DE3606594C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen an einer gefährlichen Arbeits­ maschine installierten Unfallschutzlichtvorhang nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Derartige Unfallschutzlichtvorhänge werden z. B. zur voll­ flächigen Absicherung relativ großer Schutzzonen verwendet, wie sie z. B. bei automatischen Beschickungsanlagen in der Fördertechnik oder bei Fertigungsstraßen anzutreffen sind.

Aus der DE-AS 11 08 327 ist ein derartiger Unfallschutz­ lichtvorhang bekannt, der zwei Lichtschranken aufweist, deren Lichtsendeanordnungen einander gegenüberliegend an den Seiten einer Überwachungsebene angeordnet sind. Die von den Lichtsendeanordnung ausgehenden Lichtstrahlen werden mittels Reflektoren im Zick-Zack über die Überwachungs­ ebene zu den Empfangsanordnungen reflektiert.

Die Photoempfänger der Empfangsanordnungen sind jeweils an eine Auswerteelektronik angeschlossen, von denen jede so in eine Motorsteuerung eingreift, daß der Motor abge­ schaltet wird, sobald ein Hindernis in die Überwachungs­ ebene eindringt. Dabei sind die Auswerteelektroniken über einen Kontrollkreis logisch so verknüpft, daß für den Fall, daß der Motor nur von einer Auswerteelektronik abgeschaltet wird, ein Fehlersignal abgegeben wird, und der Motor erst wieder in Gang gesetzt werden kann, bis der festgestellte Fehler beseitigt und die Überwachungsebene frei ist.

Beim störungsfreien Betrieb dieses bekannten Lichtvorhangs wird der Motor infolge des Eindringens eines Hinternisses in die Überwachungsebene durch beide Auswerteelektroniken abgeschaltet, so daß ein fehlerfreier Betrieb des Licht­ vorhangs festgestellt wird und der Motor nach Entfernen des Hindernisses aus der Überwachungsebene wieder einge­ schaltet werden kann.

Dringt jedoch ein relativ kleines Hindernis in die Über­ wachungsebene des bekannten Unfallschutzlichtvorhanges ein, das nur den Lichtstrahl einer der beiden Lichtschranken unterbricht, so wird der Motor der Maschine stillgesetzt und der Kontrollkreis erfaßt die abweichenden Betriebs­ zustände der Auswerteelektroniken. Dadurch wird ein Fehlerzustand gemeldet, obwohl beide Lichtschranken fehler­ frei arbeiten.

Es kann somit trotz einwandfrei arbeitender Lichtschranken zum Stillsetzen der Maschine durch den Kontrollkreis kommen.

Derartige Fehlermeldungen durch den Kontrollkreis sind nun für den wirtschaftlischen Betrieb einer Maschine von Nachteil, da aufgrund der Fehlermeldung durch den Kontrollkreis stets eine aufwendige und zeitraubende Fehlersuche auch dann er­ forderlich werden kann, wenn die beiden Lichtschranken ein­ wandfrei funktionieren.

Ein weiterer konstruktionsbedingter Nachteil des bekannten Unfallschutzlichtvorhangs ergibt sich beim Ausfall einer der beiden Lichtschranken, der beispielsweise durch einen defekten Photoempfänger bewirkt sein kann. Dringt nun ein relativ kleines Hindernis in den Bereich der Überwachungs­ ebene ein, der von der defekten Lichtschranke überwacht werden sollte, so kann dieses Hindernis die Überwachungsebene passieren, ohne daß es bemerkt wird, da es den Überwachungslichtstrahl der funktionsbereiten Lichtschranke nicht beeinflußt und da die defekte Lichtschranke kein das Hindernis erfassendes Schalt­ signal abgeben kann.

Somit wird der bekannte Unfallschutzlichtvorhang den hohen Sicherheitsanforderungen an eine Unfallverhütungsvorrichtung beim Ausfall einer der beiden Lichtschranken nicht mehr gerecht.

Aus der DE 25 50 653 C3 ist nun bereits ein Drehstrahl­ lichtvorhang bekannt, bei dem der von einer Lichtsende- Empfangsanordnung ausgehende Lichtstrahl periodisch eine Überwachungsebene überstreicht. Der Lichtstrahl wird dabei von an den Seiten der Überwachungsebene ange­ ordneten Reflektoren zur Lichtsende- und Empfangsanordnung zurückreflektiert, so daß ein in die Überwachungsebene eingedrungenes Hindernis erfaßt werden kann.

Ausgehend von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung nun die Aufgabe zugrunde, einen Unfallschutzlichtvorhang der eingangs genannten Art so auszubilden, daß sich die verwendeten Lichtschranken gegenseitig kontrollieren und überwachen, so daß ein Fehlersignal nur dann auftreten kann, wenn ein Defekt bei einer der beiden Lichtschranken vorliegt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei einem gattungsgemäßen Unfallschutzlichtvorhang durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Durch die erfindungsgemäß vorgesehene Anordnung von zwei Drehstrahl-Lichtvorhängen, deren Überwachungslichtstrahlen die Überwachungsebene praktisch lückenlos überstreichen, wobei die Überwachungslichtstrahlen beider Lichtschranken exakt in dergleichen Überwachungsebene verlaufen, wird gewährleistet, daß jedes in die Überwachungsebene ein­ dringende Hindernis immer von beiden Lichtschranken er­ faßt wird. Dadurch ist auf überraschend einfache Art sicher­ gestellt, daß auch beim Eintreten von kleinen Hindernissen in die Überwachungsebene stets beide Lichtschranken unter­ brochen werden, so daß ein Fehlersignal nur dann auftreten kann, wenn infolge der Störung einer der beiden Licht­ schranken unterschiedliche Schaltzustände der zugeordneten Auswerteelektroniken erfaßt werden. Eine Fehlfunktion der die Lichtschranken überwachenden Auswerteelektronik wird somit sicher vermieden.

Außerdem wird auch beim Ausfall einer der beiden Drehstrahl­ lichtvorhänge die Unfallverhütungsfunktion in vollem Umfang aufrechterhalten, da sich die Überwachungsbereiche der beiden Lichtvorhänge in der Überwachungsebene praktisch vollständig überdecken, so daß jedes in die Überwachungsebene eindringende Hindernis unabhängig von seiner Größe auch beim Ausfall einer der beiden Lichtvorhänge erfaßt wird. Damit ergibt sich durch die erfindungsgemäße Konstruktion des Unfallschutzlichtvorhangs eine wesentliche Steigerung der Unfall verhütenden Schutz­ funktion.

In Sonderfällen, wo es auf extreme Sicherheit ankommt, könnten gemäß der vorstehend beschriebenen Erfindung auch drei oder vier unabhängige Lichtsende-Empfangs­ anordnungen vorgesehen sein, deren Lichtstrahlen exakt in ein und derselben Überwachungsebene verlaufen und diese somit überwachen.

Weitere vorteilhafte Ausführungsbeispiele der Erfindung nach Anspruch 1 sind in den Unteransprüchen 2 bis 6 beschrieben.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines erfindungs­ gemäßen Lichtvorhangs,

Fig. 1a schematisch den optischen Aufbau jeder Lichtsende-Empfangsanordnung des Unfall­ schutzlichtvorhanges nach Fig. 1 und

Fig. 2 ein Blockschaltbild der Auswerteelektroniken der beiden Lichtsende-Empfangsanordnungen eines erfindungsgemäßen Unfallschutzlichtvor­ hanges sowie deren Verknüpfung.

Nach Fig. 1 sind in den beiden unteren Ecken 25, 26 einer eine größere Breite aufweisenden rechteckigen Überwachungsebene 13 zwei Lichtsende-Empfangsanordnungen 11 bzw. 12 angeordnet, welche je­ weils einen Überwachungslichtstrahl 14 bzw. 15, der in der Überwachungsebene 13 liegt, aussenden, der eine Abtast­ bewegung in Richtung der Pfeile in Fig. 1 ausführt. Jeder der beiden Überwachungslichtstrahlen 14, 15 ist in Fig. 1 mehrfach dargestellt, um dadurch die sektorförmige Abtast­ bewegung der Überwachungslichtstrahlen 14, 15 anschaulich zu machen.

Jeder der beiden Lichtsende-Empfangsanordnungen 11, 12 kann erfindungsgemäß so ausgebildet sei, wie das in Fig. 1a veranschaulicht ist. Danach sendet eine Laserlichtquelle 27 einen Sende-Lichtstrahl 28 zu einem Sendeprisma 29, welches den Sendelichtstrahl 28 zu einem Drehspiegel 30 umlenkt, der auf der Drehachse eines schnellumlaufenden Elektromotors 31 unter einem Winkel von 45° zur Achse angeordnet ist. Der umgelenkte Sendelichtstrahl 28 trifft auf der Achse des Motors 31 und mit dieser axial ausgerichtet auf den Dreh­ spiegel 30 auf. Vom Drehspiegel 30 wird der Überwachungs­ lichtstrahl 14 bzw. 15 reflektiert, welcher in Fig. 1 wiedergegeben ist.

Die Überwachungslichtstrahlen 14, 15 treffen auf an den Rändern der Überwachungsebene 13 angeordnete Retroreflekto­ ren 16, 17, 18, 19, 20. Während an der die beiden Licht­ sende-Empfangsanordnungen 11, 12 verbindenden Grundlinie 32 der rechteckigen Überwachungsebene 13 keine Retro­ reflektoren vorgesehen sind, weil dort die Überwachungs­ lichtstrahlen 14, 15 streifend auftreffen, sind die übrigen drei Seiten der Überwachungsebene 13 mit Retroreflektoren 16, 17, 18 versehen. In den Eckbereichen, wo die streifen­ förmigen Retroreflektoren 16, 17, 18 zusammentreffen, sind über Eck noch kleine Eckreflektoren 19, 20 vorgesehen, um Unterbrechungen von reflektiertem Licht in den Eckbereichen zu vermeiden.

Nach Fig. 1a wird das von den Retroreflektoren 16, 17, 18, 19, 20 in sich selbst zurückreflektierte Licht über den Drehspiegel 30 auf ein Empfängerprisma 35 zurückreflektiert, von wo das Empfangslicht zu einem Photowandler 33 gelenkt wird, an den eine Auswerteelektronik 34 angeschlossen ist. Statt der Senderprismas 29 und des Empfängerprismas 35 kann jeder andere geeignete Strahlteiler verwendet werden.

Nach Fig. 2 betätigen die in jeder Lichtsende-Empfangsan­ ordnung 11 bzw. 12 vorgesehenen Photowandler 33 über nicht gezeigte Relais jeweils einen Ein-Aus-Schalter 21 bzw. 22, wobei bei ununterbrochenen Überwachungslichtstrahlen 14, 15 die Schalter 21, 22 in der aus Fig. 2 ersichtlichen Weise geschlossen sind.

Jeder Schalter 21, 22 liegt im Speisestromkreis eines Hauptrelais A bzw. B, parallel zu denen jeweils ein RC-Glied 36 bzw. 37 geschaltet ist.

Die gefährliche Arbeitsmaschine 24 ist über einen Maschi­ nensteuerkreis 23 an die Betriebsspannung angelegt. Der Maschinensteuerkreis 23 umfaßt drei hintereinander ge­ schaltete Schließkontakte a 3, b 3 und c 3 der beiden Hauptrelais A und B sowie eines ersten Hilfsrelais C, in dessen Speiseleitung hintereinander ein Schließkontakt a 1, b 1 der beiden Hauptrelais A, B und ein Schließkontakt c 1 des Relais C selbst angeordnet sind.

Weiter ist an die gleiche Spannungsquelle wie das erste Hilfsrelais C ein zweites Hilfsrelais D angelegt, in dessen Speiseleitung hintereinander Öffnungskontakte a 2, b 2 der beiden Hauptrelais und ein Öffnungskontakt c 2 des ersten Hilfsrelais C hintereinander geschaltet sind. Parallel zum Relais D liegt ein dessen Abfall verzögerndes RC-Glied 38.

Die Arbeitsweise des beschriebenen Lichtvorhangs ist wie folgt:

Sobald ein Hindernis in die Überwachungsebene 13 eingreift, werden beide Überwachungslichtstrahlen 14, 15 während jedes Abtastzyklus einmal unterbrochen, was zu einer dauernden Öffnung der beiden Schalter 21, 22 und damit zum Abfallen der Hauptrelais A, B führt.

Dadurch wird der Maschinensteuerkreis 23 wegen des Öffnens der Schließkontakte a 3, b 3 geöffnet und die Arbeitsmaschine 24 abgeschaltet.

Gleichzeitig fällt das erste Hilfsrelais C ab, denn die Schließkontakte a 1, b 1 sind nunmehr geöffnet. Wegen Ab­ fallens des Hilfsrelais C öffnet auch dessen Selbsthalte- Schließkontakt c 1.

Gleichzeitig schließen die Öffnungskontakte a 2, b 2 und c 2, so daß das zweite Hilfsrelais D anzieht und dabei den parallel zu c 1 liegenden Schließkontakt d 1 schließt. Das erste Hilfsrelais C bleibt jedoch wegen der Öffnung von a 1 und b 1 stromlos. Auch der Kontakt c 3 im Maschinensteuer­ kreis 23 ist geöffnet.

Sobald das Hindernis die Überwachungsebene 13 verlassen hat, schließen die Schalter 21, 22 wieder und die Haupt­ relais A, B ziehen an. Dies hat die Schließung von a 1, b 1, a 3, b 3 zur Folge, worauf auch wegen des zunächst noch ge­ schlossenen (Abfallverzögerung) Schließkontaktes d 1 das erste Hilfsrelais C anzieht und in Selbsthaltung übergeht. Nunmehr sind die Kontakte a 3, b 3 und c 3 im Maschinensteuer­ kreis 23 wieder geschlossen und die Arbeitsmaschine 24 ist betriebsbereit.

Versagt eine der beiden Lichtsende-Empfangsanordnungen 11, 12, so öffnet beim Eintreten eines Hindernisses in der Über­ wachungsebene 13 nur einer der Schalter 21, 22 . Es sei angenommen, daß der Schalter 21 öffnet, der Schalter 22 der Lichtsende-Empfangsanordnung 12 jedoch wegen einer Störung geschlossen bleibt. Es fällt jetzt lediglich das Hauptrelais A ab, während das Hauptrelais B angezogen bleibt.

Gleichwohl wird aber durch Öffnen des Kontaktes a 3 der Maschinensteuerkreis 23 unterbrochen, so daß die Arbeitsmaschine 24 stehen bleibt. Auch der Stromkreis des ersten Hilfsrelais C wird wegen Öffnung des Schließ­ kontaktes a 1 geöffnet, so daß auch der Kontakt c 3 im Maschinensteuerkreis 23 öffnet.

Im Stromkreis des zweiten Hilfsrelais D schließen jetzt aber nur die Öffnungskontakte a 2 und c 2, während b 2 wegen der angenommenen Störung offen bleibt. Das Relais D kann also nicht anziehen, und auch der Kontakt d 1 bleibt ge­ öffnet.

Wird jetzt das Hindernis aus der Überwachungsebene 13 ent­ fernt, so schließt der Schalter 21 wieder und das Haupt­ relais A zieht an. Jetzt werden wieder beide Hauptrelais A und B von Strom durchflossen, da jedoch das zweite Hilfs­ relais D zuvor nicht erregt war, d. h. der Kontakt d 1 ge­ öffnet blieb, kann jetzt das Relais C nicht anziehen, weil sowohl d 1 als auch c 1 geöffnet sind. Der Kontakt c 3 im Maschinensteuerkreis 23 bleibt also ebenfalls geöff­ net, und die Arbeitsmaschine 24 ist trotz Schließung der Kontakte a 3 und b 3 nicht betriebsfähig. Hierdurch und ggfs. auch durch ein besonderes Warnsignal wird die Be­ dienungsperson auf eine Störung in einer der Lichtsende­ empfangsanordnungen 11 oder 12 hingewiesen, welche nunmehr repariert werden muß, bevor die Arbeitsmaschine 24 wieder in Betrieb gesetzt werden kann.

Claims (6)

1. An einer gefährlichen Arbeitsmaschine installierter Unfallschutzlichtvorhang mit zwei Lichtschranken, deren Überwachungsstrecken in einer Überwachungs­ ebene verlaufen, wobei die Lichtsende- und -empfangs­ anordnungen der einen Lichtschranke mit Abstand zu den Lichtsende- bzw. empfangsanordnungen der anderen am Rande der Überwachungsebene angeordnet ist, mit an den Seiten der Überwachungsebene angeordneten Reflektoren, welche das auftreffende Licht zu Photo­ wandlern der Lichtempfangsanordnung schicken, die über angeschlossene Auswerteelektroniken eine Maschinen­ steuerung derart beaufschlagen, daß bei Unterbrechung eines der Lichtstrahlen durch ein in die Überwachungs­ ebene eingebrachtes Hindernis die Arbeitsmaschine zu­ mindest so lange abgeschaltet wird, wie sich das Hindernis in der Überwachungsebene befindet, und wobei die Auswerteelektroniken über eine logische Verknüpfungs­ schaltung so verknüpft sind, daß bei einer Hindernis­ anzeige durch nur eine der beiden Auswertelektroniken die Arbeitsmaschine unabhängig vom weiteren Schaltzustand der beiden Auswerteelektroniken abgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß jede Lichtschranke von einer Lichtsende-Empfangs­ anordnung (11, 12) mit einer Lichtstrahlschwenk­ vorrichtung (30, 31), wie einem Spiegelrad oder einem Dreh- oder Schwenkspiegel gebildet ist, welche einen auftreffenden scharf gebündelten Lichtstrahl (28) innerhalb eines vorbestimmten Winkel­ bereichs eine periodische Abtastbewegung ausführen läßt, damit ein Überwachungslichtstrahl (14, 15) die vorbestimmte Überwachungsebene (13) entsprechend periodisch überstreicht, an deren von der Licht­ strahleintrittsseite abgewandter Seite bzw. abge­ wandten Seiten als Reflektoren ein oder mehrere Retroreflektoren (16, 17, 19 bzw. 17, 18, 20) ange­ ordnet sind, welche das auftreffende Licht in sich zurück zu der Lichtstrahlschwenkvorrichtung (30, 31) lenken, von wo das Empfangslicht zum entsprechenden Photowandler (33) geschickt wird, und daß die Überwachungslichtstrahlen (14, 15) beider Licht­ sende-Empfangsanordnungen (11, 12) exakt in derselben Ebene verlaufen und dieselben Bereiche der Überwachungs­ ebene (13) periodisch überstreichen.

2. Unfallschutzlichtvorhang nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die scharf gebündelten Lichtstrahlen (28) der Lichtsende-Empfangs­ anordnungen (11, 12) durch einen Laserlichtstrahl ge­ bildet sind.

3. Unfallschutzlichtvorhang nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Über­ wachungsebene (13) ein Rechteck ist und daß die jeweils einen Winkel von etwa 90° überstreichenden Lichtsende- Empfangsanordnungen (11, 12) spiegelbildlich zueinander in zwei benachbarten Ecken (25, 26) der Überwachungs­ ebene (13) angeordnet sind.

4. Unfallschutzlichtvorhang nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beide Lichtsende-Empfangsanordnungen (11, 12) mit gleicher Abtastfrequenz arbeiten.

5. Unfallschutzlichtvorhang nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jede Auswerteelektronik ein bei freier Überwachungs­ ebene (13) angezogenes sonst abgefallenes Hauptrelais (A; B) mit jeweils zwei Schließkontakten (a 1, a 3; b 1, b 3) und einem Öffnungskontakt (a 2; b 2) aufweist und daß in einem Maschinensteuerkreis (23) jeweils zwei Schließ­ kontakte (a 3; b 3) der beiden Hauptrelais (A, B) und ein dritter Schließkontakt (c 3) eines ersten Hilfsrelais (C) hintereinandergeschaltet sind, welches im Falle des Ab­ fallens nur eines der Hauptrelais (A, B) abfällt und auch beim Wiederanziehen beider Hauptrelais (A, B) abgefallen bleibt.

6. Unfallschutzlichtvorhang nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Hilfs­ relais (C) mit je einem Schließkontakt (a 1, b 1, c 1) der beiden Hauptrelais (A, B) und von sich selbst in Reihe liegt, daß ein zweites Hilfsrelais (D) vorgesehen ist, welches mit je einem Öffnungskontakt (a, b 2, c 2) der beiden Hauptrelais (A, B) und des ersten Hilfsrelais (C) in Reihe liegt, und daß ein Schließkontakt (d 1) des zweiten Hilfsrelais (D) dem Selbsthalte-Schließkontakt (c 1) des ersten Hilfsrelais (C) parallel geschaltet ist.