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Die
vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität der
japanischen Patentanmeldung Nr. 2007-146259 ,
eingereicht am 31. Mai 2007.
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Die
vorliegende Erfindung betrifft allgemein einen fotoelektrischen
Sensor. Spezieller betrifft die vorliegende Erfindung einen fotoelektrischen
Sensor zur Erfassung eines Objekts innerhalb eines vorbestimmten
Erfassungsbereichs, und stellt ein Freigabesignal zur Freigabe des
Betriebs einer Zieleinrichtung zur Verfügung, und ein Sperrsignal
zum Sperren des Betriebs der Zieleinrichtung auf Grundlage des Ergebnisses
der Erfassung.
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Es
sind bereits Sicherheitssysteme zur Einstellung eines Objekterfassungsbereichs
um eine Zieleinrichtung, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen und
Industrieroboter bekannt. Derartige Sicherheitssysteme erfassen
Objekte, beispielsweise Arbeiter oder Bediengungspersonen, in dem
vorbestimmten Erfassungsbereich, um eine Bewegung der Zielmaschine
zu unterbrechen oder auf andere Art und Weise den Betrieb der Zieleinrichtung
zu sperren, um einen sicheren Bereich um das Ziel herum zur Verfügung
zu stellen. Einige der Sicherheitssysteme weisen fotoelektrische
Sensoren auf, die als Detektoren zur Erfassung eines Objekts um
die Zieleinrichtung herum verwendet werden. Derartige fotoelektrische
Sensoren senden einen Lichtstrahl zu einem vorbestimmten Messbereich
aus, um einen Objekterfassungsbereich zu scannen und empfangen einen
Scan-Lichtstrahl, der durch ein Objekt reflektiert wird, das sich in
dem Messbereich befindet, wodurch das Vorhandensein oder die Abwesenheit
eines Objekts innerhalb des Objekterfassungsbereichs erfasst wird,
auf Grundlage eines Signals, welches eine Intensität des
reflektierten Scan-Lichtstrahls repräsentiert.
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Das
japanische offengelegte Patent
Nr. H04-310890 beschreibt ein System, welches in einem
Fahrzeug angebracht ist, zur Einstellung eines Messbereichs um ein
Fahrzeug, welches die Zieleinrichtung ist und zur Anzeige der Position
eines externen Objekts, wie beispielsweise eines Fahrrads und dergleichen
auf einer Anzeigevorrichtung, wenn das externe Objekt innerhalb
des Messbereichs erfasst wird, der um das Fahrzeug herum eingestellt
ist. Dieses System scannt optisch die Messbereiche an der rechten
und linken Seite des Fahrzeugs und zeigt eine Position des Fahrzeugs
oder dergleichen innerhalb des Messbereichs auf der Anzeigevorrichtung an,
um verbesserte Sicherheit für das Fahrzeug gegen mögliche
Unfälle zur Verfügung zu stellen, wenn das System
das reflektierte Scan-Licht von dem Fahrzeug oder dergleichen innerhalb
des Messbereichs empfängt. Das System kann die Form einer optischen
Scan-Vorrichtung aufweisen, die in einem Tubusgehäuse aufgenommen
ist, wie beispielsweise im
japanischen
offengelegten Patent H03-175390 beschrieben.
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Die
voranstehend geschilderten, herkömmlichen, optischen Scanner
weisen das Risiko auf, dass sie ein Objekt nicht erfassen, selbst
wenn das Objekt innerhalb eines gewünschten Messbereichs
vorhanden ist, und zwar in einem Fall, in welchem ein voreingestellter
Messbereich, also ein Scan-Bereich des optischen Scanners, nicht
dem gewünschten Messbereich entspricht, in Folge einer
versehentlichen, nicht korrekten Anordnung des optischen Scanners oder
einer versehentlichen, nicht korrekten Ausrichtung des optischen
Scanners. In diesem Fall ist ein Bereich vorhanden, der nicht von
dem Messbereich gedeckt wird. Dies führt dazu, dass der optische Scanner
kein Objekt, das erfasst werden soll, in dem nicht abgedeckten Bereich
erfassen kann, obwohl das Objekt in dem gewünschten Messbereich
vorhanden ist.
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Die
vorliegende Erfindung stellt einen fotoelektrischen Sensor und ein
Einstellverfahren zur Verfügung, welche einen Schutzbereich
gegenüber der Zieleinrichtung einstellen können.
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Ein
fotoelektrischer Sensor gemäß der vorliegenden
Erfindung führt eine Bestimmung durch, ob ein Objekt in
einem vorbestimmten Erfassungsbereich vorhanden ist oder nicht und
stellt (1) ein Freigabesignal zur Verfügung, um einen Betrieb
in Bezug auf eine Gefahrenquelle freizugeben, auf Grundlage eines
Ergebnisses der Bestimmung, und (2) ein Sperrsignal zum Sperren
des Betriebs. Der fotoelektrische Sensor stellt fest, ob das Objekt
in dem vorbestimmten Erfassungsbereich vorhanden ist oder nicht,
und ob das Objekt an einem Bezugspunkt vorhanden ist oder nicht,
der ein anderer Ort innerhalb des Messbereichs im Vergleich zum
vorbestimmten Erfassungsbereich ist, auf Grundlage der Positionsinformation;
stellt das Freigabesignal zur Verfügung, wenn das Objekt
nicht in dem vorbestimmten Erfassungsbereich vorhanden ist, aber
das Objekt an dem Bezugspunkt vorhanden ist; und stellt das Sperrsignal
zur Verfügung, wenn das Objekt innerhalb des vorbestimmten
Erfassungsbereichs vorhanden ist und das Objekt am Bezugspunkt nicht
vorhanden ist.
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Es
wird angenommen, dass die voranstehend geschilderten Probleme, die
bei den optischen Scan-Vorrichtungen nach dem Stand der Technik auftraten
durch die vorliegende Erfindung gelöst werden. Speziell
wird gemäß der vorliegenden Erfindung eine Vorrichtung
zur Bereitstellung (1) eines Freigabesignals zur Verfügung
gestellt, zum Freigeben des Betriebs einer Zieleinrichtung, wenn
kein Objekt in einem vorbestimmten Erfassungsbereich erfasst wird, der
in einem vorgegebenen Scan-Bereich festgelegt ist, jedoch ein Objekt
erfasst wird, das in einem Bezugspunkt oder einem Bezugsbereich
vorhanden ist, der in dem vorgegebenen Scan-Bereich festgelegt ist und
sich von dem Erfassungsbereich unterscheidet, und (2) eines Sperrsignals
zum Sperren des Betriebs der Zieleinrichtung, wenn ein innerhalb
des vorbestimmten Erfassungsbereichs vorhandenes Objekt erfasst
wird oder wenn kein Objekt in dem Bezugsbereich erfasst wird.
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Gemäß der
Lehre der vorliegenden Erfindung wird ein fotoelektrischer Sensor
jener Art zur Verfügung gestellt, der einen optischen Scanner
zum wiederholten Scannen eines ebenen Bereichs aufweist, der einen
Erfassungsbereich enthält und einen fotoelektrischen Wandler
zum Empfangen von Scan-Licht, das durch ein Objekt in dem Erfassungsbereich
reflektiert wird, und zur Erzeugung eines Signals auf Grundlage
des empfangenen Scan-Lichts, wobei der fotoelektrische Sensor aufweist:
eine
Einstellvorrichtung zur Festlegung eines vorbestimmten Erfassungsbereichs
in dem ebenen Scan-Bereich und eines Bezugsbereiches in dem ebenen
Scan-Bereich, der sich vom Erfassungsbereich unterscheidet und
eine
Steuervorrichtung zur Berechnung einer Position eines Objekts auf
Grundlage sowohl eines Winkels der Richtung des Scan-Lichts, das
von dem optischen Scanner ausgesandt wird, wenn das Empfangssignal
von dem fotoelektrischen Wandler zur Verfügung gestellt
wird, als auch einer Entfernung des Objekts, repräsentiert
durch das Empfangssignal von dem fotoelektrischen Wandler zur Bestimmung auf
Grundlage der Position des Objekts, ob das Objekt in dem Erfassungsbereicht
und/oder in dem Bezugsbereich vorhanden ist, und zur Bereitstellung
eines Freigabesignals als das Steuersignal, wenn festgestellt wird,
dass ein Objekt nicht in dem Erfassungsbereich vorhanden ist, jedoch
im Bezugsbereich vorhanden ist, und eines Sperrsignals als das Steuersignal, wenn
festgestellt wird, dass ein Objekt in dem Erfassungsbereich ist,
und wenn ein Objekt nicht im Bezugsbereich vorhanden ist.
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Alternativ
kann die Einstellvorrichtung dazu befähigt sein, zwei oder
mehr Bezugsbereiche einzustellen. In diesem Fall ist es vorzuziehen,
dass jeder Erfassungsbereich paarweise mit einem oder mehreren der
Bezugsbereiche vorhanden ist, wobei die Paare aus Erfassungsbereich
und Bezugsbereich selektiv freigegeben werden. Die Steuervorrichtung stellt
das Freigabesignal zur Verfügung, wenn festgestellt wird,
dass das Objekt nicht im Erfassungsbereich vorhanden ist, jedoch
in einem oder mehreren der Bezugsbereiche vorhanden ist, jedoch
das Sperrsignal, wenn festgestellt wird, dass das Objekt in dem Erfassungsbereich
vorhanden ist und das Objekt in einem der Bezugsbereiche nicht vorhanden
ist.
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Weiterhin
kann der fotoelektrische Sensor in einem abgetrennten Bereich angeordnet
sein, der von einem Schutzzaun umgeben ist, welcher die Einrichtung
umgibt. In diesem Fall ist es vorzuziehen, dass der Erfassungsbereich
als ein Bereich festgelegt ist, der sich zwischen einer Eingangs-/Ausgangsöffnung,
die in dem Schutzzaun vorgesehen ist, um es einem Objekt zu ermöglichen,
Zugang zur Einrichtung in dem abgetrennten Bereich zu erlangen,
und der Einrichtung angeordnet ist, die sich in dem abgetrennten
Bereich befindet, und dass der Bezugsbereich als ein Bereich entsprechend
der Eingangs-/Ausgangsöffnung festgelegt ist. Die Steuervorrichtung
stellt das Freigabesignal zur Verfügung, wenn festgestellt
wird, dass das Objekt nicht im Erfassungsbereich vorhanden ist,
aber die Öffnung durch ein Objekt geschlossen wird.
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Bei
einem fotoelektrischen Sensor wird die Sicherheit von Objekten,
beispielsweise Arbeitern und Bedienungspersonen, die der Einrichtung
zugeordnet sind, verlässlich in Bezug auf die Zieleinrichtung
sichergestellt. Insbesondere wird bei dem fotoelektrischen Sensor
verhindert, dass ungewünschte Objekte erfasst werden, die
sich von einem gewünschten Objekt unterscheiden, selbst
unter Umständen, bei welchen ungewünschte Objekte
irregulär Zugang zu der Einrichtung erlangen, so dass die Sicherheit
des Objekts in Bezug auf die Einrichtung signifikant verbessert
wird.
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Die
Erfindung wird nachstehend anhand zeichnerisch dargestellte Ausführungsbeispiele
näher erläutert, aus welchen weitere Vorteile
und Merkmale hervorgehen. Es zeigt:
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1 ein
Blockdiagramm zur Erläuterung des Aufbaus eines fotoelektrischen
Sensors gemäß einer ersten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung;
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2 eine
schematische Darstellung eines Systems zum Sicherstellen von Sicherheit
gegenüber einer Zieleinrichtung durch einen fotoelektrischen Sensor;
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3 ein
Blockdiagramm zur Erleuchtung des Funktionsaufbaus eines Beispiels
für eine Steuerung;
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4A eine
schematische Darstellung eines alternativen Systems zur Sicherstellung
von Sicherheit in Bezug auf eine Zieleinrichtung;
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4B eine
schematische Darstellung des alternativen Systems zum Sicherstellen
von Sicherheit in Bezug auf die Zieleinrichtung;
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5A eine
schematische Darstellung eines anderen alternativen Systems zur
Sicherstellung von Sicherheit gegenüber einer Zieleinrichtung;
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5B eine
schematische Darstellung des anderen alternativen Systems zum Sicherstellen
von Sicherheit in Bezug auf die Zieleinrichtung; und
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6 eine
schematische Darstellung eines weiteren Systems zum Sicherstellen
von Sicherheit gegenüber einer Zieleinrichtung.
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Wie
aus dem beigefügten Zeichnungen hervorgeht und insbesondere
aus 1, die einen Aufbau eines fotoelektrischen Sensors 1 gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung erläutert, führt der
fotoelektrische Sensor 1 einen optischen und wiederholten
Scan innerhalb eines vorgegebenen ebenen Bereichs durch (der nachstehend als
ein Messbereich bezeichnet wird). Anders ausgedrückt, wird
ein Scan-Lichtstrahl zu dem Messbereich gerichtet. Der Scan-Lichtstrahl
wird auf einem Objekt 2 reflektiert, wenn das Objekt 2 in
dem Messbereich vorhanden ist. Der fotoelektrische Sensor 1 empfängt
das Scan-Licht, das auf dem Objekt 2 in dem Messbereich
reflektiert wird. Dann stellt der fotoelektrische Sensor 1 fest,
ob ein Objekt über Objekte innerhalb des Messbereichs vorhanden
ist bzw. sind, auf Grundlage des empfangenen Scan-Lichts. Der fotoelektrische
Sensor stellt ein Signal für eine Zieleinrichtung 3 auf
Grundlage des Ergebnisses der Feststellung zur Verfügung.
In der Beschreibung soll die Zieleinrichtung 3 verschiedene
Arten von Industrieeinrichtungen darstellen, beispielsweise Werkzeugmaschinen
und Industrieroboter, die einen Gefahr geneigten Betrieb für
Arbeiter und Bedienungspersonen durchführen. Der fotoelektrische
Sensor 1 stellt ein Freigabesignal „EIN-Signal"
zum Freigeben des Betriebs der Zieleinrichtung 3 zur Verfügung
und ein Sperrsignal „AUS-Signal" zum Sperren des Betriebs
der Zieleinrichtung 3.
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Der
fotoelektrische Sensor 1 weist einen optischen Scanner
auf, der einen Emitter 11 aufweist, einen Strahlteiler 13,
einen Spiegel 14 und einen Motor 16, der mit einem
Fotokodierer ausgerüstet ist. Der fotoelektrische Sensor 1 weist
weiterhin eine Linse 15 auf, einen Empfänger 12 und
eine Steuerung 17, die beispielsweise einen Mikroprozessor aufweist.
Der Strahlteiler 13 und der Spiegel 14 sind parallel
zueinander angeordnet und koaxial zur Linse 15. Der Emitter 11 bildet
eine Emittervorrichtung zum Erzeugen ausgesandten Lichts, um die
Objekte zu erfassen. Das ausgesandte Licht, das von dem Emitter 11 erzeugt
wurde, wird in einem Winkel von 90° zum Spiegel 14 hindurch
durch Strahlteiler 13 reflektiert. Das Licht, das von dem
Strahlteiler 13 zugeführt wird, wird in einem
Winkel von 90° auf dem Spiegel 14 reflektiert.
Dann wird das reflektierte Licht nach außerhalb des fotoelektrischen
Sensors 1 ausgesandt.
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Der
Spiegel 14 ist mit einem Motor 16 über eine
Drehwelle 16A gekoppelt. Wenn der Motor 16 im Betrieb
ist, wird der Spiegel 14 um die Drehwelle 16A gedreht.
Eine Achse der Drehwelle 16A verläuft parallel
zu einer optischen Achse des ausgesandten Lichts, das von dem Strahlteiler 13 an
den Spiegel 14 übertragen wurde. Wenn der Spiegel 14 durch
den Motor 16 über die Drehwelle 16A gedreht
wird, wird daher die Aussenderichtung des Scan-Lichts, das nach
außen hin gerichtet ist, durch den sich drehenden Spiegel 14 kontinuierlich
in einer Ebene vertikal zur Achse der Drehwelle 16A geändert.
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Auf
diese Weise wird der Messbereich durch einen Bereich festgelegt,
welchen das Scan-Licht abdeckt, das nach außen gerichtet
ist, durch den sich drehenden Spiegel 14. Der Emitter 11,
der Strahlteiler 13, der Spiegel 14, der Motor 16 und
die Drehwelle 16A bilden eine optische Scan-Vorrichtung.
Speziell führt bei dieser Ausführungsform die
optische Scan-Vorrichtung einen Scan in der Vertikalebene in einem
Scan-Winkelbereich von 270° durch. Weiterhin wird der Emitter 11 so
gesteuert, dass er einen gepulsten Lichtstrahl jeweils mit vorbestimmter
Zeitdauer erzeugt, so dass der Lichtstrahl zu jedem Winkelintervall
von 0,36° des Messbereichs ausgesandt wird.
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Der
fotoelektrische Sensor 1 empfängt das Scan-Licht,
wenn ein Objekt 2 in dem Messbereich vorhanden ist. Im
Einzelnen wird das Scan-Licht, das von dem Objekt 2 reflektiert
wird und zum Spiegel 14 zurückkehrt, in rechtem
Winkel durch den Spiegel 14 reflektiert und zum Strahlteiler 13 hin
gerichtet. Der reflektierte Scan-Lichtstrahl von dem sich drehenden Spiegel 14 gelangt
durch den Strahlteiler 13 und wird dann auf dem Empfänger 12 durch
die Linse 15 gesammelt. Anders ausgedrückt, bildet
der Empfänger 12 eine Empfangsvorrichtung zum
Empfang des von dem Objekt 2 in dem Messbereich reflektierten Lichts.
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Die
Steuerung 17 weist einen Mikroprozessor auf und steuert
den Emitter 11 und den Motor 16, und führt
eine Operation zum Auffinden der Position des Objekts 2 relativ
zum fotoelektrischen Sensor 1 durch, auf Grundlage hauptsächlich
eines fotoelektrischen Signals entsprechend Licht, das von dem Empfänger 12 empfangen
wird, und stellt darüber hinaus Steuersignale wie das Freigabesignal
und das Sperrsignal, die voranstehend erwähnt wurden, für die
Zieleinrichtung 3 zur Verfügung.
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2 zeigt
ein System zur Sicherstellung von Sicherheit für Arbeiter
und Bedienungspersonen in Bezug auf die Zieleinrichtung 3 unter
Verwendung des in 1 gezeigten fotoelektrischen
Sensors 1. Bei dieser Ausführungsform ist die
Zieleinrichtung 3 in einem abgetrennten Bereich 102 angeordnet,
der von einem Zaun 1 umgeben ist. Ein Bereich um die Zieleinrichtung 3 in
dem abgetrennten Bereich 102 ist ein Gefahrenbereich 103,
in welchem in Folge der Bewegung der Zieleinrichtung 3 das
Risiko einer Verletzung für Arbeiter und Bedienungspersonen
besteht. Weiterhin ist ein Bezugspunkt 108 in dem Scan-Feld 106 vorgesehen,
der sich von dem Schutzbereich 107 unterscheidet.
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Der
Zaun 101 weist eine Eingangs-/Ausgangsöffnung 104 mit
einer scharnierartig angelenkten Tür 5 auf, damit Bedienungspersonen
in dem abgetrennten Bereich 102 hineingelangen können.
Der Schutzbereich 107, der zwischen der Eingangs-/Ausgangsöffnung 104 und
dem Gefahrenbereich 103 festgelegt ist, wird als ein erster
Bereich zur Erfassung einer Person bezeichnet, welche den Schutzbereich 107 durch
dein Eingangs-/Ausgangsöffnung 104 betritt und
sich dem Gefahrenbereich 103 nähert. Ein Bezugspunkt 108,
vorzugsweise ein kleiner Kreis, der als ein zweiter Bereich bezeichnet
wird, ist auf der scharnierartig angelenkten Tür 105 festgelegt,
so dass sich die Entfernung der scharnierartig angelenkten Tür 105 gegenüber
dem fotoelektrischen Sensor 1 ändert, wenn die
scharnierartig angelenkte Tür 105 geöffnet
wird. Der fotoelektrische Sensor wird in dem abgetrennten Bereich 102 angeordnet
und nahe an der Eingangs-/Ausgangsöffnung 104.
Der Schutzbereich 107 und der Bezugspunkt 108 sind
in einem Messbereich 106 des fotoelektrischen Sensors 1 eingestellt,
der durch den durch das Abtastlicht in der vertikalen Ebene abgedeckten
Bereich festgelegt ist.
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3 zeigt
einen Funktionsaufbau der Steuerung 17. Die Steuerung 17 weist
eine Positionsinformationsberechnungseinheit 17A auf, eine
Objekterfassungseinheit 17B und eine Signalbereitstellungseinheit 17C.
Diese Funktionseinheiten werden von Computerprogrammen durchgeführt,
welche die Steuerung 17 ausführen. Die Positionsinformationsberechnungseinheit 17A empfängt
ein Entfernungssignal entsprechend dem Scan-Licht, das von dem Empfänger 12 empfangen
wird, und ein Winkelsignal, das eine Scan-Richtung repräsentiert,
von einem Kodierer 18.
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Der
Kodierer 18 stellt einen Drehwinkel des sich drehenden
Spiegels 14 fest, um so das Winkelsignal zur Verfügung
zu stellen, welches die Scan-Richtung repräsentiert. Genauer
gesagt, weist der Kodierer 18 eine nicht dargestellte,
sich drehende Scheibe auf, die mit der sich drehenden Welle 16A des
Motors 16 gekuppelt ist und mehrere Schlitze aufweist,
die in einer kreisförmigen Spur mit einem vorbestimmten
Winkelintervall angeordnet sind; ein nicht dargestelltes Emitterelement
zum Aussenden von Licht zu der kreisförmigen Spur, welche
den Schlitz enthält, auf der sich drehenden Scheibe; und ein
nicht dargestelltes Empfangselement zum Empfang von Licht, das durch
den Schlitz in der kreisförmigen Spur auf der sich drehenden
Scheibe hindurchgeht. Ein Drehwinkel des Spiegels 14, der
um die Drehwelle 16A gedreht wird, wird auf Grundlage der
Anzahl an Schlitzen bestimmt, die von dem Empfangselement erfasst
werden.
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Die
Positionsinformationsberechnungseinheit 17A dient zum Berechnen
einer Position der Objekts 2 relativ zum fotoelektrischen
Sensor 1 auf Grundlage der Scan-Richtung (Aussenderichtung), die
durch ein Signal bestimmt wird, welches den Drehwinkel des sich
drehenden Spiegels 14 repräsentiert, das von dem
Kodierer 18 zur Verfügung gestellt wird, und des
empfangenen Signals des Scan-Lichts, das eine Entfernung des Objekts 2 repräsentiert
und von dem Empfänger 12 zur Verfügung
gestellt wird. Anders ausgedrückt, berechnet die Positionsinformationsberechnungseinheit 17A eine
Länge eines optischen Weges von dem Emitter 11 zu
dem Empfänger 12 über das Objekt 2,
auf Grundlage eines Flugzeitraums des Scan-Lichtstrahls vom Aussenden
am Emitter 11 bis zum Empfangen am Empfänger 12.
Die Positionsinformationsberechnungseinheit 17A berechnet
die Position des Objekts 2 auf Grundlage der halben Länge
des optischen Wegs und des Winkels der Scan-Richtung.
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Die
Objekterfassungseinheit 17B erfasst das Objekt 2,
das in dem Schutzbereich 104 und an dem Bezugspunkt 108 vorhanden
ist, auf Grundlage der Positionsinformation, die von der Positionsinformationsberechnungseinheit 17A berechnet
wird. Bei der in 2 gezeigten Ausführungsform
ist ein Objekt 2, das in dem Schutzbereich 107 erfasst
werden soll, eine Person, wie beispielsweise eine Bedienungsperson,
und ist ein Objekt 2, das an dem Bezugspunkt 108 erfasst
werden soll, die geschlossene scharnierartig angelenkte Tür 105.
Daher hat die Objekterfassungseinheit 17B den Zweck, Objekte
zu erfassen, die sich voneinander unterscheiden in dem Schutzbereich 107 bzw.
am Bezugspunkt 108.
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Die
Erfassung des Objekts 2 durch die Objekterfassungseinheit 17B wird
auf Grundlage von Daten durchgeführt, welche den Schutzbereich
repräsentieren und von Daten, welche den Bezugspunkt repräsentieren,
die beide in einem Speicher 4 gespeichert werden. Die Daten,
welche den Schutzbereich repräsentieren, umfassen Positionen
des Schutzbereiches 107 relativ zum fotoelektrischen Sensor 1.
Daher werden die Daten, welchen den Schutzbereich repräsentieren,
durch Entfernungsbereiche von dem fotoelektrischen Sensor 1 in
den Scan-Richtungen jeweils über den Scan-Bereich festgelegt.
Die Daten, welche den Bezugspunkt repräsentieren, umfassen
Positionsinformationen des Bezugspunkts 108 relativ zum
fotoelektrischen Sensor 1. Die Daten, welche den Bezugspunkt
repräsentieren, werden daher durch eine Entfernung von
dem fotoelektrischen Sensor 1 bei einer bestimmten Scan-Richtung
festgelegt. Wie bei dem Schutzbereich 107 stellt, wenn
die durch die Positionsinformationseinheit 17A berechnete
Position eines Objekts 2 mit irgendeiner Position innerhalb
des Schutzbereichs übereinstimmt, die durch die Daten festgelegt ist,
welche den Schutzbereich repräsentieren, und in dem Speicher 4 gespeichert
sind, die Steuerung 17 fest, dass das Objekt 2 in
dem Schutzbereich 107 vorhanden ist. Wenn die von der Positionsinformationseinheit 17A berechnete
Position eine Objekts 2 zu einem Punkt passt, der durch
die Daten festgelegt ist, welche den Bezugspunkt repräsentieren,
und in dem Speicher 4 gespeichert sind, stellt die Steuerung 17 fest,
dass das Objekt 2 an dem Bezugspunkt 108 vorhanden
ist.
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Die
Erfassung eines dem Schutzbereich 107 zugeordneten Objekts
kann regelmäßig jederzeit durchgeführt
werden.
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Allerdings
kann die Erfassung eines Objekts, welches dem Bezugspunkt 108 zugeordnet
ist, regelmäßig durchgeführt werden,
oder anderenfalls je nach Erfordernis durch eine Bedienungsperson
oder einen Betriebsmanager durchgeführt werden. Im Einzelnen
kann die Erfassung eines Objekts, welches dem Bezugspunkt 108 zugeordnet
ist, in Reaktion auf Empfang eines externen Signals durchgeführt
werden. In diesem Fall umfasst der Begriff „jederzeit"
die Durchführung bei jedem Scan-Zyklus. Der Speicher kann
in dem fotoelektrischen Sensor 1 vorgesehen sein oder kann
in einem externen, nicht dargestellten Gerät, wie beispielsweise
einem Personal Computer vorgesehen sein, zum Einstellen des fotoelektrischen Sensors 1,
welches abnehmbar an den fotoelektrischen Sensor 1 angeschlossen
ist.
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Das
Ergebnis der Erfassung durch die Objekterfassungseinheit 17B wird
einer Signalbereitstellungseinheit 17C zur Bereitstellung
eines Freigabesignals und eines Sperrsignals für die Zieleinrichtung 3 zugeführt
auf Grundlage des Ergebnisses der Erfassung durch die Objekterfassungsvorrichtung 17B.
Anders ausgedrückt, zeigt die Tatsache, dass das Objekt
nicht im Schutzbereich 107 erfasst wird, aber am Bezugspunkt 108 erfasst
wird, an, dass niemand in dem Schutzbereich 107 vorhanden
ist, der vom Schutzzaun 101 umschlossen ist, mit der scharnierartig
angelenkten Tür geschlossen, und dann stellt die Signalbereitstellungseinheit 17C ein
Freigabesignal für die Zieleinrichtung 3 zur Verfügung.
Andererseits, wenn ein Objekt 2 zumindest in dem Schutzbereich 107 erfasst
wird, bedeutet dies, dass jemand in dem Schutzbereich 107 vorhanden
ist, oder wenn ein Objekt nicht an dem Bezugspunkt 108 erfasst
wird, zeigt es an, dass die scharnierartig angelenkte Tür
geöffnet wird, zufällig oder irregulär,
um es jemanden zu ermöglichen, in den abgetrennten Bereich 102 hineinzugelangen,
der von dem Schutzzaun 101 umgeben ist, und dann stellt
die Signalbereitstellungseinheit 17C ein Sperrsignal für
die Zieleinrichtung 3 zur Verfügung.
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Bei
einer Ausführungsform wird Positionsinformation in Bezug
auf ein Objekt oder Objekte in dem Schutzbereich 107 und
am Bezugspunkt 108 jeweils einzeln berechnet, und in Abhängigkeit
von Positionsinformation ein Freigabesignal oder ein Sperrsignal
entsprechend der berechneten Positioninformation zur Verfügung
gestellt. Wenn speziell ein Objekt in dem Schutzbereich 107 erfasst
wird und das Objekt nicht am Bezugspunkt 108 erfasst wird,
zeigen diese Tatsachen an, dass ein hohes Potenzial für das
Auftreten eines Unfalls besteht, so dass ein Sperrsignal zur Verfügung
gestellt wird, um den Betrieb der Zieleinrichtung zu unterbrechen.
Wenn weiterhin ein Objekt nicht in dem Schutzbereich 107 erfasst
wird, sondern am Bezugspunkt 108 erfasst wird, so zeigt
dies an, dass kein Risiko eines Unfalls innerhalb des Schutzzauns 104 mit
geschlossener, scharnierartig angelenkter Tür 105 vorhanden
ist, und dann wird ein Freigabesignal bereitgestellt, damit die Zieleinrichtung
arbeiten kann. Daher wird die Sicherheit innerhalb des Schutzzauns 101 in
Bezug auf die Zieleinrichtung 3 signifikant verbessert.
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Wie
hier im Fall, in welchem der fotoelektrische Sensor durch den Betriebsmanager
vorher so eingestellt ist, dass der fotoelektrische Sensor 1 die Erfassung
eines Objekts an dem Bezugspunkt 108 ausdünnt
oder auf andere Art und Weise durchführt, nur dann, wenn
ein Befehlssignal durch ein externes Gerät eingegeben wird,
so wird verhindert, dass der fotoelektrische Sensor 1 unerwünschte
Objekte erfasst, die sich von dem gewünschten Objekt 2 unterscheiden,
also die scharnierartig angelenkte Tür 105 bei
einer Ausführungsform, selbst unter Umständen, bei
welchem ein unerwünschtes Objekt irregulär ins Innere
des Schutzzauns 101 hineingelangt. Daher wird sichergestellt,
dass die scharnierartig angelenkte Tür 105 als
ein gewünschtes Objekt an dem Bezugspunkt 108 erfasst
wird, so dass die Sicherheit innerhalb des Schutzzauns 101 in
Bezug auf die Zieleinrichtung 3 signifikant verbessert
wird.
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Bei
dem Sicherheitssystem, das als Beispiel in 2 gezeigt
ist, können das Objekt 2, das in dem Schutzbereich 107 innerhalb
des abgetrennten Bereichs 102 vorhanden ist, in welchem
die Zieleinrichtung 3 angebracht ist, und die Tür 105,
die auf der Eingangs-/Ausgangsöffnung 104 zum
abgetrennten Bereich 102 geschlossen wird, erfasst werden.
In diesem Fall kann das Sperrsignal zur Verfügung gestellt werden,
wenn das Objekt in dem Schutzbereich 107 erfasst wird,
oder wenn die Tür 105, die auf der Eingangs-/Ausgangsöffnung 104 geschlossen
ist, nicht erfasst wird. Andererseits kann das Freigabesignal zur
Verfügung gestellt werden, wenn das Objekt 2 nicht
in dem Schutzbereich 107 erfasst wird und wenn die Tür 105 erfasst
wird, die auf der Eingangs-/Ausgangsöffnung 104 geschlossen
ist.
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Beispielsweise
wird in jenem Fall, in welchen eine Person in den abgetrennten Bereich
hineingelangen kann, da die Tür 105 zufällt
geöffnet wird, das Sperrsignal zu dem Zeitpunkt ausgegeben,
an welchen die geschlossene Tür gerade geöffnet
wird. Obwohl die Tür 105 geschlossen ist, wenn
die Person immer noch in dem Schutzbereich 107 verbleibt,
wird das Freigabesignal nicht ausgegeben, da der Schutzbereich 107 auch
ein Teil des Untersuchungsziels des fotoelektrischen Sensors 1 ist.
Daher kann die Sicherheit bezüglich der Zieleinrichtung 3 verbessert
werden.
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Die 4A und 4B zeigen
eine alternative Ausführungsform des Sicherheitssystems
zum Sorgen für Sicherheit gegenüber der Zieleinrichtung 3 durch
Verwendung eines fotoelektrischen Sensors 1 gemäß einer
Ausführungsform. In diesem System werden zwar ein Schutzbereich 207 und
ein Bezugspunkt 208 durch eine Art und Weise der Einstellung festgelegt,
die sich von jener bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform
unterscheidet, jedoch weist der fotoelektrische Sensor 1 den
gleichen Aufbau auf, wie bei der voranstehend geschilderten Ausführungsform.
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Bei
der vorliegenden Ausführungsform wird der Bezugspunkt nicht
auf der scharnierartig angelenkten Tür 105 als
einem Objekt eingestellt, das seine Position relativ zum fotoelektrischen
Sensor 1 verschiebt, sondern auf einem festen Objekt 209,
beispielsweise einem Konstruktionspfeiler, in fester Position relativ
zum fotoelektrischen Sensor 1. Bei dieser Ausführungsform
ist der Schutzbereich 207 vorgesehen, der neben einem Gefahrenbereich 203 eingestellt
ist, welcher die Zieleinrichtung 3 umgibt. Der Bezugspunkt 208 ist
auf dem Pfeiler als festes Objekt 209 außerhalb
des Schutzbereichs 207 eingestellt, jedoch innerhalb des
Gefahrenbereichs 203, in einem Messbereich 206,
der ein Teil des Scan-Bereichs des fotoelektrischen Sensors 1 ist.
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Wie
in den 4A und 4B gezeigt,
ist der fotoelektrische Sensor 1 an einer korrekten Position
relativ zum Schutzbereich 207 und dem Bezugspunkt 208 angebracht.
Falls danach der fotoelektrische Sensor 1 versehentlich
seine Position relativ zu dem Schutzbereich 208 und/oder
dem Bezugspunkt 208 ändert, wie in 4B gezeigt,
verschwindet der Bezugspunkt 208 von dem festen Punkt 209,
der an der bestimmten Position festgelegt ist. Daher verliert der
fotoelektrische Sensor 1 die Sicht des festen Objekts 209 in
dem Bezugspunkt 208. Wenn der fotoelektrische Sensor 1 die
Sicht des festen Objekts 209 verliert, stellt die Steuerung 17 ein
Sperrsignal zum Unterbrechen des Betriebs der Zieleinrichtung 3 zur Verfügung,
unabhängig von dem Vorhandensein oder der Abwesenheit des
Objekts 2 in dem Schutzbereich 207. Daher wird
verhindert, dass der fotoelektrische Sensor 1 ein Freigabesignal
zum Freigeben des Betriebs der Zieleinrichtung 3 ausgibt,
in Folge der Unfähigkeit ein Objekt zu erkennen, das unter normalen
Umständen erfasst werden sollte, wegen einer versehentlichen
Verschiebung des fotoelektrischen Sensors 1 und daher des
Schutzbereichs 207 in der Position. Dies führt
dazu, dass die Sicherheit in Bezug auf die Zieleinrichtung 3 signifikant
verbessert wird.
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Zwar
wird bei dieser Ausführungsform ein einzelner Bezugspunkt
verwendet, jedoch ist die Anzahl des Bezugspunkts 208 nicht
auf die Ausführungsform beschränkt und kann zwei
oder mehr betragen. In einem derartigen Fall ist es beispielsweise vorzuziehen,
den Messbereich entlang der Umfangsrichtung (Scan-Richtung) auf
mehrere Segmente zu unterteilen, so dass sich das einzelne Segment
zumindest einen der Bezugspunkte 208 teilt.
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5A und 5B zeigen
eine andere Ausführungsform eines Sicherheitssystems zur
Sicherstellung der Sicherheit gegenüber einer Zieleinrichtung 3 unter
Verwendung eines fotoelektrischen Sensors 1. Bei dieser
Ausführungsform ist die Art und Weise der Einstellung eines
Schutzbereichs 307 und eines Bezugspunkts 308 anders
als bei der ersten Ausführungsform, jedoch weist der fotoelektrische Sensor 1 den
gleichen Aufbau, wie der bei der ersten Ausführungsform
dargestellte Sensor 1.
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Bei
dieser Ausführungsform ist die Zieleinrichtung 3 in
einem abgetrennte Bereich 302 angeordnet, der durch einen
Schutzzaun 301 festgelegt ist. In dem Zaun 301 ist
eine Öffnung vorgesehen, die als Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 dient,
um einer Bedienungsperson den Zugang zu dem abgetrennten Bereich 302 zu
ermöglichen. Der fotoelektrische Sensor 1 ist
fest an einer Position in der Nähe der Eingangs-/Ausgangsöffnung 204 angeordnet,
so dass er ein vorgegebenes Scan-Feld, also einen Messbereich 306 in
einer vertikalen Ebene aufweist, welche einen Schutzbereich 307 und
mehrere, beispielsweise vier bei der vorliegenden Ausführungsform,
Bezugpunkte 308 enthält.
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Der
Schutzbereich 307 ist so vorgesehen, dass er die gesamte
Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 abdeckt und kann
eine Person als ein Objekt erfassen, welche in den abgetrennten
Bereich 302 durch die Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 eindringt. Die Bezugspunkte 308 sind
auf entgegengesetzten vertikalen Rändern des Schutzzauns 301 (feste
Objekte 309) vorgesehen. Anders ausgedrückt werden die
Bezugspunkte 308 auf einem Rand auf dem Zaun 301 als
einem Rand der Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 eingestellt.
Bei dieser Ausführungsform werden zwei Bezugspunkte 308 auf
jedem Zaunrand eingestellt, also das feste Objekt 309.
Obwohl vier Bezugspunkte 308 eingesetzt werden, zwei für
jedes feste Objekt 309, ist jedoch die Anzahl an Bezugspunkten 308 nicht
auf jene bei der Ausführungsform beschränkt, und
kann weniger als drei oder mehr als vier für jedes feste
Objekt 309 betragen. Wenn mehr als zwei Bezugspunkte 308 für
jedes feste Objekt 309 vorgesehen sind, ist es vorzuziehen,
dass zumindest zwei der Bezugspunkte 308 auf jedem festen
Objekt 309 an entgegengesetzten Enden oder in enger Nähe
zu entgegengesetzten Enden jedes festen Objekts 309 in
einer Umfangs-Scan-Richtung des fotoelektrischen Sensors 1 vorgesehen
sind.
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Gemäß der
Ausführungsform erfasst der fotoelektrische Sensor 1 ein
Objekt 2, das in den abgetrennten Bereich 302 durch
die Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 hineingelangt,
und das feste Objekt 309. Im Einzelnen wird ein Sperrsignal
zur Unterbrechung des Betriebs der Zieleinrichtung 3 nicht
nur dann zur Verfügung gestellt, wenn ein Objekt 2 in
dem Schutzbereich 307 erfasst wird, was anzeigt, dass jemand durch
die Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 hindurchgeht,
sondern auch dann, wenn kein festes Objekt 309 an den Bezugspunkten 308 erfasst
wird, was anzeigt, dass sich der fotoelektrische Sensor 1 an
einer falschen Position relativ zu dem Bezugspunkten 308 befindet.
Andererseits wird ein Freigabesignal nur zur Verfügung
gestellt, wenn kein Objekt 2 in dem Schutzbereich 307 erfasst
wird, jedoch alle festen Objekte 309 an den Bezugspunkten 308 erfasst
werden, da dies anzeigt, dass kein Potenzial für das Auftreten
eines Unfalls vorhanden ist. Genauer gesagt werden fünf
Zielbereiche der Richtung eingerichtet, ein erster Objektbereich
(die Eingangs-/Ausgangsöffnung 304) und vier zweite
Objektbereiche (die Bezugspunkte 308), und wird das Sperrsignal
zur Verfügung gestellt, wenn das Objekt 2 in der
Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 erfasst wird, und
wenn kein festes Objekt 309 an einem oder mehreren der Bezugspunkte 308 erfasst
wird. Andererseits wird das Freigabesignal nur dann zur Verfügung
gestellt, wenn kein Objekt 2 in der Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 erfasst
wird, jedoch die festen Objekte 309 sämtlich an
jedem der Bezugspunkte 308 erfasst werden.
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Wie
in 5A gezeigt, ist der fotoelektrische Sensor 1 an
einer korrekten Position relativ zum Schutzbereich 307 und
den Bezugspunkten 308 installiert. Wenn danach die Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 ihre
Breite vergrößert, in Folge eines Rutschens des
Seitenwandfelds (des Objekts 309), welches eines der entgegengesetzten
Seitenränder der Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 bildet,
wie in 5B gezeigt, würde dies
einer Person ermöglichen, ins Innere des Schutzzauns 304 dadurch
hineinzugelangen, dass sie durch einen offenen Bereich 310 außerhalb
des Schutzbereiches 307 hindurchgelangt. In diesem Fall
schickt, da sich das Objekt 309 außerhalb seiner
ursprünglichen Position befindet und nicht von dem fotoelektrischen
Sensor 1 erfasst wird, die Steuerung 17 ein Sperrsignal
zur Unterbrechung des Betriebs der Zieleinrichtung 3, unabhängig
von dem Vorhandensein oder der Abwesenheit eines Objekts 2,
das durch den Schutzbereich 307 hindurchgelangt. Dies führt
dazu, dass die Sicherheit bezüglich der Zieleinrichtung 3 wesentlich
verbessert ist.
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Insbesondere
wird bei der vorliegenden Ausführungsform, da vier Bezugspunkte 302 vorgesehen sind,
zwei für jedes der festen Objekte 309, welche die
Eingangs-/Ausgangsöffnung 304 bilden, ein einzelnes
festes Objekt 309 an zwei unterschiedlichen Bezugspunkten 308 erfasst,
so dass die Erfassung des festen Objekts mit erhöhter Verlässlichkeit
durchgeführt wird.
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6 zeigt
eine weitere Ausführungsform eines Sicherheitssystems für
eine Zieleinrichtung 3, welches mit einem Schaltarm 3A versehen
ist, unter Verwendung des fotoelektrischen Sensors 1. Bei
der vorliegenden Ausführungsform sind die Art und Weise,
auf welcher ein Schutzbereich 407 und ein Bezugspunkt 408 eingestellt
werden, anders als bei den vorherigen Ausführungsformen,
jedoch ist der Aufbau des fotoelektrischen Sensors 1 ebenso
wie bei den vorherigen Ausführungsformen. Wie dargestellt, ist
die Zieleinrichtung 3 in einem abgeteilten Bereich 402 angebracht,
der von einem Schutzzaun 401 umgeben ist. Der Schaltarm 3A kann
sich um 180° drehen, zwischen einer ersten Betriebsposition,
die mit einer durchgezogenen Linie dargestellt ist, und einer zweiten
Betriebsposition, die mit einer gestrichelten Linie dargestellt
ist, zur Durchführung unterschiedlicher Operationen. Es
ist eine Gefahrenzone 403 um die Zieleinrichtung 3 herum
vorgesehen, welche vollständig die Zieleinrichtung 3 mit
dem Schaltarm 3A in jeder Betriebsposition abdeckt. Es
ist weiterhin eine zentrale Unterteilung 404 vorgesehen,
um den Schutzbereich 407 auf zwei Teile aufzuteilen, nämlich
einen ersten Schutzbereich 407A und einen zweiten Schutzbereich 407B.
Der erste Schutzbereich 407A ist dem Schaltarm 3A in
der ersten Betriebsposition zugewandt. Der zweite Schutzbereich 407B ist
dem Schaltarm 3A in der zweiten Betriebsposition zugewandt.
Der fotoelektrischen Sensor 1 ist fest an einem Vorderende
der zentralen Unterteilung 404 angebracht, damit er den
gesamten Schutzbereich 407 abdeckt, also sowohl den ersten
als auch den zweiten Schutzbereich 407A bzw. 407B,
und teilweise den Schaltarm 3A der Zieleinrichtung 3 in
dem Scan-Feld oder dem Messbereich 406. Es sind Bezugspunkte 408 auf
einer Seitenoberfläche des Schaltarms 3A der Zieleinrichtung 3 an
einer Position vorgesehen, die in dem Messbereich 406 enthalten ist.
Der erste Schutzbereich 407A und der Bezugspunkt 408A sind
miteinander korreliert, um eine erste Gruppe von Bereichen zu bilden,
von welchen Positionsarten als erste Bereichsdaten gespeichert werden,
die in dem Speicher 4 eingestellt sind. Entsprechend sind
der Schutzbereich 407B und der Bezugspunkt 408B miteinander
so korreliert, dass eine zweite Betriebsgruppe von Bereichen gebildet
wird, von welchen Positionsdaten als zweite Bereichdaten gespeichert
werden, die in dem Speicher 4 eingestellt sind. Die erste
und zweite Gruppe von Bereichen werden selektiv wirksam gemacht
in Abhängigkeit von einem Befehlssignal, das von einer
Bedienungsperson über die externe Vorrichtung zur Verfügung gestellt
wird. Der Schutzbereich 407 und der Bezugspunkt 408 einer
ausgewählten Gruppe werden zur Erfassung eines Objekts 2 und/oder
des Arms 3A wirksam gemacht.
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Bei
dieser Ausführungsform werden ein Objekt 2 und
der Arm 3A in dem Schutzbereich 407 und dem Bezugspunkt 408 der
ausgewählten Gruppe erfasst. Die führt dazu, dass
ein Sperrsignal zur Verfügung gestellt wird, wenn das Objekt 2 in
dem Schutzbereich 407 der ausgewählten Gruppe
erfasst wird, und wenn kein Arm 3A an dem Bezugspunkt 408 der ausgewählten
Gruppe erfasst wird. Andererseits wird ein Freigabesignal nur dann
zur Verfügung gestellt, wenn der Arm 3A an dem
Bezugspunkt 408 der ausgewählten Gruppe erfasst
wird, während kein Objekt 2 in dem Schutzbereich 407 der
ausgewählten Gruppe erfasst wird. Wenn der Arm 3A nicht
an dem Bezugspunkt 408 der ausgewählten Gruppe
angeordnet ist, wird daher immer ein Sperrsignal zur Verfügung
gestellt, unabhängig vom Ergebnis der Erfassung eines Objekts 2,
wie einer Person, in dem Schutzbereich 407 der ausgewählten
Gruppe. Dies führt dazu, dass die Sicherheit signifikant
verbessert wird.
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Zwar
werden bei dieser Ausführungsform zwei Paare von Gruppen
festgelegt, jedoch ist die vorliegende Erfindung bezüglich
der Anzahl an Gruppen nicht auf diese Ausführungsform beschränkt.
Es können beispielsweise drei oder mehr Paare dieser Gruppen
festgelegt werden. In diesem Fall, wenn das Paar der Gruppen ausgewählt
wird, welches mehrere Schutzbereiche 407 und mehrere Bezugspunkte
enthält, kann das Sperrsignal zur Verfügung gestellt
werden, wenn das Objekt 2 in irgendeinem der Schutzbereiche 407 erfasst
wird und der Arm 3A nicht an irgendeinem der Bezugspunkte 408 erfasst
wird. Und das Freigabesignal kann zur Verfügung gestellt
werden, wenn das Objekt 2 nicht in jedem Schutzbereich erfasst
wird, aber der Arm 3A an jedem Bezugspunkt erfasst wird.
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Zwar
wurden bei den vorherigen Ausführungsformen die zweiten
Bereiche als Punkte beschrieben, wie die Bezugspunkte 108, 208, 308, 408, jedoch
ist die vorliegende Erfindung nicht auf der vorherigen Ausführungsformen
beschränkt. Wie bei dem ersten Bereich, können
etwa bei den Schutzbereichen 108, 208, 308, 408 zwei
oder mehr Bezugsbereiche eingestellt werden. In diesem Fall kann
der Bezugsbereich als ein Entfernungsbereich von dem fotoelektrischen
Sensor 1 entsprechend jeder Aussenderichtung von dem fotoelektrischen
Sensor 1 definiert sein, anstatt als eine Entfernung von
dem fotoelektrischen Sensor an einer vorgegebenen Aussenderichtung.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - JP 2007-146259 [0001]
- - JP 04-310890 [0004]
- - JP 03-175390 [0004]