Programmierung von Maschinen
bzw. Robotern mit komplexen Bewegungsabläufen ist diese bekannte Sicherheitsschaltung
nicht geeignet. Außerdem
ist dieser vorbekannte Sicherheitsschalter in ergonomischer und
sicherheitstechnischer Hinsicht für länger andauernde Programmier-
bzw. Steuerungsvorgänge
an Maschinen bzw. Robotern wenig zufriedenstellend.
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Die
US 5,212,433 A beschreibt
einen Not-Stopp-Schaltkreis, um einen Roboter bei Gefahrensituationen
in einen Not-Aus-Zustand überfahren zu
können,
während
dieser in einem so genannten Teach-Modus betrieben wird und dabei durch
ein so genanntes Handbediengerät
in seinen Bewegungsabläufen
manuell gesteuert wird. Dieser Not-Stopp-Schaltkreis umfasst eine
an einem Handbediengerät
angeordnete Sicherheitsschalteinrichtung bzw. einen so genannten „Dead-Man-Switch”, welcher
in herkömmlicher
Art und Weise durch einen dreistufigen Kontaktschalter mit ersten,
zweiten und dritten Schaltkontakten in Bezug auf die jeweiligen Schaltstellungen
gebildet ist. Insbesondere ist diese Sicherheitsschalteinrichtung
durch einen dreistufigen Wechselschalter mit einer verstellbar gelagerten Schaltzunge
gebildet, welche wechselweise in die erste, zweite oder dritte Schaltstellung überführbar ist und
dabei eine elektrische Verbindung zu dem der entsprechenden Schaltstellung
zugeordneten Schaltkontakt 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 kurzfristigen,
unbeabsichtigten Aktivierung des Roboters 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 aufwändige mechanische
Umlenkbahnen für
die Schaltzunge oder komplexe elektrische Schaltkreise erforderlich, welche
diese unerlaubten bzw. sicherheitskritischen Schaltzustände ausschließen.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sicherheitsschalteinrichtung
zu schaffen, welche bei hoher Funktionssicherheit einen einfachen
Aufbau aufweist.
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Diese
Aufgabe der Erfindung wird durch die Merkmale im Anspruch 1 gelöst. Der
sich durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruches 1 ergebende
Vorteil liegt darin, daß die
Sicherheitsschalteinrichtung bedeutend kleiner als die bekannten
mechanischen Lösungen
aufbaut und daher sehr kompakte Handterminals zur Bedienung von
Maschinen bzw. Robotern hergestellt werden können. Die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung macht
sich dabei die 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. Von besonderem Vorteil
ist auch, daß eine derartige
Sicherheitsschalteinrichtung grundsätzlich unempfindlich gegen
Verunreinigungen bzw. Staubansammlungen ist und dadurch auch unter
widrigen Einsatzbedingungen eine hohe Funktionssicherheit gegeben
ist. Nachdem die Sicherheitsschalteinrichtung auch keinerlei mechanisch
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 elektromagnetisch empfindlicher oder explosionsgefährdeter Umgebung.
Zudem weist die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung
eine überaus
hohe maximale Schalthäufigkeit
bzw. eine langfristige Einsatzdauer auf. Weiters kann durch den
erfindungsgemäßen Aufbau
der Sicherheitseinrichtung der fallweise geforderten mehrfachen
Schaltsicherheit bzw. der sogenannten Einfehlersicherheit durch
Parallelanordnung einzelner Komponenten der Sicherheitsschalteinrichtung
in einfacher Art und Weise Rechnung getragen werden. Von Vorteil
ist weiters, dass mit relativ einfachen mechanischen 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.
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Von
Vorteil ist auch eine Ausbildung nach Anspruch 2, 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 verarbeitbar sind.
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Von
Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 3, da dadurch
ein aktiver Signalgeber geschaffen ist, über welchen zuverlässig auf
die aktuell einwirkenden Kraft- bzw. Druckverhältnisse Rückschluß gezogen werden kann.
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Von
Vorteil ist weiters eine Ausbildung nach Anspruch 4 oder 5, da dadurch
handelsübliche
Bauteile eingesetzt werden können,
welche hinreichend erprobt sind und relativ kostengünstig erworben
werden können.
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Bei
der Ausgestaltung nach Anspruch 6 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.
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Durch
die Weiterbildung nach Anspruch 7 wird erreicht, daß trotz
eines grundsätzlich
unnachgiebigen 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 kön nen. Darüber hinaus
ist dadurch eine optische Funktionskontrolle der Sicherheitsschalteinrichtung ermöglicht.
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Mögliche vorteilhafte
Betätigungsarten
stehen durch die in Anspruch 8 beschriebenen Ausbildungen zur Verfügung.
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Vorteilhaft
ist auch eine Ausbildung nach einem oder mehreren der Ansprüche 9 bis
12, da dadurch jederzeit eine definierte Ausgangs- bzw. Ruhelage
eingenommen wird und eine einfache optische Überprüfung des vorliegenden Schaltzustandes
ermöglicht
ist.
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Von
Vorteil ist aber auch eine Weiterbildung nach einem oder mehreren
der Ansprüche
13 bis 16, 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 Betätigungen
kann dadurch einer Ermüdungserscheinung
des Bedieners und einer ungewollten Schaltzustandsveränderung
bei kleineren Schwankungen der Betätigungskraft entgegengewirkt
werden. Darüber
hinaus wird dadurch für
den Bediener der Sicherheitsschalteinrichtung ein deutlich merkbarer
Druckpunkt geschaffen. Zudem ist während der Betätigung eine
optische Kontrolle des aktuell eingenommenen Schaltzustandes ermöglicht.
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Von
Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 17 oder 18, da
dadurch eine vergleichsweise hohe Fehlersicherheit geschaffen wird.
Zudem können
bei Ausfall einer Teilkomponente die restlichen Komponenten die
Funktionssicherheit aufrecht erhalten.
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Möglich ist
auch eine Ausbildung nach Anspruch 19, wodurch die Sicherheitsschalteinrichtung relativ
flexibel an unterschiedliche Bediener angepaßt werden kann.
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Von
Vorteil ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 20, da dadurch
unter Einbindung entsprechender Software in kürzester Zeit eine hochgenaue und
zuverlässige
Auswertung der vorherrschenden Druckverhältnisse ermöglicht ist.
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Mit
einer Ausbildung wie in Anspruch 21 beschrieben, kann in einfacher
Art und Weise die Abschaltung einer Energieversorgung vorgenommen und
dadurch ein kritischer Betriebszustand oder eine unfallverursachende
Bewegung zuverlässig
beendet werden.
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Geringfügige, unbedeutende
Schwankungen der Betätigungskraft
können
durch die Ausführung gemäß Anspruch
22 in vorteilhafter Weise nicht zu ungewollten Schaltzustandsveränderungen
führen, nachdem
diese geringfügigen
Schwankungen durch elektronische Mittel bzw. Maßnahmen gefiltert werden.
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Eine
sichere Abschaltung bzw. Stillegung von elektrischen Komponenten
kann durch die Ausbildung einer Sicherheitsschalteinrichtung nach
Anspruch 23 erzielt werden.
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Mögliche vorteilhafte
Ausführungen
eines Schaltelementes sind in Anspruch 24 beschrieben.
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Eine
zuverlässige
Erkennung eines vorliegenden Panikzustandes ist durch die in Anspruch
25 beschriebene Maßnahme
ermöglicht.
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Schaltmaßnahmen
zur Erzielung einer hohen Betriebssicherheit im jeweiligen Einsatzgebiet der
Sicherheitsschalteinrichtung sind im Anspruch 26 oder 27 gekennzeichnet.
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Eine
vorteilhafte Weiterbildung der Sicherheitsschalteinrichtung ist
im Anspruch 28 oder 29 gekennzeichnet. Vorteilhaft ist dabei, daß dem Bediener
ein sich abzeichnender Wechsel des aktuellen Schaltzustandes angekündigt wird
und dadurch der Bediener ungewollten Schaltzustandsveränderungen
aktiv entgegenwirken 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 Unterstützung
hinsichtlich der Bedienung darstellen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird eigenständig auch durch die Merkmale
des Anspruches 30 gelöst. Die
sich aus den Merkmalen des Kennzeichenteils dieses Anspruches ergebenden
Vorteile liegen darin, daß ein
relativ kompaktes und einfaches Handbediengerät geschaffen werden kann, welches
zudem die Senkung der aufzuwendenden Produktionskosten ermöglicht.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird unabhängig davon
auch durch ein Verfahren zur Bestimmung der unterschiedlichen Schaltzustände bei
einer Sicherheitsschalteinrichtung gemäß den im Anspruch 31 angegebenen
Merkmalen gelöst.
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Die
sich aus der Merkmalskombination des Kennzeichenteils dieses Anspruches
ergebenden Vorteile liegen darin, daß eine hohe Zuverlässigkeit bei
der Erkennung 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 komplexer, mechanischer Komponenten in einfacher
Art und Weise berücksichtigt
werden können.
Ferner wird in vorteilhafter Weise für den Benutzer ein Verstellweg
geschaffen, welcher die Bedienung der Sicherheitsschalteinrichtung
vereinfachen kann.
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Die
Erfindung wird im nachfolgenden anhand der in den Zeichnungen dargestellten
Ausführungsbeispiele
näher erläutert.
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Es
zeigen:
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1 ein
Handbediengerät
zur Programmierung und/oder Bedienung von elektrischen Maschinen
bzw. Robotern mit einer Sicherheitsschalteinrichtung in Draufsicht,
teilweise geschnitten und stark vereinfachter, schematischer Darstellung;
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2 eine
Ausführung
der erfindungsgemäßen Sicherheitsschalteinrichtung
in Seitenansicht und stark vereinfachter, schematischer Darstellung;
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3 eine
andere Ausführungsvariante
der erfindungsgemäßen Sicherheitsschalteinrichtung
in Seitenansicht, teilweise geschnitten und stark vereinfachter,
schematischer Darstellung;
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4 eine
mögliche
Kennlinie eines für
die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung
eingesetzten Kraft- oder Drucksensors;
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5 eine
Zustandstabelle, welche beispielhaft einen möglichen Schaltablauf zeigt
und dabei den einzelnen, eingenommenen Schaltstufen die jeweiligen
Schaltzustände
gegenübergestellt
sind.
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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.
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In 1 ist
ein Beispiel 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 Bedienelemente 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 Visualisierung 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.
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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
Sicherheitsschalteinrichtung 5, welche am Gehäuse des
Handbediengerätes 1 befestigt
ist und von einem Bediener bei der Ausführung von sicherheitskritischen
Bewegungsabläufen
bzw. Betriebszustandsveränderungen
gleichzeitig mit den eigentlichen Programmier- und/oder Bedienelementen 2 in
entsprechender Weise – wie
dies nachfolgend noch näher
erläutert
werden wird – zu
betätigen ist.
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Diese
Sicherheitsschalteinrichtung 5, welche auch als Zustimmtaster 6 bezeichnet
werden kann, umfaßt
einen Kraft- oder Drucksensor 7, welcher einwirkende Kraft-
oder Druckverhältnisse
in entsprechende, elektronisch verarbeitbare Signale umzuformen
vermag. Die vom Kraft- oder Drucksensor 7 bereitgestellten
bzw. generierbaren elektrischen Sensorsignale werden über eine
weitere Leitungsverbindung 8 einer elektronischen Auswertevorrichtung 9 zugeführt.
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Der
Kraft- oder Drucksensor 7 ist im gezeigten Beispiel vom
Bediener des Handbediengerätes 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 entsprechendes
Sensorsignal an die Auswertevorrichtung 9 weiterleitet
bzw. bereitstellen kann. Bei der gezeigten Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. dem
Zustimmtaster 6 gemäß 1 ist
also kein unmittelbarer Verstell- bzw. Betätigungsweg gegeben.
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In 2 ist
die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung 5 in
Seitenansicht schematisiert dargestellt.
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Die
Sicherheitsschalteinrichtung 5 ist zur Verwendung in Kombination
mit den eigentlichen Programmier- 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 Betriebszuständen,
bei welchen erhöhtes Unfallrisiko
für die
Maschine oder für
Personen besteht, sind derartige 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 Bedienelemente 2 für die Maschine
bzw. den Industrieroboter lediglich bei Einnahme einer Zustimmungsstellung
an der Sicherheitsschalteinrichtung 5 wirksam geschaltet
sind.
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Die
Sicherheitsschalteinrichtung 5 wird daher in der Praxis
oft als Zustimmtaster 6 bezeichnet. Die Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw.
der Zustimmtaster 6 gemäß 2 ist
mehrstufig, insbesondere zweistufig ausgebildet, wobei die vorhandenen Schaltstellungen
in Tastfunktion ausgeführt
sind. D. h. eine vom Bediener aktiv eingenommene Schaltstellung
eines Betätigungselementes
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.
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Die
Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. der Zustimmtaster 6 weist
wiederum einen Kraft- oder Drucksensor 7 auf,
welcher über
die Leitungsverbindung 8 an die elektronische Auswertevorrichtung 9 angeschlossen
ist.
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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.
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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.
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In
der nach einem bestimmten Verstellweg 15 erreichten Position
eines Betätigungselementes 16,
welche Position der Schaltstufe 11 entspricht, nimmt das
von der elektronischen Auswertevorrichtung 9 in entsprechender
Weise angesteuerte Schaltelement 14 den geschlossenen Schaltzustand
ein. Nur in dieser zweiten Schaltstufe 11 ist 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 Druckverhältnisse
am Kraft- oder Drucksensor 7 wird von der Auswertevorrichtung 9 erkannt
und folglich das Schaltelement 14 entsprechend dem vom
Bediener gewünschten
Zustimmungszustand 17 angesteuert.
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Im
gezeigten Ausführungsbeispiel
gemäß 2 wird
beim Übergang
des mehrstufigen Zustimmtasters 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
vernachlässigbar
kleiner Verstellweg vom Betätigungselement 16 zurückgelegt.
Der Übergang
von der zweiten 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 Roboters werden sofort angehalten.
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Bei
diesem Zustimmschalter 6 ist also der Wechsel vom Zustimmungszustand 17 in
den Panikzustand 18 ohne Zurücklegung eines Verstellweges ermöglicht.
In Notsituationen entfällt
dadurch in vorteilhafter Art und Weise jene Verstellzeit, welche
erforderlich wäre,
um das Betätigungselement 16 der Sicherheitsschalteinrichtung 5 vom
Zustimmungszustand 17 in den Panikzustand 18 umzustellen.
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Die
Sicherheitsschalteinrichtung 5 macht sich dabei über den
Kraft- oder Drucksensor 7 die automatische, 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 Ruhezustand 13 oder es erfolgt eine krampfartige
Erhöhung
des Betätigungsdruckes auf
die Sicherheitsschalteinrichtung 5, wodurch diese in den
Panikzustand 18 überführt wird
und ebenso eine Abschaltung bzw. Stillegung der Maschine oder des
Roboters erfolgt. Die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung 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.
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Über die
Auswertevorrichtung 9 bzw. über die Steuerlogik der Auswertevorrichtung 9 wird
gesichert 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 (2) bzw.
das Überfahren
(vgl. 3) der zweiten Schaltstufe 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.
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Das
Betätigungselement 16 wird
im unbetätigten
Zustand von wenigstens einem elastisch rückstellenden Federmittel 19 in
Form einer Schraubenfeder, Blattfeder oder einem federelastischen
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.
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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 1 gezeigten Handbe diengerätes 1 montiert und
das Betätigungselement 16 ist durch
den Bediener bei Aufbringen einer Betätigungskraft relativ zum Kraft-
oder Drucksensor 7 bzw. zu dem diesen halternden Grundgehäuse 23 verstellbar.
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Die
Verstellbewegung des Betätigungselementes 16 erfolgt
bevorzugt linear und wird mittels einer aus dem Stand der Technik
bekannten Führungsvorrichtung 24 zwischen
dem Grundgehäuse 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.
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Selbstverständlich ist
es auch möglich,
das Betätigungselement 16 rotatorisch
zu lagern und somit einen Schwenkweg zwischen den einzelnen Schalt-
bzw. Tastzuständen
auszubilden. Ebenso 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 Betätigungselement 16 zu
bewegen.
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Das
Grundgehäuse 23 kann
aus Kunststoff gebildet sein und dient vorwiegend zur Halterung
des Kraft- oder Drucksensors 7 und gegebenenfalls zur Führung des
Betätigungselementes 16.
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Der
Kraft- oder Drucksensor 7 kann dabei durch einen passiven
Sensor gebildet sein, welcher entsprechend den vorliegenden Kraft-
bzw. Druckverhältnissen
eine Veränderung
seines elektrischen Widerstandes vornimmt. Durch die entsprechend
der Kraft- bzw. Druckänderung
auftretende Veränderung des
elektrischen Widerstandes des Kraft- oder Drucksensors 7 kann
von der Auswertevorrichtung 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.
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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 Auswertevorrichtung 9 zur Verfügung gestellten
elektrischen Sensorsignals bzw. Spannungssignals auf die vorherrschenden Kraft-
oder Druckverhältnisse
geschlossen werden.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsvariante
der Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. des Zustimmtasters 6 in
Seitenansicht bei teilweiser Schnittdarstellung gezeigt.
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Hierbei
ist wiederum der Kraft- oder Drucksensor 7 vom Grundgehäuse 23 der
Sicherheitsschalteinrichtung 5 gehaltert bzw. aufgenommen. Mittels
der Führungsvorrichtung 24 ist
das Betätigungselement 16 relativ
zum Grundgehäuse 23 bzw. relativ
zum Kraft- oder Drucksensor 7 verschiebbar gelagert. Unter
der Kraftwirkung des Federmittels 19, welche beispielsweise
durch eine Schraubenfeder für
Druckbeanspruchung gebildet ist, wird das mechanische, stößelartige
Betätigungselement 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 Oberfläche 22 des Kraft-
oder Drucksensor 7 angeordnet.
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Der
Bediener kann durch Aufbringen einer gegenüber der Federkraft des Federmittels 19 größeren, entgegen
gerichteten Betätigungskraft – Pfeil 28 – das Betätigungselement 16 in
die zweite Schaltstufe 11 überführen. Diese zweite Schaltstufe 11 ist
dem Zustimmungszustand 17 gleichgesetzt. In dieser zweiten
Schaltstufe 11 liegt der dem Kraft- oder Drucksensor zugeordnete
Endbereich 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.
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Mittels
einer zwischen dem Betätigungselement 16 und
dem Grundgehäuse 23 wirkenden
Positioniervorrichtung 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.
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Die
Positioniervorrichtung 29 umfaßt dabei in etwa in Querrichtung
zur Betätigungsrichtung – Pfeil 27 – des Betätigungselementes 16 verstellbar
gelagerte Halteorgane 30 in Form von Kugeln, federelastischen
Haltezungen, oder wie in strichlierten Linien angedeutet in Form
von federelastisch vorgespannten Bolzen, welche zumindest teilweise
in eine nutförmige
Ausnehmung 31 bzw. in einen Einschnitt des Betätigungselementes 16 ragen.
Die Halteorgane 30 werden dabei über ein weiteres Federmittel 32 mit
einer bestimmten Anpreßkraft
gegen die Oberfläche des
Betätigungselementes 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.
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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 Zustimmungszustand 17.
D. h. geringfügige
Schwankungen der vom Bediener aufgebrachten Betätigungskraft 28, welche
keinerlei Zustandsveränderungen
hervorrufen sollten, werden durch die Positioniervorrichtung 29 mechanisch
abgefangen bzw. eliminiert. Die Handhabung der Sicherheitsschalteinrichtung 1 bzw.
des Zustimmtasters 6 kann dadurch verbessert werden.
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Selbstverständlich ist
es im Rahmen der Erfindung auch möglich, die Positioniervorrichtung 29 gegengleich
auszubilden, d. h. am Betätigungselement 16 Vorsprünge bzw.
Verdickungen vorzusehen, welche mit korrespondierenden Vertiefungen
bzw. Ausnehmungen am Grundgehäuse
in Wirkerbindung versetzt werden können. In einer möglichen
Ausführungsvariante
kann die Positioniervorrichtung 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.
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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.
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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.
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Bei
der Ausführung
gemäß 3 ist
das Betätigungselement 16 zudem
zweiteilig ausgeführt
und unter der Kraftwirkung eines zusätzlichen Federmittels 34 längenvariabel.
Insbesondere ist dieses Betätigungselement 16 durch
ein erstes Übertragungsteil 35 und
durch ein zweites Übertragungsteil 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.
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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 Betätigungselementes 16 entgegen
der Kraftwirkung des Federmittels 34 reduziert. Im gezeigten
Ausführungsbeispiel
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 1 oder 2 veranschaulichte
Auswertevorrichtung 9 gemeldet.
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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 Zustimmungszustand 17)
und der dritten Schaltstufe 12 (dem Panikzustand 18)
gegeben. Dieser dritte Verstellweg 37 wird durch das unter
Krafteinwirkung längenvariable, zweiteilige
Betätigungselement 16 erzielt.
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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.
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Die
Längsführung zwischen
dem ersten Übertragungsteil 35 und
dem zugeordneten zweiten Übertragungsteil 36 kann
in Art einer Kolben-Zylinderanordnung ausgeführt sein. Ein maximal möglicher
Längsverstellweg 38 zwischen
den federelastisch gegeneinander abgestützten Übertragungsteilen 35, 36 ist
in etwa gleich dem Verstellweg 37 zwischen dem Zustimmungszustand 17 und
dem Panikzustand 18 gewählt.
Anschlagflächen 25, 26 am
Betäti gungselement 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.
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In
der dritten Schaltstufe 12 bzw. im Panikzustand 18 kann
die vom Bediener aufgebrachte Betätigungskraft 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.
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Der
Vorteil der Sicherheitsschalteinrichtung 5 bzw. des Zustimmtasters 6 gemäß 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 Zustimmungszustandes 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.
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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.
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4 zeigt
eine mögliche
Kennlinie des in Zusammenschau mit 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 Sensorsignal aufgetragen.
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Diagramm 40 zeigt
dabei, daß der
Kraft- oder Drucksensor 7 eine weitgehend lineare Charakteristik
aufweist. Selbstverständlich
ist es auch möglich, nichtlinear
arbeitende Kraft- oder Drucksensoren 7 einzusetzen. Der
Auswertevorrichtung 9 sind wenigstens zwei Grenzwerte 42, 43 für das Sensorsignal vorgegeben.
Insbesondere ist ein unterer Grenzwert 42 und ein oberer
Grenzwert 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.
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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 zwischen 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 bestimmten 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.
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Selbstverständlich ist
es anstelle des gezeigten, direkt-proportional wirkenden Kraft-
oder Drucksensors 7 auch möglich, indirekt-proportional
wirkende Kraft- oder Drucksensoren 7 einzusetzen, bei welchen
mit zunehmender Krafteinwirkung eine Verkleinerung einer Signalamplitude
bzw. eine Reduzierung einer Signalfrequenz eintritt.
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Die
in Zusammenschau mit den 1 bis 4 beschriebene 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.
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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 zweiten 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
Zustimmung wirksam unterbindet.
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Zurückkommend
auf die Darstellung gemäß den 1 bis 3 ist
es gemäß einer
bevorzugten Weiterbildung – wie
diese insbesondere in 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 Grenzwertes 42, 43 bzw.
ein Erreichen des unteren und/oder oberen Schwellwertes 44, 45 der
Betätigungskraft – 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.
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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 bezugnehmend
auf die Betätigungskraft – Pfeil 28 – mitgeteilt,
sodaß ein
unbeabsichtigter Wechsel in den Ruhe- bzw. in den Panikzustand 13 bzw. 18 verhindert
werden kann.
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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 Unterschreitung
bzw. Überschreitung
des vordefinierten Grenzwertes 42 bzw. 43 unmißverständlich angekündigt werden.
Diese optische und/oder akustische Signalisiervorrichtung 47 ermöglicht dem
Bediener also eine gesicherte Beibehaltung des Zustimmungszustandes 17 auch
bei längerfristiger,
ermüdungsgefährdeter
Bedienung der Sicherheitsschalteinrichtung 5. Die Signalisiervorrichtung 47 kann
in einfacher Art und Weise in die Auswertevorrichtung 9 implementiert
sein. Diese Signalisiervorrichtung 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.
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Die
Signalisiervorrichtung 47 bzw. Vorwarnvorrichtung kann – wie in 2 dargestellt – mit der elektronischen
Auswertevorrichtung 9 eine einzige Baueinheit bilden, welche
auf den mechanischen Komponenten der Sicherheitsschalteinrichtung 5 montiert
ist. Ebenso ist es möglich,
die Signalisiervorrichtung 47 und/oder die Auswertevorrichtung 9 örtlich getrennt
zur Sicherheitsschalteinrichtung 5 anzuordnen und eine
Leitungsverbindung 8 zwischen den einzelnen Komponenten
aufzubauen.
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Die
Auswertevorrichtung 9 bzw. das Schaltelement 14 ist über eine
standardmäßige Schnittstelle in
Form von Anschlußklemmen
oder dgl. in eine elektrische Steuervorrichtung für die Maschine
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 Beschreibung entnommen werden.
-
Vor
allem können
die einzelnen in den 1; 2; 3; 4; 5 gezeigten
Ausführungen und
Maßnahmen
den Gegenstand von eigenständigen,
erfindungsgemäßen Lösungen bilden.
Die diesbezüglichen,
erfindungsgemäßen Aufgaben
und Lösungen
sind den Detailbeschreibungen dieser Figuren zu entnehmen.
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- 1
- Handbediengerät
- 2
- Programmier-
und/oder Bedienelement
- 3
- Ausgabevorrichtung
- 4
- Leitungsverbindung
- 5
- Sicherheitsschalteinrichtung
- 6
- Zustimmtaster
- 7
- Kraft-
oder Drucksensor
- 8
- Leitungsverbindung
- 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
- 41
- Ordinate
- 42
- Grenzwert
- 43
- Grenzwert
- 44
- Schwellwert
- 45
- Schwellwert
- 46
- Zustandstabelle
- 47
- Signalisiervorrichtung
- 48
- Signalgeber