SE439557B - Fotoelektrisk barrier - Google Patents

Description

790689Û'4 denna orsak är vid konventionella fotoelektriska barriärer anordnad en övervakningsanordning, som är verksam för att övervaka den fotoelektriska barriären och dess riktiga funktion efter fullbordandet av varje presslag. För detta ändamål utsättes under det säkra slaget av pressförskjut- ningsrörelsen, dvs. under dess rörelse uppåt, den foto- elektriska barriären för fullständig kontroll. Endast om kontrollerna är tillfredsställande kommer pressen att fri- göras för efterföljande rörelseslag.

Denna övervakningsanordning eliminerar emellertid ic- ke den möjligheten, att,efter det att en kontroll har genom- förts, dvs. under nedåtslaget av pressförskjutningsdelen, en del av säkerhetsanordningen är overksam. Om i detta ögonblick något inkommer i det skyddade området, kan en olyckshändelse uppkomma trots den föreliggande övervakade* operationen. I Ävenledes är tidigare känd en fotoelektrisk barriär (DT-PS l 221 927), där risker av just beskrivet slag und- vikes, i det att funktionen hos säkerhetsanordningen icke kontrolleras efter varje slag av pressen utan i stället ef- ter varje avsökning medelst ljusstrålen av det skyddade om- rådet. Detta genomföres genom en spegelbärande polygonal ro- tor, där speglarna är anordnade omväxlande med blanka områ- den, för att därigenom efter varje skyddssvep (spegelområde) skall uppkomma ett självkontrollerande intervall (blank- region). Mörkpulserna kan endast uppträda genom kontrast mot en föregående ljuspuls och, om höjden av det skyddade områ- det täckes av ett hinder, så att den fotoelektriska motta- garen icke mottager något ljus, försvinner pulserna. Denna kända anordning eliminerar dock även detta problem.

Enligt nr-Ps 1 221 927 skiljas skyddsperioden från kontrollperioden genom en kort ljus puls. Dylika ljusa pulser alstras med hjälp av små speglar belägna på den spegelbärande rotorn och reflekterar ljuset direkt mot den fotoelektriska omvandlaren. De ljusa pulserna kommer så- lunda fortfarande att uppträda, även då det skyddade om- rådet är helt skymt. Under den riskfyllda nedåtslagrörelsen i presscykeln uppträder en skyddsfas, vilken följes av en 7906890-4 kontrollfas, som kännetecknas av de ljusa pulserna, som självalstras av speglarna, osv. i svnkronism. Den själv- kontrollerande principen, som beskrivas i nämnda DT-PS 1 221 927, uppvisar ingen signal av en dvnamísk typ fram till de slutliga reläerna, varigenom ett fullständigt sam- manbrott av de slutliga relästegen icke kan detekteras.

Denna kända anordning utnyttjar vidare en glödlampstypens ljuskälla och den fotoelektríska mottagaren kan därför ic- ke avskärmas från sådana ljuskällor som solfius och andra lampor.

Huvudändamâlet med uppfinningen är att åstadkomma en fotoelektrisk barriär, som säkerställer självstyrnings- och självkontrollmöjligheter under den aktiva cykeln för den maskin, med vilken den samverkar och som eliminerar nackdelarna hos exempelvis den i den nämnda tyska patent- skriften beskrivna barriären. Detta ändamål förverkligas helt med den i kraven angivna fotoelektriska barriären.

En utföringsform av uppfinningen skall beskrivas i samband med bifogade ritning.

Fíg. l visar de valfria och mekaniska komponenterna hos en fotoelektrisk barriär enligt uppfinningen. Fig. 2 visar en spegelbärande rotor med sitt ytterligare spår från sidan och framifrån. Fig. 3 är ett blockschema över det elektroniska systemet.

Med l betecknas en fotoelektrisk sändare av gallium- arsenidtypen, vilken vid excitering medelst pulser med en frekvens av 20 kHz avger en modulerad infraröd stràle.

Den modulerade strålen från sändaren l fokuserar ge- 79068904? A nom det optiska systemet 2 och går sedan genom den halv- transparenta spegeln 3 för att fokuseras mot den spegel- bärande rotorn 4. Denna rotor är belägen i brännpunkten för en parabolisk spegel 5. Den spegelbärande rotorn A reflektes" rar strålen tillbaka till spegeln 5 och genom rotation alstrar den en avsökning av det område som skall skyddas.

Alla avgående strålar 6 är parallella med varandra. På andra änden eller sidan av det område som skall skyddas är anordnad en refbktor 7 innefattande en reflekterande yta, Reflektorn 7 reflekterar karakteristiskt den mottagna strå- len tillbaka utmed dess ursprungliga riktning oberoende av densammas infallsvinkel. Strålen 6 går sedan tillbaka till den paraboliška spegeln 5, som reflekterar den mot den spe- gelbärande rotorn 4, vilken, i sin tur reflekterar den till den halvtransparenta spegeln 3. Den halvtransparenta spe- geln 3 omdirígerar strålen till fokuseringssystemet 8, var- ifrån den slutligen faller in mot fotomottagaren 9.

Vid den visade utföringsformen innefattar den spegel- bärande rotorn A fyra avsökningsspeglar, som täcker 90 graders rotorrotation vardera. Då en spegel 10 roteras, genomgår strålen 6 det område som skall skyddas och påver- kar fotomottagaren 9, om inget hinder påträffas i det av- sökta området. Samma gäller för de andra tre speglarna 10.

Vid förbindelsen mellan angränsande speglar 10 är anordnad en liten hjälpspegel ll, som reflekterar strålen mot fotomottagaren 9 för att förhindra att fogarna mellan -speglarna 10 av fotomottagaren 9 avläses såsom något hin- der. _ ' En andra sändare 12 utsänder en stråle utmed ett yt= terligare spår eller en bana 13 vid rotorn 4. Spåret 13 bildas genom sekventiellt anordnade utsprång 14 och urtag 15 bildande en kuggstångsliknande geometri.

En mottagare 16 på lämpligt sätt arrangerad relativt sändaren 12 mottager genom reflektion en stråle från sän- daren, endast då strålen reflekteras av utsprången 14. Mot- tagaren 16 avgiver därvid en signal. Samma verkan kan åstadkommas genom andra system, såsom magnetiska eller induk- tiva. 7906890-4 Sändaren l matas av en generatorkrets 17, som till- fdr en pulserande ström med en frekvens om 29 kHz, som exciterar infrarödsändaren 1 under 0,5 mikrosekunder med denna samma frekvens. Då det skyddade området är fritt, mottager fotomottagaren 9 de infraröda pulserna, vilka där omvandlas till elektriska pulser. Sistnämnda förstär- kes sedan och digitaliseras i en bredbandsförstärkare 19, innan de demoduleras genom en àterställbar monostabíl krets 19, vars period är en fgnktion av sändningsfrekvensen. Ut- signalen från den monostabila vippen 19 är en logisk nivå O, då alla pulserna från sändaren l, som mottages på mot- tqgren 9, föreligger på utgången från förstärkaren 18. I annat fall kommer utsignalen från vippan l9 att bli en logisk nivå l under varaktigheten av pulsfrânvaron från sändaren l.

Signalen, som matas av mottagaren 16, förstärkes i förstärkaren 20 och formas sedan av den monostabila kret- sen 2l, som matar en fyrkantvågsignal, vars frekvens är relaterad till den spegelbärande rotorns varvtal, som an- tages vara konstant. Signalen från den monostabila vippen 21 påföres en resonanskrets 22, som är avstämd till fre- kvensen för signalerna från vippan 21 och för samma varv- tal av rotorn A. En triggerkrets 23 styr amplituden hos den sinusartade signalen på utgången från kretsen 22 och avger i sin tur en fyrkantvågsignal, då den sinusartade signalens amplitud är riktig.

Styrning uppnås sålunda vid den korrekta frekvensen och följaktligen vid rotorhastigheten. Frekvensen för signalen, som alstras av triggeranordningen 23, delas sedan med fyra genom en delningskrets 24. Signalen formas sedan av den monostabila kretsen 25, som vid varje i ne- gativ riktning gående genomgàng av utsignalen från dela- ren 24 avger en puls med fixerad varaktighet, som har en sådan amplitud, att, då den tillföres till generatorn 17, den medgiver undertryckandet av en av pulserna från gene- ratorn l7 och sändaren 1. Detta är i praktiken ekvivalent med att skapa ett artificieilt hinder, under 'vilket själv- 7906890-4 6 styrningen eller självkontrollproceduren för den foto- elektriska barriären genomföres. Pulsen från vippen 25 på- förs även en monostabil krets 26, som i sin tur alstrar en puls med dubbla varaktigheten av sin insignal vid varje i negativ riktning gående genomgång av sistnämnda.

Utsignalen från kretsen 26 föres sedan till en ingång hos ett par diskrimineringskretsar 27 och 28, till vilka kretsars andra ingång signalen från den återställbara monostabila vippan 19 föres. _ En pulssignal uppträder endast på uçàngen.från varje diskriminator 27 och 28, om självstyrningen har genomförts och uppströmskretsarna arbetar korrekt. Under sådana för- hållanden får utsignalerna från diskriminatorerna 27 och 28 vid varje självkontroll en logisk nivå 0 genom hela självstyrningsoperationens varaktighet. Demodulerings- kretsarna 29 och 30 (även innefattande återställbara mono- stabila kretsar),.resp. anslutna till utgångarna från dis- kriminatorerna 27 och 28, matar vardera en signal, som har en logisk nivå 1, då och endast då nivån hos ut-' gångssignalerna från kretsarna 27 och 28 är riktig. Dessa samma signaler påföres resp. på en ingång hos varje dis- kriminator 31 och 32, vilka tjänar att avaktivera systemet under självstyrningsperioden. Den andra ingången hos varje diskriminator 31 och 32 mottager signalen, som tillförs ge- nom den monostabila vippan 19. Utsignalerna från diskrimina- torerna 31, 32 föres till resp. demoduleringskretsar 33 och 3A, innefattande återställbara monostabila kretsar. Då alla pulserna från sändaren har mottagits av mottagaren 9, av förstärkaren 18 och av den monostabila vippan 19, avger dis- kriminatorerna 31 och 32 en signal med den logiska nivån 1.

Demdouleringskretsarna 33 och 34 alstrar i sin tur en signal med nivån logisk l. Om ingen av pulserna från sändaren l mot- tages av 9, 18, 19, t.ex. på grund av närvaron av ett hinder i det skyddade området, alstrar diskriminatorerna 31 och 32 en pulssignal, som då den detekteras av demodulatorerna 33 och 3h, öppnar sistnämnda för att i sin tur alstra en logisk nivå O för att indikera närvaron av ett hinder inom det skyd- 7906890-4 7 dade området. Därefter föres utsignalerna från demdoula- torerna 29 och 33 till ingàngarna hos en koincidentsde- tekteringskrets 35, som matar en logisk 0-nivåsignal, om och endast om alla signalerna, som föreligger på dessa ingångar, befinner sig på en logisk nivå l. Från koincidenskretsen 35 föres signalen genom en optisk kopplare 36 och en förstär- kare 37 till ett utrelä 38, som strömmatas alltid då vissav tillstånd föreligger, nämligen frånvaro av något hinder i det skyddade området, självkontrolloperationen fullbordad, korrekt rotation av den spegelbärande rotorn och närvaron av relämatningsspänningen. Vidare dirigeras utsignalerna från modulatorerna 30 och 34 till ingångarna hos en koinci- densdetekteringskrets 39, som matar en signal med en logisk nivå O, då och endast då alla signalerna, som föreligger på ingångarna, har en logisk nivå l. Därefter strömmatas genom en optisk kopplare h0 och förstärkare hl ett utrelä A2, som strömmatas, då ett hinder föreligger eller då självkontrol- len icke genomförs eller icke reagerar normalt.

Signalen från 23 omvandlas till en symmetrisk fvrkant- vågsignal genom en formningskrets h3 och driver genom ekflmro- niska överkopplingsanordningar A4, 45 en spänningsomvandlare #6, som efter av likriktaren A7 genomförd likriktning till- för matningsspänningen, som kräves av reläsystemet. Denna matningsëpänning kan endast åstadkommas, om rotationshastig- heten för den spegelbärande rotorn L är riktig och om alla kretsarna 12, l6, 20-23 och lß-L? fungerar korrekt.

Den just beskrivna fotoelektriska barriären fungerar på följande sätt.

Den fotoelektriska sändaren 1, som matas av pulsgene- ratorn 17 med en frekvens av 20 kHz, avgiver en serie pulser, vilka då de upptages av fotomottagaren 9 och sedan förstär- kes i förstärkaren l8,föres till den monostabila kretsen 19, som på sin utgång avger en signal med en logisk nivå 0. Sam- tidigt härmed nås fotomottagaren 16 med hjälp av det ytter- ligare spåret eller banan 13 av en serie pulser, vilkas frekvens bestämmas av rotorns 4 varvtal. Det antages att rotorn,roterar med den riktiga rotationshastigheten, varvid 7906-89Û-å nämnda pulsserie, behandlad av kretsarna 21 - 23, är till- gänglig såsom en fyrkantsignal på utgången från triggern 23, som öppnas för att genom kretsen A3 och överkopplings- anordningarna Ah, A5 driva omvandlaren 46, som tillför växelspänningen, vilken efter likriktningen medelst lik- riktaren #7 matar utreläerna 38 och 42.

Den pulserande utsignalen från triggern 23 utsättes i kretsen 24 för en frekvensdelning, vilket medgiver att närvaron av pulserna utbredes,så att sistnämnda, efter att att ha formats av kretsen 25 och tillförts generatorn 17, kan med regelbundna intervall undertrycka en puls från pulsserien, som avgives av generatorn l7. Mörkpulser er- hålles sålunda, vilka återupprepas med samma frekvens som undertryckningspulserna och helt liknar dem som bestämmes genom närvaron av ett hinder inom det skyddade området. Un- der sådana mörkpulser genomföres självkontrollen på den fo- toelektriska barriären, dvs. den riktiga funktionen för strömkretsarna kontrolleras.

Om allting fungerar riktigt, mottager diskriminatorer- na 27, 28 och 31, 32 signaler verksamma för att på utgångar- na från demodulatorerna 29, 30 och 33, 34 alstra signaler med samma tecken, vilka, då de påförs koincidenskretsarna 39 och 35, orsakar att en signal med nivån O föreligger på utgången. Det skall speciellt observeras att under själv- kontrollfasen eller -funktionen, dvs. fasen för en under- tryckt puls, insignalerna till diskriminatorerna 31, 32 ändras samtidigt, varigenom deras utsignal förblir oföränd- rad.

I motsats härtill kommer, då utsignalen från kret- sen l9 konstant föreligger på en nivå l på grund av närvaron av ett hinder, insignalerna till diskriminatorerna 31, 32 att variera, varigenom koincidenskretsarna 35, 39 tillförs olika signaler, vilka åstadkommer att reläerna kopplas över.

Det skall också påpekas att överkopplingen av reläerna även sker, om av godtycklig orsak en felaktighet uppkommer i klarpulsalstringskretsen.

Den särskilda matningskretsen för reläerna ger en full- ständig säkerhet. I själva verket arbetar omvandlaren endast 79o6s9o~4 på det dynamiska sättet och alla statiska situationer, så- dana som uppkommer genom anomalier i omvandlaren eller i strömkretsarna uppströms om denna, orsakar försvinnandet av relädrivspänningen och följaktligen att verktygsmaski- nen stannas.

Den beskrivna barriären har den ytterligare fördelen att medgiva en effektiv startlâsning vid den tidpunkt ström påföres, tills den spegelbårande rotorn när sin rotations- hastighetsinställning. Detta gäller för att undvika att maskinen startas oavsiktligt, medan den utrustas med bar- riären. A Vid uppfinningens utövande i praktiken kommer barriä- ren att innefatta sammangrupperade logiska grindar, med OCH/ ELLER-funktioner, med avsikt att åstadkomma tvâ oberoende utkanaler för att styra de tvâ utreläerna 38, h2, som ingår såsom integrerande del i ett reläsystem, som är så utformat, att vid varje cykel hos den skyddade maskinen alla reläerna måste ändra sitt tillstånd och vara í ett bestämt tillstånd för att frigiva följande cykel. Denna överkopplingsorder erhålles genom brytandet av en kontakt, som styres av verk- tygsmaskinen under säkerhetsfasen av dess rörelse.

Claims (3)

7906890-4- ID P A T E N T K R A V

1. Fotoelektrisk barriär, särskilt avsedd som olycksfalls- förebyggande anordning vid verktygsmaskiner, innefattande en sändare (l) inrättad att generera en stråle, som medelst styr- organ periodiskt avsöker ett visst skyddsområde samt en foto- elektrisk mottagare (9), inrättad att mottaga strålen_och att om strålen störs av ett föremål i skyddsområdet generera en signal för att utlösa en stoppfünktion hos maskinen, k ä n n e - t e c k n a d därav, att strålen består av ett konstant modu- lerat_pulståg, att en generatorkrets (l7)är inrättad att genere- ra pulser med bestämd frekvens, vilka så påverkar sändaren (1) att en eller flera pulser utsläckes i den nämnda strålen samt att organ (l9,25) är inrättade att under utsläckningsfasen övervaka barriärens skyddsfunktion.

2. Fotoelektrisk barriär enligt krav l, k ä n n e - t e c k n a d därav, att sändaren (1) för den modulerade strålen utgöres av en infraröd strålsändare av galliumarsenid- typ, vilken styrs av en pulsgenerator (17).

3. Fotoelektrisk barriär enligt krav 1, k ä n n e - t e c k n a d därav, att den innefattar en rotor (H) med en polygonalspegel för att styra strålen under dennas avsöknings- rörelse av skyddsområdet, att nämnda generatorkrets består av en sändare (17), inrättad att utsända en stråle samt att den fotoelektriska mottagaren (9) är inrättad att samverka med sändaren via ett tandorgan (13) med tänder (lä) åtskilda av mellanrum (5) för att reflektera strålen till mottagaren. U. Fotoelektrisk barriär enligt krav 3, k ä n n e t e c k - n a d därav, att kontrollreläer (38,42) för maskinens funktion är anordnade att drivas av en spänningsomvandlare (H6) och att H 7906890-4 organ (20,21) finnes för att avkänna rotorns (U) rotations- hastighet och driva spänníngsomvandlaren då rotationshaštigheten är den avsedda. ..__._.._..._..._.___._.._._.__., ___... _ .._._._.- ,