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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Vermeidung einer bevorstehenden Kollision zwischen zumindest einem ersten und einem zweiten Bauteil, wobei zumindest eines der Bauteile Teil einer Maschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine, ist und/oder wobei zumindest eines der Bauteil mit der Maschine verbunden ist, und wobei zumindest eines der Bauteil relativ zu dem anderen Bauteil bewegt wird.
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Die Erfindung betrifft weiterhin eine Vorrichtung zur Erkennung einer bevorstehenden Kollision zwischen zumindest einem ersten und einem zweiten Bauteil, wobei zumindest eines der Bauteile Teil einer Maschine, insbesondere einer Werkzeugmaschine, ist und/oder wobei zumindest eines der Bauteil mit der Maschine verbunden ist, und wobei zumindest ein Bauteilteil relativ zu dem zweiten Bauteil beweglich angeordnet ist.
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Beim Einfahren und beim Betrieb von Werkzeugmaschinen, insbesondere von computergesteuerten Werkzeugmaschinen, liegt eine hohe Kollisionsgefahr zwischen dem Werkzeug, der Werkzeugaufnahme bzw. der Spindel auf der einen Seite und weiteren Bauteilen bzw. Spannvorrichtungen der Maschine auf der anderen Seite vor. Eine Kollision kann zur Beschädigung des Werkzeuges und/oder der Maschine und damit zu hohen Kosten und Ausfallzeiten führen.
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Beim Einfahren einer solchen Maschine werden daher die Verfahrwege visuell überprüft. Dies ist jedoch aufwändig und zum Teil nicht oder nur begrenzt durchführbar, insbesondere, wenn die Bearbeitung in einer Kabine stattfindet und/oder wenn das Werkzeug und das Werkstück über mehrere Drehachsen zueinander verstellt werden können und dadurch die Sicht auf die bewegten Bauteile verstellt wird. Die Kollisionsgefahr wird dadurch vergrößert, dass der verfügbare Raum häufig sehr gering ist, was zu erforderlichen Abständen, beispielsweise zwischen dem Werkzeug oder dem Werkzeugträger und der Spannvorrichtung für das Werkstück, von kleiner einem Millimeter führt.
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Aus der
DE 10 2005 015 317 ist ein Verfahren zur gezielten Reaktion bei einem Kontakt zwischen einem Maschinenelement und einem Gegenstand bekannt. Dabei gelten als Maschinenelemente beispielsweise ein Werkzeug oder eine Spindel. Bei dem Gegenstand kann es sich um ein Werkstück, einen Werkzeugschlitten oder eine Spannvorrichtung einer Maschine handeln. Entsprechend einer Ausführungsvariante der Erfindung kann zur Erkennung eines Kontaktes zwischen dem Maschinenelement und dem Gegenstand ein Detektionsstrom gemessen werden. Dazu ist das Maschinenelement von dem Gegenstand elektrisch isoliert angeordnet und eine elektrische Spannung ist zwischen dem Maschinenelement und dem Gegenstand angelegt, so dass bei einem Kontakt des Maschinenelements mit dem Gegenstand ein entsprechender Detektionsstrom (I
D) fließt.
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Nachteilig hierbei ist, dass erst ein unmittelbarer Kontakt zwischen dem Maschinenelement und dem Gegenstand nachgewiesen und dann beispielsweise zur Abschaltung eines Vorschubes der Maschine verwendet werden kann. Bereits dieser Kontakt kann zu einer Beschädigung des Maschinenelements oder des Gegenstandes führen, beispielsweise, wenn eine sich schnell drehende Spindel gegen einen Werkzeugschlitten schlägt.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, welches eine Kollision von Bauteilen, welche Teil einer Maschine oder einer Maschine zugeordnet sind, sicher vermeidet.
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Es ist weiterhin Aufgabe der Erfindung, eine Vorrichtung bereitzustellen, welche eine bevorstehende Kollision von Bauteilen, welche Teile einer Maschine oder einer Maschine zugeordnet sind, erkennt.
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Die das Verfahren betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass elektrisch isoliert und beabstandet zu zumindest dem ersten Bauteil ein elektrisch leitfähiges Material angeordnet wird, dass durch eine elektrische Messung ein Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Material und dem zweiten Bauteil erkannt wird und dass bei einem erkannten Kontakt zumindest eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile ergriffen wird. Durch die beabstandete Position des elektrisch leitfähigen Materials zu dem vor einer Kollision zu schützenden ersten Bauteil wird eine Annäherung des zweiten Bauteils erkannt, wenn dieses noch nicht mit dem ersten Bauteil, sondern lediglich mit dem davor angeordneten elektrisch leitfähigen Material in Berührung kommt. Es bleibt somit genügend Zeit, um Maßnahmen zu ergreifen, welche eine direkte Berührung und damit eine mögliche Beschädigung der beiden Bauteile vermeiden. Vorzugsweise ist das elektrisch leitfähige Material mechanisch so ausgelegt, dass das zweite Bauteil bei einem Kontakt damit nicht beschädigt wird. Bei einem solchen Kontakt, beispielsweise eines rotierenden Maschinenteils als zweitem Bauteil mit dem elektrisch leitfähigen Material, wird somit lediglich das elektrisch leitfähige Material beschädigt. Dieses ist vorzugsweise so ausgelegt, dass es einfach und kostengünstig ausgetauscht werden kann.
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Eine einfache und sichere Erkennung eines Kontaktes des zweiten Bauteils mit dem elektrisch leitfähigen Material kann dadurch sichergestellt werden, dass das elektrisch leitfähige Material und zumindest das zweite Bauteil Teil eines Stromkreises sind, welcher bei einem Kontakt des elektrisch leitfähigen Materials mit dem zweiten Bauteil geschlossen wird.
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Die Erkennung einer solchen Berührung kann dabei dadurch erfolgen, dass eine Spannung zwischen dem elektrisch leitfähigen Material und dem zweiten Bauteil angelegt wird, dass ein bei einem Kontakt des zweiten Bauteils mit dem elektrisch leitfähigen Material auftretender Strom detektiert wird oder dass eine Spannungsänderung an dem elektrisch leitfähigen Material oder dem zweiten Bauteil oder zwischen dem elektrisch leitfähigen Material und dem zweiten Bauteil detektiert wird und dass bei einem erkannten Strom oder einer erkannten Spannungsänderung die zumindest eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile ergriffen wird.
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Insbesondere bei einem Kontakt eines rotierenden Bauteils der Maschine mit dem elektrisch leitfähigen Material kann es vorkommen, dass das elektrisch leitfähige Material schnell zerstört wird. Um auch hier eine sichere Vermeidung einer Kollision der beiden Bauteile zu erreichen kann es vorgesehen sein, dass ab einem kurzzeitigen Stromfluss oder einer kurzzeitigen Spannungsänderung von größer oder gleich einer Sekunde, vorzugsweise von größer oder gleich 0,1 Sekunden, die zumindest eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile ergriffen wird. Somit genügt bereits ein kurzer Kontakt des zweiten Bauteils mit der elektrisch leitfähigen Schicht, um die entsprechenden Maßnahmen zur Kollisionsvermeidung einzuleiten.
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Um zu vermeiden, dass die zumindest eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile versehentlich ergriffen wird, kann es vorgesehen sein, dass die zumindest eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile ergriffen wird, wenn der Strom eine vorgegebene Schwelle übersteigt oder wenn die Spannungsänderung größer als eine vorgegebene zweite Schwelle ist. Eine geringer Stromfluss oder eine geringe Spannungsänderung, beispielsweise auf Grund von Schwankungen der Versorgungsspannung, führt somit nicht zur Aktivierung der Maßnahme.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass als Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile ein akustisches Signal und/oder ein optisches Signal ausgegeben wird und/oder dass zumindest ein Antrieb einer Stelleinheit der Maschine angehalten oder in seiner Bewegungsrichtung umgekehrt wird und/oder dass ein Antrieb eines Werkzeugs abgeschaltet wird. Ein akustisches oder optisches Signal warnt einen Benutzer der Maschine vor einer bevorstehenden Kollision, so dass er entsprechende Gegenmaßnahmen ergreifen kann. Dies ist insbesondere bei langsamen Bewegungsabläufen sinnvoll, bei denen ausreichend Zeit zum Ergreifen der Maßnahme vorliegt, beispielsweise beim manuellen Einfahren einer Maschine. Durch ein automatisiertes Anhalten oder eine automatisierte Umkehr des Antriebs einer Stelleinheit der Maschine kann auch bei schnellen Bewegungen eine Kollision der Bauteile sicher vermieden werden. Durch Abschalten des Antriebs eines Werkzeugs können größere Schäden vermieden werden, falls es, beispielsweise auf Grund einer nicht ausreichenden Reaktionszeit oder eines Nachlaufs der Stelleinheit, dennoch zu einem Kontakt der Bauteile kommt.
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Das elektrisch leitfähige Material kann dadurch einfach, kostengünstig und korrekt beabstandet zu dem zumindest ersten Bauteil positioniert werden, dass das elektrisch leitfähige Material mittels einer lösbaren Verbindung durch einen elektrischen Isolator auf dem zu überwachenden ersten Bauteil angeordnet wird und/oder dass das elektrisch leitfähige Material durch Aufkleben eines zumindest einseitig metallisierten Klebebandes, welches eine elektrisch isolierenden Klebeschicht oder eine Klebeschicht und einen elektrisch isolierenden Kern aufweist, auf dem zu überwachenden ersten Bauteil angeordnet wird. Die lösbare Verbindung ermöglicht, dass das elektrisch leitfähige Material schnell an dem ersten Bauteil befestigt und von diesem, beispielsweise nach Einfahren der Maschine, wieder entfernt werden kann. Die lösbare Verbindung kann beispielsweise durch kleben, klemmen oder magnetisch ausgeführt sein. Bei der sehr einfachen Applikation mittels eines Klebebandes bildet die Metallisierung das elektrisch leitfähige Material. Das Klebeband wird mittels der Klebeschicht auf die Oberfläche des ersten Bauteils aufgeklebt, so dass die Metallisierung beabstandet zu dem ersten Bauteil angeordnet ist. Die Dicke des Klebebandes legt dabei den Sicherheitsabstand zu dem ersten Bauteil fest, ab dem bei entsprechender Annäherung des zweiten Bauteils die zumindest eine Maßnahme zur Vermeidung einer Kollision der Bauteile ergriffen wird. Die Dicke des Klebebandes kann in Abhängigkeit von dem vorliegenden Maschinentyp und/oder den Betriebsbedingungen der Maschine, beispielsweise in Abhängigkeit von einer Verfahrgeschwindigkeit der Bauteile, gewählt werden. Das Klebeband ist dabei vorzugsweise so weich ausgeführt, dass ein Kontakt mit dem zweiten Bauteil nicht zu dessen Beschädigung führt. Die Metallisierung kann beispielsweise durch eine Metallfolie, insbesondere eine Aluminiumfolie, gebildet sein, welche mit der Klebeschicht oder dem isolierenden Kern verbunden ist. Der isolierende Kern kann als beidseitig mit einem Zusatzklebstoff versehener Acrylatklebstoffkern ausgeführt sein, wie er als Klebeband in unterschiedlichen Dicken angeboten wird.
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Die die Vorrichtung betreffende Aufgabe der Erfindung wird dadurch gelöst, dass ein elektrisch leitfähiges Material elektrisch isoliert und beabstandet zu zumindest dem ersten Bauteil angeordnet ist, dass das elektrisch leitfähige Material und das zweite Bauteil Teil eines Stromkreises sind, welcher bei Kontakt des elektrisch leitfähigen Materials mit dem zweiten Bauteil geschlossen wird, und dass in dem Stromkreis eine elektrische Schaltungsanordnung vorgesehen ist, welche einen Kontakt des elektrisch leitfähigen Materials mit dem zweiten Bauteil erkennt. Eine kritische Annäherung der beiden Bauteile wird also erkannt, sobald das zweite Bauteil das beabstandet zu dem ersten Bauteil angeordnete, elektrisch leitfähige Material berührt. Die Erkennung erfolgt einfach und sicher durch den Nachweis eines geschlossenen Stromkreises. Das elektrisch leitfähige Material kann dabei beabstandet zu der gesamten Oberfläche des ersten Bauteils oder nur zu einem Teil der Oberfläche des ersten Bauteils angeordnet sein. Beispielsweise kann das elektrisch leitfähige Material beabstandet zu Oberflächenbereichen angeordnet sein, bei denen ein hohes Risiko für eine Kollision der Bauteile besteht.
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Entsprechend einer bevorzugten Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Schaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, bei einem erkannten Kontakt des elektrisch leitfähigen Materials mit dem zweiten Bauteil ein optisches und/oder ein akustisches Signal auszusenden. Ein Bediener der Maschine kann so auf eine bevorstehende Kollision der Bauteile hingewiesen werden, so dass er Maßnahmen ergreifen kann, um diese zu vermeiden. Ein solcher manueller Eingriff ist insbesondere bei langsamen Verfahrgeschwindigkeiten der Bauteile, beispielsweise beim manuellen Einfahren der Maschine, sinnvoll.
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Entsprechend einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltungsvariante der Erfindung kann es vorgesehen sein, dass die elektrische Schaltungsanordnung dazu ausgelegt ist, bei einem erkannten Kontakt zwischen dem elektrisch leitfähigen Material und dem zweiten Bauteil ein Signal über eine bevorstehende Kollision an eine die Maschine steuernde Maschinensteuerung auszusenden und dass die Maschinensteuerung dazu ausgelegt ist, bei einem erhaltenen Signal über eine bevorstehende Kollision eine Maßnahme zur Vermeidung der Kollision zu ergreifen, insbesondere dass die Maschinensteuerung dazu ausgelegt ist, bei einem erhaltenen Signal über eine bevorstehende Kollision zumindest einen Antrieb einer Stelleinheit der Maschine anzuhalten oder in seiner Bewegungsrichtung umzukehren und/oder zumindest einen Antrieb eines Werkzeugs abzuschalten. Es können so automatisiert Maßnahmen ergriffen werden, um eine bevorstehende Kollision der Bauteile zu vermeiden. Dies kann mit einer sehr kurzen Reaktionszeit erfolgen, so dass eine Maschine auch bei schnellen Verfahrgeschwindigkeiten der Bauteile, beispielsweise im automatisierten Fertigungsbetrieb, vor einer Kollision der Bauteile angehalten werden kann. Eine Beschädigung der Maschinenbauteile kann so sicher vermieden werden.
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Dabei kann es vorgesehen sein, dass das erste und/oder das zweite Bauteil ein Werkzeug oder ein Werkzeugträger oder ein Gehäuseteil oder eine Einspannvorrichtung oder eine Spindel der Maschine oder ein Werkstück ist.
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Das elektrisch leitfähige Material sollte einfach und schnell auf dem zu schützenden Bauteil aufgebracht werden können. Weiterhin sollte das zweite Bauteil beim Kontakt mit dem elektrisch leitfähigen Material nicht beschädigt werden. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein elektrischer Isolator mittels einer lösbaren Verbindung an dem ersten Bauteil befestigt ist und dass der elektrische Isolator das leitfähige Material trägt und/oder dass ein Klebeband auf zumindest das erste Bauteil aufgeklebt ist und dass das Klebeband auf der dem Bauteil abgewandten Seite metallisiert ist. Die lösbare Verbindung kann beispielsweise durch Klemmen oder durch eine magnetische Befestigung oder, wie beim Klebeband, durch eine lösbare Klebeverbindung ausgeführt sein. Bei der Ausführung mit dem Klebeband bildet die Metallisierung das elektrisch leitfähige Material. Sie ist entsprechend mit dem Stromkreis verbunden.
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Das erste und das zweite Bauteil sind als Teile der Maschine oder als mit der Maschine verbundene Teile üblicherweise elektrisch miteinander verbunden. Die erforderliche elektrische Isolation des elektrisch leitfähigen Materials gegenüber diesen Bauteilen kann dadurch erreicht werden, dass das Klebeband zumindest aus einer isolierenden Klebeschicht und dem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist oder dass das Klebeband zumindest aus der Klebeschicht, einem isolierenden Kern und dem elektrisch leitfähigen Material gebildet ist.
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Auf Grund der Massenträgheit bewegter Bauteile sowie von nicht zu vermeidenden Reaktionszeiten kann eine Maßnahme zur Vermeidung der Kollision der beiden Bauteile zeitverzögert zum tatsächlichen Kontakt des zweiten Bauteils mit dem elektrisch leitfähigen Material erfolgen bzw. abgeschlossen werden. Um dennoch eine Kollision der beiden Bauteile sicher vermeiden zu können kann es vorgesehen sein, dass der Abstand des elektrisch leitfähigen Materials zu zumindest dem ersten Bauteil in Abhängigkeit von einem einzuhaltenden Sicherheitsabstand zwischen den beiden Bauteilen gewählt ist. So kann der Abstand beispielsweise bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten der Bauteile oder großen bewegten Massen größer ausgelegt sein als bei kleinen Verfahrgeschwindigkeiten oder Massen.
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Besonders bevorzugt kann es dazu vorgesehen sein, dass die Dicke des Klebebandes in Abhängigkeit von dem einzuhaltenden Sicherheitsabstand zwischen den beiden Bauteilen gewählt ist.
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Die Erfindung wird im Folgenden anhand eines in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:
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1 in einer schematisierten Seitenansicht eine Maschine mit bewegten Bauteilen,
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2 eine mögliche Ausführungsvariante einer Schaltungsanordnung zum Nachweis eines elektrischen Kontakts.
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1 zeigt in einer schematisierten Seitenansicht eine Maschine 10, vorliegend eine Fräsmaschine, mit bewegten Bauteilen. Eine Spannvorrichtung 13 für ein nicht gezeigtes Werkstück ist horizontal beweglich in einem Arbeitsbereich der Maschine 10 gelagert. Die Bewegung der Spannvorrichtung 13 erfolgt über einen nicht dargestellten Antrieb. Die Spannvorrichtung 13 bildet ein erstes bewegliches Bauteil der Maschine 10. Ein Werkzeug 12 ist mit einer Spindel 11 der Maschine 120 verbunden. Das Werkzeug 12 und die Spindel 11 bilden somit ein zweites und ein drittes, vorliegend rotatorisch bewegtes Bauteil der Maschine 10.
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Eine erste Oberfläche 14 der Spannvorrichtung 13 ist dem Werkzeug 12 zugewandt. Beabstandet zu der ersten Oberfläche 14 und somit zu der Spannvorrichtung 13 ist ein elektrisch leitfähiges Material 23 angeordnet. Vorliegend ist das elektrisch leitfähige Material 23 Bestandteil eines einseitig metallisierten Klebebandes 20. Das Klebeband 20 weist eine Klebeschicht 21 und einen isolierenden Kern 22 auf. Auf dem isolierenden Kern 22 ist die Metallisierung in Form einer Aluminiumschicht aufgebracht. Die Aluminiumschicht kann dabei als Aluminiumfolie ausgeführt sein. Das Klebeband 20 ist mit seiner Klebeschicht 21 auf die Spannvorrichtung 13 (erstes Bauteil) aufgeklebt. Dabei decken das Klebeband 20 und damit das elektrisch leitfähige Material 23 in dem gezeigten Ausführungsbeispiel die dem Werkzeug 12 zugewandte erste Oberfläche 14 der Spannvorrichtung 13 ab. Es ist jedoch auch denkbar, weitere Oberflächenbereiche der Spannvorrichtung 13 mit dem Klebeband 20 abzudecken.
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Eine Schaltungsanordnung 30 ist über einen ersten Anschluss 36.1 und einem daran anschließenden Kabel mit der Maschine 10 verbunden. Damit stehen alle elektrisch leitfähig miteinander verbundenen Bauteile der Maschine 10 mit der Schaltungsanordnung 30 in Verbindung. Ein zweiter Anschluss 36.2 der Schaltungsanordnung 30 ist über ein weiteres Kabel mit dem elektrisch leitfähigen Material 23 verbunden. Die Verbindung zu dem elektrisch leitfähigen Material 23 erfolgt vorzugsweise über eine lösbare Klemmverbindung, beispielsweise über eine Krokodilklemme. Es sind jedoch auch alle anderen lösbaren und nicht lösbaren elektrischen Verbindungen denkbar, beispielsweise durch Löten, Schweißen, Andrücken usw. hergestellte Verbindungen.
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Vorliegend ist der erste Anschluss 36.1 der Schaltungsanordnung 30 mit der Spindel 11 der Maschine 10 verbunden. Die Verbindung kann jedoch auch zu allen anderen elektrisch miteinander verbundenen Bauelementen der Maschine 10 erfolgen. Durch die elektrisch leitfähige Verbindung der verschiedenen Bauelemente der Maschine 10 sind auch das Werkzeug 12 sowie die Spannvorrichtung 13 elektrisch an die Schaltungsanordnung 30 angekoppelt. Das elektrisch leitfähige Material 23 ist gegenüber der Maschine 10 elektrisch isoliert angeordnet.
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Die Schaltungsanordnung 30, die Maschine 10 sowie das elektrisch leitfähige Material 23 sind Teil eines Stromkreises 40. Bei Berührung eines mit dem ersten Anschluss 36.1 der Schaltungsanordnung 30 elektrisch verbundenen Bauteils der Maschine 10 mit dem elektrisch leitfähigen Material 23 wird der Stromkreis 40 geschlossen. Im gezeigten Ausführungsbeispiel einer Fräsmaschine kann dies dadurch erfolgen, dass die Spannvorrichtung 13 in Richtung des Werkzeuges 12 verschoben wird, bis das elektrisch leitfähige Material 23 das Werkzeug 12 oder die Spindel 11 berührt. Die Schaltungsanordnung 30 ist dazu ausgelegt, zu erkennen, wenn der Stromkreis 40 geschlossen wird. Die Schaltungsanordnung 30 ist weiterhin dazu ausgelegt, bei einem erkannten geschlossenen Stromkreis 40 Maßnahmen einzuleiten, welche eine Kollision der Bauteile, vorliegend der Spannvorrichtung 13 mit dem Werkzeug 12 oder der Spindel 11, vermeiden. Sie kann dazu ein optisches oder ein akustisches Signal ausgeben. Dieses weist einen Benutzer der Maschine 10 auf eine bevorstehende Kollision der Bauteile hin, sodass dieser die Maßnahme zur Vermeidung der Kollision ergreifen kann. Eine solche Maßnahme kann beispielsweise das Abschalten der gesamten Maschine 10, das Abschalten der Spindel 11 oder das Abschalten des Antriebs der Spannvorrichtung 13 betreffen. Es ist weiterhin denkbar, die Schaltungsanordnung 30 mit einer nicht dargestellten Maschinensteuerung der Maschine 10 zu verbinden. Bei einem nachgewiesenen geschlossenen Stromkreis 40 kann die Schaltungsanordnung 30 dann ein entsprechendes Signal an die Maschinensteuerung senden. Vorzugsweise ist die Maschinensteuerung dazu ausgelegt, bei Empfang eines solchen Signals eine oder mehrere Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision der Bauteile zu treffen. Diese Maßnahmen können insbesondere das Abschalten oder die Umkehr von Antriebseinheiten der Maschine 10 betreffen.
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Die Maßnahme oder die Maßnahmen zur Vermeidung einer Kollision werden somit ergriffen, wenn ein Bauteil der Maschine 10 das elektrisch leitfähige Material 23 berührt. Damit wird die Maßnahme eingeleitet, bevor ein direkter Kontakt zwischen den zwei Bauteilen der Maschine 10 erfolgt. Eine Beschädigung der Bauteile kann somit sicher vermieden werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel kann sicher vermieden werden, dass das rotierende Werkzeug 12 oder die rotierende Spindel 11 unbeabsichtigt mit der Spannvorrichtung 13 kollidieren und dabei die Spannvorrichtung 13 und/oder das Werkzeug 12 bzw. die Spindel 11 beschädigt werden. Der Abstand zwischen dem elektrisch leitfähigen Material 23 und dem ersten Bauteil ergibt zusammen mit der Verfahrgeschwindigkeit der Bauteile die verfügbare Reaktionszeit zwischen dem Schließen des Stromkreises 40 und einer erwarteten Kollision der Bauteile. In dem gezeigten Ausführungsbeispiel wird die Spannvorrichtung 13 relativ zum Werkzeug 12 bewegt. Die Reaktionszeit ergibt sich somit aus der Geschwindigkeit, mit welcher die Spannvorrichtung 13 in Richtung des Werkzeugs 12 bewegt wird, und dem Abstand des elektrisch leitfähigen Materials 23 von der ersten Oberfläche 14. Der Abstand zwischen dem elektrisch leitfähigen Material 23 und der ersten Oberfläche 14 stellt somit einen verfügbaren Sicherheitsabstand dar. Innerhalb der Reaktionszeit und des verfügbaren Sicherheitsabstands können Maßnahmen zur Vermeidung der Kollision ergriffen werden. Bei Verwendung eines metallisierten Klebebandes 20 zur Anordnung des elektrisch leitfähigen Materials 23 beabstandet zu dem zu schützenden Bauteil, im gezeigten Ausführungsbeispiel zu der Spannvorrichtung 13, ist der Sicherheitsabstand durch die Dicke des Klebebands 20 gegeben. Durch Verwendung unterschiedlich dicker Klebebänder 20 können so verschiedene Sicherheitsabstände erreicht werden. Die Größe des Sicherheitsabstandes kann in Abhängigkeit von Betriebsparametern der Maschine 10 gewählt werden. So kann beispielsweise bei hohen Verfahrgeschwindigkeiten oder bei großen Massen der bewegten Bauteile ein großer Sicherheitsabstand vorgegeben werden. Auch bei manueller Betätigung der Maschine 10 mit entsprechend langen Reaktionszeiten kann ein vergleichsweise großer Sicherheitsabstand vorgesehen werden. Bei langsamen Bewegungen, bei geringen bewegten Massen und/oder bei einer automatisierten Abschaltung sind kleinere Sicherheitsabstände ausreichend. Die Verwendung von metallisierten Klebebändern 20 unterschiedlicher Dicke ermöglicht es, das elektrisch leitfähige Material 23 im gewünschten Abstand vor einer zu schützenden Oberfläche 14 anzuordnen. Das Klebeband 20 ist so weich, dass es bei Kontakt mit einem weiteren Bauteil der Maschine 10 nachgibt, ohne dass das weitere Bauteil dabei beschädigt wird. Wird das Klebeband 10 bei einem solchen Kontakt beschädigt, so kann es einfach ausgetauscht werden.
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Das Klebeband 20 kann, wie im gezeigten Ausführungsbeispiel, eine Klebeschicht 21 und einen isolierenden Kern 22 aufweisen, auf dem dann das elektrisch leitfähige Material 23 angeordnet ist. Es ist jedoch auch möglich, dass elektrisch leitfähige Material 23 unmittelbar auf eine Klebeschicht 21 aufzubringen. Die Klebeschicht 21 ist dann elektrisch isolierend auszuführen. Sie kann, beispielsweise in Form eines Acrylatschaums, in unterschiedlichen Dicken ausgeführt sein.
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2 zeigt eine mögliche Ausführungsvariante einer Schaltungsanordnung 30 zum Nachweis eines elektrischen Kontakts zwischen dem in 1 gezeigten, elektrisch leitfähigen Material 23 und einem weiteren Bauteil der Maschine 10. Der Pluspol einer Stromquelle 31 ist über einen Hauptschaler 32.1 mit dem ersten Anschluss 36.1 der Schaltungsanordnung 30 verbunden. Der Minuspol der Stromquelle 31 ist zu einem Emitter eines Transistors 33.6 geführt. Ein erster Kondensator 33.1 verbindet die Plus- und Minusleitung. Die Basis des Transistors 33.6 ist über eine Diode 33.5 und einen zweiten Vorwiderstand 33.4 mit dem zweiten Anschluss 36.2 der Schaltungsanordnung 30 verbunden. Zwischen den beiden Anschlüssen 36.1, 36.2 sind parallel ein zweiter Kondensator 33.3 und ein Tastschalter 32.2 vorgesehen. Ausgehend von der Plusleitung zwischen dem Hauptschalter 32.1 und dem ersten Anschluss 36.1 sind ein akustischen Signalgeber 34 und parallel dazu über einen ersten Vorwiderstand 33.2 ein optischer Signalgeber 35 mit dem Kollektor des Transistors 33.6 verbunden.
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Wie zu 1 gezeigt, ist der erste Anschluss 36.1 mit der Maschine 10 und der zweite Anschluss 36.2 mit dem elektrisch leitfähigen Material 23 verbunden. Um die Schaltungsanordnung 30 in Betrieb zu nehmen, wird zunächst der Hauptschalter 32.1 geschlossen. Bei einem Kontakt, beispielsweise des Werkzeuges 12 mit dem elektrisch leitfähigen Material 23, werden die beiden Anschlüsse 36.1, 36.2 elektrisch miteinander verbunden. Die an der Basis des Transistors 33.6 anliegende Spannung wird dadurch angehoben und der Transistor 33.6 schaltet durch. Dadurch wird ein Stromfluss von dem Pluspol der Stromquelle 31 über den akustischen Signalgeber 34 und den parallelen optischen Signalgeber 35 und nachfolgend den Transistor zu dem Minuspol ermöglicht. Bei Kontakt des Werkzeugs 12, der Spindel 11 oder eines anderen mit der Maschine 10 elektrisch verbundenen Bauteils mit dem elektrisch leitfähigen Material werden somit ein akustisches und ein optisches Signal ausgegeben. Dieses warnt eine Bedienperson der Maschine 10 vor einer möglichen Kollision dieser Bauteile mit der Spannvorrichtung 13. Der Tastschalter 32.2 dient der Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Schaltungsanordnung 32.2.
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Die Schaltungsanordnung 30 kann nicht dargestellt durch ein geeignetes Halteglied so ergänzt sein, dass bei einem kurzen Kontakt zwischen dem zweiten Bauteil und dem elektrisch leitfähigen Material 23 dauerhaft ein optisches oder akustisches Signal ausgegeben wird. Eine Zerstörung des elektrisch leitfähigen Materials 23, beispielsweise durch den Kontakt mit dem rotierenden Werkzeug 12, führt somit nicht zu einer Unterbrechung der Signalausgabe. Weiterhin kann die Schaltungsanordnung 30 nicht dargestellt einen Signalausgang aufweisen, der mit einer nicht gezeigten Maschinensteuerung der Maschine 10 verbunden ist und dieser einen erkannten Kontakt zwischen einem Bauteil der Maschine 10 und dem elektrisch leitfähigen Material 23 meldet. Die Maschinensteuerung kann dann Maßnahmen ergreifen, um eine Kollision der Bauteile zu vermeiden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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