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Die
Erfindung betrifft eine Gefahrenbereichsabsicherung für
den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem
Rollenwechsler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Technische
Anlagen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen und Industrieroboter,
bergen die Gefahr, dass Personen, die sich den beweglichen Teilen
der Maschine nähern, verletzt werden können. Gefahrenstellen
an einem Rollenwechsler sind insbesondere der Schwenkbereich der
Rollentragarme, der Bereich hinter dem Rollenwechsler im Schwenkbereich
des Kleberahmens, der Bestückungsbereich, sowie die Grube
unterhalb des Rollenwechslers, sofern vorhanden. Es ist daher erforderlich,
an Maschinen Schutzeinrichtungen vorzusehen, die es verhindern,
dass eine Person durch die Ausführung einer Arbeitsbewegung
von den beweglichen Teilen der Maschine verletzt wird. In der Vergangenheit
sind hierfür vor allem mechanische Schutzeinrichtungen angewandt
worden. So werden Werkzeugmaschinen häufig vollständig
gekapselt, wobei der Zugang über Schutztüren erfolgt.
Industrieroboter werden in mit Schutzzäunen umgebenen Bereichen
betrieben.
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Mechanische
Schutzeinrichtungen sind jedoch mit Nachteilen verbunden. Für
die Schutzeinrichtung selbst und auch für das Öffnen
von eventuell vorhandenen Schutztüren muss entsprechender Raum
vorhanden sein, was den Platzbedarf der Gesamtanlage erhöht.
Außerdem ist ein schneller Eingriff in den Produktionsablauf
nicht möglich, da das Öffnen von Schutztüren
oder Schutzgittern mit einem entsprechenden Zeit- und Steueraufwand
verbunden ist. Mechanische Schutzeinrichtungen sind darüber hinaus
nicht wartungs- und verschleißfrei.
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In
der
DE 10 2005
048 466 A1 ist eine Personenschutzvorrichtung an einem
Rollenwechsler einer Druckmaschine beschrieben, welche beispielsweise in
Form eines Fangnetzes auf der Beladeseite des Rollenwechslers ausgeführt
ist. Diese Schutzeinrichtung soll die Beladeseite immer dann zu
einem gesicherten Raum machen, wenn sich die Restpapierrolle einem
kritischen, d. h. bruchgefährdetem Durchmessermaß nähert.
Auf diese Weise sollen Personen am Rollenwechsler zuverlässig
gegen Bruchstücke zerberstender Rollen geschützt
werden. Hierzu ist die Schutzeinrichtung an der zum Zuführen
neuer Materialrollen dienenden Schiebebühne und an einem
fixen Punkt gegenüber dem Rollenständer auf der
Beladeseite gelagert. Zum Zuführen einer neuen Materialrolle
bewegt sich die Schiebebühne zum Rollenständer,
wobei sich die Schutzeinrichtung spannt. Somit ist die Schutzeinrichtung
lediglich dann aktiviert, wenn der beschriebene kritische Zustand
der Restpapierrolle erreicht wird. Zu jedem anderen Zeitpunkt kann
der Bereich auf der Beladeseite des Rollenwechslers ungehindert
betreten werden. Um aber auch bei nicht aktiver mechanischer Schutzeinrichtung,
Personen im potentiell gefährdeten Bereich auf die Gefahrenlage
hinzuweisen, wird eine zusätzliche Bereichsabsicherung
mittels Lichtschranken vorgeschlagen. Aufgrund des von der Lichtschranke
ausgegebenen Signals, wird ein sicht- oder hörbares Zeichen
an die im Bereich des Rollenwechslers befindliche Person ausgegeben.
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Aus
der
WO 2005/080241
A2 ist es bekannt, für die Betriebssicherheit
im Umfeld großer bewegter Materialrollen eine Bereichsabsicherung
vorzusehen. Hierbei wird die Anbringung einer Umzäunung an
den Grenzen eines Materialrollen-Lagers vorgeschlagen. Zum Ein-
bzw. Ausfördern von Materialrollen in das Lager kann eine
Schleuse in der Bereichsabsicherung vorgesehen sein. Im Schleusenbereich wird
eine vorzugsweise berührungslos arbeitende Bereichsabsicherung
vorgeschlagen, welche beispielsweise über Lichtschranken
oder Ultraschallsensoren realisiert werden kann. Durch Anordnung solcher
Sensoren in unterschiedlichen Höhen können komplexe
Abfrageroutinen realisiert werden, so dass beispielsweise Materialrollen
problemlos die Schleuse passieren können, wo hingegen ein
unbefugtes Durchqueren der Sensorstrecken einen Alarm auslöst
und/oder die Bewegung der Materialrollen stoppt, um Unfälle
zu verhindern.
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Die
EP 08 49 201 A1 betrifft
ein Verfahren zum seitlichen Lageerfassen und Positionieren einer Vorratsbahnrolle,
wobei die Rollenstärke als auch der jeweilige seitliche
Abstand zum Rollenwechsler durch direkt gegenüberliegende
Abtastelemente in Form von Sensoren, z. B. Laserstrahl- oder Ultraschallsensoren
gemessen und ausgewertet werden. Im Weiteren sind die Abtastelemente
mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung für eine Antriebseinheit
zum Positionieren der Vorratsbahnrolle verbunden.
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In
der
EP 15 93 630 A2 ist
eine Vorrichtung zum Vorbereiten einer zu einer Vorratsrolle gewickelten
Materialbahn offenbart, welche ein Lager zum Unterstützen
und Drehen der Vorratsrolle um eine Längssache aufweist.
Sensoren dienen dem Erfassen des Radius der Vorratsrolle während
der Drehbewegung. Parallel zur Längssache der Vorratsrolle sind
mehrere, den Radius erfassende Sensoren angeordnet.
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Die
in den vorgenannten Schriften beschriebenen, berührungslos
wirkenden Vorrichtungen dienen der Erfassung der Lage oder der Abmessungen einer
Rolle im Bereich der automatischen Rollenbestückung an
einem Rollenwechsler und erfüllen keine Schutz- oder Sicherungsfunktion.
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Aus
der
DE 31 34 815 C2 ist
eine berührungslos wirkende Flächensicherung,
beispielsweise für die Absicherung bzw. Überwachung
von Schaufenstern bekannt. Die Flächensicherung weist entlang
einer Seite der abzusichernden Fläche eine über ihre
gesamte Länge Strahlung emittierende Quelle auf. Entlang
der gegenüberliegenden Seite ist eine reflektierende Leiste
angeordnet. Die Strahlung wird vorwiegend in der durch die Quelle
und die reflektierende Leiste aufgespannten Ebene reflektiert. An den
beiden Enden der Strahlungsquelle ist jeweils ein Strahlungsdetektor
vorgesehen, der mit einer Auswerteschaltung verbunden ist. Diese
Flächensicherung kann als Durchgangssicherung beispielsweise in
gefährdeten Bereichen verwendet werden, indem zwischen
zwei Stäben ein Lichtvorhang aufgebaut wird, bei dessen
Unterbrechung ein Signal ausgelöst wird. Nachteilig bei
dieser Gefahrenbereichsabsicherung ist, dass sie nur eine einfache
Schutzfunktion übernehmen kann.
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Aus
der
DE 199 38 639
B4 ist eine Vorrichtung zur Absicherung eines Gefahrenbereichs,
insbesondere des Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden
Maschine bekannt, welche erste Mittel zum Erzeugen einer optisch überwachten,
virtuellen Barriere und zweite Mittel zum Erzeugen eines Schaltsignals
zum Anhalten der Maschine bei Durchbrechen der Barriere umfasst.
Die ersten Mittel weisen eine Bildaufnahmeeinheit sowie ein definiertes Ziel
auf, dessen Abbild durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und
durch eine Vergleichseinheit (zweite Mittel) mit einer für
ein Referenzbild charakteristischen Größe verglichen
wird. Das definierte Ziel ist ein strukturiertes, kontrastreiches
Muster, welches Positionsmarken zum Bestimmen einer aktuellen Position
beinhaltet. Mit einem punktförmigen Muster gemäß eines
Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ist die Erzeugung
einer virtuellen Barriere möglich, deren Form in etwa derjenigen
einer Lichtschranke entspricht. Alternativ hierzu können
jedoch eine Vielzahl von punktförmigen Mustern zu einem
linienförmigen Muster aneinander gereiht werden. Diese
Vorrichtung erfüllt lediglich eine Schutzfunktion. Die
Auswertung und der Vergleich der aufgenommenen Bilder mit dem Referenzbild
ist aufwendig.
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Die
DE 296 02 098 U1 bezieht
sich auf einen Rollenwechsler in einer Rollenrotationsdruckmaschine
zum Einbringen einer auf Rollen aufgewickelten Bedruckstoffbahn
in ein Druckwerk der Rollenrotationsdruckmaschine. Der den Rollenwechsler
umgebenden Bereich wird durch mindestens einen Sensor, insbesondere
einen optischen Sensor, z. B. eine Kamera überwacht, welche
an einen Bilderkennungsrechner angeschlossen ist. Im Bilderkennungsrechner
erfolgt ein Vergleich zwischen einem erfassten Ist-Bild des Bereiches
und einem gespeicherten Soll-Bild oder einer Sequenz von Soll-Bildern.
Bei Abweichungen wird durch eine Signalerzeugungsvorrichtung ein
Warn- oder Alarmsignal erzeugt. Zu dem mindestens einen Sensor können
auch Trittmatten, Kontaktleisten, Lichtschranken o. ä.
berührungslos wirkende Schutzvorrichtungen gehören,
welche zur Lieferung von Teilinformationen oder zur Steuerung oder
Aktivierung des Sensors dienen. Die in dieser Schrift offenbarte
Lösung ermöglicht eine Überwachung des
Bereichs des Rollenwechslers, wodurch ein selektiver Schutz realisiert
wird, indem bekannte Objekte erkannt werden und deren Eindringen
in den Bereich ohne Auslösen von Warn- oder Alarmsignalen
ermöglicht wird. Allerdings kann die Bilderkennung leicht
durch subjektive Faktoren im überwachten Bereich beeinflusst
werden, z. B. eine abweichende Stellung eines aus dem Soll-Bild
als bekannt zu erkennenden Objektes auf einem erfassten Ist-Bild,
was zu Störungen oder Fehlfunktion führen kann.
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Die
DE 100 26 305 A1 beschreibt
eine optoelektronische Vorrichtung zur Überwachung eines Schutzbereiches
mit zumindest einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung,
welche eine Auswerteeinheit zum Erzeugen eines Gegenstandfeststellungssignals
beim Eindringen eines Objektes in den Schutzbereich aufweist. Die
berührungslos wirkende Schutzeinrichtung kann ein Lichtgitter
sein, welches eine Lichtstrahlen aussendende Sendeeinheit, eine die
Lichtstrahlen empfangende Empfangseinheit und eine mit der Empfangseinheit
verbundene Auswerteeinheit umfasst. Zur Ausführung einer
Zusatzfunktion neben der Schutzfunktion ist die berührungslos
wirkende Schutzeinrichtung mit einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen
eines sekundären Überwachungsbereichs gekoppelt,
welcher nahe am Schutzbereich, jedoch außerhalb des Schutzbereiches
liegt. Diese sogenannte Muting-Funktion gestattet die kurzzeitige
Deaktivierung der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung
zum Eindringen erkannter Objekte in den Schutzbereich ohne Erzeugen
eines Gegenstandsfeststellungssignals. Die Muting-Funktion ist durch
die Bilderfassungseinheit realisiert, welche die in den sekundären Überwachungsbereich
eindringenden Objekte erfasst, wobei ein Unterscheiden zwischen
zulässigen und unzulässigen Objekten erfolgt.
Eine Klassifizierung der erfassten Objekte ist möglich.
Der Nachteil dieser Lösung besteht darin, dass die Erkennung
bekannter Objekte nicht immer zuverlässig funktioniert.
Außerdem ist die Einrichtung einer zusätzlichen
Bilderfassungseinheit mit Mehraufwand und finanziellen Ausgaben
verbunden.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gefahrenbereichsabsicherung
für den Bereich der automatischen Rollenbestückung
an einem Rollenwechsler zu schaffen.
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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 eine verbesserte Gefahrenbereichsabsicherung basierend auf
berührungslos wirkenden Schutzmechanismen für
den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler
zur Verfügung zu stellen, die auch bei verschiedenen Rollendurchmessern
und dem Abtransport von Resthülsenbehältern eine
permanente Absicherung des gesicherten Bereichs gewährleistet.
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Die
Gefahrenbereichsabsicherung weist eine berührungslos wirkende
Schutzeinrichtung auf, welche mit einer Auswerteeinheit verbundenen
ist. Die Schutzeinrichtung ist als Lichtgitter ausgebildet, welches
mehrere zueinander parallel verlaufende Lichtstrahlen aufweist.
Die Auswerteeinheit erfasst die Reihenfolge der Unterbrechung der
Lichtstrahlen beim Ein- und/oder Ausfahren irgendeines Objektes und
kann daraus ein bekanntes Objekt erkennen und in vorbestimmten Fällen
die Schutzeinrichtung deaktivieren.
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Die
Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass die
Schutzeinrichtung neben einer Schutzfunktion auch eine Muting-Funktion
aufweist, was den Aufwand für das Einrichten einer zusätzlichen
Vorrichtung für die Muting-Funktion erspart.
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Eine
sogenannte Muting-Funktion gestattet zeitlich begrenzte Deaktivierung
von Teilen einer Sicherheitseinrichtung oder der gesamten Sicherheitseinrichtung.
Vorzugsweise wird dabei das Eindringen von Objekten zugelassen ohne
die Sicherheitseinrichtung zu betätigen.
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Bei
einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtstrahlen
gleichmäßig voneinander beabstandet und verlaufen
geneigt zur Waagerechten, wobei die Lichtstrahlen in anderen Ausführungsformen auch
waagerecht verlaufend und die Fläche des Lichtgitters geneigt
zur Senkrechten angeordnet werden können.
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Mindestens
ein oberhalb des bekannten Objektes verlaufender Lichtstrahl des
Lichtgitters kann vorteilhafterweise permanent aktiv sein, um das
Eindringen einer Person oder eines nicht zugelassenen Objektes in
den gesicherten Bereich der automatischen Rollenbestückung
am Rollenwechsler auch dann zu erkennen, wenn diese zusammen mit
dem bekannten und für den Eintritt zugelassenen Objekt bei
deaktivierter Schutzeinrichtung in den gesicherten Bereich eindringen.
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Das
bekannte und für den Eintritt zugelassene Objekt kann z.
B. eine Materialrolle, ein Resthülsenbehälter
oder ein fahrerloses Transportfahrzeug sein.
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Unabhängig
davon kann die Gefahrenbereichsabsicherung zusätzlich mindestens
zwei Reflexionsfotozellen für Muting aufweisen, welche
mit der Auswerteeinheit verbunden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform
sind insbesondere vier Reflexionsfotozellen als Muting-Gruppe (je
zwei vor bzw. nach dem Lichtgitter) eingebaut. Damit können
Objekte, insbesondere Resthülsenbehälter anhand
eines seitlich darauf aufgeklebten Reflexionsstreifens erkannt und
die Muting-Funktion aktiviert, bzw. die Schutzeinrichtung deaktiviert
werden. Dies kann insbesondere beim Abtransportieren der Resthülsenbehälter
nötig sein, die im Vergleich zu den Rollen eine andere
Form aufweisen. Sind beispielsweise in der Auswerteeinheit lediglich
Rollen als bekannte Objekte implementiert (wegen der Form und der
einfachen Auswertung der Unterbrechungsreihenfolge der Lichtstrahlen),
so kann die Muting-Funktion per Reflexionsstreifen am Resthülsenbehälter
vorgenommen werden. Der Abtransport der Resthülsenbehälter
erfolgt häufig mit führerlosen Transportfahrzeugen
(AGV = automatic guided vehicle). Diese müssen zum Passieren
des Sicherheitsbereiches ebenfalls mit Reflexionsstreifen für
Muting versehen werden oder in der Auswerteeinheit muss eine entsprechende
Unterbrechungsreihenfolge der Lichtstrahlen des Lichtgitters bekannt
sein, um das AGV als bekanntes, für den Eintritt in den
Sicherheitsbereich zugelassenes Objekt zu erkennen.
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Zur
Absicherung des geschützten Bereichs gegen Eindringen von
Personen oder Objekten zusammen mit dem bekannten Objekt bei deaktivierter Schutzeinrichtung
kann die Gefahrenbereichsabsicherung eine zweite permanent aktive,
berührungslos wirkende Schutzeinrichtung aufweisen, welche mindestens
zwei Lichtstrahlen umfasst, die sich in geringem Abstand oberhalb
vom bekannten Objekt kreuzen und in ihrem weiteren Verlauf dicht
am bekannten Objekt vorbeigeführt werden. Diese beiden Lichtstrahlen
verlaufen somit nur wenige Millimeter bis einige Zentimeter parallel
beabstandet zu gedachten Tangenten, die an der oberen Hälfte
des bekannten Objektes anliegen. Die unteren Enden der beiden Lichtstrahlen
befinden sich dadurch deutlich unterhalb der Oberkante des bekannten
Objektes und können je nach gewähltem Anstellwinkel
nahe der Achsebene des bekannten Objektes liegen.
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Ein
Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die zweite permanent
aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung eine zuverlässige,
permanente Gefahrenbereichsabsicherung realisiert werden kann, auch
wenn das bekannte Objekt eine Rolle ist, welche einen größeren
Rollendurchmesser aufweist. Der Strahlenverlauf gestattet weder
ein unbeabsichtigtes Überlaufen noch ein unbeabsichtigtes Unterlaufen
der Strahlen der zweiten Schutzeinrichtung. Ein Unterlaufen der
Strahlen ist allenfalls möglich, wenn sich Personen in
einem stark gebückten Zustand bewegen. Aber auch die beste
Schutzeinrichtung kann nur in einem begrenzten Maße gegen alle
Eventualitäten bzw. gegen bewusste Umgehung schützen.
Es kann nicht ihre Aufgabe sein, ein mutwilliges Eindringen in jedem
Fall sicher zu verhindern.
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Als
weiterer Vorteil der Erfindung ist zu nennen, dass die Schutzvorrichtung
direkt am Rollenwechsler befestigt werden kann. Somit werden im Unterschied
zu den vorbekannten Lösungen, welche einen oberhalb der
Rolle angeordneten, Befestigungspunkt benötigen, keine
zusätzlichen, außerhalb des Rollenwechslers liegende
Befestigungspunkte benötigt.
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Nach
einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die
berührungslos wirkende Schutzeinrichtung und/oder die zweite
permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung
je Lichtstrahl einen Sender und einen Empfänger. Es sind
jedoch auch Ausführungen möglich, bei denen die
Schutzeinrichtungen für sämtliche Lichtstrahlen genau
einen Sender, einen Empfänger und mehrere Umlenkspiegel
umfassen.
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Bei
einer vorteilhaften Ausführungsform kommen bei den genannten
Schutzeinrichtungen Einweg-Lichtschranken zum Einsatz, bei denen
Sender und Empfänger einander gegenüberliegend,
in voneinander getrennten Gehäusen, angeordnet sind.
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Als
besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung von
Reflexions-Lichtschranken für die genannten Schutzeinrichtungen
erwiesen. Bei diesen Ausführungsformen ist eine kombinierte
Sende- und Empfangseinheit einem Reflektor gegenüberliegend angeordnet.
Die ausgesandten Lichtstrahlen werden über den Reflektor
zur Empfangseinheit zurückgeworfen.
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Weiterhin
ist es vorteilhaft, wenn die Position von Sender, Empfänger,
Reflektor bzw. Umlenkspiegel veränderbar ist. Auf diese
Weise kann eine Anpassung an unterschiedliche als bekannt und für
den Zugang in den abgesicherten Bereich zugelassene Objekte erfolgen.
In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders günstig
erwiesen, die Gefahrenbereichsabsicherung mit einem Sensor zum Erfassen
der Abmessungen des bekannten Objektes auszustatten.
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Besonders
für die ordnungsgemäße Funktionsweise
der zweiten permanent aktiven, berührungslos wirkenden
Schutzeinrichtung muss sichergestellt werden, dass die Strahlen
das bekannte Objekt nicht berühren, da die den Gefahrenbereich
während des Ein- und/oder Ausfahrens eines bekannten Objektes
bei inaktiver erster Schutzeinrichtung absichern soll. Die zweite
Schutzeinrichtung darf demnach nicht ausgelöst werden,
wenn das bekannte Objekt die Zugangsgrenzen durchfährt.
Durch die Anpassbarkeit an verschiedene Objekte wird gewährleistet,
dass sich die Strahlen immer außerhalb des vom bekannten
Objekt durchfahrenen Bereiches befinden.
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Von
Vorteil ist es, wenn bei einer nochmals weitergebildeten Ausführungsform,
der Sensor mit einer Stelleinrichtung verbunden ist. Die Stelleinrichtung
dient dabei zur automatischen Anpassung von Sender, Empfänger,
Reflektor bzw. Umlenkspiegel an das bekannte Objekt. Durch die Verwendung
einer derartigen Stelleinrichtung ist sichergestellt, dass ständig
eine Neupositionierung von Sender, Empfänger, Reflektor
bzw. Umlenkspiegel entsprechend den erfassten Abmessungen des bekannten
Objektes erfolgt. Natürlich ist es auch möglich,
eine manuelle Positionierung vorzunehmen. Hierzu könnte
man sich vorstellen, dass am Rollenwechsler eine entsprechende Skala
angebracht ist, die das manuelle Positionieren erleichtert.
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Als
vorteilhaft hat sich diese Gefahrenbereichsabsicherung für
eine Rolle mit einem Rollendurchmesser bis 1.524 mm erwiesen. Bei
derart großen Rollen konnte mit herkömmlichen
Schutzeinrichtungen kein ausreichender Schutz mehr erfolgen, da die
Lichtstrahlen der zweiten Schutzeinrichtung bereits von kleineren
Personen, die sich nur leicht bücken, unterlaufen werden
können.
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Die
Gefahrenbereichsabsicherung kann auch eine Fotozelle umfassen, welche
innerhalb des abgesicherten Bereichs zur Positionierung einer Rolle
oder eines fahrerlosen Transportfahrzeuges in einer Startposition
angeordnet ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
Folgenden näher beschreiben.
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Es
zeigen:
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1 eine
prinzipielle Anordnung einer Gefahrenbereichsabsicherung für
den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
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2 eine
perspektivische Darstellung eines Rollenwechslers mit einer Gefahrenbereichsabsicherung;
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3a eine
Prinzipdarstellung einer Gefahrenbereichsabsicherung für
den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
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3b eine
Prinzipdarstellung einer abgewandelten Gefahrenbereichsabsicherung;
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3c ein
Lichtgitter für eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung
einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen
Rollenbestückung mit einer zweiten permanent aktiven, berührungslos
wirkenden Schutzeinrichtung;
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4 eine
Vorderansicht einer Ausführungsform der Gefahrenbereichsabsicherung
für den Bereich der automatischen Rollenbestückung
mit einer Fotozelle zur Positionierung einer Rolle in einer Startposition.
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1 zeigt
eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen
Rollenbestückung 01 an einem Rollenwechsler 02 (siehe 2). Die
Gefahrenbereichsabsicherung umfasst eine erste, berührungslos
wirkende Schutzeinrichtung, die an den Zugangsgrenzen angeordnet
ist. Abzusichernde Zugangsgrenzen befinden sich dabei nicht nur
an der Rollenzuführseite, sondern auch gegenüberliegend der
Rollenzuführseite, falls beide Seiten für Personen frei
zugänglich sind. Die erste Schutzeinrichtung umfasst zwei
Lichtstrahlen 04, die den von einer Rolle 05 bzw.
einem Resthülsenbehälter durchfahrbaren Bereich
sichern, wobei die erste Schutzeinrichtung zum Ermöglichen
des Ein- und Ausfahrens deaktivierbar ist. Soweit nachfolgend nur
von einer in den gesicherten Bereich einzufahrenden Rolle 05 gesprochen
wird, bezieht sich dies in gleicher Weise auf einen einzufahrenden
Resthülsenbehälter oder fahrerloses Transportfahrzeug
und auf die umgekehrten Bewegungsabläufe beim Ausfahren
der Rolle 05 oder des Resthülsenbehälters
bzw. des fahrerlosen Transportfahrzeugs.
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Zum
Wechseln der Rolle 05 kann die erste Schutzeinrichtung
deaktiviert werden. Die Gefahrenbereichsabsicherung weist weiterhin
eine zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung
zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 auf.
Die zweite Schutzeinrichtung umfasst einen Lichtstrahl 07,
welcher einen Abstand von 50 mm zum größten (maximal
verarbeitbaren Rollendurchmesser) Rollendurchmesser aufweist. Gerade
bei größeren Rollendurchmessern hat sich eine
derartig ausgeführte zweite Schutzeinrichtung jedoch als
nachteilig erwiesen.
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Wie 2 bzw. 3a entnommen
werden kann, besteht die Gefahr, dass eine kleinere Person gemeinsam
mit der Rolle 05 in den abgesicherten Bereich der Rollenbestückung
laufen kann und somit durch sich bewegende Maschinenteile bzw. die
bewegte Rolle 05 verletzt werden kann.
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3b zeigt
eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen
Rollenbestückung 01. Die Gefahrenbereichsabsicherung
umfasst wiederum eine erste, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung
an den Zugangsgrenzen mit zwei Lichtstrahlen 04, die den
von der Rolle 05 bzw. dem Resthülsenbehälter
oder dem fahrerlosen Transportfahrzeug durchfahrbaren Bereich sichern.
Zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 dient
eine zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung.
Die zweite Schutzeinrichtung umfasst zwei Lichtstrahlen 07, welche
ausgehend von oberhalb der Rolle 05 gelegenen Punkten seitlich
an der Rolle 05 vorbei bis in Bodennähe führen.
Aus 3b ist ersichtlich, dass auch eine solcherart
ausgeführte Schutzeinrichtung keinen ausreichenden Schutz
bieten kann. Dadurch dass die Lichtstrahlen 07 an der Rolle 05 vorbei
fast bis zum Boden verlaufen, besteht die Gefahr, dass die Lichtstrahlen 07 von
einer Person, welche beispielsweise beim Einlegen neben der Rolle 05 mitläuft, überstiegen
werden können.
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3c zeigt
eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen
Rollenbestückung 01. Diese Gefahrenbereichsabsicherung
weist im Unterschied zu den bekannten Lösungen ein Lichtgitter 03 für
eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung an den Zugangsgrenzen
des abgesicherten Bereichs der automatischen Rollenbestückung 01 auf.
Das Lichtgitter 03 kann zum Ein- oder Ausfahren von Rolle 05 bzw.
Resthülsenbehälter oder fahrerlosem Transportfahrzeug
deaktiviert werden. Außerdem ist eine zweite permanent
aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung zur permanenten
Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 vorgesehen,
die weiter unten beschrieben wird. An dieser Stelle sei nochmals
darauf hingewiesen, dass abzusichernde Zugangsgrenzen sich nicht nur
an der Rollenzuführseite, sondern auch gegenüberliegend
der Rollenzuführseite befinden können. Schutzeinrichtungen
sind an beiden Seiten anzubringen, falls beide Seiten für
Personen frei zugänglich sind. Die berührungslos
wirkende Schutzeinrichtung sichert in Verbindung mit der Auswerteeinheit
jede abzusichernde Zugangsgrenze durch ein Lichtgitter 03 ab.
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In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lichtgitter 03 durch
mehrere zueinander parallel verlaufenden Lichtstrahlen 04 gebildet,
welche gleichmäßig um vorzugsweise 40 mm voneinander beabstandet
sind und geneigt zur Waagerechten verlaufen. Selbstverständlich
kann auch ein anderer Abstand oder unterschiedliche Neigungen gewählt
werden. Die Lichtstrahlen 04 können auch waagerecht verlaufend
und die Fläche des Lichtgitters geneigt zur Senkrechten
angeordnet werden, wobei die Neigung vorzugsweise 15° beträgt.
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Den
Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 sind ein
Sender und ein Empfänger zugeordnet, welche an den Endpunkten
der Lichtstrahlen 04 positioniert sind. Das Lichtgitter 03 ist
mit einer Auswerteeinheit verbunden, welche nicht dargestellt ist.
Die Auswerteeinheit erfasst die Reihenfolge der Unterbrechung der
Lichtstrahlen 04 beim Ein- und/oder Ausfahren einer Rolle 05 oder
ein Resthülsenbehälters bzw. ein fahrerloses Transportfahrzeug
und deaktiviert die Gefahrenbereichsabsicherung durch das Lichtgitter 03 bei
erkennen eines bekannten Objektes, dem der Zugang in den abgesicherten
Bereich gestattet ist.
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In
der Auswerteeinheit wird ausgewertet, ob die einzelnen Lichtstrahlen 04 des
Lichtgitters 03 nacheinander unterbrochen bzw. wieder frei
werden. Es ist egal, wie viele bzw. in welchem Bereich die einzelnen
Lichtstrahlen 04 unterbrochen werden. Lücken zwischen
der Unterbrechung der einzelnen Lichtstrahlen 04 sind aber
nicht zulässig.
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Unabhängig
davon umfasst die Gefahrenbereichsabsicherung noch vier Reflexionsfotozellen 06 für
Muting, wobei paarweise zwei Reflexionsfotozellen 06 vor
und nach dem Lichtgitter 03 angeordnet sind. Diese dienen
zum Deaktivieren (Muting) des Lichtgitters 03 bei Erkennen
eines bekannten Objektes, insbesondere eines Resthülsenbehälters,
welche wegen der Form die Auswertung der Unterbrechungsreihenfolge
der Lichtstrahlen erschweren. Des Weiteren sind die Reflexionsfotozellen 06 mit
einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Zum Erkennen
sind die Resthülsenbehälter mit Reflexionsstreifen
versehen, welche entsprechend der Anordnung der Reflexionsfotozellen 06 auf
den Resthülsenbehältern positioniert sind. Das
Lichtgitter 03 wird gemutet (ausgeschaltet), wenn die Reflexionsstreifen
auf einem Resthülsenbehälter erkannt werden. Nach
dem Durchfahren des Resthülsenbehälters durch
die Gefahrenbereichsabsicherung empfängt die vierte Reflexionsfotozelle 06 keine
Reflexion des Lichtstrahles mehr, sodass dann das Lichtgitter 03 wieder
aktiviert wird.
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Die
Muting-Funktion kann im Falle eines fahrerlosen Transportfahrzeuges
mit zwei Reflexionsfotozellen 06 realisiert werden, da
das fahrerlose Transportfahrzeug nicht komplett durch das Lichtgitter
fährt, sondern nur ein Stück in den Rollenwechsler 02 einfährt,
um die Rolle 05 abzulegen. Die erste Reflexionsfotozelle 06 erkennt
den Reflexionsstreifen, welcher auf dem Fahrzeug entsprechend der
Anordnung der Reflexionsfotozellen 06 positioniert ist,
und schaltet das Lichtgitter 03 aus. Wenn die zweite Reflexionsfotozelle 06 keine
Reflexion des Lichtstrahles beim Zurückfahren des fahrerlosen
Transportfahrzeuges mehr empfängt, wird das Lichtgitter 03 wieder aktiviert.
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Die
zwei obersten Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 bleiben
permanent aktiv, um ein Eindringen einer Person oder eines Objektes
zusammen mit der Rolle 05 oder dem Resthülsenbehälter
in den abgesicherten Bereich der automatischen Rollenbestückung
an einem Rollenwechsler 02 bei deaktivierter Gefahrenbereichsabsicherung
durch das Lichtgitter 03 vermeiden.
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Die
zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung
umfasst mindestens zwei Lichtstrahlen 07, die quer zur
Längserstreckung bzw. Achsrichtung der Rolle 05 verlaufen
und sich in geringem Abstand oberhalb der Rolle 05 kreuzen
und in ihrem weiteren Verlauf dicht an der Rolle 05 bzw. dem
Rollenbehälter vorbeigeführt werden. Der Kreuzungspunkt
der beiden Lichtstrahlen 07 liegt vorzugsweise nur wenige
Zentimeter, z. B. < 15
cm, insbesondere < 8
cm, vorzugsweise < 5
cm, oberhalb der Rollenoberkante und die Lichtstrahlen 07 verlaufen
unterhalb des Kreuzungspunktes dann im Abstand von einigen Millimetern,
z. B. < 15 mm,
insbesondere < 8
mm, vorzugsweise < 5
mm bis zu wenigen Zentimetern an der Rolle 05 vorbei. Die
Lichtstrahlen 07 haben damit ihre oberen Endpunkte oberhalb
der Rolle 05, jedoch außerhalb der Rollenerstreckung.
Die unteren Endpunkte liegen unterhalb der Rollenoberkante, vorzugsweise
in einer Höhe die größer als 1/2 des
Rollendurchmessers ist und etwa 2/3 bis 3/4 des Rollendurchmessers
entspricht.
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Aus 3c ist
ersichtlich, dass der Verlauf der beiden Lichtstrahlen 07 weder
ein unbeabsichtigtes Überlaufen noch ein unbeabsichtigtes
Unterlaufen der Lichtstrahlen 07 gestattet. Ein Unterlaufen
der Lichtstrahlen 07 ist allenfalls möglich, wenn
sich Personen in einem stark gebückten Zustand bewegen.
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4 zeigt
eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Gefahrenbereichsabsicherung
für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01.
Im dargestellten Ausführungsbeispiel kommen Reflexionslichtschranken
zum Einsatz. Die zweite permanent aktive, berührungslos
wirkende Schutzeinrichtung umfasst für jeden Lichtstrahl 07 eine
kombinierte Sende- und Empfangseinheit 08. Der Lichtstrahl 07 wird
von einem gegenüberliegenden Reflektor 09 zurück
zur Sende- und Empfangseinheit 08 geworfen. Diese Strahlführung
kann auch bei den Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 verwendet
werden. Bei der zweiten permanent aktiven Schutzeinrichtung und/oder
bei dem Lichtgitter 03 können natürlich auch
Einweglichtschranken, bei denen Sender und Empfänger einander
gegenüberliegend angeordnet sind, eingesetzt werden. Bei
alternativen Ausführungsformen können sämtliche
Lichtstrahlen 04; 07 vom Lichtgitter 03 und
der zweiten permanent aktiven Schutzeinrichtung jeweils genau einen
Sender und einen Empfänger aufweisen. In diesen Fällen
werden zur Führung der Lichtstrahlen 04; 07 mehrere
Umlenkspiegel benötigt. Als Sender kann eine Infrarotstrahlung
oder sichtbares Licht abgebende Leuchtdiode oder Laserdiode und
als Empfänger ein Fototransistor zum Einsatz kommen.
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Als
vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Position der Sende- und
Empfangseinheiten 08 sowie der Reflektoren 09 verändert
werden kann. Hierzu ist es zweckmäßig, die zweite
permanent aktive Schutzeinrichtung mit einem Sensor (nicht dargestellt)
zum Erfassen des Rollendurchmessers auszustatten. Der Sensor kann
wiederum mit einer Stelleinrichtung (nicht dargestellt) verbunden
werden, welche in Abhängigkeit vom erfassten Rollendurchmesser
eine automatische Positionierung der Sende- und Empfangseinheiten 08 sowie
der Reflektoren 09 vornimmt. Auf diese Weise kann stets
eine optimale Führung der Lichtstrahlen 07 sichergestellt
werden. Die Position von Sende- und Empfangseinheiten 08 sowie
der Reflektoren 09 kann natürlich auch manuell
korrigiert werden. In diesem Fall hat es sich als günstig
erwiesen, wenn am Rollenwechsler 02 eine entsprechende
Skala angebracht ist.
-
Bei
einem Eindringen einer Person oder eines nicht zugelassenen Objektes
zusammen mit der Rolle 05 oder dem Resthülsenbehälter
in den abgesicherten Bereich der automatischen Rollenbestückung
am Rollenwechsler 02 bei deaktiviertem Lichtgitter 03 wird
von der Person bzw. dem nicht zugelassenen Objekt wenigstens der
Strahlengang eines der Lichtstrahlen 07 unterbrochen. Diese
Störung wird vom Empfänger erfasst, in entsprechende
Stellsignale umgewandelt, welche ein Abschalten des Rollenwechslers 02 bewirken.
Außerdem kann über eine Alarmierungseinrichtung 11 ein
Alarm in Form eines sichtbaren und/oder akustischen Signals ausgegeben
werden.
-
Die
Gefahrenbereichsabsicherung umfasst vorzugsweise weiterhin vier
Reflexionsfotozellen 06 für Muting und eine Fotozelle 12,
welche innerhalb des abgesicherten Bereichs der automatischen Rollenbestückung
am Rollenwechsler 02 zur Positionierung der Rolle 05 in
einer Startposition angeordnet und mit einer nicht dargestellten
Auswerteeinheit verbunden ist. Die von der vorgelagerten Beschickung kommende
Rolle 05 durchfährt die Gefahrenbereichsabsicherung
und den Erfassungsbereich der nachfolgenden Fotozelle 12.
Die Auswerteeinheit erkennt das Freiwerden der Fotozelle 12 und
stoppt den Rollenantrieb. Die Rolle 05 wird durch den Rollenantrieb
rückwärts zur Startposition gefahren bis der Lichtstrahl
der Fotozelle 12 erneut unterbrochen wird.
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- 01
- Bereich
der automatischen Rollenbestückung
- 02
- Rollenwechsler
- 03
- Lichtgitter
- 04
- Lichtstrahl
- 05
- Rolle
- 06
- Reflexionsfotozelle
- 07
- Lichtstrahl
- 08
- Sende-
und Empfangseinheit
- 09
- Reflektor
- 10
-
- 11
- Alarmierungseinrichtung
- 12
- Fotozelle
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102005048466
A1 [0004]
- - WO 2005/080241 A2 [0005]
- - EP 0849201 A1 [0006]
- - EP 1593630 A2 [0007]
- - DE 3134815 C2 [0009]
- - DE 19938639 B4 [0010]
- - DE 29602098 U1 [0011]
- - DE 10026305 A1 [0012]