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Die vorliegende Erfindung hat zum
Gegenstand eine Sicherheitsapparatur für Biegepressen und Werkzeugmaschinen
mit Laserstrahl mit lichtempfindlichem Mehrstufen-Bereich.
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Anwendungsgebiet
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Zweifellos sind, zum Beispiel, Biegepressen bekannt.
Sie werden in der Metallindustrie weithin eingesetzt, und insbesondere
in der Blechverarbeitung, um in einem Fall verschieden geformt Längsprofile
zu erhalten, manchmal mit der Möglichkeit, wiederaufgenommen
und jedes wieder einem Biegepresszyklus unterzogen zu werden.
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Betriebsmäßig besteht ein Biegepresszyklus aus
der senkrechten Absenkung eines Werkzeugs, bis es das darrunterliegenden
auf die Matrize aufliegende Blech berührt, dem Ausführen der
Biegung, und dann am Ende, im weiteren Wiederaufstieg, bis zu einer
Ausgangsposition. Um die erwähnten
Phasen auszuführen,
besteht die Maschine in einer möglichen
Ausbildung aus zwei Teilen, und zwar einem ersten dynamischen, im
allgemeinen dem Oberteil, und einem im wesentlichen statischen,
im allgemeinen das untere Teil der Maschine, lotrecht zum dynamischen
Teil.
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Was den ersten Teil betrifft, den
dynamischen, bei der Ausführung
eines Biegepresszyklus, ist das Werkzeug vorgesehen, das aus einer
verschieden geformten Punze, auch austauschbar, besteht, die, gestützt von
einem Stempels oder einer oberen Traverse, ausschließlich eine
Hin- und Herbewegung auf senkrechter Achse ausführt. Die besagte Bewegung wird
von mindestens zwei öldynamischen
Endzylindern gesichert, die die Absenkung, den eventuellen Halt
und den Wiederaufstieg des Stempels auslösen, der in Längsrichtung
das Werkzeug trägt.
Jede Zylindergruppe ist in einer traditionellen Biegepresse verbunden
und einstückig
mit dein Rahmen oder statischen Körper der Maschine, und, in
diesem Fall, mit einer entsprechenden Seite oder seitlichen Schulter
des Rahmens der Presse. Der statische Teil besteht aus der unteren
Traverse und ist längs
der Oberseite, wo das Werkzeug aufliegt, mit einer oder mehreren
Matrizen ausgestattet.
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Die Versorgung der Biegepresse kann
durch automatische Zufuhranlagen erfolgen, aber viel häufiger ist
das menschliche Eingreifen, indem man, mit den gebührenden
Vorsichtsmassnahmen, jeweils ein oder mehrere zu bearbeitende Bleche
manuell vorbereitet und entfernt. Der Bewegungsbereich des Werkzeugs
ist zweifellos eines der größten Unfallrisiken.
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Man ist sich daher der Notwendigkeit
bewusst geworden, den Bediener vor der Gefahr zwischen dem Werkzeug
oder der Punze und der Matrize zerquetscht zu werden zu schützen.
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Zu den Sicherheitsgeräten, die
im übrigen recht
verbreitet sind, um das eben erwähnte
Problem zu lösen,
gehören
zweifellos die Lasereinrichtungen. Sie erfüllen ihre Funktion durch Erzeugen
einer leuchtende Strahlung, die von einem oder mehreren Empfängern ermittelt
wird. Die Strahlung im Raum stellt ein Volumen dar, das sich vom
Ausstrahlungsgerät
aus erstreckt, einer Vorrichtung, die den Generator der Strahlung
enthält,
bis zum Empfänger,
einer Vorrichtung, die die für
die Strahlung lichtempfindlichen Elemente enthält. So entsteht ein elektrisch sensibler
Bereich, der bei Interferenz mit einem Gegenstand, der für die Strahlung
undurchdringlich ist, mittels einer konventionellen elektronischen und/oder
elektromechanischen Schaltung, das Anhalten der Bewegung des Werkzeugs
auslöst.
Es versteht sich von selbst, dass die Position des Ausstrahlungsgeräts und des
Empfängers
den Bewegungsbereich des Werkzeugs berücksichtigen muss, so dass der
Bediener von ihnen erfasst wird, wenn er sich in Interferenzrisiko
mit der Bewegung des Werkzeugs begibt.
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Stand der Technik
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In den 70er Jahren brachte die Firma
TEDAS srl eine Sicherheitsapparatur für Biegepressen auf den nationalen
Markt, die den Handelsnamen SICONTROL trug und die als Sender eine
Laserquelle mit Neon-Helium-Technologie verwendete.
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Die EP0146460 (Crougenec) schlägt ein Verfahren
und eine Schutzvorrichtung für
eine Blechbearbeitungsmaschine vor, mittels eines Laserstrahls.
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Sie umfasst zwei Mittel, um den Sender
und den Empfänger
des Laserstrahls senkrecht anzuordnen, Mittel, um die effektive
Höhe des
Senders des Laserstrahls auszumessen, um sie auf eine Bezugsebene
zu beziehen, Mittel zur Berechnung einer Sicherheitshöhe, in der
der Laserstrahl sich befinden muss, Mittel, um die effektive Höhe des Senders
des Laserstrahls mit der berechneten Sicherheitshöhe zu vergleichen
und um die Senkrechtbewegung des Senders anzuhalten, wenn die Höhe des Laserstrahls
gleich der Sicherheitshöhe
ist.
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Besagte Geräte konnten nicht die zweckdienliche
Quelle liefern und sind daher mit optischen Systemen integriert
worden, um die Geometrie der Ausstrahlung zu verändern, die im wesentlichen
den Zweck haben, eine lineare optische Barriere zu erhalten.
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Zum Beispiel die FR2540224 (Crougenec) hat
zum Gegenstand eine Schutzvorrichtung mit Laserstrahl für Werkzeugmaschinen
der Art Biegepressen. Diese Vorrichtung sind dadurch gekennzeichnet,
dass die Mittel, die die beiden Laserstrahlen herstellen, einen
einzigen Sender für
die beiden Laserstrahlen aufweisen, einen ersten halbdurchsichtigen Spiegel,
der in einem Winkel von 45° zur
Achse des vom Sender ausgehenden Laserstrahls angeordnet ist, und
ein zweiter reflektierender Spiegel parallel zu dem ersten, auf
derselben Querebene gelegen, und wobei die erste und zweite Empfangszelle,
in Richtung auf den ersten bzw. zweiten Spiegel gedreht sind, so
dass sie den sowohl den direkten Laserstrahl empfangen, der den
ersten Spiegel durchquert, als auch den abgelenkten Laserstrahl,
der danach auf den besagten ersten und zweiten Spiegel reflektiert wird.
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EP0264349 (Maillefer), beschreibt
eine Sicherheitsvorrichtung für
Biegepresse oder analoge Maschine. Die Vorrichtung umfasst einen
Laserstrahl, erzeugt von einem Sender, der entlang einer Seite der
Presse liegt, und empfangen von einem auf der anderen Seite der
Presse gelegenen Empfänger. Der
Strahl ist parallel zu dem Winkel der Punze gerichtet, in einem
Abstand von der Arbeitsfläche,
der von einer Fingerbreite bis zum Hub des Winkels der Punze bei
geringer Geschwindigkeit reicht. Eine integrierte Vorrichtung innerhalb
des Durchmessers des Strahls gestattet die reelle Messung der Geschwindigkeit
der Bewegung der Punze oder des gesamten von ihr gezogenen Körpers, so
dass man die Bewegung der Punze abbrechen kann, wenn die gemessene
Geschwindigkeit über
einer vorausbestimmten Geschwindigkeit liegt.
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In der WO97/25568 (Appleyard et al.)
wird eine optische Sicherheitsvorrichtung vorgeschlagen, die auf
ein bewegliches Element montiert werden kann. In diesem Fall sind
zwei Säulen
an den beiden entgegengesetzten Enden des Messers vorgesehen. Eine
der beiden Säulen
trägt die
Ausstrahlungsgruppe, bestehend aus mehreren Erzeugern von Lichtbündeln, während die
gegenüberliegende
Säule die lichtempfindliche
Empfängergruppe
trägt.
In diesem Fall sind die Erzeuger von Lichtbündeln drei Diodenlaser und
liegen auf derselben Horizontalebene, so dass sie aneinander liegen.
Auf der anderen Seite umfasst die lichtempfindliche Empfängergruppe
eine Maske mit Vignette, mit drei zu den Diodenlasern ausgerichteten Öffnungen,
hinter denen sich eine optische Gruppe befindet, die dafür sorgt,
dass die Lichtbündel
in Richtung auf einen Lichtempfänger
zusammenlaufen.
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Schließlich WO0067932 (Appleyard
et al.). Es handelt sich um ein Sicherheitssystem für eine industrielle
Presse mit einem beweglichen Teil, deren Sicherheitsmittel umfassen:
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- 1. Mittel zur Laserausstrahlung, um einen kontinuierlichen
planaren Laserstrahl auszusenden, mit einer im allgemeinen konstanten
seitlichen Breite;
- 2. Lichtempfangsmittel, um den Laserstrahl zu empfangen und
zu ermitteln, wann ein Gegenstand den Laserstrahl durchkreuzt; sowie
- 3. Kontrollmittel, um die Bewegung des beweglichen Teils der
Presse anzuhalten oder zu unterbinden, wenn die Empfangsmittel ermitteln,
dass der Laserstrahl einen Gegenstand gekreuzt hat.
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Der Erfindung nächster Stand
der Technik
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EP0789182 (Wegener) sieht für eine Werkzeugmaschine
seitlich vom Werkzeug eine Reihe von Lichtquellen vor, deren Strahlen
den Lauf des beweglichen Werkzeugs durchqueren, um auf der anderen Seite
von entsprechenden lichtempfindlichen Empfängern ermittelt zu werden.
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Auf diese Weise ist die Anordnung
der Lichtquellen in einer Linie parallel zu dem Hauptteil des beweglichen
Teils des Werkzeugs, durch die Richtung des Laufs hindurch, und
bildet einen elektrisch sensiblen senkrechten Bereich.
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Auch DE19717299 (Fiessler, beschreibt
eine Sicherheitsvorrichtung für
Biegepressen. Anders als die vorgenannten verfügt hier die Ausstrahlungsgruppe über drei
waagrecht ausgerichtete Lichtgeneratoren, zu denen ein vierter Lichtgenerator
hinzukommt, der sich in geringem Abstand entlang der Senkrechten
befindet und somit oberhalb eines der beiden äußeren Lichtgeneratoren der
genannten Dreiergruppe. Auf diese Weise erhält man einen elektroempfindlichen
Bereich mit einer aufwendigen "L"-Form.
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Schließlich ist es bekannt, dass
die Strahlung der Laser im festen Zustand einen unterschiedlichen
Ausfallwinkel zwischen der Abszisse und der Ordinate aufweist, der
im allgemeinen eineinviertel des anderen beträgt.
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Nachteile
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Bei den konventionellen Lösungen ist
daher die Verwendung des Lasers zur Ermittlung des Vorhandenseins
eines Hindernisses bekannt. Jedoch reicht das einfache Vorhandensein
dieser Vorrichtung nicht aus, um jedes Risiko für die Bedienungsleute auszuschließen, die
zufällig
in der Nähe
des Werkzeugs arbeiten müssen.
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Zum Beispiel FR2540224 (Crougenec)
ist sicher einer der ersten, der bei Werkzeugmaschinen zwei Laserstrahlen
vorsieht, parallel und entlang einer idealen Horizontalebene angeordnet.
Die Position der Laserstrahlen liegt jedoch über der senkrechten Bewegungsachse
des Werkzeugs, so dass der mittlere Bereich nicht von der Sicherheitsfunktion,
die dazu dient, die Bewegung des Werkzeugs anzuhalten, abgedeckt
wird.
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Auch EP0264349 (Maillefer) erweist
sich als ungenügend.
Der einzige Laserstrahl ist hier zwar parallel zu dem Werkzeug und
in Achse mit dem senkrechten Lauf des Werkzeugs, vernachlässigt aber ganz
offensichtlich die Strahlen seitlich des Werkzeugs, wo das Unfallrisiko
nicht geringer ist und ein störender
Körper
in der senkrechten Achse des Laufs des Werkzeugs erkannt werden
sollte.
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WO97/25568 (Appleyard et al.), kombiniert vorteilhaft
die beiden eben erwähnten
Vorschläge,
indem sie, auf einer einzigen Horizontalebene, drei Laserbündel mit
kreisförmigem
Querschnitt hinzufügt, von
denen zwei sich an den Seiten der Bewegungsachse des Werkzeugs befinden
und ein drittes mittleres exakt mit der senkrechten Bewegungsachse
des Werkzeugs zusammenfällt.
Auch in diesem Fall jedoch scheint der für Körper elektrisch sensible Bereich
noch nicht optimiert, da die Laserstrahlen zwar nebeneinander liegen,
aber deutlich voneinander getrennt sind. Diese Diskontinuität des elektrisch
sensiblen Bereichs, wenngleich die einzelnen Laserstrahlen komplanar
sind, bedeutet, dass es Flächen gibt,
die nicht von der Sicherheitsfunktion der Vorrichtung abgedeckt
sind. Dies gilt nicht nur für
die Horizontalebene, sondern auch entlang der Senkrechten, da die
Querschnitte der einzelnen Laserstrahlen kreisförmig sind. Daraus folgt, dass,
obwohl es sich um derart nebeneinanderliegende Laserstrahlen handelt,
dass sie komplanar sind, diese nicht in der Lage sind, planare elektrisch
sensible Oberflächen zu
definieren.
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WO0067932 (Appleyard et al.) scheint
im Vergleich zu den vorherigen das Problem der Diskontinuität der Horizontalebene
im Gefolge der komplanaren Laserstrahlen zu lösen, indem sie einen einzigen
kontinuierlichen planaren Laserstrahl vorsieht, mit einer im allgemeinen
konstanten seitlichen Breite. Das wichtigste Problem bei dieser
Lösung
ist, dass sie keinen elektrisch sensiblen Bereich erhalten kann,
der sich auf verschiedene Höhen
erstreckt, so dass eine grundlegende Optimierung der Schutzfunktion
wegfällt.
Denn die Interferenz eines Körperteils
des Bedieners mit dem senkrechten Lauf des Werkzeugs, wie zum Beispiel
der Hände,
kann ganz offensichtlich unter verschiedenen Einfallswinkeln erfolgen.
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Bei der EP0789182 (Wegener) verlaufen, anders
als bei den vorgenannten, die Laserstrahlen entlang einer senkrechten
Ebene derart, dass insgesamt die ganze Fläche des Laufs des Werkzeugs
betroffen ist. Auch in diesem Fall jedoch gibt es offensichtliche
Einschränkungen
beim Schutzbereich, die im wesentlichen die beiden seitlichen Strahlen
in der Nähe
des Bewegungsraums des Werkzeugs während seines Laufs entlang
der senkrechten Achse betreffen. Dazu kommt die Diskontinuität der senkrechten
Fläche,
da sie durch Ausrichten mehrerer Laserstrahlen erhalten wird, von
denen jeder kreisförmigen Querschnitt
hat.
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Schließlich, DE19717299 (Fiessler).
Sie scheint am vollständigsten
zu sein, da sie eine Schutzvorrichtung bietet, deren Laserstrahlen,
jeder mit kreisförmigem
Querschnitt, auf mehreren Niveaus verteilt sind, so dass in der
Praxis ein Schutzbereich mit einem diskontinuierlichen Querschnitt entsteht,
der an die Form eines "L"s erinnert. Die objektive
Begrenzung dieses Vorschlags liegt wieder in der Form des Querschnitts
der einzelnen Laserstrahlen, da sie im wesentlichen kreisförmig sind,
und in der Tatsache, dass sie im wesentlichen voneinander getrennt
sind. Auch in diesem Fall sind die existierenden Geräte definitiv
nicht in der Lage, elektrisch sensible Flächen mit nicht kreisförmigem und
konstantem Querschnitt zu definieren. Dies unabhängig davon, ob sie die Ausrichtung
längs der
senkrechten Ebene betreffen, wie bei der EP0789182 (Wegener), oder
eine horizontale Ebene wie bei der WO97/25568 (Appleyard et al.).
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Daher ist es notwendig, Lösungen zur
Verbesserung im Vergleich zum Stand der Technik aufzufinden.
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Ziel der vorliegenden Erfindung ist
es auch, die obenerwähnten
Nachteile zu beheben.
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Kurze Beschreibung der Erfindung
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Dieses und andere Ziele werden mit
Hilfe der vorliegenden Erfindung erreicht gemäß den aus den anhängenden
Patentansprüchen
hervorgehenden Merkmalen, mittels einer Sicherheitsapparatur für Biegepressen
und Werkzeugmaschinen mit Laserstrahl mit lichtempfindlichem Mehrstufen-Bereich, mit,
in der Nähe
einer Seite des beweglichen Werkzeugs, einer Ausstrahlungsgruppe
und, auf der anderen Seite, mindestens einer entsprechende Gruppe lichtempfindlicher
Empfänger,
die für
einen Laserstrahl mit einer im allgemeinen konstanten seitlichen Breite
empfindlich sind, der von der lotrechten Bewegungsachse des Werkzeugs
durchschnitten wird, wobei die Gruppe lichtempfindlicher Empfänger mittels elektronischer
und/oder elektromechanischer Schaltung wirkt, mit Elementen zum
Anhalten der Bewegung des Laufs des Werkzeugs, und wobei der Laserstrahl
einen elektrisch sensiblen Bereich entsprechend dem orthogonalen
Querschnitt im Vergleich zu der Ausrichtung der Ausstrahlungsachse
aufweist, die mindestens drei lichtempfindliche Empfänger aufweist,
von denen mindestens zwei in einer ersten idealen Ebene angeordnet
sind, deren Höhe
verschieden von der einer zweiten idealen Ebene ist, wo sich mindestens
ein dritter Empfänger
befindet.
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Ziele
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Auf diese Weise, durch den bemerkenswerten
kreativen Beitrag, dessen Wirkung einen unmittelbaren technischen
Fortschritt darstellt, werden die folgenden Ziele erreicht, die
im wesentlichen alle die Funktionsfähigkeit der Sicherheitseinrichtungen
steigern.
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Ein erstes Ziel, zum Beispiel anders
als WO0067932 (Appleyard et al.), war es, einen Spot mit einem elektrisch
sensiblen Schutzbereich zu gewinnen, der sich auf mehrere Niveaus
erstreckt, während
anders als DE19717299 (Fiessler), nur ein Laserstrahl vorhanden
ist, mit einem fast konstanten Breitenquerschnitt. Die Wichtigkeit,
auf mehreren Niveaus oder auch auf mehreren Ebenen zu wirken, also
sowohl parallel als auch waagrecht zur Laufachse des Werkzeugs,
garantiert nicht nur einer größere Schutzfläche als
bei den gewöhnlichen,
die die unerwünschte
Bewegung des Werkzeugs unterbindet, beruht auf der Tatsache, dass
die Apparatur sich besser für
verschiedene Maschinentypen eignet.
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Ein zweites Ziel bestand darin, die
eventuelle Differenzierung der Funktionen jedes lichtempfindlichen
Empfängers
möglich
zu machen, insbesondere mit Kontrolle der Tätigkeit der Maschine.
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Ein drittes Ziel, vor allem bei den
Lösungen, die
den Gebrauch von mehreren Laserquellen vorsehen, war es, einen elektrisch
sensiblen Schutzbereich mit einer höheren Auflösung zu schaffen.
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Ein viertes Ziel, ebenfalls bei den
Lösungen mit
mehreren Laserquellen, betraf die Bauart, nämlich das, die Herstellung
zu vereinfachen, während bei
den vorherigen, um die Laserstrahl parallel zu machen, mechanische
Eingriffe notwendig waren.
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Das Ergebnis war eine hochwertige
Apparatur, mit gutem technologischen Inhalt und besonders zuverlässig, für das Unternehmen,
so dass das Angebot auf dem Markt deutlich verbessert wird, mit moderaten
Herstellungskosten.
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Diese und andere Vorteile gehen aus
der folgenden detaillierten Beschreibung einer Vorzugslösung mit
Hilfe der beigefügten
schematischen Zeichnungen hervor, deren Ausführungseinzelheiten nicht als
einschränkend
zu verstehen sind, sondern nur als Beispiele.
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Inhalt der Zeichnungen
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1 stellt
eine Vorderansicht einer Biegepresse mit Sicherheitsapparatur mit
Laserstrahl mit lichtempfindlichem Mehrstufen-Bereich dar.
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2 ist
eine Detailansicht der Ausstrahlungsgruppe und der entsprechenden
Gruppe lichtempfindlicher Empfänger,
für die
Maschine von 1, wobei
die Laserstrahl-Ausstrahlungsgruppe eine Blende umfasst und eine
Optik in Gestalt eines sphärischen
Dubletts.
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3 ist
eine Detailansicht einer Variante zu der Ausstrahlungsgruppe von 2, der eine Blende umfasst
und eine Optik in Gestalt einer unrunden Linse. 4 ist eine Detailansicht einer weiteren
Variante zu der Ausstrahlungsgruppe von 2 und 3,
der planzylindrische Linsen, eine Blende und ein sphärisches
Dublett umfasst.
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5 veranschaulicht
den Empfangsbereich der lichtempfindlichen Empfängergruppe, wo drei sensibilisierte
Empfänger
mit zur Ausstrahlungsachse des Laserstrahls orthogonalem Querschnitt
vorgesehen sind.
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6 schließlich ist
eine schematische Ansicht des Arbeitsbereichs des Werkzeugs, in
dem der Laserstrahl wirkt.
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Beschreibung von praktischen
Ausführungsbeispielen
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Mit Bezug auch auf die Figuren zeigt
sich, dass eine Werkzeugmaschine 1, in diesem Fall eine Biegepresse,
aus einer unteren Traverse 10 und einer oberen Traverse 11 besteht,
wobei letztere von seitlichen Zylindern 12 bewegt wird
und das Werkzeug 13 trägt.
Die Bewegung des Werkzeugs 13 besteht im wesentlichen aus
einem Lauf in Richtung auf die darunterliegende Matrize 14 und
verläuft
gemäß einer
Achse y–y,
die lotrecht zu ihr ist. In einem Fall sind mit den beiden gegenüberliegenden
Seiten der unteren Traverse 10 Säulen verbunden, die durch gewöhnliche
Verkabelungen auf der einen Seite eine Ausstrahlungsgruppe 2 für einen
fokussierten Laserstrahl LA verbinden, der auf der anderen auf eine
entsprechende Empfängergruppe 3 schaut.
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Die Position der Ausstrahlungsgruppe 2 für einen
fokussierten Laserstrahl, die den elektrisch sensiblen Bereich bestimmt,
und der Empfängergruppe 3 im
Vergleich zu der Werkzeugmaschine 1 liegt in einer konventionelle
Höhe zwischen
der Matrize 14 und dem Werkzeug 13 im Ruhezustand.
Auf diese Weise verläuft
der so erzeugte fokussierte Laserstrahl LA entlang einer Ausstrahlungsachse
x–x parallel
zu dem Werkzeug 13 und wird gekreuzt von der Achse y–y des senkrechten
Laufs des Werkzeugs 13 in Richtung auf die darrunterliegende
Matrize 14.
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Die Ausstrahlungsgruppe 2 besteht
aus einem Lasersender 20, mit Diode, dessen Laserstrahl L
auf den Ausgang 200 gerichtet ist und in einer ersten Lösung (siehe
Zeichnung 2) zuerst eine Blende 21 und dann eine Fokussierungsoptik 22 durchquert und
weiter verläuft
bis zur Empfangsfläche 30 der
gegenüberliegenden
Empfängergruppe 3.
Die Blende 21 besteht aus einem Hindernis, das für das Licht
L der Quelle 20 undurchdringlich ist und mit einer Öffnung ausgestattet
ist, die diejenige Form des fokussierten Laserstrahls LA hat, die
an dem zur Ausstrahlungsachse x–x
orthogonalen Abschnitt ermittelt wurde.
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Seitlich an der Blende 21 ist
eine Fokussierungsoptik 22 positioniert, die aus ein sphärischen Dublett
besteht. In diesem Fall, handelt sich es um ein achromatisches sphärisches
Dublett mit den Maßen Ø60×17 mit
(R1) 105 / (R2) 210 / (EFL) 167, Stärke in der Mitte 17 und
aus Material vom Typ BK7/SF5.
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In einer Variante zu der Ausstrahlungsgruppe 2 (siehe
Zeichnung 3) ist ebenfalls ein Lasersender 20 vorgesehen,
mit Diode, dessen Laserstrahl L auf den Ausgang 200 gerichtet
ist, zuerst eine Blende 21 und dann eine Fokussierungsoptik 22 durchquert, um
dann in Form eines Laserstrahls LA weiterzuverlaufen, bis er auf
die Empfangsfläche 30 der
gegenüberliegenden
Empfängergruppe 3 stößt. Die
Blende 21, bestehend aus einem Hinderis, das für das Licht L
der Quelle 20 undurchdringlich ist, ist, wie die vorherige,
mit einer Öffnung
ausgestattet, die die Form des fokussierten Laserstrahls hat, die
an dem zur Ausstrahlungsachse x–x orthogonalen
Abschnitt ermittelt wurde. Seitlich an der Blende 21 ist
eine Fokussierungsoptik 23 positioniert, die aus eine unrunden
Linse besteht. Diese unrunde Linse hat einen Ø68 mit (R1) 75;K=–0,585 /
(R2) INF / (EFL) 145,6, Stärke in der Mitte 11,4 und
aus Material vom Typ BK7. Man kann feststellen dass bei Verwendung
der Fokussierungsoptik 23, d. h. der unrunden Linse, deren
geometrischen Merkmale es gestatten, die Zuhilfenahme von Korrektursystemen
für die
typischen Ausfallwinkel zu vermeiden. Auf diese Weise wird der Fokussierungsunterschied
der auf die nächst
der optischen Achse (achsenparallel) gelegene Linse einfallenden
Lichtstrahlen korrigiert, wie auch der der Unfalllichtstrahlen auf
die nächst
dem Rand (Rand-) gelegene Linse einfallenden Lichtstrahlen, die
eben von der Differenz des Einfallswinkels des Lichtes erzeugt werden,
das von dem Lasersender 20 kommt. Die unrunde Linse der
Fokussierungsoptik 23 gewährleistet nämlich, dank ihrer sehr geringen
sphärischen
Aberration, die von einer geeigneten polynominalen Krümmung korrigiert
wird, dieselbe Fokussierung für
die beiden Bereiche, den achsenparallelen und den Randbereich. Der
restliche Astigmatismus der Laserdiode ist weniger wichtig im Vergleich zu
der Korrektur der sphärischen
Aberration und daher ist es, als ob das Lichtbündel L, das aus der Blende 21 austritt
und dann aus der unrunden Linse der Fokussierungsoptik 23 in
Form eines Laserstrahls, aus einer einzigen Fokussierung für die beiden
Bereiche stammte.
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In einer weiteren Variante zu der
Ausstrahlungsgruppe 2 (siehe Zeichnung 4) wird eine Korrekturvorrichtung
für die
typischen Ausfallwinkel X und Y des Lichtbündels L angenommen. Es kann
sich in einem Fall um eine Vorrichtung seitlich von dem Lasersender 20 und
vor der Fokussierungsoptik handeln, mit der das Verhältnis zwischen
den besagten Winkeln variiert werden kann. Zum Beispiel ist wieder
ein Lasersender 20 vorgesehen, mit Diode, dessen Laserstrahl
L auf den Ausgang 200 gerichtet ist und zuerst planzylindrische
Linsen 24 und 25 durchquert, danach eine Blende 21 und
dann eine Fokussierungsoptik 22, um dann in Form eines
Laserstrahls LA weiterzulaufen, bis er auf die Empfangsfläche 30 der
gegenüberliegenden
Empfängergruppe 3 stößt.
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Bei den beschriebenen drei Ausstrahlungsgruppen 2 erhält man einen
Laserstrahl LA, der, da er fokussiert ist, den gewünschten
Querschnitt aufweist, von konstanter Form, ursprünglich infolge der Blende 21.
In der Praxis ist es außerdem
möglich,
Ausstrahlungsgruppen 2 vorzusehen, bei denen die Blende 21,
anders als bei den vorher beschriebenen Lösungen, betriebsmäßig hinter
der Fokussierungsoptik 22 oder 23 positioniert
ist.
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Besagtes Laserstrahl LA stößt, parallel
zu dem Werkzeug 13 der Maschine 1, auf eine Empfängergruppe 3,
deren Empfangsfläche 30 mindestens drei
lichtempfindliche Empfänger 300, 301, 302 vorsieht
(siehe 5 und 6), sowohl mit interdependentem
als auch mit unabhängigem
Anhaltesignal. Besagte lichtempfindliche Empfänger 300, 301, 302 sind
voneinander beabstandet und in eine flache Empfangsfläche 30 integriert,
die lotrecht den Laserstrahl LA empfängt, der dann auf die lichtempfindlichen
Empfänger 300, 301, 302 stößt, die
den Empfangsbereich 31 definieren. Im einzelnen besitzt
die Empfängergruppe 3 auf
der einen Seite eine Empfangsfläche 30 mit
einer passenden Vignetten-Abdeckung, wobei die Abdeckung über eine
Vielzahl von Öffnungen
verfügt,
deren jeder der betreffende lichtempfindliche Empfänger 300, 301, 302 entspricht.
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Die Position der lichtempfindlichen
Empfänger 300, 301, 302 hängt eng
von dem Querschnitt des Laserstrahls ab, der orthogonal zur Ausstrahlungsachse
x–x ist
und von der Ausstrahlungsgruppe erzeugt wird.
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So liegen im Fall eines Laserstrahls
LA mit einem Querschnitt in Form zweier idealer Ebenen, die einen
Winkel untereinander bilden wie der in 5, mindestens zwei lichtempfindliche
Empfänger 300 und 301 auf
derselben idealen waagerechten Ebene p1,
auf einer ersten und gemeinsamen Höhe im Vergleich zu der Empfangsfläche 30 und
zusammenwirkend mit einem dritten lichtempfindlichen Empfänger 302,
der außeraxial
im Vergleich zu den ersten ist und auf einer zweiten idealen Ebene
p2 positioniert ist, die kontinuierlich
im Vergleich zu der ersten ist, aber nicht komplanar, höher als
die vorherige.
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In 6 ist
schematisch eine komplexe Empfangsfläche 30 dargestellt,
wobei die lichtempfindlichen Empfänger 300, 301, 302 andersartig
sind, auf parallelen idealen Ebenen p1 p2, pn positioniert, jede
entsprechend einer anderen Höhe,
gemäß der gewünschten
Geometrie und infolge der Blende 21 der Ausstrahlungsgruppe 2.
Auch in diesem Fall liegen jedoch mindestens zwei lichtempfindliche
Empfänger 300 und 301 auf
derselben Horizontalebene p1, oder auf einer
Höhe, die
in diesem Fall niedriger als die folgenden ist.
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Betriebsmäßig schließlich sind die lichtempfindlichen
Empfänger 300, 301, 302 über eine Schnittstelle,
mittels der elektronischen und elektromechanischen Schaltung, mit
der Logikeinheit der Maschine 1 verbunden, die die Bewegung
des Werkzeugs 13 kontrolliert.