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Die
Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor zur Absicherung
einer Maschine, insbesondere einer Abkant-, Biege- oder Stanzpresse, wobei
der Sensor einen optoelektronischen Empfänger und eine mit dem Empfänger verbundene
Auswerte- und Steuereinrichtung aufweist, wobei mittels des Empfängers ein
Schutzfeld der Maschine überwachbar
ist und entsprechende Empfangssignale an die Auswerte- und Steuereinrichtung
ausgebbar sind, und wobei mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung
in Abhängigkeit
von den Empfangssignalen des Empfängers ein Steuersignal für die Maschine
erzeugbar ist.
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Typischerweise
wird ein derartiger Sensor zur Absicherung von Gesenkpressen zum
Abkanten, Biegen, Schneiden oder Stanzen von Werkstücken, wie
beispielsweise Blechteilen eingesetzt. Zu diesem Zweck ist der Sensor
an der betreffenden Maschine angeordnet und wird beispielsweise
mit einem vertikal beweglichen Oberwerkzeug der Maschine mitbewegt.
Ein optoelektronischer Empfänger
des Sensors überwacht
ein gegen unzulässige
Eingriffe zu sicherndes Schutzfeld der Maschine. Hierfür kann der Empfänger von
dem Sendelicht einer zugeordneten Beleuchtungseinrichtung beaufschlagt
werden. Sofern ein unzulässiger
Eingriff in das Schutzfeld erfolgt, wird dies von einer mit dem
Empfänger
gekoppelten Auswerte- und
Steuereinrichtung detektiert, und diese erzeugt ein entsprechendes
Steuersignal. Aufgrund dieses Steuersignals wird beispielsweise eine
Arbeitsbewegung der Maschine bzw. eines Werkzeugs der Maschine unterbrochen,
um eine mögliche
Verletzung der Bedienperson – also
des Werkers – zu
verhindern.
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Zu
bestimmten Anlässen,
wie beispielsweise für
einen Werkstückwechsel,
einen Werkzeugwechsel oder nach einem Rücksetzen der Maschinensteuerung
aufgrund von Wartungsarbeiten, ist eine Neukonfigurierung des Sensors
und/oder der Maschinensteuerung erforderlich. Dabei müssen geänderte Betriebsparameter
für den
Sensor und/oder die Maschine geladen werden. Derartige Betriebsparameter
legen beispielsweise die Begrenzung des Schutzfelds oder den Bewegungsablauf
oder die Bewegungsgeschwindigkeit der Maschine bzw. des Werkzeugs fest.
Hierfür
ist es bekannt, einen Computer (Personal Computer, PC) an die Maschinensteuerung
anzuschließen,
um dort die geänderten
Betriebsparameter einzulesen. Häufig
benötigte
Wechsel der Konfiguration, wie beispielsweise die Größe des Schutzfelds,
können
auch über
digitale Eingänge
angewählt werten,
zum Beispiel in Verbindung mit einem Schlüsselschalter. Derartige Umkonfigurierungen sind
jedoch unerwünscht
zeitaufwendig und erfordern zudem den Einsatz von Fachpersonal,
oder sie erfordern einen unerwünschten
baulichen Aufwand.
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DE 203 17 976 U1 beschreibt
ein Sicherheitslichtgitter, das mit Hilfe von zwei Tastern konfiguriert
wird.
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US 6,439,459 B1 beschreibt
allgemein die Konfigurierung eines Computers mit Hilfe kodierter Information
auf einem physikalischen Medium.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, das Eingeben von Betriebsparametern
für den
Sensor und/oder die Maschine zu vereinfachen.
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Diese
Aufgabe wird durch einen Sensor mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst,
und insbesondere dadurch, dass der optoelektronische Empfänger als
ein ortsauflösender
Empfänger
ausgebildet ist, dass mittels des ortsauflösenden Empfängers optische Parameterkodierungen
im Gesichtsfeld des ortsauflösenden
Empfängers
erfassbar sind und Empfangssignale an die Auswerte- und Steuereinrichtung
ausgebbar sind, die den erfassten optischen Parameterkodierungen
entsprechen, und dass mittels der Auswerte- und Steuereinrichtung
anhand der
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Empfangssignale
des ortsauflösenden
Empfängers
Betriebsparameter für
den Sensor und/oder die Maschine identifizierbar sind.
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Der
Sensor besitzt also einen optoelektronischen Empfänger, der
dergestalt ausgebildet ist, dass optische Parameterkodierungen erfasst
und eingelesen werden können.
Hierfür
erweist sich eine Kamera mit einer vergleichsweise geringen Auflösung von
beispielsweise 100 × 100
Bildpunkten bereits als ausreichend. Die entsprechenden Empfangssignale
des ortsauflösenden
Empfängers
werden an die Auswerte- und Steuereinrichtung des Sensors weitergeleitet.
Dort werden die Empfangssignale ausgewertet, um die betreffenden
Parameterkodierungen bzw. die darin verschlüsselten Parameter zu identifizieren
und entsprechend anzuwenden. Insbesondere kann die Auswerte- und
Steuereinrichtung den Sensor und/oder die Maschine in einem nachfolgenden Überwachungs-
bzw. Arbeitsbetrieb gemäß den identifizierten
geänderten
Betriebsparametern steuern.
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Die
genannten optischen Parameterkodierungen können beispielsweise als Strichkodes
oder zweidimensionale graphische Kodes (2D-Kodes) ausgebildet sein.
Die jeweilige Parameterkodierung wird in das Schutzfeld oder in
das Gesichtsfeld des ortsauflösenden
Empfängers
gehalten und kann auf diese Weise erkannt und verwertet werden.
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Es
ist besonders vorteilhaft, wenn ein ohnehin vorhandener ortsauflösender Empfänger des Sensors
für das
Einlesen der optischen Parameterkodierungen verwendet wird. In diesem
Fall ist nämlich
im Wesentlichen lediglich eine Anpassung der Steuerungssoftware
erforderlich ist, um die Erfindung zu verwirklichen.
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Die
Erfindung gestattet einen schnellen Wechsel der Konfiguration (Parametrierung)
des Sensors und/oder der Maschine für vordefinierte Applikationen,
also für
vorbestimmte Anwendungsfälle des
Sensors bzw. der Maschine. Es ist letztlich lediglich erforderlich,
die optische Parameterkodierung in das Schutzfeld oder das Gesichtsfeld
des ortsauflösenden
Empfängers
zu halten. Für
eine Umkonfigurierung des Sensors und/oder der Maschine ist deshalb
keine spezielle Ausrüstung
(PC) und auch kein besonderes Fachpersonal erforderlich. Durch den Einsatz
von Kodierungen für
die verschiedenen Parameter ist auch die notwendige Manipulationssicherheit
gewährleistet,
d.h. es wird zuverlässig
vermieden, dass unerwünschte
oder unzulässige
Parameter eingestellt werden.
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Das
Vorbereiten einer optischen Parameterkodierung für eine bestimmte Applikation
kann auf einfache Weise dadurch erfolgen, dass die betreffende Parameterkodierung
mittels eines Computers und einer zugehörigen Software erstellt und
auf Papier oder transparenter Folie ausgedruckt wird. Die ausgedruckte
Parameterkodierung kann dann der Bedienperson der betreffenden Maschine
bereitgestellt bzw. an der Maschine hinterlegt werden, so dass stets
dann, wenn die betreffende Applikation erwünscht ist, die Bedienperson
ohne zusätzliche
Hilfsmittel die entsprechende Kon figurierung vornehmen kann. Zusätzliche
Konfigurationseingänge
an der Steuerung sind nicht erforderlich, der entsprechende bauliche
Aufwand entfällt.
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Es
ist von Vorteil, wenn in der jeweils zu erfassenden optischen Parameterkodierung
bereits sämtliche
Parameter, die für
eine Neu- oder Umkonfigurierung des Sensors und/oder der Maschine
benötigt
werden, verschlüsselt
sind. In diesem Fall kann die Neu- bzw. Umkonfigurierung nämlich ohne
zusätzliche
Vorbereitungsmaßnahmen
am Sensor oder an der Auswerte- und Steuereinrichtung erfolgen.
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Alternativ
hierzu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass verschiedene Betriebsparametersätze in einer
der Auswerte- und Steuereinrichtung zugeordneten Speichereinrichtung
gespeichert werden, beispielsweise aufgrund einer einmaligen Datenübertragung
von einem PC oder aufgrund eines vorherigen Einlernbetriebs des
Sensors. Sofern in diesem Fall eine optische Parameterkodierung
erfasst wird, wählt
die Auswerte- und Steuereinrichtung aus den bereits gespeicherten
Betriebsparametersätzen
den vollständigen
Satz derjenigen Betriebsparameter aus, die der erfassten optischen
Parameterkodierung zugeordnet sind, und verwendet diesen für die neue Konfigurierung.
Der Vorteil dieser Ausführungsform besteht
insbesondere darin, dass die optische Parameterkodierung lediglich
einen vergleichsweise geringen Informationsgehalt besitzen muss,
nämlich um
einen zugeordneten Betriebsparametersatz identifizieren zu können. Der
vollständige
Betriebsparametersatz, der unter Umständen eine große Datenmenge
enthalten kann, kann demgegenüber
in einer Speichereinrichtung des Sensors und/oder der Maschinensteuerung
abgelegt sein.
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Das
Einlesen einer optischen Parameterkodierung kann manuell ausgelöst werden,
insbesondere indem ein mit der Auswerte- und Steuereinrichtung verbundener
Auslöseschalter
betätigt
wird. Beispielsweise kann der Auswerte- und Steuereinrichtung durch
Betätigung
eines Fußschalters
der Maschine und/oder durch Betätigung
einer Tastenkombination an einem Bedienungsfeld der Maschine signalisiert
werden, dass sich eine einzulesende und zu identifizierende optische
Parameterkodierung im Gesichtsfeld des ortsauflösenden Empfängers befindet.
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Alternativ
oder zusätzlich
hierzu kann die Auswerte- und Steuereinrichtung für ein automatisches
Erkennen von optischen Parameterkodierungen im Gesichtsfeld des
Empfängers
ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Auswerte- und Steuereinrichtung
eine Mustererkennungsschaltung aufweisen, die die Empfangssignale
des ortsauflösenden Empfängers ständig oder
periodisch auf das Vorhandensein einer optischen Parameterkodierung
auswertet, wobei die entsprechenden Betriebsparameter identifiziert
und zur Anwendung bereitgestellt werden, sobald das Vorhandensein
einer optischen Parameterkodierung erkannt worden ist. Hierdurch
ist es insbesondere möglich,
eine Umkonfigurierung des Sensors und/oder der Maschine allein dadurch
vorzunehmen, dass die optische Parameterkodierung in das Schutzfeld
oder das Gesichtsfeld des ortsauflösenden Empfängers gehalten wird.
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Die
Erfindung bezieht sich auch auf eine Maschine mit einem Sensor der
erläuterten
Art, wobei vorzugsweise für
die Maschine und den Sensor eine gemeinsame Auswerte- und Steuereinrichtung
vorgesehen ist.
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Ferner
bezieht sich die Erfindung auf die Verwendung eines optoelektronischen
Sensors, der einen ortsauflösenden
Empfänger
aufweist, zur Absicherung einer Maschine und zum Einlesen von solchen
optischen Parameterkodierungen mittels des ortsauflösenden Empfängers, die
Betriebsparametern für
den Sensor und/oder die Maschinen entsprechen.
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Ferner
bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Konfigurieren eines
optoelektronischen Sensors zur Absicherung einer Maschine, insbesondere
einer Abkant-, Biege- oder Stanzpresse, wobei mittels eines ortsauflösenden optoelektronischen Empfängers optische
Parameterkodierungen erfasst und entsprechende Empfangssignale erzeugt
werden, wobei die Empfangssignale auf Betriebsparameter ausgewertet
werden, und wobei der Sensor und/oder die Maschine gemäß diesen
Betriebsparametern gesteuert wird.
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Weitere
Ausführungsformen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen genannt.
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Die
Erfindung wird nachfolgend lediglich beispielhaft unter Bezugnahme
auf die Zeichnungen erläutert.
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1 zeigt
eine Frontansicht einer Gesenkbiegepresse.
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2a zeigt
eine Ausführungsform
eines erfindungsgemäßen optoelektronischen
Sensors für die
Gesenkbiegepresse gemäß 1.
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2b eine
andere optische Sensoranordnung beim Einsatz mit einer Gesesenkbiegepresse.
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Die
in 1 gezeigte Gesenkbiegepresse 9 besitzt
ein Oberwerkzeug 11, das zu einer Arbeitsbewegung vertikal
nach unten gegen ein Unterwerkzeug 13 angetrieben werden
kann, um ein auf dem Unterwerkzeug 13 aufliegendes Werkstück 15 zu
biegen. Während
dieser Arbeitsbewegung wird ein Öffnungsspalt 17 zwischen
dem Oberwerkzeug 11 und dem Werkstück 15 allmählich geschlossen.
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An
beiden Seiten des Oberwerkzeugs 11 ist jeweils ein Haltearm 19 vorgesehen.
Die Haltearme 19 tragen einen Lichtsender 21 und
einen ortsauflösenden
Empfänger 23,
die Teile eines optoelektronischen Sensors sind. Der Lichtsender 21 besitzt
beispielsweise eine Laserdiode mit einer Sendeoptik (nicht gezeigt),
die das Sendelicht zu einem Lichtstrahl 25 aufweitet. Der
Empfänger 23 besitzt
beispielsweise einen CMOS-Matrix-Empfänger, der von dem Lichtstrahl 25 beaufschlagt
wird.
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Der
Lichtstrahl 25 durchquert den Öffnungsspalt 17 unterhalb
des Oberwerkzeugs 11. Der Umriss des aktivierten Teils
des Empfängers 23 definiert innerhalb
des Lichtstrahls 25 ein volumenförmiges Schutzfeld 27 zwischen
dem Oberwerkzeug 11 und dem Unterwerkzeug 13.
Sobald eine Auswerte- und Steuereinrichtung des Sensors (2a und 2b) eine
zumindest teilweise Unterbrechung des Lichtstrahls 25 innerhalb
des Schutzfelds 27 detektiert, löst sie ein Steuersignal aus,
beispielsweise um die Bewegung des Oberwerkzeugs 11 anzuhalten.
Dadurch wird eine Bedienperson, die beispielsweise das Werkstück 15 in
den Öffnungsspalt 17 einführt, vor
Verletzungen durch das Oberwerkzeug 11 geschützt.
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In 1 sind
ferner eine Bedienungskonsole 29 und ein Fußschalter 31 zur
Bedienung der Gesenkbiegepresse 9 gezeigt.
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Der
genannte optoelektronische Sensor dient nicht nur zur Absicherung
der Gesenkbiegepresse 9 durch Überwachung des Schutzfelds 27, sondern
er gestattet auch eine optische Konfigurierung der Gesenkbiegepresse 9 für einen
nachfolgenden Überwachungsbetrieb,
beispielsweise um für eine
geänderte
Applikation die Form des überwachten
Schutzfelds 27 oder die Bewegungsgeschwindigkeit des Oberwerkzeugs 11 zu
modifizieren. Dies wird nachfolgend anhand der Ausführungsform
des Sensors gemäß 2a erläutert.
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2a zeigt
ein Schaltbild des Sensors. Eine Auswerte- und Steuereinrichtung 33 ist
mit dem Lichtsender 21 und dem ortsauflösenden Empfänger 23 verbunden.
Ferner ist die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 mit der
Bedienungskonsole 29, dem Fußschalter 31 und einem
Datenspeicher 35 verbunden. Die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 besitzt außerdem einen
Schaltausgang 37 und eine serielle Schnittstelle 39.
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Im Überwachungsbetrieb überwacht
der Sensor das Schutzfeld 27. Hierfür sendet der Lichtsender 21 aufgrund
entsprechender Steuersignale der Auswerte- und Steuereinrichtung 33 den
Lichtstrahl 25 in Richtung des Empfängers 23. Die von dem
Empfänger 23 entsprechend
gebildeten Empfangssignale werden von der Auswerte- und Steuereinrichtung 33 dahingehend
ausgewertet, ob eine unzulässige
Abdunklung des Lichtstrahls 25, d.h. ein unzulässiger Eingriff
in das Schutzfeld 27 erfolgt. Zutreffendenfalls wird an
dem Schaltausgang 37 – wie bereits
erläutert – ein Steuersignal
ausgegeben, beispielsweise um die Bewegung des Oberwerkzeugs 11 zu
stoppen.
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Eine
Konfigurierung des Sensors und der Gesenkbiegepresse 9 mit
geänderten
Betriebsparametern kann dadurch erfolgen, dass eine optische Parameterkodierung 41 – beispielsweise
in Form eines gedruckten Strichkodes – in das Gesichtsfeld des ortsauflösenden Empfängers 23 und
somit in das Schutzfeld 27 gehalten wird. Zugleich wird
ein Parametrierungsauslösesignal
an die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 übermittelt,
beispielsweise durch Betätigung
des Fußschalters 31 und/oder durch
Betätigung
eines Auslöseschalters
an der Bedienungskonsole 29. Selbstverständlich sind
diese Maßnahmen
nur dann zulässig
und möglich,
solange das Oberwerkzeug 11 keine Arbeitsbewegung durchführt. Nach
Empfang des Parametrierungsauslösesignals
wertet die Auswerte- und Steuerein richtung 33 die Empfangssignale
des Empfängers 23 auf
das Vorhandensein einer optischen Parameterkodierung 41 im
Gesichtsfeld des Empfängers 23 aus,
um diese zu identifizieren. In Abhängigkeit von der identifizierten
Parameterkodierung 41 liest die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 aus
dem Datenspeicher 35 einen zugeordneten Betriebsparametersatz
aus und ändert
die Konfigurierung des Sensors und/oder Gesenkbiegepresse 9 gemäß diesen
Betriebsparametern.
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Auf
diese Weise ist ein schneller Wechsel der Konfiguration für verschiedene
vordefinierte Applikationen möglich,
wobei der für
die Sicherungsfunktion des Sensors ohnehin vorhandene ortsauflösende Empfänger 23 verwendet
wird. Für
die Umkonfigurierung ist kein besonderes Fachpersonal erforderlich,
sondern diese kann durch die Bedienperson anhand der optischen Parameterkodierung 41 vorgenommen
werden.
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Die
genannten Betriebsparametersätze
können
während
eines einmaligen vorherigen Einlernbetriebs eingelernt oder von
einem angeschlossenen Computer über
die Schnittstelle 39 und die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 in
den Datenspeicher 35 eingelesen werden.
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Zu
der Ausführungsform
gemäß 2a ist noch
anzumerken, dass die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 Teil
der Maschinensteuerung der Gesenkbiegepresse 9 sein kann.
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2b zeigt
eine Sensoranordnung mit folgenden Unterschieden gegenüber der
erfindungsgemäßen Ausführungsform
gemäß 2a:
Bei
dem Sensor gemäß 2b ist
eine reine Lichtschranke vorgesehen, d.h. zur Überwachung des Schutzfelds 27 gelangt
ein optoelektronischer Empfänger 23' zum Einsatz,
der nicht ortsauflösend
oder zumindest für das
Einlesen von optischen Parameterkodierungen 41 nicht hinreichend
ortsauflösend ausgebildet
ist. Stattdessen ist die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 mit
einem zusätzlichen
ortsauflösenden
Empfänger 43 verbunden,
der beispielsweise einen CCD-Sensor aufweist und eine eigene Beleuchtungseinrichtung
besitzen kann. Dieser zusätzliche
ortsauflösende
Empfänger 43 kann
beispielsweise an der Bedienungskonsole 29 der Gesenkbiegepresse 9 angeordnet
sein. Der zusätzliche ortsauflösende Empfänger 43 gestattet
gemeinsam mit der Auswerte- und Steuereinrichtung 33 das
Einlesen und Identifizieren einer optischen Parameterkodierung 41,
die in das Gesichtsfeld des Empfängers 43 gehalten
wird. Hierdurch kann die Konfigurierung des Sensors und/oder der
Gesenkbiegepresse 9 geändert
werden, wie im Zusammenhang mit 2a erläutert.
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Ein
weiterer, von dem Einsatz eines zusätzlichen ortsauflösenden Empfängers 43 unabhängiger Unterschied
gegenüber
der Anordnung gemäß 2a besteht
darin, dass die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 nicht
mit einem Datenspeicher 35 zum Speichern von zuvor eingelernten
oder eingelesenen Betriebsparametersätzen verbunden ist. Stattdessen
werden. bei der Ausführungsform
gemäß 2b für eine Umkonfigurierung
die gesamten jeweils benötigten
Betriebsparameter vollständig über den
Empfänger 43 optisch
eingelesen.
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Ein
weiterer Unterschied der Anordnung gemäß 2b gegenüber jener
gemäß 2a besteht darin,
dass das Auswerten der Empfangssignale des Empfängers 43 auf darin
enthaltene Betriebsparameter automatisch durch Erkennung einer optischen
Parameterkodierung 41 im Erfassungsbereich des Empfängers 43 ausgelöst wird.
Hierfür
ist die Auswerte- und
Steuereinrichtung 33 mit einer Mustererkennungsschaltung 45 verbunden.
Diese wertet die Empfangssignale des ortsauflösenden Empfängers 43 auf das Vorhandensein
einer optischen Parameterkodierung 41 aus. Das zusätzliche
Betätigen
eines Auslöseschalters – wie beispielsweise
des Fußschalters 31 gemäß 2a – ist also
nicht erforderlich. Um eine Umkonfigurierung herbeizuführen, genügt es also,
dass zu definierten Zeitpunkten – insbesondere während des
Stillstands des Oberwerkzeugs 11 – eine optische Parameterkodierung 41 in
das Gesichtsfeld des Empfängers 43 gehalten
wird. Auch die erläuterte
Kopplung der Auswerte- und
Steuereinrichtung 33 mit einer Mustererkennungsschaltung 45 ist
unabhängig
davon möglich,
ob ein zusätzlicher ortsauflösender Empfänger 43 verwendet
wird und/oder ob auf den erläuterten
Einsatz eines Datenspeichers 35 verzichtet wird.
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Auch
bei einem erfindungsgemäßen optoelektronischen
Sensor, wie er in 2a dargestellt ist, kann auf
den Datenspeicher 35 verzichtet werden und eine Umkonfigurierung
dadurch durchgeführt werden,
dass die gesamten jeweils benötigten
Betriebsparameter vollständig über den
Empfänger
optisch eingelesen werden.
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Außerdem kann
auch bei einer erfindungsgemäßen Ausführungsform
der 2a vorgesehen sein, dass das Auswerten der Empfangssignale
des Empfängers 23 auf
darin enthaltene Betriebsparameter automatisch durch Erkennung einer
optischen Parameterkodierung 41 im Erfassungsbereich des Empfängers ausgelöst wird.
Hierfür
kann auch bei der erfindungsgemäßen Ausgestaltung
der 2a die Auswerte- und Steuereinrichtung 33 mit
einer Mustererkennungsschaltung verbunden werden, die wie die Mustererkennungsschaltung 45 arbeitet
und wirkt, die mit Bezug zu 2b erläutert worden
ist.
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- 9
- Gesenkbiegepresse
- 11
- Oberwerkzeug
- 13
- Unterwerkzeug
- 15
- Werkstück
- 17
- Öffnungsspalt
- 19
- Haltearm
- 21
- Lichtsender
- 23
- ortsauflösender Empfänger
- 23'
- Empfänger
- 25
- Lichtstrahl
- 27
- Schutzfeld
- 29
- Bedienungskonsole
- 31
- Fußschalter
- 33
- Auswerte-
und Steuereinrichtung
- 35
- Datenspeicher
- 37
- Schaltausgang
- 39
- serielle
Schnittstelle
- 41
- optische
Parameterkodierung
- 43
- ortsauflösender Empfänger
- 45
- Mustererkennungsschaltung