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Strahlengitterschranke Es ist bekannt, an Maschinen oder Vorrichtungen,
die mit Berührungsgefahr verbunden sind, Strahlengitterschranken anzuordnen, die
beim Abdecken durch Personen die Maschinen bzw. die Einrichtungen ausschalten oder
gefahrlos machen. Insbesondere pflegt man Pressen, die zur Verformung von Werkstoffen
dienen, mit derartigen Schranken auszurüsten, die die Personen, welche Werkstoffe
oder Werkstücke auszuwechseln haben, einer erheblichen Gefahr ausgesetzt sind.
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Es ist bekanntgeworden, derartige Schutzanlagen dadurch in ihrer Betriebssicherheit
zu steigern, daß man sie nach der Alarmseite versagen läßt, d. h., die Schaltungen
sind derart vorgenommen worden, daß die Maschinenausschaltung dann erfolgt, wenn
eine Stromunterbrechung an irgendwelchen Bauelementen der Strahlenschutzschranke
eintritt. Die Praxis hat jedoch gezeigt, daß elektronische Anordnungen sowohl nach
der strommindernden Seite als auch nach der stromzunehmenden Seite versagen können,
so daß die obengenannte Maßnahme keinen ausreichenden Schutz bietet, der in Anbetracht
der Lebensgefahr zu fordern wäre. Die Erfindung löst diese Aufgabe, indem sie einmal
die Betriebssicherheit in einem hohen Grade steigert und zum anderen das Versagen
aller elektrischen Bauelemente der Strahlenschranke unter Kontrolle setzt.
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Es ist auch bereits bekannt, bei Strahlengitterschranken mit mehreren
Lichtstrahlen und mit verschiedenen Photozellen oder Verstärkern als Empfänger zu
arbeiten. Alle diese bekannten Anlagen sind jedoch nicht mit Kontrolleinrichtungen
ausgerüstet, die das Versagen einer der verschiedenen Anlagen melden und auf diese
Weise veranlassen, daß der Fehler beseitigt wird. Mit der Erfindung ist dieses möglich.
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Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß bei Lichtschranken, bei denen
jeweils benachbarte Strahlenbündel getrennten Strahlenempfängern, insbesondere getrennten
Photozellen mit getrennten Verstärkern, zugeordnet sind, die Strahlenempfängerausgangskreise
bzw. Verstärkerausgangskreise, die entsprechend ihrem Betriebszustande die Gitterschranke
sperren oder freigeben, mit einem zusätzlichen Kontrollkreis derart in Verbindung
stehen, daß dieser anspricht, sobald die getrennten Strahlenempfänger bzw. getrennten
Verstärkerausgangskreise einen voneinander abweichenden Betriebszustand einnehmen.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildungen erläutert.
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Abb. 1 zeigt eine komplette Presse mit Kontrollkreis; Abb. 2 zeigt
eine besondere Anordnung des Kontrollrelais; Abb. 3 zeigt eine andere Ausbildung
der Kontrollkreise; Abb. 4 stellt eine zweiseitige Besetzung der Presse dar; Abb.
5 zeigt zwei Schranken mit Gegenlicht; Abb. 6 zeigt zwei Schranken mit Parallellicht;
Abb.7 zeigt eine Doppelschranke, bei der die beiden Lichtgitter hintereinander angeordnet
sind. Die Erfindung sei zunächst an Hand der Abb. 1 erläutert, in der eine Schutzanlage
für eine Exzenterpresse dargestellt ist. Die Presse besteht aus einem durch den
Exzenter 1 bewegten Preßstempel 2, der sich im Abwärtsgang (Gefahrenabschnitt) gegen
den Körper 3 preßt und dabei den Werkstoff (Blech), der zwischen die beiden Werkzeuge
an den beiden Werkzeughaltern 2, 3 gebracht wird, verformt. Im Aufwärtsgang (gefahrloser
Abschnitt) wird der Preßstempel2 wieder nach oben gehoben. Der Antrieb des Exzenters
1 erfolgt durch den Motor 4 über die Zahnräder 5 und 6. Vor dem Arbeitsraum
zwischen dem Preßstempel 2 und dem Werkzeughalter 3 ist in an sich bekannter Weise
eine Lichtgitterschranke angeordnet, die aus vier Lichtstrahlen besteht, welche
die vier Lampen 7 über die vier Optiken 8 aussenden. Die vier Strahlenbündel gelangen
über die vier Optiken 9 auf der Empfangsseite auf die Photozellen 10, 11, 12, 13.
Die Photozellen sind in Reihenschaltung angeordnet, und es wirken je zwei auf eine
der Verstärkerröhren 14 und 15. Es sind jeweils benachbarte Photozellen 10-11, 11-12
und 12-13, die zu benachbarten Strahlenbündeln gehören, getrennten,
d.
h. verschiedenen Verstärkern zugeordnet, und zwar die Photozellen 10 und 12 der
Röhre 14 und die Potozellen 11 und 13 der Röhre 15. Beim Eintreten einer Person
in den Gefahrenbereich vor der Presse wird stets nicht nur ein Strahlenbündel, sondern
es werden zwei oder mehrere abgedeckt, insbesondere gelangen regelmäßig benachbarte
Strahlenbündel zur Abdeckung. Es wird also nicht nur der Kreis einer, sondern der
Kreis zweier Verstärkerröhren beeinlußt, und beide Verstärkerausgangskreise schalten
auf die Alarmvorrichtung. Die Alarmgebung erfolgt über die Relais 16 und 17. Im
Verdunkelungsfalle der Photozellen, d. h. beim Eintreten einer Person, werden die
beiden Verstärkerröhren 14 und 15 stromlos, und die Kontakte 18 und 19 der Relais
16 und 17 werden geöffnet. Dadurch fällt das Hauptschütz 20, das den Antriebsmotor
4 steuert, ab und macht den Motor stromlos. Die Presse kommt zum Stehen. An der
Presse werden vielfach noch Bremseinrichtungen vorgesehen, die den Laufweg der Presse
verkleinern. Das Schaltschütz kann durch den Handkontakt 21 eingeschaltet und durch
den Handkontakt 22 zusätzlich ausgeschaltet werden.
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Die Verstärkerausgangskreise wirken im vorliegenden Beispiel auf einen
Kontrollkreis ein, der durch die Umschaltkontakte 23, 24 und durch das Kontrollrelais
25 gebildet wird. Sobald die beiden Verstärkerausgangskreise, d. h. die Relais 16
und 17, eine verschiedene Schaltstellung einnehmen, entsteht über die Umschaltkontakte
23, 24 eine Stromverbindung vom Pluspol der Betriebsspannung der Verstärkeranlage,
und es wird der Kontrollkreis eingeschaltet. Die voneinander abweichenden Betriebszustände
der Relais 16 und 17 können nur dann eintreten, wenn eine der beiden Lichtgitteranlagen
einen Fehler aufweist, d. h., daß die Relais 16 und 17 bei Freigabe der Lichtschranke
nicht beide ansprechen und beim Unterbrechen der Lichtschranke nicht beide abfallen.
Es werden also Fehler sowohl stromzunehmender als auch strommindernder Art sofort
gemeldet.
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Da es vorkommen kann, daß die Unterbrechung bzw. Freigabe der Relais
16 und 17 nicht völlig gleichzeitig erfolgt, ist das Kontrollrelais 25 mit einer
Ansprechverzögerung abgestattet. Diese besteht im vorliegenden Falle aus der Kombination
des Kondensators 26 mit dem Widerstand 27 und der Glimmröhre 28. Das Relais 25 kann
erst ansprechen, nachdem der Kondensator 26, der sich normalerweise über den Widerstand
29 entlädt, so weit aufgeladen ist, bis die Glimmröhre 28 anspricht und der Glimmstrom
durch die Spule des Relais 25 fließt. Gleichzeitig mit dem Relais 25 wird eine Alarmlampe
30 eingeschaltet, und über den Kontakt 31 geht das Relais 25 in eine Halteschaltung,
die die Fehlermeldung aufrechterhält, auch, wenn die Relais 16 und 17 ihren Betriebszustand
ändern.
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Der Handkontakt 32 dient zur Aufhebung der Selbsthaltung des Kontrollrelais
25. Es ist für das Wesen der Erfindung gleichgültig, ob sich die Photozellen in
Reihen- oder Parallelschaltung befinden oder jede einem Verstärker zugeordnet ist.
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Der entscheidende Vorteil besteht darin, daß sich Fehler bemerkbar
machen, die normalerweise übersehen werden, insbesondere dann, wenn wie im vorliegenden
Beispiel jede Verstärkeranlage von sich aus die Maschine stillsetzt, also auch dann,
wenn eine von diesen beiden Verstärkeranlagen versagen sollte. Es wird also vermieden,
daß die Erhöhung der Sicherheit nicht zu einem Übersehen eingetretener Fehler führt.
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Es ist bei Pressen und ähnlichen Maschinen üblich, die Schutzschranken
nur dann wirksam werden zu lassen, wenn die Maschine sich im Gefahrenabschnitt ihres
Arbeitsprozesses, d. h. in Abwärtsbewegung befindet. Zu diesem Zweck ist ein Nocken
33 angeordnet, der auf den Kontakt 34 einwirkt und diesen so lange schließt, wie
sich die Maschine im gefahrfreien Abschnitt ihres Arbeitsprozesses befindet. Der
Kontrollkreis 23, 24, 25 bleibt jedoch eingeschaltet. In diesem Arbeitsabschnitt
treten die bedienenden Personen in die Lichtschranke ein, und die Schranke spricht
an, allerdings ohne die Maschine stillzusetzen. Bei diesem Ansprechen prüft der
Kontrollkreis 23. 24, 25 die Übereinstimmung der Ansprechlage der Relais 16 und
17, so daß praktisch fortlaufend eine zwangläufige Kontrolle der Strahlenschutzschranke
stattfindet.
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Die Ausbildung des Kontrollkreises kann, wie es die Abb.2 erläutert,
auch dadurch geschehen, daß die Verstärkerröhren 14 und 15 auf ein Differentialrelais
35 einwirken, welches dann anspricht, wenn die Röhren 14 und 15 infolge abweichender
Betriebslage eine abweichende Emission aufweisen. Die Röhren 14 und 15 bilden mit
den Widerständen 36 und 37 eine Brücke, so daß das Relais 35 stromlos bleibt, solange
die Betriebszustände der beiden Röhren 14 und 15 angenähert übereinstimmen.
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Der Kontrollkreis kann auch derart ausgebildet werden, daß jedem Strahlenempfänger
gemäß Abb. 3 je ein Hilfsrelais 38 und 39 zugeordnet ist, wobei beide Hilfsrelais
durch einen Nockenkontakt 40, der mit der Presse in Verbindung steht, bei jedem
Hub eingeschaltet werden. Sie halten sich über die Haltekontakte 41 und 42 in der
Einschaltstellung. Durch Ansprechen der Strahlenempfänger, beispielsweise der Relais
16 und 17 gemäß Abb.1, kommen sie beide zum Abfallen, wenn beide Verstärker den
gleichen Betriebszustand einnehmen, d. h. auf Alarm schalten, was beim Eintreten
von Personen zur Bedienung der Maschine stets der Fall ist. Beim Betätigen der Kontakte
16' und 17' fallen die Relais 39 und 38 ab. Nehmen die beiden Ausgangsrelais 16
und 17 und damit die Kontakte 43 und 44, die den Relais 16 und 17 zugeordnet sind,
nicht die gleichen Betriebszustände ein, so kann bei Betätigung des Nockenkontaktes
45, welche anschließend erfolgt, das Alarmgerät 46 eingeschaltet werden, welches
das Versagen einer der Verstärkeranlagen meldet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach
Abb.3 wird die im Beispiel Abb.1 beschriebene Verzögerung entbehrlich.
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Es ist ferner vorteilhaft, auch durch den Kontrollkreis die Maschine
stillzusetzen, um zu vermeiden, daß sie noch weiterhin betrieben wird, wenn die
Kontrollkreise Fehler anzeigen. Es werden auf diese Weise die bedienenden Personen
gezwungen, sich mit der Beseitigung des festgestellten Mangels zu beschäftigen.
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Das Beispiel nach Abb.4 zeigt eine Anordnung von zwei Lichtgitterschranken
und zwei zugeordneten Verstärkern zu beiden Seiten der Presse. Dabei bedeuten 47
die Presse, 48 die Lichtsender und 49 die Lichtempfänger, wobei die Schranken um
90= heruntergeklappt gezeichnet worden sind. Es ist lediglich die Zugehörigkeit
der Zellen zu den Verstärkern
angedeutet, wobei die Zellen 50 mit
dem Verstärker 51 und die Zellen 52 mit dem Verstärker 53 in Verbindung stehen,
so daß stets benachbarte Strahlenbündel verschiedenen Zellen und verschiedenen Verstärkern
angehören.
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Die Beispiele nach Abb.5 und 6 zeigen zwei Gitterschranken, wobei
in an sich bekannter Weise von der Zickzackführung über Spiegel Gebrauch gemacht
wird. Dabei bedeuten 54 die Lichtquellen mit Optik, 55 die Lichtempfänger (Photozellen)
mit Optikt und 56 die Strahlenumlenkspiegel. Die Gitter können sowohl gemäß Abb.5
und 6 ineinander als auch dicht hintereinander angeordnet werden, um benachbarte
Strahlenbündel zu bilden, die getrennten Photozellen und getrennten Verstärkern
zugeordnet sind.
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Es ist insbesondere für bewegte Strahlenschleier und modulierte Strahlenbündel
vorteilhaft, das Strahlenbündel an der Empfangsseite durch einen Drehspiegel in
zwei Bündel aufzuspalten und die beiden Strahlenbündel je einem Strahlenempfänger
zuzuführen, wobei - wenn erforderlich - jedem Strahlenempfänger ein getrennter Verstärker
zuzuordnen ist. Im Beispiel nach Abb. 7 wird der Lichtstrahl 57 durch die beiden
Prismen 58, welche einen Dachspiegel bilden, aufgespalten und den getrennten Photozellen
59 und 60 zugeführt. Diese beiden Photozellen werden vorteilhaft über Verstärker
entsprechend geschaltet und kontrolliert, wie es oben beschrieben ist.