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Sicherheitsvorrichtung zum selbsttätigen Abstellen einer Arbeitsmaschine
Die Erfindung bezieht sich auf eine Sicherheitsvorrichtung zum selbsttätigen Abstellen
einer Arbeitsmaschine durch ein elektrisches Schaltrelals, das über einen Verstärkungstransformator
von einem auf tonfrequente Schwingungen ansprechenden, am Arbeiter befestigten Schallempfänger
betätigt wird.
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Sicherheitsvorrichtungen dieser Art sind bekannt. Sie haben die Aufgabe,
einen Arbeiter vor Gefahren, die im Zusammenhang mit seiner Arbeitsmaschine stehen,
zu schützen. Zu diesem Zweck ist eine bekannte Sicherheitsvorrichtung so beschaffen,
daß sie auf Laute anspricht, die der Arbeiter in der Gefahr ausstößt. Bei bekannten
Vorrichtungen dient als Schallempfänger ein Mikrophon, dessen Ströme in einer an
das Mikrophon angeschlossenen Verstärker-und Gleichrichteranordnung Steuerströme
hervorrufen, die über Relaisschaltungen den Strom eines Steuerschützes zwecks Abschaltung
der Arbeitsmaschine unterbrechen. Damit sichergestellt ist, daß nur die im Augenblick
einer Gefahr vom Arbeiter hervorgebrachten Laute die Sicherheitsvorrichtung betätigen,
wird das Mikrophon am Körper des Arbeiters in der Nähe seines Mundes angebracht.
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Bei den bekannten, mit einem Mikrophon ausgerüsteten Sicherheitsvorrichtungen
besteht immer die Gef ahr einer Fehlleistung, da das Mikrophon nicht nur von der
Stimme des Arbeiters, sondern auch von dem Arbeitsgeräusch der Maschine, von Geräuschen
in der Werkhalle, von den Stimmen anderer Arbeiter usw. beeinflußt wird. Diese Störgeräusche
können die Ursache von Fehlabschaltungen sein. Es ist daher bekannt, in einem dem
Mikrophon nachgeschalteten Gerät gewisse Frequenzen auszusieben oder die Schalterbetätigung
abhängig von der Lautstärke und der Lautstärkezunahme zu machen. Die Mittel zur
Erreichung einer gewissen Störfreiheit sind kompliziert und verteuern die ganze
Vorrichtung.
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Alle bekannten Vorrichtungen versagen aber, wenn der Arbeiter vor
Schreck ohnmächtig wird und lautlos umsinkt oder hinfällt. Auch in diesen Fällen
muß die Maschine abgeschaltet und abgebremst werden. Selbst wenn das Leben des Arbeiters
durch die Maschine nicht bedroht wäre, mußte die Abschaltun- aus betriebstechnischen
Gründen erfolgen, um den Arbeitsgang. der nicht mehr beaufsichtigt werden kann,
zu unterbrechen.
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Die Nachteile, insbesondere der zuletzt geschilderte Nachteil, der
bekannten Vorrichtungen wird nach dem Hauptmerkmal der Erfinduner dadurch vermieden,
daß der Verstärkungstransformator in an sich bekannter Weise eine derartige Frequenzcharakteristik
hat, daß auch der Impuls, der beim Abreißen der Verbindung zwischen dem als Laryngophon
ausgebildeten Schallempfänger und dem Transformator entsteht, mit ausreichender
Intensität auf dessen Sekundärseite übertragen wird.
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Ein Laryngophon spricht nicht auf durch die Luft akustisch übertragene
Schalhvellen an, sondern auf eine direkte mechansiche Schwingungsübertragung. Damit
sind Störeinflüsse von außen weitgehend ausgeschaltet. Es genügt auch ein einfacher
Verstärker ohne komplizierte Selektionsvorrichtung. Die erdungsgemäße Sicherheitseinrichtung
ist daher einfacher und billiger als die bekannten Vorrichtungen. Außerdem spricht
die Einrichtung nach der Erfindung schnell an, weil die Schallübertragung unmittelbar
auf das Laryngophon erfolgt. Besonders wesentlich ist aber, daß das Relais auch
anspricht, wenn der Arbeiter sich von der Maschine entfernt oder ohnmächtig umfällt
und dabei das Verbindungskabel aus der Steckdose zieht oder zerreißt.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung steuert das Relais ein Schütz
zum Betätigen der Bremseinrichtung der abzuschaltenden Arbeitsmaschine und ein Schütz
zum Beeinflussen des Motorganges, wobei das gleichzeitige Bremsen und Stillstehen
eines Antriebsmotors an sich bekannt ist. Nach einem weiteren Merkmal ist in den
Maschinenstromkreis ein '#lerzöoeru,-ngsglied eingeschaltet, daß das An-Z, bl lassen
des Motors vor dem Ablauf einer vorbestimmten Zeitspanne unmöglich macht. Für diese
beiden in
den Ansprüchen 2 und 3 niedergelegten Merkmale
wird kein selbständiger Schutz beansprucht.
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Die Zeichnungen zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel der Erfindung,
nämlich F i g. 1 das Schaltbild einer Ausführungsforrn der Erfindung und
F! g. 2 die Anordnung des Schallabnehmers am Körper des Arbeiters.
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Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, wird ein Mikrophon
1 von geeigneter Ausführung am Halse (an der Kehle) des Arbeiters angebracht.
Das Mikrophon (Laryngophon) muß derart angepaßt sein, daß es bequem getragen werden
kann und dem Träger seine Arbeit keineswegs erschwert. Um eventuelle Schwingungen
beim Anstoß gegen steife Teile der Bekleidung nicht aufzufangen, wird das Mikrophon
z. B. durch einen überzug aus Gummi oder aus einem anderen schallisolierenden Werkstoff
isoliert.
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Das Mikrophon 1 ist an einen Verstärker 2 angeschlossen (F
i g. 1), in den die elektrischen Impulse aus dem Mikrophon 1 geleitet
werden. Die Impulse werden in dem Verstärker 2 verstärkt, wobei gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung der Verstärkungsgrad durch eine Vorrichtung 3 regelbar ist.
Die Impulse aus dem Verstärker werden in ein Relais 4 geleitet; dieses Relais ist
in der dargestellten Ausführungsforin als ein Relais von konstanter Empfindlichkeit
ausgeführL In einer abgeänderten Ausführungsform kann das Relais 4 gleichfalls mit
einer Regelvorrichtung 5 versehen werden, so daß das Relais dann ein veränderliches
Empfindlichkeitsniveau aufweist; in einem solchen Falle kann der Verstärker 2 entweder
einen konstanten Verstärkungsgrad haben oder ebenfalls mit einer Regelvorrichtung
zum Einstellen des Verstärkungsgrades versehen sein.
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Diese Einrichtung ist an den elektrischen Stromkreis der Arbeitsmaschine
angeschlossen, wobei der Stromkreis, wie im weiteren dargelegt, abgeändert ist.
Zwecks Erläuterung wird im Nachstehenden der Betätigungs- und Bremsstromkreis einer
Ausführungsform der Erfindung beschrieben.
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Der Motor 6 der Arbeitsmaschine ist an ein Schütz
7 angeschlossen, das bei normalem Betrieb durch einen Druckknopf
8 eingeschaltet ist, wobei gleichzeitig ein Relais 9 betätigt wird,
welches mittels eines Schaltkontaktes 10 das Schütz 7 über seinen
Haltekontakt 11 dauernd geschlossen hält. In ähnlicher Weise wird auch das
Relais 9 mittels eines Haltekontaktes 12 in eingeschalteter Stellung gehalten,
so daß der Motor sich in Gang befindet. In den Stromkreis ist eine bekannte Alniko-Kontaktvorrichtung
13 eingeschaltet, die die Gefahr einer unbeabsichtigten Reversierung des
Motors beseitigt. In der Kontaktvorrichtung 13 ist ein Kontakt 14 so ausgeschwenkt,
wie in der Zeichnung dargestellt ist.
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Ein Schütz 15 ist durch einen Abschaltkontakt 16
des
Schützes 7 blockiert. Mit dem Druckknopf 17
wird zunächst das Relais
9 und dadurch auch das Schütz 7 abgeschaltet, wobei das letztere mit
seinem Abschaltkontakt 16 das gegenläufige Schütz 15 einschaltet,
so daß eine Bremsung hervorgerufen wird. Sobald der Kontakt 14 in der Kontaktvorrichtung
13
abfällt, wird der Stromkreis des Relais 18 durch die Abschaltkontakte
19 und 20 geschlossen, die Zuleitungen zu den beiden Schützen werden unterbrochen,
und dadurch wird ihre Einschaltung über die Kontaktvorrichtung 13 unmöglich.
Das Relais 18 wird durch den Haltekontakt 21 geschlossen gehalten, aber nur
solange der Druckknopf 1-7 niedergedrückt bleibt. Sobald der Druckknopf freigesetzt
wird, fällt auch das Relais 18 ab, und die Bremsung ist beendet.
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In den Stromkreis ist einerseits ein Kontakt 22 und andererseits ein
Kontakt 23 eingeschaltet, die beide an das Relais 4 angeschlossen sind. Der
Kontakt 22 ist mit dem Druckknopf 17 in Reihe geschaltet und dient zur Abschaltung
des Motorlaufes. Der Kontakt 23 ist mit dem Druckknopf 24 in Reihe geschaltet
und dient zur Einschaltung des Bremsstromkreises.
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Sobald der Arbeiter bei drohender Gefahr einen Schrei ausstößt, werden
die Schwingungen seiner Kehle auf das Mikrophon übertragen, welches einen Impuls
an den Verstärker abgibt, wo der Impuls verstärkt und in das Relais 4 geführt wird.
Wenn die Lautstärke des Schreies den eingestellten Wert übersteigt, spricht das
Relais an und betätigt im dargestellten Ausführungsbeispiel die beiden Kontakte
22 und 23 dergestalt, daß der Kontakt 22 geöffnet wird, wodurch der Betätigungsstromkreis
des Schützes 7
unterbrochen und die Stromzufuhr zum Motor durch das Schütz
abgestellt wird. Gleichzeitig wird jedoch der Kontakt 23 geschlossen, der
das Schütz 15 in Tätigkeit setzt, das eine Bremswirkung dadurch hervorruft,
daß es den dem Motor zugeführten Strom umkehrt. Dadurch wird der Motor augenblicklich
abgestellt. Ein unerwünschtes Umkehren des Motors wird dabei in bekannter Weise
durch die Kontaktvorrichtung 13 verhindert. Die Kontakte 22 und
23
kehren nach Stillegung der Maschine selbsttätig in ihre Ruhestellungen
zurück, so daß der Arbeiter, umdie Maschine wieder anzulassen, einen Fußhebel oder
eine andere Einrichtung niederdrücken muß.
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In einer abgeänderten Ausführung, bei welcher bei der Stromabschaltung
eine Bremseinrichtung, z. B. ein pneumatischer Bremszylinder, automatisch in Tätigkeit
gesetzt wird, kann der Kontakt 23 weggelassen werden, da beim öffnen des
Kontaktes 22 die Bremseinrichtung automatisch zu wirken beginnt.
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Die erfindungsmäßige Einrichtung ist derart beschaffen, daß sie nur
auf ein vorgewähltes Schallniveau anspricht, d. h. daß sie bei normalen in
der Werkstatt herrschenden Geräuschen nicht reagiert, sondern ausschließlich bei
einem Aufschrei oder einer anderen akustischen Beeinflussung seitens des Arbeiters,
an dessen Körper sich das Mikrophon befindet, in Tätigkeit tritt. Die Einrichtung
kann daher auch derart eingestellt werden, daß sie auch auf ein lautes Gespräch
reagiert. Wenn der Arbeiter seine Aufmerksamkeit von der Maschine abwendet und sich
zu unterhalten beginnt - wodurch die Unfallgefahr erhöht wird -, tritt die
entsprechend eingestellte Einrichtung sofort in Tätigkeit und stellt die Maschine
ab. Diese Verwendungsmöglichkeit der Einrichtung kann daher auch zur Stillegung
der Maschine, wenn keine Gefahr besteht, ausgenutzt werden, indem der Arbeiter die
Maschine durch einen lauten Befehl zum Stillstand bringen kann.
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Es besteht die Möglichkeit, die elektrische Anlage der Maschine durch
Kontrollampen zu vervollständigen, z. B. durch eine rote Lampe, die angibt, daß
sich die Maschine in Gang befindet, und durch eine grüne Lampe, die den Stillstand
der Maschine signalisiert.
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Die Einrichtung reagiert sogar in dem Falle, wenn der Arbeiter versehentlich
oder unbabsichtigterweise die den Schallabnehmer mit der übrigen Einrichtung
verbindende
Zuführungsleitung unterbricht oder abreißt, z.B. bei einem Fall od.dgl. Beim Reißen
des Verbindungskabels25 entsteht in der Sekundärwicklung des Transformators26 des
Verstärkers ein Impuls, der das Relais 4 betätigt, welches den Kontakt 22 öffnet
und den Kontakt 23 schließt.
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Die Einrichtung wird derart angeordnet, daß zwischen der Unterbrechung
des Maschinenlaufes bei einem Aufschrei und dem erneuten Anlassen der Maschine durch
einen mechanischen Eingriff aus Sicherheitsgränden ein bestimmtes Zeitintervall
belassen wird. Dies kann auf verschiedene Weise erzielt werden, z. B. dadurch, daß
in den Stromkreis ein Zeitrelais geschaltet wird oder daß zum Zwecke der Verzögerung
diejenige Zeitspanne ausgenutzt wird, welche die Elektronenröhre im Verstärker 2
zur Erreichung ihrer Arbeitstemperatur benötigt, oder auf andere Art und Weise.
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Die Einrichtung gemäß der Erfindung kann während des Betriebes jederzeit
einfach dadurch ausprobiert werden, daß der Arbeiter einen, Schrei ausstößt und
dadurch die Maschine abstellt.
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Die Verwendung der Erfindung ist nicht nur auf Werkzeugmaschinen beschränkt,
vielmehr hat die Erfindung einen weiten Anwendungsbereich in verschiedenen Industriezweigen,
überall dort, wo im Augenblick der Gefahr ein Eingriff erforderlich ist. Beispielsweise
sei die Verwendung der Erfindung an Maschinen erwähnt, deren Arbeitsorgane eine
Drehbewegung ausführen, an landwirtschaftlichen Maschinen, Fördereinrichtungen,
Textilmaschinen usw.