DE202022101212U1

DE202022101212U1 - Sicherheitsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine

Info

Publication number: DE202022101212U1
Application number: DE202022101212.1U
Authority: DE
Original assignee: Altendorf GmbH
Current assignee: Altendorf GmbH
Priority date: 2022-03-04
Filing date: 2022-03-04
Publication date: 2023-06-07
Anticipated expiration: 2032-03-05
Also published as: WO2023166207A1

Abstract

Sicherheitsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, umfassend
- eine Erfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist zur Erfassung eines potentiellen Gefährdungszustandes für ein Körperteil eines Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein verletzungsgefährdendes Bauteil der Werkzeugmaschine
- eine Sicherheitsmaßnahmevorrichtung, die ausgebildet ist, um eine Sicherheitsmaßnahme auszuführen, durch welche ein Gefährdungszustand des Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein Bauteil der Werkzeugmaschine reduziert oder vermieden wird,
- eine Steuerungsvorrichtung, die signaltechnisch mit der Erfassungsvorrichtung und der Sicherheitsmaßnahmevorrichtung gekoppelt und ausgebildet ist, um eine Bewertung eines durch die Erfassungsvorrichtung erfassten potentiellen Gefährdungszustand anhand von vorbestimmten Kriterien durchzuführen und in Abhängigkeit der Bewertung die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern,
dadurch gekennzeichnet, dass
die Erfassungsvorrichtung eine Kopfhalterung zur Befestigung am Kopf des Benutzers und eine an der Kopfhalterung befestigte Bilderfassungsvorrichtung umfasst, die ausgerichtet ist um im Sichtfeld des Benutzers eine Bilderfassung auszuführen, und
die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Bewertung anhand von durch die Bilderfassungsvorrichtung erfasste Bilder durchzuführen.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sicherheitsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine.
Sicherheitsvorrichtungen für Werkzeugmaschinen sollen dazu dienen, Verletzungen des Bedieners der Werkzeugmaschine zu vermeiden. Solche Verletzungen können entstehen, wenn ausgehend von einer potentiellen Gefährdungssituation eine Fortführung einer Bewegung eines Körperteils des Bedieners oder eines Bauteils der Werkzeugmaschine (oder beides) stattfindet und es hierdurch zu einem Kontakt zwischen dem Bauteil und dem Körperteil kommt. Typisch sind hierbei Schnitt- oder Quetschverletzungen, die oftmals vor allem an einer Hand des Benutzers auftreten. In anderen Fällen kann aber auch ausgehend von einer potentiellen Gefährdungssituation ein Verkannten eines Bauteils am Werkstück erfolgen und infolge dessen Späne oder das gesamte Werkstück in einer verletzungsgefährdenden Richtung beschleunigt werden und hierdurch andere Körperteile des Benutzers verletzt werden, beispielsweise die Augen.
Es sind verschiedene Lösungen zur Vermeidung von Verletzungen mittels einer Sicherheitsvorrichtung an Werkzeugmaschinen bereits vorbekannt. Dies Lösungen zielen beispielsweise darauf ab, den Bewegungsraum um eine Werkzeugmaschine, wie einen Automatisierungsroboter, mittels Bilderfassung zu überwachen und bei Betreten dieses Bewegungsraums durch eine Person die Bewegungen des Roboters anzuhalten.
So ist aus der US 2002/0170399 A1 ein System bekannt, bei dem ein Kontakt zwischen Haut und Kreissägeblatt durch eine elektrische Leitfähigkeitsmessung über eine am Kreissägeblatt anliegende elektrische Spannung detektiert und infolgedessen ein Gefahrenzustand erfasst wird. Als anschließende Sicherheitsmaßnahme in Folge eines solcher Art gewonnenen Signals wird eine vorgespannte Feder entspannt und mit der freigegebenen Federkraft ein Kunststoffelement in die Schneide des Kreissägeblatts gedrückt. Aus der WO 2004/101239 ist ein Sicherheitssystem bekannt, bei dem in einer Gefahrensituation das Kreissägeblatt unter den Tisch gezogen wird oder der Antrieb vom Kreissägeblatt entkoppelt wird, um eine Abbremsung des Kreissägeblatts durch das Werkstück zu erzielen.
Aus US 9,702,916 B2 ist allgemein eine Sicherheitseinrichtung vorbekannt, die auch für Kreissägen eingesetzt werden soll. Dabei wird die Gefahrerkennung mittels einer Kalibrierung und SNR-Berechnung durchgeführt. Es werden bei Eintritt einer Gefahr die Deaktivierung des Motors und ein Schneidwerkzeugsperrmechanismus, um das Kreissägeblatt zu stoppen zeitgleich ergriffen.
Aus WO 2017 / 059 473 A1 ist ein Verfahren zur Detektion menschlichen Gewebes im Umfeld eines Werkzeugs mittels einer Erfassung einer periodischen Änderung der Kapazität bekannt.
Aus US 2016 / 0 279 754 A9 ist ein Sicherheitssystem für Kreissägen vorbekannt. Im Wege einer Aufzählung alternativer oder additionaler Detektionsmaßnahmen und Aktionsmaßnahmen ist ein Kontakt oder eine Nähe zum Sägeblatt als Detektionskriterium für eine Gefahrensituation und ein Sägeblattstopp und eine Sägeblattabsenkung als Aktionsmaßnahme bei einer Gefahrensituation beschrieben.
Aus WO 2016 / 145 157 A1 ist ein Sicherheitssystem für Kreissägen vorbekannt, bei dem mittels einer kapazitiven Messung die Erfassung eines Kontakts oder einer Annäherung eines Körperteils an das Sägeblatt erfolgt. Dabei wird bei einer Annäherung der Motor gestoppt, bei einem Kontakt aber eine pyrotechnische Bremsvorrichtung gezündet. Die Detektion des Gefahrenzustands erfolgt kapazitiv.
Aus WO 2015 / 091 245 A1 ist ein optisches Detektionssystem zur Erfassung von Hauttönen und daraus berechneter Annäherung von Körperteilen an das Sägeblatt bekannt. Als Reaktionsmechanismen wird das Stoppen oder Absenken des Sägeblatts beschrieben. Dabei erfolgt eine Detektion einer Gefahrensituation in Form einer Annäherung unter eine bestimmte Distanz oder einer Überschreitung einer bestimmten Annäherungsgeschwindigkeit als Auslösekriterium.
Aus US 2014 / 0 331 833 A1 ist ein Sicherheitssystem für Kreissägen vorbekannt, das auf einer kapazitiven Messung beruht und einen Kontakt oder eine Annäherung eines Körperteils an das Sägeblatt erfassen soll. Als Maschinenreaktion bei Auftritt einer Gefahrensituation ist ein Stopp der Schneidbewegung des Schneidwerkzeugs beschrieben. Als Gefahrensituation wird entweder die Annäherung oder der Kontakt eines Körperteils mit dem Schneidwerkzeug erfasst.
Aus US 2014 / 0 090 948 A1 ist die Ermittlung eines Gefahrenzustands bei Annäherung eines Körperteils an das Sägeblatt durch eine Temperaturerfassung mittels Infrarot vorbekannt. Es wird die Geschwindigkeit eines Objekts erfasst und diese Erfassung umfasst die Richtung der Bewegung und die Bewegungsrate. In Abhängigkeit dieser so erfassten Geschwindigkeit wird dann entschieden, ob der Antrieb deaktiviert wird oder ob eine Bremse aktiviert wird.
WO 2013 / 046 522 A1 beschreibt eine Überwachung eines Gefährdungsraums durch eine Dreifach-Sensoranordnung und das Stoppen des Sägeblatts, wenn ein Gegenstand in diesen Gefährdungsraum eindringt. Erfasst werden dabei nur Objekte, die elektromagnetische Wellen in bestimmter Weise reflektieren, als Beispiel wird ein RFID-Tag, der an einem distalen Ende des Daumens eines Arbeitshandschuhs befestigt ist, genannt. Ein Alarmsignal wird parallel zum Stoppen des Sägeblatts bei einer Gefährdungssituation ausgegeben.
WO 2014 / 164 964 A1 beschreibt die Erfassung eines Werkstücks, mit der Erfassung der Werkstoffart des Werkstücks, um daraus abgeleitet Schnittparameter zu optimieren. In Abhängigkeit von diesen Parametern wird dann die Drehzahl eines Kreissägeblatts geregelt. Das Werkstück wird mittels eines Materialsensors hinsichtlich seiner geometrischen Länge in Schnittrichtung erfasst und zum Ende des Schnitts wird die Drehzahl abgesenkt, um hierdurch eine Splitterbildung und damit verbundene Verletzungsgefahr des Bedieners zu verringern.
US 2011 / 0 226 105 A1 beschreibt verschiedene Sicherheitseinrichtungen an Kreissägen und behandelt dabei die Detektion einer Gefahrensituation als auch die Aktion bei einer Gefahrensituation. Dazu werden unterschiedliche Sensorsysteme, um Gefährdungssituationen zu erkennen offenbart und unterschiedliche Aktionen beschrieben, um Gefährdungssituationen zu vermeiden. Hierzu zählt das Anhalten des Sägeblatts, das Absenken des Sägeblatts, das Ausbilden eines Schutzschirms um das Sägeblatt (Airbag) sowie akustische oder optische Signale. In 16 gezeigte Hebel, welche die Schneiden des Sägeblatts in Gefährdungssituationen abdecken sollen, scheinen technologisch bei bestehendem Eingriff des Werkzeugs in ein Werkstück keine zuverlässig wirksame Sicherheitseinrichtung darzustellen.
Aus US 2009 / 0 301 275 A1 ist die Erkennung eines menschlichen Körperteils mittels elektromagnetischer Wellen im Wellenbereich von 400nm-1.500nm und eine Vermeidung von Gefährdungssituationen durch Überdecken des Sägeblatts und Stoppen des Sägeblatts vorbekannt. Als auslösendes Ereignis beschreibt das Dokument die Erkennung der Hand in einem Gefährdungsbereich.
Aus DE 10 2007 062 996 A1 ist eine Sicherheitsvorrichtung für Kreissägen mit einem Stoppen oder Absenken des Kreissägeblatts vorbekannt. Die Gefährdungszustände werden erkannt, indem ein Körperteil und dessen Bewegungsrichtung in einem Gefährdungsbereich erkannt wird, andererseits wird die Beobachtung von zwei unterschiedlichen Bewegungen und deren Vergleich beschrieben.
DE 10 2008 001 727 A1 beschreibt grundsätzlich eine Schutzvorrichtung, die eine Detektion mittels Sensoren, insbesondere Abstandssensoren und eine Aktion durch Absenken des Sägeblatts in eine Schutzposition beschreibt.
DE 10 2009 054 491 A1 beschreibt eine Sicherheitsvorrichtung für Kreissägen, die auf einer Erkennung eines spezifisch ausgebildeten Handschuhs des Bedieners abstellt. Mit Hilfe der Erfassung einer elektromagnetischen Strahlung im UV-Bereich wird die Position dieses Handschuhs ermittelt und in Abhängigkeit des Eintretens in einen Gefährdungsbereich wird eine Abdeckung des Kreissägeblatts durch eine Schutzhaube ausgelöst.
DE 20 2010 004 458 U1 beschreibt ein Sicherheitssystem, bei dem im Bereich des Einlaufvorbaubereichs ein Sensorsystem Körperteile erfasst. Es wird eine nach einem Kriterium durchgeführte Erkennung der Gefährdungssituation beschrieben und zur Verhinderung einer Gefährdung wird als Aktion eine Abschirmung des Kreissägeblatts oder eine Absenkung des Sägeblatts unter den Tisch beschreiben.
DE 20 2011 101 566 U1 beschreibt eine Schnellabsenkungsvorrichtung für das Kreissägeblatt zur Vermeidung von Gefährdungssituationen.
Aus DE 20 2019 102 935 U1 ist eine Sicherheitsvorrichtung vorbekannt, die sich beispielsweise auch für Formatkreissägen eignet. Eine Formatkreissäge ist allgemein vorbekannt aus der EP 2 527 069 A1 , der DE 20 2009 007 150 U1 oder der WO 2012 /159956 A1 . Bei der in DE 20 2019 102 935 U1 beschriebenen Sicherheitsvorrichtung erfolgt eine Überwachung mittels Bilderfassung in einem Gefahrenbereich rund um das Kreissägeblatt der Formatkreissäge und bei Feststellen eines zu geringen Abstands zwischen der Hand eines Benutzers und dem Kreissägeblatt wird das Kreissägeblatt unter den Werkzeugmaschinentisch abgesenkt, um einen Kontakt mit der Hand des Benutzers zu vermeiden.
Grundsätzlich können Sicherheitsvorrichtungen dieser Art bei bestimmten Werkzeugmaschinen im üblichen Einsatz dieser Werkzeugmaschine die Sicherheit des Benutzers der Werkzeugmaschine erheblich verbessern und Verletzungen vermeiden. Es bestehen jedoch noch Probleme dahingehend, dass in besonderen Situationen, beispielsweise ungewöhnlichen Bearbeitungsvorgängen, Werkstückformen oder dergleichen, die Erfassungsvorrichtung sicher einen potentiellen Gefährdungszustand erkennen kann. Oftmals erfolgt in solchen Fällen eine vorsorgliche Sicherheitsmaßnahme und die Bearbeitung des Werkstücks mit der Werkzeugmaschine kann dann nicht fortgesetzt werden. Dies ist nachteilhaft und kann dazu führen, dass der Benutzer die Sicherheitsvorrichtung deaktiviert, um die Werkzeugmaschine ohne die aktive Sicherheitsvorrichtung zu benutzen, wodurch dann jedoch eine Verletzungsgefahr wie an konventionellen Werkzeugmaschinen ohne eine Sicherheitsvorrichtung entsteht.
Ein anderer Nachteil vorbekannter Lösungen liegt darin, dass vorbekannte Sicherheitsvorrichtungen oftmals für bestimmte Werkzeugmaschinen geeignet sind, jedoch nicht dafür ausgestaltet sind, um an anderen Typen von Werkzeugmaschinen eingesetzt zu werden. Insbesondere handgeführte Werkzeugmaschinen, also Handwerkzeuge wie Bohrmaschinen, Stichsägen, handgeführte Kreissägen oder Winkelschleifer, können daher mit den bisher bekannten Sicherheitsvorrichtungen nicht in solcher Weise betrieben werden, dass hierdurch eine zufriedenstellende Reduktion des Verletzungsrisikos des Benutzers erzielt wird.
Es besteht daher ein Bedarf für eine Sicherheitsvorrichtung, die in besonderen Situationen an stationären Werkzeugmaschinen oder bei handgeführten Werkzeugmaschinen eine bessere Reduktion des Verletzungsrisikos des Benutzers ermöglicht.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch eine Sicherheitsvorrichtung der eingangs beschriebenen Art gelöst, bei der die Erfassungsvorrichtung eine Kopfhalterung zur Befestigung am Kopf des Benutzers und eine an der Kopfhalterung befestigte Bilderfassungsvorrichtung umfasst, die ausgerichtet ist um im Gesichtsfeld des Benutzers eine Bilderfassung auszuführen, und bei der die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Bewertung anhand von durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten Bildern durchzuführen.
Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung umfasst grundsätzlich eine Erfassungsvorrichtung, eine Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung und eine Steuerungsvorrichtung. Die Erfassungsvorrichtung dient dazu, einen potentiellen Gefährdungszustand für ein Körperteil eines Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein verletzungsgefährdendes Bauteil der Werkzeugmaschine zu erfassen. Ein solcher potentieller Gefährdungszustand ist zu verstehen als ein Zustand, aus dem heraus sich bei unverändertem Weiterbetrieb eine Verletzung des Benutzers ergeben kann. Die Verletzung kann an einem Körperteil wie einer Hand, einem Arm drohen. In vielen Fällen wird die Erfassungsvorrichtung daher dasjenige Körperteil, welches verletzungsgefährdet ist, auch erfassen und dessen Bewegung überwachen. Die Verletzungsgefahr kann dabei von einem beliebigen Bauteil der Werkzeugmaschine ausgehen, dies kann insbesondere ein schneidendes Werkzeug wie ein Sägeblatt, insbesondere ein Kreissägeblatt einer Werkzeugmaschine sein, weiterhin können aber auch andere Werkzeuge, wie Fräswerkzeuge, Drehmeißel, Bohrwerkzeuge als verletzungsgefährdendes Bauteil in Betracht kommen oder die Verletzungsgefahr kann von einem Bauteil wie einer Spann- oder Führungseinrichtung oder quetschenden Bauteilen der Werkzeugmaschine ausgehen. In vielen Fällen wird die Erfassungsvorrichtung auch das verletzungsgefährdende Bauteil erfassen und daher ausgebildet sein, um sowohl das verletzungsgefährdete Körperteil als auch das verletzungsgefährdende Bauteil zu erfassen und hierdurch den potentiellen Gefährdungszustand in einer Bilderfassung abbilden zu können.
Die Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung dient dazu, eine Sicherheitsmaßnahme auszuführen, wenn ein potentieller Gefährdungszustand festgestellt wurde. Eine solche Sicherheitsmaßnahme kann im einfachsten Falle in einem Gefahrsignal bestehen, welches optisch oder akustisch den Benutzer der Werkzeugmaschine vor der Gefahr warnt. In vielen Fällen wird jedoch nachgelagert oder anstelle eines solchen Gefahrsignals auch eine aktive mechanische Maßnahme an der Werkzeugmaschine als Sicherheitsmaßnahme durch die Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung ausgeführt, beispielsweise ein Abbremsen - gegebenenfalls bis hin zum Stoppen - des verletzungsgefährdenden Bauteils, ein Bewegen des verletzungsgefährdenden Bauteils in einen Bereich, in dem es nicht mehr verletzungsgefährdend ist oder ein Abschirmen des verletzungsgefährdenden Bauteils durch eine Abschirmvorrichtung, um einen Kontakt zwischen dem Körperteil und dem Bauteil hierdurch zu verhindern. Die Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung kann auch mehrere unterschiedliche Sicherheitsmaßnahmen nach einem Gefährdungskatalog, beispielsweise in Form verschiedener Eskalationsstufen, ausführen, um so auf unterschiedliche Gefährdungslevel jeweils angemessen zu reagieren.
Sowohl die Erfassungsvorrichtung als auch die Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung sind mit einer Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelt. Diese signaltechnische Kopplung kann kabelgebunden oder kabellos ausgeführt sein und dient dazu, um Daten zwischen der Steuerungsvorrichtung, der Erfassungsvorrichtung und der Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung auszutauschen. Die Steuerungsvorrichtung kann an der Kopfhalterung selbst befestigt sein oder kann unabhängig von der Kopfhalterung vom Benutzer mitgeführt werden, beispielsweise als eine separate Steuerungsvorrichtung, die mit der Bilderfassungsvorrichtung mittels einer Datenübertragung signaltechnisch verbunden ist. So kann beispielsweise die Steuerungsvorrichtung in einem Smartphone implementiert sein, das mittels einer schnellen Signalübertragung wie Bluetooth oder 5G mit der Bilderfassungsvorrichtung gekoppelt ist.
Die Steuerungsvorrichtung ist grundsätzlich dazu ausgebildet, um von der Erfassungsvorrichtung erfasste Zustände zu bewerten und aus diesen Zuständen einen potentiellen Gefährdungszustand zu erkennen. Dies erfolgt vorzugsweise in Echtzeit. Hierzu wendet die Steuerungsvorrichtung vorbestimmte Kriterien an, mit denen sie den von der Erfassungsvorrichtung erfassten Ist-Zustand vergleicht. Solche Kriterien können ein vorbestimmter Sicherheitsabstand sein, können aber auch ein von der Bewegungsgeschwindigkeit oder Beschleunigung oder der Bewegungsrichtung oder Beschleunigungsrichtung der Hand abhängiger Sicherheitsabstand sein, der nach vorbestimmten Kriterien berechnet wird. Weiterhin kann die Steuerungsvorrichtung zusätzliche vorbestimmte Kriterien bei der Bewertung einbeziehen, beispielsweise dann, wenn neben dem relativen Abstand, der Geschwindigkeit und Beschleunigung und deren Richtung zwischen dem verletzungsgefährdenden Bauteil und dem Körperteil auch andere Aspekte, wie beispielsweise die Größe oder das Gewicht des verletzungsgefährdenden Bauteils berücksichtigt werden müssen. Dies kann beispielsweise bei austauschbaren Werkzeugen an einer Werkzeugmaschine vorteilhaft sein, oder wenn Einstellparameter des verletzungsgefährdenden Bauteils an der Werkzeugmaschine berücksichtigt werden müssen, wie beispielsweise eine unterschiedlich lange Wegstrecke, die durch einen Voreinstellparameter des Werkzeugs (wie eine Schnitthöhe oder dergleichen) länger oder kürzer bis hin eine sichere, verletzungsungefährdende Position sein kann. Des Weiteren können auch Kriterien von der Steuerungsvorrichtung berücksichtigt werden, die mit dem Benutzer zusammenhängt, beispielsweise ob es sich um einen erfahrenen oder unerfahrenen Benutzer handelt und die von der Erfassungsvorrichtung erfasste Situation kann daraufhin, je nach Benutzer, mit unterschiedlicher vorbestimmten Kriterien als potentieller Gefährdungszustand bewertet werden oder nicht.
Wenn die Steuerungsvorrichtung anhand der von der Erfassungsvorrichtung erfassten Situation bei der Bewertung feststellt, dass ein potentieller Gefährdungszustand vorliegt, steuert sie die Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung an, damit diese eine Sicherheitsmaßnahme ausführt. Die Steuerungsvorrichtung kann hierbei eine einzige Sicherheitsmaßnahme steuern oder wiederum aus mehreren unterschiedlichen Sicherheitsmaßnahmen eine für den erfassten potentiellen Gefährdungszustand angemessene Sicherheitsmaßnahme auswählen und diese steuern. Auch diese Auswahl einer geeigneten Sicherheitsmaßnahme kann anhand vorbestimmter Kriterien erfolgen.
Erfindungsgemäß umfasst die Erfassungsvorrichtung eine Kopfhalterung zur Befestigung am Kopf des Benutzers und eine an der Kopfhalterung befestigte Bilderfassungsvorrichtung, die ausgerichtet ist, um im Gesichtsfeld des Benutzers, der die Kopfhalterung trägt, eine Bilderfassung auszuführen. Die Erfassungsvorrichtung ist daher ausgebildet, um mittels einer Bilderfassung einen potentiellen Gefährdungszustand zu erfassen und die hierfür notwendige Bilderfassungsvorrichtung ist an einer Kopfhalterung angeordnet, die der Benutzer trägt. Die Bilderfassungsvorrichtung ist dabei so ausgerichtet, dass sie im Gesichtsfeld des Benutzers eine Bilderfassung ausführt, also typischerweise ist hierfür eine Bilderfassungsvorrichtung an der Kopfhalterung befestigt, in einer Geradeaus-Blickrichtung des Benutzers ausgerichtet und weist einen Bilderfassungsbereich auf, der zumindest demjenigen entspricht, den ein Benutzer bei geradeausgerichtetem Blick mit seinen Augen erfasst. Die Bilderfassungsvorrichtung kann auch so ausgerichtet und ausgestaltet sein, dass sie einen größeren Bereich als den vom Benutzer in Geradeaus-Blickrichtung erfassten Bereich erfasst, um hierdurch die Ermittlung eines potentiellen Gefährdungszustandes auch auf Grundlage einer Erfassung von verletzungsgefährdenden Bauteilen oder von Körperteilen treffen zu können, die außerhalb des eigentlichen Blicks des Benutzers liegen.
Die Kopfhalterung kann beispielsweise eine Brille sein, an der eine oder zwei Kameras als Bilderfassungsvorrichtung befestigt sind, beispielsweise seitlich an den Bügeln der Brille.
Eine solche Brille, auch als Datenbrille bezeichenbar, dient dann der Bilderfassung in Richtung der Gesichtsausrichtung des Trägers der Datenbrille. In anderen Ausgestaltungen kann die Kopfhalterung auch als Helm, Stirnband, Kappe oder dergleichen ausgeführt sein, der/die vom Benutzer auf dem Kopf getragen wird und an dem/der die Bilderfassungsvorrichtung befestigt ist. Dies können wiederum eine oder zwei Kameras sein, beispielsweise zwei seitlich an dem Helm oder dem Stirnband befestigte Videokameras. Grundsätzlich weist die solcherart ausgeführte Erfassungsvorrichtung den Vorteil auf, dass Sie im Gesichtsfeld des Benutzers die Bilderfassung durchführt, also Kopfbewegungen und Kopfschwenkungen des Benutzers mitausführt und daher einerseits in günstiger Weise auf einen Gefahrenbereich, den der Benutzer mit seinen Augen beobachtet, ausgerichtet ist, andererseits einen Rückschluss auf die Blickrichtung des Benutzers erlaubt, es also auch feststellbar macht, wenn der Benutzer seinen Kopf in einer potentiell gefährlichen Weise vom Gefahrenbereich abwendet.
Die Steuerungsvorrichtung ist bei der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung dazu ausgebildet, um die Bewertung, ob ein potentieller Gefährdungszustand durch die von der Erfassungsvorrichtung erfasste Situation vorliegt, auf Grundlage der Bilder durchzuführen, die von der Bilderfassungsvorrichtung an der Datenbrille erfasst werden. Bei diesen Bildern kann es sich um ein Einzelbild handeln, in der Regel werden aber aufeinanderfolgende Bilder nach Art einer laufenden Echtzeit-Videoerfassung der aktuellen Situation durch die Bilderfassungsvorrichtung erfasst und von der Steuerungsvorrichtung dahingehend bewertet, ob sich hieraus ein potentieller Gefährdungszustand ergibt. Die Erfassung und Bewertung anhand von solchen aufeinanderfolgenden Bildern einer Videoüberwachung erlaubt einerseits eine zeitlich lückenlose Überwachung, andererseits können aus den aufeinanderfolgenden Bildern Bewegungsgeschwindigkeiten, Bewegungsbeschleunigungen und Bewegungsrichtungen des Körperteils und gegebenenfalls des verletzungsgefährdenden Bauteils erfasst werden und hierdurch eine differenzierte Bewertung der Situation im Hinblick auf einen potentiellen Gefährdungszustand vorgenommen werden.
Durch die Anordnung der Bilderfassungsvorrichtung an der Kopfhalterung werden mehrere Vorteile erreicht. Zum einen wird im regulären Benutzungsfall eine optimale Ausrichtung der Bilderfassungsvorrichtung auf denjenigen Bereich erzielt, der auch für die Bewertung eines potentiellen Gefährdungszustandes hoch relevant ist, weil der Benutzer typischerweise sein Gesichtsfeld während der Bearbeitung eines Werkstücks mit der Werkzeugmaschine auf genau diesen Bereich ausrichtet. Die Anordnung der Bilderfassungsvorrichtung an der Kopfhalterung kann daher oftmals eine bessere Überwachung des relevanten Bereichs rund um das verletzungsgefährdende Bauteil erzielen, als wenn die Bilderfassung mit einer stationär an der Werkzeugmaschine angeordneten Bilderfassungsvorrichtung durchgeführt würde. Nach Erkenntnis der Erfinder liegt in der somit oftmals besseren Ausrichtung der Bilderfassungsvorrichtung an der Kopfhalterung ein Vorteil, welcher den damit einhergehenden Nachteil, dass weder die Ausrichtung noch der Erfassungsbereich der Erfassungsvorrichtung vorbestimmt ist, was bei einer stationär montierten Bilderfassungsvorrichtung gewährleistet wäre, in vielen Situationen überwiegen kann und zu einer besseren Funktion der Sicherheitsvorrichtung führt. Zugleich erlaubt es die erfindungsgemäße Bilderfassungsvorrichtung, festzustellen, ob der Benutzer tatsächlich zum relevanten Bereiche sieht oder ob er seinen Kopf vom relevanten Bereich weggewandt hat und daher selbst gar nicht einen potentiellen Gefährdungszustand erkennen könnte, was bei vorbekannten Sicherheitsvorrichtungen nicht möglich war. Die Bilderfassungsvorrichtung an der Kopfhalterung erlaubt es daher, ein solches abgewandtes Sichtfeld des Gesichtsfeld des Benutzers festzustellen, denn in diesem Fall wäre das Körperteil und/oder das verletzungsgefährdende Bauteil nicht in der Bilderfassung auffindbar. In einem solchen Fall wäre auf einen potentiellen Gefährdungszustand zu schließen, weil der Benutzer selbst die Bearbeitung unzureichend überwacht.
Schließlich liegt ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung darin, dass die Bilderfassung anhand einer Kopfhalterung mit Bilderfassungsvorrichtung für viele Werkzeugmaschinen einsetzbar ist, bei denen bisherige Sicherheitsvorrichtungen nicht einsetzbar waren, beispielsweise bei Handwerkzeugen, bei denen regelmäßig der Benutzer durch das Tragen der Kopfhalterung mit Bilderfassungsvorrichtung den relevanten Bereich zur Feststellung eines potentiellen Gefährdungszustandes im Gesichtsfeld hat und daher dieser auch durch die Bilderfassungsvorrichtung erfasst und folglich durch die Steuerungsvorrichtung bewertet werden kann.
Erfindungsgemäß wurde erkannt, dass die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung nicht auf die Anwendung an Werkzeugmaschinen im engeren Sinne beschränkt ist, sondern in vielen Situationen einen Benutzer vor Verletzungen schützen kann. So ist es mittels der Bilderfassung durch die an der Kopfhalterung befestigten Bilderfassungsvorrichtung und die Steuerungsvorrichtung auch möglich, mittels Bildauswertung eine manuelle oder mit einem Handwerkzeug ausgeführte Tätigkeit des Benutzers zu überwachen, beispielsweise manuelle Tätigkeiten eines Elektrikers an einem Schaltschrank. In solchen Anwendungsfällen können verletzungsgefährdende Gegenstände, die von der Bilderfassungsvorrichtung erfasst werden, durch die Bildauswertung erkannt werden und eine Bewegung eines Körperteils des Benutzers, die zu einer verletzungsgefährdenden Nähe oder einen Kontakt zu diesen Gegenständen führen könnte, identifiziert werden. Beispielsweise könnte als verletzungsgefährdender Gegenstand das absolierte Ende einer elektrischen Leitung durch Bildauswertung erkannt werden und eine gefährliche Annäherungsbewegung der Hand eines Elektrikers, der die Kopfhalterung mit Bilderfassungsvorrichtung trägt, als potentieller Gefährdungszustand ermittelt werden. In einem solchen Fall könnte als Sicherheitsmaßnahme beispielsweise ein akustisches oder optisches Warnsignal ausgegeben werden, oder es könnte durch eine Sicherheitsvorrichtung eine Stromabschaltung ausgeführt werden. Im Sinne der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine daher allgemein als eine Vorrichtung zu verstehen, die ein verletzungsgefährdendes Bauteil aufweist. Ganz generell kann folglich beispielsweise auch ein Fahrzeug oder ein sonstiger bewegter Gegenstand als Werkzeugmaschine im Sinne der Erfindung verstanden werden und durch die Bildauswertung kann ein potentieller Kontakt, der aus der Bewegung eines solchen Fahrzeugs oder Gegenstands und der Bewegung des Körperteils des Benutzers oder des Benutzers selbst entstehen kann, wird als potentieller Gefährdungszustand verstanden.
Gemäß einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung in dem durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten Bild das Körperteil des Benutzers und das Bauteil der Werkzeugmaschine zu erkennen und um die Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit dieser Erkennung auszulösen. Gemäß dieser Ausführungsform erfolgt die Auslösung einer Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit der Erkennung eines Abbildes des Körperteils des Benutzers und des verletzungsgefährdenden Bauteils der Werkzeugmaschine. Diese Abhängigkeit kann einerseits darin bestehen, dass das Körperteil und das Bauteil in Bezug auf ihren relativen Abstand, ihrer Bewegung zueinander oder ihrer Beschleunigung zueinander bewertet werden und hieraus gegebenenfalls ein potentieller Gefährdungszustand erkannt und eine Sicherheitsmaßnahme ausgelöst wird. Die Abhängigkeit von der Erkennung kann aber auch darin bestehen, dass dann, wenn eines der beiden, entweder das Körperteil oder das gefährdende Bauteil oder beide, nicht von der Bilderfassungsvorrichtung erkannt werden, eine Sicherheitsmaßnahme ausgelöst wird, weil in diesem Fall davon ausgegangen werden muss, dass der Benutzer seinen Kopf nicht auf den gefährdenden Bereich ausgerichtet hat.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung als Gefährdungsparameter

- einen Abstand, oder
- eine Annäherungsgeschwindigkeit oder
- eine Annäherungsbeschleunigung

Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung als Gefährdungsparameter

- einen Abstand des Körperteils von der Bilderfassungsvorrichtung, oder
- einen Abstand des Bauteils von der Bilderfassungsvorrichtung, oder
- eine relative Bewegungsrichtung von Bauteil und Körperteil zueinander, oder
- eine relative Beschleunigungsrichtung von Bauteil und Körperteil zueinander

Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung die Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bauteils der Werkzeugmaschine anhand

- einer bei der Bildauswertung eingesetzten Datenverarbeitung mit künstlicher Intelligenz, oder
- einer bildlich erfassbaren Markierung am Werkzeug, oder
- einer Eingabe des Bedieners, oder
- von einer Sendeeinrichtung am/im Bauteil empfangenen Positionsdaten

Die Steuerungsvorrichtung kann weiterhin bevorzugt dazu ausgebildet sein, eine vorbestimmte Markierung am Bauteil zu erfassen, beispielsweise um hierdurch ein entsprechend markiertes Werkzeug sicher zu erfassen. Die Markierung kann hierbei als Farbmarkierung, Gravur, Code, beispielsweise als QR-Code, ausgeführt sein und kann zusätzlich Informationen zum Bauteil enthalten, zum Beispiel das Gewicht oder dessen Abmessungen. Eine solche bildlich erfassbare Markierung kann die Erkennung eines gefährdenden Bauteils durch die Steuerungsvorrichtung aus den Bilddaten der Bilderfassungsvorrichtungen erheblich verbessern.
Alternativ oder zusätzlich kann die Steuerungsvorrichtung auch in Reaktion auf eine Eingabe des Bedieners die Bewertung vornehmen, beispielsweise kann der Bediener in einem Bild ein gefährdendes Bauteil durch eine solche Eingabe manuell markieren und hierdurch der Steuerungsvorrichtung kenntlich machen, die daraufhin durch Bildauswertung und Verfolgung dieses markierten Bauteils die Bewertung auf einen potentiellen Gefährdungszustand vornehmen kann.
Schließlich kann die Steuerungsvorrichtung auch dazu ausgebildet sein, anhand von Positionsdaten, die von einer Sendeeinrichtung an dem gefährdenden Bauteil ausgesendet werden, die Bewertung durchzuführen. Hierzu kann beispielsweise eine RFID Einheit an dem Bauteil eingesetzt werden und hierdurch eine sichere Ortsbestimmung oder Bestimmung von Betriebsparametern des Bauteils oder der Werkzeugmaschine erfolgen und in die Bewertung der Situation auf einen potentiellen Gefährdungszustand einfließen.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Bilderfassungsvorrichtung oder die Steuerungsvorrichtung zur Durchführung einer Bildauswertung ausgebildet ist, um einen Bildausschnitt des erfassten Bildes zu bestimmen, der einem vorbestimmten Sichtfeld oder Ausschnitts des Sichtfeldes eines die Kopfhalterung tragenden Benutzers entspricht, insbesondere einem der Fovea des Sichtfeldes entsprechenden Ausschnitts, und die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung zu ermitteln, ob sich das Bauteil innerhalb des Bildausschnitts befindet und um die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern, wenn sich das Bauteil nicht innerhalb des Bildausschnitts befindet. Das vorbestimmte Sichtfeld kann dabei dem Gesichtsfeld des Benutzers oder dessen Blickfeld entsprechen, oder kann einem Ausschnitt hieraus entsprechen. Gemäß dieser Ausführungsform erfasst die Bilderfassungsvorrichtung oder die Steuerungsvorrichtung einen Bildbereich, der einem vorbestimmten Sichtfeld oder Ausschnitt des Sichtfeldes des Benutzers entspricht. Insbesondere kann hierbei die Fovea des Sichtfeldes, also derjenige Bereich, den ein Benutzer etwa mittig in seinem Sichtfeld hat und den er konzentriert überwachen kann, entsprechen. Die Bilderfassungsvorrichtung ist daher auf genau einen solchen Bildbereich ausgerichtet oder umfasst diesen, der auch vom Benutzer bei Beobachtung mit seinen Augen sicher erfasst wird. Anhand einer Bildauswertung kann dann bestimmt werden, ob sich das gefährdende Bauteil innerhalb dieses Bildausschnitts befindet. In diesem Fall ist sichergestellt, dass bei Erfassung des Bauteils in dem Bildausschnitt der Benutzer das Bauteil ebenfalls in seinem konzentriert überwachten Sichtbereich hat und es kann dann entschieden werden, ob eine potentielle Gefährdungssituation vorliegt oder nicht. Wenn das Bauteil jedoch nicht innerhalb des Bildausschnitts ermittelt wird, ist die Situation so zu bewerten, dass der Benutzer das Bauteil auch nicht sicher überwacht und in diesem Fall ist gemäß dieser Fortbildung die Steuerungsvorrichtung ausgebildet, um eine Sicherheitsmaßnahme auszulösen.
Dabei kann bevorzugt weiter vorgesehen sein, dass an der Kopfhalterung eine Vorrichtung zur Augenverfolgung befestigt ist und dass der Bildausschnitt in Abhängigkeit der mittels der Augenverfolgung ermittelten Blickrichtung des Benutzers bestimmt wird. Durch Augenverfolgung des Benutzers kann auch ermittelt werden, in welche Richtung das Auge des Benutzers gerade blickt, also ob beispielsweise der Benutzer nicht geradeaus, sondern zur Seite blickt. Hierdurch kann einerseits festgestellt werden, ob der Benutzer, obwohl sein Kopf so ausgerichtet ist, dass die zentrale, Geradeaus-Blickrichtung auf das gefährdende Bauteil ausgerichtet ist, durch seinen Blick von dieser Hauptachse abweicht und dadurch das Bauteil nicht in Blickrichtung hat, woraus wiederum ein potentieller Gefährdungszustand abzuleiten wäre und eine Sicherheitsmaßnahme auszulösen wäre.
Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, dass die Sicherheitsmaßnahme

- eine Reduktion einer Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils,
- eine Bewegung des Bauteils in eine Position mit geringerer Gefährdung,
- eine Abschirmung des Bauteils, und/oder
- eine Aktivierung eines Warnsignals in einer an der Kopfhalterung angeordneten Signalausgabevorrichtung umfasst. Grundsätzlich sind diese vier unterschiedlichen Kategorien von Sicherheitsmaßnahmen möglich, um eine Verletzung des Benutzers zu verhindern oder deren Wahrscheinlichkeit zu reduzieren. Grundsätzlich kann eine Reduktion der Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils in einer Abbremsung einer translatorischen oder rotatorischen Bewegung des Bauteils bestehen, mit der das Bauteil den Ort ändert oder es kann eine Rotationsgeschwindigkeit des Bauteils bei stillstehender Rotationsachse reduziert werden, insbesondere kann die Reduktion in einem schnellen Stoppen der Bewegung des Bauteils bestehen. Die Sicherheitsmaßnahme kann auch darin bestehen, dass das Bauteil aus einer gefährdenden Position in eine nicht gefährdende Position bewegt wird, beispielsweise unter einen Tisch abgesenkt oder in eine Abschirmung hinein oder vom Werkstück weg bewegt wird. Alternativ oder zusätzlich kann auch eine Abschirmung des Bauteils, beispielsweise durch Bewegen eines Trenngitter, eines Abweisers oder dergleichen ausgeführt werden, um hierdurch zu verhindern, dass das Körperteil in Kontakt mit dem Bauteil kommt und hierdurch verletzt wird. Schließlich kann auch ein Warnsignal in einer Signalausgabevorrichtung, die an der Kopfhalterung angeordnet ist, aktiviert werden, beispielsweise kann ein Warnlicht in das Auge des Benutzers projiziert werden oder es kann ein Hinweis über die Signalausgabevorrichtung dem Auge des Benutzers angezeigt werden, welches eine Gefährdungssituation anhand einer erweiterten Realität (augmented reality), beispielsweise indem ein gefährdendes Bauteil durch die Signalausgabevorrichtung mit einer Signalfarbe markiert wird, die in das Auge des Benutzers projiziert wird, oder indem ein zu geringer Sicherheitsabstand durch eine in den Abstand oder das Bauteil projizierte Anzeige aufgezeigt wird.

Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um eine niedrige und eine höhere Gefährdungsstufe zu unterscheiden und um bei der niedrigen Gefährdungsstufe eine erste Sicherheitsmaßnahme, insbesondere ein Warnsignal auszuführen und bei der höheren Gefährdungsstufe eine zweite Sicherheitsmaßnahme auszuführen, die von der ersten Sicherheitsmaßnahme verschieden ist. Gemäß dieser Ausführungsform kann die Steuerungsvorrichtung differenzierte Sicherheitsmaßnahmen durchführen, die in Abhängigkeit einer höheren oder niedrigeren Gefährdungsstufe ausgelöst werden. Auf diese Weise wird es dem Benutzer ermöglicht, die Bearbeitung durchzuführen, obwohl er bereits eine niedrige Gefährdungsstufe erreicht hat, indem dem Benutzer signalisiert wird, dass er die Bearbeitung mit erhöhter Vorsicht, reduzierter Geschwindigkeit oder dergleichen durchführen sollte, um nicht aus der niedrigeren Gefährdungsstufe in eine höhere Gefährdungsstufe zu gelangen, welche dann eine Sicherheitsmaßnahme auslösen würde, mit der die Bearbeitung abgebrochen wird. So kann beispielsweise die erste Sicherheitsmaßnahme in einem Warnsignal bestehen, beispielsweise einem akustischen oder optischen Warnsignal oder in einer geringfügigen Reduktion der Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils, welche dem Benutzer ein entsprechendes Signal gibt, ohne hierbei aber die Bearbeitung des Werkstücks zu unterbrechen. Erst mit der zweiten Sicherheitsmaßnahme erfolgt dann eine bearbeitungsunterbrechende Maßnahme, wie ein vollständiges Stoppen der Bewegung des Bauteils oder ein Bewegen des Bauteils in eine sichere Position.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Steuerungsvorrichtung an der Kopfhalterung angeordnet ist und die Kopfhalterung weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur drahtlosen Signalübertragung aufweist und mittels dieser Signalübertragungseinheit mit der Sicherheitsmaßnahmevorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist. Mit einer solchen Signalübertragungseinheit kann die Kopfhalterung bequem vom Benutzer getragen werden und die durch die Steuerungsvorrichtung an der Kopfhalterung bestimmten Daten und insbesondere die Dateninhalte zur Auslösung einer Sicherheitsmaßnahme an die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung übertragen werden.
Alternativ ist es vorgesehen, dass die Steuerungsvorrichtung an der Werkzeugmaschine angeordnet ist und die Kopfhalterung weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur drahtlosen Signalübertragung aufweist und mittels dieser Signalübertragungseinheit mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist. Gemäß dieser Ausführungsform ist die Steuerungsvorrichtung nicht an der Kopfhalterung angeordnet, sondern an der Werkzeugmaschine und in diesem Fall werden durch die Signalübertragungseinheit die von der Bilderfassungsvorrichtung an der Kopfhalterung erfassten Daten an die Steuerungsvorrichtung übertragen.
Grundsätzlich ist neben diesen beiden Möglichkeiten der Anordnung der Steuerungsvorrichtung an der Kopfhalterung oder an der Werkzeugmaschine auch eine andere Ausgestaltung in bestimmten Ausführungsformen vorteilhaft, bei der die Steuerungsvorrichtung

- eine an der Kopfhalterung angeordnete erste Steuerungseinheit und
- eine an der Werkzeugmaschine angeordnete zweite Steuerungseinheit umfasst, und die Kopfhalterung weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur drahtlosen Signalübertragung aufweist und mittels dieser Signalübertragungseinheit die erste und die zweite Steuerungseinheit signaltechnisch gekoppelt sind, wobei die erste Steuerungseinheit ausgebildet ist, um einen ersten Teil der Bewertung auszuführen und ein daraus ermitteltes Ergebnis an die zweite Steuerungseinheit zu übertragen, und die zweite Steuerungseinheit ausgebildet ist, um auf Grundlage dieses ermittelten Ergebnisses einen zweiten Teil der Bewertung auszuführen und in Abhängigkeit der Bewertung die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern. Hierbei wird die Bewertung der von der Bilderfassungsvorrichtung erfassten Situation auf einen potentiellen Gefährdungszustand durch eine erste Steuerungseinheit einer Kopfhalterung und eine zweite Steuerungseinheit an der Werkzeugmaschine ausgeführt. Eine solche Aufteilung der Bewertung ermöglicht es, dass an der Kopfhalterung bereits solche Teile der Bewertung ausgeführt werden, die zu einer Reduktion der zu übertragenden Daten führen, um hierdurch eine effiziente Bewertung in Echtzeit ausführen zu können.

Es ist weiterhin bevorzugt, wenn Kopfhalterung als Brille ausgeführt ist und ausgebildet ist, um als Schutzbrille gegen mechanische Verletzungen des Auges eingesetzt zu werden und/oder um einen Sehfehler des Benutzers auszugleichen. Gemäß dieser Ausführungsform erfüllt die Datenbrille zusätzliche Funktionen, die für den Benutzer persönlich oder in bestimmten Arbeitssituationen notwendig sind. So kann die Datenbrille als zugelassene Schutzbrille gegen Augenverletzungen ausgeführt sein oder sie kann mit Korrekturgläsern versehen sein, um persönliche Sehfehler des Benutzers dadurch auszugleichen.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Bilderfassungsvorrichtung an der Datenbrille ausgebildet ist, um Bilder mit Tiefeninformation zu erfassen, insbesondere, indem

- die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet ist, um Laufzeitinformationen zu Bildinhalten zu erfassen oder
- die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet ist, um aus zwei zeitlich versetzt erfassten Bildern mit unterschiedlicher Aufnahmerichtung anhand einer Bildauswertung der Lage erkannter Objekte zueinander eine Tiefeninformation zu bestimmen oder indem
- die Bilderfassungsvorrichtung eine erste und eine zweite Bilderfassungseinheit umfasst, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, beispielsweise an der linken und rechten Kopfseite des Benutzers an der Kopfhalterung befestigt sind, und ausgebildet ist, um aus einer stereoskopischen Bildauswertung zeitgleich erfasster Bilder der ersten und zweiten Bildauswertungseinheit eine Tiefeninformation zu bestimmen.

Gemäß dieser Ausführungsform ist die Bilderfassungsvorrichtung so ausgebildet, dass sie Tiefeninformation zu den Objekten, die in einem Bild erfasst werden, erfasst und hierdurch ein Abstand dieser Objekte von der Bilderfassungsvorrichtung ermittelbar wird. Diese Tiefeninformation kann punktweise für jeden erfassten Bildpunkt erfolgen oder objektweise erfolgen. Grundsätzlich sind verschiedene Ausgestaltungen für eine solche Tiefeninformationserfassung möglich, beispielsweise anhand von Laufzeitinformationen des Signals von einem Objekt zu der Bilderfassungsvorrichtung, oder indem mit einer einzigen Bilderfassungsvorrichtung zwei Bilder zeitlich versetzt erfasst werden und anhand eines Vergleichs von Objekten, die in beiden Bildern erfasst wurden, die aber aufgrund einer Bewegung der Bilderfassungsvorrichtung zwischen den beiden zeitlich versetzten Bildern eine unterschiedliche Lage aufweisen, hierdurch eine Tiefeninformation bestimmt wird. Weiterhin kann auch eine stereoskopische Tiefeninformationsermittlung erfolgen, wenn an der Kopfhalterung zwei voneinander beabstandete Bilderfassungseinheiten angeordnet sind, welche einen sich zumindest teilweise überschneidenden Bilderfassungsbereich haben und die Bilderfassungsvorrichtung bilden. Anhand eines Objektes, das von beiden Bilderfassungseinheiten zeitgleich erfasst wird, kann dann aus der Winkellage des Objekts in jedem der beiden Bilderfassungsbereiche stereoskopisch eine Tiefeninformation berechnet werden.
Noch weiter ist es bevorzugt, wenn die Kopfhalterung weiterhin eine Bildausgabevorrichtung aufweist zur Ausgabe von Bild- und Textinformation in eines oder beide Augen des Benutzers, der die Kopfhalterung trägt, insbesondere mittels

- Wiedergabe der Bild- und Textinformation auf einem Bildschirm, oder
- Projektion der Bild- und Textinformation auf die Netzhaut eines oder beider Augen des Benutzers.

Gemäß dieser Fortbildungsform ist die Kopfhalterung zusätzlich auch dazu ausgerüstet, ein Bild auszugeben, dass vom Benutzer gesehen wird, beispielsweise durch einen an der Kopfhalterung angeordneten Bildschirm oder durch eine entsprechende Projektion auf die Netzhaut beider Augen des Benutzers. Dies ermöglich einerseits, einfache oder differenzierte Warnsignale über die Kopfhalterung dem Benutzer auszugeben. Andererseits können zusätzliche Informationen, die nicht mit einer Gefährdungssituation zusammenhängen, über die Bildausgabevorrichtung dem Benutzer angezeigt werden.
Dabei ist es insbesondere bevorzugt, wenn die Kopfhalterung eine Datenschnittstelle zur Datenübertragung, insbesondere eine Datenübermittlungseinheit zur drahtlosen Datenübertragung aufweist und ausgebildet ist, um über die Datenschnittstelle Bild- und/oder Textinformation zu empfangen und auf der Bildausgabevorrichtung wiederzugeben, die

- eine Sequenz vorbestimmter Arbeitsabläufe zur Bearbeitung eines Werkstücks
- eine Darstellung von vorbestimmten Ausrichtungen und/oder Bewegungen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks zur Durchführung eines Bearbeitungsschrittes
- eine Bezeichnung bearbeiteter Werkstücke vor und / oder nach der Bearbeitung, beinhaltet, wobei vorzugsweise die Bild- oder Textinformation anhand der Bilderfassung mit der Bilderfassungsvorrichtung und einer daraus durchgeführten Bildauswertung zur Ermittlung der Position des Werkzeugs oder des Werkstücks in einem Bereich wiedergegeben wird, der dem Werkzeug oder dem Werkstück im Sichtfeld des Benutzers zugeordnet ist. Diese Ausführungsform verwendet die Kopfhalterung auch zur gezielten ortsbezogenen Ausgabe von Informationen an den Benutzer, die für die Bearbeitung eines Werkstücks hilfreich sind, so kann beispielsweise ein Werkstück, an den mehrere Bearbeitungsschritte mit der Werkzeugmaschine ausgeführt werden müssen, den Benutzer hinsichtlich der dabei notwendigen Ausrichtungen und Bewegungen des Werkstücks oder des Werkzeugs über die Bildausgabevorrichtung an der Kopfhalterung angezeigt werden und es kann eine

Sequenz der nacheinander durchzuführenden Bearbeitungsschritte als vorbestimmte Arbeitsabläufe angezeigt werden. Weiterhin können Werkstücke, die hierbei erzeugt werden, über die Bildausgabevorrichtung an der Kopfhalterung den Benutzer entsprechend bezeichnet werden, beispielsweise als Fertigteile, die er gezielt ablegen soll oder als Zwischenfertigteile, die noch weiter bearbeitet werden müssen oder als Reststücke.
Diese Informationen können bildlich oder textlich erfolgen, wobei vorzugsweise die Bild- oder Textinformation so dem Benutzer angezeigt wird, dass er diese nach Art einer augmented reality in dem jeweiligen Werkstück sieht und dieses daher für die Bearbeitung klar zuordnen kann. Grundsätzlich ist zu verstehen, dass in einer alternativen Ausführungsform diese ortsaufgelösten Darstellungsfunktionen der Bildausgabevorrichtung an der Kopfhalterung auch ohne die an der Kopfhalterung angeordnete Bilderfassungsvorrichtung ausgeführt sein können.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Werkzeugmaschine, die eine Sicherheitsvorrichtung der zuvor beschriebenen Art aufweist. Diese Werkzeugmaschine kann eine stationäre Werkzeugmaschine sein oder ein Handwerkzeug, wie zuvor beschrieben.
Dabei ist es besonders bevorzugt, wenn die Werkzeugmaschine eine Formatkreissäge ist und die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung ausgebildet ist, um die Rotation eines Kreissägeblatts der Formatkreissäge zu bremsen und/oder um das Kreissägeblatt der Formatkreissäge quer zu seiner Rotationsachse in eine Nichtgefährdungsposition zu bewegen. Die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung eignet sich für verschiedene Werkzeugmaschinen, darunter insbesondere auch Kreissägen, von denen ein Gefährdungspotential für die Hand eines Benutzers durch das Kreissägeblatt ausgeht und bei der der Benutzer regelmäßig während der Bearbeitung seinen Blick auf diesen Gefährdungsbereich rund um das Kreissägeblatt gerichtet hat. Dabei kann die Sicherheitsmaßnahme bei einer Kreissäge darin bestehen, dass die Rotation des Kreissägeblatts gestoppt wird und hierdurch eine Schnittverletzung verhindert wird oder dass das Kreissägeblatt der Kreissäge, dass aus einer Werkstückauflagefläche herausragt, bewegt wird (beispielsweise nach unten abgesenkt wird), um unter dieser Werkstückauflagefläche oder innerhalb einer Schutzabschirmung zu liegen und dadurch für die Hand eines Benutzers nicht mehr erreichbar zu sein.
Alternativ kann die Werkzeugmaschine auch als Handwerkzeug ausgeführt sein und die Steuerungsvorrichtung ist vorzugsweise ausgebildet, um anhand einer Bildauswertung eines durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten Bildes eine Ausrichtung und Position des Handwerkzeugs in Relation zu einem Körperteil des Benutzers zu bestimmen und anhand der Ausrichtung und Position eine potentielle Gefährdungssituation des Körperteils zu bewerten, und wobei weiter vorzugsweise die Kopfhalterung eine Datenschnittstelle, insbesondere eine drahtlose Datenübermittlungseinrichtung aufweist und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit der Bewertung über die Datenschnittstelle die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern. Durch diese Ausgestaltung wird es möglich, auch Handwerkzeuge hinsichtlich potentieller Gefährdungszustände zu überwachen, wobei hier zusätzlich bei der Bildauswertung durch die Steuerungsvorrichtung berücksichtigt wird, dass das Handwerkzeug vom Benutzer geführt wird und dadurch in sehr verschiedenen Ausrichtungen und Abständen vom Benutzer angeordnet sein kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist eine Kopfhalterung für eine Sicherheitsvorrichtung der zuvor beschriebenen Art, die sich auszeichnet durch eine Bilderfassungsvorrichtung, die ausgerichtet ist um im Sichtfeld des Trägers der Kopfhalterung eine Bilderfassung auszuführen, und vorzugsweise weiterhin umfassend eine Steuerungsvorrichtung, die signaltechnisch mit der Bilderfassungsvorrichtung gekoppelt und ausgebildet ist, um eine Bewertung eines durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten potentiellen Gefährdungszustand anhand von vorbestimmten Kriterien durchzuführen, wobei weiter vorzugsweise die Kopfhalterung eine Datenschnittstelle, insbesondere eine drahtlose Datenübermittlungseinrichtung aufweist und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit der Bewertung über die Datenschnittstelle die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern.
Die erfindungsgemäße Kopfhalterung eignet sich insbesondere dazu, mit einer Sicherheitsvorrichtung oder einer Werkzeugmaschine der zuvor beschriebenen Art verwendet zu werden und kann daher hinsichtlich der Steuerungsvorrichtung und ihrer Ausgestaltung sowie der daran angeordneten Bilderfassungsvorrichtung in solcher Weise fortgebildet werden, wie dies zuvor für die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung mit der darin enthaltenen Kopfhalterung beschrieben wurde.
Erfindungsgemäß ist folglich auch die Verwendung einer Kopfhalterung mit einer daran angeordneten Bilderfassungsvorrichtung zur Erfassung eines potentiellen Gefährdungszustandes an Werkzeugmaschinen, wobei dies Werkzeugmaschinen der zuvor beschriebenen Art umfasst, also stationäre aufgestellte Werkzeugmaschinen oder Handwerkzeuge.
Schließlich ist ein weiterer Aspekt der Erfindung ein Verfahren zur Verletzungsvermeidung an Werkzeugmaschinen, umfassend

- Erfassen eines potentiellen Gefährdungszustandes für ein Körperteil eines Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein verletzungsgefährdendes Bauteil der Werkzeugmaschine mittels einer Erfassungsvorrichtung,
- Ausführen einer Sicherheitsmaßnahme, durch welche ein Gefährdungszustand des Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein Bauteil der Werkzeugmaschine reduziert oder vermieden wird, mittels einer eine Sicherheitsmaßnahmevorrichtung,
- Bewerten eines durch die Erfassungsvorrichtung erfassten potentiellen Gefährdungs-zustand anhand von vorbestimmten Kriterien mittels einer Steuerungsvorrichtung/-einrichtung, die signaltechnisch mit der Erfassungsvorrichtung und der Sicherheitsmaßnahmevorrichtung gekoppelt ist, und
- Ansteuern der Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit der Bewertung,

Bezüglich dieses Verfahrens zur Verletzungsvermeidung an Werkzeugmaschinen ist zu verstehen, dass dies nach dem Prinzip abläuft, wie dies zuvor für die erfindungsgemäße Sicherheitsvorrichtung beschrieben wurde und das Verfahren dementsprechend auch in solcher Weise fortgebildet werden kann, wie dies für die Sicherheitsvorrichtung zuvor erläutert wurde. Das Verfahren kann bevorzugt mit einer Sicherheitsvorrichtung oder einer Werkzeugmaschine der zuvor beschriebenen Art durchgeführt werden.
Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische, perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen, als Datenbrille ausgeführten Kopfhalterung, und
2 eine schematische Darstellung einer durch eine Bildausgabevorrichtung an der Kopfhalterung erfolgten Visualisierung einer Bearbeitungssituation an einer Werkzeugmaschine, die mit der erfindungsgemäßen Sicherheitsvorrichtung ausgerüstet ist.

Wie zunächst 1 zu entnehmen, umfasst eine Datenbrille für den erfindungsgemäßen Einsatz ein Brillengestell 1, das grundsätzlich in bekannter Weise aus zwei Bügeln 1a, 1b und der Fassung für die beiden Brillengläser besteht. An dem Brillengestell 1 sind jeweils am rechten Bügel 1a und am linken Bügel 1b eine Videokamera 2a, 2b angeordnet, welche die Bilderfassungsvorrichtung ausbilden. Diese Videokameras sind, wie durch den Bildwinkel 3a, 3b in der Figur kenntlich gemacht, etwa mit ihrer Bildaufnahmerichtung in Längsachse der Bügel der Brille ausgerichtet und erfassen somit einen Bildbereich, in dem das Sichtfeld 3c des Benutzers liegt. Die beiden Videokameras 2a, 2b sind über Datenleitungen 4a, 4b mit einer Steuerungsvorrichtung 5 verbunden. Die Steuerungsvorrichtung 5 umfasst hierbei eine Übermittlungseinheit 6 mit einer Übermittlungsantenne 6a, um Daten, welche in der Steuerungsvorrichtung aus den Bilddaten der beiden Videokameras 2a, 2b berechnet wurden, drahtlos an eine Sicherheitsmaßnahmenvorrichtung zu übermitteln.
In die Fassung des Brillengestells sind Projektionsbildschirme 7a, 7b eingesetzt, die es ermöglichen, auf die Netzhaut des Benutzers ein Bild zu erzeugen. Diese Bildschirme 7a, 7b sind durchsichtig, sodass der Benutzer auch hindurchsehen kann und sich das projizierte Bild mit dem realen, durch die Gläser gesehenen Umfeld zu einer augmented rality überlagert. Mit der Projektion können daher gezielt Hinweise zu Gegenständen, die der Benutzer im Umfeld durch das Glas sieht, bezeichnet werden oder Warnhinweise in das real erfasste Bild der Umgebung eingeblendet werden.
2 zeigt eine exemplarische als augmented reality ausgeführte überlagerte Bildsituation, die ein Benutzer durch die erfindungsgemäße Datenbrille hindurch sieht. Erkennbar ist, dass der Benutzer gerade mit seiner Hand 40 ein Werkstück 20 in Richtung auf ein Kreissägeblatt 10 einer Formatkreissäge zuführt, um einen Schnitt an dem Werkstück auszuführen. Die Schnittlinie in dem Werkstück ist durch Einblendung über die Datenbrille dem Benutzer in das Werkstück 20 als unterbrochene Linie 20a hinein projiziert. Weiterhin sind auf das Werkstück zwei Angaben 102 und 103 abgebildet, welche die nach der Trennung mittels des Kreissägeblatts entstehenden beiden Werkstücke dem Benutzer fürdie weitere Handhabung bezeichnen. Diese Hinweise 102, 103 können beispielsweise eine Bezeichnung eines Fertigteils sein, beispielsweise Tür, Boden oder dergleichen oder können dem Benutzer anzeigen, dass dieses Teil noch weiter verarbeitet werden muss oder ein Reststück ist.
Der Benutzer sieht weiterhin durch das Brillenglas seine eigene Hand 40, mit der er das Werkstück 20 führt. Weiterhin ist auf dem Werkzeugmaschinentisch 30 ein Werkstück 21 abgebildet, in das eine weitere Bezeichnung 101 mittels der Datenbrille abgebildet ist. Dieses Werkstück ist für die nachfolgende Bearbeitung vorgesehen und mittels der Bezeichnung 101 entsprechend gekennzeichnet.
In der in 2 abgebildeten Bearbeitungssituation führt der Benutzer das Werkstück gerade mittels seiner Hand langsam auf das Kreissägeblatt 10 zu und die Steuerungsvorrichtung hat durch Auswertung mehrerer zeitlich aufeinanderfolgender Bilder sowohl die Bewegungsgeschwindigkeit als auch die Bewegungsrichtung und -beschleunigung der Hand 40 im erfassten Bild ermittelt. Weiterhin hat die Steuerungsvorrichtung anhand der von den Videokameras 2a, 2b erfassten Bilder das Kreissägeblatt 10 und eine darauf angeordnete Markierung 10a durch Bildauswertung erfasst, die Informationen zu Sägeblattdurchmesser und Sägeblattgewicht enthält. Daher kann anhand der Bewegungsrichtung der Hand und der Bewegungsgeschwindigkeit der Hand ermittelt werden, ob die Hand des Benutzers bei Fortführung der Bewegung durch einen Kontakt mit dem Sägeblatt verletzungsgefährdet ist und zu welchem Zeitpunkt bei weiterer Fortsetzung der Handbewegung dieser Kontakt eintreten würde.
Im vorliegenden Fall hat die Steuerungsvorrichtung weiterhin ermittelt, dass die Hand 40 derzeit ohne weitere Beschleunigung mit langsamer Geschwindigkeit, jedoch genau in Richtung auf das Kreissägeblatt zu, bewegt wird und daher eine potentielle Gefährdungssituation mit noch niedrigem Gefährdungslevel vorherrscht. Über die Steuerungsvorrichtung wird daher eine Sicherheitsmaßnahme ausgelöst, die im vorliegenden Fall darin besteht, dass das Kreissägeblatt über die Bildprojektion der Datenbrille mit einer roten Farbmarkierung 100 versehen wird. Diese Farbmarkierung 100 kann konstant leuchtend oder blinkend dargestellt werden, wobei sich vorzugsweise die Blinkfrequenz mit Zunahme der weiteren Annäherung der Hand 40 an das Kreissägeblatt erhöht, um hierdurch die Zunahme des Gefährdungszustandes zu signalisieren.
Mittels der laufenden Bildauswertung des durch die Videokameras 2a, 2b erfassten Bildes kann die Steuerungsvorrichtung dann ermitteln, ob der Benutzer aufgrund dieser ersten Sicherheitsmaßnahme die Position und Bewegung seiner Hand ändert und hierdurch die Hand aus der potentiellen Gefährdungssituation entfernt. Sofern der Benutzer dies tut und beispielsweise die Hand vom Werkstück entfernt und das Werkstück weiter mit einem Schiebestock vorschiebt, kann die erste Sicherheitsmaßnahme zurückgenommen werden und das rote Leuchten oder Blinken des Kreissägeblatts mittels der Projektion über die Datenbrille gestoppt werden.
Sofern der Benutzer seine Handposition jedoch nicht in der Weise ändert, dass hierdurch die potentielle Gefährdungssituation aufgelöst wird, tritt eine Situation ein, in der sich die Hand auf einen kritischen Abstand dem Kreissägeblatt genähert hat. Dieser kritische Abstand kann einerseits durch Annäherung der Hand mit konstanter Geschwindigkeit bis auf einen hierfür kritischen Abstand erfolgen. Sollte die Steuerungsvorrichtung anhand der in Echtzeit erfassten Bilder der Videokameras feststellen, dass die Hand beschleunigt wird und sich ihre Geschwindigkeit dadurch erhöht, so kann der Abstand, bei dem eine dann zweite Sicherheitsmaßnahme ausgelöst wird, sich hierdurch auch vergrößern. Wird der Abstand, der zu der jeweiligen Bewegungsrichtung, Bewegungsgeschwindigkeit und gegebenenfalls Bewegungsbeschleunigung der Hand in Bezug auf das Kreissägeblatt als Gefährdungsabstand für eine zweite Sicherheitsmaßnahme berechnet wird, erreicht, so löst die Steuerungsvorrichtung eine zweite Sicherheitsmaßnahme aus, die beispielsweise darin bestehen kann, dass die Drehzahl des Kreissägeblatts um 50 % reduziert wird. Diese zweite Sicherheitsmaßnahme wird vom Benutzer sehr deutlich wahrgenommen und führt zwar noch nicht zu einem Abbruch der Bearbeitung, veranlasst den Benutzer aber häufig zu einer sofortigen Umstellung seiner Arbeitsweise, um die potentielle Gefährdungssituation hierdurch aufzulösen und um das Werkstück in regulärer Weise weiterbearbeiten zu können.
Reagiert der Benutzer auch auf diese zweite Sicherheitsmaßnahme nicht und nähert seine Hand weiter an das Kreissägeblatt an, so wird bei Unterschreitung eines dritten Sicherheitsabstandes, eine dritte Sicherheitsmaßnahme ausgelöst, die in einer Schnellabsenkung des Kreissägeblatts unter die Werkstückauflagefläche 30 besteht. Durch diese Schnellabsenkung wird der Bearbeitungsvorgang am Werkstück unterbrochen und das Kreissägeblatt durch einen Sägeblattschlitz in der Werkstückauflagefläche 30 der Werkzeugmaschine so abgesenkt, dass die Hand des Benutzers das Sägeblatt nicht mehr berühren kann und folglich eine Verletzung vermieden wird.
Bezugszeichenliste

1: Brillengestell
1a, 1b: Bügel
2a, 2b: Videokamera
3a, 3b: Bildwinkel
3c: Sichtfeld
4a, 4b: Datenleitungen
5: Steuerungsvorrichtung
6: Übermittlungseinheit
6a: Übermittlungsantenne
7a, 7b: Projektionsbildschirme
10: Kreissägeblatt
10a: Markierung durch Bildauswertung
20,21: Werkstück
20a: unterbrochene Linie
30: Werkzeugmaschinentisch/Werkzeugauflagefläche
40: Hand
100: Farbmarkierung
101: Bezeichnung mittels der Datenbrille
102, 103: zwei Angaben zum Werkstück

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

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WO 2004101239 [0004]
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Claims

Sicherheitsvorrichtung für eine Werkzeugmaschine, umfassend - eine Erfassungsvorrichtung, die ausgebildet ist zur Erfassung eines potentiellen Gefährdungszustandes für ein Körperteil eines Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein verletzungsgefährdendes Bauteil der Werkzeugmaschine - eine Sicherheitsmaßnahmevorrichtung, die ausgebildet ist, um eine Sicherheitsmaßnahme auszuführen, durch welche ein Gefährdungszustand des Benutzers der Werkzeugmaschine durch ein Bauteil der Werkzeugmaschine reduziert oder vermieden wird, - eine Steuerungsvorrichtung, die signaltechnisch mit der Erfassungsvorrichtung und der Sicherheitsmaßnahmevorrichtung gekoppelt und ausgebildet ist, um eine Bewertung eines durch die Erfassungsvorrichtung erfassten potentiellen Gefährdungszustand anhand von vorbestimmten Kriterien durchzuführen und in Abhängigkeit der Bewertung die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern, dadurch gekennzeichnet, dass die Erfassungsvorrichtung eine Kopfhalterung zur Befestigung am Kopf des Benutzers und eine an der Kopfhalterung befestigte Bilderfassungsvorrichtung umfasst, die ausgerichtet ist um im Sichtfeld des Benutzers eine Bilderfassung auszuführen, und die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um die Bewertung anhand von durch die Bilderfassungsvorrichtung erfasste Bilder durchzuführen.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung in dem durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten Bild das Körperteil des Benutzers und das Bauteil der Werkzeugmaschine zu erkennen und um die Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit dieser Erkennung auszulösen.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung als Gefährdungsparameter - einen Abstand, oder - eine Annäherungsgeschwindigkeit oder - eine Annäherungsbeschleunigung zwischen dem Körperteil und dem Bauteil zu bestimmen und um die Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit eines oder mehrerer dieser Gefährdungsparameter auszulösen.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung als Gefährdungsparameter - einen Abstand des Körperteils von der Bilderfassungsvorrichtung, oder - einen Abstand des Bauteils von der Bilderfassungsvorrichtung, oder - eine relative Bewegungsrichtung von Bauteil und Körperteil zueinander, oder - eine relative Beschleunigungsrichtung von Bauteil und Körperteil zueinander zu bestimmen und um die Sicherheitsmaßnahme in Abhängigkeit eines oder mehrerer dieser Gefährdungsparameter auszulösen.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung die Position, Geschwindigkeit und/oder Beschleunigung des Bauteils der Werkzeugmaschine anhand - einer bei der Bildauswertung eingesetzten Datenverarbeitung mit künstlicher Intelligenz, oder - einer bildlich erfassbaren Markierung am Werkzeug, oder - einer Eingabe des Bedieners, oder - von einer Sendeeinrichtung am/im Bauteil empfangenen Positionsdaten zu bestimmen.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung oder die Steuerungsvorrichtung zur Durchführung einer Bildauswertung ausgebildet ist, um einen Bildausschnitt des erfassten Bildes zu bestimmen, der einem vorbestimmten Gesichtsfeld oder einem vorbestimmten Ausschnitt des Gesichtsfeldes eines die Datenbrille tragenden Benutzers entspricht, insbesondere einem der Fovea des Gesichtsfeldes entsprechenden Ausschnitt, und die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um mittels einer Bildauswertung zu ermitteln, ob sich das Bauteil innerhalb des Bildausschnitts befindet und um die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern, wenn sich das Bauteil nicht innerhalb des Bildausschnitts befindet.
Sicherheitsvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass an der Kopfhalterung eine Vorrichtung zur Augenverfolgung befestigt ist und dass der durch die Bildauswertung auszuwertende Bildausschnitt in Abhängigkeit der mittels der Augenverfolgung ermittelten Blickrichtung des Benutzers bestimmt wird.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsmaßnahme - Eine Reduktion einer Bewegungsgeschwindigkeit des Bauteils, - Eine Bewegung des Bauteils in eine Position mit geringerer Gefährdung, - Eine Abschirmung des Bauteils, und/oder - Eine Aktivierung eines Warnsignals in einer an der Datenbrille angeordneten Signalausgabevorrichtung umfasst.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung ausgebildet ist, um eine niedrige und eine höhere Gefährdungsstufe zu unterscheiden und um bei der niedrigen Gefährdungsstufe eine erste Sicherheitsmaßnahme, insbesondere ein Warnsignal auszuführen und bei der höheren Gefährdungsstufe eine zweite Sicherheitsmaßnahme auszuführen, die von der ersten Sicherheitsmaßnahme verschieden ist.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung an der Kopfhalterung angeordnet ist und die Kopfhalterung weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur drahtlosen Signal-übertragung aufweist und mittels dieser Signalübertragungseinheit mit der Sicherheitsmaßnahmevorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung an der Werkzeugmaschine angeordnet ist und die Kopfhalterung weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur drahtlosen Signalübertragung aufweist und mittels dieser Signalübertragungseinheit mit der Steuerungsvorrichtung signaltechnisch gekoppelt ist.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-9, dadurch gekennzeichnet, dass die Steuerungsvorrichtung - eine an der Kopfhalterung angeordnete erste Steuerungseinheit und - eine an der Werkzeugmaschine angeordnete zweite Steuerungseinheit umfasst, und die Kopfhalterung weiterhin eine Signalübertragungseinheit zur drahtlosen Signalübertragung aufweist und mittels dieser Signalübertragungseinheit die erste und die zweite Steuerungseinheit signaltechnisch gekoppelt sind, wobei - die erste Steuerungseinheit ausgebildet ist, um einen ersten Teil der Bewertung auszuführen und ein daraus ermitteltes Ergebnis an die zweite Steuerungseinheit zu übertragen, und - die zweite Steuerungseinheit ausgebildet ist, um auf Grundlage dieses ermittelten Ergebnisses einen zweiten Teil der Bewertung auszuführen und in Abhängigkeit der Bewertung die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfhalterung als Brille ausgeführt ist und ausgebildet ist, um als Schutzbrille gegen mechanische Verletzungen des Auges eingesetzt zu werden und/oder um einen Sehfehler des Benutzers auszugleichen.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet ist, um Bilder mit Tiefeninformation zu erfassen, insbesondere, indem - die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet ist, um Laufzeitinformationen zu Bildinhalten zu erfassen oder - die Bilderfassungsvorrichtung ausgebildet ist, um aus zwei zeitlich versetzt erfassten Bildern mit unterschiedlicher Aufnahmerichtung anhand einer Bildaus-wertung der Lage erkannter Objekte zueinander eine Tiefeninformation zu bestimmen oder indem - die Bilderfassungsvorrichtung eine erste und eine zweite Bilderfassungseinheit umfasst, die in einem Abstand voneinander angeordnet sind, beispielsweise an der linken und rechten Kopfseite des Benutzers an der Kopfhalterung befestigt sind, und ausgebildet ist, um aus einer stereoskopischen Bildauswertung zeitgleich erfasster Bilder der ersten und zweiten Bildauswertungseinheit eine Tiefeninformation zu bestimmen.
Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfhalterung weiterhin eine Bildausgabevorrichtung aufweist zur Ausgabe von Bild- und Textinformation in eines oder beide Augen des Benutzers, der die Kopfhalterung trägt, insbesondere mittels - Wiedergabe der Bild- und Textinformation auf einem Bildschirm, oder - Projektion der Bild- und Textinformation auf die Netzhaut eines oder beider Augen des Benutzers.
Sicherheitsvorrichtung nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfhalterung eine Datenschnittstelle zur Datenübertragung, insbesondere eine Datenübermittlungseinheit zur drahtlosen Datenübertragung aufweist und ausgebildet ist, um über die Datenschnittstelle Bild- und/oder Textinformation zu empfangen und auf der Bildausgabevorrichtung wiederzugeben, die - Eine Sequenz vorbestimmter Arbeitsabläufe zur Bearbeitung eines Werkstücks - Eine Darstellung von vorbestimmten Ausrichtungen und/oder Bewegungen eines Werkzeugs oder eines Werkstücks zur Durchführung eines Bearbeitungs-schrittes - Eine Bezeichnung bearbeiteter Werkstücke vor und / oder nach der Bearbeitung, beinhaltet, wobei vorzugsweise die Bild- oder Textinformation anhand der Bilderfassung mit der Bilderfassungsvorrichtung und einer daraus durchgeführten Bildauswertung zur Ermittlung der Position des Werkzeugs oder des Werkstücks in einem Bereich wiedergegeben wird, der dem Werkzeug oder dem Werkstück im Sichtfeld des Benutzers zugeordnet ist.
Werkzeugmaschine, umfassend eine Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine eine Formatkreissäge ist und die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung ausgebildet ist, um die Rotation eines Kreissägeblatts der Formatkreis-säge zu bremsen und/oder um das Kreissägeblatt der Formatkreissäge quer zu seiner Rotationsachse in eine Nichtgefährdungsposition zu bewegen.
Werkzeugmaschine nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die Werkzeugmaschine ein Handwerkzeug ist und die Steuerungsvorrichtung vorzugsweise ausgebildet ist, um anhand einer Bildauswertung eines durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten Bildes eine Ausrichtung und Position des Handwerkzeugs in Relation zu einem Körperteil des Benutzers zu bestimmen und anhand der Ausrichtung und Position eine potentielle Gefährdungssituation des Körperteils zu bewerten, und wobei weiter vorzugsweise die Datenbrille eine Datenschnittstelle, insbesondere eine drahtlose Datenübermittlungseinrichtung aufweist und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit der Bewertung über die Datenschnittstelle die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern.
Kopfhalterung für eine Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Bilderfassungsvorrichtung, die ausgerichtet ist um in Blickrichtung des Trägers der Datenbrille eine Bilderfassung auszuführen, und vorzugsweise weiterhin umfassend eine Steuerungsvorrichtung, wie beispielsweise ein Handy, die signaltechnisch mit der Bilderfassungsvorrichtung gekoppelt und ausgebildet ist, um eine Bewertung eines durch die Bilderfassungsvorrichtung erfassten potentiellen Gefährdungszustand anhand von vorbestimmten Kriterien durchzuführen, wobei weiter vorzugsweise die Kopfhalterung eine Datenschnittstelle, insbesondere eine drahtlose Datenübermittlungseinrichtung aufweist und ausgebildet ist, um in Abhängigkeit der Bewertung über die Datenschnittstelle die Sicherheitsmaßnahmevorrichtung zur Ausführung einer Sicherheitsmaßnahme anzusteuern.
Kopfhalterung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfhalterung fortgebildet ist nach den Merkmalen der Kopfhalterung nach der Sicherheitsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1-19.