DE102019126495A1

DE102019126495A1 - Sicherheitsschalteinrichtung und Bedienvorrichtung für Roboter oder andere Maschinen

Info

Publication number: DE102019126495A1
Application number: DE102019126495.2A
Authority: DE
Inventors: Bernhard Lehner
Original assignee: Keba AG
Current assignee: Keba Industrial Automation At GmbH
Priority date: 2019-10-01
Filing date: 2019-10-01
Publication date: 2021-04-01
Also published as: WO2021062454A1; EP4038457A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschalteinrichtung (1) zur Verwendung in Kombination mit Programmier- und/oder Bedienelementen (18) einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung für manuelle Steuer- bzw. Programmiervorgänge an Maschinen oder Robotern. Die Sicherheitsschalteinrichtung (1) umfasst ein Panik-Schaltmittel (19), welches in seinem Aktivierungszustand zur Überführung einer Maschine oder eines Roboters respektive von deren Maschinen- bzw. Robotersteuerung in einen Panik-Schaltzustand oder einen sicheren Zustand vorgesehen ist. Weiters umfasst die Sicherheitsschalteinrichtung (1) ein Zustimm-Schaltmittel (20), welches in seinem Aktivierungszustand zur Überführung einer Maschine oder eines Roboters respektive von deren Maschinen- bzw. Robotersteuerung in einen Zustimmungs-Zustand für die Ausführung von potentiell gefahrbringenden Bewegungen oder Prozessveränderungen respektive Steuerbefehlen gegenüber einer Maschine oder eines Roboters vorgesehen ist. Das Zustimm-Schaltmittel (20) ist dabei als Folientaste ausgebildet und das Panik-Schaltmittel (19) als elektromechanische Kontaktschalter-Einheit. Die Folientaste ist in Bezug auf deren Betätigungsrichtung - Pfeil (24) - vor der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit angeordnet.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsschalteinrichtung zur Verwendung in Kombination mit Programmier- und/oder Bedienelementen einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung sowie eine Bedienvorrichtung für Roboter oder andere Maschinen, welche mit einer solchen Sicherheitsschalteinrichtung ausgestattet ist.
Sicherheitsschalteinrichtungen zur Erhöhung der Sicherheit in Verbindung mit der manuellen Bedienung von Maschinen oder Robotern sind beispielsweise aus der WO2003/012809A1 , der AT7217U1 , oder der WO2010/009488A2 seitens der Anmelderin bekannt. Mit diesen Sicherheitsschalteinrichtungen können erhöhte Sicherheitsanforderungen gut erfüllt werden, deren Implementierbarkeit in moderne Bedienvorrichtungen zur manuell gesteuerten Ausführung oder Beeinflussung von Bewegungen oder Abläufen von Maschinen oder Robotern ist jedoch nur bedingt zufriedenstellend.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, die Nachteile des Standes der Technik zu überwinden und eine Sicherheitsschalteinrichtung zur Verfügung zu stellen, welche hohen Sicherheitsanforderungen gerecht wird und dabei gut mit industriellen Bedienvorrichtungen kombiniert werden kann.
Diese Aufgabe wird durch eine Sicherheitsschalteinrichtung und auch durch eine Bedienvorrichtung gemäß den Ansprüchen gelöst.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung ist zur Verwendung in Kombination mit Programmier- und/oder Bedienelementen einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung vorgesehen und für manuelle Steuer- bzw. Programmiervorgänge an Maschinen oder Robotern einsetzbar, wobei diese Sicherheitsschalteinrichtung folgende Elemente umfasst:

- ein Panik-Schaltmittel, welches in seinem von einem Bediener herbeiführbaren Aktivierungszustand zur Überführung einer Maschine oder eines Roboters, insbesondere von deren Maschinen- bzw. Robotersteuerung, in einen Panik-Schaltzustand, Stopp-Zustand oder einen sicheren Zustand vorgesehen ist; und
- ein Zustimm-Schaltmittel, welches in seinem von einem Bediener herbeiführbaren Aktivierungszustand zur Überführung einer Maschine oder eines Roboters, insbesondere von deren Maschinen- bzw. Robotersteuerung, in einen Zustimmungs-Zustand für die Ausführung von potentiell gefahrbringenden Steuerbefehlen, insbesondere von Bewegungen oder Prozessveränderungen, gegenüber einer Maschine oder eines Roboters vorgesehen ist.

Das Zustimm-Schaltmittel ist dabei als Folientaste ausgebildet und das Panik-Schaltmittel als elektromechanische Kontaktschalter-Einheit, insbesondere als Kontaktblock ausgeführt, wobei die Folientaste in Bezug auf deren Betätigungsrichtung vor der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit angeordnet ist.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung bringt den Vorteil mit sich, dass es einen relativ kompakten bzw. niedrigen Aufbau ermöglicht und trotzdem eine hohe technische Funktionszuverlässigkeit aufweist. Hinzu kommt, dass diese Sicherheitsschalteinrichtung einen hohen Funktionsumfang bietet, da neben der Signalisierung bzw. Bereitstellung eines Zustimmungs-Zustandes zur Ausführung von potentiell gefahrbringenden Roboter- oder Maschinenoperationen, beispielsweise Verfahrbewegungen, auch eine Panik-Funktion integriert ist, welche Panik-Funktion insbesondere im Falle von Panikzuständen bzw. Überraschungsmomenten der Bedienperson, unmittelbar aktiviert bzw. eingenommen werden kann. Insbesondere ist durch den angegebenen Aufbau eine zweistufige Sicherheitsschalteinrichtung geschaffen, welche neben ihrem Ruhezustand bzw. Ausgangszustand die beiden Sicherheitsschaltstufen „Zustimmungs-Schaltstellung“ und „Panik-Schaltstellung“, welche auch als „Nicht-Zustimmungs-Schaltstellung“ bezeichnet werden kann, aufweist.
Darüber hinaus ist die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung relativ unkompliziert und unter Erfüllung hoher Dichtheitsanforderungen in ein Gehäuse einer gattungsgemäßen Bedienvorrichtung integrierbar. In vorteilhafter Weise kann durch die relativ niedrige oder nahezu bündige Implementierbarkeit einer Folientaste an einer Bedienvorrichtung auch eine hohe mechanische Robustheit des Sicherheitsschaltelementes bzw. der Bedienvorrichtung erzielt werden.
Die Schaltzustände der Sicherheitsschalteinrichtung können von einer Sicherheitslogik bzw. elektronischen Auswerteschaltung ausgewertet werden, wobei die Einnahme des Schaltzustandes Aktivzustand (A) des Panik-Schaltmittels einen „System-Panikzustand“ auslöst, unabhängig vom Schaltzustand des Zustimm-Schaltmittels. Im Schaltzustand Inaktivzustand (I) des Panik-Schaltmittels entspricht der Schaltzustand Ruhezustand (R) des Zustimm-Schaltmittels dem „System-Ruhezustand“ und der Schaltzustand Zustimmungszustand (Z) des Zustimm-Schaltmittels dem „System-Zustimmungszustand“. Die Panik-Schaltstellung bzw. Nicht-Zustimmungs-Schaltstellung ist in Bezug auf die Betätigungsrichtung der zweistufigen Sicherheitsschaltvorrichtung die letzte Schaltstufe, also nach der Zustimmungs-Schaltstellung vorgesehen. Diese Panik-Schaltstellung ist durch Aufwenden von erhöhter Betätigungskraft gegenüber der Folientaste einnehmbar, welche erhöhte Betätigungskraft in Bezug auf die Erreichung bzw. Einnahme der Zustimmungs-Schaltstellung deutlich zu erhöhen ist.
Eine praktikable Ausgestaltung der Sicherheitsschalteinrichtung besteht darin, wenn ein erster Kraft-Schwellwert zur Betätigung, insbesondere zur manuellen Aktivierung oder Umschaltung der Folientaste geringer ist als ein zweiter Kraft-Schwellwert zur Betätigung, insbesondere zur manuellen Aktivierung oder Umschaltung der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit. Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn der erste Kraft-Schwellwert weniger als 50% des zweiten Kraft-Schwellwertes beträgt, vorzugsweise etwa 15% bis 25% des zweiten Kraft-Schwellwertes beträgt. Dadurch ist eine zweistufige Sicherheitsschalteinrichtung geschaffen, welche eine intuitive und zugleich komfortable Bedienbarkeit unterstützt. Insbesondere kann dadurch ein unbeabsichtigtes Durchdrücken der Sicherheitsschalteinrichtung in die zweite Schaltstellung, also in den Panik-Zustand, hintan gehalten werden. Zudem ist auch eine länger andauernde Betätigung bzw. Aufrechterhaltung des Zustimmungs-Zustandes problemlos bzw. ermüdungsfrei möglich.
Entsprechend einer vorteilhaften Ausführungsform kann vorgesehen sein, dass die Folientaste federelastisch nachgiebig gelagert ist, und dass bei Aufbringung einer vorbestimmten Betätigungskraft gegenüber der Folientaste, welche Betätigungskraft einen vorbestimmten Kraft-Schwellwert übersteigt, die elektromechanische Kontaktschalter-Einheit, insbesondere der nachfolgend positionierte Kontaktschaltblock, betätigbar ist. Dadurch ist eine zweistufige Sicherheitsschalteinrichtung geschaffen, also ein Schaltelement mit zwei axial bzw. seriell aufeinanderfolgenden Betätigungsstufen ausgebildet, welche einen mechanisch einfachen, kompakten und trotzdem robusten Aufbau aufweist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Folientaste wenigstens eine Deckfolie mit einer kuppelförmig gewölbten Betätigungszone umfasst. Dadurch wird einerseits ein haptisches Wahrnehmen bzw. Erfassen und quasi blindes Auffinden der Position der Sicherheitsschalteinrichtung, beispielsweise in Bezug auf eine Gehäuseoberfläche, ermöglicht. Zudem kann dadurch zumindest ein Teil des zurückzulegenden Betätigungsweges oder der gesamte zurückzulegende Betätigungsweg bereitgestellt werden, welcher Betätigungsweg eine Überführung der Folientaste vom Ruhe- bzw. Ausgangszustand bzw. „System-Ruhezustand“ in den Betätigungs- bzw. Zustimmungs-Zustand bzw, „System-Zustimmungszustand“ bewirkt. Ein solcher taktil erfassbarer Betätigungsweg begünstigt dabei im Vergleich zu einem völlig unnachgiebigen Schaltelement, wie einer Touch-Eingabefläche, die Benutzerfreundlichkeit der Sicherheitsschalteinrichtung.
Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass im Umgebungsbereich der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone wenigstens eine Prägung oder wenigstens eine Sicke in der wenigstens einen Deckfolie ausgebildet ist. Eine solche Prägung kann dabei durch eine Materialverdrängung bzw. -verdichtung in der wenigstens einen Deckfolie gebildet sein. Eine Sicke kann durch eine im Schnitt im Wesentlichen U-, V- oder W-förmige Umformung der wenigstens einen Deckfolie, beispielsweise analog zu Membranen von Lautsprechern, gebildet sein. Dadurch können relativ weite Betätigungswege für die Sicherheitsschalteinrichtung bereitgestellt werden, ohne dabei eine hohe Oberflächenspannung der wenigstens einen Deckfolie zu verursachen. Insbesondere kann dadurch eine lange Nutzungsdauer der Sicherheitsschalteinrichtung erreicht werden, nachdem die Beanspruchung und das damit einhergehende Bruch- bzw. Beschädigungsrisiko der wenigstens einen Deckfolie minimiert werden kann. Auch die Bedienungsergonomie der Sicherheitsschaltvorrichtung kann dadurch begünstigt werden.
Weiters kann es zweckmäßig sein, wenn im Umgebungsbereich der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone eine erste bzw. radial innere Prägung und/oder eine erste bzw. radial innere Sicke in der wenigstens einen Deckfolie ausgebildet ist, welche zur Bereitstellung eines ersten Betätigungsweges für die Aktivierung des Zustimm-Schaltmittels vorgesehen ist. Zudem ist eine zweite bzw. radial äußere Prägung und/oder eine zweite bzw. radial äußere Sicke in der wenigstens einen Deckfolie ausgebildet, welche zur Bereitstellung eines erweiterten bzw. zusätzlichen Betätigungsweges für die Aktivierung des Stopp-Schaltmittels vorgesehen ist. Dadurch kann ein Gesamt-Betätigungsweg von mehreren Millimetern, insbesondere von 3 bis 6 mm, problemlos bereitgestellt werden, ohne dadurch eine Überbeanspruchung der wenigstens einen Deckfolie nach zahlreichen Betätigungsvorgängen zu verursachen. Die Betätigungsfläche der Sicherheitsschalteinrichtung kann dabei nur etwa 4 bis 9 cm² betragen. Insbesondere kann ein sogenanntes Ziehharmonika-Prinzip angewandt werden, um relativ große Betätigungswege bei gleichzeitig langer Lebensdauer der Sicherheitsschalteinrichtung zu erzielen. Darüber hinaus kann dadurch ein taktil gut wahrnehmbarer Übergang von der ersten Schaltstufe, also von der Zustimmungs-Schaltstellung, auf die zweite Schaltstufe, also auf die Panik-Schaltstellung, geschaffen werden.
Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die kuppelförmig gewölbte Betätigungszone mit einer zur Farbe der äußersten Schicht der wenigstens einen Deckfolie farblich kontrastierenden Markierung umgrenzt oder versehen ist. Beispielsweise kann ein Markierungsring bzw. eine Markierungsfläche in zum Beispiel gelber Farbe vorgesehen sein. Dadurch kann eine intuitive bzw. möglichst fehlersichere Bedienung der Sicherheitsschalteinrichtung unterstützt werden. Insbesondere kann dadurch die Zweistufigkeit und die optimale Betätigungszone bzw. das Zentrum der Sicherheitsschalteinrichtung klar signalisiert werden.
Vorteilhaft ist auch eine Ausführungsform, gemäß welcher die Folientaste zwei technologisch unterschiedliche bzw. physikalisch diversitäre Betätigungszustand-Erfassungsmittel umfasst. Dadurch kann eine technische Einfehlersicherheit der Folientaste erzielt werden, wodurch trotz Auftretens eines einzelnen Fehlers die Wahrscheinlichkeit eines Totalversagens der Folientaste ausgeschlossen ist. Ferner wird dadurch vermieden bzw. das Risiko verringert, dass durch einen äußeren Störeinfluss beide Betätigungszustand-Erfassungsmittel gleichzeitig gestört bzw. ungünstig beeinflusst werden. Die Funktionszuverlässigkeit der Folientaste kann so maximiert bzw. die ordnungsgemäße Erfassungsfunktion bezüglich der tatsächlichen Betätigungszustände verbessert werden.
Entsprechend einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ist das erste Betätigungszustand-Erfassungsmittel der Folientaste durch ein elektrisches Kontaktelement, insbesondere durch wenigstens einen elektromechanischen Schaltkontakt, gebildet. Das zweite Betätigungszustand-Erfassungsmittel der Folientaste ist durch ein nach dem kapazitiven oder resistiven Prinzip arbeitendes Sensorelement gebildet. Beispielsweise kann dieses Sensorelement auf einer Leitfähigkeitsmessung beruhen. Insbesondere kann die Folientaste Dehnmessstreifen oder Graphen-Beschichtungen zur Kraftmessung aufweisen. Von besonderem Vorteil ist dabei, dass dadurch eine erhöhte Manipulationssicherheit bzw. Überlistungssicherheit der Sicherheitsschalteinrichtung erzielbar ist.
Vor allem in Zusammenhang mit einem kapazitiven Sensorelement als zweites Betätigungszustand-Erfassungsmittel kann vermieden werden, dass die Sicherheitsschalteinrichtung bzw. deren Zustimm-Schaltmittel mit Andrückelementen, beispielsweise Holzstücken, und/oder Klebeband manipuliert und so in einen dauerhaften Zustimmungszustand versetzt wird. Mittels eines kapazitiven Sicherheitsschaltelements kann eine solche Umgehung der Sicherheitsfunktion des Zustimm-Schaltmittels ausgeschlossen werden, wenn dessen Erfassungsverhalten auf die Leitfähigkeit eines menschlichen Fingers eingestellt ist.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung weist das Panik-Schaltmittel zwei parallele, insbesondere parallel wirkende, als Öffner-Kontakte ausgeführte, elektrische Kontaktelemente auf. Dadurch wird Einfehlersicherheit erreicht, also erhöhte Funktionszuverlässigkeit der Sicherheitsschalteinrichtung bzw. des Panik-Schaltmittels gewährleistet. Dies vor allem dann, wenn die beiden Öffner-Kontakte als zwangsöffnende Kontaktelemente ausgeführt sind.
Insbesondere ist es zweckmäßig, wenn das Panik-Schaltmittel als Kontaktblock mit einem die elektrischen Kontaktelemente umgrenzenden Gehäuse ausgebildet ist.
Dadurch wird eine hohe Robustheit und Zuverlässigkeit der Sicherheitsschalteinrichtung erzielt. Dies vor allem dann, wenn der Kontaktblock durch eine standardisierte bzw. erprobte und bewährte Komponente gebildet ist. Die zumindest teilweise Abkapselung der Kontaktelemente erhöht auch die Fehlersicherheit der Sicherheitsschalteinrichtung.
Weiters kann vorgesehen sein, dass die radial innere Prägung oder die radial innere Sicke sowie die radial äußere Prägung oder die radial äußere Sicke in der wenigstens einen Deckfolie bei Betrachtung in Betätigungsrichtung der Folientaste bevorzugt jeweils kreisrund oder jeweils oval verlaufen bzw. ausgebildet sind. Die auf die wenigstens eine Deckfolie einwirkenden Materialbelastungen bzw. Dehnungsspannungen bei Betätigung der Sicherheitsschalteinrichtung können dadurch minimiert werden bzw. in Bezug auf den Umfang der jeweiligen Prägung bzw. Sicke gleichmäßig oder annähernd gleichmäßig auftreten. Dies im Unterschied zu einer eckig verlaufenden Folienprägung bzw. zu einer eckig verlaufenden Sicke in der Folie.
Ebenso kann vorgesehen sein, dass die radial innere Prägung oder die radial innere Sicke in der wenigstens einen Deckfolie bei Betrachtung in Betätigungsrichtung der Folientaste bevorzugt kreisrund oder oval verläuft bzw. ausgebildet ist, und dass die radial äußere Prägung oder die radial äußere Sicke in der wenigstens einen Deckfolie bei Betrachtung in Betätigungsrichtung der Folientaste bevorzugt quadratisch mit abgerundeten Ecken oder reckteckförmig mit abgerundeten Ecken verläuft bzw. ausgebildet ist. Dadurch kann in einfacher und effektiver Art und Weise ein höherer Betätigungswiderstand für die zweite Schaltstufe „Stopp- bzw. Panik-Zustand“ als für die erste Schaltstufe „Zustimmungs-Zustand“ bewerkstelligt werden. Darüber hinaus kann dadurch die Bedienbarkeit der Sicherheitsschalteinrichtung verbessert werden bzw. eine intuitive Erkennung der beiden Schaltfolgen der zweistufigen Sicherheitsschalteinrichtung unterstützt werden.
Gemäß einer besonderen Ausprägung kann vorgesehen sein, dass die Folientaste federelastisch nachgiebig gelagert ist, insbesondere mittels wenigstens einer Sicke und/oder Prägung in der wenigstens einen Deckfolie relativverstellbar gehaltert ist. Ein Boden- bzw. Basisabschnitt der Folientaste ist dabei zur lastübertragenden Aktivierung von wenigstens einem Betätigungsstößel des Panik-Schaltmittels ausgebildet. Dadurch kann eine kompakte und zugleich funktionszuverlässige Sicherheitsschalteinrichtung geschaffen werden. Unter anderem die axiale Länge, also die in Betätigungsrichtung gemessene Erstreckung des Sicherheitsschalteinrichtung kann so relativ gering gehalten werden. Aufgrund möglichst weniger, mechanischer Einzelkomponenten einer solchen Sicherheitsschalteinrichtung können auch die Herstellungskosten relativ gering gehalten werden.
Weiters kann die Sicherheitsschalteinrichtung wenigstens eine elektronische Auswerteschaltung umfassen, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf den Betätigungszuständen der Folientaste und der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit den Panik-Schaltzustand und den Zustimmungs-Zustand zu ermitteln und auszugeben, insbesondere zu signalisieren bzw. bereitzustellen. Dadurch kann ohne aufwändige Verriegelungsmechaniken beispielsweise vermieden werden, dass die Sicherheitsschalteinrichtung ausgehend von einer aktiven Panik-Schaltzustellung zurück in den Ausgangs- bzw. Ruhezustand kurzfristig einen Zustimmungs-Zustand signalisiert bzw. bereitstellt. Insbesondere sind durch eine elektronische Auswerteschaltung eine Reihe von Plausibilitätsüberprüfungen und/oder Sicherheitsevaluierungen in einfacher Art und Weise implementierbar.
Die Aufgabe der Erfindung wird auch durch eine Bedienvorrichtung, insbesondere durch ein Handbediengerät für Roboter oder andere Maschinen gelöst, welche Bedienvorrichtung Programmier- und/oder Bedienelemente zur Programmierung und/oder Steuerung von Bewegungsabläufen oder Betriebszuständen aufweist. Diese Bedienvorrichtung umfasst wenigstens eine Sicherheitsschalteinrichtung wie sie in den Ansprüchen angegeben ist. Die damit erzielbaren Vorteile und technischen Wirkungen sind den vorhergehenden und den nachstehenden Beschreibungsteilen zu entnehmen.
Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Bedienvorrichtung ist vorgesehen, dass die wenigstens eine Deckfolie der Folientaste als einteiliger, integraler Abschnitt einer Folientastatur auf der Bedienvorrichtung ausgebildet ist. Dadurch kann neben einer relativ dünnen bzw. niedrigen Ausgestaltung des Gehäuses der Bedienvorrichtung eine hohe Dichtheit und Robustheit der Bedienvorrichtung erreicht werden.
Insbesondere ist es möglich, dass eine parallel zur Betätigungsrichtung des Sicherheitsschaltelementes gemessene Höhe eines Gehäuses der Bedienvorrichtung weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 3 cm beträgt. Unter anderem die erfindungsgemäße Sicherheitsschalteinrichtung ermöglicht den Aufbau von relativ schlanken bzw. niedrigen Gehäusen, insbesondere von Tablet-artigen Handterminals mit einem erhöhten Sicherheitsniveau für industrielle Steuerungsanwendungen. Die in der Bedienvorrichtung integrierte Sicherheitsschalteinrichtung ermöglicht dabei die Bereitstellung eines Zustimmungs-Schaltzustandes und auch die Abgabe eines Panik-Schaltzustandes bzw. Nicht-Zustim m ungs-Schaltzustandes.
Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert.
Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

1 Eine beispielhafte Ausführungsform einer technischen Anlage, welche mittels Bedienvorrichtungen bedien- bzw. beeinflussbar ist;
2 eine mögliche Ausführungsform einer Bedienvorrichtung mit einer ersten und einer zweiten Sicherheitsschalteinrichtung;
3 ein Aufbauschema einer ersten Ausführungsform einer Sicherheitsschalteinrichtung;
4A ein Aufbauschema einer zweiten Ausführungsform einer Sicherheitsschalteinrichtung im unbetätigten Ruhe- bzw. Ausgangszustand;
4B die Sicherheitsschalteinrichtung nach 4A während der Einnahme der ersten Betätigungsstufe zur Signalisierung eines Zustimmungs-Zustandes;
4C die Sicherheitsschalteinrichtung nach 4A während der Einnahme der zweiten Betätigungsstufe zur Signalisierung eines Panik-Schaltzustandes;
5 bis 8 verschiedene Ausführungsformen von elastisch nachgiebigen und rückstellenden Betätigungszonen für die Sicherheitsschalteinrichtung.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lageangaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.
In der 1 ist eine beispielhafte Ausführungsform der Anordnung von Sicherheitsschaltelementen 1 in einer technischen Anlage 2 dargestellt, wobei die technische Anlage 2 mittels wenigstens einer Bedienvorrichtung 3 bedien- bzw. beeinflussbar ist. Die Bedienvorrichtung 3 kann dabei stationär und/oder mobil bzw. tragbar ausgeführt sein.
Die technische Anlage 2 ist zur automatischen, halbautomatischen und/oder manuellen Behandlung oder Bearbeitung von Objekten bzw. Werkstücken ausgebildet. Gleichfalls kann eine technische Anlage 2 in der Art ausgebildet sein, sonstige technische Prozesse automatisiert ausführen bzw. überwachen zu können.
Die technische Anlage 2 kann dabei eine oder mehrere elektrisch gesteuerte Maschinen 4, wie z.B. Bearbeitungsmaschinen oder Förder- bzw. Transportvorrichtungen und/oder Roboter 5 bzw. sonstige Manipulatoren oder dgl., umfassen.
Neben diversen mechanischen Komponenten weist die technische Anlage 2 weiters wenigstens eine elektrische bzw. elektronische Steuereinrichtung 6 auf, welche eine zentrale Steuervorrichtung 7 oder mehrere dezentrale, miteinander verbundene oder vernetzte Steuervorrichtungen 8, 9, 10 für diverse Anlagenteile, beispielsweise für eine Maschine 4 und/oder einen Roboter 5, umfasst. Die dezentralen Steuervorrichtungen 8, 9, 10 sind dabei bevorzugt direkt dem zu steuernden Anlagenteil zugeordnet oder in der Nähe davon angeordnet.
An die Steuereinrichtung 6 der elektromechanischen Anlage 2 ist wenigstens eine Bedienvorrichtung 3, wie ein mobiles Handbediengerät 11 anbindbar. Das Handbediengerät 11 ist dabei bevorzugt derart kompakt und leichtgewichtig aufgebaut, dass es von einem befugten Bediener 12 der Anlage 2 mühelos tragbar ist.
Zur bedarfsweisen bzw. zeitweiligen Verbindung des Handbediengeräts 11 mit der Steuereinrichtung 6 oder wenigstens einer der Steuervorrichtungen 7, 8, 9, 10 der technischen Anlage 2, weist das Handbediengerät 11 wenigstens eine Schnittstelle 13 auf. Diese Schnittstelle 13 ist üblicherweise an einer Steuervorrichtung 14 des Handbediengeräts 11 ausgebildet. Diese Steuervorrichtung 14 ist bevorzugt im Inneren eines Gehäuses 15 des Handbediengerätes 11 aufgenommen und so vor direktem Zugriff von außen geschützt.
Die Schnittstelle 13 kann dabei zum Aufbau einer drahtgebundenen Verbindung via ein Kabel 16 und/oder zum Aufbau einer drahtlosen Wirkverbindung zur Steuereinrichtung 6 oder zu wenigstens einer der Steuervorrichtungen 7, 8, 9, 10 der Anlage 2 ausgebildet sein. Via diese wenigstens eine drahtlose und/oder drahtgebundene Schnittstelle 13 am Handbediengerät 11 ist dieses also daten- bzw. signaltechnisch an die Steuereinrichtung 6 oder an einzelne der Steuervorrichtungen 7, 8, 9, 10 bedarfsweise anbindbar. Hierfür ist an der Steuereinrichtung 6 oder an wenigstens einer der Steuervorrichtungen 7, 8, 9, 10 der technischen Anlage 2 wenigstens eine damit korrespondierende Schnittstelle 17 ausgebildet.
Das mobile Handbediengerät 11 dient zumindest zur Beeinflussung der Betriebsfunktionen bzw. Arbeitsweise einer Maschine 4, eines Roboters 5 oder sonstiger technischer Anlagenteile eines allgemeinen technischen Prozesses. Zusätzlich kann das Handbediengerät 11 zur Visualisierung von Prozessdaten und/oder zur Beobachtung von Arbeitsweisen einer technischen Anlage ausgebildet sein. Derartige Prozessbeeinflussungen bzw. Prozessvisualisierungen sind dabei nur dann möglich, wenn das mobile Handbediengerät 11 über die Schnittstelle 13 mit der korrespondierenden Schnittstelle 17 der jeweiligen Anlage 2 bzw. des jeweiligen Anlagenteils in ordnungsgemäßer daten- bzw. signaltechnischer Wirkungsverbindung steht.
Alternativ oder in Kombination zu wenigstens einem der zuvor genannten Verwendungszwecke kann das Handbediengerät 11 auch zur Programmierung der Abläufe, insbesondere der Bewegungs- bzw. Steuerabläufe, von mit Aktoren bzw. Sensoren versehenen Maschinen 4 oder Robotern 5 dienen. In einem derartigen Programmiermodus des Handbediengerätes 11 kann beispielsweise ein sogenanntes „Teaching“ von Maschinen 4 oder Robotern 5 vorgenommen werden. Die dabei in einem Speicher hinterlegten Steuerungs- bzw. Bewegungsabläufe können nachfolgend von der Maschine 4 oder dem Roboter 5 selbsttätig bzw. automatisiert ausgeführt werden.
Am Handbediengerät 11 ist weiters eine Sicherheitsschalteinrichtung 1 zur Verwendung in Kombination mit Programmier- und/oder Bedienelementen 18 einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung für manuelle Steuer- bzw. Programmiervorgänge an Maschinen 4 oder Robotern 5 vorgesehen.
Sicherheitsschaltelemente 1 sind gemäß dem in 1 dargestellten Ausführungsbeispiel auch an der Steuereinrichtung 6, am Roboter 5 und der Maschine 4 vorgesehen um direkt sicherheitsrelevante bzw. sicherheitskritische Befehle eingeben bzw. ausführen zu können, oder um eine Maschine 4, einen Roboter 5 oder einen sonstigen Anlagenteil in einen sicheren Zustand überführen zu können.
Eine vorteilhafte Ausgestaltung eines Sicherheitsschaltelementes 1 wird nachfolgend in Zusammenhang mit den Darstellungen in den 2 und 3 näher erläutert. Ein solches Sicherheitsschaltelement 1 umfasst ein Panik-Schaltmittel 19, wobei das Panik-Schaltmittel 19 die wechselweise Einnahme der Schaltzustände Inaktivzustand (I) und Aktivzustand (A) ermöglicht. Dieses Sicherheitsschaltelement 1 umfasst weiters ein Zustimm-Schaltmittel 20, wobei das Zustimm-Schaltmittel 20 die wechselweise Einnahme der Schaltzustände Ruhezustand (R) und Zustimmungszustand (Z) ermöglicht.
Die Schaltzustände werden von einer Sicherheitslogik, insbesondere einer elektronischen Auswerteschaltung 36 ausgewertet, wobei die Einnahme des Schaltzustandes Aktivzustand (A) des Panik-Schaltmittels 19 einen „System-Panikzustand“ auslöst, unabhängig vom Schaltzustand des Zustimm-Schaltmittels 20. Im Schaltzustand Inaktivzustand (I) des Panik-Schaltmittels 19 entspricht der Schaltzustand Ruhezustand (R) des Zustimm-Schaltmittels 20 dem „System-Ruhezustand“ und der Schaltzustand Zustimmungszustand (Z) des Zustimm-Schaltmittels 20 dem „System-Zustimmungszustand“.
Nachdem Bedienvorrichtungen 3, wie Handbediengeräte 11, Steuereinrichtungen 6, Roboter 5 oder Maschinen 4 oftmals eingeschränkte Platziermöglichkeiten für Schaltelemente wie Bedienelemente 18 oder sonstige Befehlseingabe-Elemente, Panik-Schaltmittel 19 und Zustimm-Schaltmittel 20 aufweisen, ist die Sicherheitsschalteinrichtung 1 als kombiniertes Schaltelement ausgeführt. Das Zustimm-Schaltmittel 20 und das Panik-Schaltmittel 19 sind dabei baulich überlagert.
Mit der Sicherheitsschalteinrichtung 1 kann bei Aktivierung des Panik-Schaltmittels 19 nötigenfalls ein sofortiger Panik-Stopp bzw. Nothalt wenigstens von einem Teil einer funktional daran angebundenen Maschine 4, eines Roboters 5 oder eines technischen Prozesses eingeleitet werden. Dieses Panik-Schaltmittel 19 ist vor allem vorgesehen, um sicherheitskritische oder gefahrbringende Situationen innerhalb der technischen Anlage 2 abzuwenden bzw. augenblicklich abzustellen.
Ausschließliche Stopp- bzw. Nothalt-Schaltmittel 19', also Schaltmittel ohne Kombination mit einem Zustimm-Schaltmittel 20, sind üblicherweise auch an sonstigen Anlagenteilen gut einsehbar und leicht zugreifbar angeordnet, um notfalls rasch erreicht und betätigt werden zu können.
Die Sicherheitsschaltelemente 1, insbesondere deren Panik-Schaltmittel 19, sind in einen allgemein bekannten, nicht näher dargestellten Sicherheitsschaltkreis der Steuereinrichtung 6 eingebunden, welcher im Wesentlichen bewirkt, dass beim Vorliegen eines „System-Panik-Zustandes“ wenigstens die betroffenen, sicherheitskritischen Teile der Anlage 2 angehalten, abgeschaltet bzw. energielos geschaltet werden. Die Sicherheitsschalteinrichtung 1 am Handbediengerät 11 ist hierzu über die Schnittstelle 13, beispielsweise eine kabelgebundene Schnittstelle, oder gegebenenfalls über ein eigenständiges Interface in den Sicherheitsschaltkreis der Steuereinrichtung 6 bzw. der technischen Anlage 2 einbindbar bzw. zumindest wirkungstechnisch mit diesem verbindbar.
Das in der Sicherheitsschalteinrichtung 1 vorgesehene Zustimm-Schaltmittel 20 ist dazu eingerichtet, dass potentiell sicherheitskritische Bewegungen bzw. Funktionen nur dann ausgeführt bzw. umgesetzt werden können, wenn das Zustimm-Schaltmittel 20 in vordefinierter Art und Weise durch einen Bediener 12 aktiv betätigt ist. Mit dem Zustimm-Schaltmittel 20 kann also vermieden werden, dass potentiell sicherheitskritische Bewegungen bzw. potentiell gefährliche Funktionen, insbesondere Bewegungsfunktionen, unbeabsichtigt bzw. ungewollt ausgeführt werden. Insbesondere werden ausschließlich bei bewusster, definierter Betätigung des Zustimm-Schaltmittels 20 die entsprechenden Steuerbefehle umgesetzt, beispielsweise über die Schnittstelle 13 von einem Bedienelement 18 und/oder von einer sonstigen Bewegungssteuervorrichtung an die Steuereinrichtung 6 der technischen Anlage 2 übermittelt. Demnach ist nur bei entsprechender Betätigung des Zustimm-Schaltmittels 20 eine Ausführung bzw. Umsetzung von potentiell gefahrbringenden Steuerbefehlen via die Steuereinrichtung 6 freigegeben.
Das Zustimm-Schaltmittel 20 des Sicherheitsschaltelementes 1 ist dabei mittels einem Finger oder mittels mehrerer Finger einer Hand eines Bedieners 12 betätigbar. Das Zustimm-Schaltmittel 20 kann auch als „Hold-to-Run“-Schaltmittel bezeichnet werden, weil eine Funktion nur und so lange ausgeführt wird, wie dieses Schaltmittel gedrückt wird.
In der 2 ist eine mögliche Ausführungsform einer Bedienvorrichtung 3 mit wenigstens einer Sicherheitsschalteinrichtung 1 gezeigt, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in der vorangegangenen 1 verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in der vorangegangenen 1 hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Bei der in 2 dargestellten Bedienvorrichtung 3 handelt es sich um ein Handbediengerät 11 zur Beeinflussung von Bewegungs- bzw. Funktionsabläufen eines technischen Prozesses bzw. einer technischen Anlage 2. Hierzu ist am Handbediengerät 11 zumindest ein Bedienelement 18 ausgebildet. Dieses wenigstens eine Bedienelement 18 kann aber auch genutzt werden, um interne Abläufe bzw. Betriebszustände des Handbediengeräts 11 selbst beeinflussen, verändern bzw. einstellen zu können. Das Bedienelement 18 ist also zumindest zur Bedienung einer technischen Anlage 2 oder von Anlagenteilen und bevorzugt auch zur Beeinflussung der Betriebsfunktionen des Handbediengeräts 11 vorgesehen. Das zumindest eine Bedienelement 18 kann somit ausgewählt sein aus der Gruppe umfassend Joystick, Space-Mouse, Touch-Screen, Folientastatur, Drehsteller-Bedienelement, Schaltwippe und dergleichen.
Zusätzlich zu den allgemeinen Bedienelementen 18 zur Eingabe von Steuerbefehlen, zur Auswahl von Betriebsfunktionen oder zur Navigation in Funktionsmenüs des Handbediengerätes 11 ist wenigstens eine möglichst rasch und komfortabel zugreifbare Sicherheitsschalteinrichtung 1 ausgebildet, welches ein Panik-Schaltmittel 19 und ein Zustimm-Schaltmittel 20 baulich kombiniert bzw. zusammenführt.
Das Panik-Schaltmittel 19 ermöglicht hierbei die wechselweise Einnahme der Schaltzustände Inaktivzustand (I) und Aktivzustand (A), und das Zustimm-Schaltmittel 20 die wechselweise Einnahme wenigstens zweier Schaltzustände, wie Ruhezustand (R) und Zustimmungszustand (Z). Die Schaltzustände können hierbei an eine an das Handbediengerät 11 angebundene technische Anlage 2 bereitgestellt werden.
Die Schaltzustände werden von einer Sicherheitslogik ausgewertet, wobei die Einnahme des Schaltzustandes Aktivzustand (A) des Panik-Schaltmittels 19 einen „System-Panikzustand“ auslöst, unabhängig vom Schaltzustand des Zustimm-Schaltmittel 20. Im Schaltzustand Inaktivzustand (I) des Panik-Schaltmittels 19 entspricht der Schaltzustand Ruhezustand (R) des Zustimm-Schaltmittels 20 dem „System-Ruhezustand“ und der Schaltzustand Zustimmungszustand (Z) des Zustimm-Schaltmittels 20 dem „System-Zustimmungszustand“.
Insbesondere wird bei Betätigung des Panik-Schaltmittels 19 die gesamte, an das Handbediengerät 11 signal -bzw. datentechnisch angebundene technische Anlage 2 oder wenigstens ein sicherheitskritischer Anlagenteil, welcher gefahrbringende Roboter- oder Maschinenoperationen - beispielsweise Verfahrbewegungen - ausführt, angehalten, gestoppt oder in einen sicheren Zustand versetzt. Ein sicherer Betriebszustand einer Anlage 2, einer Maschine 4, eines Roboters 5 oder dgl. ist beispielsweise dann gegeben, wenn potentiell gefährdende Vorgänge für Lebewesen oder Objekte, speziell bestimmte Bewegungsvorgänge, wirksam unterbunden werden. Dies geschieht in vielen Fällen durch eine Unterbrechung der Energiezufuhr zu den Aktoren bzw. Antriebsaggregaten der Anlage 2 bzw. des jeweiligen Anlagenteils. In anderen Fällen werden die Antriebsaggregate so angesteuert, dass die Anlagenteile möglichst schnell gestoppt werden und bis auf weiteres, beispielsweise über eine Energiebeaufschlagung an den Reglern oder durch Aktivierung von Bremsen, in dieser Position gehalten werden.
Die Sicherheitsschalteinrichtung 1 des Handbediengerätes 11 ist während dem funktionsfähigen Betriebszustand des Handbediengerätes 11 in den Sicherheitsschaltkreis der technischen Anlage 2 eingebunden oder daran angebunden.
Durch manuelle Betätigung von einem am Handbediengerät 11 oder an einer sonstigen Stelle der technischen Anlage 2 angeordneten und an den Sicherheitsschaltkreis angeschlossenen Panik-Schaltmittel 19 wird die jeweilige Maschine 4 oder der entsprechende Maschinenteil augenblicklich in einen „System-Ruhezustand“ überführt, in welchem keine potentiell gefahrbringenden Roboter- oder Maschinenoperationen, beispielsweise Verfahrbewegungen, ausgeführt werden können. Dieser „Systemruhezustand“ bleibt aufrecht, bis alle Panik-Schaltmittel 19 einer Anlage oder eines Anlagenteils bewusst wieder in einen unbetätigten Zustand zurückgeführt werden.
Wie am besten auf 3 ersichtlich ist, ist das Zustimm-Schaltmittel 20 als Folientaste 21 ausgebildet und das Panik-Schaltmittel 19 als elektromechanische Kontaktschalter-Einheit 22, insbesondere als Kontakt-Block 23 ausgebildet. Die Folientaste 21 ist dabei in Bezug auf deren Betätigungsrichtung - Pfeil 24 - vor der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit 22 angeordnet. Der Kontakt-Block 23 des Panik-Schaltmittels 19 umfasst bevorzugt ein die elektrischen Kontaktelemente 25, 25' umgrenzendes Gehäuse 26. Dieser Kontakt-Block 23 ist bevorzugt als standardmäßig verfügbare Elektronik-Komponente bzw. Schalter-Baugruppe ausgeführt. Die beiden Kontaktelemente 25, 25' sind dabei als Öffner-Kontakte ausgeführt. Vorzugsweise sind dies zwangsöffnende Kontakte, welche von wenigstens einem Betätigungsstößel 32, 32' in die Offenstellung überführbar sind.
Die Folientaste 21 der Sicherheitsschalteinrichtung 1 umfasst wenigstens eine Deckfolie 27 mit einer kuppelförmig gewölbten Betätigungszone 28. Diese kuppelförmige Betätigungszone 28 kann auch als Schaltblase bezeichnet werden. Der taktil wahrnehmbare Schalt- bzw. Betätigungsweg der Folientaste 21 kann dabei durch die elastische Nachgiebigkeit und durch das elastische Rückstellverhalten der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone 28 der wenigstens einen Deckfolie 27 bestimmt bzw. mitbestimmt sein. Der mechanische Druck- bzw. Schaltpunkt der Folientaste 21, welcher von einer Bedienperson taktil wahrnehmbar ist, kann dabei durch die kuppelförmige Betätigungszone 28 und/oder durch eine Kombination mit einer bevorzugt metallischen Schnappscheibe geschaffen sein.
Wie weiters am besten aus 3 ersichtlich ist, kann die Folientaste 21 federelastisch nachgiebig gelagert sein. Diese federelastische Lagerung ist derart ausgeführt, dass bei Aufbringung einer vorbestimmten Betätigungskraft gegenüber der Folientaste 21, welche Betätigungskraft einen vorbestimmten Kraft-Schwellwert übersteigt, die elektromechanische Kontaktschalter-Einheit 22 betätigbar ist. Die federelastische Lagerung der Folientaste 21 trägt dabei zur Zweistufigkeit der Sicherheitsschalteinrichtung 1 bei. Insbesondere sind so zwei axial bzw. seriell aufeinanderfolgende Betätigungsstufen mit einem ersten und einem zweiten Stell- bzw. Betätigungsweg realisiert.
Im Rand- bzw. Umgebungsbereich der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone 28 kann wenigstens eine Prägung 29 und/oder wenigstens eine Sicke 30 in der wenigstens einen Deckfolie 27 ausgebildet sein. Dadurch kann eine dezidierte Relativverstellbarkeit der Folientaste 21 bzw. der kuppelförmigen Betätigungszone 28 relativ zum Kontaktschalter-Einheit 22 bzw. relativ zum Gehäuse 15 der Bedienvorrichtung 3 sichergestellt werden.
Die Folientaste 21 kann also mittels der wenigstens einen Prägung 29 und/oder Sicke 30 federelastisch nachgiebig gelagert sein. Ein Boden- bzw. Basisabschnitt 31 der Folientaste 21 kann dabei zur lastübertragenden Aktivierung von wenigstens einem Betätigungsstößel 32, 32' des Panik-Schaltmittels 19 ausgebildet sein. Dadurch ist das Panik-Schaltmittel 19 ausgehend von der Folientaste 21 aktivierbar. Insbesondere durch ein Durchdrücken bzw. ein vergleichsweise intensiveres Andrücken des Bedieners 12 gegenüber der Folientaste 21 ist auch das Panik-Schaltmittel 19 betätigbar. Dies ist unter anderem durch die serielle bzw. durch die in Betätigungsrichtung - Pfeil 24 - aufeinanderfolgende Anordnung des Zustimm-Schaltmittels 20 und des Panik-Schaltmittels 19 sichergestellt.
Um die Doppelfunktionalität der Sicherheitsschalteinrichtung 1 möglichst eindeutig erkennbar zu machen, kann auch eine farblich kontrastierenden Markierung 33 vorgesehen sein. Diese kann die kuppelförmig gewölbte Betätigungszone 28 umgrenzen und im Vergleich zur Farbe der äußersten Deckfolie 27 unterschiedlich sein, beispielsweise in gelb gehalten sein. Diese Markierung 33 kann ringförmig sein und beispielsweise innerhalb der Prägung 29 bzw. Sicke 30 verlaufen, um langfristig klar erkennbar zu bleiben. Ebenso ist es denkbar, die Betätigungszone 28 zumindest teilweise mit einer farblichen kontrastierenden Markierung 33 zu versehen.
Die Folientaste 21 weist zwei technologisch bzw. physikalisch unterschiedliche Betätigungszustand-Erfassungsmittel 34, 35 auf. Diese Betätigungszustand-Erfassungsmittel 34, 35 sind dazu vorgesehen, den Betätigungszustand und/oder den Ruhezustand der Folientaste 21 zu detektieren und elektronisch auswertbar zu machen. Hierfür sind die technisch diversitär ausgebildeten Betätigungszustand-Erfassungsmittel 34, 35 mit einer elektronischen Auswerteschaltung 36 leitungsverbunden.
Entsprechend der Ausgestaltung nach 3 ist das erste Betätigungszustand-Erfassungsmittel 34 durch miteinander korrespondierende elektrische Kontaktelemente 37, 38, 39 gebildet. Insbesondere ist wenigstens ein elektromechanischer Schaltkontakt ausgeführt, welcher je nach Ausführung zumindest zwei, gegebenenfalls auch drei oder mehr elektrische Kontaktstellen umfasst. Das zweite Betätigungszustand-Erfassungsmittel 35 der Folientaste 21 ist durch ein nach dem kapazitiven oder resistiven Prinzip arbeitendes Sensorelement 40 gebildet. Dieses Sensorelement 40 umfasst wenigstens zwei Elektroden, wobei anhand von elektrischen Kapazitätsveränderungen auf den Betätigungszustand und/oder den Ruhezustand der Folientaste 21 Rückschluss gezogen werden kann. Alternativ kann das Sensorelement 40 auf einer Leitfähigkeitsmessmethode oder auf einer Kraftmessung beruhen. Solche konduktiven Sensorelemente 40 bzw. die zuvor genannten kapazitiven Sensorelemente 40 sind in eine Folientaste 21 gut integrierbar.
Das Panik-Schaltmittel 19 weist zwei parallele, als Öffner-Kontakte ausgeführte, elektrische Kontaktelemente 25, 25' auf. Diese Öffner-Kontakte sind jeweils mit der elektronischen Auswerteschaltung 36 leitungsverbunden, um so den Ruhezustand und/oder den Betätigungszustand des Panik-Schaltmittels 19 detektieren zu können. Die wenigstens eine elektronische Auswerteschaltung 36 ist insbesondere dazu ausgebildet, basierend auf den Betätigungszuständen der Folientaste 21 und der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit 22 den Panik-Schaltzustand und den Zustimmungs-Zustand zu ermitteln und auszugeben, insbesondere zu signalisieren bzw. für die Steuervorrichtung 8, 9, 10, 14 und den Sicherheitsschaltkreis der jeweiligen Maschine 4 oder des jeweiligen Roboters 5 bereitzustellen.
In den 4A bis 4C ist eine weitere und gegebenenfalls für sich eigenständige Ausführungsform der Sicherheitsschalteinrichtung 1 gezeigt, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen bzw. Bauteilbezeichnungen wie in den vorangegangenen Figuren verwendet werden. Um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wird auf die detaillierte Beschreibung in den vorangegangenen Figuren hingewiesen bzw. Bezug genommen.
Sowohl bei der Ausführungsform nach 3, als auch bei der Ausführungsform nach den 4A bis 4C ist ein erster Kraft-Schwellwert 41 zur Betätigung bzw. manuellen Aktivierung oder Umschaltung der Folientaste 21 geringer als ein zweiter Kraft-Schwellwert 42 zur Betätigung bzw. manuellen Aktivierung oder Umschaltung der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit 22. Der erste Kraft-Schwellwert 41 beträgt dabei weniger als 50%, vorzugsweise etwa 15% bis 25%, des zweiten Kraft-Schwellwertes 42.
In 4A ist dabei der unbetätigte Ausgangs- bzw. Ruhezustand veranschaulicht, in welchem keine Zustimmung zur Ausführung von potentiell gefahrbringenden Steuerbefehlen gegeben ist. In 4B ist die Sicherheitsschalteinrichtung 1 durch wenigstens einen Finger eines Bedieners mit einer Kraft größer oder gleich dem ersten Kraft-Schwellwert 41 beaufschlagt. Die Folientaste 21 der Sicherheitsschalteinrichtung 1 ist dadurch betätigt und befindet sich somit die Sicherheitsschalteinrichtung 1 im Zustimmungs-Schaltzustand. Der Betätigungszustand der Folientaste 21 ist mittels der beiden Betätigungszustand-Erfassungsmittel 34, 35 einfehlersicher detektierbar. In 4C ist die Sicherheitsschalteinrichtung 1 durch wenigstens einen Finger eines Bedieners mit einer Kraft größer oder gleich dem zweiten Kraft-Schwellwert 42 beaufschlagt, welcher zweite Kraft-Schwellwert 42 höher ist als der erste Kraft-Schwellwert 41. Das Panik-Schaltmittel 19 ist dadurch betätigt und befindet sich somit die Sicherheitsschalteinrichtung 1 im Panik-Schaltzustand bzw. im Nicht-Zustimmungs-Schaltzustand, in welchem der zuvor unter Umständen aktive Zustimmungs-Schaltzustand aufgehoben bzw. weggenommen ist.
Im Umgebungsbereich der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone 28 der Folientaste 21 ist eine erste bzw. radial innere Prägung 29 und/oder eine erste bzw. radial innere Sicke 30 in der wenigstens einen Deckfolie 27 ausgebildet. Diese dient zur Bereitstellung eines ersten Betätigungsweges zur Aktivierung des Zustimm-Schaltmittels 20, wie dies auf 4B ersichtlich ist. Eine radial äußere Prägung 29' und/oder eine radial äußere Sicke 30' in der wenigstens einen Deckfolie 27 ist zur Bereitstellung eines erweiterten bzw. zusätzlichen Betätigungsweges zur Aktivierung des Panik-Schaltmittels 19 vorgesehen.
Wie bei den Sicherheitsschalteinrichtungen 1 gemäß 2 ersichtlich ist, kann die radial innere Prägung 29 oder die radial innere Sicke 30 in der wenigstens einen Deckfolie 27 bei Betrachtung in Betätigungsrichtung der Folientaste 21 bevorzugt kreisrund oder oval verlaufen. Die radial äußere Prägung 29' oder die radial äußere Sicke 30' in der wenigstens einen Deckfolie 27 verläuft bei Betrachtung in Betätigungsrichtung der Folientaste 21 bevorzugt quadratisch mit abgerundeten Ecken oder reckteckförmig mit abgerundeten Ecken.
Wie anhand von 6 ersichtlich ist, kann auch vorgesehen sein, dass die radial innere Prägung 29 oder die radial innere Sicke 30 sowie die radial äußere Prägung 29' oder die radial äußere Sicke 30' in der wenigstens einen Deckfolie 27 der Sicherheitsschalteinrichtung 1 bei Betrachtung in Betätigungsrichtung der Folientaste 21 bevorzugt jeweils kreisrund oder jeweils oval verlaufen. Die kreisrund verlaufenden Prägungen 29, 29' und/oder Sicken 30, 30' in der Deckfolie 27 sind ideal, weil bei dieser Formgebung an allen Stellen dieselbe mechanische Spannung auftritt, wie dies anhand von radial verlaufenden Pfeilen veranschaulicht wurde. Demgegenüber ist in 5 eine eckig verlaufende Folienprägung gezeigt. Diese hat den Nachteil, dass an den scharfkantig verlaufenden Ecken hohe bzw. stark unterschiedliche mechanische Spannungen im Material auftreten und eine besonders hohe Dehnung der Deckfolie 27 erforderlich wäre. Die eckig verlaufende Folienprägung gemäß 5 ist daher vergleichsweise ungünstig.
Wie in 7 veranschaulicht, ist es auch möglich, die Betätigungszone 28 der Sicherheitsschalteinrichtung 1 bzw. die Verläufe der Prägungen 29, 29' und/oder der Sicken 30, 30' in der Deckfolie 27 bevorzugt quadratisch oder rechteckig auszuführen und dabei stark abgerundete Ecken vorzusehen. Auch dadurch kann die mechanische Belastung der Deckfolie 27 im Zuge von manuellen Drück- bzw. Betätigungsbewegungen und damit einhergehenden Relativverstellungen gegenüber dem Gehäuse 15 der Bedienvorrichtung 3 - 2 - gering gehalten werden.
Eine alternative Ausführungsform für den Verlauf der Prägungen 29, 29' und/oder Sicken 30, 30' ist in 8 gezeigt. Dabei ist ein sternförmiger Verlauf der Prägungen 29, 29' und/oder Sicken 30, 30' vorgesehen, wobei die Außenkontur aus einer Mehrzahl von kreisförmig angeordneten, spitz zulaufenden Ecken gebildet sein kann.
Wie am besten aus 2 ersichtlich ist, kann die Sicherheitsschalteinrichtung 1 in eine Folientastatur 43 der Bedienvorrichtung 3 gewissermaßen integriert sein. Insbesondere ist es vorteilhaft, wenn die wenigstens eine Deckfolie 27 der Folientaste 21 als einteiliger, integraler Abschnitt einer Folientastatur 43 auf der Bedienvorrichtung 3 ausgebildet ist. Diese Folientastatur 43 kann dabei als Bedienelement 18 der Bedienvorrichtung 3 fungieren.
Durch die in Axial- bzw. Betätigungsrichtung - Pfeil 24 - relativ geringe Höhe der Sicherheitsschalteinrichtung 1 ist es nunmehr möglich, dass eine parallel zur Betätigungsrichtung - Pfeil 24 - des Sicherheitsschaltelementes 1 gemessene Höhe 44 des Gehäuses 15 der Bedienvorrichtung 3 weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 3 cm beträgt.
Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen Fachmannes liegt.
Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zugrundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.
Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.
Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert und/oder verkleinert dargestellt wurden.
Bezugszeichenliste

1: Sicherheitsschalteinrichtung
2: technische Anlage
3: Bedienvorrichtung
4: Maschine
5: Roboter
6: Steuereinrichtung
7: zentrale Steuervorrichtung
8: Steuervorrichtung
9: Steuervorrichtung
10: Steuervorrichtung
11: Handbediengerät
12: Bediener
13: Schnittstelle
14: Steuervorrichtung
15: Gehäuse
16: Kabel
17: Schnittstelle
18: Bedienelement
19: Panik-Schaltmittell
19': Nothalt-Schaltmittel
20: Zustimm-Schaltmittel
21: Folientaste
22: Kontaktschalter-Einheit
23: Kontakt-Block
24: Pfeil (Betätigungsrichtung)
25, 25': Kontaktelemente
26: Gehäuse
27: Deckfolie
28: Betätigungszone
29, 29': Prägung
30, 30': Sicke
31: Basisabschnitt
32, 32': Betätigungsstößel
33: Markierung
34: Betätigungszustand-Erfassungsmittel
35: Betätigungszustand-Erfassungsmittel
36: Auswerteschaltung
37: Kontaktelement
38: Kontaktelement
39: Kontaktelement
40: Sensorelement
41: erster Kraft-Schwellwert
42: zweiter Kraft-Schwellwert
43: Folientastatur
44: Höhe

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2003/012809 A1 [0002]
AT 7217 U1 [0002]
WO 2010/009488 A2 [0002]

Claims

Sicherheitsschalteinrichtung (1) zur Verwendung in Kombination mit Programmier- und/oder Bedienelementen (18) einer Maschinen- bzw. Robotersteuerung für manuelle Steuer- bzw. Programmiervorgänge an Maschinen (4) oder Robotern (5), umfassend: - ein Panik-Schaltmittel (19), welches in seinem Aktivierungszustand zur Überführung einer Maschine (4) oder eines Roboters (5) respektive von deren Maschinen- bzw. Robotersteuerung in einen Panik-Schaltzustand oder einen sicheren Zustand vorgesehen ist; und - ein Zustimm-Schaltmittel (20), welches in seinem Aktivierungszustand zur Überführung einer Maschine (4) oder eines Roboters (5) respektive von deren Maschinen- bzw. Robotersteuerung in einen Zustimmungs-Zustand für die Ausführung von potentiell gefahrbringenden Bewegungen oder Prozessveränderungen respektive Steuerbefehlen gegenüber einer Maschine (4) oder eines Roboters (5) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Zustimm-Schaltmittel (20) als Folientaste (21) ausgebildet ist und das Panik-Schaltmittel (19) als elektromechanische Kontaktschalter-Einheit (22) ausgebildet ist, und dass die Folientaste (21) in Bezug auf deren Betätigungsrichtung - Pfeil (24) - vor der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit (22) angeordnet ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein erster Kraft-Schwellwert (41) zur manuellen Betätigung oder Aktivierung der Folientaste (21) geringer ist als ein zweiter Kraft-Schwellwert (42) zur manuellen Betätigung oder Aktivierung der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit (22), insbesondere weniger als 50% beträgt, vorzugsweise zwischen etwa 15% bis 25% beträgt.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Folientaste (21) derart federelastisch nachgiebig gelagert ist, dass bei Aufbringung einer vorbestimmten Betätigungskraft gegenüber der Folientaste (21), welche Betätigungskraft einen vorbestimmten Kraft-Schwellwert (42) übersteigt, die elektromechanische Kontaktschalter-Einheit (22) betätigbar ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folientaste (21) wenigstens eine Deckfolie (27) mit einer kuppelförmig gewölbten Betätigungszone (28) umfasst.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Umgebungsbereich der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone (28) wenigstens eine Prägung (29, 29') und/oder wenigstens eine Sicke (30, 30') in der wenigstens einen Deckfolie (27) ausgebildet ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass im Umgebungsbereich der kuppelförmig gewölbten Betätigungszone (28) eine radial innere Prägung (29) und/oder eine radial innere Sicke (30) in der wenigstens einen Deckfolie (27) zur Bereitstellung eines ersten Betätigungsweges zur Aktivierung des Zustimm-Schaltmittels (20) ausgebildet ist, sowie eine radial äußere Prägung (29') und/oder eine radial äußere Sicke (30') in der wenigstens einen Deckfolie (27) zur Bereitstellung eines erweiterten Betätigungsweges zur Aktivierung des Panik-Schaltmittels (19) ausgebildet ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die kuppelförmig gewölbte Betätigungszone (28) mit einer zur Farbe der äußersten Schicht der wenigstens einen Deckfolie (27) farblich kontrastierenden Markierung (33) umgrenzt oder versehen ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folientaste (21) zwei technologisch unterschiedliche Betätigungszustand-Erfassungsmittel (34, 35) umfasst.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das erste Betätigungszustand-Erfassungsmittel (34) durch wenigstens ein elektrisches Kontaktelement (37, 38, 39), insbesondere durch einen elektromechanischen Schaltkontakt, und das zweite Betätigungszustand-Erfassungsmittel (35) durch ein nach dem kapazitiven oder resistiven Prinzip arbeitendes Sensorelement (40) gebildet ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Panik-Schaltmittel (19) zwei parallele, als Öffner-Kontakte ausgeführte, elektrische Kontaktelemente (25, 25') aufweist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Panik-Schaltmittel (19) als Kontakt-Block (23) mit einem die elektrischen Kontaktelemente (25, 25') umgrenzenden Gehäuse (26) ausgebildet ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Prägung (29) oder die radial innere Sicke (30) sowie die radial äußere Prägung (29') oder die radial äußere Sicke (30') in der wenigstens einen Deckfolie (27) bei Betrachtung in Betätigungsrichtung - Pfeil (24) - der Folientaste (21) bevorzugt jeweils kreisrund oder jeweils oval verlaufen.
Sicherheitsschalteinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die radial innere Prägung (29) oder die radial innere Sicke (30) in der wenigstens einen Deckfolie (27) bei Betrachtung in Betätigungsrichtung - Pfeil (24) - der Folientaste (21) bevorzugt kreisrund oder oval verläuft, und dass die radial äußere Prägung (29') oder die radial äußere Sicke (30') in der wenigstens einen Deckfolie (27) bei Betrachtung in Betätigungsrichtung - Pfeil (24) - der Folientaste (21) bevorzugt quadratisch mit abgerundeten Ecken oder reckteckförmig mit abgerundeten Ecken verläuft.
Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Folientaste (21) federelastisch nachgiebig gelagert ist und ein Basisabschnitt (31) der Folientaste (21) zur lastübertragenden Aktivierung von wenigstens einem Betätigungsstößel (32, 32') des Panik-Schaltmittels (19) ausgebildet ist.
Sicherheitsschalteinrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass es wenigstens eine elektronische Auswerteschaltung (36) umfasst, welche dazu ausgebildet ist, basierend auf den Betätigungszuständen der Folientaste (21) und der elektromechanischen Kontaktschalter-Einheit (22) den Panik-Schaltzustand und den Zustimmungs-Zustand zu ermitteln und auszugeben.
Bedienvorrichtung (3), insbesondere Handbediengerät (11) für Roboter (5) oder andere Maschinen (4), mit Programmier- und/oder Bedienelementen (18) zur Programmierung und/oder Steuerung von Bewegungsabläufen oder Betriebszuständen eines Roboters (5) oder einer anderen Maschine (4), dadurch gekennzeichnet, dass die Bedienvorrichtung (3) wenigstens eine Sicherheitsschalteinrichtung (1) nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche umfasst.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens eine Deckfolie (27) der Folientaste (21) als einteiliger, integraler Abschnitt einer Folientastatur (43) auf der Bedienvorrichtung (3) ausgebildet ist.
Bedienvorrichtung nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, dass eine parallel zur Betätigungsrichtung - Pfeil (24) - des Sicherheitsschaltelementes (1) gemessene Höhe (44) eines Gehäuses (15) der Bedienvorrichtung (3) weniger als 5 cm, vorzugsweise weniger als 3 cm beträgt.