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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Aus
der
DE 693 09 226
T2 ist ein Lichtvorhangsystem bekannt zur Herstellung einer Überwachungszone
entlang einer Maschine. Das Lichtvorhangsystem umfasst eine Kombination
von Lichtsendermitteln zum Senden von parallelen Lichtstrahlen, die
sich über
mindestens einen Teil der Überwachungszone
erstrecken und Lichtempfängermittel zum
Empfangen und Detektieren der Anwesenheit und Abwesenheit von Lichtstrahlen.
Weiterhin sind Indikatorlichtsignalmittel vorhanden zum Anzeigen von
sichtbaren Lichtsignalen, welche im Sichtbereich einer Bedienperson
liegen, wobei das Indikatorsignalmittel anzeigt, ob ein Lichtstrahl
von dem entsprechenden Empfänger
empfangen wird oder nicht. Dadurch kann der Bediener durch Beobachtung
des Lichtsignals darauf aufmerksam gemacht werden, dass ein Kanal
blockiert ist, wobei jedes Indikatorlichtsignalmittel einem empfangenen
Lichtstrahl zugeordnet ist.
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Nachteilig
bei dieser Vorrichtung ist, dass nur angezeigt wird, ob ein Lichtstrahl
blockiert oder frei ist. Diese Anzeige dient zu Diagnosezwecken,
ob ein Lichtstrahl beispielsweise durch Verschmutzung oder unbeabsichtigt
abgedeckt ist. Die aufwendigen Lichtsignalmittel pro Strahl zeigen
lediglich zwei Zustände an,
die dem Status des entsprechenden Lichtempfängers entsprechen.
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Aus
der
EP 0 964 272 B1 ist
eine Licht aussendende Einheit mit einer Vielzahl von Licht aussendenden
Elementen und einer Licht empfangenden Einheit, die räumlich von
der Licht aussendenden Einheit getrennt ist, bekannt. Diese enthält eine
Vielzahl von Licht empfangenden Elementen, wobei die Licht aussendenden
Elemente und die Licht empfangenden Elemente paarweise angeordnet
sind, so dass jeweils gegenüberliegende
Paare gebildet sind, die eine optische Achse definieren. Weiterhin
ist ein Zähler
vorhanden zum Zählen
der Anzahl der optischen Achsen, in denen kein Licht von den Licht
aussendenden Elementen empfangen wurde. Anzeigemittel mit einer
Vielzahl von Lampen sind in einer räumlich konzentrierten Anordnung
zusammengefasst zur Anzeige des Verhältnisses von unterbrochenen
und freien optischen Lichtwegen. Die Anzeigemittel sind zur Anzeige
verschiedener Farben ausgeführt.
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Die
Anzeigemittel sind nachteilig räumlich konzentriert
angeordnet und nicht einzelnen Empfängern zugeordnet. Die Anzeigemittel
dienen der Anzeige des aktuellen Strahlstatus empfangener Lichtstrahlen,
also ob der Lichtstrahl empfangen wird oder nicht. Dies wird mit
den Farben rot und grün
angezeigt. Je nach dem wie viele Empfangssignale empfangen werden,
wird eine von den Empfangssignalen abhängige Anzahl von Anzeigeelementen
aktiviert. Die Anzeigemittel können
auch ein Blinksignal ausgeben, wenn ein Empfangssignal nicht genügend stark
empfangen wird.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Lichtgitter
zur Absicherung eines Gefahrenbereiches einer Maschine bereitzustellen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch ein Lichtgitter mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
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Nach
der Erfindung besteht das Lichtgitter zur Absicherung eines Gefahrenbereiches
einer Maschine aus einer Sendeeinheit mit einzelnen Sendeelementen
zum Aussenden einer Mehrzahl in einer Ebene verlaufender Lichtstrahlen,
einer zur Sendeeinheit beabstandeten Empfangseinheit mit einzelnen
Empfangselementen zum Empfangen der Lichtstrahlen, wodurch zwischen
der Sende- und Empfangs einheit ein Schutzfeld definiert ist, einer
Steuer- und Auswerteeinheit zur Auswertung der Empfangselemente
und Anzeigemitteln zum Anzeigen von sichtbaren Lichtsignalen, welche
jeweils einem Betriebszustand einzelner Empfangselemente entsprechen
und diesen örtlich
zugeordnet sind, wobei die Steuer- und Auswerteeinheit die Anzeigemittel
entsprechend einer von mehreren Betriebsarten des Lichtgitters ansteuert
und die Anzeigemittel zur Anzeige von wenigstens drei verschiedenen
Zuständen ausgebildet
sind, wobei einer der Zustände
diejenigen Lichtstrahlen anzeigt, die in der Betriebsart „Ausblendung" ausgeblendet sind.
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Ein
wesentlicher Vorteil besteht darin, dass die Anzeigemittel, jetzt
abhängig
von einer Betriebsart des Lichtgitters, Informationen anzeigen,
wobei auch wesentlich ist, dass sie wenigstens drei verschiedene
Betriebszustände
der Empfangselemente anzeigen können
und somit nicht nur den Empfang oder Nichtempfang von Licht, sondern
auch weitere Informationen anzeigen können. Eine wichtige Betriebsart
von Lichtgittern ist die Ausblendung einzelner definierter Lichtstrahlen.
Durch die Ausblendung von Lichtstrahlen ist es möglich, Eingriffe in das Lichtgitter
an bestimmten Positionen zuzulassen, um z. B. Material durch das
Schutzfeld zu transportieren, ohne in anderen Bereichen des Schutzfeldes
auf die Überwachungsfunktion
des Lichtgitters verzichten zu müssen.
Durch die jeweiligen Anzeigemittel, welche den Empfangseinheiten
direkt zugeordnet sind, wird die Ausblendung von Lichtstrahlen exakt
an dem Bereich angezeigt, an dem diese wirksam ist. Eine Ausblendung
von Lichtstrahlen bedeutet aber auch ein erhöhtes Risiko für Personen,
da das Schutzfeld aufgrund der Ausblendung Lücken aufweist. Durch die genaue
Anzeige der Position des Schutzfeldes an dem Lichtgitter ist es
einer Person möglich,
den ausgeblendeten Bereich genau zu erkennen. Durch die Anzeige
des ausgeblendeten Bereiches wird somit die Sicherheit zum Schutz
von Personen verbessert. Zusätzlich
erleichtert die Anzeige des ausgeblendeten Bereiches eine notwendige
genaue Ausrichtung, beispielsweise um Fördermittel für einen
Materialtransport genau auf den ausgeblendeten Bereich auszurichten.
Durch die genaue Ausrichtung von Fördermitteln auf den ausgeblendeten
Bereich wird erreicht, dass Randbereiche vollständig von den Fördermitteln
oder dem Transportgut abgedeckt werden, so dass das Schutzfeld lückenlos
geschlossen ist. Bei der Ausblendung kann es sich auch um eine Ausblendung
von mehreren unterschiedlichen Teilbereichen handeln.
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In
einer Weiterbildung der Erfindung sind Zeitmessmittel vorhanden,
welche mit der Steuer- und Auswerteeinheit verbunden sind zur Steuerung der
Anzeigemittel. Verschiedene Betriebsarten können zeitgesteuert nacheinander
angezeigt werden. Nach einem Einschalten kann angezeigt werden, welcher
Bereich des Lichtgitters als Schutzfeld konfiguriert ist und welcher
Bereich als Ausblendbereich konfiguriert. Nach Ablauf einer bestimmten
Zeit kann mit denselben Anzeigemitteln im normalen Schutzbetrieb
eine Unterbrechung des Schutzbereiches und eine Unterbrechung des
Bereiches der Ausblendung angezeigt werden.
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Unabhängig von
einer evtl. bereits bestehenden Unterbrechung kann mit den Anzeigemitteln auch
dann angezeigt werden, welcher Bereich des Lichtgitters als Schutzfeld
und welcher als Ausblendbereich konfiguriert ist. Nach Ablauf einer
bestimmten Zeit, beispielsweise 2 Minuten, wird an den Anzeigemitteln
eine Unterbrechung des Schutzfeldes durch die Farbe rot und eine
Unterbrechung der Ausblendung durch die Farbe Gelb angezeigt. Somit
ist es in einem weiteren Betrieb des Lichtgitters möglich, eine
Unterbrechung der jeweiligen Bereiche genau festzustellen. Durch
die Zeitmessmittel ist somit eine automatische Umschaltung der Anzeigemittel
möglich,
ohne zusätzliche
manuelle Umschaltmittel.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Anzeigemittel zur Anzeige von
mindestens drei Farben ausgebildet, wobei die drei Farben beispielsweise Grün, Gelb
und Rot sind. Durch die Ausbildung der Anzeigemittel zur Anzeige
mehrerer Farben können die
Anzeigemittel platzsparend ausgebildet werden und trotzdem eine
Mehrzahl von unterschiedlichen Informationen nacheinander anzeigen.
Die Anzeige der Zustände
ist dabei so gewählt,
dass jeweils nur ein Zustand zu einer bestimmten Zeit angezeigt
wird. Durch die platzsparende Ausbildung können die Anzeigeelemente direkt
neben den Empfangselementen angeordnet und diesen eindeutig zugeordnet werden,
und zudem kann das Lichtgitter kompakt und klein ausgeführt werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform
sind Speichermittel vorhanden zur Speicherung einer Unterbrechung
von empfangenen Lichtstrahlen. Die gespeicherte Unterbrechung kann
durch die Anzeigemittel angezeigt werden. Hierdurch kann eine gewünschte Ausblendung
sehr einfach eingelernt werden und die eingelernte und gespeicherte
Ausblendung gleichzeitig visuell zur Kontrolle angezeigt werden.
Soll beispielsweise ein Bereich des Schutzfeldes zu Transportzwecken
für Material
ausgeblendet werden, so wird das Transportgut in das Schutzfeld gebracht
und die unterbrochenen Strahlen werden gespeichert. Hierzu wird
beispielsweise eine Taste betätigt
oder eine bestimmte Konfiguration angewählt zum Einlernen und Abspeichern
des Transportguts, deren Strahlunterbrechungen dann den Ausblendbereich
definieren. Nachdem die Ausblendung aufgrund des Objektes gespeichert
ist, wird an den Anzeigemitteln, beispielsweise durch die Farbe
Gelb, die Position des ausgeblendeten Bereiches angezeigt. Daraufhin
kann gegebenenfalls die Ausblendung durch erneutes Einlernen der
Ausblendung korrigiert werden.
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Weiter
ist es vorteilhaft, mehrere Unterbrechungen an unterschiedlichen
Stellen des Schutzfeldes und/oder zu unterschiedlichen Zeitpunkten
einzulernen und anzuzeigen. Dazu sind die Zeitmessmittel zur Steuerung
der Speichermittel ausgebildet zur Speicherung von nacheinander
erfolgten Unterbrechungen mit einer ggf. bestimmten Dauer der Unterbrechung
von empfangenen Lichtstrahlen. So können nacheinander mehrere Bereiche
eingelernt werden, an denen das Schutzfeld beispielsweise für eine bestimmte
Dauer eine Unterbrechung aufweist. Die unterschiedlichen gespeicherten
Unterbrechungen werden durch die Anzeigemittel unterschiedlich angezeigt.
So wird eine erste Unterbrechung des Schutzfeldes durch ein dauerhaftes
Leuchten der Farbe Gelb oder einer anderen Farbe an den jeweiligen
Anzeigemitteln angezeigt und ein weiteres nachfolgendes Unterbrechen
des Schutzfeldes an einer anderen Stelle beispielsweise durch ein
Blinken der Anzeigeelemente angezeigt.
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In
Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Ansteuerung der Anzeigemittel
durch die Steuer- und Auswerteeinheit in Echtzeit. Dadurch entspricht
die Anzeige unverzögert
der aktuellen Betriebsart des Lichtgitters und der empfangenen Strahlen.
Insbesondere beim Testen des Lichtgitters mit einem Prüfstab werden
die Strahlen in einer schnellen Folge hintereinander unterbrochen.
Durch die Anzeige der Unterbrechung in Echtzeit ist es einem Bediener möglich, durch
die unverzögerte
Rückmeldung
aufgrund der Anzeigemittel sofort die ordnungsgemäße Funktion
der Strahlen zu überprüfen. Auch
bei einer Unterbrechung der Lichtstrahlen des Ausblendbereiches
durch ein Objekt kann festgestellt werden, welche Lichtstrahlen
zum aktuellen Zeitpunkt unterbrochen sind. Handelt es sich bei dem
Objekt beispielsweise um ein Objekt mit einer ungleichmäßigen Oberfläche, können dadurch
fehlerhafte Unterbrechungen sofort festgestellt werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtgitters;
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2 eine
schematische Darstellung unterschiedlicher Farben;
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3 und 4 eine
schematische Darstellung der Empfangseinheit mit Anzeigemitteln;
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1 zeigt
ein erfindungsgemäßes Lichtgitter 1 bestehend
aus einer Sendeeinheit 2 und einer Empfangseinheit 4.
Die Sendeeinheit 2 und Empfangseinheit 4 sind
gegenüberliegend
angeordnet. Nicht dargestellte Sendeelemente der Sendeeinheit 2 senden
dabei parallele Lichtstrahlen 14 aus, welche von gegenüberliegenden
Empfangselementen 8.1 bis 8.6 der Empfangseinheit 4 empfangen
werden. Dadurch wird zwischen der Sendeeinheit 2 und Empfangseinheit 4 ein
Schutzfeld 18 gebildet. Ein solches Lichtgitter 1 findet
beispielsweise Anwendung an Maschinen zur Absicherung von gefahrbringenden
Bewegungen für
Personen. Greift eine Person unerlaubt in das Schutzfeld 18 ein,
wird die gefahrbringende Bewegung zum Schutz der Person gestoppt.
Bei einer Unterbrechung wenigstens eines Lichtstrah les 14 wird über sichere
Ausgänge
ein Signal an eine Maschinensteuerung ausgegeben. Über die
Maschinensteuerung kann ein entsprechendes Stellglied der Maschine
angesteuert werden.
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Die
Empfangselemente 8.1. bis 8.6 sind in der Empfangseinheit 4 in
einer Reihe nebeneinander angeordnet. Die Empfangselemente bestehen
dabei aus einem Empfangsbauteil, beispielsweise einer Fotodiode
und einer Empfangsoptik, bestehend aus einer oder mehrerer Linsen.
Optische Achsen der Sende- und Empfangselemente sind dabei jeweils parallel
zueinander ausgerichtet. Zur Ansteuerung und Auswertung sind die
Empfangselemente 8.1 bis 8.6 mit einer Steuer-
und Auswerteeinheit 16 verbunden. Die Empfangselemente
werden synchron mit den zugehörigen
Sendeelementen nacheinander aktiv geschaltet und ausgewertet zum
Empfang von Lichtpulsen der gegenüberliegenden Sendeelemente.
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Jedem
Empfangselement ist ein Anzeigemittel 6.1 bis 6.6 örtlich zugeordnet.
Auch zur Steuerung der Anzeigemittel 6.1 bis 6.6 ist
die Steuer- und Auswerteeinheit 16 ausgebildet. Die Steuer-
und Auswerteeinheit 16 ist mit Zeitmessmitteln 10 und
Speichermitteln 12 verbunden.
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Wie
in 2 dargestellt, sind die Anzeigemittel 6 zur
Anzeige von wenigstens drei verschiedenen Farben, Grün, Gelb
und Rot, ausgebildet. Es kann jedoch auch eine andere Farbauswahl
z. B. Blau, Weiß und
Rot sein. Auch können
die Anzeigemittel 6 für
die Anzeige von mehr als drei Farben ausgebildet sein. Des Weiteren
ist es denkbar, dass Informationen über die Anzeigemittel auch
durch Blinken oder dergleichen angezeigt werden können.
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In 3 ist
die Empfangseinheit 4 des Lichtgitters aus 1 dargestellt.
Die zugehörige
Sendeeinheit ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Alle von
der Sendeeinheit ausgehenden Lichtstrahlen 14 treffen auf
die jeweiligen Empfangselemente der Empfangseinheit 4.
Nach dem Einschalten wird an der Empfangseinheit 4 durch
die Anzeigemittel 6.1, 6.2, 6.5 und 6.6,
welche grün
leuchten, das freie Schutzfeld 18 angezeigt. Die Anzeigeelemente 6.3 und 6.4 leuchten
gelb und zeigen damit an, dass in diesem Bereich des Schutzfeldes 18 ein
Bereich als Aus blendbereich konfiguriert ist. Schutzfeldunterbrechungen
in diesem Bereich der Strahlen 6.3 und 6.4 führen nicht
zu einem Abschaltsignal einer gefahrbringenden Bewegung, da in diesem
Bereich beispielsweise Material durch das Schutzfeld des Lichtgitters
hindurch bewegt werden soll. Durch die unterschiedliche Anzeige
des Schutzfeldes 18 und des ausgeblendeten Bereiches, ist
für eine
Person sofort erkennbar, welche Betriebsarten für das Lichtgitter eingestellt
sind. Insbesondere bei einer Inbetriebnahme ist sofort erkennbar,
welche Lichtstrahlen 14 für den Schutzbetrieb konfiguriert
sind und welche Lichtstrahlen 14 beispielsweise einem Ausblendbereich zugeordnet
sind.
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Es
können
auch mehrere Ausblendbereiche an verschiedenen Stellen und/oder
zu unterschiedlichen Zeitpunkten ausgeblendet werden. Das Einlernen
der verschiedenen Ausblendbereiche erfolgt dabei nacheinander. Die
ausgeblendeten Bereiche werden dann unterschiedlich voneinander
angezeigt. So wird beispielsweise ein erster Ausblendbereich durch ein
dauerhaftes Leuchten der Anzeigeelemente mit der Farbe Gelb angezeigt
und bei der Anzeige des zweiten Ausblendbereiches wird eine andere
Farbe dauerhaft angezeigt oder eine identische Farbe des ersten
Ausblendbereichs wird mit einer bestimmten Blinkfrequenz angezeigt.
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Wurde
an allen Empfangselementen beispielsweise über einen Zeitraum von zwei
Minuten ein freier Lichtweg ermittelt und eventuell eine zusätzlichen
Bedingung, wie der freie Lichtweg aller Lichtstrahlen 14,
erfüllt,
werden die Anzeigemittel derart angesteuert, dass nach Ablauf dieser
bestimmten Zeit eine erkannte Unterbrechung von Lichtstrahlen 14 an
den Empfangselementen durch die Anzeigemittel 6.1 bis 6.6 angezeigt
wird. Dies ist in 4 dargestellt, wobei nur unterbrochene
Lichtstrahlen 14 angezeigt werden. Empfangene Lichtstrahlen 14 werden
nicht angezeigt, wie bei den Anzeigemitteln 6.1, 6.2 und 6.3 dargestellt.
Nur unterbrochene Lichtstrahlen 14 im Schutzfeld 18 werden beispielsweise
durch die Farbe Rot an dem Anzeigemittel 6.6 angezeigt
und unterbrochene Lichtstrahlen 14 im Ausblendungsbereich
werden durch das Anzeigemittel 6.4 mit der Farbe Gelb angezeigt.
Hierdurch ist es einer Person möglich,
eindeutig zwischen einem unerlaubten Eingriff am Empfangselement 8.6 und
einer erlaubten Unterbrechung des Schutzfeldes 18 am Empfangselement 8.4 zu
unterscheiden.
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Bei
einer Inbetriebnahme des Lichtgitters müssen beispielsweise alle Lichtstrahlen 14 des Lichtgitters
unterbrochen werden, um eine richtige Funktion des Lichtgitters
zu überprüfen. Dazu
wird ein Prüfstab
durch das Schutzfeld 18 bewegt, um nacheinander alle Lichtstrahlen 14 zu
unterbrechen und zu gewährleisten,
dass ein Schaltsignal auch zur Abschaltung einer gefahrbringenden
Bewegung führt.
Beim Abdecken der einzelnen Lichtstrahlen 14 mit dem Prüfstab ist
für die
Person nun eindeutig erkennbar, welcher der Lichtstrahlen 14 abgedeckt
wird und ob der Lichtstrahl 14 dem Schutzfeld oder einem Ausblendbereich
zugeordnet ist. Durch die Anzeigemittel 6.1 bis 6.6 ist
somit eine vereinfachte Inbetriebnahme möglich.
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Eine
Ausblendung von Lichtstrahlen kann auch derart konfiguriert werden,
dass die Schaltausgänge
erst nach mindestens einer Unterbrechung und Freiwerden eines Strahles
des Ausblendbereiches die gefahrbringende Bewegung zulassen. Eine solche
Betriebsart ist bei dem Betrieb des Lichtgitters an einer Presse
zur Bearbeitung von Blechen sinnvoll. Durch einen Bediener werden
Teile eingelegt, die anschließend
gepresst werden. Nach dem Pressvorgang muss durch eine Entnahme
und ein erneutes Einlegen des nachfolgend zu pressenden Teiles der
Ausblendbereich mindestens einmal unterbrochen werden. Nach dem
Einschalten des Lichtvorhangs wird dem Bediener durch die Anzeigemittel
der Bereich des Ausblendbereiches angezeigt. Da es sich um eine
weitere Betriebsart zur Auswertung des Ausblendbereiches handelt,
zeigen die Anzeigemittel im Bereich des Ausblendbereiches ein gelbes
Blinksignal an. Hierdurch wird der Bediener auf die Betriebsart
des Lichtgitters in Verbindung mit der Presse hingewiesen.
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- 1
- Lichtgitter
- 2
- Sendeeinheit
- 4
- Empfangseinheit
- 6,
6.1, 6.2, 6.3, 6.4, 6.5, 6.6
- Anzeigemittel
- 8.1,
8.2, 8.3, 8.4, 8.5, 8.6
- Empfangselement
- 10
- Zeitmessmittel
- 12
- Speichermittel
- 14
- Lichtstrahl
- 16
- Steuer-
und Auswerteeinheit
- 18
- Schutzfeld