DE4410009A1 - Vorrichtung zum Sichern und Überwachen eines begrenzten Arbeits- und Gefahrenbereichs einer Maschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Sichern und Überwachen eines begrenzten Arbeits- und Gefahrenbereichs einer Maschine gegen das Eindringen eines Körperteils einer die Maschine betätigenden Person in den Gefahrenbereich, wobei die Person einen Sender an dem Körperteil trägt, welcher gegen das Eindringen in den Gefahrenbereich zu schützen ist und wobei Antennen das vom Sender abgestrahlte Signal zur Lokalisierung des Senders im Arbeits- und Gefahrenbereich aufnehmen.

Maschinen, die von Menschen betätigt bzw. bestückt werden, bedeuten für das bedienende Personal ein erhebliches Verletzungs- bzw. Gesundheitsrisiko. Einem hohen Verletzungsrisiko unterliegen z. B. Arbeiter, die direkt am Walzenspalt von Kalanderwalzmaschinen hantieren. Dabei kommt es oft vor, daß der Arbeiter vom zu kalandrierenden Werkstoff mit in den Walzenspalt gerissen wird. Um derartige Unfälle zu vermeiden, finden sich in der Literatur zahlreiche Schriften, die sich mit Sicherheits- und Überwachungssystemen befassen.

So beschreibt das US-Patent 45 32 501 ein Sicherheitssystem für Maschinen, bei dem der die Maschine Bedienende einen Sender am Handgelenk trägt, wobei das vom Sender ausgestrahlte Signal von einer Antenne aufgefangen wird, die den Gefahrenbereich bzw. den Schutzbereich der Maschine umgibt. Sobald der Sender einen gewissen Mindestabstand zur Antenne unterschreitet, d. h. die Stärke des empfangenden Signals einen gewissen Schwellwert überschreitet, wird ein entsprechender Reaktionsbefehl an die Maschine über ein Interface weitergeleitet.

Aus der europäischen Schrift 0 544 239 ist ebenfalls eine Vorrichtung zum Sichern eines begrenzten Arbeitsbereichs bekannt. Diese Vorrichtung verwendet zwei sich überlappende Felder elektrischer Wellen, wobei der überlappende Bereich beider Felder den Gefahrenbereich bzw. Sicherheitsbereich bildet und der an einem Körperteil getragene Sender nur dann ein Signal erzeugt, wenn der integrierte Empfänger des Senders im Gefahrenbereich ist, d. h. die Wellen beider Felder zugleich empfängt.

Derartige Sicherheitssysteme weisen jedoch gravierende Nachteile auf. So stellen die beschriebenen Sicherheitssysteme nicht fest, ob der an der Maschine Arbeitende den Sender trägt oder nicht. Trägt der Bedienende den Sender nicht, so wird vom Sicherheitssystem nicht erkannt, wenn der Bedienende in den Gefahrenbereich der Maschine eindringt. Trägt der Bedienende den Sender, ist er dagegen stets im guten Glauben, daß er durch das Sicherheitssystem geschützt ist und hantiert unaufmerksam an der Grenze zum Gefahrenbereich der Maschine. Kommt es dabei zu einer Störung des Senders, so wird diese meist nicht vom Bedienenden erkannt. Eine entsprechende Störung kann vorliegen, wenn die Batterien des Senders keine ausreichende Kapazität mehr für den Sendebetrieb zur Verfügung stellen, oder aber der Sender kann selbst zerstört sein. Ein derartiger Fall bedeutet Lebensgefahr für den die Maschine Bedienenden, da ein Eindringen in den Gefahrenbereich vom Sicherheitssystem nicht bemerkt wird. Auch ist ein Ausrichten der Felder der in der EP 0 544 239 beschriebenen Vorrichtung äußerst problematisch und nur ungenau durchzuführen.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Sicherheitssystem zu schaffen, welches auch bei einem Ausfall des Senders den die Maschine Bedienenden sicher schützt, wobei eine genaue Abgrenzung des Gefahrenbereichs möglich sein soll.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß eine Einrichtung besteht, die beim Eindringen der Person in den Arbeitsbereich dafür sorgt, daß die vom Sender abgegebenen Signale ausgewertet werden und daß während sich die Person im Arbeitsbereich befindet und hierbei der Sender keine Signale abgibt, die Maschine stillgesetzt wird. Die Vorrichtung weiß somit stets, ob sich eine Person im Arbeitsbereich aufhält oder in diesen eindringt, bzw. ob ein Sender im Arbeitsbereich vorhanden sein muß oder nicht. Betritt nun eine Person den Arbeitsbereich mit einem Sender, dessen Batterien entladen sind oder mit einem Sender, der durch einen andersartigen Fehler, z. B. in der Elektronik, keine Signale abgibt, so wird die Maschine sofort von der Vorrichtung stillgesetzt, da sie kein Signal vom Sender empfangen kann. Dabei kann die Einrichtung eine Lichtschranke sein, die vom Bedienenden durchschritten werden muß, um in den Arbeitsbereich zu gelangen oder ein Schalter, der beim Betreten des Arbeitsbereiches betätigt werden muß.

Besonders vorteilsmäßig ist es, wenn die Standfläche des Arbeitsbereichs von einer Trittmatte bedeckt ist, die beim Betreten durch eine Person ein Signal erzeugt und das Signal an die die Maschine steuernde Auswert- bzw.- Steuerelektronik überträgt. Derartige Trittmatten mit Sensoren sind sehr robust und billig in der Anschaffung und lassen sich dem jeweiligen Arbeitsbereich sehr leicht anpassen. Zudem ist die die Maschine bedienende Person nicht in der Lage, die Trittmatte zu umgehen, wodurch die Vorrichtung stets weiß, ob eine Person sich im Arbeitsbereich aufhält oder nicht. Wird nun von der Trittmatte ein Signal ausgesendet und von den Antennen kein Signal vom Sender empfangen, so wird die Maschine von der Vorrichtung sofort stillgesetzt.

Ebenfalls vorteilsmäßig ist es, wenn die Vorrichtung den Sender beim Eindringen in den Arbeitsbereich aktiviert. So wird eine Maschine nicht unnötigerweise stillgesetzt, wenn eine einen Sender tragende Person den Arbeitsbereich betritt, jedoch lediglich vergessen hat, den Sender vor dem Betreten einzuschalten.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung ein Eingabemedium hat, in das die die Maschine bedienende Person zum Starten der Maschine einen zum Sender gehörigen Code eingeben muß und die Vorrichtung den zum in das Eingabemedium eingegebenen Code gehörigen Sender daraufhin in Betrieb setzt. Ein derartiges Einschalten des Senders mittels eines Sicherheitscodes verhindert, daß unbefugte Personen unerlaubt in den Arbeitsbereich eindringen können, um die Maschine zu starten und zu bedienen, da die Maschine nur dann gestartet werden kann, wenn ein Sender ein entsprechendes Signal an die Vorrichtung aussendet und dieses Signal von den Antennen empfangen wird.

Auch ist es vorteilhaft, daß der Sender einen zu einer bestimmten Person zugehörigen Identifikationscode periodisch aussendet und die Trittmatte ein der Anzahl der auf ihr befindlichen Personen entsprechendes Signal an die Auswert- bzw. Steuerelektronik der Maschine überträgt und die Vorrichtung die Maschine stillsetzt, wenn die Anzahl der georteten Sender kleiner oder größer ist als die Anzahl der auf der Trittmatte bzw. im Arbeitsbereich befindlichen Personen. Eine derartige Ausgestaltung der Sicherheitsvorrichtung verhindert, daß beim Aufenthalt von mehreren Personen im Arbeitsbereich eine Person, die keinen Sender trägt, unbemerkt vom Sicherheitssystem in den Gefahrenbereich eindringen kann. Es ist somit gewährleistet, daß mehrere Personen gleichzeitig sicher im Arbeitsbereich tätig sein können. Ein von der Sicherheitsvorrichtung mittels eines Identifikationscodes registrierter Sender hat zudem den Vorteil, daß nur die Sender bei der Auswertung der im Arbeitsbereich befindlichen Sender berücksichtigt werden, die von der Sicherheitsvorrichtung vorher bzw. bei Eintritt in den Arbeitsbereich oder beim Starten der Maschine registriert worden sind. Sender, die Signale abgeben und sich nicht im Arbeitsbereich der zugehörigen Maschine befinden, z. B. Sender, die einer Sicherheitsvorrichtung einer anderen (benachbarten) Maschine zugeordnet sind, werden nicht berücksichtigt. Es ist zudem vorstellbar, daß alle Sender mit unterschiedlichen Frequenzen senden, wodurch eine Unterscheidung der Sender möglich ist, wobei jeder Person eine bestimmte Frequenz zugeordnet ist.

Ebenfalls vorteilhaft ist, wenn für jeden Sender ein eigener, auf eine bestimmte Person abgestimmter Gefahrenbereich (räumliche Abmessungen) definiert ist. Somit ist auch dann ein individueller Schutz möglich, wenn gleichzeitig mehrere Personen im Arbeitsbereich tätig sind.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung die Maschine stillsetzt, wenn der Sender über einen festgelegten Zeitraum an dem selben Ort geortet wird oder der Sender nur dann Signale aussendet, wenn er in Bewegung ist oder er den Puls der ihn tragenden Person messen kann. Diese Maßnahmen stellen sicher, daß die Person den Sender auch wirklich trägt und ihn nicht im Arbeitsbereich abgelegt hat, wodurch die Antennen zwar ein Signal empfangen würden, jedoch ein Eindringen eines Körperteils einer Person in den Gefahrenbereich von der Vorrichtung nicht bemerkt werden würde.

Ebenfalls vorteilhaft ist es, wenn der Sender von der Vorrichtung ausgeschaltet wird, wenn der Sender aus dem Arbeitsbereich der Maschine entfernt wird, d. h. die Person den Arbeitsbereich verläßt. Dies stellt sicher, daß die Batterien des Senders sich nicht unnötig entladen, wenn der Sender nicht im Arbeitsbereich ist. Es ist vorstellbar, daß der Sender einen Stand-By-Modus besitzt. Beim Verlassen des Arbeitsbereichs wird der Sender von der Maschine in den Stand-By-Modus geschaltet, wodurch dieser aufhört, sein Signal auszustrahlen.

Auch ist es vorteilhaft, wenn der Sender eine optische Anzeige hat, die den Ladezustand der Spannungsquelle des Senders anzeigt und ein akustisches Signal ertönt, wenn die Kapazität der Spannungsquelle einen Mindestwert unterschreitet.

Es ist zudem möglich, daß eine Person mehrere Sender, z. B. an jedem Handgelenk einen Sender, trägt, damit ein sicherer Schutz für beide Arme bzw. Hände gewährleistet ist. Beide Sender können dabei dasselbe oder auch zwei unterschiedliche Signale abgeben. Es ist jedoch eine Lösung vorzuziehen, bei der die beiden Sender unterschiedliche Signale abgeben, damit die Sicherheitsvorrichtung feststellen kann, ob auch wirklich beide Sender aktiv sind oder ob einer der Sender fehlerhaft ist und nicht sendet. Bei einer Sicherheitsvorrichtung, bei der eine Person mehrere Sender trägt und sich mehrere Personen im Arbeitsbereich aufhalten, muß die Vorrichtung darauf achten, daß die Anzahl der Sender dividiert durch die Anzahl der Sender pro Person gleich der von der Einrichtung übermittelten Anzahl von Personen im Arbeitsbereich ist.

Auch ist es vorteilhaft, wenn die Vorrichtung die Maschine stillsetzt, wenn der Sender in Bewegung ist und gleichzeitig der Puls der ihn tragenden Person mißt, und der Sender über einen bestimmten Zeitraum an einem für das Arbeiten im Arbeitsbereich untypischen Ort geortet wird. Hierdurch läßt sich verhindern, daß die Person den Sender an einem Körperteil anbringt, welcher nicht geschützt werden muß, jedoch das zu schützende Körperteil von der Vorrichtung unbemerkt in den Gefahrenbereich eindringen kann.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert.

Die Figur zeigt eine Person 1, die an einer Walzmaschine 2 arbeitet. Das Betätigungsfeld ist in einen Arbeitsbereich 3 und einen Gefahrenbereich 4 aufgeteilt, wobei der Gefahrenbereich 4 ein Teilraum des Arbeitsbereichs 3 ist. Es ist jedoch auch vorstellbar, daß der Gefahrenbereich 4 direkt an den Arbeitsbereich 3 angrenzt. Die Person 1 trägt einen Sender 5, der Signale 6 abgibt, die von Antennen 7 empfangen werden und von einer Kontrolleinheit 10 ausgewertet werden. Die Antennen 7 sind dazu über Leitungen 12 mit der Kontrolleinheit 10 elektrisch leitend verbunden. Die Kontrolleinheit 10 nimmt eine Ortung des Senders 5 vor. Wenn der Sender 5 in den Gefahrenbereich 4 eindringt, so wird dies über die Antennen 7 und die Kontrolleinheit 10 festgestellt, wodurch über eine Steuerleitung 13 die Maschine 2 sofort stillgesetzt wird. Die Standfläche 9 des Arbeitsbereichs 3 ist eine Trittmatte 8, die über eine elektrische Leitung 11 dann ein Signal an die Kontrolleinheit 10 sendet, wenn eine Person 1 die Trittmatte 8 betritt oder auf ihr steht.

In der Tabelle sind alle Zustände der Sicherheitsvorrichtung aufgeführt.

Aus ihr geht hervor, daß nur dann die Maschine 2 nicht gestoppt bzw. stillgesetzt wird, wenn sich die Person 1 im Arbeitsbereich 3 aufhält, d. h. die Einrichtung 8 ein Signal über die Signalleitung 11 an die Kontrolleinrichtung 10 gibt und der von der Person 1 getragene Sender 5 Signale 6 an die Antennen 7 sendet, wobei sich der Sender 5 nicht im Gefahrenbereich 4 befinden darf.

In einer nicht dargestellten Ausführung ist die Einrichtung 8 eine Lichtschranke oder ein Schalter, welche jeweils ein Signal an die Kontrolleinrichtung 10 abgeben, wenn die Person 1 den Arbeitsbereich betritt.

Claims (19)

1. Vorrichtung zum Sichern und Überwachen eines begrenzten Arbeits- (3) und Gefahrenbereichs (4) einer Maschine (2) gegen das Eindringen eines Körperteils einer die Maschine (2) betätigenden Person (1) in den Gefahrenbereich (4), wobei die Person (1) einen Sender (5) an dem Körperteil trägt, welcher gegen das Eindringen in den Gefahrenbereich (4) zu schützen ist und wobei Antennen (7) das vom Sender (5) abgestrahlte Signal (6) zur Lokalisierung des Senders (5) im Arbeits- (3) und Gefahrenbereich (4) aufnehmen, dadurch gekennzeichnet, daß eine Einrichtung (8) besteht, die beim Eindringen der Person (1) in den Arbeitsbereich (3) dafür sorgt, daß die vom Sender (5) abgegebenen Signale (6) ausgewertet werden und daß während sich die Person (1) im Arbeitsbereich (3) befindet und hierbei der Sender (5) keine Signale (6) abgibt, die Maschine (2) stillgesetzt wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (8) eine Trittmatte ist, die die Standfläche des Arbeitsbereichs (3) bedeckt, wobei die Trittmatte beim Betreten durch eine Person (1) ein Signal erzeugt und das Signal an die die Maschine (2) steuernde Auswert- bzw. Steuerelektronik (10) überträgt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Maschine (2) stillsetzt, wenn die Trittmatte (8) ein Signal (6) aussendet und die Antennen (7) kein Signal (6) vom Sender (5) empfangen.

4. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung den Sender (5) beim Eindringen in den Arbeitsbereich (3) aktiviert.

5. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet,daß die Vorrichtung ein Eingabemedium hat, in das die die Maschine (2) bedienende Person (1) zum Starten der Maschine einen zum Sender (5) gehörigen Code eingeben muß.

6. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung den zum in das Eingabemedium eingegebenen Code gehörigen Sender (5) in Betrieb setzt.

7. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (5) einen zu einer bestimmten Person (1) zugehörigen Identifikationscode periodisch aussendet.

8. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß alle Sender (5) Signale (6) mit unterschiedlichen Frequenzen aussenden.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Person eine bestimmte Frequenz zugeordnet ist.

10. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Trittmatte (8) ein der Anzahl der auf ihr befindlichen Personen (1) entsprechendes Signal (6) an die Auswert- bzw. Steuerelektronik (10) der Maschine (2) überträgt.

11. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Maschine (2) stillsetzt, wenn die Anzahl der georteten Sender (5) kleiner ist als die Anzahl der auf der Trittmatte (8) befindlichen Personen (1).

12. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Maschine (2) stillsetzt, wenn die Antennen (7) einen Sender (5) im Gefahrenbereich (4) lokalisieren.

13. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für jeden Sender (5) ein eigener Gefahrenbereich (4) mit unterschiedlichen räumlichen Abmessungen definiert ist.

14. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Maschine (2) stillsetzt, wenn der Sender (5) über einen festgelegten Zeitraum an dem selben Ort geortet wird.

15. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (5) nur dann Signale (6) aussendet, wenn er in Bewegung ist.

16. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (5) nur dann Signale (6) aussendet, wenn er den Puls der ihn tragenden Person (1) mißt.

17. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Maschine (2) stillsetzt, wenn der Sender (5) in Bewegung ist und der Puls der ihn tragenden Person (1) mißt und der Sender (5) über einen bestimmten Zeitraum an einem für das Arbeiten im Arbeitsbereich (3) untypischen Ort geortet wird.

18. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (5) von der Vorrichtung ausgeschaltet wird, wenn der Sender (5) aus dem Arbeitsbereich (3) der Maschine (2) entfernt wird.

19. Vorrichtung nach einem der vorigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (5) eine optische Anzeige hat, die den Ladezustand der Spannungsquelle des Senders (5) anzeigt und ein akustisches Signal ertönt, wenn die Kapazität der Spannungsquelle ein Mindestmaß unterschreitet.