EP2291261A1 - Machine tool monitoring device - Google Patents

Machine tool monitoring device

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Publication number
EP2291261A1
EP2291261A1 EP08874690A EP08874690A EP2291261A1 EP 2291261 A1 EP2291261 A1 EP 2291261A1 EP 08874690 A EP08874690 A EP 08874690A EP 08874690 A EP08874690 A EP 08874690A EP 2291261 A1 EP2291261 A1 EP 2291261A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine tool
unit
monitoring device
radiation
tool monitoring
Prior art date
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Ceased
Application number
EP08874690A
Other languages
German (de)
French (fr)
Inventor
Benjamin Visel
Georg Stellmann
Sebastian Jackisch
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Robert Bosch GmbH
Original Assignee
Robert Bosch GmbH
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Filing date
Publication date
Application filed by Robert Bosch GmbH filed Critical Robert Bosch GmbH
Publication of EP2291261A1 publication Critical patent/EP2291261A1/en
Ceased legal-status Critical Current

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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q11/00Accessories fitted to machine tools for keeping tools or parts of the machine in good working condition or for cooling work; Safety devices specially combined with or arranged in, or specially adapted for use in connection with, machine tools
    • B23Q11/0078Safety devices protecting the operator, e.g. against accident or noise
    • B23Q11/0082Safety devices protecting the operator, e.g. against accident or noise by determining whether the operator is in a dangerous position
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q17/00Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools
    • B23Q17/24Arrangements for observing, indicating or measuring on machine tools using optics or electromagnetic waves
    • B23Q17/2433Detection of presence or absence
    • B23Q17/2438Detection of presence or absence of an operator or a part thereof
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
    • F16P3/00Safety 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
    • F16P3/12Safety 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
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    • F16P3/144Safety 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
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16PSAFETY DEVICES IN GENERAL; SAFETY DEVICES FOR PRESSES
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T83/00Cutting
    • Y10T83/525Operation controlled by detector means responsive to work
    • Y10T83/533With photo-electric work-sensing means

Abstract

The present invention relates to a machine tool monitoring device having a detecting unit (32) for detecting the presence of at least one type of material in at least one prescribed machine tool region, particularly the machine tool working region (34), by means of spectral analysis of radiation (SR), wherein the detecting unit (32) comprises a sensor unit (44) having at least one sensitivity region (54.2) for detecting radiation in a wavelength range (WL2) disposed in the electromagnetic range, a transmitting unit (42; 64) for transmitting radiation having at least one radiation component in the wavelength range (WL2), and an analysis means (58) designed such that it can detect the presence of at least one type of material in at least one prescribed machine tool region based on the radiation detected by the sensor unit (44), wherein the analysis means (58) is operationally coupled to the transmitting unit (42).

Description

Beschreibung description
Titel WerkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtungTitle Machine tool monitoring device
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a machine tool monitoring device according to the preamble of claim 1.
Es ist eine Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung mit einer Erkennungseinheit zur Materialerkennung bekannt.It is a machine tool monitoring device with a detection unit for material detection known.
Vorteile der ErfindungAdvantages of the invention
Die Erfindung geht aus von einer Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung mit einer Erkennungseinheit, die zur Anwesenheitserkennung zumindest einer Materialart in einem vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich, insbesondere Werkzeugmaschinenarbeitsbereich, mittels der spektralen Auswertung einer Strahlung vorgesehen ist.The invention relates to a machine tool monitoring device having a detection unit which is provided for detecting the presence of at least one type of material in a predetermined machine tool area, in particular machine tool working area, by means of the spectral evaluation of a radiation.
Es wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit eine Sensoreinheit mit wenigstens einem Empfindlichkeitsbereich zur Strahlungserfassung in einem Wellenlängenbereich aufweist, der im elektromagnetischen Bereich angeordnet ist, insbesondere zumindest teilweise im Infrarotspektrum.It is proposed that the detection unit has a sensor unit with at least one sensitivity range for radiation detection in a wavelength range which is arranged in the electromagnetic range, in particular at least partially in the infrared spectrum.
Dadurch kann eine zuverlässige und schnelle Erkennung einer Anwendungssituation einer Werkzeugmaschine kostengünstig erreicht werden.As a result, a reliable and rapid recognition of an application situation of a machine tool can be achieved cost-effectively.
Unter einem „Werkzeugmaschinenarbeitsbereich" soll insbesondere ein Bereich einer Werkzeugmaschine in der direkten Umgebung eines Werkzeugs verstanden werden. Unter einem Bereich in der „direkten" Umgebung des Werkzeugs soll insbesondere ein Bereich verstanden werden, bei dem jeder Punkt des Bereiches einen kleinsten Abstand zum Werkzeug aufweist, der maximal 10 cm, bevorzugt maximal 5 cm und besonders bevorzugt maximal 2 cm beträgt.A "region of a machine tool in the immediate vicinity of a tool is to be understood as meaning a region in the" direct "environment of the tool, in particular a region in which each point of the region has a smallest distance from the tool which is at most 10 cm, preferably at most 5 cm and particularly preferably at most 2 cm.
Unter einer „Strahlung" soll in diesem Zusammenhang insbesondere eine elektromagnetische Strahlung verstanden werden. Unter einem „Spektrum" einer von der Sensoreinheit erfassten Strahlung soll insbesondere eine Verteilung einer Strahlungskenngröße, insbesondere der Intensität der Strahlung in Abhängigkeit von der Wellenlänge, der Frequenz und/oder der Zeit verstanden werden. Femer soll unter einer „spektralen Auswertung" einer Strahlung insbesondere eine Signalauswertung verstanden werden, bei der ein Auswerteergebnis durch Erfassung eines Charakteristikums eines Spektrums der Strahlung gewonnen wird. Um eine schnelle Auswertung zu erreichen, entspricht ein Charakteristikum des Spektrums insbesondere einer über einen Wellenlängenbereich integrierten Signalintensität.In this context, a "radiation" is to be understood as meaning, in particular, electromagnetic radiation .under a "spectrum" of a signal detected by the sensor unit Radiation should in particular be understood as a distribution of a radiation parameter, in particular the intensity of the radiation as a function of the wavelength, the frequency and / or the time. In addition, a "spectral evaluation" of a radiation is to be understood as a signal evaluation in which an evaluation result is obtained by detecting a characteristic of a spectrum of the radiation ,
Zur Erzielung eines Auswertesignals mit hoher Signalintensität umfasst die Erkennungseinheit eine Sendeeinheit, die dazu vorgesehen ist, eine Strahlung mit zumindest einem Strahlungsanteil im Wellenlängenbereich zu senden.In order to achieve an evaluation signal with high signal intensity, the detection unit comprises a transmission unit, which is intended to transmit radiation with at least one radiation component in the wavelength range.
Um eine hohe Sicherheit bei der Anwendung einer Werkzeugmaschine zu erreichen, weist die Erkennungseinheit ferner ein Auswertemittel auf, das derart beschaffen ist, dass es das Vorhandensein zumindest einer Materialart in wenigstens einem vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich basierend auf der von der Sensoreinheit erfassten Strahlung erfassen kann. Bei der zumindest einen Materialart handelt es sich insbesondere um menschliches Gewebe. Natürlich lassen sich aber auch andere Materialarten erfassen, wie beispielsweise mit Hilfe der Werkzeugmaschine zu be- und/oder verarbeitende Materialien, Materialien von sonstigen Gegenständen, insbesondere Handschuhmaterialien, oder dergleichen, wenn dies gewünscht ist. Ferner lassen sich auch verschiedene Materialarten voneinander unterscheiden.In order to achieve a high degree of safety in the application of a machine tool, the detection unit further comprises an evaluation means which is adapted to detect the presence of at least one type of material in at least one predetermined machine tool area based on the radiation detected by the sensor unit. The at least one type of material is in particular human tissue. Of course, however, it is also possible to detect other types of material, for example materials to be processed and / or processed with the aid of the machine tool, materials of other objects, in particular glove materials, or the like, if so desired. Furthermore, different types of material can be distinguished from each other.
Das Auswertemittel ist mit der Sendeeinheit wirkverbunden. Mit anderen Worten kann das Auswertemittel das Vorhandensein zumindest einer Materialart in wenigstens einem vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich sowohl basierend auf der von der Sendeeinheit gesendeten Strahlung als auch basierend auf der von der Sensoreinheit erfassten Strahlung erfassen. Durch die Verknüpfung der Sendeeinheit und der Empfangseinheit und mittels einer zeitlichen Modulation (Pulsen) des Sendesignals und Filterung dieser zeitlichen Modulation aus dem Empfangssignal kann ferner vorteilhaft eine Kompensation des Umgebungslichts erzielt werden.The evaluation means is operatively connected to the transmitting unit. In other words, the evaluation means can detect the presence of at least one type of material in at least one predetermined machine tool area both based on the radiation transmitted by the transmitting unit and based on the radiation detected by the sensor unit. By linking the transmitting unit and the receiving unit and by means of a temporal modulation (pulses) of the transmission signal and filtering this temporal modulation of the received signal, a compensation of the ambient light can also be advantageously achieved.
Gemäß einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Erkennungseinheit zur Anwesenheitserkennung mittels der Auswertung eines Reflektionsspektrums einer von einem Untersuchungsobjekt reflektierten Strahlung vorgesehen ist, wodurch eine effektive, auf einer Kontrasterfassung basierte Erkennung der Materialart des Untersuchungsobjektes erreicht werden kann. Bei dem Untersuchungsobjekt kann es sich, wie es zuvor be- reits erwähnt wurde, um menschliches Gewebe handeln, wie zum Beispiel eine Hand, um Gegenstände, die mit Hilfe der Werkzeugmaschine be- und/oder verarbeitet werden sollen, um sonstige Gegenstände, wie beispielsweise von einem Bediener getragene Handschuhe, oder dergleichen.According to a preferred embodiment of the invention, it is proposed that the recognition unit be provided for detecting the presence by means of the evaluation of a reflection spectrum of a radiation reflected by an examination object, whereby an effective, based on a contrast detection detection of the type of material of the examination object can be achieved. The object under investigation may, as previously described, be previously mentioned, to act on human tissue, such as a hand, to manipulate and / or process items to be processed and / or processed by the machine tool, other items such as gloves worn by an operator, or the like.
Es kann eine besonders zuverlässige Erkennung erreicht werden, wenn der Wellenlängenbereich ein nahmittlerer Infrarotbereich ist. Es kann dadurch ein Empfindlichkeitsbereich bereitgestellt werden, welcher gezielt auf die Erfassung und die Auswertung eines Reflekti- onsspektrums abgestimmt ist. Unter einem „nahmittleren Infrarotbereich" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Wellenlängenintervall des Infrarotspektrums verstanden werden, welches unterhalb der Wellenlänge 15μm angeordnet ist. Es kann ferner ein hoher Kontrast zwischen menschlichem Gewebe und einen Werkstoff erreicht werden, wenn der Empfindlichkeitsbereich zur Erfassung einer Strahlung in einem Wellenlängenintervall des Infrarotspektrums unterhalb der Wellenlänge 8 μm vorgesehen ist. Insbesondere ist von Vorteil, wenn der Wellenlängenbereich ein naher Infrarotbereich ist. Unter einem „nahen Infrarotbereich" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Wellenlängenintervall des Infrarotspektrums verstanden werden, welches unterhalb der Wellenlänge 1 ,5 μm angeordnet ist, wie insbesondere ein Wellenlängenintervall im IR-A Bereich. Der Wellenlängenbereich kann ferner teilweise im sichtbaren und/oder im ultravioletten Bereich des elektromagnetischen Spektrums angeordnet sein.A particularly reliable detection can be achieved if the wavelength range is a near-infrared range. As a result, a sensitivity range can be provided which is specifically matched to the detection and evaluation of a reflection spectrum. In this context, a "near-infrared range" should be understood as meaning, in particular, a wavelength interval of the infrared spectrum which is below the wavelength of 15 .mu.m. Furthermore, a high contrast between human tissue and a material can be achieved if the sensitivity range for detecting radiation in one In particular, it is advantageous if the wavelength range is a near infrared range A "near infrared range" should be understood in this context to mean, in particular, a wavelength interval of the infrared spectrum which is below the wavelength 1.5 μm is arranged, in particular a wavelength interval in the IR-A range. The wavelength range may also be partially arranged in the visible and / or ultraviolet region of the electromagnetic spectrum.
In einer bevorzugten Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Wellenlängenbereich schmalbandig ausgebildet ist. Unter einem „schmalbandigen Wellenbereich" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Wellenlängenbereich verstanden werden, der eine Bandbreite von maximal 100 nm, vorteilhaft maximal 50 nm und bevorzugt maximal 20 nm und besonders bevorzugt maximal 10 nm aufweist, wobei bei einer Bandbreite von 50 nm bereits sehr gute Ergebnisse erzielt werden konnten. Es kann dadurch auf eine konstruktionsaufwendige Filterung einer erfassten Strahlung vorteilhaft verzichtet werden.In a preferred embodiment of the invention it is proposed that the wavelength range is narrow-band. A "narrowband waveband" is to be understood in this context in particular a wavelength range which has a bandwidth of at most 100 nm, advantageously at most 50 nm and preferably at most 20 nm and particularly preferably at most 10 nm, with a bandwidth of 50 nm already very good results could be achieved, and thus it is advantageously possible to dispense with a design-intensive filtering of a detected radiation.
In einer weiteren Ausbildung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die Sendeeinheit dazu vorgesehen ist, eine Strahlung im Wellenlängenbereich und in zumindest einem weiteren Wellenlängenbereich zu senden. Es kann dadurch eine Strahlung gezielt in gewünschten Wellenlängenbereichen erzeugt werden, wobei bei einer Erfassung der Strahlung durch die Sensoreinheit auf eine aufwendige Filterung verzichtet werden kann. Ferner kann ein hohes Signal/Rausch-Verhältnis erzielt werden. Dies kann besonders einfach erreicht werden, wenn die Sendeeinheit zumindest zwei, insbesondere drei Sensormodule zur Sendung der Strahlung in jeweils einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich aufweist, die im Betrieb der Sendeeinheit betrieben werden. Das Senden kann beispielsweise sukzessiv erfolgen. Unter einem „sukzessiven" Senden in zwei Wellenlängenbereich soll insbesondere verstanden werden, dass das Senden im ersten Wellenlängenbereich und das Senden im zweiten Wellenlängenbereich weitest- gehend überlappungsfrei sind. Hierbei soll eine Überlappungsdauer, bei der eine Strahlung simultan in beiden Wellenlängenbereichen gesendet wird, weniger als 10%, vorteilhaft weniger als 5% und bevorzugt weniger als 1% der kleinsten Sendedauer in einem Wellenlängenbereich betragen. Besonders vorteilhaft sind die Sendevorgänge überlappungsfrei, wobei durch die Sendeeinheit voneinander getrennte Pulse emittiert werden. Alternativ kann die Sendeeinheit aber auch ein oder mehrere Sendedioden aufweisen, wobei jede Sendediode derart beschaffen ist, dass sie Strahlung in wenigstens zwei voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen aussenden kann.In a further embodiment of the invention, it is proposed that the transmitting unit is intended to transmit radiation in the wavelength range and in at least one further wavelength range. As a result, radiation can be generated in a targeted manner in desired wavelength ranges, it being possible to dispense with elaborate filtering when the radiation is detected by the sensor unit. Furthermore, a high signal-to-noise ratio can be achieved. This can be achieved in a particularly simple manner if the transmitting unit has at least two, in particular three, sensor modules for transmitting the radiation in each having a different wavelength range, which are operated during operation of the transmitting unit. The transmission can be carried out, for example, successively. A "successive" transmission in two wavelength ranges is to be understood in particular to mean that the transmission in the first wavelength range and the transmission in the second wavelength range are largely free of overlap, in which case an overlap duration in which radiation is transmitted simultaneously in both wavelength ranges should be less than 10%, advantageously less than 5%, and preferably less than 1%, of the smallest transmission duration in a wavelength range, the transmission processes being particularly advantageous without overlap, pulses being separated from one another by the transmission unit Alternatively, the transmitting unit may also have one or more transmitting diodes wherein each transmit diode is adapted to emit radiation in at least two distinct wavelength ranges.
Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung eine Optikeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Reaktionsbereich der Erkennungseinheit festzulegen. Unter einem „Reaktionsbereich" der Erkennungseinheit soll insbesondere ein Raumbereich verstanden werden, der einem von der Erkennungseinheit vornehmbaren Vorgang zugeordnet ist, welcher bei einem Vorhandensein eines Körpers der zumindest einen Materialart in diesem Raumbereich ausgelöst wird. Der Reaktionsbereich entspricht vorzugsweise zumindest einem Teilbereich eines Werkzeugmaschinenarbeitsbereiches, wie beispielsweise ein Materialbeschichtungsbereich, ein Materialentnahmebereich oder ein sonstiger Bereich, von dem ein Gefahrenpotential für den Benutzer ausgeht. Alternativ oder zusätzlich kann ein Reaktionsbereich vorgesehen sein, der sich vom Werkzeugmaschinenarbeitsbereich unterschiedet. Beispielsweise kann ein solcher Reaktionsbereich auch zur Realisierung einer Warnfunktion der Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung verwendet werden. Die Optikeinheit kann einem im Strahlengang der Sensoreinheit geschalteten optischen System entsprechen. Ferner kann die Optikeinheit als Alternative einem im Strahlengang der Sendeeinheit gestalteten optischen System entsprechen. Durch die Optikeinheit kann eine sichere und komfortablere Anwendung an der Werkzeugmaschine erreicht werden, indem eine Reaktion der Erkennungseinheit auf einen abgegrenzten Bereich beschränkt werden kann.It is also proposed that the machine tool monitoring device has an optical unit which is provided to define at least one reaction region of the detection unit. A "reaction area" of the recognition unit is to be understood as meaning, in particular, a spatial area which is assigned to a process which can be initiated by the recognition unit and which is triggered in the presence of a body of the at least one material type in this spatial area. For example, such a reaction area may also be used to implement a warning function of the machine tool monitoring device The optical unit can correspond to an optical system connected in the beam path of the sensor unit s Alternative correspond to a designed in the beam path of the transmitting unit optical system. By means of the optical unit, a safe and more comfortable application to the machine tool can be achieved by limiting a reaction of the recognition unit to a delimited area.
Der Bedienkomfort kann ferner vorteilhaft erhöht werden, wenn die Werkzeugmaschinen- überwachungsvorrichtung eine Markierungseinheit aufweist, die den wenigstens einen vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich oder den wenigstens einen Reaktionsbereich markiert. Eine derartige Markierung kann beispielsweise durch Projektion von Laserlicht um den zu markierenden Bereich erfolgen. Alternativ kann die Markierung auch durchgeführt werden, indem von der Sendeeinheit ein Strahlungsanteil im sichtbaren Bereich in Richtung des zu markierenden Bereiches emittiert wird. Natürlich sind auch andere Markierungsmethoden denkbar.The ease of use can also be advantageously increased if the machine tool monitoring device has a marking unit that marks the at least one predetermined machine tool area or the at least one reaction area. Such a marking can take place, for example, by projection of laser light around the area to be marked. Alternatively, the marking can also be carried out in that a radiation component in the visible range is emitted by the transmitter unit in the direction of the area to be marked. Of course, other marking methods are conceivable.
Vorteilhafterweise weist die Sensoreinheit zumindest einen weiteren Empfindlichkeitsbereich auf, der zur Strahlungserfassung in einem weiteren Wellenlängenbereich vorgesehen ist, wodurch eine weiter gesteigerte Sicherheit in der Erkennung der Materialart erreicht werden kann. Die Wellenlängenbereiche können sich überlappen. Jedoch ist von Vorteil, wenn die Wellenlängenbereich voneinander getrennt sind. Eine besonders genaue Erkennung kann erreicht werden, wenn die Sensoreinheit zumindest drei Empfindlichkeitsbereiche aufweist, die jeweils zur Strahlungserfassung in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich vorgesehen sind.Advantageously, the sensor unit has at least one further sensitivity range, which is provided for detecting radiation in a further wavelength range, whereby a further increased security in the recognition of the type of material can be achieved. The wavelength ranges may overlap. However, it is advantageous if the wavelength range is separated from each other. A particularly accurate detection can be achieved if the sensor unit has at least three sensitivity ranges which are each provided for detecting radiation in a different wavelength range.
In diesem Zusammenhang wird vorgeschlagen, dass das Auswertemittel derart beschaffen ist, dass es das Vorhandensein der zumindest einen Materialart anhand eines Verhältnisses von zumindest zwei Strahlungskenngrößen erkennen kann, die jeweils einen Strahlungsanteil in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich zugeordnet sind. Dadurch kann vorteilhaft eine schnelle Erkennung erreicht werden. Insbesondere kann auf die Berücksichtigung einer Referenzstrahlung verzichtet werden. Unter einer „Strahlungskenngröße" soll insbesondere eine Kenngröße verstanden werden, die anhand einer auf die Sensoreinheit einfallenden Strahlung erfasst wird. Diese Kenngröße kann insbesondere eine elektrische Kenngröße sein.In this context, it is proposed that the evaluation means be such that it can detect the presence of the at least one type of material on the basis of a ratio of at least two radiation parameters, which are each assigned a radiation component in a different wavelength range. As a result, rapid detection can advantageously be achieved. In particular, it can be dispensed with the consideration of a reference radiation. A "radiation parameter" is to be understood in particular to mean a parameter which is detected on the basis of a radiation incident on the sensor unit, which parameter may in particular be an electrical parameter.
Vorteilhafterweise ist eine Entscheidungseinheit vorgesehen, die derart beschaffen ist, dass sie zumindest eine Aktorikeinheit basierend auf einem erfassten Vorhandensein oder Fehlen der zumindest einen Materialart ansteuert. Bei der Aktorikeinheit kann es sich beispielsweise um einen Werkzeugantrieb handeln, der basierend auf dem Vorhandensein oder Fehlen der zumindest einen Materialart im überwachten Bereich an- oder ausgeschaltet wird. Auch kann es sich bei der Aktorikeinheit um ein Schutzsystem handeln, das den Bediener vor einer Berührung mit einem Werkzeug schützt, wie beispielsweise ein Schutzsystem, das ein Werkzeug aus einem Gefahrenbereich bewegt, oder ein Schutzsystem, das ein Warnsignal erzeugt, um den Bediener auf eine drohende Gefahr aufmerksam zu machen. Bei dem erzeugten Signal kann es sich beispielsweise um ein optisches, ein akustisches oder um ein sonstiges Warnsignal handeln.Advantageously, a decision unit is provided, which is arranged such that it controls at least one actuator unit based on a detected presence or absence of the at least one type of material. The actuator unit may, for example, be a tool drive which is switched on or off based on the presence or absence of the at least one type of material in the monitored area. Also, the actuator unit may be a protection system that protects the operator from contact with a tool, such as a protection system that moves a tool out of a danger area, or a protection system that generates a warning signal to move the operator to a location to warn of imminent danger. The generated signal may be, for example, an optical, an acoustic or another warning signal.
Vorteilhaft umfasst die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung eine Aktivierungs- und/oder Deaktivierungseinheit, mit deren Hilfe die Werkzeugmaschinenüberwachungsvor- richtung von einem Benutzer ein- und/oder ausgeschaltet werden kann. Diese Aktivierungs- und/oder Deaktivierungseinheit ist vorteilhaft derart ausgebildet, dass der Umfang, indem sich von einem Bediener aktivieren und/oder deaktivieren lässt, von einem Berechtigungsgrad des Benutzers abhängig ist. Eine derartige berechtigungsgradabhängige Betätigung der Aktivie- rungs- und/oder Deaktivierungseinheit schafft die Möglichkeit, verschieden qualifizierten Benutzern unterschiedliche Rechte einzuräumen. So kann beispielsweise ein Meister dazu berechtigt werden, die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung vollständig zu deaktivieren, während einem unerfahrenen Lehrling keine Rechte zur Deaktivierung eingeräumt werden. Ferner ist es beispielsweise denkbar, dass der Reaktionsbereich in Abhängigkeit von dem Berechtigungsgrad des Benutzers vergrößerbar oder verkleinerbar ist. Der Berechtigungsgrad des Benutzers kann auf einem portablen Medium gespeichert sein, wie beispielsweise eine Chipkarte, ein Transponder oder dergleichen, wobei das Speichermedium zur Überprüfung des Berechtigungsgrades in einer entsprechenden Einrichtung eingelesen und der Berechtigungsgrad überprüft wird. In Abhängigkeit von dem erfassten Berechtigungsgrad können dann Betätigungsmöglichkeiten der Werkmaschinenüberwachungsvorrichtung mit der Aktivierungs- und/oder Deaktivierungseinheit freigegeben oder gesperrt werden.Advantageously, the machine tool monitoring device comprises an activation and / or deactivation unit with the aid of which the machine tool monitoring system direction by a user can be switched on and / or off. This activation and / or deactivation unit is advantageously designed such that the extent in which it can be activated and / or deactivated by an operator depends on an authorization level of the user. Such authorization-dependent actuation of the activation and / or deactivation unit makes it possible to grant differently qualified users different rights. For example, a master may be authorized to completely disable the machine tool monitor, while a novice apprentice may not be granted rights to deactivate. Furthermore, it is conceivable, for example, for the reaction area to be increased or reduced in dependence on the authorization level of the user. The authorization level of the user can be stored on a portable medium, such as a chip card, a transponder or the like, wherein the storage medium is read to verify the level of authorization in a corresponding device and the level of authorization is checked. Depending on the detected authorization level, activation possibilities of the machine tool monitoring device with the activation and / or deactivation unit can then be enabled or disabled.
Ferner betrifft die vorliegende Erfindung eine Werkzeugmaschine, insbesondere eine Schneidwerkzeugmaschine, wie beispielsweise ein Kreissäge, eine Bohrmaschine oder dergleichen, mit einer Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung der zuvor definierten Art.Furthermore, the present invention relates to a machine tool, in particular a cutting machine tool, such as a circular saw, a drill or the like, with a machine tool monitoring device of the type defined above.
Schließlich betrifft die vorliegende Erfindung einen Gegenstand zur Verwendung bei der Handhabung einer Werkzeugmaschine, wobei dieser Gegenstand derart manipuliert ist, dass sein Material leichter von der Werkzeugmascmnenüberwachungsvorrichtung erfasst werden kann. Beispielsweise kann die Oberfläche des Gegenstandes mit einem von der Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung leicht zu erfassenden Material beschichtet sein. Bei dem Gegenstand handelt es sich bevorzugt um einen Arbeitshandschuh, der während der Betätigung der Werkzeugmaschine von einem Benutzer getragen wird.Finally, the present invention relates to an article for use in handling a machine tool, which article is manipulated such that its material can be more easily detected by the tool master monitoring device. For example, the surface of the article may be coated with a material easily detectable by the machine tool monitoring device. The article is preferably a work glove worn by a user during operation of the machine tool.
Weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Zeichnungsbeschreibung. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt. Die Zeichnung, die Beschreibung und die Ansprüche enthalten zahlreiche Merkmale in Kombination. Der Fachmann wird die Merkmale zweckmäßigerweise auch einzeln betrachten und zu sinnvollen weiteren Kombinationen zusammenfassen.Further advantages of the present invention will become apparent from the following description. In the drawings, embodiments of the invention are shown. The drawing, the description and the claims contain numerous features in combination. The person skilled in the art will expediently also consider the features individually and combine them into meaningful further combinations.
Es zeigen: Figur 1 ein Tischkreissäge mit einer Erkennungseinheit,Show it: 1 shows a table saw with a detection unit,
Figur 2 die Tischkreissäge in einer Draufsicht von oben mit einem Reaktionsbereich der Erkennungseinheit,FIG. 2 shows the table-top circular saw in a top view with a reaction region of the recognition unit;
Figur 3 eine schematische Darstellung der Erkennungseinheit mit einer Sendeeinheit zum Senden einer Strahlung in den Reaktionsbereich, einer Sensoreinheit und eines Untersuchungsobjektes,FIG. 3 shows a schematic illustration of the recognition unit with a transmitting unit for transmitting a radiation into the reaction area, a sensor unit and an examination object,
Figur 4 ein Sendemittel der Sendeeinheit und Sensormittel der Sensoreinheit in einer4 shows a transmitting means of the transmitting unit and sensor means of the sensor unit in a
Frontansicht.Front view.
Figur 5 den Verlauf des Transmissionsfaktors der Sensoreinheit in Abhängigkeit derFigure 5 shows the course of the transmission factor of the sensor unit in dependence of
Wellenlänge,Wavelength,
Figur 6 das Reflektionsspektrum einer vom Reflektionsobjekt reflektierten Strahlung in Abhängigkeit der Wellenlänge,FIG. 6 shows the reflection spectrum of a radiation reflected by the reflection object as a function of the wavelength,
Figur 7 eine interne Schaltung der Erkennungseinheit,FIG. 7 shows an internal circuit of the recognition unit,
Figur 8 eine in der Erkennungseinheit gespeicherte Datenbank,FIG. 8 shows a database stored in the recognition unit,
Figur 9 eine alternative Sendeeinheit der Erkennungseinheit zur Erzeugung von Pulsen, und9 shows an alternative transmitting unit of the detection unit for generating pulses, and
Figur 10 die Intensität einer von der Sendeeinheit aus Figur 9 erzeugten Strahlung.FIG. 10 shows the intensity of a radiation generated by the transmitting unit from FIG.
Beschreibung der AusfuhrungsbeispieleDescription of the exemplary embodiments
Die Figur 1 zeigt eine als Tischkreissäge ausgebildete Werkzeugmaschine 10 in einer Seitenansicht. Die Werkzeugmaschine 10 weist ein als scheibenförmiges Sägeblatt ausgebildetes Werkzeug 12 auf, das in einem Sägebetrieb mittels einer in einem Antriebsgehäuse 14 angeordneten und als Elektromotor ausgebildeten Antriebseinheit 16 rotatorisch angetrieben wird. Auf dem Antriebsgehäuse 14 abgestützt ist ein Sägetisch 18 angeordnet, auf welchem ein zu bearbeitendes Werkstück 20 aufgelegt werden kann. Zum Schutz eines Bedieners umfasst die Werkzeugmaschine 10 eine Schutzhaube 22, die in einem unbetriebenen Zustand der Werkzeugmaschine 10 den aus dem Sägetisch 18 herausragenden Teil des Werkzeugs 12 umschließt. Zur Durchfuhrung einer Bearbeitung des Werkstückes 20 wird dieses auf bekannt Weise in einer Arbeitsrichtung 24 in Richtung auf das Werkzeug 12 durch einen Bediener hinbewegt, von dem eine Hand 26 in der Figur schematisch dargestellt ist. Hierbei wird die Schutzhaube 22, die um eine Drehachse 28 drehbar gelagert ist, durch das Werkstück 20 nach oben geschwenkt, wodurch die Werkzeugschneidkante freigegeben wird.FIG. 1 shows a machine tool 10 designed as a table saw in a side view. The machine tool 10 has a tool 12 configured as a disk-shaped saw blade, which is rotationally driven in a sawing operation by means of a drive unit 16 arranged in a drive housing 14 and designed as an electric motor. Supported on the drive housing 14 is a saw table 18, on which a workpiece 20 to be machined can be placed. To protect an operator, the Machine tool 10, a protective cover 22 which surrounds the projecting out of the saw table 18 of the tool 12 in a non-powered state of the machine tool 10. To carry out a machining of the workpiece 20, this is moved in a known manner in a working direction 24 in the direction of the tool 12 by an operator, of which a hand 26 is shown schematically in the figure. Here, the guard 22, which is rotatably mounted about a rotation axis 28, pivoted by the workpiece 20 upwards, whereby the tool cutting edge is released.
Zur Erhöhung der Bedienersicherheit ist die Werkzeugmaschine 10 mit einer Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung 30 versehen. Die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung 30 weist eine Erkennungseinheit 32 auf, die zur Anwesenheitserkennung von menschlichem Gewebe in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich 34 der Werkzeugmaschine 10 vorgesehen ist. Der Werkzeugmaschinenarbeitsbereich 34 ist in Figur 2 in einer Draufsicht der Werkzeugmaschine 10 von oben zu sehen. Der Übersichtlichkeit halber wurde in Figur 2 auf die Darstellung der Schutzhaube verzichtet. Die Erkennungseinheit 32 weist einen Reaktionsbereich 36 auf, welcher der Betätigung einer mit der Antriebseinheit 16 gekoppelten Aktori- keinheit 38 zugeordnet ist, die mit der Erkennungseinheit 32 in Wirkverbindung steht (siehe Figur 7). Wird durch die Erkennungseinheit 32 das Vorhandensein von menschlichem Gewebe im Reaktionsbereich 36 erkannt, so wird ein Betätigungssignal an die Aktorikeinheit 38 übertragen, die anhand dieses Betätigungssignals ein Stoppen der Antriebseinheit 16 und ein sofortiges Abbremsen des Sägeblattes mit Hilfe einer nicht näher dargestellten Notbremseinrichtung bewirkt. Der Reaktionsbereich 36 entspricht einem Teilbereich des Werkzeugmaschinenarbeitsbereiches 34, der in Arbeitsrichtung 24 vor dem Werkzeug 12 angeordnet ist. An dieser Stelle sei jedoch darauf hingewiesen, dass der Reaktionsbereich grundsätzlich nicht in einen Werkzeugmaschinenarbeitsbereich fallen muss. Vielmehr kann in jedem beliebigen Bereich ein Reaktionsbereich definiert werden. Im dargestellten Beispiel ist die Erkennungseinheit 32 in der Schutzhaube 22, und zwar im in Arbeitsrichtung 24 vor dem Werkzeug 12 angeordneten vorderen Bereich der Schutzhaube 22 angeordnet. In einer alternativen Ausführung kann die Erkennungseinheit 32 an einem Spaltkeil, an einem Parallelanschlag und/oder an einem Ausleger über dem Sägetisch 18 angeordnet sein.To increase operator safety, the machine tool 10 is provided with a machine tool monitoring device 30. The machine tool monitoring device 30 has a recognition unit 32, which is provided for the presence detection of human tissue in a machine tool working area 34 of the machine tool 10. The machine tool working area 34 can be seen from above in FIG. 2 in a plan view of the machine tool 10. For the sake of clarity, the representation of the protective hood has been omitted in FIG. The recognition unit 32 has a reaction area 36 which is associated with the actuation of an actuator unit 38 coupled to the drive unit 16 and which is operatively connected to the recognition unit 32 (see FIG. 7). If the detection unit 32 detects the presence of human tissue in the reaction area 36, then an actuation signal is transmitted to the actuator unit 38, which causes the actuation signal to stop the drive unit 16 and to immediately decelerate the saw blade with the aid of an emergency brake device (not shown). The reaction area 36 corresponds to a partial area of the machine tool working area 34, which is arranged in front of the tool 12 in the working direction 24. It should be noted at this point, however, that the reaction area does not basically have to fall into a machine tool working area. Rather, a reaction area can be defined in any area. In the illustrated example, the detection unit 32 in the protective hood 22, in the working direction 24 in front of the tool 12 arranged front portion of the protective cover 22 is arranged. In an alternative embodiment, the detection unit 32 may be arranged on a splitting wedge, on a rip fence and / or on a boom above the saw table 18.
Das Funktionsprinzip der Erkennungseinheit wird anhand der Figur 3 beschrieben. Es sind der Sägetisch 18, das Werkstück 20 und die Erkennungseinheit 32 in einer schematischen Ansicht dargestellt. Der Übersichtlichkeit halber wird auf die Darstellung des Werkzeugs 12 und der Schutzhaube 22 verzichtet. Auf dem Werkstück 12 im Reaktionsbereich 36 ist ein Untersuchungsobjekt 40 angeordnet. Dieses Untersuchungsobjekt 40 kann insbesondere die Hand 26 des Bedieners sein. Die Erkennungseinheit 32 weist eine in der Figur schematisch dargestellte Sendeeinheit 42 auf, die im Betrieb eine Strahlung Si in den Reaktionsbereich 36 sendet. Diese Strahlung Si wird von dem Untersuchungsobjekt 40 reflektiert und als Strahlung SR von einer in der Figur schematisch dargestellten Sensoreinheit 44 der Erkennungseinheit 32 empfangen. Der Sendeeinheit 42 und der Sensoreinheit 44 ist eine Optikeinheit 46 vorgeschaltet. Die Optikeinheit 46 weist eine Linseneinheit auf (nicht dargestellt), welche die Grenzen des Reaktionsbereiches 36 festlegt, in denen die Strahlungen Si gesendet werden. Die Linseneinheit ist ferner dafür ausgelegt, die Empfindlichkeit der Sensoreinheit 44 auf im Reaktionsbereich 36 reflektierte Strahlung SR ZU begrenzen. Die Optikeinheit 46 weist eine optische Achse 48 auf. Die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung 30 weist ferner eine Markierungseinheit auf, die in Figur 3 schematisch dargestellt ist und im Betrieb der Erkennungseinheit 32 den Reaktionsbereich 36 der Erkennungseinheit 32 durch eine Projektion auf den Sägetisch 18 markiert. Beispielsweise kann die Markierungseinheit 49 als Lasermarkierer ausgebildet sein. Alternativ oder zusätzlich kann die Markierung des Reaktionsbereiches 36 von der Sendeeinheit 42 durchgeführt werden, die einen Strahlungsanteil im sichtbaren Bereich erzeugt.The functional principle of the recognition unit will be described with reference to FIG. The saw table 18, the workpiece 20 and the recognition unit 32 are shown in a schematic view. For the sake of clarity, the representation of the tool 12 and the guard 22 is dispensed with. On the workpiece 12 in the reaction region 36, an examination object 40 is arranged. This examination subject 40 can in particular the hand 26 be the operator. The detection unit 32 has a transmission unit 42, which is shown schematically in the figure, which transmits a radiation Si into the reaction area 36 during operation. This radiation Si is reflected by the examination object 40 and received as radiation S R by a sensor unit 44 of the detection unit 32, which is shown schematically in FIG. The transmission unit 42 and the sensor unit 44 is preceded by an optical unit 46. The optical unit 46 has a lens unit (not shown) which defines the boundaries of the reaction area 36 in which the radiations Si are transmitted. The lens unit is further designed to limit the sensitivity of the sensor unit 44 to radiation S R ZU reflected in the reaction area 36. The optical unit 46 has an optical axis 48. The machine tool monitoring device 30 further has a marking unit, which is shown schematically in FIG. 3 and, during operation of the recognition unit 32, marks the reaction area 36 of the recognition unit 32 by projection onto the saw table 18. For example, the marking unit 49 may be formed as a laser marker. Alternatively or additionally, the marking of the reaction region 36 can be carried out by the transmitting unit 42, which generates a radiation component in the visible range.
Figur 4 zeigt die Sendeeinheit 42 und die Sensoreinheit 44 der Erkennungseinheit 32 in einer Frontansicht, in welcher die optische Achse 48 die Zeichnungsebene durchschneidet. Die Sendeeinheit 42 weist ein Sendemittel 50 auf, das als LED ausgebildet ist. In der direkten Umgebung des Sendemittels 50 sind vier Sensormittel 52 der Sensoreinheit 44 angeordnet, die jeweils als Photodiode ausgebildet sind.FIG. 4 shows the transmitting unit 42 and the sensor unit 44 of the recognition unit 32 in a front view, in which the optical axis 48 cuts through the plane of the drawing. The transmitting unit 42 has a transmitting means 50, which is designed as an LED. In the immediate vicinity of the transmitting means 50 four sensor means 52 of the sensor unit 44 are arranged, which are each designed as a photodiode.
Die Sensormittel 52 weisen jeweils einen Empfindlichkeitsbereich 54 auf, der zur Strahlungserfassung jeweils in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich WLi = [λi, λ^], WL2 = [λ3, λ/i], WL3 = [λ5, λβ] bzw. WL4 = [λ7, λg] vorgesehen ist. Dies ist in Figur 5 schematisch dargestellt. Figur 5 zeigt den Verlauf des Durchlassfaktors der Sensoreinheit 44 in Abhängigkeit der Wellenlänge λ, der durch die Sensoreinheit 44 empfangenen Reflektionsstrahlung SR. Die Wellenlängenbereiche WL1 weisen beispielhaft eine zentrale Wellenlänge von 375 nm, 450 nm, 740 nm, 840 nm und 1550 nm auf und sind schmalbandig ausgebildet mit jeweils einer Bandbreite von ca. 10 nm. Die Sensoreinheit 44 kann zu einer schmalbandigen Filterung der erfassten Strahlung SR zusätzlich zu den Sensormitteln 52 mit einem System von Filterbauteilen versehen sein, dass den Sensormitteln 52 vorgeschaltet ist. Bei der Ausführung der Sensormittel 52 als selektive Photodioden ist eine schmalbandige Filterung systeminhärent, wodurch weitere Filterbauteile vorteilhaft vermieden werden können. Alternativ oder zusätzlich zu Photodioden können die Sensormittel 52 als CCD- oder CMOS-Felder, InGaAs- Detektoren, pyroelektrische Detektoren usw. ausgebildet sein. Die Wellenlängenbereiche WL2, WL3, WL4 sind im Infrarotspektrum angeordnet. Insbesondere sind diese Wellenlängenbereiche WL2, WL3, WL4 jeweils ein Bereich des nahen Infrarotspektrums IR-A mit den Grenzwerten [700 nm, 1500 nm]. Der Wellenlängenbereich WLi ist zumindest teilweise im sichtbaren Bereich des elektromagnetischen Spektrums angeordnet. Alternativ oder zusätzlich können Wellenlängenbereiche in den Infrarotbereichen IR-B (1,5 - 3 μm) und IR-C (3 - 15 μm) gewählt werden. Die Sendeeinheit 42 mit dem Sendemittel 50 erzeugt eine Strahlung, welche die in Figur 5 gezeigten Wellenlängenbereiche WL1 umfasst.The sensor means 52 each have a sensitivity range 54 which, for the detection of radiation, each in a different wavelength range WLi = [λi, λ ^], WL 2 = [λ3, λ / i], WL 3 = [λ 5 , λβ] or WL 4 = [λ 7 , λg] is provided. This is shown schematically in FIG. FIG. 5 shows the course of the transmission factor of the sensor unit 44 as a function of the wavelength λ of the reflection radiation S R received by the sensor unit 44. By way of example, the wavelength ranges WL 1 have a central wavelength of 375 nm, 450 nm, 740 nm, 840 nm and 1550 nm and are narrow-band, each with a bandwidth of approximately 10 nm. The sensor unit 44 can be used for narrow-band filtering of the detected radiation S R be provided in addition to the sensor means 52 with a system of filter components, which is upstream of the sensor means 52. In the embodiment of the sensor means 52 as selective photodiodes narrow-band filtering is inherent, whereby further filter components can be advantageously avoided. Alternatively or in addition to photodiodes, the sensor means 52 may be formed as CCD or CMOS arrays, InGaAs detectors, pyroelectric detectors, etc. The wavelength ranges WL 2 , WL 3 , WL 4 are arranged in the infrared spectrum. In particular, these wavelength ranges WL 2 , WL 3 , WL 4 are each an area of the near infrared spectrum IR-A with the limit values [700 nm, 1500 nm]. The wavelength range WLi is at least partially arranged in the visible region of the electromagnetic spectrum. Alternatively or additionally, wavelength ranges in the infrared ranges IR-B (1.5-3 μm) and IR-C (3-15 μm) can be selected. The transmitting unit 42 with the transmitting means 50 generates a radiation which comprises the wavelength ranges WL 1 shown in FIG.
Das Prinzip der Anwesenheitserkennung von menschlichem Gewebe im Reaktionsbereich 36 der Erkennungseinheit 32 wird anhand der Figuren 6, 7 und 8 erläutert. Figur 6 zeigt das Re- flektionsspektrum der vom Untersuchungsobjekt 40 reflektierten und von den Sensormitteln 52 erfassten Strahlung SR. Dieses Reflektionsspektrum entspricht der Verteilung der Signalintensität in Abhängigkeit der Wellenlänge λ der Strahlung SR. Die Sensormittel 52 bzw. die Empfindlichkeitsbereiche 54 erfassen jeweils einen Teil des Reflektionsspektrums in den entsprechenden Wellenlängenbereichen WL1. Die Sensormittel 52 erzeugen an deren Ausgangsklemme jeweils eine Strahlungskenngröße V1, die jeweils als elektrische Spannung ausgebildet ist. Die Strahlungskenngröße Vi beispielsweise ist proportional zu der über den Wellenlängenbereich WL1 integrierten und in der Figur 6 schraffierten Signalintensität Si der Strahlung SR.The principle of the presence detection of human tissue in the reaction region 36 of the recognition unit 32 will be explained with reference to FIGS. 6, 7 and 8. FIG. 6 shows the reflection spectrum of the radiation S R reflected by the examination object 40 and detected by the sensor means 52. This reflection spectrum corresponds to the distribution of the signal intensity as a function of the wavelength λ of the radiation S R. The sensor means 52 and the sensitivity regions 54 each detect a part of the reflection spectrum in the corresponding wavelength ranges WL 1 . The sensor means 52 generate at the output terminal in each case a radiation parameter V 1 , which is in each case designed as an electrical voltage. The radiation parameter Vi, for example, is proportional to the signal intensity Si of the radiation S R integrated over the wavelength range WL 1 and hatched in FIG.
Wie der Figur 7 entnommen werden kann, werden die Strahlungskenngrößen V1 auf einen Eingang eines Auswertemittels 58 der Erkennungseinheit 32 gegeben. In einer weiteren Variante ist denkbar, dass die Strahlungskenngrößen V1 verstärkt werden. Bei einer Auswertung werden die Strahlungskenngrößen V1 mit Werten einer in einer Speichereinheit 60 der Erkennungseinheit 32 gespeicherten Datenbank 62 mittels logischer Operationen verglichen. Diese Datenbank ist in Figur 8 schematisch dargestellt. In einer ersten Auswertungsstrategie werden die erfassten Strahlungskenngrößen V1 mit gespeicherten Werten Ai, A2, A3, usw. verglichen. Jedem Paar (V1, A1) ist eine Erkennungsvariable zugeordnet, welche die Werte „False" (F) oder „True" (T) annehmen kann. Beim Wert ,,F" wird ein Vorhandensein von menschlichem Gewebe im Reaktionsbereich 36 ausgeschlossen. In einer zweiten, alternativen oder zusätzlichen Auswertungsstrategie werden durch das Auswertemittel 58 Verhältnisse Vi / V2; Vi / V3 usw. zwischen den verschiedenen Strahlungskenngrößen V1 ermittelt. Diese Verhältnisse werden mit gespeicherten Werten Ai, A2, A3 usw. verglichen, wodurch, wie oben beschrieben, auf das Vorhandensein von menschlichem Gewebe im Reaktionsbereich 36 geschlossen werden kann. Durch die Bildung von Verhältnissen kann eine intensitätsunabhängige Erkennung durchgeführt werden. In der Speichereinheit 60 können außerdem Informationen über die spektrale Empfindlichkeit der Sensormittel 52 gespeichert sein, die zur Auswertung der Strahlungskenngrößen V1 herangezogen werden können.As can be seen from FIG. 7, the radiation characteristics V 1 are applied to an input of an evaluation means 58 of the recognition unit 32. In a further variant, it is conceivable that the radiation characteristics V 1 are amplified. In an evaluation, the radiation parameters V 1 are compared with values of a database 62 stored in a memory unit 60 of the recognition unit 32 by means of logical operations. This database is shown schematically in FIG. In a first evaluation strategy, the acquired radiation parameters V 1 are compared with stored values Ai, A 2 , A 3 , etc. Each pair (V 1 , A 1 ) is assigned a recognition variable which can assume the values "False" (F) or "True" (T). The value "F" precludes the presence of human tissue in the reaction area 36. In a second, alternative or additional evaluation strategy, the evaluation means 58 determines ratios Vi / V 2 , Vi / V 3 etc. between the different radiation parameters V 1 . These ratios are compared with stored values Ai, A 2 , A 3 , etc., whereby, as described above, the presence of human tissue in the reaction area 36 can be inferred Memory unit 60 may also provide information about the Spectral sensitivity of the sensor means 52 may be stored, which can be used to evaluate the radiation characteristics V 1 .
Die hier beschriebene Erkennungseinheit 32 ist eine analoge Erkennungseinheit, in welcher eine Erfassung bzw. Auswertung der reflektierten Strahlung SR ausschließlich auf analoge Weise erfolgt. Hierbei kann eine besonders effektive Erkennung aufgrund von kleinen Erfas- sungs- bzw. Auswertungszeiten erreicht werden. Ein kombinierter Einsatz von analogen und digitalen Signalverarbeitungsmitteln oder der ausschließliche Einsatz von digitalen Signalverarbeitungsmitteln ist ebenfalls denkbar.The detection unit 32 described here is an analog detection unit in which a detection or evaluation of the reflected radiation S R takes place exclusively in an analogous manner. In this case, a particularly effective detection due to small acquisition or evaluation times can be achieved. A combined use of analog and digital signal processing means or the exclusive use of digital signal processing means is also conceivable.
Das Sendemittel 50 sendet eine Strahlung mit einer über die Zeit konstanten Strahlungsintensität. In einer alternativen Ausführungsvariante weist die Erkennungseinheit 32 eine alternative Sendeeinheit 64 auf, die eine Strahlung mit einer variablen Intensität in den Reaktionsbereich 36 sendet. Dies ist in den Figuren 9 und 10 dargestellt. Figur 9 zeigt die Sensoreinheit 64, welche eine Strahlung Si erzeugt, die eine Reihe von Pulsen 68 aufweist und in Figur 10 dargestellt ist. Figur 10 zeigt den Verlauf der Intensität der Strahlung Si in Abhängigkeit von der Zeit t. Ein Puls 68 weist eine Breite B von ca. lOOμs auf. Die Sendeeinheit 64 ist dazu vorgesehen, eine Strahlung sukzessiv in den Wellenlängenbereichen WLi bis WL4 zu senden. Hierbei sind in einer Folge von vier aufeinander folgenden Pulsen 68.1 bis 68.4 die Pulse jeweils einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich WLi bis WL4 zugeordnet. Die Pulse 68 entsprechen einer Strahlung, die in einem jeweils unterschiedlichen Wellenlängenbereich WL1 gesendet wird. Hierzu weist die Sendeeinheit 64 eine Mehrzahl von Sendemitteln 66.1 bis 66.4 auf, die jeweils zur Sendung in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich WLi bis WL4 vorgesehen sind. Hierbei entspricht ein Sendemittel 66.1 für den Puls 68.1 dem Wellenlängenbereich WLi usw. Alternativ können auch Sendedioden eingesetzt werden, die jeweils Strahlung in zumindest zwei der Wellenlängenbereiche WL1 aussenden können. Die Sendemittel 66 können zum Beispiel jeweils als LED ausgebildet sein. Durch ein solches sukzessives Strahlen in verschiedenen Wellenlängenbereichen WL1 kann auf eine aufwendige Filterung der erfassten reflektierten Strahlung SR verzichtet werden. Mit Hilfe der Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung 30 kann also ein Reaktionsbereich 36 des Werkzeugmaschinenarbeitsbereiches 34 überwacht werden, der als Werkstückzuführbereich einen Gefahrenbereich der Werkzeugmaschine 10 darstellt. Mit Hilfe der Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung kann menschliches Gewebe von den mit Hilfe der Werkzeugmaschine 10 zu bearbeitenden Materialien unterschieden werden, so dass das Sägeblatt der Werkzeugmaschine 10 mit Hilfe der Ak- torikeinheit 38 sofort zum Stillstand gebracht werden kann, sobald beispielsweise eine Hand 26 eines Benutzers innerhalb des Reaktionsbereiches 36 mit Hilfe der Werkzeugmaschinen- überwachungsvorrichtung 38 erfasst wird. Wie es in Figur 1 dargestellt ist, umfasst die Werkzeugmaschine eine Aktivierungs- und Deaktivierungseinheit 70, die mit der Werkzeugmaschi- nenüberwachungsvorrichtung 30 wirkverbunden ist. Diese Aktivierungs- und Deaktivierungseinheit 70 ist derart ausgebildet, dass der Umfang, in dem sich diese von einem Bediener bestätigen lässt, von einem Berechtigungsgrad des Benutzers abhängig ist. Hierzu umfasst die Aktivierungs-/Deaktivierungseinheit 70 eine nicht näher dargestellte Lasereinheit, mit deren Hilfe portable Speichermedien, auf denen Berechtigungsgrade von Bedienern hinterlegt sind, ausgelesen werden können. In Abhängigkeit vom erfassten Berechtigungsgrad des Benutzers kann der Benutzer die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung 30 - gegebenenfalls in vorbestimmten Grenzen - aktivieren bzw. deaktivieren. Eine solche berechtigungsgradabhän- gige Betätigung der Aktivierungs-/Deaktivierungseinheit 70 ermöglicht es, unterschiedlichen Benutzern verschiedene Rechte einzuräumen. So kann es beispielsweise einem Meister, der viel Erfahrung mit dem Umgang der Werkzeugmaschine 10 hat, gewährt werden, die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung 30 vollständig zu deaktivieren, während einem unerfahrenen Lehrling eine solche Deaktivierung nicht gestattet wird.The transmitting means 50 emits radiation having a constant intensity of radiation over time. In an alternative embodiment variant, the detection unit 32 has an alternative transmission unit 64 which transmits radiation with a variable intensity into the reaction area 36. This is shown in FIGS. 9 and 10. FIG. 9 shows the sensor unit 64 which generates a radiation Si which has a series of pulses 68 and is shown in FIG. FIG. 10 shows the course of the intensity of the radiation Si as a function of the time t. A pulse 68 has a width B of about 100 μs. The transmitting unit 64 is provided to transmit a radiation successively in the wavelength ranges WLi to WL 4 . Here, in a sequence of four consecutive pulses 68.1 to 68.4, the pulses are each assigned to a different wavelength range WLi to WL 4 . The pulses 68 correspond to a radiation which is transmitted in a respective different wavelength range WL 1 . For this purpose, the transmitting unit 64 has a plurality of transmitting means 66.1 to 66.4 which are each provided for transmission in a different wavelength range WLi to WL 4 . In this case, a transmission means 66.1 for the pulse 68.1 corresponds to the wavelength range WLi, etc. Alternatively, transmitting diodes may also be used which can each emit radiation in at least two of the wavelength ranges WL 1 . The transmitting means 66 may be formed, for example, each as an LED. Such a successive blasting in different wavelength ranges WL 1 makes it possible to dispense with complex filtering of the detected reflected radiation S R. Thus, with the aid of the machine tool monitoring device 30, a reaction region 36 of the machine tool working region 34 can be monitored, which constitutes a danger zone of the machine tool 10 as a workpiece feed region. With the aid of the machine tool monitoring device, it is possible to distinguish human tissue from the materials to be machined with the aid of the machine tool 10, so that the saw blade of the machine tool 10 can be brought to a standstill immediately by means of the actuator unit 38 as soon as, for example, a user's hand 26 inside the machine Reaction region 36 with the help of the machine tool Monitoring device 38 is detected. As shown in FIG. 1, the machine tool comprises an activation and deactivation unit 70, which is operatively connected to the machine tool monitoring device 30. This activation and deactivation unit 70 is designed in such a way that the extent to which it can be confirmed by an operator depends on an authorization level of the user. For this purpose, the activation / deactivation unit 70 comprises a laser unit, not shown in detail, with the aid of which portable storage media on which authorization levels of operators are stored can be read out. Depending on the detected authorization level of the user, the user can activate or deactivate the machine tool monitoring device 30, possibly within predetermined limits. Such authorization-dependent actuation of the activation / deactivation unit 70 makes it possible to grant different rights to different users. For example, a master who has much experience in handling the machine tool 10 may be granted to completely disable the machine tool monitor 30 while not allowing such a deactivation to an inexperienced apprentice.
Es sollte klar sein, dass Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtungen der zuvor beschriebenen Art zur Überwachung der unterschiedlichsten Werkzeugmaschinen dienen können, bei denen ein Benutzer gelegentlich oder regelmäßig in den Arbeitsprozess der Werkzeugmaschine eingreifen kann/muss/soll. Ferner ist der Werkzeugmaschinenbereich, der mit Hilfe einer erfindungsgemäßen Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung überwacht werden kann, nicht auf einen Werkzeugmaschinenarbeitsbereich in der Umgebung des Werkzeugs beschränkt. Vielmehr können sämtliche Werkzeugmaschinenbereiche überwacht werden, von denen ein Gefahrenpotential für den Benutzer ausgehen kann.It should be understood that machine tool monitoring devices of the type described above may serve to monitor a variety of machine tools in which a user may / must intervene occasionally or regularly in the work process of the machine tool. Furthermore, the machine tool area, which can be monitored by means of a machine tool monitoring device according to the invention, is not limited to a machine tool working area in the vicinity of the tool. Rather, all machine tool areas can be monitored, from which a danger potential can emanate for the user.
Schließlich sollte klar sein, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die zuvor beschriebenen Ausführungsformen beschränkt ist. Vielmehr sind Variationen und Änderungen möglich, ohne den Schutzbereich der vorliegenden Erfindung zu verlassen, der durch die beiliegenden Ansprüche definiert ist. Finally, it should be understood that the present invention is not limited to the embodiments described above. Rather, variations and changes are possible without departing from the scope of the present invention, which is defined by the appended claims.

Claims

Patentansprüche claims
1. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung mit einer Erkennungseinheit (32), die zur Anwesenheitserkennung zumindest einer Materialart in wenigstens einem vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich, insbesondere Werkzeugmaschinenarbeitsbereich (34), mittels der spektralen Auswertung einer Strahlung (SR) vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (32) eine Sensoreinheit (44) mit wenigstens einem Empfindlichkeitsbereich (54.2) zur Strahlungserfassung in einem Wellenlängenbereich (WL2), der im elektromagnetischen Bereich angeordnet ist, eine Sendeeinheit (42; 64), die dazu vorgesehen ist, eine Strahlung mit zumindest einem Strahlungsanteil im Wellenlängenbereich (WL2) zu senden, und ein Auswertemittel (58) aufweist, das derart beschaffen ist, dass es das Vorhandensein zumindest einer Materialart in zumindest einem vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich basierend auf der von der Sensoreinheit (44) erfassten Strahlung erfassen kann, wobei das Auswertemittel (58) mit der Sendeeinheit (42) wirkverbunden ist.1. Machine tool monitoring device with a detection unit (32), which is provided for detecting the presence of at least one predetermined machine tool area, in particular machine tool working area (34), by means of the spectral evaluation of a radiation (S R ), characterized in that the detection unit (32) a sensor unit (44) having at least one sensitivity range (54.2) for detecting radiation in a wavelength range (WL 2 ) which is arranged in the electromagnetic range, a transmitting unit (42; 64) which is provided with radiation having at least one radiation portion in the wavelength range (WL 2 ), and having an evaluation means (58) adapted to detect the presence of at least one type of material in at least one predetermined machine tool area based on the radiation detected by the sensor unit (44), the evaluation means (58) 58 ) is operatively connected to the transmitting unit (42).
2. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Erkennungseinheit (32) zur Anwesenheitserkennung mittels der Auswertung eines Reflektionsspektrums einer von einem Untersuchungsobjekt (40) reflektierten Strahlung (SR) vorgesehen ist.2. Machine tool monitoring device according to claim 1, characterized in that the detection unit (32) for presence detection by means of the evaluation of a reflection spectrum of a research object (40) reflected radiation (S R ) is provided.
3. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich (WL2) zumindest teilweise im Infrarotspektrum angeordnet ist.3. Machine tool monitoring device according to claim 1 or 2, characterized in that the wavelength range (WL 2 ) is arranged at least partially in the infrared spectrum.
4. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich (WL2) ein nahmittlerer Infrarotbereich oder ein naher Infrarotbereich ist.4. Machine tool monitoring device according to claim 3, characterized in that the wavelength range (WL 2 ) is a near-infrared or near infrared range.
5. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Wellenlängenbereich (WL2) schmalbandig ausgebildet ist.5. Machine tool monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the wavelength range (WL 2 ) is formed narrow-band.
6. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Optikeinheit (46) aufweist, die dazu vorgesehen ist, wenigstens einen Reaktionsbereich (36) der Erkennungseinheit (32) festzulegen. 6. Machine tool monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that it comprises an optical unit (46) which is intended to define at least one reaction region (36) of the detection unit (32).
7. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Markierungseinheit vorgesehen ist, die den wenigstens einen vorbestimmten Werkzeugmaschinenbereich oder den wenigstens einen Reaktionsbereich markiert.7. Machine tool monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that a marking unit is provided which marks the at least one predetermined machine tool area or the at least one reaction area.
8. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (64) dazu vorgesehen ist, eine Strahlung im Wellenlängenbereich (WL2) und in zumindest einem weiteren Wellenlängenbereich (WLi, WL3, WL4) zu senden.8. Machine tool monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that the transmitting unit (64) is provided to transmit a radiation in the wavelength range (WL 2 ) and in at least one further wavelength range (WLi, WL 3 , WL 4 ).
9. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (64) mehrere Sendeeinheitmodule aufweist, wobei die Sende- einheitsmodule derart beschaffen sind, dass jedes Sendeeinheitsmodul Strahlung in einem anderen Wellenlängenbereich (WLi, WL2, WL3, WL4) aussenden kann.9. Machine tool monitoring device according to claim 8, characterized in that the transmission unit (64) has a plurality of transmission unit modules, wherein the transmission unit modules are such that each transmission unit module emit radiation in a different wavelength range (WLi, WL 2 , WL 3 , WL 4 ) can.
10. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinheit (64) zumindest eine Sendediode aufweist, die derart beschaffen ist, dass sie Strahlung in wenigstens zwei voneinander verschiedenen Wellenlängenbereichen (WLi, WL2, WL3, WL4) aussenden kann.10. Machine tool monitoring device according to claim 8, characterized in that the transmitting unit (64) has at least one transmitting diode, which is such that it can emit radiation in at least two mutually different wavelength ranges (WLi, WL 2 , WL 3 , WL 4 ).
11. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit (44) zumindest einen weiteren Empfindlichkeitsbereich (54.1, 54.3, 54.4) aufweist, der zur Strahlungserfassung in einem weiteren Wellenlängenbereich (WLi, WL3, WL4) vorgesehen ist.11. Machine tool monitoring device according to one of claims 8 to 10, characterized in that the sensor unit (44) has at least one further sensitivity range (54.1, 54.3, 54.4) provided for detecting radiation in a further wavelength range (WLi, WL 3 , WL 4 ) is.
12. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertemittel (58) der Erkennungseinheit (32) derart beschaffen ist, dass es das Vorhandensein der zumindest einen Materialart anhand eines Verhältnisses von zumindest zwei Strahlungskenngrößen (V1, V2, V3, V4) erkennen kann, die jeweils einem Strahlungsanteil in einem unterschiedlichen Wellenlängenbereich (WLi, WL2, WL3, WL4) zugeordnet sind.12. Machine tool monitoring device according to one of claims 8 to 11, characterized in that the evaluation means (58) of the detection unit (32) is such that it detects the presence of the at least one type of material based on a ratio of at least two radiation parameters (V 1 , V 2 , V 3 , V 4 ), each associated with a radiation component in a different wavelength range (WLi, WL 2 , WL 3 , WL 4 ).
13. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Entscheidungseinheit vorgesehen ist, die derart beschaffen ist, dass sie zumindest eine Aktorikeinheit (38) basierend auf einem erfassten Vorhandensein oder Fehlen der zumindest einen Materialart ansteuert.13. Machine tool monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that a decision unit is provided which in such a way is that it controls at least one actuator unit (38) based on a detected presence or absence of the at least one type of material.
14. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Aktivierungs- und/oder Deaktivierungsein- heit (70) zum Aktivieren und/oder Deaktivieren der Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung durch einen Benutzer aufweist.14. Machine tool monitoring device according to one of the preceding claims, characterized in that it has an activation and / or deactivation unit (70) for activating and / or deactivating the machine tool monitoring device by a user.
15. Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Aktivierungs- und/oder Deaktivierungseinheit (70) derart ausgebildet ist, dass der Umfang, in dem sich die Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung mit Hilfe dieser von einem Bediener aktivieren und/oder deaktivieren lässt, von einem Berechtigungsgrad des Benutzers abhängig ist.15. A machine tool monitoring device according to claim 14, characterized in that the activation and / or deactivation unit (70) is designed in such a way that the extent to which the machine tool monitoring device can be activated and / or deactivated by an operator with the aid of an authorization level depends on the user.
16. Werkzeugmaschine, insbesondere Schneidwerkzeugmaschine, mit einer Werkzeugma- schinenüberwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche.16. Machine tool, in particular cutting machine tool, with a machine tool monitoring device according to one of the preceding claims.
17. Gegenstand zur Verwendung an einer Werkzeugmaschine nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass dieser derart manipuliert ist, dass sein Material leichter von der Werkzeugmaschinenüberwachungsmaschine erfasst werden kann.17. An article for use on a machine tool according to claim 16, characterized in that it is manipulated such that its material can be more easily detected by the machine tool monitoring machine.
18. Gegenstand nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass seine Oberfläche mit einem von der Werkzeugmaschinenüberwachungsvorrichtung leicht zu erfassenden Material beschichtet ist.18. An article according to claim 17, characterized in that its surface is coated with a material easily to be detected by the machine tool monitoring device.
19. Gegenstand nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass dieser ein Arbeitshandschuh ist. 19. The article of claim 17 or 18, characterized in that this is a work glove.
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