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Die
Erfindung betrifft eine Blende gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruchs
1.
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Insbesondere
betrifft die Erfindung eine Blende zum Anbringen an einer Maschine,
insbesondere einer Biegepresse, einer Abkantpresse oder dergleichen,
welche eine mit einem Oberwerkzeug bestückte Oberwange aufweist, die
relativ zu einer mit einem Unterwerkzeug bestückten Unterwange bewegbar ist.
Die Erfindung ist dabei jedoch nicht auf Biegepressen im engeren
Sinne begrenzt und kann ebenso bei Stanzmaschinen, Schneidemaschinen und
anderen Maschinen verwendet werden, bei denen Maschinenteile gefahrbringende
Arbeitsbewegungen gegeneinander ausführen. Bei einer Biegepresse
erfolgt die Umformung des Werkstücks
im Wesentlichen dadurch, dass das Werkstück mit einem Oberwerkzeug gegen
ein Unterwerkzeug gepresst wird. Die gewünschte Formgebung lässt sich durch
entsprechende Ausbildung des Oberwerkzeugs, des Unterwerkzeugs und
der Eindringtiefe erreichen. Häufig
ist das Oberwerkzeug, das an einer Oberwange angeordnet ist, bewegbar,
während
das Unterwerkzeug an einer Unterwange angeordnet ist und feststeht.
Da es jedoch nur auf die Relativbewegung der beiden Werkzeuge zueinander
ankommt, kann alternativ auch das Unterwerkzeug bewegt sein oder
es können
beide Werkzeuge gegeneinander bewegt werden.
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Von
derartigen Maschinen kann eine erhebliche Gefahr für das Bedienpersonal
ausgehen, da Körperteile
gequetscht oder sogar abgetrennt werden können, sofern sie in den Bereich
zwischen Ober- und Unterwerkzeug gelangen, während sich die Werkzeuge relativ
zueinander bewegen. Daher ist z.B. aus der
DE 10 2006 013 793 U1 eine
Sicherheitseinrichtung für
eine derartige Maschine bekannt, bei welcher wenigstens ein optoelektronischer
Sensor vorgesehen ist, mit dem ein Eingriff in den Schutzbereich
zwischen Oberwerkzeug und Unterwerkzeug erkannt werden kann. Ein
derartiger optoelektronischer Sensor kann aus Lichtsender und Lichtempfänger, beispielsweise
einer Kamera, aufgebaut sein, welche ein Bild des Schutzbereichs
aufnimmt und mit einem Sollbild vergleicht. Ein in den Schutzbereich
eindringendes Objekt wird den Lichtweg zwischen Lichtsender und
Lichtempfänger
zumindest teilweise unterbrechen, was durch die Kamera erkannt werden
kann. In der Regel sind der Lichtsender und der Lichtempfänger derart
angeordnet, dass der Lichtweg im Wesentlichen parallel zu einer
Werkzeugkante verläuft
und die Werkzeugkante teilweise in den Lichtweg eintaucht.
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Nachteil
bei einer derartigen Kontrolleinrichtung ist jedoch, dass der Lichtstrahl,
welcher im Wesentlichen parallel zu der Werkzeugkante verläuft, das
Werkzeug streifen kann und dadurch Störungen des Bildes des Oberwerkzeugs
entstehen können. Des
Weiteren können
thermische Luftströmungen Störungen des
Bildes verursachen. Die thermischen Luftströmungen entstehen entweder durch
Zugluft bei geöffneten
Werkstoren oder durch erhitzte Bleche oder Oberwerkzeug. Allgemein
ist dieser Effekt als Schlierenbildung bekannt. Dieser Effekt führt an Biegepressen
zu einer Bildlageverschiebung und Verzerrungen des Bildes. Die Lage
und Qualität
des Bildes im Lichtempfänger
wird beeinflusst und im ungünstigsten
Falle wird das Abbild des Oberwerkzeugs so stark gestört, dass
die Positionskontrolle der Werkzeugspitzen fehlschlägt.
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Um
eine derartige Störung
zu vermeiden, ist es möglich,
an einer Stirnseite des Oberwerkzeugs und/oder des Unterwerkzeugs
eine Blende zu befestigen, welche die Stirnseite des jeweiligen
Werkzeugs im Wesentlichen vollständig
abdeckt und zumindest teilweise seitlich über die Stirnseite des jeweiligen
Werkszeugs übersteht,
um zu verhindern, dass Licht im streifenden Einfall an dem Werkzeug gespiegelt
wird und der Empfänger
durch seine optischen Eigenschaften ein virtuelles Bild sieht, in
dem die Werkzeugspitze nicht mehr erkennbar ist. Durch die Blende
wird derartig einfallendes Licht ausgeblendet, so dass derartige
Reflexionen verhindert werden. Dabei kann die Blende alternativ
auch an der Oberwange und/oder der Unterwange befestigt werden und
kann entweder direkt an der jeweiligen Wange oder dem Werkzeug,
aber auch indirekt über
eine Befestigungsvorrichtung, befestigt werden. Insbesondere kann
die Blende auch in den Lichtempfänger der
Vorrichtung zur Überwachung
des Zwischenraums zwischen den beiden Werkzeugen und zur Überprüfung der
Anordnung des Werkzeugs, welches an der Maschine, insbesondere der
Biege- oder Abkantpresse, angeordnet ist, integriert werden.
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Nachteilig
bei einer derartigen Blende ist jedoch, dass die Stirnseite des
Werkzeugs nicht mehr sichtbar ist, so dass nicht kontrolliert werden
kann, ob das korrekte Werkzeug in die Maschine eingesetzt wurde
und insbesondere, ob die Vorrichtung zur Überwachung des Zwischenraums
korrekt relativ zum Werkzeug montiert wurde. Deshalb wird in dem genannten
Gebrauchsmuster
DE
20 2006 013 793 U1 vorgeschlagen, in der Blende einen Schlitz
vorzusehen, durch den die Werkzeugspitze sichtbar bleibt. Zwar werden
dadurch Spiegelungen ausgeblendet, aber eine derartige Schlitzblende
hat jedoch die Nachteile, dass an dem Schlitz eine starke Beugung des
Lichts auftritt, wodurch das Licht zusätzlich zu den Oberwerkzeugflächen hin
gebeugt wird. Dies verstärkt
wiederum den Effekt der Spiegelung an den Werkzeugflächen. Weiter
nachteilig kann durch die Beugung am Spalt der Blende keine ausreichende Abbildungsqualität bei maximaler
Reichweite garantiert werden.
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Die
Aufgabe der Erfindung liegt daher darin, eine verbesserte Blende
bereitzustellen, welche die Sicherheit von Maschinen, insbesondere
einer Biegepresse oder einer Abkantpresse, erhöht und es weiterhin ermöglicht,
die korrekte Montage des gewünschten
Werkzeugs und insbesondere die korrekte Montage der Vorrichtung
zur Überwachung
des Zwischenraums relativ zu dem Werkzeug zu überprüfen.
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Die
Aufgabe wird gelöst
durch eine Blende mit den Merkmalen des Schutzanspruchs 1 und eine Vorrichtung
zur Überprüfung der
Anordnung eines Werkzeugs in einer Maschine mit den Merkmalen des
Schutzanspruchs 6.
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Die
erfindungsgemäße Blende
weist wenigstens im von der Stirnseite des Oberwerkzeugs im Betriebszustand
abgedeckten Bereich eine Ausnehmung auf, die in Arbeitsrichtung
des Werkzeugs eine geringere Ausdehnung als die sichtbare Länge der Werkzeugspitze
hat. Neu daran ist, dass das bekannte Überwachungsprinzip (
DE 20 2006 013 793
U1 ) umgekehrt wird, indem jetzt nicht direkt das Bild des Oberwerkzeugs
beobachtet wird, sondern indirekt die Veränderung des Blendenbildes.
Da die Werkzeugspitze nicht sichtbar ist, wird das Licht entlang der
Oberwerkzeugflächen
vollständig
abgeblendet. Dennoch kann die Position der Werkzeugspitze weiterhin
kontrolliert werden, indem beobachtet wird, ob die Werkzeugspitze
weiterhin die Ausnehmung abdeckt oder nicht. Auch eine Verschiebung
der Werkzeugspitze über
die Blende hinaus (unterhalb der Blende) wird erkannt. Nur so kann
erreicht werden, dass kein kritisches Licht entlang der Oberwerkzeugflächen in
den Lichtempfänger
gelangt, wie dies bei der bisher bekannten Lösung noch der Fall war, insbesondere
bei dünnen
Werkzeugen.
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Welche
Toleranzen für
eine zulässige
Werkzeugspitzenverschiebung erlaubt sind, wird durch die Geometrie
der Blende, also durch die Form und Größe der Ausnehmung sowie die
Außenkontur
der Blende bestimmt.
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Vorteilhafterweise
beträgt
die Ausdehnung maximal ein Drittel der sichtbaren Länge der
Werkzeugspitze, vorzugsweise in Arbeitsrichtung eine Ausdehnung
von etwa 2 mm.
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In
konstruktiv einfacher Weise ist die Ausnehmung als Rundloch ausgebildet.
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Wenn
die Ausnehmung als im Wesentlichen senkrecht zur Arbeitsrichtung
verlaufender Schlitz ausgebildet ist, kann auch eine horizontale
Verschiebung des Oberwerkzeugs erkannt werden.
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Die
erfindungsgemäße Blende
kommt vorzugsweise in einer Vorrichtung zur Überprüfung der Anordnung eines Werkzeugs
in einer Maschine, insbesondere einer Biegepresse, einer Abkantpresse oder
dergleichen, zum Einsatz, wobei die Maschine eine mit einem Oberwerkzeug
bestückte
Oberwange aufweist, die relativ zu einer mit einem Unterwerkzeug
bestückten
Unterwange bewegbar ist, wobei die Vorrichtung einen optoelektronischen
Sensor aufweist, mit welchem Informationen über die Werkzeugbestückung von
Ober- und/oder Unterwange erhaltbar ist. Vorzugsweise ist dabei
der optoelektronische Sensor als Lichtschranke oder als Kamera ausgebildet,
wobei besonders bevorzugt die Blende in den Lichtempfänger des
optoelektronischen Sensors integriert ist.
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen ausführlich erläutert. Es
zeigt:
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1 eine
schematische Ansicht einer Biegepresse,
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2 eine
schematische nicht maßstäbliche Schnittdarstellung
der Vorrichtung aus 1 mit einer Blende einer ersten
Ausführungsform,
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3 eine
Ansicht wie 2 mit einer Blende einer zweiten
Ausführungsform.
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Eine
in 1 gezeigte Gesenkbiegepresse 10 besitzt
eine Oberwange 12, die zu einer Arbeitsbewegung vertikal
nach unten gegen eine Unterwange 14 angetrieben werden
kann, um ein auf der Unterwange 14 aufliegendes Werkstück 16 zu
biegen. Die Oberwange 12 und die Unterwange 14 sind
mit Ober- und Unterwerkzeug 18 und 20 bestückt, die eine
entsprechende Form aufweisen, um das Werkstück 16 in eine bestimmte
Form zu biegen. Während der
Arbeitsbewegung wird ein Öffnungsspalt 22 zwischen
dem Oberwerkzeug 18 und dem Werkstück 16 allmählich geschlossen.
Die Gesenkbiegepresse 10 wird gesteuert von einer Steuerung 24 und
kann beispielsweise durch einen Fußschalter 26 aktiviert
werden.
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An
beiden Seiten der Oberwange 12 ist jeweils ein Haltearm 28 vorgesehen.
Die Haltearme 28 tragen einen Lichtsender 30 und
einen ortsauflösenden
Empfänger 32,
die Teile einer optoelektronischen Sicherheitseinrichtung 33 sind.
Der Lichtsender 30 besitzt eine Lichtquelle, beispielsweise
eine Laserdiode und eine Sendeoptik, die das Sendelicht zu einem
parallelen Lichtstrahl 34 aufweitet. Der Empfänger 32 ist
kameraartig aufgebaut und besitzt einen ortsauflösenden zweidimensionalen Lichtempfänger, beispielsweise
einen CMOS-Matrix-Empfänger,
der von dem Lichtstrahl 34 beaufschlagt wird. Über eine Empfangsoptik
wird das Licht auf den Lichtempfänger
abgebildet. Ein optisches Filter, dessen Durchlassbereich auf die
Wellenlänge
des Lichtsenders 30 abgestimmt ist, kann Umgebungslicht
filtern und verbessert somit das Signal-/Rausch-Verhältnis.
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Der
parallel aufgeweitete Lichtstrahl 34 durchquert den Öffnungsspalt 22 entlang
der Unterkante des Oberwerkzeugs 18. Durch den Lichtstrahl 34 ist
ein volumenförmiger
Schutzbereich 46 gebildet. Durch den Lichtempfänger 32 kann
erkannt werden, ob der Lichtstrahl 34 ganz oder teilweise
unterbrochen ist (2). Dazu ist eine Auswerteeinrichtung
vorgesehen, die z.B. an dem Empfänger 32 oder auch
in der Maschinensteuerung 24 angeordnet sein könnte. Wenn
eine zumindest teilweise Unterbrechung des Lichtstrahls 34 innerhalb
des Schutzbereichs 46 vorliegt, wie dies beispielsweise
durch eine eingreifende Hand verursacht sein könnte, wird dies durch die Abbildung
(Schattenbildung) auf den ortsauflösenden Lichtempfänger erkannt.
In der Auswerteeinrichtung können
Bedingungen abgeprüft
werden, ob das Objekt z.B. ein zulässiges ist oder nicht. Wenn
in der Auswerteeinrichtung schließ-lich eine Gefahr durch das
Eindringen des Objektes in den Schutzbereich 46 erkannt
wird, wird ein Schaltsignal ausgelöst, beispielsweise zum Anhalten
des Oberwerkzeugs 18. Dadurch wird eine Bedienperson vor Verletzungen
durch das Oberwerkzeug 18 geschützt.
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Damit
der Schutzbereich 46 direkt an der Werkzeugkante des Oberwerkzeugs 18 anschließt, sind
der Sender 30 und der Empfänger 32 derart angeordnet,
dass ein Teil der Werkzeugspitze 40 in den Lichtstrahl 34 hineinragt.
Zwar würde
dann dieser Teil 40 auf den ortsauflösenden Lichtempfänger abgebildet,
aber diese Abbildung würde
in der Auswerteeinheit als zulässig
erkannt. Dies kann z.B. durch Speicherung eines Referenzbildes oder ähnlichem
realisiert sein.
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Der
Lichtstrahl 34 ist derart aufgeweitet, dass er die Empfangsoptik
des Empfängers 32 im
Wesentlichen voll ausleuchtet. Damit auch bei Vibrationen der Lichtempfänger 40 stets
getroffen wird, kann der Querschnitt des Lichtstrahls 34 am
Ort des Lichtempfängers 32 kleiner
als der Lichtempfänger 40 sein. Der
Einfachheit halber sind im Querschnitt in 2 der Lichtstrahl 34,
das Schutzvolumen 46 und die Öffnung der Empfangsoptik des
Lichtempfängers 32 als
exakt übereinanderliegend
schematisch dargestellt.
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Erfindungsgemäß ist zwischen
der Stirnseite 42 des Oberwerkzeugs 18 und dem
Lichtempfänger 32 eine
Blende 50 angeordnet, die aus Sicht des Lichtempfängers 32,
wie er in 2 zu erkennen ist, seitlich über die
Stirnseite 42 des Oberwerkzeugs 18 übersteht.
Die Werkzeugspitze 40 des Oberwerkzeugs 18 wird
somit von der Blende 50 verdeckt. Deshalb ist die Werkzeugspitze 40 in 2 lediglich schraffiert
dargestellt. Allerdings darf die Blende 50 die Werkzeugspitze 40 zumindest
in Arbeitsrichtung 52 nur geringfügig überdecken, denn ein möglichst großer Bereich
unterhalb der Werkzeugkante muss für den lichtempfangenden Empfänger 32 sichtbar sein,
um den zu überwachenden
Bereich (Schutzvolumen 46) möglichst nahe an der Werkzeugkante
zu haben. Des Weiteren weist die Blende 50 wenigstens im
von der Stirnseite 42 des Oberwerkzeugs 18 im Betriebszustand
abgedeckten Bereich eine Ausnehmung 54 auf, die in Arbeitsrichtung 52 des
Werkzeugs eine geringere Ausdehnung hat, als die sichtbare Länge der
Werkzeugspitze 40, also der Teil der Werkzeugspitze, den
der Empfänger 32 ohne
die Blende 50 sähe.
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Mittels
der Ausnehmung 54 ist damit eine gewisse Kontrolle der
Werkzeugbestückung
gegeben, denn wenn das Oberwerkzeug 18 seine Position ändert, wird
die Ausnehmung 54 frei und Licht kann hindurchtreten, das
vom Empfänger 32 wahrgenommen wird,
wodurch festgestellt wird, dass die Werkzeugposition nicht mehr
korrekt ist. Gleiches gilt, wenn die Werkzeugspitze 40 unter
der Unterkante 56 der Blende 50 hervortritt. Damit
ist die Toleranz für
eine zulässige
Werkzeugverschiebung durch die Geometrie der Blende 50 bzw.
der Ausnehmung 54 bestimmt. In dem Ausführungsbeispiel nach 2 ist
die Ausnehmung 54 als Rundloch ausgebildet.
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In
einer weiteren in 3 dargestellten Ausführungsform
der Erfindung ist die Ausnehmung 54 als im Wesentlichen
waagerechter, also zur Arbeitsrichtung 52 im Wesentlichen
senkrecht ausgerichteter Schlitz 58 ausgebildet. Die Breite
des Schlitzes 58 kann beispielsweise etwa 2 mm betragen.
Dadurch kann kontrolliert werden, ob die Werkzeugspitze in unzulässiger Weise
seitlich verschoben ist.
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Die
Blende 50 kann dann als separates Bauteil zwischen der
Stirnseite 42 des Oberwerkzeugs 18 und der Empfangsoptik
des Empfängers 32 angeordnet
sein oder alternativ in den Lichtempfänger 32 integriert
sein, wie dies in den 2 und 3 angedeutet
ist.