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Elektrische Sicherheitseinrichtung zur Steuerung von Pressen und Stanzen
Bei Pressen und Stanzen sind stets besondere Vorsichtsmaßnahmen zur Sicherung der
Hände des an der Presse Arbeitenden notwendig. Man hat schon eine Reihe von Sicherheitsschaltungen
durchgebildet, die entweder auf elektrischem oder mechanischem Wege arbeiten. Die
sogenannte Zweihandeinrückung geht davon aus, während des Niedergehens des Bären
die beiden Hände des Arbeiters aus der gefährlichen Zone herauszubringen, indem
man die Einschaltvorrichtung für die Kupplung von der Betätigung zweier durch zwei
Hände zu bedienenden Schalter abhängig macht. Eine wirkliche Sicherheit ist hier
nur gegeben, wenn während der ganzen Dauer des Niedergehens des Bären die Druckknöpfe
betätigt werden müssen. Nun sind aber normalerweise die Pressen mit Drehkeil-, Klauen-
oder ähnlichen Kupplungen bekannter Bauart ausgerüstet, die nur eine kurzzeitige
Kommandogabe für das Kuppeln erfordern. Die Kupplung bleibt dann für einen gesamten
Arbeits- und Rückhub eingerückt. Dauert nun der Arbeitshub länger als etwa 0,4 Sekunden,
so hat der Arbeiter die Möglichkeit, noch bevor das Werkzeug seine Arbeitsstellung
erreicht hat, die Finger vom Druckknopf bis zum Werkzeug zu bewegen. Erfahrungsgemäß
hat der Arbeiter stets das Bestreben, ein schief eingelegtes Werkstück noch im letzten
Augenblick auszurichten. Dadurch ereignen sich, wie die Erfahrung weiter gelehrt
hat, bei Zweihandeinrückungsschaltungen immer noch Unfälle. Ein weiterer Nachteil
der Zweihandeinrückung ist, daß die an und für sich schon durch das Einlegen und
Nachgreifen der Werkstücke, namentlich bei schnell laufenden Pressen, äußerst beanspruchten
Hände zu weiteren Funktionen herangezogen werden und dadurch in erhöhtem Maße Ermüdungserscheinungen
eintreten.
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Eine zweite Art von Sicherheitseinrichtungen arbeitet mit Schutzgitter
oder Händeabstreifern. Diese Einrichtungen beruhen darauf, daß vor dem Arbeiten
der Presse ein Schutzgitter vorgezogen wird oder ein Abstreifer die Hände aus der
gefährlichen Zone wegnimmt. Auch diese bisher bekanntgewordenen Konstruktionen haben
eine Reihe von Nachteilen. Betätigt man diese Einrichtungen rein mechanisch, so
sind große Kräfte erforderlich, die wiederum zu rascher Ermüdung des Arbeiters führen.
Außerdem ist hierbei stets eine verhältnismäßig starre Verbindung zwischen dem Trethebel
zum Einrücken und dem Gitter nicht zu vermeiden. Die Folge hiervon ist, daß namentlich
bei den modernen rascblaufenden Pressen der Abstreifer oder das Gitter gegen die
zu schützenden Hände peitscht und dadurch den Arbeiter mehr hindert als ihn schützt.
Schließlich darf das Einschaltkommando immer erst in dem Augenblick gegeben werden,
wenn der Arbeiter mit der Einlegearbeit zu Ende ist.
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Außer den Einlegearbeiten wird häufig an denselben Pressen auch sogenannte
Streifen-oder durchlaufende Arbeit ausgeführt. Hierbei werden aus langen Blechstreifen
-die Werkstücke
ausgestanzt. Der Arbeiter kann den Streifen vollkommen
außerhalb der gefährlichen Zone führen, so daß bei diesen Arbeiten eine Sicherheitseinrichtung
nicht notwendig ist. Bei mechanischen Sicherheitseinrichtungen müssen dann meist
umständliche Eingriffe zwecks Beseitigung der Sicherheitseinrichtungen vorgenommen
werden. Beim Übergang auf Einlegearbeiten wird es daher meist unterlassen, die Sicherheitseinrichtungen
wieder anzubringen.
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Führt man die Verriegelung elektrisch durch, so bieten sich große
Vorteile. Mit kleinen Kräften kann man dann in einfacher und billiger Weise durch
Relaiswirkung große Kräfte ausüben, wie es die Kupplungen der größeren Pressen erfordern.
Die Umstellung der Maschine auf abhängige oder durchlaufende.Arbeitsweise kann auf
äußerst einfache Weise erfolgen. Dadurch dürfte es kaum vorkommen, daß aus Bequemlichkeit
oder Zeitmangel bei den entsprechenden Arbeiten der Schutz nicht vorgesehen wird.
Gegen eine Umstellung durch Unbefugte kann eine Sicherheit in der Weise getroffen
werden, daß der Umschalter nur gewissen Personen zugänglich gemacht wird.
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Bei den bisher bekannten elektrisch betätigten Schutzgittern wird
durch die Einschaltorgane gleichzeitig das Einrückkommando auf die Kupplung und
das Schließkommando auf das Schutzgitter gegeben. Dabei macht man das Einschaltkommando
von der gleichzeitigen Betätigung zweier Druckknöpfe abhängig, um dadurch die Hände
bereits vor dem Einschalten aus der Schutzzone herauszubringen. Die erwähnten Nachteile
der Zweihandeinrückung treten also hier wiederum auf. Würde man dagegen bei dieser
Schaltung auf die Zweihandeinrückung verzichten und das Einschalten von einer einzigen
Stelle aus, etwa durch Fußkontakt, vornehmen, so bestände die Möglichkeit, daß die
in der Gefahrenzone befindlichen Hände das Schutzgitter am Schließen hindern. Die
Schließkraft müßte dann so groß gehalten werden, daß die Hände beim Einschalten
auf jeden Fall durch das Schutzgitter fortgeschoben werden. Dann tritt derselbe
Nachteil wie bei einer starren mechanischen Verbindung zwischen Trethebel und Gitter
ein, das das Schutzgitter gegen die Hände schlägt und den Arbeiter belästigt.
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Die Nachteile dieser beiden Möglichkeiten werden bei der vorliegenden
Erfindung vermieden. Gegenstand ist eine elektrische Verriegelung an Pressen und
Stanzen, die im wesentlichen die folgenden Vorzüge aufweist: z. Sie ist anwendbar
bei jeder Kupplungsart der Presse (Reibungs- oder Drehkeil-, Klauen-oder ähnliche
Kupplung).
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2. Sie bietet eine unbedingte Sicherheit für den Arbeiter.
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3. Sie läßt dem Arbeiter zum Einlegen des Materials beide Hände frei.
q.. Ebenso bleiben beide Hände während des Arbeitsganges der Presse vollkommen frei,
damit Material nachgegriffen werden kann.
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5. Sie entlastet die Hände vom Einschaltkommando, so daß die an und
für sich mit Einlegen im schnellen Arbeitstempo beschäftigten Hände nicht zu zusätzlichen
Arbeiten, wie insbesondere bei der Zweihandeinrückung, herangezogen werden, oder
entlastet den Arbeiter ganz und gar vom Einschaltkommando.
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6. Sie gestattet, daß das Einschaltkommando schon während des Einlegens
gegeben werden kann, aber erst wenn die Einlegearbeit beendet und die Hände aus
der gefährlichen Zone heraus sind, beginnt der Arbeitsgang der Presse.
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7. Sie arbeitet auf rein elektrischer Grundlage, also mit einer jeder
Werkstätte zur Verfügung stehenden, Energiequelle.
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B. Sie gestattet, dem Arbeiter ein bestimmtes Arbeitstempo vorzuschreiben.
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g. Sie ermöglicht es auf einfachste Art, die Maschine von abhängiger
auf durchlaufende Arbeitsweise umzuschalten.
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Die Abb.I bis III lassen das Prinzip der Schaltung erkennen. Durch
den fußbetätigten Schalter A wird das Schütz B an Spannung gelegt.
Das Kommando mit dem Fußschalter A braucht nur kurzzeitig gegeben zu werden. Das
Schütz B hält sich dann von selbst über seine Hilfskontakte z-z. Der Hilfsschalter
K ist in diesem Augenblick geschlossen. Das Ansprechen des Schützes B hat zur Folge,
daß der Magnet C erregt wird und über eine Feder F das Schutzgitter D hochzuziehen
versucht. Ist der Arbeiter noch mit Einlegearbeiten beschäftigt, so wird das leichte
Schutzgitter D durch seine Hände noch niedergehalten. Sobald es frei ist, folgt
es dem Zug der Feder F und klappt hoch. Dann versperrt es den Händen des Arbeiters
den Weg zum Werkstück E. Beim Hochgehen des Gitters öffnen sich am Hilfsschalter
G die Kontakte 2-2, über die das Einschaltkommando für das Schütz B gegeben wurde.
Hat das Schutzgitter seine Schutzstellung erreicht, so schließen sich die Kontakte
3-3 am Hilfsschalter G und geben damit jetzt erst das Einschaltkommando an das Schütz
H" das-seinerseits den Magneten J einschaltet, der nunmehr die Kupplung betätigt.
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Auf der Exzenterwelle der Presse ist eine Kurvenscheibe L angebracht,
die den Hilfsschalter K betätigt. Sobald K öffnet, fallen die beiden Schützen
B und H ab, ebenso die Magnete C und ,j. Das Kommando an den Hilfsschalter
K wird man bei Momentkupplungen etwa dann geben, wenn der Niedergang des Bären beendet
ist und keine Gefahr mehr für den Arbeiter besteht. Bei den selten verwandten Reibungskupplungen
dagegen muß das Kommando dann gegeben werden, wenn der Hub gerade beendet ist.
Die
einzelnen Stromkreise, die die angegebenen Schaltungen bewirken, sind folgende (vgl.
Abb. I) Die Schaltung der Schützes B erfolgt über einen Stromkreis, der von der
Phase T über die Kontakte des Umschalters U, der sich in Stellung I befinden soll,
die Kontakte 6-6 des fußbetätigten Schalters A, die Kontakte z4-=3 an U, die geschlossenen
Kontakte 2-2 des Hilfsschalters G nach der Spule des Schützes B und über die geschlossenen
Kontakte des Hilfsschalters K `nach S führt. Hat das Schütz B angesprochen, so verläuft
sein Haltestromkreis von der Phase T über seine Haltekontakte i-i, seine Spule und
den Hilfsschalter K nach der Phase S. Der Hauptkontakt 4-4 am Schütz B schaltet
den Gittermagneten C ein. Sobald das Schutzgitter hochgeklappt ist, schließen sich
die Kontakte 3-3 am Hilfsschalter G, so daß folgender Stromkreis geschlossen ist:
von T über die Kontakte 3-3 des Hilfsschalters G zur Spule des Schützes H und weiter
über die Kontakte des Hilfsschalters K nach S. Das Schütz H
schaltet
über seinen Hauptkontakt 5-5 den Magnet J ein, der die Einschaltung der Kupplung
bewirkt. Öffnet der Hilfsschalter K, so werden die Spulenleitungen beider Schützen
B und .H unterbrochen, so daß die Schützen abfallen und damit durch Öffnen
ihrer Hauptkontakte 4-4 bzw. 5-5 auch die Magnete abgeschaltet werden.
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Die Magnete C und J sind als Einphasenmagnete gezeichnet. Natürlich
können an ihrer Stelle auch dreiphasige Magnete verwandt werden. Der Hilfskontakt
G kann auch in zwei räumlich getrennte Kontakte aufgeteilt werden, von denen der
eine die Kontakte ä-2 besitzt und in der tiefsten Stellung des Gitters, der andere
mit den Kontakten 3-3 in der höchsten Stellung des Gitters betätigt wird. An Stelle
des fußbetätigten Schalters A kann ein einstellbares Zeitschaltwerk in bekannter
Ausführung treten, das rhythmisch, etwa in Abständen von einigen Sekunden, die Kontakte
6-6 schließt. Dadurch wird der Arbeiter an ein gewisses Arbeitstempo gebunden und
von der Kommandogabe für die Einschaltung ganz entlastet, ohne daß die Sicherheitsschaltung
beeinflußt wird.
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Diese Schaltung ist in Abb. II beispielsweise wiedergegeben. An Stelle
des Umschalters U möge zur Vereinfachung der Schaltung der nur zweipolige Umschalter
V treten. Das Zeitschaltwerk ist mit W bezeichnet. Wird der Umschalter V in die
Stellung I gebracht, so liegt das Zeitschaltwerk W an Spannung. Der Kontakt 8 liegt
dauernd auf dem Kontaktbelag auf, der Kontakt 7 dagegen nur kurzzeitig in gewissen
Zeitabständen. Hierbei gibt er dann genau das gleiche Kommando, das in Abb. I durch
Betätigen des Fußschalters A an den Kontakten 6-6 gegeben wurde. Auch gleicht die
übrige Schaltung genau der von Abb. I. Der Arbeiter hat also hier gar kein Einschaltkommando
zu geben, das geschieht durch das Zeitschaltwerk W. Dieses ist in Abb. II als eine
von einem Wirbelstrommotor angetriebene Kontaktwalze bekannter Ausführung gezeichnet..
Wird der Anschluß von Finger 7 nach Finger g verlegt, wie punktiert angedeutet,
so werden die Schaltzeiten etwa um das Doppelte verlängert. An Stelle dieses Zeitschaltwerkes
kann natürlich irgendein anderes in geeigneter Ausführung treten.
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Wird der Umschalter V in die Stellung II geschaltet, so tritt das
Zeitschaltwerk W außer TätigkeitL Die Schaltung ist ganz wie oben beschrieben nach
Abb.I. Die Einschaltung erfolgt dann durch den Schalter A, der etwa ein fußbetätigter
Druckknopfschalter sein kann.
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Schließlich läßt diese Steuerungseinrichtung noch eine andere Schaltung
zu, bei der der Arbeiter ebenfalls das Einschaltkommando nicht zu geben braucht,
aber auch ihm andererseits nicht ein bestimmtes Arbeitstempo vorgeschrieben ist.
Wird nämlich der Umschalter U nach Abb. I in die Stellung II geschaltet, so wird
ebenfalls eine selbsttätige Einschaltung der Presse bewirkt. Die Phase T wird nicht
mehr über den Umschalter zum Druckknopf ,1 geführt, sondern über die Kontakte 1i-12
des Umschalters U und den im abgefallenen Zustand geschlossenen Schützkontakt 16-i7,
nach dem hier als thermisches Zeitschaltwerk gezeichneten Gerät L. Der Stromverlauf
ist folgender: Von T über den Kontakt ii-i-- am Umschalter U, den Schützkontakt
16-17 zur Spule des Zeitschaltwerkes L, weiter über den Hilfsschalter K nach der
Phase S. Sobald sich die Kontakte i8-ig am Zeitschaltwerk nach der jeweils eingestellten
Zeit geschlossen haben, wird das Schütz B über folgenden Stromkreis eingeschaltet:
Von T über die Kontakte 11-i2-16-i7-i8-ig, über die Kontakte 2-2 des Hilfsschalters
G nach der Spule B, über den Hilfsschalter K nach S. Ist das Schütz eingeschaltet,
so hält es sich selbst über seinen Haltekontakt i-i. Die Kontakte 18-1g des Zeitschaltwerkes
L öffnen sich wieder, da durch Öffnen der Kontakte 16-i7 L abgeschaltet ist. Der
Stromverlauf ist folgender: Von T über die Kontakte i-i nach der Spule B, über K
nach S. Das Zeitschaltwerk L wird dann erst wieder eingeschaltet, wenn das Schütz
B abgefallen ist, also der Arbeitshub sein Ende erreicht hat. Sobald B eingeschaltet
hat, wird der Gittermagnet C unter Spannung gesetzt, hierauf wie oben erläutert,
der Hilfsstromschalter G umgeschaltet, das Schütz H eingeschaltet und dadurch schließlich
der Kupplungsmagnet J betätigt.
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Der Unterschied dieser Zeitschaltung gegenüber der nach Abb. II besteht
darin, daß nicht die gesamte Arbeitszeit für jeden Hub festgelegt ist. , Diese wird
vielmehr vom Arbeiter stets
selbst bestimmt. Ist das Einschaltkommando
gegeben und der Arbeiter noch nicht mit dem Einlegen fertig, hält er also durch
seine Hände das Gitter noch herunter, so daß der Hilfsstromschalter G noch nicht
umschalten kann, so verlängert er die gesamte Arbeitszeit. Das Zeitschaltwerk kann
in diesem Falle für die kleinste vorkommende Einlegezeit eingestellt und diese Einstellung
ohne weiteres für längere Einlegezeiten beibehalten werden.
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Der Umschalter U in Abb. I besitzt noch eine dritte Betriebsstellung
III. Diese ist für Fußeinschaltung bei Streifenarbeiten gedacht, bei der das Gitter
nicht betätigt werden muß. Der Unterschied gegenüber der Schaltung bei Stellung
I des Umschalters liegt darin, daß der Fußschalter A nicht auf das Schütz B zur
Betätigung des Gittermagneten, sondern unmittelbar auf das Schütz H wirkt, das den
Kupplungsmagneten betätigt. Der Stromverlauf für eine Einschaltung ist folgendermaßen:
Von T über den Kontakt 11-1o am Umschalter U, nach dem Fußschalter A, weiter über
den Kontakt 1q.-15 am UmschalterA, zur SpuleH, über den Endschalter K nach S. Der
Gittermagnet wird also bei dieser Einschaltung nicht betätigt. Die Abschaltung erfolgt
in allen Fällen durch den Hilfskontakt K.
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Diese Schaltung läßt sich schließlich noch so durchbilden, daß bei
Streifenarbeiten die Einrückung automatisch durch das Zeitschaltwerk L erfolgt.
Allerdings wird hierbei -der Umschalter verwickelter, da er noch den Schließkontakt
18-19 an L von B auf H umschalten muß. Außerdem ist der Anschluß
17 der Spule von L nicht mehr über einen Ruhekontakt am Schütz B, sondern über einen
solchen am Schütz H zu führen.