DE102014105120B4

DE102014105120B4 - Lichtgitteranordnung zur sicherung einer werkzeugmaschine werkzeugmaschine mit einer solchen lichtgitteranordnung

Info

Publication number: DE102014105120B4
Application number: DE102014105120.3A
Authority: DE
Inventors: Dean Terrelonge
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2014-04-10
Filing date: 2014-04-10
Publication date: 2023-02-09
Anticipated expiration: 2034-04-11
Also published as: DE102014105120A1

Abstract

Lichtgitteranordnung (28) zur Sicherung einer Werkzeugmaschine mit einem ersten Werkzeugteil (10), das Arbeitsbewegungen in Richtung (24) eines zweiten Werkzeugteils (12) ausführt, um hierdurch einen Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück (34, 35, 36) durchzuführen, wobei die Lichtgitteranordnung (28) vor der Werkzeugmaschine angeordnet ist um mit seinen Lichtstrahlen (32) einen Überwachungsbereich zu überwachen, der sich zumindest in Richtung des Weges des ersten Werkzeugteiles (10) erstreckt, um einen Eingriff zwischen die Werkzeugteile (10, 12) detektieren zu können, wobei mindestens ein Teil der Lichtgitteranordnung (28) eine Ausdehnung in Richtung der Bewegungsrichtung (24) des ersten Werkzeugteiles (10) hat, mit einer Sicherheitssteuerung (22), die derart ausgestaltet ist, dass siea) die Werkzeugmaschine stoppt oder ihren Betrieb verhindert, wenn (i) sich das erste Werkzeugteil (10) an einem Ort befindet, der weiter von dem zweiten Werkzeugteil (12) entfernt ist, als ein erster Schaltpunkt, und (ii) eine Unterbrechung der Lichtstrahlen (32) in einem ersten Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung (28) detektiert wird, der insoweit durch die Lage des ersten Schaltpunktes bestimmt ist, dass Lichtstrahlen (32) dieses ersten Überwachungsbereiches unterbrochen werden, wenn ein Eingriff in einen ersten Bereich zwischen den Werkzeugteilen (10, 12) erfolgt, der von einem vorlaufenden Ende (26) des ersten Werkzeugteiles (10) vor dem Erreichen des ersten Schaltpunktes durchlaufen wird, undb) die Werkzeugmaschine in einem ersten Betriebsmodus derart ansteuert, dass das erste Werkzeugteil (10) in einen langsamen Modus schaltet, wenn das erste Werkzeugteil (10) bei seiner Bewegung in Richtung (24) des zweiten Werkzeugteiles (12) den ersten Schaltpunkt erreicht und eine Unterbrechung der Lichtstrahlen (32) eines zweiten Überwachungsbereichs der Lichtgitteranordnung (28) detektiert wird, der insoweit durch die Lage des ersten Schaltpunkts bestimmt ist, dass Lichtstrahlen (32) dieses zweiten Überwachungsbereichs unterbrochen werden, wenn ein Eingriff in einen zweiten Bereich zwischen den Werkzeugteilen (10, 12) erfolgt, der von dem vorlaufenden Ende (26) des ersten Werkzeugteiles (10) nach dem Erreichen des ersten Schaltpunkts durchlaufen wird,wobei die Lage des ersten Schaltpunktes derart ausgewählt ist, dass die Lichtstrahlen (32) des durch die Lage des ersten Schaltpunktes bestimmten, ersten Überwachungsbereiches nicht unterbrochen werden, wenn ein zu bearbeitendes Werkstück (36) gehalten oder geführt wird, oder das zu bearbeitende Werkstück (34) in der Bearbeitungsposition die Lichtstrahlen (32) des zweiten Überwachungsbereichs unterbricht, undwobei die Lage des ersten Schaltpunktes einem freien Abstand (B) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzeugteiles (10) von dem zweiten Werkzeugteil (12) von mehreren Zentimetern entspricht.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtgitteranordnung zur Sicherung einer Werkzeugmaschine und eine Werkzeugmaschine mit einer solchen Lichtgitteranordnung.
Derartige Werkzeugmaschinen umfassen insbesondere ein erstes Werkzeugteil, das Arbeitsbewegungen in Richtung eines zweiten Werkzeugteils ausführt, um hier einen Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück durchzuführen. Insbesondere kann z.B. vorgesehen sein, dass das Werkstück gebogen wird und es sich bei der Werkzeugmaschine um eine Biegepresse handelt.
Derartige Werkzeugmaschinen werden z.B. durch Lichtvorhänge abgesichert, die eine Lichtgitteranordnung umfassen, die vor der Werkzeugmaschine angeordnet ist, um mit seinen Lichtstrahlen einen Überwachungsbereich zu überwachen, der sich zumindest parallel zur Richtung des Weges des ersten Werkzeugteils erstreckt. Die Lichtgitteranordnung ist dabei derart, dass ein Eingriff zwischen die Werkzeugteile detektiert werden kann. Auf diese Weise ist sichergestellt, dass ein Eingriff zwischen die Werkzeugteile, z.B. eines Körperteils einer Bedienperson, von der Lichtgitteranordnung erfasst wird, um entsprechende Sicherheitsmaßnahmen einzuleiten, insbesondere die Bewegung des ersten Werkzeugteiles zu stoppen.
Werkzeugmaschinen werden oftmals derart betrieben, dass sich das erste Werkzeugteil mit zunächst relativ hoher Geschwindigkeit in Richtung des zweiten Werkzeugteiles bewegt und erst ab einem Schaltpunkt in eine langsame und insofern sichere Bewegung zur Durchführung des eigentlichen Bearbeitungsvorganges umschaltet.
Während des Arbeitsvorganges, bei dem die Werkzeugmaschine zunächst schnell und erst kurz vor Abschluss der Bewegung in einen langsamen Modus geschaltet wird, dürfen die Lichtstrahlen der Lichtgitteranordnung also nicht unterbrochen sein.
Problematisch kann es sein, wenn es notwendig ist, das Werkstück, z.B. das zu biegende Blech, während des Bearbeitungsvorganges zu halten oder zu führen. Dann lässt es sich nicht vermeiden, dass die Lichtstrahlen der Lichtgitteranordnung auch während des Betriebs der Werkzeugmaschine unterbrochen werden. Wenn dies der Fall ist, kann und darf die Werkzeugmaschine über ihren gesamten Arbeitsbewegungsprozess nur langsam betrieben werden, um Verletzungen der Bedienperson wirksam vermeiden zu können. In der Regel wird die Werkzeugmaschine dann auch nur mit Hilfe eines Schalters bedient, der die Werkzeugmaschine aktiv schaltet, wenn er gedrückt ist und bei dessen Loslassen die Werkzeugmaschine sofort stoppt (z.B. ein Fußschalter).
Das bedeutet, dass bei Arbeitsprozessen, insbesondere bei Biegeprozessen, die Werkzeugmaschine nur langsam betrieben werden kann, wenn das Werkstück geführt werden muss. Dasselbe gilt, wenn ein in einer Weise geformtes Werkstück bearbeitet wird, dass die Lichtstrahlen der Lichtgitteranordnung von dem Werkstück unterbrochen werden. Insgesamt resultiert eine verringerte Produktivität.
Bei anderen bekannten Sicherheitsanordnungen bewegt sich eine Lichtschranke oder eine Lichtgitteranordnung mit dem sich bewegenden Werkzeugteil, um so den Bereich vor dem vorlaufenden Ende des sich bewegenden Werkzeugteiles zu überwachen. Derartige Systeme erfordern aber eine sehr genaue und aufwendige Justierung der Sicherheitsanordnung und erfordern es, dass bei jedem Werkzeugwechsel die Lichtgitteranordnung neu montiert werden muss.
Eine Sicherheitseinrichtung, bei dem sich eine Lichtschranke mit dem sich bewegenden Werkzeugteil in Richtung des stehenden Werkzeugteiles bewegt, ist in DE 10 2004 058 472 A1 beschrieben. Bei der beschriebenen Anordnung des Standes der Technik wird die Bewegung eines Biegewerkzeuges in einen Schleichgang geschaltet, wenn eine mitbewegte Lichtschranke unterbrochen wird.
Ein Sensorsystem mit einer feststehenden Lichtschranke zur Anlagenüberwachung ist der DE 20 2010 008 137 U1 zu entnehmen.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Lichtgitteranordnung bzw. eine Werkzeugmaschine mit einer Lichtgitteranordnung zur Verfügung zu stellen, die einerseits einfach im Aufbau und im Betrieb ist und andererseits trotzdem eine vergleichsweise hohe Produktivität ermöglicht.
Diese Aufgabe wird mit einer Lichtgitteranordnung zur Sicherung einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 1 bzw. mit einer Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 15 gelöst. Unteransprüche sind auf bevorzugte Ausführungsformen gerichtet.
Eine erfindungsgemäße Lichtgitteranordnung dient zur Sicherung einer wie oben beschriebenen Werkzeugmaschine. Die Lichtgitteranordnung hat eine Ausdehnung in Richtung der Bewegungsrichtung des ersten Werkzeugteils und weist eine Sicherheitssteuerung auf. Diese ist derart ausgestaltet, dass die Werkzeugmaschine gestoppt wird oder ihren Betrieb verhindert, wenn sich das erste Werkzeugteil an einem Ort befindet, der von dem zweiten Werkzeugteil weiter entfernt ist als ein erster Schaltpunkt, und außerdem eine Unterbrechung der Lichtstrahlen in einem ersten Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung vorliegt, der wie folgt durch die Lage des Schaltpunkts bestimmt ist. Der erste Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung entspricht einem Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung, dessen Lichtstrahlen unterbrochen werden, wenn ein Eingriff in einen ersten Bereich zwischen den Werkzeugteilen erfolgt, der von dem vorlaufenden Ende des ersten Werkzeugteiles vor dem Erreichen des ersten Schaltpunktes durchlaufen wird. Durch diese Maßnahme, zu der die Sicherheitssteuerung ausgestaltet ist, ist sichergestellt, dass die Werkzeugmaschine stoppt oder nicht betrieben werden kann, wenn ein Eingriff oberhalb eines ersten Schaltpunkts geschieht.
Die Sicherheitssteuerung ist erfindungsgemäß aber weiterhin ausgestaltet, dass sie die Werkzeugmaschine in einem ersten Betriebsmodus derart ansteuert, dass diese in einen langsamen Modus schaltet, wenn das erste Werkzeugteil bei seiner Bewegung in Richtung des zweiten Werkzeugteils den ersten Schaltpunkt erreicht. Passiert also das erste Werkzeugteil den ersten Schaltpunkt, so wird die Werkzeugmaschine in diesem ersten Betriebsmodus auf jeden Fall in den langsamen Modus geschaltet. Die Lage des ersten Schaltpunkts wird bei der Erfindung derart ausgewählt, dass die Lichtstrahlen des durch die Lage des ersten Schaltpunkts bestimmten ersten Überwachungsbereiches nicht unterbrochen werden, wenn ein zu bearbeitendes Werkstück an dem zweiten Werkzeugteil gehalten oder geführt wird oder ein Werkstück an dem zweiten Werkzeugteil eingelegt ist.
Die Sicherheitssteuerung ist außerdem entweder derart ausgestaltet, dass im ersten Betriebsmodus eine Unterbrechung der Lichtstrahlen eines zweiten Überwachungsbereiches der Lichtgitteranordnung nicht zur Verhinderung des Betriebes oder dem Stoppen der Werkzeugmaschine führt, wobei der zweite Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung derart durch die Lage des ersten Schaltpunktes bestimmt ist, dass Lichtstrahlen dieses zweiten Überwachungsbereiches unterbrochen werden, wenn ein Eingriff in einen zweiten Bereich zwischen den Werkzeugteilen erfolgt, der von dem vorlaufenden Ende des ersten Werkzeugteiles nach dem Erreichen des ersten Schaltpunktes durchlaufen wird, oder derart ausgestaltet, dass sie im ersten Betriebsmodus den zweiten Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung passiv schaltet.
Das bedeutet, dass in dem ersten Betriebsmodus die Sicherheitssteuerung die Werkzeugmaschine derart ansteuert, dass nur ein Eingriff in den ersten Bereich zwischen den Werkzeugteilen zu einem Stopp oder einer Verhinderung des Betriebes der Werkzeugmaschine führt, da nur dann der erste Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung unterbrochen wird. Eine Unterbrechung des zweiten Überwachungsbereiches des Lichtgitters führt jedoch nicht zu einer Verhinderung oder Beendigung der Bewegung des ersten Werkzeugteiles. Allerdings bewegt sich das erste Werkzeugteil dann ohnehin nur noch langsam und insofern ungefährlich.
Die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Sicherheitssteuerung der Lichtgitteranordnung ermöglicht es also, dass ein Werkstück an dem zweiten Werkzeugteil gehalten oder geführt werden kann, ohne dass Gefahr für die Bedienperson vorliegt. Trotzdem kann ein großer Teil der Strecke des ersten Werkzeugteils mit hoher Geschwindigkeit zurückgelegt werden, so dass keine Produktionsverlangsamung durch eine langsame Werkzeugbewegung über den gesamten Bewegungsbereich vorliegt.
Der erste Schaltpunkt entspricht dabei einem freien Abstand des vorlaufenden Endes des ersten Werkzeugteiles zum zweiten Werkzeugteil von mehreren Zentimetern, um sicherzustellen, dass eine Führung oder ein Halten des zu bearbeitenden Werkstücks möglich ist.
Die Sicherheitssteuerung kann bei einer Weiterentwicklung so ausgestaltet sein, dass die Bewegung des ersten Werkzeugteiles freigegeben wird, wenn die Lichtstrahlen des ersten Überwachungsbereiches von einem unterbrochenen in einen nicht-unterbrochenen Zustand übergehen. Dies entspricht einem sogenannten PSDI (presence sensing device initiation), also einem Taktbetrieb, bei dem die Bewegung des ersten Werkzeugteiles dadurch ausgelöst wird, dass der erste Überwachungsbereich frei wird, d.h. seine Lichtstrahlen von einem unterbrochenen in einen nicht-unterbrochenen Zustand übergehen. Nachdem also ein Bediener den ersten Überwachungsbereich des Lichtgitters nach dem Einlegen eines zu bearbeitenden Werkstücks freigibt, wird die Werkzeugmaschine automatisch gestartet.
Andererseits kann die Lichtgitteranordnung auch so ausgestaltet sein, dass der erste Betriebsmodus automatisch eingestellt wird, wenn die Lichtstrahlen des zweiten Überwachungsbereichs unterbrochen sind oder werden.
Die Lichtgitteranordnung kann in an sich bekannter Weise eine Reihe von Lichtquellen mit korrespondierenden gegenüberliegenden Lichtempfängern umfassen, die einen Lichtvorhang vor der Werkzeugmaschine bilden und den Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung definieren.
Alternativ kann auch eine Lichtgitteranordnung nach Art eines Reflexionslichtgitters vorgesehen sein, bei der sich auf der einen Seite sowohl die Sender als auch die Empfänger befinden und auf der anderen Seite ein Reflektor.
Eine einfache Ausgestaltung sieht vor, dass die Lichtgitteranordnung zweiteilig ausgestaltet ist, also zwei Lichtgitter umfasst, deren Überwachungsbereiche aneinander anschließen. Das macht ein Auslesen der einzelnen Lichtgitter unkompliziert und ermöglicht eine flexible Gestaltung und Anordnung der Überwachungsbereiche. Vorteilhafterweise wird die Anordnung dabei derart gewählt, dass ein Lichtgitter dem ersten Überwachungsbereich entspricht und das zweite Lichtgitter dem zweiten Überwachungsbereich. Auf diese Weise ist es auf einfache Weise möglich, dass das dem zweiten Werkzeugteil näher liegende Lichtgitter in unterschiedlichen Ausrichtungen eingesetzt werden kann, um unterschiedliche Möglichkeiten des Haltens und Führens eines Werkstücks während des Bearbeitungsvorgangs zu ermöglichen. So kann das zweite Lichtgitter z.B. parallel, schräg oder senkrecht zur Bewegungsrichtung des ersten Werkzeugteils ausgerichtet sein, um unterschiedlichen Anforderungen gerecht werden zu können, die sich insbesondere aus der Form des zu bearbeitenden Werkstücks ergeben können.
Eine besonders bevorzugte Weiterbildung der erfindungsgemäßen Lichtgitteranordnung sieht vor, dass die Sicherheitssteuerung derart ausgestaltet ist, dass sie in einem zweiten Betriebsmodus die Werkzeugmaschine derart ansteuert, dass sie die Bewegung des ersten Werkzeugteiles erst dann in einen langsamen Modus schaltet, wenn das erste Werkzeugteil bei seiner Bewegung in Richtung des zweiten Werkzeugteiles einen zweiten Schaltpunkt erreicht, der näher an dem zweiten Werkzeugteil liegt als der erste Schaltpunkt. Gegebenenfalls kann ab diesem Zeitpunkt die Lichtgitteranordnung im zweiten Überwachungsbereich passiv geschaltet werden. Der zweite Betriebsmodus der erfindungsgemäßen Lichtgitteranordnung kann dann ausgewählt werden, wenn kein Werkstück gehalten oder geführt werden muss. Insofern ermöglicht es eine Lichtgitteranordnung dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung, dass zwischen zwei Betriebsmodi gewechselt werden kann. Der im vorliegenden Text als zweiter Betriebsmodus bezeichnete Betriebsmodus ermöglicht eine schnelle und effektive Bearbeitung, weil die schnelle Werkzeugbewegung bis zum zweiten Schaltpunkt durchgeführt wird, bei dem das erste Werkzeugteil schon nahe am zweiten Werkzeugteil ist. Insofern wird ein Großteil der Werkzeugbewegung schnell durchgeführt und nur ein kleiner Teil der Werkzeugbewegung aus Sicherheitsgründen langsam. Besteht jedoch die Notwendigkeit, ein Werkstück zu halten oder zu führen oder es wird ein Werkstück bearbeitet, das in den zweiten Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung ragt, so kann mit der erfindungsgemäßen Lichtgitteranordnung die Werkzeugmaschine in einem ersten Betriebsmodus derart angesteuert werden, dass sie immer noch einen Großteil der Bewegung schnell durchführt, und zwar die Bewegung bis zum ersten Schaltpunkt. Die Lichtgitteranordnung dieser besonders bevorzugten Ausgestaltung macht es also zum einen möglich, dass trotz der Notwendigkeit, ein Werkstück zu halten oder zu führen, nicht die gesamte Bewegung des ersten Werkzeugteils langsam durchgeführt werden muss (erster Betriebsmodus). Bei einer Anwendung, bei der das Werkstück nicht gehalten oder geführt werden muss, kann die Werkzeugmaschine aber derart betrieben werden (zweiter Betriebsmodus), dass sie genauso schnell arbeitet, wie eine herkömmliche Werkzeugmaschine mit nur einem Schaltpunkt, wie es oben beschrieben ist.
Der zweite Schaltpunkt kann dabei derart ausgewählt sein, dass der freie Abstand des vorlaufenden Endes des ersten Werkzeugteiles von dem zweiten Werkzeugteil einige Millimeter beträgt.
Die Lichtgitteranordnung wird im zweiten Betriebsmodus so angesteuert, dass sie während fast der gesamten Bewegung des ersten Werkzeugteiles vollständig aktiv ist und nur dann nicht mehr notwendigerweise, wenn das erste Werkzeugteil den zweiten Schaltpunkt passiert. Dann ist das erste Werkzeugteil dem zweiten Werkzeugteil bereits so nahe, dass ein Eingriff zum Beispieles eines Körperteiles einer Bedienperson nicht mehr möglich ist und außerdem die Bewegung des ersten Werkzeugteils bereits langsam ist. Insofern droht dann auch keine Gefahr mehr.
Ein Passivschalten der Lichtgitteranordnung beziehungsweise Teilen davon kann zum Beispiel dadurch geschehen, dass die entsprechenden Lichtempfänger der Empfängereinheit des Lichtgitters ausgeschaltet oder von der Steuereinheit nicht mehr ausgelesen werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Werkzeugmaschine mit den Merkmalen des Anspruchs 12, insbesondere eine Biegepresse, bei der die erfindungsgemäße Lichtgitteranordnung zum Einsatz kommt.
Die besonderen Vorteile einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine und ihre besonderen Ausgestaltungen ergeben sich aus der obigen Schilderung der besonderen Ausführungsformen und Vorteile der erfindungsgemäßen Lichtgitteranordnung.
Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren im Detail erläutert, die in schematischer Darstellung Details einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschine mit einer erfindungsgemäßen Lichtgitteranordnung zeigen.

1 zeigt eine Ansicht einer erfindungsgemäß ausgestalteten Werkzeugmaschine von vorne.
2 zeigt eine Schnittansicht in Richtung II, wie sie in 1 angedeutet ist.
3a zeigt dieselbe Schnittansicht wie 2 mit einem eingelegten Werkstück.
3b zeigt dieselbe Schnittansicht mit einem anders geformten Werkstück.
3c zeigt dieselbe Schnittansicht mit einem gehaltenen Werkstück.
4a zeigt eine Schnittansicht einer anderen erfindungsgemäß ausgestalteten Ausführung einer Werkzeugmaschine mit einer anderen erfindungsgemäß ausgestalteten Lichtgitteranordnung.
4b zeigt eine weitere erfindungsgemäße Ausführung einer Werkzeugmaschine mit einer weiteren erfindungsgemäßen Ausgestaltung einer Lichtgitteranordnung.

Die Erfindung wird im Folgenden anhand des Beispiels einer Gesenkbiegepresse beschrieben. Gleichartige Elemente werden in den Figuren mit gleichen Bezugsziffern bezeichnet.
Von der Presse sind in den Figuren nur die Werkzeuge 10 und 12 dargestellt. Das Oberwerkzeug 10 wird beim Betrieb der Werkzeugmaschine in Richtung des Pfeiles 24 nach unten bewegt. Wie in 2 erkennbar, wird dabei der Spalt zwischen dem Oberwerkzeug 10 und dem Unterwerkzeug 12 verringert. Ein z.B. wie in den 3a bis 3c gezeigtes, eingelegtes Blech 34, 35, 36 wird dabei entsprechend der Form der Werkzeuge 10, 12 verformt. Das vorlaufende Ende des Oberwerkzeugs 10 ist mit Bezugsziffer 26 bezeichnet. In 1 ist die Lichtgitteranordnung 28 gezeigt, die zur Sicherung des Gefahrenbereiches zwischen den Werkzeugen 10, 12 vor der Werkzeugmaschine (in der Figur also vor der Figurenebene) angeordnet ist. Die Lichtgitteranordnung 28 besteht aus einer Sendereinheit 16 des Lichtgitters und einer Empfängereinheit 30 des Lichtgitters. Die Sendereinheit 16 des Lichtgitters umfasst in an sich bekannter Weise eine Reihe von Lichtsendern, die Licht 32 in Richtung der Empfängereinheit 30 des Lichtgitters 28 senden. In der Empfängereinheit 30 wird das Auftreffen der Lichtstrahlen 32 mit einer korrespondierenden Anzahl von Lichtempfängern registriert. Eine Unterbrechung der Lichtstrahlen deutet auf einen Eingriff zwischen die Sendereinheit 16 und die Empfängereinheit 30 der Lichtgitteranordnung 28 hin. Die Lichtgitteranordnung 28 bildet insofern einen Lichtvorhang aus Lichtstrahlen 32.
In einer nicht gezeigten Ausführungsform ist eine Reflexionslichtgitteranordnung vorgesehen, bei der sich auf einer Seite die Sender und Empfänger befinden und auf der anderen Seite nur ein Reflektor.
Die Lichtgitteranordnung 28 ist dabei derart nahe vor der Werkzeugmaschine angeordnet, dass sichergestellt ist, dass ein Eingriff zwischen die Werkzeugteile 10 und 12 auch zu einer Unterbrechung der Lichtstrahlen 32 führt.
Die Lichtgitteranordnung 28 ist hier in zwei Überwachungsbereiche aufgeteilt, die durch eine Grenze 18 voneinander getrennt sind, wobei die beiden Überwachungsbereiche einzeln angesteuert und ausgelesen werden können. Oberhalb der Grenze 18 befindet sich somit ein erster Überwachungsbereich und unterhalb der Grenze 18 ein zweiter Überwachungsbereich.
In 2 ist die Blickrichtung I angedeutet, die der Ansicht der 1 entspricht, während in 1 die Blickrichtung II angegeben ist, die dem Querschnitt der 2 entspricht. Von der Lichtgitteranordnung 28 ist in der Darstellung der 2 nur die Lichtsendereinheit 16 sichtbar.
In den Figuren nur schematisch angedeutet ist eine Steuereinrichtung 22 vorgesehen, die in nicht gezeigter Weise mit dem Antrieb des Oberwerkzeuges 10 verbunden ist, um dessen Bewegung zu steuern. Außerdem empfängt die Steuereinheit 22 Signale der Lichtgitteranordnung 28 in ebenfalls nicht gezeigter Weise, um eine Unterbrechung eines Teiles oder aller Lichtstrahlen der Lichtgitteranordnung 28 detektieren zu können.
In 2 sind die Abstände A und B angegeben. Der Abstand B entspricht dem Abstand des vorlaufenden Endes 26 des Oberwerkzeuges 10, wenn das Oberwerkzeug 10 einen ersten, oberen Schaltpunkt passiert. Der Abstand A entspricht dem Abstand, den das vorlaufende Ende 26 des Oberwerkzeuges 10 erreicht, wenn das Oberwerkzeug 10 einen zweiten, unteren Schaltpunkt passiert. Die Abstände sind dabei jeweils zum Unterwerkzeug 12 gemessen. Sie entsprechen dementsprechend einem Abstand des vorlaufenden Endes 26 des Oberwerkzeuges 10 von dem Unterwerkzeug 12 beim Passieren der jeweiligen Schaltpunkte. Abstand B ist dabei im Bereich von einigen Zentimetern, während Abstand A im Bereich von einigen Millimetern ist.
Die Schaltpunkte können dabei zum Beispiel durch Wegstreckendetektoren zur Detektion der Bewegung des ersten Werkzeugteiles oder durch Lichtschranken ausgelöst werden, die sich am Weg des ersten Werkzeugteiles 10 befinden und von dem vorlaufenden Ende 26 des ersten Werkzeugteiles 10 ausgelöst werden, wenn das vorlaufende Ende 26 des ersten Werkzeugteiles 10 sich im betreffenden Abstand A oder B von dem zweiten Werkzeugteil 12 befindet.
In den 3a bis 3c sind Beispiele gezeigt, wie Werkstücke in die Werkzeugmaschine zwischen die Werkzeugteile 10 und 12 eingelegt sein können. 3a zeigt ein Beispiel in dem ein Blech 34 gebogen werden soll, das so groß ist, dass es in die Lichtgitteranordnung 28 ragt.
3b zeigt hingegen ein Beispiel, in dem ein Blech 35 gebogen werden soll, das so klein ist, dass die Lichtstrahlen der Lichtgitteranordnung 28 nicht durchbrochen werden. Bei diesen Beispielen liegt das Blech 34, 35 zur Führung noch auf dem Halteteil 4 hinter dem Lichtgitter auf.
3c zeigt ein Beispiel, in dem ein derart kleines Blech 36 gebogen werden soll, dass es nicht auf das Halteteil 14 ragt. Das Blech wird bei dem gezeigten Beispiel von außen mit Hilfe einer schematisch dargestellten Haltezange 37 festgehalten beziehungsweise geführt.
In allen Fällen soll das Blech 34, 35, 36 in eine Form gepresst werden, die sich aus dem Zusammenwirken des Oberwerkzeuges 10 und des Unterwerkzeuges 12 bei deren Annäherung zueinander ergibt.
Die Lichtgitteranordnung 28 ist in zwei Überwachungsbereiche aufgeteilt, die durch die Grenze 18 voneinander getrennt sind. Bei der gezeigten Ausführungsform der 1 bis 3c entspricht die Lage dieser Grenze 18 dem Abstand B vom Unterwerkzeug 12.
Die Presse, die in den 1 bis 3c dargestellt ist, wird wie folgt betrieben.
Zunächst wird anhand der 3a ein erster Betriebsmodus erläutert, bei dem das Werkstück 34 so groß ist, dass es in den Bereich der Lichtgitteranordnung 28 ragt. Insofern liegt eine Unterbrechung zumindest eines Teiles der Lichtstrahlen der Lichtgitteranordnung 28 vor, wenn diese vollständig aktiv geschaltet wäre. Bei herkömmlichen Lichtgitteranordnungen zur Sicherung von Werkzeugmaschinen müsste dementsprechend die gesamte Bewegung des Oberwerkzeugs 10 sehr langsam erfolgen, weil nicht unterschieden werden kann, ob das Blech 34 oder ein Körperteil einer Bedienperson die Lichtstrahlen 32 der Lichtgitteranordnung 28 unterbricht. Durch die erfindungsgemäße Ausgestaltung der Lichtgitteranordnung 28 mit zwei durch die Grenze 18 getrennten Überwachungsbereichen ist es jedoch möglich, dass das Oberwerkzeug schnell in Richtung 24 bewegt wird, bis es einen ersten Schaltpunkt erreicht, der so gewählt ist, dass das vorlaufende Ende 26 sich in einem Abstand B von einigen Zentimetern von dem Unterwerkzeug 12 befindet, der bei der gezeigten Ausgestaltung dem Abstand der Grenze 18 von dem Unterwerkzeug 12 entspricht. Dieser Abstand B ist dabei so groß gewählt, das ein Halten oder Führen des Werkstückes 36 an dem Unterwerkzeug 12 oder ein auf das Unterwerkzeug 12 eingelegtes Werkstück 34 nur zu einer Unterbrechung der Lichtstrahlen des zweiten Überwachungsbereiches unterhalb der Grenze 18 führt. Ab diesem Schaltpunkt wird das Oberwerkzeug 10 von der Sicherheitssteuerung 22 im langsamen Betrieb betrieben, wobei die Bewegung dabei nur durch Betätigen eines Fußschalters möglich ist. Loslassen des Fußschalters führt zu einem sofortigen Stopp des Oberwerkzeugs 10. Verletzungen einer Bedienperson sind dementsprechend ausgeschlossen.
Dabei ist die Lichtgitteranordnung 28 nur in dem Überwachungsbereich oberhalb der Grenze 18 aktiv geschaltet. Ein Eingriff in diesen Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung 28 führt also zu einem Stopp der Werkzeugmaschine.
In dem bisher beschriebenen ersten Betriebsmodus bewegt sich also das Oberwerkzeug 10 bis zu dem ersten Schaltpunkt schnell und erst dann langsam, so dass ein Großteil der Bewegung des Oberwerkzeugs schnell erfolgt und insofern ein schneller Produktionsprozess möglich ist.
Bei der gezeigten Ausgestaltung ist noch ein zweiter Schaltpunkt in der Bewegung des Oberwerkzeuges 10 vorgesehen, der derart angeordnet ist, dass er in einem Abstand A von wenigen Millimeter oberhalb des Unterwerkzeugs 12 liegt.
Dies ermöglicht den Betrieb der Werkzeugmaschine in einem zweiten Betriebsmodus, wie er z. B. bei einer Anwendung eingesetzt werden kann, die in 3b gezeigt ist. Das dort zu bearbeitende Werkstück 35 ragt nicht in die Lichtgitteranordnung 28 und muss nicht gehalten werden. Die Lichtgitteranordnung 28 kann also im gesamten Bereich aktiv sein, um einen Eingriff z.B. eines Körperteiles einer Bedienperson detektieren zu können. Insofern kann das Oberwerkzeug 10 über die gesamte Strecke bis zu dem zweiten Schaltpunkt schnell erfolgen. Erst ab diesem Punkt wird das Oberwerkzeug 10 langsam betrieben, um den Pressvorgang durchzuführen.
Je nach Anwendung kann also dieser zweite Betriebsmodus gewählt werden, um eine besonders schnelle Bearbeitung zu ermöglichen. Ist es notwendig, ein großes Werkstück zu bearbeiten, das die Lichtgitteranordnung unterbricht, wie es in 3a gezeigt ist, so kann der erste Betriebsmodus gewählt werden, indem zumindest bis zum ersten Schaltpunkt, der der Grenze 18 der Lichtgitteranordnung 28 entspricht, schnell und dann langsam erfolgt. Es ist nicht notwendig, die Presse über ihren gesamten Bewegungsbereich langsam zu betreiben, obwohl das Lichtgitter teilweise unterbrochen ist.
Dasselbe gilt für Anwendungen, in denen das Werkstück von einem Bediener gehalten oder geführt werden muss, während es gepresst wird und auch auf diese Weise ein Teil der Lichtgitteranordnung unterbrochen ist. Eine solche Anwendung ist in 3c gezeigt, wobei das Blech 36 mit einer hier nur schematisch angedeuteten Haltezange 37 gehalten wird.
Die Lichtgitteranordnung 28 kann durch die Steuereinrichtung 22 auch derart angesteuert werden, dass das Oberwerkzeug 10 automatisch in Bewegung gesetzt wird, wenn der erste Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung 28 oberhalb der Grenze 18 zunächst blockiert ist und dann freigegeben wird. Dies kann zum Beispiel der Fall sein, wenn eine Bedienperson ein Werkstück in einer Art und Weise einlegen muss, dass während des Einlegevorganges der erste Überwachungsbereich oberhalb der Grenze 18 unterbrochen wird.
Bei einer weiteren Ausgestaltung kann vorgesehen sein, dass die Werkzeugmaschine grundsätzlich in den ersten Betriebsmodus umgeschaltet wird, wenn die Lichtgitteranordnung 28 im zweiten Überwachungsbereich unterhalb der Grenze 18 unterbrochen ist.
4a und b zeigen Ausgestaltungen, bei denen die Lichtgitteranordnung zweiteilig ist. Ein erstes Lichtgitter mit der hier sichtbaren Lichtsendereinheit 40 entspricht dabei dem beschriebenen Teil der Lichtgitteranordnung 28 der 1 bis 3c, der oberhalb der Grenze 18 angeordnet ist und dieselbe Funktion erfüllt. Das untere Lichtgitter mit der hier sichtbaren Lichtsendereinheit 42 entspricht demjenigen Teil der Lichtgitteranordnung 28 der 1 bis 3c, der unterhalb der Grenze 18 ist. Die der Grenze 18 entsprechende Grenze ist in den Anordnungen der 4a und 4b mit 44 bezeichnet.
In der Darstellung der 4a und 4b sind dabei jeweils nur die Sendereinheiten 40, 42 des ersten und zweiten Lichtgitters sichtbar.
4a zeigt eine Ausgestaltung mit zwei Lichtgittern, die den Bereichen oberhalb und unterhalb der Grenze 18 in der Anordnung der 1 bis 3c entspricht. Insofern stellt die 4a eine Ausführungsform dar, die besonders einfach derart auszulesen ist, dass die zwei Lichtgitter einzeln abfragbar sind.
Eine Ausführungsform mit zwei Lichtgittern kann also zum Beispiel so ausgestaltet sein, dass das untere Lichtgitter entsprechend der Form des Werkstückes angeordnet werden kann.
So zeigt 4b eine Anordnung, bei der das untere Lichtgitter schräg gestellt ist. Eine solche Anordnung kann notwendig sein, wenn zum Beispiel die Form des zu bearbeitenden Werkstückes es erfordert, also zum Beispiel ein Werkstück bearbeitet werden soll, das abgeknickt ist. Bei einem solchen Werkstück kann es zum Beispiel sein, dass bei der Bearbeitung eines Teiles des Werkstückes durch das Oberwerkzeug 10 ein zweiter Teil des Werkstückes vor dem Unterwerkzeug 12 nach unten ragt.
Bezugszeichenliste

8: Gesenkbiegepresse
10: Oberwerkzeug (erstes Werkzeugteil)
12: Unterwerkzeug (zweites Werkzeugteil)
14: Auflage
16: Sendereinheit des Lichtgitters
18: Grenze
22: Steuereinheit
24: Bewegung Oberwerkzeug
26: vorlaufendes Ende des Oberwerkzeuges
28: Lichtgitteranordnung
30: Empfängereinheit des Lichtgitters
32: Lichtstrahlen
34, 35, 36: Werkstück
37: Haltezange
40: Sendereinheit des ersten Lichtgitters
42: Sendereinheit des zweiten Lichtgitters
44: Grenze
A: Abstand
B: Abstand

Claims

Lichtgitteranordnung (28) zur Sicherung einer Werkzeugmaschine mit einem ersten Werkzeugteil (10), das Arbeitsbewegungen in Richtung (24) eines zweiten Werkzeugteils (12) ausführt, um hierdurch einen Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück (34, 35, 36) durchzuführen, wobei die Lichtgitteranordnung (28) vor der Werkzeugmaschine angeordnet ist um mit seinen Lichtstrahlen (32) einen Überwachungsbereich zu überwachen, der sich zumindest in Richtung des Weges des ersten Werkzeugteiles (10) erstreckt, um einen Eingriff zwischen die Werkzeugteile (10, 12) detektieren zu können, wobei mindestens ein Teil der Lichtgitteranordnung (28) eine Ausdehnung in Richtung der Bewegungsrichtung (24) des ersten Werkzeugteiles (10) hat, mit einer Sicherheitssteuerung (22), die derart ausgestaltet ist, dass sie a) die Werkzeugmaschine stoppt oder ihren Betrieb verhindert, wenn (i) sich das erste Werkzeugteil (10) an einem Ort befindet, der weiter von dem zweiten Werkzeugteil (12) entfernt ist, als ein erster Schaltpunkt, und (ii) eine Unterbrechung der Lichtstrahlen (32) in einem ersten Überwachungsbereich der Lichtgitteranordnung (28) detektiert wird, der insoweit durch die Lage des ersten Schaltpunktes bestimmt ist, dass Lichtstrahlen (32) dieses ersten Überwachungsbereiches unterbrochen werden, wenn ein Eingriff in einen ersten Bereich zwischen den Werkzeugteilen (10, 12) erfolgt, der von einem vorlaufenden Ende (26) des ersten Werkzeugteiles (10) vor dem Erreichen des ersten Schaltpunktes durchlaufen wird, und b) die Werkzeugmaschine in einem ersten Betriebsmodus derart ansteuert, dass das erste Werkzeugteil (10) in einen langsamen Modus schaltet, wenn das erste Werkzeugteil (10) bei seiner Bewegung in Richtung (24) des zweiten Werkzeugteiles (12) den ersten Schaltpunkt erreicht und eine Unterbrechung der Lichtstrahlen (32) eines zweiten Überwachungsbereichs der Lichtgitteranordnung (28) detektiert wird, der insoweit durch die Lage des ersten Schaltpunkts bestimmt ist, dass Lichtstrahlen (32) dieses zweiten Überwachungsbereichs unterbrochen werden, wenn ein Eingriff in einen zweiten Bereich zwischen den Werkzeugteilen (10, 12) erfolgt, der von dem vorlaufenden Ende (26) des ersten Werkzeugteiles (10) nach dem Erreichen des ersten Schaltpunkts durchlaufen wird, wobei die Lage des ersten Schaltpunktes derart ausgewählt ist, dass die Lichtstrahlen (32) des durch die Lage des ersten Schaltpunktes bestimmten, ersten Überwachungsbereiches nicht unterbrochen werden, wenn ein zu bearbeitendes Werkstück (36) gehalten oder geführt wird, oder das zu bearbeitende Werkstück (34) in der Bearbeitungsposition die Lichtstrahlen (32) des zweiten Überwachungsbereichs unterbricht, und wobei die Lage des ersten Schaltpunktes einem freien Abstand (B) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzeugteiles (10) von dem zweiten Werkzeugteil (12) von mehreren Zentimetern entspricht.
Lichtgitteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltpunkt einem freien Abstand (B) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzugteiles (10) von dem zweiten Werkzeugteil (12) von 3 bis 7 cm entspricht.
Lichtgitteranordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Schaltpunkt einem freien Abstand (B) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzeugteiles (10) und dem zweiten Werkzeugteil (12) von 4 bis 6 cm entspricht.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitssteuerung (22) derart ausgestaltet ist, dass die Bewegung des ersten Werkzeugteiles (10) freigegeben wird, wenn die Lichtstrahlen (32) des ersten Überwachungsbereiches von einem unterbrochenen in einen nicht-unterbrochenen Zustand übergehen.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitssteuerung (22) derart ausgestaltet ist, dass der erste Betriebsmodus automatisch eingestellt wird, wenn die Lichtstrahlen (32) des zweiten Überwachungsbereichs unterbrochen sind.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtgitteranordnung (28) wenigstens zwei einzelne Lichtgitter umfasst, die sich in Bewegungsrichtung (24) des ersten Werkzeugteiles (10) aneinander anschließen.
Lichtgitteranordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Lichtgitter der Lichtgitteranordnung (28) dem ersten Überwachungsbereich entspricht und das zweite Lichtgitter der Lichtgitteranordnung (28) dem zweiten Überwachungsbereich.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem zweiten Werkzeugteil (12) näherliegende Lichtgitter parallel zur Bewegungsrichtung (24) des ersten Werkzeugteiles (10) ausgerichtet ist.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem zweiten Werkzeugteil (12) näherliegende Lichtgitter schräg zur Bewegungsrichtung (24) des ersten Werkzeugteiles (10) ausgerichtet ist.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass das dem zweiten Werkzeugteil (12) näherliegende Lichtgitter senkrecht zur Bewegungsrichtung (24) des ersten Werkzeugteiles (10) ausgerichtet ist.
Lichtgitteranordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitssteuerung (22) so ausgestaltet ist, dass sie in einem zweiten Betriebsmodus die Werkzeugmaschine derart ansteuert, dass das erste Werkzeugteil (10) in einen langsamen Modus schaltet, wenn das erste Werkzeugteil (10) bei seiner Bewegung in Richtung (24) des zweiten Werkzeugteiles (12) einen zweiten Schaltpunkt erreicht, der näher an dem zweiten Werkzeugteil (12) liegt als der erste Schaltpunkt.
Lichtgitteranordnung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltpunkt einem freien Abstand (A) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzeugteiles (10) von dem zweiten Werkzeugteil (12) von mehreren Millimetern entspricht.
Lichtgitteranordnung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltpunkt einem freien Abstand (A) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzeugteiles (10) von dem zweiten Werkzeugteil (12) von 3 bis 15 mm entspricht.
Lichtgitteranordnung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Schaltpunkt einem freien Abstand (A) des vorlaufenden Endes (26) des ersten Werkzeugteiles (10) von dem zweiten Werkzeugteil (12) von 5 bis 10 mm entspricht.
Werkzeugmaschine mit einem ersten Werkzeugteil (10), das Arbeitsbewegungen in Richtung (24) eines zweiten Werkzeugteils (12) ausführt, um hierdurch einen Bearbeitungsvorgang an einem Werkstück (34, 35, 36) durchzuführen, und einer Lichtgitteranordnung (28) nach einem der Ansprüche 1 bis 14.