DE202007012255U1 - Vorrichtung zur Erkennung von optischer Strahlung - Google Patents

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Abstract

Anordnung (10) zum Detektieren des Eindringens einer optischen Strahlung (12), insbesondere einer kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahlung, in zumindest ein von zwei Wandungen (14, 16) einer Einhausung eines Schutzwandsystems (18) begrenztes Teilvolumen (20), in dem zumindest ein Empfänger (22) zum Detektieren der Strahlung angeordnet ist, der mit eine Auswerteschaltung (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) eine Durchbrechung (26) einer äußeren Wandung (16) der Einhausung durchsetzende Sender-/Empfängereinheit (28) aufweist, die aus mehreren auf einem Rohrmantel (30) umfangseitig angeordneten Empfängern (22) und mehreren auf einem Kreis die Empfänger (22) konzentrisch umgebenen Sendern (32) besteht.

Description

  • Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zum Detektieren des Eindringens einer optischen Strahlung, insbesondere einer kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahlung, in zumindest ein von zwei Wandungen einer Einhausung eines Schutzwandsystems begrenztes Teilvolumen, in dem zumindest ein Empfänger zum Detektieren der Strahlung angeordnet ist, der mit einer Auswerteschaltung verbunden ist.
  • Moderne Hochleistungslaser werden in der industriellen Fertigung zur Materialbearbeitung eingesetzt. Portalanlagen und Robotersysteme erlauben dem Anwender eine maximal flexible Führung der Laserstrahlung zum Werkstück. Kann die Laserenergie in Lichtwellenleitern zum Bearbeitungsort geführt werden, wird die Dynamik dieser Systeme noch wesentlich erhöht. Zur Sicherung von Leib und Leben werden passiv wirkende (absorbierende) Schutzwände, meist aus Metall, mit einfachen oder mehrfach hintereinander angeordneten Platten um den Laserbereich aufgebaut, die so genannten Einhausungen. Innerhalb dieser Schutzwände tritt Laserstrahlung mit extrem hoher Energiedichte auf.
  • Durch das Bearbeiten der Werkstücke kommt es zusätzlich zu unkontrollierten Reflexionen. Direkte oder indirekte Laserstrahlung, im schlimmsten Fall der Rohstrahl, trifft auf die Umhausung, die ihrerseits die Aufgabe hat Personen außerhalb vor der Strahlung zu schützen. Je nach Betriebsart der Laseranlage muss dieser Schutz für einen Zeitraum t gewährleistet sein, z. B. bis der Bediener der Anlage den Fehler bemerkt und diese stillsetzen kann. Durch die hohe Laserenergie und die oft geringen Abstände zur Schutzwand wird dieser Zeitraum t bis zur Abschaltung immer geringer, oder die Materialanforderungen an die Einhausung immer anspruchsvoller. Ausschließlich passive Schutzwände sind daher nur bedingt zur Absicherung von Personen geeignet.
  • Die Patentveröffentlichungen DE 100 17 284 C1 , DE 103 25 906 A1 , DE 196 29 037 C1 betreffen rein den passiven Schutz durch verschiedene Ausführungen der Oberflächenbeschaffenheiten bzw. der Zwischenräume der Wände. Es werden die unterschiedlichen Wärmeleiteigenschaften oder das Reflexionsvermögen zur Realisierung der passiven Strahlensicherheit genutzt. In der Praxis sind die Oberflächen der Schutzwände jedoch bereits nach kurzer Zeit durch Öl, Schmutz und Staub dermaßen verunreinigt, dass die ursprünglichen Eigenschaften der Schutzvorrichtungen nicht mehr gegeben sind.
  • Die DE 36 38 874 C2 beschreibt ein aktives Verfahren, wobei die dem Laser zugewandte Innenwand, ähnlich einer Schmelzsicherung, mit einem elektrisch aktiven Leiter ausgerüstet ist. Gegenüber der hier beschriebenen Anordnung ist eine sichere Funktion dabei nur gegeben, wenn die Innenwand in ihrem Absorptionsverhalten exakt auf die Laserwellenlänge abgestimmt ist und zusätzlich eine elektrisch aktive Sicherung enthält. Um dieses System z. B. für Faserlaser mit sehr kleinem Strahldurchmesser verwenden zu können, müsste der elektrische Leiter in sehr engen Mäandern in die Wand eingebettet sein, was einen hohen konstruktiven und kostenintensiven Aufwand bedeutet.
  • Die DE 89 08 806 beschreibt eine zu der oben beschriebenen, nahezu identische Anordnung.
  • Die DE 199 40 476 A1 beschreibt eine aktive Anordnung zur Erkennung optischer Strahlung mittels beliebiger Sensoren. Jedoch ist in diesem Verfahren die Ausführung der Schutzwand ein wesentlicher Bestandteil der Funktion. Die Verwendung von Wärmesensoren an der dem Laser zugewandten Wand erfordert, je nach den Wärmeleiteigenschaften des Wandmaterials eine nicht unerhebliche Anzahl von Sensoren für eine sichere Abschaltung. Die beschriebene Variante mit optischen Sensoren und einer mit Folie ausgestatteten Lochblechwand innen erfordert wiederum speziell konstruierte Wandelemente.
  • Aus der EP-B-0 321 965 sind eine Anordnung sowie ein Verfahren zum Detektieren einer Laserstrahlung bekannt, die aus einem Arbeitsbereich austritt. Hierzu wird der Arbeitsbereich von einer Wand umgeben, in der ein Detektor angeordnet ist, über den die Illumination gemessen wird, die durch auf die Wand auftreffende Laserstrahlung erzeugt wird. Zur Überprüfung des Sensors ist in einem die Aussparung umgebenden Gehäuse ein Photoemitter angeordnet, dessen Strahlung von dem Empfänger zur Überprüfung dessen Funktion empfangen wird.
  • Ein Sicherheitssystem zur Überprüfung von Laserstrahlen ist der GB-A-2 171 513 zu entnehmen. Dabei wird der Laserstrahl mittels eines Empfängers detektiert. Zur Überprüfung der Funktionstüchtigkeit des Empfängers ist eine Infrarotlichtquelle vorgesehen, dessen Strahlung von dem Empfänger erfasst wird.
  • Der Erfindung liegt die technische Aufgabe zugrunde, eine aktive Anordnung zur Erkennung des Versagens der inneren Schutzwand sicher zu ermöglichen und entsprechend auszuwerten. Die Anordnung soll unabhängig von der Konstruktion der Schutzwand und dem dafür verwendeten Material sein und insbesondere in vorhandene Systeme nachträglich eingebaut werden können.
  • Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Anordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, dass die Anordnung eine eine Durchbrechung einer äußeren Wandung der Einhausung durchsetzende Sender-/Empfängereinheit ausweist, die aus auf einem Rohr- wie Zylindermantel angeordneten Empfängern und den Mantel umgebenden Sendern besteht. Insbesondere sind die Empfänger geometrisch auf einer Umfangslinie angeordnet, die parallel zur Umfangsfläche des Rohrmantels verläuft, also im Falle eines Zylindermantels konzentrisch zu diesem auf einem Kreis.
  • Als aktives Sensorsystem erfasst die Sender-/Empfängereinheit in Sekundenbruchteilen eine Fehlbestrahlung und löst einen Sicherheitskreis beispielsweise eines Lasersystems aus. Die Sender-/Empfängereinheit überwacht das Teilvolumen, d. h. den Hohlraum zwischen den Wandungen der Einhausung eines doppelwandigen Kabinenelementes. Sobald in diesen Hohlraum Laserstrahlung eintritt, sprechen die Empfangselemente an und lösen den Sicherheitskreis des Lasersystems aus.
  • Um einen kompakten Aufbau der Anordnung zu ermöglichen und eine problemlose Montage an bereits bestehenden Doppelwandkabinenelementen zu gewährleisten, ist vorgesehen, dass die Sender-/Empfängereinheit an einer Unterseite eines die Auswerteschaltung aufnehmenden Gehäuses angeordnet sind, wobei die Unterseite des Gehäuses an einer Außenfläche der Wandung der Einhausung anliegt und an dieser befestigbar ist.
  • Aufgrund dieser Ausführung ist ein modularer Aufbau von sicheren Einhausungen bzw. Laserkabinen möglich. Es können preisgünstige Standardkabinenelemente anstelle teurer Spezialeinhausungen eingesetzt werden.
  • Insbesondere können dünne, doppelwandige Schutzwände auch bei hohen Laserleistungen eingesetzt werden, wodurch geringe Materialkosten und einfache Montage bei minimalem Platzbedarf unabhängig von der verwendeten Laserleistung erreicht werden können.
  • Ferner zeichnet sich die Anordnung dadurch aus, dass diese ideal für die Nachrüstung bestehender doppelwandiger Einhausungen ausgebildet ist. Bestehende Einhausungen können teils sehr einfach auf den neuesten sicherheitstechnischen Stand gebracht werden.
  • Die Anordnung kann auch für die unterschiedlichsten doppelwandigen Kabinenkonzepte eingesetzt werden.
  • Durch die Anordnung wird eine Selbstüberwachung nach Sicherheitskategorie 3 erreicht.
  • Dabei umfasst die Sender-/Empfängereinheit mehrere selbstüberwachende Empfänger sowie die Auswerteschaltung, mit der ein Empfängersignal kontinuierlich überprüft und ausgewertet wird. Durch eine permanente Selbstüberwachung ist die korrekte Funktion der Empfänger jederzeit sichergestellt. Die Auswerteschaltung wird durch das robuste Metall- oder Kunststoffgehäuse, vorzugsweise Aluminiumgehäuse, geschützt, an das die Sender-/Empfängereinheit direkt eingebaut ist. Dadurch entspricht die Sensorik im einmontierten Zustand der Schutzklasse IP65.
  • Die Sender wie LED sind derart angeordnet, dass deren Abstrahlkegel jeweils quer wie im Wesentlichen senkrecht zu den Wandelementen verläuft und dass die Empfänger wie Fotodioden derart auf dem Mantel angeordnet sind, dass deren Empfangskegel zumindest in etwa parallel zu den Wandelementen verläuft. Dadurch werden einerseits eine sichere Selbstüberwachung und andererseits ein sicherer Empfang der zu detektierenden Strahlung gewährleistet.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist jedem Sender ein Empfänger zugeordnet, wobei ein Sender-Empfänger-Paar diametral gegenüberliegend angeordnet ist, damit die Selbstüberwachung auch die Reflexion an Wandungen einschließt, d. h. eine direkte Bestrahlung vermieden wird.
  • Des Weiteren ist vorgesehen, dass mehrere Detektoranordnungen an einem Kabelstrang in Reihe geschaltet sind, wobei jede Anordnung einen Eingang und einen Ausgang aufweist. An einer Ausgangsbuchse der letzten Anordnung in der Kette kann ein Abschlussstecker angebracht sein, welcher die beiden Not-Aus-Schleifen mit der jeweiligen Rückleitung verbindet. Alternativ kann auch anstatt des Abschlusssteckers eine separate Rückleitung angeschlossen werden.
  • Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Einhausung als modular aufgebautes Kabinensystem ausgebildet ist, umfassend Doppelwandelemente ohne Füllstoffe und Verstrebungen mit einem Abstand A im Bereich von 35 mm die Wandelemente zur Vermeidung von Störsignalen lichtdicht aufgebaut sind.
  • Im Gegensatz zum Stand der Technik wird hier ein aktives, elektronisches Verfahren vorgestellt welches unabhängig von der Schutzeinhausung und deren Material, die optische Strahlung als Störung eines Referenzsignals erkennt und im Fehlerfall sehr schnell zur Abschaltung der Quelle führt.
  • Eine erfindungsgemäße Anordnung zeichnet sich des Weiteren dadurch aus, dass über einen mit dem Sender verbundenen Generator eine Referenzstrahlung erzeugbar ist, dass der Generator ein Code- und/oder Modulationsmuster für die von dem Sender im Wellenlängenbereich der zu detektierenden Strahlung emittierten Strahlung erzeugt, dass der Generator mit der Auswerteschaltung verbunden ist und dass die Auswerteschaltung das Code- und/oder Modulationsmuster mit der von dem Empfänger empfangenen Strahlung vergleicht und bei gestörtem Code- und/oder Modulationsmuster die zu detektierende Strahlung abschaltet.
  • Die Anordnung dient zur Erkennung von kohärenter (Laser-) und/oder inkohärenter (LED-)Strahlung in einem beliebigen Schutzwandsystem aus mindestens zwei absorbierenden Wandelementen. Die Erfindung dient dem Schutz vor gefährlicher optischer Strahlung außerhalb des Einhausungsbereiches durch aktive Überwachung der passiven Schutzelemente mittels Sensoren. Das System ist sicherheitsgerichtet ausgelegt und kann in vorhandene Einhausungen nachgerüstet werden.
  • Auf der Erkenntnis des Absorptionsverhaltens des Schutzwandmaterials aufbauend besteht die erfinderische Idee darin, dass die Zerstörung der inneren Schutzwand der Schutzeinhausung zunächst billigend in Kauf genommen wird. Hat die Laserstrahlung die erste Schutzschicht durchbrochen, kommt es im Innenraum zwischen den beiden Wandelementen zu einer hohen Strahlungsleistung, gestreut und/oder gerichtet, der verwendeten Laserenergie. Optisch empfindliche Sensoren erkennen diese Strahlung als Störung des Puls- oder Codemusters der Strahlung eines Senders und das Ergebnis wird entsprechend ausgewertet und umgesetzt. Dabei kann das so gewonnene Signal zur automatischen, sicherheitsgerichtete Notabschaltung einer Laseranlage verwendet werden.
  • Die Dauer für die Erwärmung und die Ausbreitung der Wärmeenergie im Schutzmaterial ist für das Detektieren der Strahlung unerheblich. Ebenso ist es nicht von Bedeutung, welches Wandmaterial verwendet wird oder welchen Grad an Verschmutzung die Oberfläche aufweist.
  • Die erfindungsgemäße Lehre ermöglicht, dass sich nahezu alle vorhandenen Doppelwandschutzeinhausungen mit diesem System nachrüsten lassen.
  • Zur Vermeidung von Fehlfunktionen z. B. durch Streu- oder Tageslicht besteht die Möglichkeit, die Sensoren mit entsprechenden Filtern auf einen zu detektierenden Wellenlängenbereich einzuschränken.
  • Die Anordnung der Sensoren und Empfänger ermöglicht eine Überwachung der Sensoren auf ihren technisch einwandfreien Zustand zu jeder Zeit. Hierzu werden die Sensoren mit Hilfe von niederenergetischen Strahlungsquellen mit modulierter und/oder codierter Strahlung dauerhaft beaufschlagt. Das Gebersignal wird hierbei sowohl auf elektrischem Wege (Ausgang, Sollwert) als auch auf optischem Wege (Eingang, Istwert) verglichen (zweifache Rückkopplung). Nur wenn die Modulation und/oder Codierung auf beiden Kanälen identisch ist, bleibt die Auswerteelektronik im aktiven Zustand (keine Störung detektiert). Eine sicherheitsgerichtete Ausführung der Elektronik (Stand der Technik) garantiert eine Fehlermeldung bei elektrischem oder elektronischem Versagen (Bauteile, Spannungsversorgung, Kabelbruch etc.).
  • Basierend auf den oben beschriebenen Ausführungen besteht die erfindungsgemäße Fehlererkennung darin, dass Laser- oder andere optische Strahlung, die in den Zwischenraum der Schutzeinhausung eindringt und dem zu detektierenden Wellenlängenbereich entspricht, auf jeden Fall zu einer Störung des Puls- oder Codemusters des Sensorsystems führt und damit sofort ein Auslösen des Sicherheitskreises folgt (z. B. Abfall eines Relais).
  • Die beschriebene Anordnung ist sowohl für kontinuierliche Laserstrahlung als auch für gepulste Systeme gleichermaßen geeignet.
  • Es besteht auch die Möglichkeit, die in sich sicherheitsgerichteten elektronischen Auswerteeinheiten so zu gestalten, dass eine beliebige Kaskadierbarkeit entsteht. Dies ist eine we sentliche Voraussetzung, um beliebig viele Wandelemente miteinander verknüpfen zu können oder den Aufbau mehrerer Sicherheitskreise (Zonen) in einem System zu realisieren.
  • Die Erfindung bezieht sich auch auf ein Verfahren zum Detektieren von optischer Strahlung, wie Laserstrahlung, in zumindest einem definierten Teilvolumen einer Schutzeinhausung, wobei die optische Strahlung von einem Empfänger detektiert wird, der mit einer von einem Sender emittierten Referenzstrahlung beaufschlagt wird. Dabei ist vorgesehen, dass der zumindest eine Sender und der zumindest eine Empfänger in einem definierten Teilvolumen zwischen zwei die Schutzeinhausung bildenden Wandungen angeordnet werden, wobei im Bereich der zu detektierenden Strahlung eine modulierte und/oder codierte Strahlung als Referenzstrahlung von dem Sender erzeugt wird und dass eine Störung des Musters der modulierten und/oder codierten Strahlung als Eindringen der zu detektierenden Strahlung in das Teilvolumen gewertet wird.
  • Nach Feststellen eines gestörten Musters wird die optische Strahlung sofort abgeschaltet.
  • Entsprechend einer weiteren bevorzugten Verfahrensweise ist vorgesehen, dass dem zumindest einen Empfänger ein Filter vorgeschaltet wird, wobei das von dem Empfänger empfangene Wellenlängenband λ2 der Strahlung mit λ2 = λ1 ± Δλ begrenzt, wobei λ1 des Wellenlängenbereichs sowohl der zu detektierenden Strahlung als auch der Referenzstrahlung ist.
  • Weitere Einzelheiten, Vorteile und Merkmale der Erfindung ergeben sich nicht nur aus den Ansprüchen, den diesen zu entnehmenden Merkmalen -für sich und/oder in Kombination-, sondern auch aus der nachfolgenden Beschreibung von den Zeichnungen zu entnehmenden bevorzugten Ausführungsbeispielen.
  • Es zeigen:
  • 1 eine Schnittdarstellung eines von zwei Wandungen einer Einhausung eines Schutzwandsystems begrenzten Teilvolumens mit Detektoranordnung,
  • 2a, 2b eine Seitenansicht sowie eine Draufsicht der Sender-/Empfängereinheit der Detektoranordnung,
  • 3a, 3b eine Seitenansicht und eine Draufsicht der Sender-/Empfängereinheit mit dargestelltem Abstrahlbereich der Sende- und Empfangselemente und
  • 4 ein Blockschaltbild einer Einbindung der Detektoranordnungen in eine Sicherheitssteuerung einer Gesamtanlage.
  • 1 zeigt rein schematisch in Schnittdarstellung eine Anordnung 10 zum Detektieren des Eindringens einer kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahlung 12 in zumindest ein von zwei Wandungen 14, 16 einer Einhausung 18 eines Schutzwandsystems begrenztes Teilvolumen 20. Die Wandungen 14, 16 sind mit einem Abstand A im Bereich von ca. 35 mm voneinander angeordnet. In dem Teilvolumen 20 ist zumindest ein Empfänger 22 wie Fotodiode zum Detektieren der Strahlung 12 angeordnet ist. Der zumindest eine Empfänger 22 ist mit einer Auswerteschaltung 24 verbunden.
  • Die Anordnung zeichnet sich dadurch aus, dass diese eine eine Durchbrechung 26 der äußeren Wandung 16 durchsetzende Sender-/Empfängereinheit 28 aufweist. Die Sender-/Empfängereinheit 28 umfasst mehrere Empfänger 22, die auf einem sich in das Volumen 20 erstreckenden Zylindermantel 30 angeordnet sind und von mehreren im Kreis angeordneten Sendern 32 konzentrisch umgeben sind.
  • Die im Volumen 20 angeordnete Sender-/Empfängereinheit 28 ist mit der Auswerteschaltung 24 verbunden, die in einem außerhalb des Volumens 20 auf einer Außenfläche 34 der äußeren Wandung 16 angeordneten Gehäuse 36 angeordnet ist. Dabei bilden das Gehäuse 36 und die Sender-/Empfängereinheit 28 einen kompakten Aufbau, der eine problemlose Montage an bereits bestehende Doppelwandkabinenelemente ermöglicht. Hierzu ist lediglich die Durchbrechung 26 in der äußeren Wandung 16 vorzusehen, wobei eine Unterseite 30 des Gehäuses 36 an der Oberfläche 34 der äußeren Wandung 16 anliegt und mit dieser verbindbar wie verschraubbar ist.
  • Gemäß 2a und 2b sind die Sender 32 auf einem Kreis angeordnet und umgeben die Empfangselemente 22 konzentrisch, wobei jeden Empfangselement 22 ein Sendeelement 32 zugeordnet ist. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel weist die Sender-/Empfängereinheit jeweils acht Sender und acht Empfänger auf.
  • Die Empfänger 22 sind in einer Ebene angeordnet, die mit Abstand parallel zu einer Ebene verläuft, in der die Sender 32 angeordnet sind. Des Weiteren ist vorgesehen, dass die Sender eine Abstrahlcharakteristik 40 aufweisen, die kegelförmig und im Wesentlichen senkrecht zu dem äußeren Wandelement verläuft, während die Empfangselemente eine Empfangscharakteristik 42 aufweisen, die im Wesentlichen parallel zu dem äußeren Wandelement 16 ausgerichtet ist.
  • 3a und 3b zeigen zusätzlich einen Abstrahlbereich 44 des Senders 28 in Draufsicht sowie den Empfangsbereich 42 eines Empfängers in Draufsicht.
  • 4 zeigt ein Schaltbild, dem eine Verschaltung der Detektoranordnung (Laserspy) an einen Not-Aus-Kreis 44 einer CNC-Steuerung 46 einer Laseranordnung 48 dargestellt ist. Die Verschaltung der einzelnen Detektoranordnungen 10 erfolgt in Reihenschaltung, wobei beispielsweise 10 Detektoren pro Sensorstrang in Reihe liegen. Hierzu weist jede Anordnung einen Eingang 48 sowie einen Ausgang 50 auf, die über vorkonfektionierte Leitungen sodann miteinander verbunden werden können.
  • Zur Montage ist lediglich das Montageloch 26 für den Sensorkern bzw. Sender-/Empfängereinheit 28 sowie Befestigungsbohrungen für das Sensorgehäuse 36 an der Wandung 16 der Schutzwandung 18 erforderlich.
  • Steuerungsseitig gibt es verschiedene Möglichkeiten, die Detektoranordnung 10 in die Sicherheitsmechanismen einer Gesamtanlage einzubinden, wie z. B. eine Verschaltung der Einzelstränge an einem schnell schaltenden Sicherheitsschaltgerät (PNOZ), das mit dem Not-Aus-Kreis 44 der Strahlenquelle verbunden werden kann oder eine Anbindung an eine Sicherheits-SPS bzw. an einen dezidierten Safety-Controller.
  • Jede Detektoranordnung 10 ist zweikanalig ausgelegt und verfügt über eine optische Signalisierung durch zwei Status-LEDs, mit denen der aktuelle Zustand angezeigt wird.
  • Die Anordnung 10 arbeitet nach einem Verfahren, bei dem verschiedene Strahlungsquellen 32 innerhalb des Teilvolumens 20 der Schutzwand 18 aus zwei Platten (inneres Wandelement 16, äußeres Wandelement 14) derart angeordnet sind, dass die emittierte Strahlung mit einer Wellenlänge λ1 auf verschiedene, in diesem Beispiel auf einem Zylindermantel angeordnete Empfänger 22 trifft. Zum Schutz vor Fremdstrahlung können vor den Empfängern Filter angebracht werden, die den Empfangsbereich auf ein Wellenlängenband λ2 = λ1 ± Δλ begrenzen. λ1 soll hierbei nahe der zu detektierenden Laserstrahlung sein.
  • Eine mögliche Funktion der elektronischen Auswertungseinheit kann wie folgt erläutert werden. Der Sender 32 wird mit einer Modulation beaufschlagt und emittiert Strahlung mit diesem Modulationsmuster. Das Signal eines Generators wird elektrisch direkt auf die Auswertelektronik geleitet (Rückkoppelung). Das Signal des Empfängers 28 wird über einen weiteren Eingang auf die Auswerteelektronik geschaltet. Die Auswerteelektronik vergleicht die Modulationsmuster vom Generator mit dem Empfängersignal. Wird im Volumen 20 ausschließlich Strahlung 40 mit dem generierten Modulationsmuster detektiert gibt die Auswertelektronik die Laseranlage frei. Dringt, zum Beispiel nach Zerstörung der inneren Schutzwand 14 Laserstrahlung 12 in das Teilvolumen ein, wird das Modulationsmuster gestört. Dies geschieht unabhängig davon, ob es sich bei der eindringenden Strahlung um kontinuierliche oder gepulste Strahlung handelt. Die Auswerteschaltung 24 erkennt nun einen signifikanten Unterschied zwischen dem rückgekoppelten Sollwert und dem detektierten Istwert. Es kommt zu einer Fehlermeldung, die einen Notstopp der Laseranlage auslöst.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • - DE 10017284 C1 [0004]
    • - DE 10325906 A1 [0004]
    • - DE 19629037 C1 [0004]
    • - DE 3638874 C2 [0005]
    • - DE 8908806 [0006]
    • - DE 19940476 A1 [0007]
    • - EP 0321965 B [0008]
    • - GB 2171513 A [0009]

Claims (14)

  1. Anordnung (10) zum Detektieren des Eindringens einer optischen Strahlung (12), insbesondere einer kontinuierlichen oder gepulsten Laserstrahlung, in zumindest ein von zwei Wandungen (14, 16) einer Einhausung eines Schutzwandsystems (18) begrenztes Teilvolumen (20), in dem zumindest ein Empfänger (22) zum Detektieren der Strahlung angeordnet ist, der mit eine Auswerteschaltung (24) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Anordnung (10) eine Durchbrechung (26) einer äußeren Wandung (16) der Einhausung durchsetzende Sender-/Empfängereinheit (28) aufweist, die aus mehreren auf einem Rohrmantel (30) umfangseitig angeordneten Empfängern (22) und mehreren auf einem Kreis die Empfänger (22) konzentrisch umgebenen Sendern (32) besteht.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-/Empfängereinheit (28) an einer Unterseite (38) eines die Auswerteschaltung (24) aufnehmenden Gehäuses (36) angeordnet ist, und dass die Unterseite (38) des Gehäuses (36) an einer Außenfläche (34) der Wandung (16) der Einhausung anliegt und an dieser befestigbar ist.
  3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender-/Empfängereinheit (28) selbstüberwachend ausgebildet ist.
  4. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Empfänger (22) ein Sender (32) zur Selbstüberwachung zugeordnet ist.
  5. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass jedem Sender (32) ein Empfänger (22) zugeordnet ist, wobei Sender und Empfänger eines selbstüberwachenden Sender-Empfänger-Paars diametral gegenüberliegend angeordnet sind.
  6. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass von der Unterseite (38) des Gehäuses (36) sich der Rohr- wie Zylindermantel (30) zur Aufnahme der Empfänger (22) ins Innere des Volumens (20) erstreckt, wobei konzentrisch zu dem Zylindermantel (30) die Sender (32) angeordnet sind.
  7. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Empfänger (22) in einer Ebene liegen, die mit Abstand und parallel zu einer Ebene angeordnet ist, in der die Sender (32) angeordnet sind.
  8. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (36) zur Aufnahme der Auswerteschaltung (24) und die Sender-/Empfängereinheit (28) eine Einheit bilden.
  9. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sender (32) wie LED derart angeordnet sind, dass deren Abstrahlkegel (40) jeweils quer wie annährend senkrecht zu den Wandungen (14, 16) verläuft und dass die Empfänger (42) wie Photodioden auf dem Zylindermantel (30) derart an geordnet sind, dass deren Empfangskegel (42), parallel oder zumindest parallel zu den Wandungen (14, 16) verläuft.
  10. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere der Anordnungen (10) an einem Kabelstrang in Reihe geschaltet sind, wobei jede Anordnung (10) einen Eingang (50) und einen Ausgang (52) aufweist und dass an dem Ausgang (52) der letzten Anordnung in der Kette ein Kurzschlussstecker angebracht ist, welcher die beiden Not-Ausschleifen mit der jeweiligen Rückleitung verbindet oder eine separate Rückleitung angeschlossen ist.
  11. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzwandsystem (18) als Modular aufgebautes Kabinensystem ausgebildet ist.
  12. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzwandsystem (18) Doppelwandelemente ohne Füllstoffe und Verstrebungen ausgebildet ist.
  13. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wandungen (14, 16) zur Vermeidung von Störsignalen lichtdicht aufgebaut sind.
  14. Anordnung nach zumindest einen der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass über einen mit dem Sender (32) verbundenen Generator eine Referenzstrahlung erzeugbar ist, dass der Generator ein Code- und/oder Modulationsmuster für die von dem Sender (32) im Wellenlängenbereich der zu detektierenden Strahlung (12) emittierten Strahlung erzeugt, dass der Generator mit der Auswerteschaltung verbunden ist und dass die Auswerteschaltung (24) das Code- und/oder Modulationsmuster mit der von dem Empfänger empfangenen Strahlung vergleicht und bei gestörtem Code- und/oder Modulationsmuster die zu detektierende Strahlung abschaltet.
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