DE4424537A1 - Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters und Lichtgitter - Google Patents
Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters und LichtgitterInfo
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- F16P—SAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
- F16P3/00—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body
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- F16P3/14—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact
- F16P3/144—Safety devices acting in conjunction with the control or operation of a machine; Control arrangements requiring the simultaneous use of two or more parts of the body with means, e.g. feelers, which in case of the presence of a body part of a person in or near the danger zone influence the control or operation of the machine the means being photocells or other devices sensitive without mechanical contact using light grids
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines
Lichtgitters nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 und
ein Lichtgitter nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 10.
Derartige Lichtgitter werden verwendet, um flächig
ausgedehnte Schutzfelder auf Eingriffe beispielsweise von
Personen zu Überwachen und beim Eingriff durch das Glied
einer Person ein Warn- oder Abschaltsignal abzugeben,
welches die Person beispielsweise durch ein optisches oder
akustisches Signal warnt oder insbesondere eine hinter dem
Schutzfeld angeordnete gefährliche Arbeitsmaschine
abschaltet, um die in das Schutzfeld eingreifende Person vor
Schaden zu bewahren.
Ein Problem bei derartigen Lichtgittern besteht darin, daß
beim Betrieb häufig gewollt und bewußt Gegenstände in das
Schutzfeld eingebracht werden, die jedoch ein Alarm- oder
Abschaltsignal nicht auslösen sollen. Es kann sich hier zum
Beispiel um eine ein durch das Schutzfeld hindurchlaufendes
Förderband, eine im Schutzfeld angeordnete Rutsche oder um
kleinere Gegenstände handeln, deren Eindringen in das
Schutzfeld keinen gefährlichen Zustand darstellt.
Das Ziel der Erfindung besteht somit darin, ein Verfahren
und ein Lichtgitter der eingangs genannten Gattung zu
schaffen, welche ein Warn- oder Alarmsignal möglichst nur
dann auslösen, wenn beispielsweise durch Eingreifen eines
Gliedes einer Person in das Schutzfeld tatsächlich ein
gefährlicher Zustand eingetreten ist, der die Abgabe eines
Warn- oder Abschaltsignals unbedingt erforderlich macht. Mit
anderen Worten soll ein intelligentes Verfahren bzw. Licht
gitter geschaffen werden, welches zwischen ungefährlichen
und vorprogrammierten Eingriffen in das Schutzfeld und
Eingriffen, die ein Warn- oder Abschaltsignal zur Folge
haben sollen, unterscheiden kann.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der kennzeich
nenden Teile der Ansprüche 1 oder 10 vorgesehen.
Der Erfindungsgedanke ich also darin zu sehen, daß bestimmte
wohl definierte Unterbrechungen des Schutzfeldes, die als
ungefährlich eingestuft werden können, nicht zur Auslösung
eines Alarm- oder Abschaltsignals führen.
Nach Anspruch 2 können jedoch die nicht zur Erzeugung eines
Alarm- oder Abschaltsignals verwendeten Unterbrechungssig
nale zur Anzeige des Vorliegens des bzw. der Ereignisse
verwendet werden. So kann z. B. bei Anordnung einer Rutsche
im Schutzfeld durch Überwachung der hierdurch hervorgerufe
nen Unterbrechungssignale die einwandfreie Anordnung der
Rutsche innerhalb des Schutzfeldes überprüft werden.
Durch die Ausführungsform nach Anspruch 3 kann erreicht
werden, daß durch das Schutzfeld im wesentlichen quer zur
Lichtstrahlrichtung fliegende Funken kein Warn- oder
Abschaltsignal auslösen, sofern bei der Justierung des
Lichtgitters die bekannte vorbestimmte Mindestgeschwin
digkeit der Funken berücksichtigt wird. Eine praktische
Ausführungsform eines Lichtgitters für die Ausführung dieses
Verfahrens ist im Anspruch 12 definiert.
Falls in der Umgebung des Schutzfeldes ein Strobe-Licht
vorhanden ist, welches einen gerade empfindlichen Licht
empfänger beaufschlagen kann, ist die Ausführungsform nach
Anspruch 4 zweckmäßig, denn hierdurch wird verhindert, daß
ein einziges derartiges Ereignis innerhalb einer Abtastung
ein Warn- oder Abschaltsignal auslöst. Die durch den
Strobe-Lichtblitz erzeugte Übersteuerung hat nämlich die
Wirkung, daß der betreffende Lichtempfänger geblendet bzw.
gesättigt wird, was die gleichen Auswirkungen wie eine
Unterbrechung des zu diesem Lichtempfänger normalerweise
gelangenden Lichtgitter-Lichtstrahls hat.
Das Ausführungsbeispiel nach Anspruch 5 ist für die
Anordnung stationärer Gegenstände im Schutzfeld wie
Förderbänder oder Rutschen bestimmt. Es wird besonders
vorteilhaft zusammen mit den Merkmalen des Anspruches 2
verwendet.
Mit besonderem Vorteil kann die Erfindung aber auch nach
Anspruch 6 bei Anordnung von ihrer Position in definierter
Weise verändernden Gegenständen im Schutzfeld angewendet
werden. Ein praktisches Beispiel für einen derartigen
Gegenstand ist das abzukantende Material in einer Abkant
presse, welches bin das Schutzfeld ragt.
Für die Ausblendung eines durch das Schutzfeld bewegten
vorzugsweise größeren Gegenstandes kann nach Anspruch 7
allein die Größenausdehnung des Gegenstandes in Abtastrich
tung herangezogen werden. Nach Anspruch 8 ist aber auch
zusätzlich die Berücksichtigung des momentanen Ortes des
Gegenstandes möglich, wozu eine entsprechende Steuerleitung
zwischen der dem Gegenstand durch das Schutzfeld bewegenden
Arbeitsmaschine und dem erfindungsgemäßen Lichtgitter
vorhanden sein muß.
Die Ausführungsform nach Anspruch 9 ist zweckmäßig, wenn
durch das Schutzfeld beispielsweise dünne Drähte oder
Leitungen geführt werden müssen, die kein Warn- oder
Abschaltsignal auslösen sollen, weil ihre Führung durch das
Schutzfeld einen normalen Betriebszustand darstellt.
Die Ausführungsform nach Anspruch 11 hat den Vorteil, daß
nur Unterbrechungssignale, die eine bestimmte Minimal
schwelle überschreiten, ausgewertet werden.
Aufgrund der Ausbildung nach Anspruch 12 wird gewährleistet,
daß eine einzige Unterbrechung während einer einzelnen
Abtastung des Schutzfeldes noch nicht zur Auslösung eines
Warn- oder Abschaltsignals ausreicht. Hierdurch kann z. B.
der Einfluß eines einen einzigen Lichtempfänger übersteuern
den Lichtblitzes auf das Lichtgitter eliminiert werden.
Durch die Ausführungsform nach Anspruch 13 wird bei zwei
Strahlunterbrechungen in aufeinanderfolgenden Abtastungen
auch noch berücksichtigt, ob diese durch ein so schnell
durch das Schutzfeld sich hindurchbewegenden Gegenstand
erfolgt, daß der Gegenstand jedenfalls nicht ein durch das
Schutzfeld bewegter und zu schützender menschlicher
Körperteil ist.
Um ein Lichtgitter wahlweise für einen normalen Betrieb ohne
Ausblendung bestimmter Strahlen und auch für einen Spezial
betrieb mit Ausblendung bestimmter Strahlen beim Vorliegen
definierter Ereignisse zu ermöglichen, ist die Ausführungs
form nach Anspruch 14 vorgesehen. Vorteilhafte Weiterbildun
gen dieser Ausführungsform sind durch die Ansprüche 15 bis
18 gekennzeichnet.
Um das auszublendende Strahlmuster während des Betriebs z. B.
bei einer Abkantpresse verändern zu können, ist die
Ausführungsform nach Anspruch 19 vorgesehen.
Für den Fall, daß die Auflösung des Gitters zwecks Nichter
kennung kleiner Gegenstände verändert werden soll, ist das
Ausführungsbeispiel nach Anspruch 20 vorteilhaft.
Beim Vorliegen eines Wahlschalters nach Anspruch 21 können
bei ein und demselben Lichtgitter verschiedene Arten von
Ausblendungen vorgesehen werden.
Durch die Ausführungsform nach Anspruch 22 wird gewährlei
stet, daß ein kurzer Warn- oder Abschaltimpuls in ein bis
zur bewußten Rücksetzung dauerhaftes Warn- oder Abschaltsig
nal umgesetzt wird.
Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise anhand der
Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
Fig. 1 eine schematische Darstellung eines
Lichtgitters, bei dem die Erfindung
angewendet werden kann;
Fig. 2 eine blockschaltbildartige Darstellung einer
bevorzugten Ausführungsform des Empfangs
teils des Lichtgitters nach Fig. 1,
Fig. 3 eine blockschaltbildartige Darstellung von
zwei Ausführungsformen einer Ereignisstufe,
wie sie im Empfangsteil nach Fig. 2 verwen
det werden kann, die
Fig. 4-6 perspektivische Darstellungen von drei prak
tischen Anwendungen eines Lichtgitters gemäß
der Erfindung;
Fig. 7 ein Ablaufdiagramm der Funktion der Ausfüh
rungsform nach Fig. 3 mit variablem Strahl
muster,
Fig. 8 eine blockschaltbildartige Darstellung einer
weiteren Ausführungsform einer Ereignis
stufe, wie sie im Empfangsteil nach Fig. 2
verwendet werden kann, die
Fig. 9, 10 erläuternde Darstellungen der Grundauflösung
bzw. der reduzierten Auflösung eines erfin
dungsgemäßen Lichtgitters und die
Fig. 11, 12 zwei Ausführungsbeispiele für die Anwendung
eines erfindungsgemäßen Lichtgitters mit
reduzierter Auflösung.
Nach Fig. 1 weist ein erfindungsgemäßes Lichtgitter eine
Sender-Reihenanordnung 44 von nebeneinander in gleichem
geringen Abstand angeordneten Lichtsendern 11 auf, die
jeweils aus einer Lichtquelle 11a und einer Frontlinse 11b
bestehen. Jeder Lichtsender 11 kann in ein zu Überwachendes
Schutzfeld 13 einen Lichtstrahl 12 abgeben, der bei freiem
Schutzfeld 13 an dessen Ende auf einen zugeordneten Licht
empfänger 14 auftrifft, der mit weiteren neben ihm angeord
neten Lichtempfängern 14 eine Empfänger-Reihenanordnung 45
bildet. Jeder Lichtempfänger 14 besteht aus einem Foto
element 14a und einer Frontlinse 14b, die das empfangene
Licht auf dem Fotoelement 14a konzentriert.
Die Lichtsender 11 und die Lichtempfänger 14 sind über
Leitungen 11′ bzw. 14′ mit einer Steuer-Auswerteelektronik
15 verbunden, welche einen Empfangsteil 15′ und einen
Sendeteil 15′′ aufweist, der über einen Sendetaktgeber 21
und eine Ausgangsstufe 22 die Lichtsender 11 der Reihe nach
ein- und wieder ausschaltet und dafür sorgt, daß dieses
Arbeitsspiel zyklisch fortgesetzt wird. Der Sendetaktgeber
21 sorgt außerdem dafür, daß beim Einschalten eines bestimm
ten Lichtsenders 11 der diesem zugeordnete Lichtempfänger 14
abgefragt wird, ob er Licht empfängt oder nicht.
Nach Fig. 2 sind die Ausgangsleitungen 14′ der Lichtempfän
ger 14 an einen gesteuerten Verteiler 20 angelegt, welcher
jeweils diejenige Ausgangsleitung 14′ an einen Komparator 23
anlegt, deren zugeordnete Lichtempfänger 14 gerade Licht vom
eingeschalteten zugeordneten Lichtsender 11 erwartet. Bei
ununterbrochenem Schutzfeld 13 entsteht am Ausgang des Kompa
rators 23 beispielsweise ein L-Signal, bei unterbrochenem
zugeordnetem Lichtstrahl 12 ein 0-Signal.
Der Ausgang des Komparators 23 ist einerseits an einen
Speicher 24 angelegt, dessen Ausgang mit dem einen Eingang
einer Abtast-Vergleichsstufe 25 verbunden ist. Außerdem
liegt der Ausgang des Komparators 23 direkt am anderen
Eingang der Abtast-Vergleichsstufe 25 an.
Jedes der bei einer bestimmten einzigen Abtastung gebildeten
Empfangssignale wird im Speicher 24 festgehalten und bei der
nächsten Abtastung zusammen mit den dabei gebildeten Aus
gangssignalen der Abtast-Vergleichsstufe 25 zugeführt, wo
jeweils ein Vergleich der beiden aufeinanderfolgenden
Abtastungen durchgeführt wird. Normalerweise wird erst bei
zwei in aufeinanderfolgenden Abtastungen vorkommenen Strahl
unterbrechungen ein Warn- oder Abschaltsignal abgegeben.
Erfindungsgemäß wird ein solches Signal jedoch dann nicht
von der Abtast-Vergleichsstufe abgegeben, wenn zwei bei
aufeinanderfolgenden Abtastungen unterbrochene Strahlen
einen größeren Abstand als einen vorherbestimmten Abstand s
haben. s ist dabei der Weg, den beispielsweise ein in Fig.
1 schematisch angedeuteter Funke 16 senkrecht zur Richtung
der Lichtstrahlen 12 und in der Schutzfeldebene in der Zeit
zwischen zwei Abtastungen mindestens zurücklegt. Ist die
minimale Funkengeschwindigkeit v und die Länge eines
Abtastintervalls dt, dann gilt:
s = v·dt
Auf diese Weise wird verhindert, daß sich schnell über die
Höhe des Schutzfeldes 13 bewegende Gegenstände wie Funken 16
ein Warn- oder Abschaltsignal auslösen. Es ist jedoch dafür
zu sorgen, daß die kritische Geschwindigkeit v so groß
gewählt wird, daß sie beim Eingriff durch das Glied einer
Person nicht überschritten wird.
Nach Fig. 2 wird das so gebildete Ausgangssignal der
Abtast-Vergleichsstufe 25 Über einen Wahlschalter 43 entwe
der direkt oder über eine von drei Ereignisstufen 26, 27, 28
an eine Ausgangsschaltung 29 gegeben, deren Ausgang die Aus
gangsklemme 30 der Steuer-Auswerteelektronik 15 bildet und
beispielsweise an eine abzuschaltende Arbeitsmaschine ange
schlossen sein kann.
Der Wahlschalter kann durch einen auch in Fig. 1 angedeu
teten Stellknopf 43′ in die gewünschte Position gebracht
werden.
Die Ereignisstufe 26 weist nach Fig. 3 eine Strahlmuster-
Vergleichsstufe 31 auf, deren einem Eingang das Ausgangs
signal der Abtast-Vergleichsstufe zugeführt ist und dessen
Ausgang an der Ausgangsschaltung 29 anliegt.
Der zweite Eingang der Strahlmuster-Vergleichsstufe 31 liegt
am Ausgang eines Strahlmuster-Speichers 32 an, in welchem
beispielsweise der Strahlbereich 13′ bzw. 13′′ der Schutz
felder 13 nach den Fig. 4 und 5 abgespeichert ist. Der
Strahlbereich 13′ nach Fig. 4 befindet sich in Höhe des
Förderbandes 17 und darauf durch das Schutzfeld 13 hindurch
beförderter Produkte 17′. Weder das Förderband 17 noch die
Produkte 17′ lösen so ein Warn- oder Abschaltsignal aus.
Nach Fig. 5 befindet sich innerhalb des Schutzfeldes 13
eine fest angeordnete Rutsche 17′′, wodurch ein Strahlbe
reich 13′′ ausgeblendet wird, der in dem Strahlmuster-
Speicher 32 nach Fig. 3 abgespeichert wird.
Bei jeder Abtastung sorgt der Strahlmuster-Speicher 32
dafür, daß in der Strahlmuster-Vergleichsstufe 31 jeweils
diejenigen Ausgangssignale der Lichtsender-Reihenanordnung
45 nicht berücksichtigt werden, die den Strahlbereichen 13′
bzw. 13′′ in den Fig. 4, 5 entsprechen.
Diese Signale werden jedoch bevorzugt an einem weiteren
Ausgang 33 der Strahlmuster-Vergleichsstufe 31 zur Verfügung
gestellt, so daß an einem Anzeigegerät 34 erkannt werden
kann, ob das Förderband 17 nach Fig. 4 bzw. die Material
rutsche 17′′ nach Fig. 5 richtig innerhalb des Schutzfeldes
13 angeordnet sind.
Um den Strahlmuster-Speicher 32 zu programmieren, ist er
über eine Paßwortstufe 36 und einen Umschalter 39 an ein
Eingabegerät 35 angeschlossen, welches von dem Ausgangs
signal der Abtast-Vergleichsstufe 25 gespeist wird. Auf
diese Weise kann beispielsweise das aus Fig. 4 ersichtliche
und durch den Strahlbereich 13′ gebildete Strahlmuster in
den Strahlmuster-Speicher 32 eingespeichert werden.
An den Ausgang des Strahlmuster-Speichers 32 kann auch noch
eine Auswerteeinheit 37 angelegt werden, in der das Strahl
muster ebenfalls abgespeichert wird. Früher eingelernte und
in der Auswerteeinheit 37 abgespeicherte Strahlenmuster
können über ein weiteres Eingabegerät 38 und den entspre
chend umgestellten Umschalter 39 ebenfalls über die Paßwort
stufe 36 in den Strahlmuster-Speicher 32 eingegeben werden.
Während die bisher beschriebene Ereignisstufe 26 für die
Ermöglichung der stationären Anordnung von Gegenständen wie
17, 17′, 17′′ nach den Fig. 4 und 5 im Schutzfeldbereich
13′, 13′′ vorgesehen sind, kann durch einen Steuereingang 40
am Strahlmusterspeicher 32 auch ein während des Betriebes
veränderbares Strahlmuster berücksichtigt werden.
Als Beispiel für eine derartige Anwendung ist in Fig. 6
eine Abkantpresse 46 angegeben, aus der ein durch das Schutz
feld 13 hindurchlaufendes Blechmaterial 18 in eine Position
18′ abgekantet wird. Durch geeignete Verbindung eines Steuer
ausganges 52 der Abkantpresse 46 mit dem Steuereingang 40
des Strahlmuster-Speichers 32 kann erreicht werden, daß im
Strahlmuster-Speicher 32 gerade derjenige Bereich des Schutz
feldes 13 erfaßt wird, in dem sich das verarbeitete Blech 18
in diesem Augenblick gerade befindet. Dadurch können von der
Strahlmuster-Vergleichsstufe 31 die betreffenden Bereiche
bei der entsprechenden Abtastung unberücksichtigt bleiben.
Fig. 7 gibt das Ablaufdiagramm für die Funktion des
variablen Ausblendens von Schutzfeldstrahlen wieder.
Nach dem "Start" durch den ersten Sendestrahl eines Abtast
vorganges wird zunächst bei "1" der erste Strahl bearbeitet.
Bei "2" wird entschieden, ob der betreffende Strahl frei ist
oder nicht. Ist er frei, wird bei "7" festgestellt, ob es
sich um den letzten Strahl eines Abstastvorganges handelt
oder nicht. Handelt es sich nicht um den letzten Strahl,
wird über "10" die Bearbeitung des nächstfolgenden Strahles
innerhalb deslaufenden Abtastvorganges aktiviert, welcher
dann erneut bei "l" bearbeitet und bei "2" darauf untersucht
wird, ob der Strahl frei ist oder nicht. Ist der letzte
Strahl eines Abtastvorganges frei, so wird nach einer
entsprechenden Feststellung bei "2" Über "7" und "9" der
Ausgang (30 in Fig. 2) eingeschaltet und somit ein
Freigabesignal ausgelöst sowie gleichzeitig der Start des
nächsten Abtastvorganges ausgelöst.
Wird bei "2" irgendein Strahl des Abtastvorganges als "nicht
frei" bewertet, so wird bei "3" festgestellt, ob es sich um
die erste Strahlunterbrechung dieses Abtastvorganges handelt
oder nicht. Handelt es sich um die erste Strahlunterbre
chung, so wird bei "4" die Position der ersten Strahlunter
brechung gespeichert.
Bei "5" wird im Falle einer weiteren Strahlunterbrechung der
Abstand zur ersten Strahlunterbrechung berechnet.
Wird dann in "6" festgestellt, daß der Abstand der beiden
Strahlunterbrechungen größer als ein vorbestimmtes Strahl
fenster ist, wird über "8" der Ausgang (30 in Fig. 2)
abgeschaltet, d. h. ein Warn- oder Alarmsignal abgegeben.
Wird bei "6" ein kleinerer Abstand der beiden Strahlunter
brechungen als das vorgegebene Strahlfenster festgestellt,
wird bei "7" ermittelt, ob es sich um den letzten Strahl
handelt oder nicht. Falls es sich nicht um den letzten
Strahl handelt, wird über "10" die nächste Strahlbewertung
ausgelöst. Handelt es sich dagegen um den letzten Strahl
wird der nächste Startvorgang aktiviert.
Auf diese Weise wird ein Warn- oder Abschaltsignal über "8"
nur dann ausgelöst, wenn zwischen einer festgestellten
ersten und weiteren Strahlunterbrechung ein bestimmter
Mindestabstand vorliegt. Dieser Mindestabstand entspricht
einem bewußt in das Schutzfeld 13 eingebrachten Gegenstand,
der ein Warn- oder Abschaltsignal nicht auslösen soll.
Aufgrund des Funktionsablaufes gemäß Fig. 7 wird durch den
betreffenden Gegenstand ein Warn- oder Abschaltsignal
unabhängig von der Position des Gegenstandes innerhalb des
Schutzfeldes nicht ausgelöst.
Die vorstehend beschriebene Funktion "variables Ausblenden"
wird benutzt, um Material durch das Schutzfeld zu führen,
ohne daß dabei das Lichtgitter eine Unterbrechung des
Schutzgeldes meldet. Die Funktion "variables Ausblenden" ist
nützlich, wenn beispielsweise bei Abkantpressen 46 (Fig. 6)
während des Biegevorganges das Lichtgitter aktiv bleiben
soll, obwohl ein zu biegendes Teil 18, 18′ sich im Schutz
feld 13 befindet. Oberhalb und unterhalb des Biegeteils 18,
18′ soll die normale Warn- und Abschaltfunktion des Schutz
feldes wirksam sein.
Nach Fig. 11 werden bei einer Drahtwickelmaschine Drähte 19
durch das Schutzfeld 13 zu einer Aufwickelrolle 47 geführt.
Da es sich hier um einen normalen Betriebszustand handelt,
soll das Lichtgitter den Draht 19 nicht anzeigen.
Nach Fig. 12 ist oberhalb einer begehbaren Grube 48 das
Schutzfeld 13 unterhalb eines Rollenbremsprüfstandes 49
angeordnet, auf dem schematisch ein Fahrzeug 50 angedeutet
ist. Von einem Steuergerät 51 führt ein′ Schlauch 19′ durch
das Schutzfeld 13 zum Rollenbremsprüfstand 49. Da es sich
auch hier um einen normalen Betriebszustand handelt, soll
der Schlauch 19′ trotz seiner Hindurchführung durch das
Schutzfeld 13 kein Warn- oder Abschaltsignal für den
Rollenbremsprüfstand 49 auslösen.
Um den Einfluß des Drahtes 19 nach Fig. 11 bzw. des Schlau
ches 19′ nach Fig. 12 auf das Lichtgitter auszuschalten,
wird erfindungsgemäß die Funktion einer reduzierten Auflö
sung vorgesehen.
Wenn nach Fig. 9 die Grundauflösung des erfindungsgemäßen
Lichtgitters durch die Summe aus dem Linsenabstand a und dem
Linsendurchmesser d der Lichtempfänger 14 gegeben ist (vgl.
auch Fig. 1 oben), dann wird erfindungsgemäß gemäß Fig. 10
die Auflösung dadurch reduziert, daß mehrere - beim Ausfüh
rungsbeispiel nach Fig. 10 drei - Lichtstrahlen 12 bzw.
Lichtempfänger 14 zu einer Strahl- bzw. Empfängergruppe
zusammengefaßt werden, die aus m, vorliegend drei Einzel
strahlen bestehen. Die reduzierte Auflösung beträgt dann
m·a + d bzw. im konkreten Ausführungsbeispiel 3·a + d.
Verwirklicht werden kann die reduzierte Auflösung durch die
Ausführungsform nach Fig. 8.
Es werden jeweils die nacheinander auftretenden m, z. B.
drei Ausgangssignale der Lichtempfänger 14 bzw. der Abtast-
Vergleichsstufe 25 in m Speichern 41 (FIFO; "First-In,
First-Out") abgespeichert und anschließend in einem
nachgeschalteten Rechner 42 gemeinsam verarbeitet. Die
Abtastung wird wegen der Start- und Endproblematik in den
Speichern bei der ODER-Verknüpfung um virtuelle Strahlen am
Abtastanfang und -ende ergänzt. Ist ein Strahl unterbrochen,
so gilt Sn = 0. Ist ein Strahl frei, gilt dagegen Sn = 1. Am
Ausgang der so gebildeten Ereignisstufe 28 erscheint ein
Warn- oder Abschaltsignal immer nur dann, wenn sämtliche
Strahlen einer gebildeten Strahlgruppe Sn - Sn-m von einem
Gegenstand im Schutzfeld 13 unterbrochen sind.
Wenn ein neuer Lichtstrahl 12 innerhalb des Abtastvorganges
erscheint, werden die in den Speichern 41 gespeicherten
Signale jeweils um einen Speicher weitergeschoben.
Während bei der vorstehend beschriebenen Ereignisstufe mit
Einzelstrahlabtastung gearbeitet wird, kann auch eine
Mehrstrahlabtastung vorgesehen sein; in diesem Falle werden
stets m vorzugsweise benachbarte Lichtstrahlen 12 einer
Strahlgruppe gleichzeitig aktiviert. Die simultanen Meßwerte
an dem zugeordneten Lichtempfänger 14 werden dann anschlie
ßend in einem Rechner weiter verarbeitet.
Bezugszeichenliste
11 Lichtsender
12 Lichtstrahl
13 Schutzfeld
14 Lichtempfänger
14′ Ausgangsleitung
15 Steuer-Auswerteelektronik
15′ Empfangsteil
15′′ Sendeteil
16 Funken
17 fest im Schutzfeld angeordneter Gegenstand
17′ Produkt
17′′ Rutsche
18 Blech
18′ abgekantetes Blech
19 Draht
19′ Schlauch
20 gesteuerter Verteiler
21 Sendetaktgeber
22 Ausgangsstufe
23 Komparator
24 Speicher
25 Abtast-Vergleichsstufe
26 Ereignisstufe
27 Ereignisstufe
28 Ereignisstufe
29 Ausgangsschaltung
30 Ausgangsklemme
31 Strahlmuster-Vergleichsstufe
32 Strahlmusterspeicher
33 weiterer Ausgang
34 Anzeigegerät
35 Eingabegerät
36 Paßwortstufe
37 Auswerteeinheit
38 weiteres Eingabegerät
39 Umschalter
40 Steuereingang
41 Speicher (FIFO)
42 Rechner
43 Wahlschalter
44 Sender-Reihenanordnung
45 Empfänger-Reihenanordnung
46 Abkantpresse
47 Aufwickelrolle
48 Grube
49 Rollenbremsprüfstand
50 Fahrzeug
51 Steuergerät
52 Steuerausgang
12 Lichtstrahl
13 Schutzfeld
14 Lichtempfänger
14′ Ausgangsleitung
15 Steuer-Auswerteelektronik
15′ Empfangsteil
15′′ Sendeteil
16 Funken
17 fest im Schutzfeld angeordneter Gegenstand
17′ Produkt
17′′ Rutsche
18 Blech
18′ abgekantetes Blech
19 Draht
19′ Schlauch
20 gesteuerter Verteiler
21 Sendetaktgeber
22 Ausgangsstufe
23 Komparator
24 Speicher
25 Abtast-Vergleichsstufe
26 Ereignisstufe
27 Ereignisstufe
28 Ereignisstufe
29 Ausgangsschaltung
30 Ausgangsklemme
31 Strahlmuster-Vergleichsstufe
32 Strahlmusterspeicher
33 weiterer Ausgang
34 Anzeigegerät
35 Eingabegerät
36 Paßwortstufe
37 Auswerteeinheit
38 weiteres Eingabegerät
39 Umschalter
40 Steuereingang
41 Speicher (FIFO)
42 Rechner
43 Wahlschalter
44 Sender-Reihenanordnung
45 Empfänger-Reihenanordnung
46 Abkantpresse
47 Aufwickelrolle
48 Grube
49 Rollenbremsprüfstand
50 Fahrzeug
51 Steuergerät
52 Steuerausgang
Claims (22)
1. Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters mit einer Reihe
nebeneinander angeordneter Lichtsender (11), die nach
einander und zyklisch zumindest im wesentlichen senk
recht zur Sender-Reihenanordnung (44) Lichtstrahlen (12)
durch ein Schutzfeld (13) zu einer zumindest im wesent
lichen parallel zur Sender-Reihenanordnung (44) verlau
fenden Reihe nebeneinander angeordneter Lichtempfänger
(14) schicken und so das Schutzfeld (13) zyklisch
abtasten, wobei Lichtsender (11) und Lichtempfänger (14)
an eine einen Sendetaktgeber (21) aufweisende Steuer-Aus
werteelektronik (15) angelegt sind, die die Lichtsender
(11) zu vorbestimmten Zeiten für eine bestimmte Zeit
dauer einschaltet und Lichtsender (11) und Lichtempfän
ger (14) derart einander zuordnet, daß zu bestimmten
Zeiten an einem Lichtempfänger (14) zumindest von einem
Lichtsender (11) Licht erwartet wird und eine von einem
Gegenstand im Schutzfeld (13) hervorgerufene Unterbre
chung zu diesem Lichtempfänger (14) verlaufenden
Lichtstrahls (12) zu einem Ausbleiben des elektrischen
Ausgangssignals dieses Lichtempfängers (14) führt, wobei
aus einem derartigen Ausbleiben ein Warn- oder
Abschaltsignal abgeleitet werden kann,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Abhängigkeit von einem oder mehreren an vorbe
stimmten Stellen oder in bestimmten Bereichen stattfin
denden Ereignissen im Schutzfeld (13), die eine
Unterbrechung eines Lichtstrahls (12) hervorrufen, das
hierdurch bewirkte Ausbleiben des elektrischen Ausgangs
signals der betroffenen Lichtempfänger (14) nicht zur
Auslösung eines Warn- oder Abschaltsignals verwendet
wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ausbleiben des elektrischen Ausgangssignals beim
Auftreten des bzw. der Ereignisse zur Anzeige des
Vorliegens des bzw. der Ereignisse verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ereignis wenigstens ein sich mit vorbestimmter
Mindestgeschwindigkeit durch das Schutzfeld (13)
bewegender Gegenstand (16) ist und die Feststellung
einer Lichtunterbrechung von zwei beabstandeten
Lichtstrahlen (12) bei zwei aufeinanderfolgenden
Abtastungen dann nicht als Warn- oder Abschaltsignal
gewertet wird, wenn sie durch den sich mit vorbestimmter
Mindestgeschwindigkeit durch das Schutzfeld (13)
bewegten Gegenstand (16) hervorgerufen sein kann.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ereignis ein einzelner, den gerade aktiven
Lichtempfänger (14) übersteuernder Lichtblitz ist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ereignis ein stationär im Schutzfeld (13) ange
ordneter Gegenstand (17) ist und durch diesen Gegenstand
(17) hervorgerufene Lichtunterbrechungen nicht als Warn-
oder Abschaltsignal gewertet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ereignis ein seine Position in definierter Weise
verändernder Gegenstand (16) ist und die Feststellung
aller durch diesen Gegenstand (17) hervorgerufenen
Lichtunterbrechungen nicht als Warn- oder Abschaltsignal
gewertet wird.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Größenausdehnung des Gegenstandes (16) in
Abtastrichtung als Maß für die Nichtberücksichtigung der
durch die hervorgerufenen Lichtstrahlunterbrechung
verwendet wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7,
dadurch gekennzeichnet,
daß zusätzlich der momentane Ort des Gegenstandes (16)
innerhalb des Schutzfeldes (13) als Maß für die
Nichtberücksichtigung der durch die hervorgerufene
Lichtstrahlunterbrechung verwendet wird.
9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche,
dadurch gekennzeichnet,
daß das Ereignis das Vorliegen eines oder mehrere so
kleiner bzw. dünner Gegenstände (19) ist, daß sie
maximal nur eine geringe Anzahl, insbesondere zwei bis
fünf, vorzugsweise drei bis vier, benachbarte Lichtstrah
len (12) abdecken, und daß bei gleichzeitiger Unterbre
chung einer entsprechend geringen oder geringeren Anzahl
von benachbarten Lichtbündeln (12) kein Warn- oder Ab
schaltsignal ausgelöst wird.
10. Lichtgitter mit einer Reihe nebeneinander angeordneter
mit einer Reihe nebeneinander angeordneter Lichtsender
(11), die nacheinander und zyklisch zumindest im wesent
lichen senkrecht zur Sender-Reihenanordnung (44) Licht
strahlen (12) durch ein Schutzfeld (13) zu einer zumin
dest im wesentlichen parallel zur Sender-Reihenanordnung
(44) verlaufenden Reihe nebeneinander angeordneter Licht
empfänger (14) schicken und so das Schutzfeld (13)
zyklisch abtasten, wobei Lichtsender (11) und Licht
empfänger (14) an eine einen Sendetaktgeber (21) aufwei
sende Steuer-Auswerteelektronik (15) angelegt sind, die
die Lichtsender (11) zu vorbestimmten Zeiten für eine
bestimmte Zeitdauer einschaltet und Lichtsender (11) und
Lichtempfänger derart einander zuordnet, daß in bestimm
ten Zeiten an einem Lichtempfänger (14) zumindest von
einem Lichtsender (11) Licht erwartet wird und das eine
von einem Gegenstand im Schutzfeld (13) hervorgerufene
Unterbrechung eines Lichtstrahls (12) das Ausbleiben
eines elektrischen Ausgangssignals an diesem Lichtempfän
ger (14) zur Folge hat, wobei aus dem Ausbleiben eines
elektrischen Ausgangssignals ein Warn- oder Alarmsignal
abgeleitet werden kann, insbesondere zur Ausführung des
Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 6,
dadurch gekennzeichnet,
daß in Abhängigkeit von einem oder mehreren an vorbe
stimmten Stellen oder in vorbestimmten Bereichen des
Schutzfeldes (13) stattfindenden, in der Steuer-Auswerte
elektronik (15) abgespeicherten Ereignissen, die eine
Unterbrechung eines Lichtbündels (12) hervorrufen, das
Ausbleiben von Licht nicht zur Auslösung eines Warn-
oder Abschaltsignals verwendet wird.
11. Lichtgitter nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangsleitungen (14′) der Lichtempfänger (14)
in einem Empfangsteil (15′) der Steuer-Auswerteelek
tronik (15) durch einen vom Sendetaktgeber (21)
gesteuerten Verteiler (20) seriell an einen Komparator
(23) angelegt sind, der auf eine Ansprechschwelle
eingestellt ist.
12. Lichtgitter nach Anspruch 10 oder 11,
dadurch gekennzeichnet,
daß alle Ausgangssignale der Lichtempfänger (14) gegebe
nenfalls nach Durchlaufen des Komparators (23) bei jeder
Abtastung in einem Speicher (24) abgelegt werden und daß
bei der nächsten Abtastung in einer Abtast- Vergleichs
stufe (25) festgestellt wird, ob bei zwei aufeinanderfol
genden Abtastungen zwei beabstandete Lichtbündel (12)
unterbrochen werden und welchen Abstand sie haben, und
daß die Abtast-Vergleichsstufe (25) ein Warn- oder
Abschaltsignal nur dann abgibt, wenn bei zwei aufein
anderfolgenden Abtastungen zwei beabstandete Lichtbündel
(12) unterbrochen werden.
13. Lichtgitter nach Anspruch 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Abtast-Vergleichsstufe (25) ein Warn- oder
Abschaltsignal nur dann abgibt, wenn der Abstand der
unterbrochenen Lichtbündel (12) geringer als ein vorge
gebener Abstand ist, der kleiner als der minimale Weg
ist, den bin bestimmter Gegenstand (16), der kein Warn-
oder Abschaltsignal auslösen soll, quer zur Lichtstrahl
richtung zwischen zwei Abtastungen zurücklegt.
14. Lichtgitter nach einem der Ansprüche 10 bis 12,
dadurch gekennzeichnet,
daß das gegebenenfalls durch den Komparator (23)
und/oder die Abtast-Vergleichsstufe (25) gegangene
Ausgangssignal eines Lichtempfängers (14) wahlweise
direkt oder über eine Ereignisstufe (26, 27, 28) und
insbesondere eine Ausgangsschaltung (29) an die ein
Warn- oder Abschaltsignal abgebende Ausgangsklemme (30)
angelegt ist.
15. Lichtgitter nach Anspruch 14,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ereignisstufe (26) eine Strahlmuster-Vergleichs
stufe (31) umfaßt, deren einem Eingang das gegebenen
falls durch den Komparator (23) und/oder die Abtast-Ver
gleichsstufe (25) gegangene Ausgangssignal der Licht
empfänger (14) und deren anderem Eingang das Ausgangs
signal eines Strahlmusterspeichers (32) zugeführt ist,
in dem die auszublendenden Lichtstrahlen (12) abgespei
chert sind, und daß die Strahlmuster-Vergleichsstufe
(31) nur die Unterbrechungssignale zur Ausgangsschaltung
(29) bzw. der Ausgangsklemme (31) durchläßt, die nicht
durch die Strahlmuster-Vergleichsstufe (31) ausgeblendet
sind.
16. Lichtgitter nach Anspruch 15,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Strahlmuster-Vergleichsstufe (31) einen weiteren
Ausgang (33) zur Abgabe der ausgeblendeten Unterbre
chungssignale beispielsweise zu einem Anzeigegerät (34)
aufweist.
17. Lichtgitter nach Anspruch 15 oder 16,
dadurch gekennzeichnet,
daß über ein vom Ausgangssignal der Lichtempfänger (14)
gegebenenfalls über den Komparator (23) und/oder die
Abtast-Vergleichsstufe (25) beaufschlagtes Eingabegerät
(35) und insbesondere eine Paßwortstufe (36) ein auszu
blendendes Strahlmuster in den Strahlmusterspeicher (32)
eingebbar ist.
18. Lichtgitter nach einem der Ansprüche 15 bis 17,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strahlmusterspeicher (32) auch an einer Auswerte
einheit (37) zur Sammlung abgespeicherter Strahlmuster
angeschlossen ist, die wiederum über ein weiteres Einga
begerät (38) wahlweise und insbesondere über die Paßwort
stufe (36) an den Strahlmusterspeicher (32) anschließbar
ist.
19. Lichtgitter nach einem der Ansprüche 15 bis 18,
dadurch gekennzeichnet,
daß der Strahlmusterspeicher (32) einen Steuereingang
(40) aufweist, mittels dessen das auszublendende Strahl
muster zeitlich veränderbar ist, und zwar insbesondere
durch den Steuerausgang (52) einer Arbeitsmaschine (46)
gesteuert.
20. Lichtgitter nach einem der Ansprüche 15 bis 19,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ereignisstufe (28) für jedes Ausgangssignal
eines Lichtempfängers (14) einen Speicher (41) aufweist
und alle insgesamt alle Empfangssignale einer Abtastung
des Schutzfeldes (13) enthaltende Speicher (41) an einen
Rechner (42) angeschlossen sind, der jeweils mindestens
zwei und vorzugsweise zwei bis fünf, insbesondere drei
bis vier vorzugsweise von benachbarten Lichtstrahlen
(12) stammende Ausgangssignale zusammenfaßt und ein
Warn- oder Alarmsignal dann abgibt, wenn alle zusammenge
faßten Ausgangssignale eine Strahlunterbrechung
anzeigen.
21. Lichtgitter nach einem der Ansprüche 15 bis 20,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangssignale der Lichtempfänger (14) gegebe
nenfalls über den Komparator (23) und die Abtast- Ver
gleichsstufe (25) an einen Wahlschalter (43) mit wenig
stens zwei, vorzugsweise drei bis vier Stellungen ange
legt sind, der das ihm zugeführte Signal direkt oder
Über eine Konstant-Ausblend-Ereignisstufe (26) und/oder
über eine variable Ausblend-Ereignisstufe (27) und/oder
Über eine Auflösungs-Reduzier-Ereignisstufe (28) an die
Ausgangsschaltung (29) bzw. die Ausgangsklemme (30)
anlegt.
22. Lichtgitter nach einem der Ansprüche 10 bis 21,
dadurch gekennzeichnet,
daß die Ausgangsschaltung (29) aus einem rücksetzbaren
steuerbaren Schalter besteht, der durch einen Warn- oder
Abschaltimpuls in seine Warn- oder Abschaltposition
setzbar ist und bei bzw. durch Verschwinden des Hinder
nisses aus dem Schutzfeld (13) rücksetzbar ist.
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