DE4016169A1

DE4016169A1 - Beruehrungslose schutz- und steuereinrichtung fuer maschinen

Info

Publication number: DE4016169A1
Application number: DE4016169A
Authority: DE
Inventors: Darko Dipl Ing Drazic
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1990-05-19
Filing date: 1990-05-19
Publication date: 1991-11-21

Description

1. Titel

Berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen.

2. Gattung des Anmeldungsgegenstandes

Die Erfindung betrifft eine berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen, insbesondere für gefähr liche Maschinen, bei denen häufig in den Gefahrenbereich eingegriffen werden muß, nach dem Oberbegriff des Anspruchs.

3. Stand der Technik mit Fundstellen und Kritik des Standes der Technik

Zur Absicherung des Gefahrenbereiches an gefährlichen Maschinen (z. B. Pressen) wurde bislang teilweise ein Un fallschutz-Lichtvorhang verwendet. Der Lichtvorhang bietet neben der reinen Schutzfunktion die Möglichkeit der Maschinenansteuerung. Hierbei initiiert der Mitarbeiter, wenn er den Lichtvorhang in einem bestimmten Zeitintervall betreten und wieder verlassen hat, z. B. eine Presse.

Diese Möglichkeit der Maschinenansteuerung ist aus mehre ren Gründen nicht mehr sicher genug. Die Bedenken gegen eine weitere Verwendung des Lichtvorhangs für das Steuern z. B. einer Presse stützen sich vor allem auf folgende Argumente:
Über einen einzelnen Lichtvorhang ist keine Richtungser fassung und somit keine Erfassung beim Durchlaufen der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung (BWS) möglich.
Der Lichtvorhang kann nicht erfassen, wieviel Mitarbei ter sich im Gefahrenbereich befinden.

Würde die Maschine nicht mehr über einen Lichtvorhang son dern bei jedem Arbeitstakt über einen Taster angesteuert, ist mit einem erheblichen Produktionsverlust zu rechnen, da es sich dann um eine teil-additive Schutzeinrichtung handelt.

Folgende Schriften sind auf diesem Gebiet u. a. bekannt.

Offenlegungsschrift 15 02 312

Die Offenlegungsschrift 15 02 312 befaßt sich eingehend mit dem Einsatz einer lichtelektrischen Schranke als Steuer vorrichtung. Hierbei handelt es sich nur um eine abschir mende Schutzvorrichtung.

Offenlegungsschrift 26 51 042

Hauptbestandteil dieser Schrift ist die Beschreibung des Aufbaues und der Technik eines Identifizierungssystems. Darüber hinaus werden Einsatzmöglichkeiten als Betriebsbe wachungssysteme und als Diebstahlverhinderungssysteme er wähnt.

Die hier beschriebene Technik eines Identifizierungs systems, das heißt die Art der Datenübertragung, kann auch bei der hier vorliegenden Erfindung als berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung verwendet werden.

Patentschrift DE 27 48 584 C2

- Siehe Stellungnahme zu 26 51 042 -

Patentschrift DE 27 51 863 C2

- Siehe Stellungnahme zu 26 51 042 -

Patentschrift DE 28 19 952 C2

Die hier beschriebene Anwendung eines Identifizierungs systems zur Torsteuerung ist mit der Erfindung vergleich bar. In dieser Schrift werden jedoch Hilfestellungen und Randbedingungen für den reinen Einsatz als Torsteuerung beschrieben. Der Einsatz eines Identifikationssystems für die vorliegende Erfindung stellt jedoch andere Anforderun gen an die Anordnung der Sender und Empfänger. Darüber hinaus soll kein Alarm ausgelöst werden, sondern ein häu fig wiederkehrendes Startsignal für eine gefährliche Arbeitsmaschine vergeben werden.

Offenlegungsschrift DE 30 46 429 A1

Die hier beschriebene Werkzeugmaschinen-Schutzeinrichtung dient ebenfalls zur Abschirmung eines kubischen Bereiches. Dies erfolgt üblicherweise mittels Lichtstrahlen. Der Ein satz induktiver oder kapazitiver Felder ist nicht näher erläutert.

Auch diese Erfindung beruht auf dem Prinzip der Abschir mung und stellt kein Steuerorgan dar, wie es in der vor liegenden Erfindung vorgesehen ist.

Die oben angesprochenen Unterlagen enthalten keine Anga ben, die den Einsatz einer berührungslosen Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen beschreiben oder mitbe rücksichtigen. Die oben angeführten Schriften beziehen sich entweder auf den Einsatz von Lichtgittern oder -vorhängen und beschränken sich auf die reine Abschirmung eines Gefahrenbereiches oder beschreiben anwendungsunab hängig die Arbeitsweise eines Identifizierungssystem. Eine berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung, mit der eine Maschine sicherer gesteuert werden kann, ist nicht beschrieben und auch nicht bekannt.

4. Aufgabe

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde gefährliche Maschinen, in die häufig und bewußt eingegriffen werden muß, sicher und berührungslos abzuschirmen und gleich zeitig anzusteuern.

5. Lösung

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Einrichtung bestehend aus einer elektrooptischen Schutzeinrichtung, z. B. einem Lichtvorhang, und einem Identifizierungssystem, welches berührungslos einen Daten träger überprüft, geschaffen wird.

Additiv zu einem Unfallschutz-Lichtvorhang soll ein berüh rungslos wirkendes Identifizierungssystem (BWI) verwendet werden, mit dem nicht nur eine Detektierung wie mit einer Lichtschranke sondern auch eine Identifizierung bestimmter Personen möglich ist. Diese Möglichkeiten eines zu sätzlichen Identifizierungssystems könnten somit zur Schaffung eines berührungslosen Schutz- und Steuerorgans genutzt werden (Positive Informationsverarbeitung).

Als reines Schutzsystem könnte weiterhin der Lichtvorhang mit den bekannten Vorteilen einer BWS fungieren (Negative Informationsverarbeitung). Die Abschirmung eines Gefahren bereiches, mit der Möglichkeit zur Freigabe des Schutz ebene und zur Vergabe eines Signals für eine Unterbrechung der Maschinenbewegung, übernimmt der Lichtvorhang.

Durch die Kombination einer BWS und eines BWI würde ein erheblich sicheres System zum berührungslosen Schützen und Steuern zur Verfügung stehen. Dieses System sollte auf grund der erweiterten Möglichkeiten mit BSS bezeichnet werden.

Ein Identifizierungssystem besteht in Anlehnung an die bekannten Offenlegungs- und Patentschriften z. B. im wesentlichen aus:
einem elektronischen Datenträger (Codeträger), der vor programmierbar ist und von den Mitarbeitern mit sich getragen wird,
einer Antenne, die ein kontinuierliches Magnetfeld er zeugt
und einer Auswerteeinheit, die den Code überprüft und das Freigabesignal vergibt.

Dringt der Mitarbeiter mit seiner Codekarte in das Magnet feld der Antenne ein, wird durch die Auswerteeinheit eine Relaiskombination aktiviert. Der Erfassungsbereich der Magnetfelder hängt von der Ausrichtung und der Größe der Antenne ab und variiert je nach Lieferant und Systemgröße. Der Leseabstand ist abhängig von der Antenne, der Daten träger und deren Relativgeschwindigkeit.

Eine Beeinträchtigung des Lesevermögens durch das Ein dringen von Metallkörpern in das Magnetfeld ist nicht mög lich. Lediglich die Ausbreitung des Magnetfeldes wird be einflußt. Die Fehlerrate beim Lesen liegt soweit bekannt bei ca. 10^-14 - 10^-15. Fremdfelder müßten, um eine Störung zu verursachen, die gleiche Frequenz haben wie das ausgesandte Magnetfeld.

Die Identifizierungssysteme finden seit Jahren in den un terschiedlichsten Bereichen (Viehverwaltung und -management, Zugangskontrolle in Hochsicherheitsbereichen, Identifizierung von Fahrzeugen und Artikeln, Werkzeugiden tifizierung) ihre Anwendung.

Bei einer Anwendung als redundante Schutz- und Steuerein richtung würde jeder Mitarbeiter seine eigene Codekarte mit sich führen. Nach dem Verlassen des Gefahrenbereiches der Maschine würde der Mitarbeiter für eine Maschinenan steuerung durch die Codekarte an einem bestimmten Ort er faßt (ortsbindende, berührungslos wirkende Schutzeinrich tung). Der Mitarbeiter würde hierbei durch seine Bewegung aus der BWS in das Magnetfeld des BWI (innerhalb eines Zeitlimits) die Maschine initiieren. Ausschlaggebend für die Vergabe eines Startsignals wäre eine UND-Verknüpfung der BWS und der BWI. Die Antenne wäre so anzuordnen, daß der Mitarbeiter keine zusätzliche, von dem Bewegungsablauf abweichende Tätigkeit auszuführen hätte.

An dem Auswertegerät könnten bestimmte Mitarbeiter für verschiedene Arbeiten (Ein-Mann-Betrieb, Zwei-Mann-Be trieb, Einrichten) für das System zugelassen werden. Bei jedem Takt könnte über den Code des Datenträgers überprüft werden, ob bei Einhaltung eines Zeitlimits, ein Start signal abgegeben werden darf. Die Ausgangssignale könnten auch hier, wie bei dem Lichtvorhang, zweikanalig ausgewer tet werden. Ein neues Startsignal dürfte nur abgegeben werden, wenn die Codekarte ihre Aktivierung annuliert hat, das heißt das Magnetfeld verlassen wurde (zyklische Testung). Hier durch könnte eine Manipulation verhindert werden. Ein Überschreiten des Zeitlimits würde wie bisher ein neues manuelles Startsignal verlangen.

6. Erzielbare Vorteile

In Kombination mit dem Lichtvorhang ermöglicht das elek tromagnetische Identifikationssystem somit den Aufbau eines Schutzsystems, mit dem berührungslos geschützt und gleichzeitig gesteuert (BSS) werden kann. Durch diese Kombination ist jedoch eine sichere Rich tungserkennung und die Erfassung aller Mitarbeiter gewähr leistet, wodurch ein erheblicher Sicherheitsgewinn erzielt wird. Mit dieser Alternative und dem damit verbundenem Sicherheitsgewinn, können somit die beschriebenen Bedenken für eine Verwendung von berührungslos wirkenden Systemen zum Steuern ausgeräumt werden.

Dieses Schutzsystem schirmt den Gefahrenbereich im Gegen satz zu den bekannten Systemen nicht nur ab. Vielmehr wird der Mitarbeiter "gezwungen" sich für das Ansteuern der Maschine in einen bestimmten Bereich zu begeben. Bei diesem System ist somit für das Startsignal nicht maßgeb lich, ob ein Erfassungsbereich "frei" ist (Lichtvorhang), sondern daß sich ein von dem System zugelassener Mitarbei ter an einem bestimmten Ort befindet. Ein Nachgreifen lößt, wie gehabt, über den Lichtvorhang einen Stößelstillstand aus.

Der Zeitvorteil einer Lichtvorhang-Steuerung ohne ein Zeitlimit gegenüber einer ZHS beträgt nach Reichmann und Kollerer an Großpressen zwischen 11,6% und 26,6%. Diese Produktionsvorteile können somit weiterhin genutzt werden.

7. Ausführungsbeispiele

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den ent sprechenden Zeichnungen dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Hier wird der Einsatz des berührungslosen Schutz- und Steuersystems an einer Zweiständerpresse bei spielhaft dargestellt. Die Identifizierung der Mitarbeiter kann an einer Presse z. B. durch:
einen Datenträger am Handgelenk und eine Antenne vor dem Platinenstapel (Variante A) erfolgen (s. Bild 1 und Bild 3).
einen Datenträger in der Hosentasche des Mitarbeiter und eine Anordnung der Antennen vor den beiden Ständern der Presse (Variante B) erfolgen (s. Bild 2 und Bild 3).

Durch diese Alternativen könnten eventuell vorhandene Lichtvorhänge weiterhin in der jetzigen Form an den Pres sen angeordnet bleiben. Darüber hinaus wären z. B. an jeder Presse zwischen dem Lichtvorhang und dem Platinenstapel eine oder zwei Antennen für das Identifizierungssystem anzubringen.

ZEICHNUNGEN

Bild 1: Anordnungsbeispiel einer berührungslosen Schutz- und Steuereinrichtung an einer Zweiständerpresse bei einer Ein-Mann-Bedienung (Variante A).

Bild 2: Anordnungsbeispiel einer berührungslosen Schutz- und Steuereinrichtung an einer Zweiständerpresse bei einer Zwei-Mann-Bedienung (Variante B).

Bild 3: Draufsichten der Beispielanordnungen eines berüh rungslosen Identifizierungssystems als Schutz- und Steuereinrichtung.

Claims

1. Berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen, mit der berührungslos ein Gefahrenbereich abgesichert und eine Maschinenbewegung eingeleitet wer den kann, gekennzeichnet dadurch, daß ein elektro optisches System den Gefahrenbereich absichert, und in Verbindung mit einem Identifizierungssystem, welches die Anzahl und die Identität bestimmter für die Maschi nenbedienung zugelassener Personen überprüft, ein Startsignal vergibt.

2. Berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch das Identifizierungssystem verschiedene Mitar beiter zu unterschiedlichen Zeiten für verschiedene Arbeiten an der Maschine und die Ansteuerung dieser zu gelassen und erfaßt werden können und durch ihre Anwe sendheit im Erfassungsbereich des Identifizierungs systems sichergestellt werden kann, daß sich keine berechtigte Person im Gefahrenbereich aufhält.

3. Berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeich net, daß die Erfassung der Mitarbeiter durch einen Datenträger erfolgt, den diese an einer bestimmten Stelle mit sich tragen.

4. Berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen nach Anspruch 1, 2 und 3, dadurch gekennzeich net, daß bei einem Eingreifen in den Gefahrenbereich die Maschinenbewegung unterbrochen wird.

5. Berührungslose Schutz- und Steuereinrichtung für Maschinen nach Anspruch 1, 2, 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß ein Startsignal nur vergeben werden darf, wenn die Freigabe des Gefahrenbereiches und die Anwesendheitsüberprüfung in einem bestimmten Zeitraum erfolgt.