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Die
Erfindung betrifft eine Gefahrenbereichsabsicherung an einem Rollenwechsler
mit einer Trittmatte gemäß den Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Derartige
Rollenwechsler werden an Druckmaschinen eingesetzt, um im Druckprozess
kontinuierlich ein zu bedruckendes Material von Materialrollen an
die Druckmaschine zu liefern.
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Aus
der WO 2005/080241 A2 ist es bekannt, für die Betriebssicherheit im
Umfeld großer
bewegter Materialrollen eine Bereichsabsicherung vorzusehen. An
einem automatisch arbeitenden Rollenwechsler kann zur Bereichsabsicherung
beispielsweise eine Schleuse vorgesehen sein, wobei die Bereichsabsicherung
vorzugsweise berührungslos
arbeitet, beispielsweise durch den Einsatz von Lichtschranken oder
Ultraschallsensoren. Durch eine Anordnung solcher Sensoren in unterschiedlichen
Höhen können komplexe
Abfrageroutinen realisiert werden, so dass beispielsweise Materialrollen
problemlos die Schleuse passieren können, wohingegen ein unbefugtes
Durchqueren der Sensorsignale einen Alarm auslöst und/oder die Bewegung der
Materialbahn stoppt, um Unfälle
zu verhindern.
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Derartige
Bereichsabsicherungen werden aufgebaut, um die Kollision von Personen
mit den schweren und teilweise sehr schnell bewegten Materialrollen
auszuschließen.
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Diese
Absicherungen sind zumeist im Bereich der Rollenbestückung vorgesehen.
Hier werden meist Fotozellen oder Ultraschallsensoren verwendet,
welche eine relativ aufwendige Elektronik und Auswertung erfordern.
Beim Überqueren
bzw. Durchschreiten der Sensorstrecken wird ein STOP-Signal ausgelöst, was
jede Bewegung eines Rollentragarmes stoppt und eine Bedienung des
Maschine ausschließlich
im Tip-Betrieb erlaubt. Um wieder in den Normalbetrieb übergehen
zu können
und eine Freigabe der Rollentragarmbewegung zu erreichen, muss der
Bediener am Leitstand das STOP-Signal quittieren. Ist aber beispielsweise
die Sicht auf den Rollenwechsler eingeschränkt, kann unter Umständen das
Quittieren vom Leitstand aus eine große Gefahr für eventuell im Gefahrenbereich
verblieben Personen entstehen.
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Absicherungen
beispielsweise durch Gitter, welche den Zugang zum Gefahrenbereich
verwehren, können
unter Umständen
erheblich die Sicht auf den Rollenwechsler einschränken, außerdem ist
ein schneller Eingriff in den Produktionsablauf nicht möglich, da
das Öffnen
solcher Schutztüren
oder -gitter mit einem entsprechenden Zeit- und Steueraufwand verbunden
ist.
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Die
EP 0 444 227 A1 offenbart
eine Anordnung von Trittmatten im Bereich von Druckwerken.
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Durch
die US 2002/0171554 A1 ist es prinzipiell bekannt, einen Lichtschrankenvorhang
und Trittmatten gemeinsam zu verwenden.
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Gemäß der
DE 296 02 098 U1 ist
es nicht ausgeschlossen, dass Lichtschranken und Trittmatten zusammenwirken,
um aus einer Vielzahl verschiedener Arten von Signalen nach entsprechender Umwandlung
der Signale mittels eines Bilderkennungsrechners ein einziges Ist-Bild
zu erzeugen.
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Es
ist eine Aufgabe der Erfindung, eine einfache, zuverlässige und
preisgünstige
zusätzliche Gefahrenbereichsabsicherung
bereit zu stellen, welche preiswert und einfach zu installieren
ist und die Sicht auf den Rollenwechsler nicht einschränkt. Komplizierte Auswerteschaltungen
und Elektronikanordnungen sind zu vermeiden. Die Absicherung soll
aktiviert werden, wenn sich Personen in den Gefahrenbereich begeben.
Bei aktivierter Absicherung soll der Rollenwechsler nicht mehr vom
Bedienpersonal in Betrieb genommen werden können, um insbesondere Kollisionen
bewegter Maschinenteil oder Materialrollen mit im Gefahrenbereich
befindlichen Personen auch dann zu vermeiden, wenn Abschnitte des
Gefahrenbereichs vom Bedienpersonal nicht eingesehen werden können.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass es möglich
ist, auf einfache Weise das Bedienpersonal und auch Personen, die
sich zufällig
in der Nähe
des Rollenwechslers aufhalten, vor der Kollision mit bewegten Maschinenteilen
zu schützen.
Dennoch wird der Einblick in das gesamte Gebiet des Rollenwechslers
nicht verwehrt und somit kann der Bediener bei der Erkennung einer
Gefahr oder einer Betriebsstörung
jederzeit eingreifen.
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Durch
die erfindungsgemäße Verwendung einer
elektrischen Trittmatte mit Schaltfunktion im Gefahrenbereich eines
Rollenwechslers ist es auf sehr einfache Weise möglich, zu erfassen, ob sich Personen
im Gefahrenbereich befinden oder Gegenstände dort versehentlich abgestellt
wurden. Die Trittmatte ist als Schaltmatte ausgeführt und
mit einer Überwachungseinheit
gekoppelt, welche vor dem Einleiten einer Rollentragarmbewegung
den Status der Trittmatte erfasst und die gewünschte Bewegung nur freigibt,
wenn sich keine Person bzw. kein Gegenstand auf der Trittmatte befindet.
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Die
Trittmatte ist vorzugsweise mit mechanischen, zwangsöffnenden
Kontakten ausgestattet. Es ist aber auch möglich, elektrische Systeme
nach dem Schließerprinzip,
bei denen zwei leitfähige
Bänder oder
Schichten beim Betreten der Matte zusammengebracht werden, oder
optoelektronische Systeme, bei denen ein Lichtstrahl unterbrochen
wird, zu verwenden.
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Die
Trittmatte ist vorzugsweise elektrisch mit einem Haltekreis verbunden,
welcher mit einer Überwachungseinheit
gekoppelt ist. Betritt eine Person den Gefahrenbereich, so löst die Trittmatte
elektromechanisch eine Unterbrechung des Haltekreises aus. Diese
Unterbrechung bleibt solange bestehen, bis die Trittmatte nicht
mehr belastet wird. Bei einem unterbrochenen Haltekreis liegt in
der Überwachungseinheit
ein STOP-Signal vor. Die Überwachungseinheit
ist weiterhin an die Steuerung des Rollenwechslers gekoppelt. Bei
vorliegendem STOP-Signal in der Überwachungseinheit
kann von der Steuerung keine Bewegung des Rollenträgers eingeleitet werden.
Das heißt,
solange die Trittmatte belastet bzw. der Haltekreis unterbrochen
ist, ist nur ein Tip-Betrieb zulässig.
Bei Verlassen der Trittmatte wird der Haltekreis wieder geschlossen
und ein FREI-Signal in der Überwachungseinheit
ausgelöst, wodurch
die Steuerung des Rollenwechslers wieder freigegeben wird.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsform
muss dieses FREI-Signal zusätzlich
vom Leitstand oder von einem anderen Ort aus quittiert werden, bevor die
Steuerung des Rollenwechslers wieder freigegeben wird.
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Bei
einer abgewandelten Ausführungsform blockiert
das STOP-Signal die Schwenkbewegung des Rollentragarms des Rollenwechslers
bedingungslos, so dass auch der Tip-Betrieb gesperrt ist, solange
die Trittmatte eine Belastung durch eine Person oder einen Gegenstand
detektiert. Die Bewegung des Rollenwechslers kann nur dann wieder
gestartet werden, wenn der durch die Trittmatte abgesicherte Gefahrenbereich
beräumt
wurde.
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Weiterhin
kann die Überwachungseinheit
mit einer optischen oder akustischen Warneinrichtung am betreffenden
Rollenwechsler kombiniert sein, so dass etwa eine Leuchte oder eine
Hupe am betreffenden Rollenwechsler aktiviert wird, wenn sich eine Person
im Gefahrenbereich befindet. Die Überwachungseinheit ist mit
dem Leitstand der Druckanlage gekoppelt, so dass dort jederzeit
der Status der Trittmatte sichtbar ist.
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Eine
vorteilhafte Verwendung der erfindungsgemäßen Gefahrenbereichsabsicherung
ist in den Figuren dargestellt und wird im Folgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Rollenwechslereinheit mit einer Materialrollenzuführung und
einer Gefahrenbereichsabsicherung in einer Ansicht von oben;
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2 eine
perspektivische Ansicht gemäß 1 mit
einer Darstellung der Gefahrenbereichsabsicherung;
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3 eine
Schnittsdarstellung eines Rollenwechslers;
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4 eine
weitere Schnittdarstellung eines Rollenwechslers;
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5 eine
Trittmatte mit Schaltfunktion nach dem Stand der Technik.
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1 zeigt
eine beispielhafte Anordnung von zwei Rollenwechslern 01 mit
einer gemeinsamen Materialrollenzuführung 02. Mehrere
Trittmatten 03, welche in der Abbildung schraffiert dargestellt
sind, sind in den Gefahrenbereichen angeordnet. Dies sind einerseits
die hinteren Bereiche der Rollenwechsler 01, in denen die
Kleberahmen angeordnet sind, andererseits die Bestückungsseite
des Rollenwechslers 01, sowie die Gruben 04 (3)
unter den Rollenwechslern 01. Durch die Trittmatten 03 werden alle
Bereiche abgesichert, in denen Maschinenteile schnell und mit hohen
Kräften
bewegt werden und in denen gleichzeitig nicht auf andere Weise auszuschließen ist,
dass Personen oder Gegenstände
in diese Bereiche gelangen könnten
und daher eine Kollision zu befürchten
ist.
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In
der perspektivischen Ansicht gemäß 2 sind
die in den Gefahrenbereichen ausgelegten Trittmatten 03 ebenfalls
dargestellt. Die Trittmatten 03 sind entweder mehrere elektrisch
miteinander verbundene Trittmatten, welche in den verschiedenen
Bereichen ausgelegt sind, oder einteilige Trittmatten 03.
Die Trittmatten 03 weisen vorzugsweise einen strukturierten
Deckbelag auf, der rutschhemmend ausgebildet ist. So wird die Verletzungsgefahr im
Gefahrenbereich weiter reduziert.
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Bei
der Dimensionierung und Installation der Trittmatten 03 muss
die maximale Ansprechzeit berücksichtigt
werden. Das heißt,
die Trittmatten müssen über den
tatsächlichen
Gefahrenbereich etwas herausragen, damit von einer Person nicht
während der
Ansprechzeit der Gefahrenbereich erreicht werden kann. Dabei muss
auch ein nicht aktivierbarer Randbereich berücksichtigt werden. Ebenso muss die
Betätigungsfläche der
Trittmatte 03 und die zulässige Gewichtsbelastung entsprechend
der Herstellervorgaben beachtet werden.
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Bei
abgewandelten Ausführungsformen
erfolgt eine Kombination mit herkömmlichen Vorrichtungen und
Verfahren zur Absicherung der Gefahrenbereiche. Wenn beispielsweise
optische Sensoren außerhalb
der eigentlichen Gefahrenbereiche angeordnet sind und somit ein
rechtzeitiges Stoppen der Rollenwechsler 01 veranlassen,
sofern sich eine Person dem Gefahrenbereich nähert, so ist die Anordnung
der Trittmatten 03 ausschließlich im eigentlichen Schwenkbereich
der Rollenwechsler 01 ausreichend. Das von den Trittmatten 03 generierte STOP-Signal
verhindert in dieser Ausführungsform die
Wiederinbetriebnahme des Rollenwechslers 01, solange sich
noch eine Person im Gefahrenbereich befindet, selbst wenn dies von
den optischen Sensoren, die nur die Grenzen des Gefahrenbereichs
abtasten können,
nicht mehr erfasst wird.
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3 zeigt
einen Schnitt durch den Rollenwechsler 01. Es ist zu erkennen,
dass unterschiedliche Ebenen mit den Trittmatten 03 ausgestattet
sind. Das sind die Grube 04 unterhalb des Schwenkbereiches
des Rollenwechslers 01, der auf Normalhöhe liegende Arbeitsbereich 06 hinter
dem Rollenwechsler 01 und weiterhin der Höhenbereich 07 der
Materialrollenzuführung 02.
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In 4,
die ebenfalls einen Schnitt des Rollenwechslers 01 zeigt,
ist ebenfalls die Auslegung der Trittmatten 03 auf den
verschiedenen Höhenniveaus zu
erkennen. Eine Stufe 08, welche aus der Grube 04 in
einen Arbeitsbereich 09 vor dem Rollenwechsler 01 führt, ist
ebenfalls mit einer Trittmatte 03 ausgelegt. Durch die
Anordnung der Trittmatten 03 auch auf Flächen, die
zu Wartungszwecken begangen werden müssen, ist sichergestellt, dass
nach ausgeführten
Wartungsarbeiten eine Wiederinbetriebnahme des Rollenwechslers 01 erst
möglich
ist, wenn alle Personen die Gefahrenbereiche verlassen haben und
auch keine Werkzeuge oder Maschinenteile versehentlich in den Gefahrenbereichen
liegen gelassen wurden. Ohne die Anordnung von Trittmatten 03 in
den Gefahrenbereichen bestand bisher z.B. die Gefahr, dass ein vergessenes
Werkzeug bei der Wiederinbetriebnahme des Rollenwechslers 01 von
einer geschwenkten Materialrolle erfasst, unkontrolliert durch den
Raum geschleudert wurde und dann Personen verletzte, die sich außerhalb
der z.B. durch optische Sensoren in herkömmlicher Weise abgesicherten
Gefahrenbereich befanden.
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Die
Trittmatten 03 werden vorzugsweise mit einem rampenförmigen Rahmenprofil
am Boden befestigt, wobei durch die Rampenform gleichzeitig ein Stolperschutz
realisiert wird. Durch die geringe Bauhöhe der Trittmatten 03 erfolgt
keine Einschränkung der
Begehbarkeit der einzelnen Bereiche am Rollenwechsler 01.
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In 5 ist
eine aus dem Stand der Technik bekannte Schaltmatte mit zwangsöffnenden
Kontakten in vier Prinzip-Ansichten dargestellt, welche als Trittmatte 03 eingesetzt
werden kann. Dabei zeigt Abbildung a) einen Querschnitt der Trittmatte 03 mit geschlossenen
Kontakten, während
Abbildung b) den Querschnitt der Trittmatte 03 bei geöffneten
Kontakten darstellt. Abbildung c) und d) zeigen einen Abschnitt
der Trittmatte 03 in einer Draufsicht, wiederum bei geöffneten
und geschlossenen Kontakten.
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Eine
solche Trittmatte 03 ist u.a. auch deshalb gut geeignet
zur Absicherung des Gefahrenbereichs an einem Rollenwechsler 01,
weil kein zusätzliches
kompliziertes (und damit auch fehleranfälliges) Auswertegerät benötigt wird,
sondern der über
die Kontakte geführte
Stromkreis direkt bei einer Gewichtsbelastung der Trittmatte 03,
insbesondere beim Betreten der Trittmatte 03 unterbrochen
wird. Die Trittmatte 03 besteht aus zahlreichen in Reihe geschalteten,
mechanisch zwangsöffnenden Öffnerkontakten,
die in Form einer Kontaktmatte angeordnet sind.
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Dazu
sind in der Trittmatte 03 stromleitende Kontaktplatten 11 und
isolierende Keilelemente 12 abwechselnd auf einer Expanderschnur 13 aufgereiht.
Durch Vorspannung der Expanderschnur 13 werden die Kontaktplatten 11 zusammengedrückt und
der Stromkreis ist geschlossen.
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Beim
Betreten der Trittmatte 03 wird über Trittelemente 14,
an welchen die Kontaktplatten 11 befestigt sind und welche
an den Keilelementen 12 entlang gleiten und dabei mindestens
eines der Kontaktplattenpaare 11 trennen, die Stromleitung
unterbrochen. Das entstehende bzw. anstehende Öffnersignal wird der Überwachungseinrichtung
zugeführt, um
den Haltekreis der Betriebsfähigkeitsschaltung des
Rollenwechslers 01 sofort zu unterbrechen. Die Anzahl der
aufgereihten Kontaktplatten 11 und Keilelemente 12 richtet
sich nach der Größe der Trittmatte 03.
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- 01
- Rollenwechsler
- 02
- Materialrollenzuführung
- 03
- Trittmatte
- 04
- Grube
- 05
- –
- 06
- Arbeitsbereich
- 07
- Höhenniveau
der Materialrollenzuführung;
Höhenbereich
- 08
- Stufe
- 09
- Arbeitsbereich
- 10
- –
- 11
- Kontaktplatten
- 12
- Keilelemente
- 13
- Expanderschnur
- 14
- Trittelemente