DE202008003444U1 - Sicherheitseinrichtung zum Absichern einer Maschine - Google Patents

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    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
    • F16P3/12Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine
    • F16P3/14Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
    • F16P3/144Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using light grids

Abstract

Sicherheitseinrichtung für eine Maschine (10), bei der ein erstes Maschinenteil (14) eine Arbeitsbewegung (20) gegen ein zweites Maschinenteil (16) ausführt, wobei das erste Maschinenteil (14) eine in Bewegungsrichtung vorlaufende Kante (22) besitzt, die eine Bewegungsebene (24) definiert, mit einem Lichtsender (26), einem Lichtempfänger (28), und einer Auswerteeinheit (32), wobei der Lichtsender (26) und der Lichtempfänger (28) dazu ausgebildet sind, an gegenüberliegenden Seiten der Kante (22) angeordnet zu werden, wobei der Lichtsender (26) einen Lichtstrahl (30) erzeugt, der im Bereich der Kante (22) und in der Bewegungsebene (24) verläuft und den Lichtempfänger (28) beleuchtet, wobei der Lichtempfänger (28) einen Bildsensor (50) mit einer Vielzahl von Bildpunkten (52) aufweist, um im Verlauf der Arbeitsbewegung (20) eine Anzahl von Momentanbildern (54–60) des Lichtstrahls (30) aufzunehmen, und wobei die Auswerteeinheit (32) dazu ausgebildet ist, ein Ausgangssignal (42, 44) in Abhängigkeit von zumindest einem Momentanbild (54–60) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) einen...

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Sicherheitseinrichtung für eine Maschine, bei der ein erstes Maschinenteil eine Arbeitsbewegung gegen ein zweites Maschinenteil ausführt, wobei das erste Maschinenteil eine in Bewegungsrichtung vorlaufende Kante besitzt, die eine Bewegungsebene definiert, mit einem Lichtsender, einem Lichtempfänger, und einer Auswerteeinheit, wobei der Lichtsender und der Lichtempfänger dazu ausgebildet sind, an gegenüberliegenden Seite der Kante angeordnet zu werden, wobei der Lichtsender einen Lichtstrahl erzeugt, der im Bereich der Kante und in der Bewegungsebene verläuft und den Lichtsender beleuchtet, wobei der Lichtsender einen Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildpunkten aufweist, um im Verlauf der Arbeitsbewegung eine Anzahl von Momentanbildern des Lichtstrahls aufzunehmen, und wobei die Auswerteeinheit dazu ausgebildet ist, ein Ausgangssignal in Abhängigkeit von zumindest einem Momentanbild zu erzeugen.
  • Eine solche Sicherheitseinrichtung ist beispielsweise aus DE 10 2004 020 024 A1 bekannt.
  • Die bekannte Sicherheitseinrichtung dient insbesondere zum Absichern einer Biegepresse, bei der ein Oberwerkzeug eine Arbeitsbewegung vertikal nach unten gegen ein Unterwerkzeug ausführt, um ein zwischen den Werkzeugen liegendes Werkstück zu verformen. Das Oberwerkzeug besitzt die vorlaufende Kante, die zum Verformen des Werkstücks in eine geeignet ausgebildete Matrize des Unterwerkzeugs eintaucht. Der Lichtsender und der Lichtempfänger sind rechts und links von dem Oberwerkzeug angeordnet und fest mit diesem verbunden, so dass sie in der Arbeitsbewegung des Oberwerkzeuges mitlaufen. Dabei bilden der Lichtsender und der Lichtempfänger gewissermaßen eine Lichtschranke, die der vorderen Kante des Oberwerkzeugs mit einem definierten Abstand vorausläuft. Daher wird die bekannte Sicherheitseinrichtung in der Praxis teilweise als mitlaufende Schutzeinrichtung bezeichnet.
  • Es gibt im Stand der Technik bereits eine Vielzahl von Vorschlägen für solche mitlaufende Schutzeinrichtungen für Biegepressen und vergleichbare Maschinen, bei denen ein erstes Maschinenteil eine Arbeitsbewegung gegen ein zweites Maschinenteil ausführt. Beispielhaft sei hier auf folgende Druckschriften verwiesen, ohne dass diese Auflistung einen Anspruch auf Vollständigkeit erhebt: DE 852 037 , DE 27 50 234 C2 , DE 197 17 299 A1 , DE 100 27 156 A1 , DE 101 43 505 A1 , DE 101 14 784 A1 , DE 102 46 609 A1 , DE 102 47 136 A1 , DE 202 17 426 U , DE 103 09 399 A1 , DE 103 53 353 A1 , GB 1 307 078 , AU 566 795 B , US 5,579,884 , US 6,316,763 B1 , WO 03/080268 A1 , WO 00/67932 .
  • Viele Vorschläge beschäftigen sich damit, den Gefahrenbereich an der vorlaufenden Kante des bewegten Maschinenteils bestmöglich abzusichern, um gefährliche Eingriffe in die Arbeitsbewegung der Maschine aus verschiedenen Richtungen und/oder in unterschiedlichen Betriebssituationen zuverlässig zu erkennen. Frühere Ansätze, wie sie beispielsweise in US 5,579,884 beschrieben sind, beruhen darauf, mehrere Lichtschranken oder Lichtstrahlen im Bereich der vorlaufenden Kante des bewegten Maschinenteils anzuordnen. Sobald zumindest einer dieser Lichtstrahlen während der Arbeitsbewegung des Maschinenteils unterbrochen wird, wird ein Ausgangssignal erzeugt, das die Arbeitsbewegung der Maschine stoppt. Jüngere Vorschläge ersetzen die Vielzahl der Lichtstrahlen, indem sie auf der Empfängerseite einen Bildsensor mit einer Vielzahl von Bildpunkten verwenden, der mit einem „großen" Lichtstrahl beleuchtet wird (siehe etwa DE 103 09 399 A1 ). Der Bildsensor wird hier mit einem im Querschnitt flächigen Lichtstrahl beleuchtet, so dass ein in den Lichtstrahl hinein ragendes Fremdobjekt ein Schattenbild auf dem Bildsensor erzeugt. Auf der lichtempfindlichen Fläche des Bildsensors oder in den aufgenommenen Abbildern ist typischerweise ein so genannter Schutzbereich definiert. Wenn der Schatten eines Fremdobjekts in diesen Schutzbereich hineinfällt, wird dies als Gefahrensituation interpretiert, und es wird das Abschaltsignal erzeugt.
  • Wenngleich bei diesen jüngeren Vorschlägen Bildsensoren zum Einsatz kommen, beruht die prinzipielle Funktionsweise der Sicherheitseinrichtung weiterhin auf dem Prinzip einer herkömmlichen, einfachen Lichtschranke. Mit anderen Worten wird das Abschaltsignal erzeugt, sobald ein definierter Teil des Lichtstrahls unterbrochen wird und infolgedessen den Lichtempfänger nicht mehr erreicht.
  • Bei den bekannten Sicherheitseinrichtungen besteht prinzipiell das Problem, dass die Lichtschranke beim Eintauchen des Oberwerkzeugs in die Matrize durch das zu verformende Werkstück und das Unterwerkzeug selbst unterbrochen wird. Ohne zusätzliche Maßnahmen hätte dies zur Folge, dass die Arbeitsbewegung der Maschine nicht beendet werden könnte, weil die Unterbrechung des Lichtstrahls zum Erzeugen des Not-Stop-Signals führt. Daher verwenden alle bekannten Sicherheitseinrichtungen der eingangs beschriebenen Art ein so genanntes Muting. Muting bedeutet, dass die Sicherheitsfunktion der Sicherheitseinrichtung ab einem bestimmten Zeitpunkt und/oder Betriebszustand der Maschine außer Kraft gesetzt wird, so dass die Arbeitsbewegung der Maschine beendet werden kann, auch wenn der oder die Sicherheitslichtstrahlen unterbrochen werden. Häufig wird das Muting bei solchen Sicherheitseinrichtungen ab einer definierten Position des bewegten Maschinenteils aktiviert, dem so genannten Muting-Punkt. Da die Maschine während des Mutings nicht oder nur noch unvollständig abgesichert ist, werden Biegepressen und vergleichbare Maschinen ab dem Muting-Punkt üblicherweise mit einer geringen Vorschubgeschwindigkeit betrieben, um das Risiko von Verletzungen zu reduzieren. Dieser Betrieb im so genannten Kriechgang ist nachteilig für die Produktivität der Maschine.
  • Vor diesem Hintergrund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art anzugeben, die einen auf Effizienz optimierten, jedoch sicheren Betrieb einer Maschine der eingangs genannten Art ermöglichen.
  • Diese Aufgabe wird nach einem Aspekt der Erfindung durch eine Sicherheitseinrichtung der eingangs genannten Art gelöst, bei der die Auswerteeinheit einen Speicher und einen Vergleicher aufweist, wobei der Speicher dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Referenzbildern abzuspeichern, die eine Referenzsequenz von Abbildern des Lichtstrahls im Verlauf der Arbeitsbewegung repräsentieren, wobei der Vergleicher dazu ausgebildet ist, die Momentanbilder mit der Vielzahl von Referenzbildern zu vergleichen, und wobei die Auswerteeinheit das Ausgangssignal in Abhängigkeit von dem Vergleicher erzeugt.
  • Die neue Sicherheitseinrichtung verwendet einen Lichtstrahl, der den Lichtempfänger wie bei einer herkömmlichen Lichtschranke beleuchtet. Die Entscheidung, ob das Abschaltsignal erzeugt werden muss oder nicht, wird jedoch nicht mehr "digital" und allein in Abhängigkeit davon getroffen, ob der Lichtstrahl ganz oder teilweise unterbrochen ist. Vielmehr werden die Momentanbilder, die sich bei der Bewegung des ersten Maschinenteils ergeben, mit einer Vielzahl von abgespeicherten Referenzbildern verglichen. Da die Referenzbilder eine Referenzsequenz von Abbildern des Lichtstrahls im Verlauf der Arbeitsbewegung repräsentieren, wird das Ausgangssignal nach dem neuen Verfahren in Abhängigkeit davon erzeugt, ob das jeweils aktuelle Momentanbild in die Referenzsequenz "passt". Auf die Unterbrechung des Lichtstrahls kommt es primär nicht mehr an, solange die Unterbrechung betriebsbedingt ist.
  • Da die Referenzsequenz unter anderem Abbilder des Lichtstrahls enthält, die das Ende der Arbeitsbewegung des ersten Maschinenteils repräsentieren, führt eine Unterbrechung des Lichtstrahls durch die Maschinenteile und/oder durch das Werkstück grundsätzlich nicht dazu, dass ein Abschalt- bzw. Not-Stop-Signal erzeugt wird, ohne dass es dazu einer Deaktivierung (Muting) der Sicherheitseinrichtung bedarf. Solange nämlich das oder die Momentanbilder, die zum Ende der Arbeitsbewegung aufgenommen werden, den entsprechenden Referenzbildern aus der Referenzsequenz entsprechen, arbeitet die Maschine ohne Gefährdung von Bedienpersonen. Es versteht sich, dass die Referenzbilder der Referenzsequenz aus diesem Grund eine Arbeitsbewegung repräsentieren, die ohne Eindringen von Fremdobjekten in die Gefahrenbereiche durchgeführt wurde. Mit anderen Worten zeigen die einzelnen Referenzbilder den Lichtstrahl jeweils so, wie er sich im Verlauf der Arbeitsbewegung des ersten Maschinenteils präsentiert, wenn kein Fremdobjekt in die Arbeitsbewegung eingreift. Dagegen sind Objekte und/oder Objektkonturen, die zu der Maschine und/oder zum vorgesehenen Betriebsablauf gehören, "erlaubte" Objekte, die den Lichtstrahl unterbrechen können, ohne dass ein Not-Stop-Signal erzeugt wird.
  • Die neue Sicherheitseinrichtung beruht konzeptionell auf einem anderen Prinzip als die bislang bekannten Sicherheitseinrichtungen. Sie kommt insbesondere ohne das bislang zwingend notwendige Muting aus, wenngleich ein Muting grundsätzlich aus anderen Gründen, wie etwa der Kompatibilität zu bestehenden Systemen, vorgesehen sein kann. Es ist im Gegensatz zu den bekannten Einrichtungen jedoch nicht notwendig, um die Arbeitsbewegung des ersten Maschinenteils beenden zu können.
  • Die neue Sicherheitseinrichtung agiert in gewisser Weise als "stiller Beobachter", der nur dann in den Prozessablauf der Maschine eingreift, wenn sich der Prozessablauf von dem vorgesehenen Prozessablauf, wie er in den Referenzbildern hinterlegt ist, unterscheidet. Die neue Sicherheitseinrichtung ermöglichen daher auf sehr einfache und kostengünstige Weise eine intelligente Reaktion bei gefährlichen Situationen, während der normale Betriebsablauf weitgehend oder sogar vollkommen ungestört von der Sicherheitseinrichtung durchgeführt werden kann. Insbesondere ermöglicht es die neue Sicherheitseinrichtung, die Arbeitsbewegung des ersten Maschinenteils auf einen effizienten Arbeitsablauf hin zu optimieren, ohne dass beispielsweise ein Kriechgang nur deshalb erforderlich ist, weil die Sicherheitseinrichtung ihre Sicherheitsfunktion auf Grund von Muting nicht mehr ausüben kann. Mit anderen Worten ermöglicht die neue Sicherheitseinrichtung einen auf wirtschaftliche Effizienz optimierten Betrieb einer Maschine der eingangs genannten Art. Die oben genannte Aufgabe ist daher vollständig gelöst.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung repräsentieren die Referenzbilder eine störungsfreie Referenzarbeitsbewegung des ersten Maschinenteils und sind in dem Speicher dauerhaft abgespeichert.
  • Dauerhaft bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Referenzbilder zumindest so lange in dem Speicher bereitgehalten werden, wie die nachfolgende Arbeitsbewegung der Maschine andauert. Es ist bevorzugt, wenn die Referenzbilder erst nach einer fehlersicheren Aktivierung eines besonderen Betriebsmodus der Sicherheitseinrichtung aufgenommen werden können und dann dauerhaft in dem Speicher abgespeichert sind, bis entweder eine neue Referenzsequenz in dem besonderen Betriebsmodus aufgenommen wird, der Speicher bewusst gelöscht wird und/oder die Sicherheitseinrichtung abgeschaltet wird. Mit anderen Worten stehen die Referenzbilder in dieser Ausgestaltung während des gesamten Arbeitsbetriebs der Maschine und über eine Vielzahl von Arbeitszyklen hinweg zur Verfügung. Es liegt allerdings auch im Rahmen dieser Ausgestaltung, wenn die Sicherheitseinrichtung einen Zähler und/oder ein Zeitglied beinhalten, die so ausgebildet sind, dass nach einer definierten Anzahl von Arbeitszyklen und/oder Betriebsstunden und/oder nach Ablauf einer definierten Zeitspanne ein neuer Satz von Referenzbildern aufgenommen werden muss, bevor die Maschine weiter in Betrieb genommen werden kann.
  • Alternativ wäre es grundsätzlich denkbar, die Referenzbilder in einem rollierenden Speicher bereitzustellen, indem beispielsweise jeweils die Momentanbilder des vorhergehenden Arbeitszyklus als Referenzbilder für den nachfolgenden Arbeitszyklus fungieren. Die bevorzugte Ausgestaltung besitzt demgegenüber den Vorteil, dass die Momentanbilder jeweils mit einem exakt definierten und bekannten Satz von Referenzbildern verglichen werden, was eine erhöhte Sicherheit zur Folge hat.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist der Vergleicher dazu ausgebildet, im Verlauf der Arbeitsbewegung eine Sequenz von Momentanbildern aufzunehmen, die einen Verlauf der Arbeitsbewegung repräsentieren, und die Sequenz von Momentanbildern mit der Referenzsequenz zu vergleichen, um das Ausgangssignal zu erzeugen.
  • In dieser Ausgestaltung wird nicht nur überwacht, ob ein aktuelles Momentanbild zu einem (beliebigen) Referenzbild der Referenzsequenz passt, sondern es wird außerdem überprüft, ob das aktuelle Momentanbild zusammen mit den vorhergehenden Momentanbildern eine Bildersequenz bildet, die als Momentansequenz zu der Referenzsequenz passt. Mit anderen Worten wird hier die Historie zu dem jeweils aktuellen Momentanbild berücksichtigt. Die Ausgestaltung bietet eine erhöhte Sicherheit, da es hiernach nicht nur darauf ankommt, in welcher Weise der Lichtstrahl durch Objekte und Objektkonturen verdeckt und/oder unterbrochen wird, sondern auch auf den Zeitpunkt innerhalb des Arbeitsablaufs, zu dem eine Unterbrechung auftritt.
  • In einem besonders bevorzugten Ausführungsbeispiel, das weiter unten ausführlich beschrieben wird, wird jedes aktuelle Momentanbild mit einem aktuellen Referenzbild und mit dem nächstfolgenden Referenzbild innerhalb der Referenzsequenz verglichen. Nur wenn das aktuelle Momentanbild entweder dem aktuellen Referenzbild oder dem nächstfolgenden Referenzbild entspricht, wird die Arbeitsbewegung ungestört durchlaufen. Eine beliebige Abweichung des aktuellen Momentanbildes von den beiden zum Vergleich herangezogenen Referenzbildern hat in den bevorzugten Ausführungsbeispielen zur Folge, dass ein Not-Stop-Signal als Ausgangssignal erzeugt wird. Allerdings sei an dieser Stelle darauf hingewiesen, dass der Vergleich zwischen dem Momentanbild und den Referenzbildern nicht zwingend ein Vergleich auf absolute Identität sein muss. Es genügt beispielsweise, wenn die jeweiligen Bilder bereichsweise (clusterweise) und/oder an einer Vielzahl von vordefinierten, markanten Vergleichsstellen zueinander passen.
  • In einer weiteren Ausgestaltung ist die Auswerteeinheit dazu ausgebildet, anhand der Momentanbilder eine momentane Spaltbreite zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil zu bestimmen. Vorteilhafterweise wird das Ausgangssignal in Abhängigkeit von der Spaltbreite erzeugt.
  • Die Spaltbreite bezeichnet hier den relativen Abstand zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil, der sich im Verlauf der Arbeitsbewegung zunehmend verringert, bis er beispielsweise bei einer Biegepresse null wird. Die Spaltbreite lässt sich anhand der Schattenrisse bestimmen, die die beiden Maschinenteile in den Momentanbildern erzeugen. Es versteht sich, dass die Maschinenteile dazu in den Lichtstrahl hineinragen müssen, was in der Praxis aber zumindest gegen Ende der Arbeitsbewegung stets erfüllt ist.
  • Die Spaltbreite ist ein Messparameter, dessen Veränderung für die Arbeitsbewegung der Maschine repräsentativ ist. Daher kann die Spaltbreite vorteilhaft dazu verwendet werden, die Arbeitsbewegung des ersten Maschinenteils quantitativ zu überwachen. Zudem lässt sich die Spaltbreite anhand der Momentanbilder relativ einfach bestimmen, ohne dass zusätzliche Positionssensoren oder dergleichen benötigt werden. Besonders vorteilhaft ist es, wenn die anhand der Momentanbilder bestimmte Spaltbreite mit den jeweiligen Sollpositionen des bewegten Maschinenteils verglichen wird, die beispielsweise von der Maschinensteuerung bereitgestellt werden. Auf diese Weise kann zusätzlich zu der Sicherheitsfunktion der Arbeitsablauf überwacht werden, um beispielsweise eine gleichbleibend hohe Qualität bei den bearbeiteten Werkstücken sicherzustellen.
  • Des Weiteren ist es in einer vorteilhaften Weiterführung dieser Ausgestaltung möglich, die momentane Spaltöffnung in an sich bekannter Weise für ein Muting zu verwenden, um beispielsweise zu ermöglichen, dass ein Bediener der Maschine gegen Ende der Arbeitsbewegung (wenn also die beiden Maschinenteile so dicht beieinander liegen, dass ein Eingriff und damit eine Verletzung nicht mehr möglich ist), sehr nah und ungestört an das Werkstück und/oder die Maschinenteile heran gehen kann.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird eine momentane Arbeitsgeschwindigkeit des ersten Maschinenteils anhand einer Veränderung der Spaltbreite bestimmt.
  • Diese Ausgestaltung ist vorteilhaft, weil die Arbeitsgeschwindigkeit des ersten Maschinenteils eine Größe ist, die für die Arbeitsbewegung der Maschine in vielerlei Hinsicht repräsentativ ist. Darüber hinaus ist die Arbeitsgeschwindigkeit eine sicherheitsrelevante Messgröße, die in der bevorzugten Ausgestaltung fehlersicher und zudem auf sehr einfache und kostengünstige Weise ermittelt werden kann, ggf. redundant zu anderen Geschwindigkeitssensoren und/oder Messmitteln.
  • In einer weiteren Ausgestaltung wird ein Parameter bereitgestellt, der für einen momentanen Nachlaufweg des ersten Maschinenteils repräsentativ ist, und das zumindest eine Ausgangssignal wird ferner in Abhängigkeit von der momentanen Spaltbreite und dem momentanen Nachlaufweg erzeugt.
  • Vorteilhafterweise wird der Parameter in Form eines Parameterdatensatzes bereitgestellt, der den Nachlaufweg des bewegten Maschinenteils in Abhängigkeit von der jeweiligen Momentangeschwindigkeit repräsentiert. Je höher die Arbeitsgeschwindigkeit ist, desto höher ist aufgrund der Trägheitskräfte der Nachlaufweg, d. h. die Wegstrecke, die das bewegte Maschinenteil nach Erzeugen eines Not-Stop-Signals noch zurücklegt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung wird der Parameterdatensatz mit Hilfe einer Anzahl von Referenzfahrten ermittelt, bei denen das erste Maschinenteil mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegt und abrupt angehalten wird. Es ist bevorzugt, wenn die Bestimmung des Parameterdatensatzes ebenfalls nur in dem oben erwähnten, besonderen Betriebsmodus möglich ist.
  • Diese Ausgestaltung ermöglicht eine noch weiter erhöhte Sicherheit, indem während der Arbeitsbewegung überprüft wird, ob das bewegte Maschinenteil überhaupt noch rechtzeitig vor dem gefährlichen Eintauchen oder Berühren des Werkstücks oder zweiten Maschinenteils angehalten werden kann. Vorteilhafterweise wird die Arbeitsgeschwindigkeit automatisch reduziert, und/oder es wird ein Warn- oder Not-Stop-Signal erzeugt, wenn der Nachlaufweg schon deutlich vor dem Ende der Arbeitsbewegung größer ist als die verbleibende Spaltbreite.
  • In einer weiteren Ausgestaltung werden anhand der Momentanbilder Fremdobjekte im Bereich der Bewegungsebene, insbesondere im Bereich der Kante detektiert, und das zumindest eine Ausgangssignal wird in Abhängigkeit von den detektierten Fremdobjekten und in Abhängigkeit einer Abstandsinformation erzeugt. Es ist bevorzugt, wenn die Abstandsinformation zumindest die momentane Spaltbreite beinhaltet. Alternativ oder ergänzend kann die Abstandsinformation den Abstand zwischen dem detektieren Fremdobjekt und einem der Maschinenteile beinhalten.
  • In dieser Ausgestaltung findet eine intelligente Auswertung der Momentanbilder statt, indem ein Not-Stop-Signal nur dann erzeugt wird, wenn tatsächlich eine Gefahr für oder durch das Fremdobjekt besteht. Wenn die Spaltbreite beispielsweise sehr groß ist, d. h. die beiden Maschinenteile stehen sehr weit auseinander, ist ein Eingriff des Bedieners im Bereich der vorlaufenden Kante nicht notwendigerweise gefährlich, da eine Quetschung aufgrund der großen Spaltbreite noch nicht auftreten kann. Ist die Spaltbreite relativ gering, jedoch groß genug, dass beispielsweise ein Finger oder eine Hand zwischen die Maschinenteile eingreifen kann, besteht demgegenüber ein sehr hohes Verletzungsrisiko. In der bevorzugten Ausgestaltung führt nicht jedes Eingreifen eines Fremdobjekts in die Arbeitsbewegung zu einem Abschalten der Maschine. Stattdessen wird in Abhängigkeit von einer Abstandsinformation zu mindestens einem der Maschinenteile, insbesondere in Abhängigkeit von der Spaltbreite und/oder dem Abstand zwischen den Maschinenteilen und dem Fremdobjekt entschieden, ob der Eingriff des Fremdobjekts eine Gefahrensituation darstellt, die ein Not-Stop-Signal erfordert.
  • In einer vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein Not-Stop-Signal nur dann erzeugt, wenn die Spaltbreite einen definierten Grenzwert unterschritten hat. In einem weiteren vorteilhaften Ausführungsbeispiel wird ein Not-Stop-Signal nur dann erzeugt, wenn der relative Abstand zwischen dem bewegten Maschinenteil und dem Fremdobjekt einen definierten (weiteren) Grenzwert unterschritten hat.
  • Diese Ausgestaltungen ermöglichen ein noch intelligenteres und der jeweiligen Situation angepasstes Verhalten der Sicherheitseinrichtung. "Ungefährliche" Eingriffe in die Arbeitsbewegung der Maschinenteile werden bis zu einem gewissen Grade toleriert. Dadurch lassen sich unnötige Unterbrechungen des Produktionsablaufs vermeiden. Die Produktivität der Maschine lässt sich noch weiter optimieren.
  • In einer weiteren Ausgestaltung beinhaltet das zumindest eine Ausgangssignal zumindest ein fehlersicheres Not-Stop-Signal zum Abstoppen der Arbeitsbewegung und zumindest ein Diagnosesignal, das für einen nicht-sicherheitsrelevanten Prozessablauf repräsentativ ist.
  • In dieser Ausgestaltung dient die neue Sicherheitseinrichtung nicht nur zum Absichern der Arbeitsbewegung, sondern auch zum Überwachen von nicht-sicherheitsrelevanten Bewegungen und/oder Maschinenzuständen. Beispielsweise kann in dieser Ausgestaltung überwacht werden, ob ein Hinteranschlag an einer Presse während des Biegevorgangs an seiner vorgesehen Sollposition steht. Der Hinteranschlag dient üblicherweise dazu, das Werkstück in eine definierte Position relativ zu dem Presswerkzeug zu bringen. Da der Hinteranschlag auf der vom Bediener abgewandten Seite der Presse angeordnet ist, geht in der Regel keine unmittelbare Gefahr von ihm aus. (Mittelbar können die Bewegungen eines motorisch angetriebenen Hinteranschlags jedoch gefährlich sein, wenn der angetriebene Hinteranschlag das Werkstück unerwartet in Richtung des Bedieners beschleunigt. Diese Gefahr wird von bislang bekannten Sicherheitseinrichtungen gar nicht überwacht.) Andererseits könnte die Fertigungsgenauigkeit beeinträchtigt werden, wenn sich der Hinteranschlag nicht an der vorgesehenen Position befindet. Dies ist besonders nachteilig bei automatisiert bewegten Hinteranschlägen. Ein weiteres Beispiel für ein Diagnosesignal wären Messwerte, die zum Beispiel für den Biegewinkel des Werkstücks nach dem Umformen und/oder Werkzeugkonturen repräsentativ sind. Mit der bevorzugten Ausgestaltung lassen sich die Arbeitsabläufe der Maschine auf effiziente und kostengünstige Weise optimieren. Mit der Überwachung der Hinteranschläge kann zudem eine noch höhere Sicherheit für den Bediener erreicht werden.
  • Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.
  • Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine Biegepresse mit einem Ausführungsbeispiel der neuen Sicherheitseinrichtung,
  • 2 eine vereinfachte Darstellung eines Abbildes von dem Lichtstrahl, der den Lichtempfänger in der Sicherheitseinrichtung aus 1 beleuchtet,
  • 35 weitere Abbilder des Lichtstrahls zu verschiedenen Zeitpunkten während der Arbeitsbewegung der Biegepresse aus 1, und
  • 6 ein Flussdiagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise der Sicherheitseinrichtung aus 1.
  • In 1 ist eine Biegepresse 10 dargestellt, an der eine Sicherheitseinrichtung 12 nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Anwendung kommt, um eine Verletzung von Bedienpersonen im Arbeitsablauf der Biegepresse 10 zu verhindern. Die Biegepresse 10 besitzt ein Oberwerkzeug 14 und ein Unterwerkzeug 16. Das Unterwerkzeug 16 weist im Querschnittsprofil (siehe 25) eine Vertiefung auf, so dass es eine Matrize bildet, in die das Oberwerkzeug 14 eintauchen kann, um ein Werkstück 18 zu verformen. Die Arbeitsbewegung des Oberwerkzeugs 14 ist in 1 bei der Bezugsziffer 20 dargestellt.
  • Das Oberwerkzeug 14 besitzt eine vorlaufende Kante 22, die mit der Arbeitsbewegung 20 eine Bewegungsebene 24 definiert. Jeder Eingriff eines Fremdobjekts in die Bewegungsebene 24, wie etwa ein Eingriff mit der Hand eines Bedieners, stellt eine Gefahrensituation dar, insbesondere wenn sich das Oberwerkzeug 14 bereits dicht an das Unterwerkzeug 16 angenähert hat. Die Sicherheitseinrichtung 12 dient dazu, solche Eingriffe im Bereich der vorlaufenden Kante 22 zu detektieren, um in Abhängigkeit davon die Arbeitsbewegung der Biegepresse 10 anzuhalten.
  • Die vorliegende Sicherheitseinrichtung kann allerdings nicht nur zum Absichern von Biegepressen verwendet werden, wie sie in 1 dargestellt sind. Vielmehr kann die Sicherheitseinrichtung auch bei Stanzen, Schneidmaschinen und jeglichen anderen, vorzugsweise stationären Maschinen eingesetzt werden, bei denen ein erstes Maschinenteil eine Arbeitsbewegung gegen ein zweites Maschinenteil ausführt. Die Erfindung ist auch nicht auf Anwendungsfälle beschränkt, bei denen lediglich ein Maschinenteil bewegt ist. Die Sicherheitseinrichtung kann gleichermaßen bei Maschinen eingesetzt werden, bei denen mehrere Maschinenteile relativ zueinander bewegt sind. Dementsprechend ist die Arbeitsbewegung des ersten Maschinenteils im Rahmen der vorliegenden Erfindung als eine relative Arbeitsbewegung zu verstehen.
  • Andererseits bezieht sich die vorliegende Erfindung nur auf Sicherheitseinrichtungen, die zumindest auch zum Absichern von solchen Maschinen vorgesehen und ausgebildet sind. Daher sind Sicherheitseinrichtungen im Sinne der vorliegenden Erfindung vorteilhafterweise so ausgebildet, dass sie zumindest die Kategorie 3 der europä ischen Norm EN 954-1, vorzugsweise sogar die Kategorie 4 dieser Norm, und/oder vergleichbare Sicherheitsanforderungen nach IEC 61508 oder EN ISO 13849-1 erfüllen. Insbesondere ist die Sicherheitseinrichtung 12 insoweit fehlersicher ausgebildet, dass ein einzelner Fehler in oder an einem Teil der Sicherheitseinrichtung 12 nicht zum Verlust der Sicherheitsfunktion führt.
  • Die Sicherheitseinrichtung 12 beinhaltet hier einen Lichtsender 26 und einen Lichtempfänger 28, die rechts und links von dem Oberwerkzeug 14 an der Biegepresse 10 befestigt sind. Der Lichtsender 26 und der Lichtempfänger 28 sind so mit dem Oberwerkzeug 14 gekoppelt, dass sie mit der Arbeitsbewegung 20 des Oberwerkzeugs 14 mitlaufen. Prinzipiell kann die vorliegende Erfindung jedoch auch bei Sicherheitseinrichtungen eingesetzt werden, bei denen der Lichtsender und/oder der Lichtempfänger stationär ist, vorausgesetzt, dass die nachfolgend erläuterten Momentanbilder und Referenzbilder aufgenommen werden können. Dies ist beispielsweise denkbar, wenn der Lichtsender und der Lichtempfänger entsprechend groß ausgebildet sind.
  • Der Lichtsender 26 erzeugt einen Lichtstrahl 30, der parallel zur vorlaufenden Kante 22 des Oberwerkzeugs 14 verläuft und den Lichtempfänger 28 beleuchtet. Mit der Bezugsziffer 32 ist eine Auswerteeinheit bezeichnet, die hier separat von dem Lichtsender 26 und dem Lichtempfänger 28 dargestellt ist. Alternativ hierzu kann die Auswerteeinheit 32 ganz oder teilweise in dem Lichtsender 26 und/oder im Lichtempfänger 28 integriert sein. In beiden Fällen dient die Auswerteeinheit 32 dazu, den Lichtsender 26 anzusteuern (sofern erforderlich) und die mit dem Lichtempfänger 28 aufgenommenen Bilder auszuwerten, um in Abhängigkeit davon ein Ausgangssignal zu erzeugen. Um die Anforderungen der Kategorie 3 der oben genannten Norm EN 954-1 zu erfüllen, ist die Auswerteeinheit 32 in den bevorzugten Ausführungsbeispielen mehrkanalig-redundant ausgebildet. Dies ist in 1 anhand von zwei Prozessoren 34a, 34b dargestellt, die sich gegenseitig überwachen und ihre Verarbeitungsergebnisse austauschen. In bevorzugten Ausführungsbeispielen sind die Prozessoren 34a, 34b diversitär, d. h. es handelt sich um verschiedene Prozessoren, um die Wahrscheinlichkeit eines gleichzeitigen Fehlers zu reduzieren.
  • Jeder der Prozessoren 34a, 34b arbeitet ein Auswerte- und Steuerprogramm ab, das in entsprechend zugeordneten Speicherbereichen 36a, 36b abgelegt ist. Des weiteren sind in weiteren Speicherbereichen 37a, 37b Referenzbilder abgespeichert, die eine für die Arbeitsbewegung repräsentative Referenzsequenz bilden.
  • Mit der Bezugsziffer 38 ist eine Schnittstelleneinheit bezeichnet, mit deren Hilfe die Prozessoren 34a, 34b Eingangssignale an Eingängen 40 einlesen und Ausgangssignale an Ausgängen 42, 44 ausgeben. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel erzeugen die Prozessoren 34a, 34b mit Hilfe der Schnittstelleneinheit 38 unter anderem ein fehlersicheres, vorzugsweise redundantes Ausgangssignal 42, mit dessen Hilfe die Arbeitsbewegung 20 des Oberwerkzeugs 14 angehalten wird, wenn ein gefährlicher Eingriff in die Arbeitsbewegung und/oder ein interner Systemfehler erkannt wird. An den Ausgängen 44 erzeugt die Auswerteeinheit hier zumindest ein Diagnosesignal, das beispielsweise anzeigt, wenn ein Hinteranschlag 46 (4 und 5) nicht in der vorgesehenen Position angeordnet ist.
  • In vielen Fällen besitzt die Biegepresse 10 zusätzlich zu der Auswerteeinheit 32 noch eine Betriebssteuerung (hier nicht dargestellt), die den "normalen" Betriebsablauf und insbesondere die Arbeitsbewegung des Oberwerkzeugs 14 steuert. Prinzipiell könnte die Auswerteeinheit 32 in die Betriebssteuerung integriert sein oder umgekehrt. Aus heutiger Sicht ist es jedoch bevorzugt, wenn die Auswerteeinheit 32 separat von der Betriebssteuerung realisiert ist, weil dies eine einfache und kostengünstige Nachrüstung von bestehenden Pressen erleichtert. Es ist jedoch vorteilhaft, wenn die Auswerteeinheit 32 die Diagnosesignale 44 der Betriebssteuerung zur Verfügung stellt.
  • In den bevorzugten Ausführungsbeispielen beinhaltet der Lichtempfänger 28 einen Bildsensor 50 mit einer Vielzahl von matrixartig angeordneten Bildpunkten 52. Der Bildsensor 50 ist in den 2 bis 5 vereinfacht dargestellt, wobei jeweils ein Abbild 54, 56, 58, 60 des Lichtstrahls 30 mit verschiedenen Schattenrissen der Werkzeug- und Werkstückkonturen gezeigt ist.
  • Wie man in 2 erkennen kann, besitzt der Lichtstrahl 30 hier einen kreisförmigen Querschnitt, der den Bildsensor 50 beleuchtet. Der Lichtsender 26 ist so unterhalb des Oberwerkzeugs 14 angeordnet, dass die untere Spitze des Oberwerkzeugs 14 einschließlich der Kante 22 einen Schattenriss in dem Abbild 54 erzeugt. Des Weiteren liegt auch das Unterwerkzeug 16 mit dem Werkstück 18 in den bevorzugten Ausführungsbeispielen so, dass es einen Schattenriss in dem Abbild 54 erzeugt. Die in 2 dargestellte Situation ist zumindest dann erreicht, wenn sich das Oberwerkzeug 14 mit dem Lichtsender 26 und dem Lichtempfänger 28 genügend weit an das Unterwerkzeug 16 angenähert hat. Die Spaltbreite, das ist der Abstand zwischen der vorlaufenden Kante 22 und dem obersten Auftreffpunkt auf dem Unterwerkzeug 16 bzw. dem Werkstück 18, ist in 2 mit d bezeichnet. 2 zeigt beispielhaft ein Abbild 54, wie es sich zu Beginn der Arbeitsbewegung 20 ergibt.
  • 3 zeigt das Abbild 56, das sich ergibt, wenn sich das Oberwerkzeug 14 weiter an das Unterwerkzeug 16 angenähert hat. Beispielhaft ist hier bei der Bezugziffer 62 ein Fremdobjekt dargestellt, wie etwa der Finger oder die Hand einer Bedienperson. Im normalen Arbeitsablauf dürfte das Fremdobjekt 62 in dem Abbild 56 nicht vorhanden sein. Dementsprechend zeigt 3 mit dem Fremdobjekt 62 ein Momentanbild im Arbeitsablauf, während dasselbe Abbild 56 ohne das Fremdobjekt 62 ein Referenzbild ähnlich zu demjenigen aus 2 zeigen würde. Durch einen Vergleich des Momentanbildes (mit dem Fremdobjekt 62) mit dem Referenzbild (ohne Fremdobjekt 62) lässt sich das Fremdobjekt 62 einfach detektieren und in Abhängigkeit davon ein fehlersicheres (vorzugsweise redundantes) Not-Stop-Signal an den Ausgängen 42 der Auswerteeinheit 32 erzeugen.
  • Wie nachfolgend anhand 6 erläutert wird, wird die Erzeugung des Not-Stop-Signals in den bevorzugten Ausführungsbeispielen der Erfindung zusätzlich davon abhängig gemacht, wie groß die Spaltbreite d' in dem Moment ist, zu dem das Fremdobjekt 62 detektiert wird. In einfacheren Ausführungsbeispielen führt jede Detektion eines Fremdobjekts 62 während der Arbeitsbewegung 20 zu einem Not-Stop-Signal. Des weiteren ist in bevorzugten Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass der relative Abstand f zwischen dem Fremdobjekt und dem bewegten Maschinenteil bei der Entscheidung berücksichtigt wird, ob das Not-Stop-Signal erzeugt wird. Wenn der Abstand f zwischen Fremdobjekt und Oberwerkzeug 14 größer als ein definierter Schwellenwert ist und auch keine andere Not-Stop-Situation erkannt wird, wird kein Not-Stop-Signal erzeugt.
  • 4 zeigt ein Abbild 58, wie es sich kurz vor dem Eintauchen des Oberwerkzeugs 14 in das Unterwerkzeug 16 ergibt. Wie leicht einzusehen ist, müsste ein Fremdobjekt 62' in dieser Situation unmittelbar zum Anhalten der Arbeitsbewegung 20 führen.
  • In 4 ist außerdem der Hinteranschlag 46 zu sehen, der dazu dient, das Werkstück 18 in eine definierte Position auf dem Unterwerkzeug 16 zu bringen. Der Hinteranschlag 16 kann über einen geeigneten Antrieb (hier nicht dargestellt) beweglich sein. In den bevorzugten Ausführungsbeispielen überwacht die Sicherheitseinrichtung 12 die Position des Hinteranschlags 46 während des Pressvorgangs, und sie liefert ein Diagnosesignal an den Ausgängen 44, wenn der Hinteranschlag 46 nicht in der definierten Position sichtbar ist.
  • 5 zeigt ein weiteres Abbild 60, wie es sich beispielsweise ergibt, wenn das Oberwerkzeug 14 nach dem Verformen des Werkstücks 18 wieder nach oben bewegt wird. Anhand des Abbildes 60 kann beispielsweise der Biegewinkel des Werkstücks 18 messtechnisch bestimmt und als Diagnosesignal 44 bereitgestellt werden.
  • Gemäß einem Aspekt der Erfindung werden Referenzbilder, die den Abbildern 54 bis 60 (ohne Fremdobjekt 62) entsprechen, in den Speichern 37a, 37b der Auswerteeinheit 32 abgespeichert und von den Prozessoren 34a, 34b mit Momentanbildern verglichen, die während der Arbeitsbewegung des Oberwerkzeugs 14 aufgenommen werden. Ein Ausführungsbeispiel für diese Vorgehensweise ist in 6 vereinfacht dargestellt.
  • Gemäß 6 wird im Schritt 70 zunächst ein Datensatz aufgenommen, der den Nachlaufweg NW des Oberwerkzeugs 14 in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des Oberwerkzeugs 14 repräsentiert. Dies erfolgt in bevorzugten Ausführungsbeispielen mit Hilfe von Testfahrten, die vorteilhafterweise nur nach Aktivieren eines besonderen Betriebsmodus der Sicherheitseinrichtung 12 möglich sind. In bevorzugten Ausführungsbeispielen kann der besondere Betriebsmodus nur mit Hilfe eines Schlüsselschalters oder eines vergleichbaren Sicherheitsmechanismus aktiviert werden.
  • Gemäß Schritt 72 werden anschließend Referenzbilder R#1 ... R#K aufgenommen und in den Speichern 37a, 37b abgespeichert. Nach dem Aufnehmen und Abspeichern der Referenzbilder wird der besondere Betriebsmodus vorteilhafterweise beendet.
  • Im nächsten Schritt 74 werden zwei Zählvariablen mit Startwerten belegt. Die Zählvariable n wird hier zur Unterscheidung der Momentanbilder verwendet, die Zählvariable i zur Unterscheidung der Referenzbilder.
  • Im nächsten Schritt 76 wird die Zählvariable n inkrementiert. Im Schritt 78 wird ein Momentanbild M#n aufgenommen. Im Schritt 80 wird das Momentanbild M#n mit dem Referenzbild R#i verglichen. Beim ersten Durchlauf des Verfahrens findet hier also ein Vergleich zwischen dem ersten Momentanbild M#1 und dem ersten Referenzbild R#1 statt. Typischerweise werden die beiden Bilder gleich sein, sofern das Verfahren in der richtigen Startposition der Maschine beginnt. Dementsprechend wird das Verfahren dann in der Schleife 82 zum Schritt 76 zurückkehren und die Zählvariable n inkrementieren. Im nächsten Durchlauf des Schritts 78 wird das Momentanbild M#2 aufgenommen und im Schritt 80 mit dem Referenzbild R#1 verglichen. Sind die beiden Bilder auch identisch, durchläuft das Verfahren die Schleife 82 erneut.
  • Ergibt der Vergleich der Bilder im Schritt 80, dass keine Identität vorliegt, wird im Schritt 84 überprüft, ob das aktuelle Momentanbild M#n identisch zu dem nächsten Referenzbild R#i + 1 aus der Sequenz der Referenzbilder ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird gemäß Schritt 86 ein Stopsignal erzeugt. In bevorzugten Ausführungsbeispielen wird das aktuelle Momentanbild allerdings zuvor genauer analysiert, was mit dem Schritt 88 symbolisch angedeutet ist. Die Analyse kann beispielsweise beinhalten, dass die Position eines Fremdobjekts 62 bestimmt wird und dass in Abhängigkeit von der Position und der Spaltbreite d entschieden wird, ob das Stopsignal gemäß Schritt 86 tatsächlich erzeugt werden soll.
  • Ergibt der Vergleich der Bilder im Schritt 84, dass das aktuelle Momentanbild M#n dem nächsten Referenzbild R#i + 1 in der Reihe der Referenzbilder entspricht, wird gemäß Schritt 90 die Zählvariable i inkrementiert. Anschließend wird im Schritt 92 überprüft, ob die Zählvariable i ihren Maximalwert erreicht hat, d. h. es wurden sämtliche Referenzbilder zum Vergleich herangezogen. Wenn dies der Fall ist, wird im Schritt 94 abgefragt, ob ein weiteres Werkstück bearbeitet werden soll. Wenn dies der Fall ist, verzweigt das Verfahren gemäß der Schleife 96 zum Schritt 74 zurück.
  • Wenn demgegenüber noch nicht sämtliche Referenzbilder für einen Vergleich herangezogen wurden, wird im Schritt 98 die Spaltbreite d zwischen dem Oberwerkzeug 14 und dem Unterwerkzeug 16 bzw. dem Werkstück 18 anhand des aktuellen Momentanbildes bestimmt. Als nächstes wird im Schritt 100 die Bewegungsgeschwindigkeit v des Oberwerkzeugs 14 bestimmt, indem die Änderung der Spaltbreite d über der Zeit ausgewertet wird. Anschließend wird im Schritt 102 mit Hilfe des Datensatzes aus Schritt 70 der aktuelle Nachlaufweg NW des Oberwerkzeugs 14 in Abhängigkeit von der Momentangeschwindigkeit v bestimmt.
  • Gemäß Schritt 104 wird überprüft, ob der Nachlaufweg NW kleiner ist als die aktuelle Spaltbreite d. Wenn dies nicht der Fall ist, wird gemäß Schritt 106 ein Stopsignal erzeugt, es sei denn, die Arbeitsbewegung 20 ist bereits so weit fortgeschritten, dass sich das Oberwerkzeug 14 dicht an das Unterwerkzeug 16 angenähert hat.
  • Andernfalls verzweigt das Verfahren gemäß Schleife 108 zurück zum Schritt 76, in dem die Zählvariable n inkrementiert wird, um das nächste Momentanbild aufzunehmen.
  • Dieses Verfahren ist in der neuen Sicherheitseinrichtung implementiert und kann vorteilhaft dazu verwendet werden, um bislang unberücksichtigte Gefahrenstellen zu überwachen, beispielsweise die Gefahr einer Quetschung am Oberwerkzeug 14 durch das sich aufstellende Werkstück 18. Diese Überwachung wird in die neue Sicherheitseinrichtung einfach integriert, indem die entsprechenden Referenzbilder in den Speichern 37a, 37b bereitgestellt werden.
  • Vorteilhafterweise kann die neue Sicherheitseinrichtung auch zum Bestimmen von Messwerten genutzt werden kann, die das Werkstück 18 betreffen. Beispielsweise lässt sich anhand des Abbildes 60 der tatsächliche Biegewinkel des Werkstücks 18 bestimmen.
  • Des Weiteren ist es in Ausführungsbeispielen der Erfindung vorgesehen, dass die neue Sicherheitseinrichtung adaptiv auf das Eindringen von Fremdobjekten reagiert. Vorteilhafterweise wird die Arbeitsgeschwindigkeit des Oberwerkzeugs 14 in Abhängigkeit davon reduziert oder vollständig gestoppt, wie schnell und in welcher Richtung sich ein Fremdobjekt bewegt. Die Bewegungsgeschwindigkeit und Bewegungsrichtung des Fremdobjekts kann anhand der aufeinanderfolgenden Momentanbilder einfach bestimmt werden.
  • Des Weiteren ist in bevorzugten Ausführungsbeispielen vorgesehen, dass beim Annähern eines Fremdobjekts zunächst ein Warnsignal ausgelöst wird, ohne dass die Arbeitsbewegung des Oberwerkzeugs 14 angehalten wird. Auf diese Weise kann der Bediener gewarnt werden, dass ein unerwünschter Not-Stop bevorsteht. Der Bediener hat dann die Möglichkeit, seine Hand zurückzuziehen.
  • Außerdem ist es bevorzugt, wenn die Momentanbilder in einem rollierenden Speicher zwischengespeichert werden und beim Auslösen eines Not-Stops dauerhaft gesichert werden, um eine Bildsequenz zur Dokumentation eines Unfallhergangs zur Verfügung zu stellen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Claims (8)

  1. Sicherheitseinrichtung für eine Maschine (10), bei der ein erstes Maschinenteil (14) eine Arbeitsbewegung (20) gegen ein zweites Maschinenteil (16) ausführt, wobei das erste Maschinenteil (14) eine in Bewegungsrichtung vorlaufende Kante (22) besitzt, die eine Bewegungsebene (24) definiert, mit einem Lichtsender (26), einem Lichtempfänger (28), und einer Auswerteeinheit (32), wobei der Lichtsender (26) und der Lichtempfänger (28) dazu ausgebildet sind, an gegenüberliegenden Seiten der Kante (22) angeordnet zu werden, wobei der Lichtsender (26) einen Lichtstrahl (30) erzeugt, der im Bereich der Kante (22) und in der Bewegungsebene (24) verläuft und den Lichtempfänger (28) beleuchtet, wobei der Lichtempfänger (28) einen Bildsensor (50) mit einer Vielzahl von Bildpunkten (52) aufweist, um im Verlauf der Arbeitsbewegung (20) eine Anzahl von Momentanbildern (5460) des Lichtstrahls (30) aufzunehmen, und wobei die Auswerteeinheit (32) dazu ausgebildet ist, ein Ausgangssignal (42, 44) in Abhängigkeit von zumindest einem Momentanbild (5460) zu erzeugen, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) einen Speicher (37) und einen Vergleicher (34; 80, 84) aufweist, wobei der Speicher (37) dazu ausgebildet ist, eine Vielzahl von Referenzbildern abzuspeichern, die eine Referenzsequenz von Abbildern des Lichtstrahls (30) im Verlauf der Arbeitsbewegung (20) repräsentieren, wobei der Vergleicher (34; 80, 84), dazu ausgebildet ist, die Momentanbilder (5460) mit der Vielzahl von Referenzbildern zu vergleichen, und wobei die Auswerteeinheit (32) das Ausgangssignal (42, 44) in Abhängigkeit von dem Vergleicher erzeugt.
  2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Referenzbilder eine störungsfreie Referenzarbeitsbewegung (72) des ersten Maschinenteils (14) repräsentieren und in dem Speicher (37) dauerhaft abgespeichert sind..
  3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Vergleicher (34; 80, 84) dazu ausgebildet ist, eine Sequenz (78, 82) von Momentanbildern (5460), die einen Verlauf der Arbeitsbewegung (20) repräsentieren, mit der Referenzsequenz zu vergleichen, um das Ausgangssignal (42, 44) zu erzeugen.
  4. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) dazu ausgebildet ist, anhand der Momentanbilder (5460) eine momentane Spaltbreite (d) zwischen dem ersten und dem zweiten Maschinenteil (14, 16) zu bestimmen.
  5. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) dazu ausgebildet ist, eine momentane Arbeitsgeschwindigkeit (v) des ersten Maschinenteils (14) anhand einer Veränderung der Spaltbreite (d) zu bestimmen.
  6. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Speicher (37) ein Parameter bereitgestellt (70) ist, der für einen momentanen Nachlaufweg (NW) des ersten Maschinenteils (14) repräsentativ ist, und dass die Auswerteeinheit (32) ferner dazu ausgebildet ist, das zumindest eine Ausgangsignal (42, 44) ferner in Abhängigkeit von der momentanen Spaltbreite (d) und dem momentanen Nachlaufweg (NW) zu erzeugen.
  7. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Auswerteeinheit (32) ferner dazu ausgebildet ist, Fremdobjekte (62) im Bereich der Kante (22) anhand der Momentanbilder (5460) zu detektieren und in Abhängigkeit von den detektierten Fremdobjekten (62) und in Abhängigkeit von einer Abstandsinformation (d, f) das zumindest eine Ausgangssignal (42, 44) zu erzeugen.
  8. Sicherheitseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass das zumindest eine Ausgangssignal (42, 44) zumindest ein fehlersicheres Not-Stop-Signal (42) zum Abstoppen der Arbeitsbewegung (20) und zumindest ein Diagnosesignal (44) beinhaltet, das für einen nicht-sicherheitsrelevanten Prozessablauf repräsentativ ist.
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R207 Utility model specification

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