WO2011069721A1

WO2011069721A1 - Überwachungsvorrichtung einer werkzeugmaschine

Info

Publication number: WO2011069721A1
Application number: PCT/EP2010/065381
Authority: WO
Inventors: Sebastian Jackisch; Tobias Seemann
Original assignee: Robert Bosch Gmbh
Priority date: 2009-12-10
Filing date: 2010-10-14
Publication date: 2011-06-16
Also published as: EP2509743A1; CN102652048A; US20130187026A1; DE102009054491A1

Abstract

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine (10) mit einer Erkennungsvorrichtung (24), die zu einer Anwesenheitserkennung einer Materialart in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich (36) vorgesehen ist. Es wird vorgeschlagen, dass die Überwachungsvorrichtung zumindest eine Handmarkierungseinheit (40), die zumindest ein speziell auf eine Erkennung durch die Erkennungsvorrichtung (24) abgestimmtes Markierungselement (42) aufweist, zur Markierung einer Hand eines Bedieners umfasst.

Description

Beschreibung

Titel

Überwachungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine Stand der Technik Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 .

Aus der Druckschrift DE 10 2008 003 606 A1 ist eine Überwachungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine mit einer Erkennungseinheit zur Anwesenheitserkennung einer Materialart in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich bekannt, wobei die Anwesenheitserkennung auf einer spektralen Auswertung einer Strahlung beruht und Empfindlichkeitsbereiche zur Erfassung der Strahlung in mehreren verschiedenen Wellenlängenbereichen des elektromagnetischen Spektrums angeordnet sind. Offenbarung der Erfindung

Die Erfindung geht aus von einer Überwachungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine mit einer Erkennungsvorrichtung, die zu einer Anwesenheitserkennung einer Materialart in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich vorgesehen ist.

Unter einem„Werkzeugmaschinenarbeitsbereich" soll in diesem Zusammenhang 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 Bereichs einen kleinsten Abstand zum Werkzeug aufweist, der maximal 10 cm, bevorzugt maximal 5 cm und besonders bevorzugt maximal 2 cm beträgt.

Es wird vorgeschlagen, dass die Überwachungsvorrichtung zumindest eine Handmarkierungseinheit, die zumindest ein speziell auf eine Erkennung durch die Erkennungs- Vorrichtung abgestimmtes Markierungselement aufweist, zur Markierung einer Hand eines Bedieners umfasst. Unter„speziell abgestimmt" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Markierungselement der Handmarkierungseinheit ein speziell ausgesuchtes und/oder angepasstes Merkmal aufweist, das in einer Umgebung der Werkzeugmaschine nur mit einer vernachlässigbar geringen

Wahrscheinlichkeit auftritt oder aufgefunden werden kann und auf das die Erkennungsvorrichtung in einer spezifischen Weise reagiert. Dadurch kann vorteilhaft eine Erkennung einer Hand eines Bedieners auch ohne sichtbare Hautpartien ermöglicht werden.

Beispielsweise kann die Handmarkierungseinheit ein Handschuh sein, der an seiner Außenseite eine bestimmte, gleichmäßig verteilte Farbe aufweist. Die Erkennungsvorrichtung könnte dann eine Kamera umfassen, deren Objektiv mit einem Interferenzfilter ausgestattet ist, dessen Transmissionsmaximum innerhalb einer elektromagnetischen Strahlung liegt, die von der Farbe des Handschuhs aus dem Tageslicht reflektiert wird, so dass bei einer geeigneten Ausgestaltung der Bediener zum Schutz vor Kälte und/oder rauen Oberflächen eines Werkteils Handschuhe verwenden kann und gleichzeitig durch die Überwachungsvorrichtung eine Bedienersicherheit besteht. Außerdem kann eine Detektion der Hand des Bedieners der Werkzeugmaschine bei dem Eintritt in den Werkzeugmaschinenarbeitsbereich ermöglicht werden, auch wenn der Bediener zum Schutz vor Kälte oder mechanischer Verletzung Handschuhe trägt und eine Haut der Hand des Bedieners nach außen abgedeckt ist, so dass auch in einer solchen Betriebssituation eine Bedienersicherheit gewährleistet werden kann. In einer weiteren Ausgestaltung könnte die Erkennungsvorrichtung ein RFID (Radio

Frequency ldentification)-Lesegerät im UHF-Radioband umfassen und der Handschuh könnte einen passiven Transponder zur Absorption der von dem Lesegerät ausgestrahlten UHF-Radiowellen aufweisen und die Frequenzen des Lesegeräts und die Frequenz des passiven Transponders könnten aufeinander abgestimmt sein.

Mit besonderem Vorteil sind das zumindest eine Markierungselement und die Erkennungsvorrichtung hinsichtlich einer optischen Wechselwirkung speziell aufeinander abgestimmt. Unter„optischer Wechselwirkung" soll in diesem Zusammenhang insbeson- dere jede sich gegenseitig beeinflussende Wirkung von elektromagnetischer Strahlung in einem optischen Wellenlängenbereich des elektromagnetischen Spektrums und materiellen Objekten verstanden werden und insbesondere eine gerichtete Reflexion und eine ungerichtete (diffuse) Reflexion oder Remission, eine Transmission und eine Ab- Sorption mit und ohne nachfolgende Emission elektromagnetischer Strahlung. Unter einem„optischen Wellenlängenbereich" soll in diesem Zusammenhang insbesondere der Wellenlängenbereich des sichtbaren Lichts (VIS), der Wellenlängenbereich des UV-Lichts und der Wellenlängenbereich der nahen Infrarotstrahlung (NIR) verstanden werden. Unter dem„Bereich des sichtbaren Lichts" (VIS) soll in diesem Zusammen- hang insbesondere Licht aus einem Teil des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen 380 nm und 780 nm verstanden werden. Unter einem„Bereich der nahen Infrarotstrahlung" (NIR) soll in diesem Zusammenhang insbesondere Licht aus einem Teil des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen 780 nm und 3,0 μηη (IR-A, IR-B) verstanden werden. Unter„UV-Licht" soll in diesem Zusam- menhang insbesondere Licht aus dem Teil des elektromagnetischen Spektrums mit

Wellenlängen zwischen 1 nm und 380 nm und insbesondere zwischen 200 nm und 380 nm (UV-A) verstanden werden.

Eine solche Überwachungsvorrichtung kann bei geeigneter Ausgestaltung besonders schnell reagieren und eine geringe Fehlalarmquote aufweisen. Außerdem kann sie durch Anpassung von Lichtquellen, optischen Filtern und optischen Sensoren auf einfache Weise abgestimmt werden.

Zudem wird vorgeschlagen, dass die Erkennungsvorrichtung zu einer Anwesenheitser- kennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich mittels der spektralen Auswertung einer elektromagnetischen Strahlung vorgesehen ist und zumindest ein erstes Detektorelement aufweist, das dazu vorgesehen ist, zur Anwesenheitserkennung die elektromagnetische Strahlung zu erfassen. Dadurch kann bei einer geeigneten Ausgestaltung durch Einschränkung auf einen Be- reich des elektromagnetischen Spektrums eine besonders sichere Erkennung mit einer besonders geringen Fehlalarmquote erzielt werden. Ferner wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Detektorelement einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung aufweist, der sich vom UV-Bereich bis zum NIR-Bereich erstreckt. Mit dem Detektorelement kann eine einfache Erkennung der Anwesenheit des Markierungselements aufgrund unterschiedlicher Wechselwirkungen mit der elektromagnetischen Strahlung des UV-Bereichs erzielt werden. Unter einem„Empfindlichkeitsbereich des Detektorelements" soll in diesem Zusammenhang insbesondere ein Wellenlängenbereich der elektromagnetischen Strahlung verstanden werden, der die Wellenlängen derjenigen Strahlung umfasst, die in dem Detektorelement eine Signalamplitude erzeugen, die zumindest ein Prozent einer Signalamplitude beträgt, die eine elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge in dem Detektorelement erzeugt, für die das Detektorelement eine maximale Empfindlichkeit aufweist.

Des Weiteren wird vorgeschlagen, dass die Erkennungsvorrichtung eine Emissionseinheit mit wenigstens einem Bereich von Emission elektromagnetischer Strahlung aufweist, der zumindest teilweise in einem UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums angeordnet ist, und die zumindest eine Handmarkierungseinheit zur Anwesenheitserkennung dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Betriebsmodus mit der elektromagnetischen Strahlung des UV-Bereichs gezielt zu wechselwirken. Durch eine Anwendung von zusätzlicher elektromagnetischer Strahlung im UV-Bereich kann ein hohes Signal-Rausch-Verhältnis eines Detektorsignals erzielt und eine gute Unterdrückung von Fehlalarmen erreicht werden.

Vorteilhaft kann die zumindest eine Handmarkierungseinheit mit einer Erkennungsvorrichtung gemäß der Druckschrift DE 10 2008 003 606 A1 an einer bereits bestehenden Werkzeugmaschine zur Anwesenheitserkennung mit einer Strahlung im UV-Bereich gezielt wechselwirken, die von einer Emissionseinheit der Erkennungsvorrichtung emittiert wird. Nach einer Anpassung einer Signalauswertung der Erkennungsvorrichtung kann die bereits bestehende Überwachungsvorrichtung der Werkzeugmaschine mit einem geringen zusätzlichen Aufwand auf einen verbesserten technischen Stand gebracht werden, der zusätzlich zur Erkennung der Hautpartien des Bedieners auch eine Verwendung von Handschuhen zum Schutz vor Kälte oder mechanischer Verletzung bei gleichzeitig gewährleisteter Bedienersicherheit erlaubt. Weiterhin wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Handmarkierungseinheit zur Markierung einer Hand eines Bedieners der Werkzeugmaschine zur Anwesenheitserkennung in zumindest einem Teil des UV-Bereichs des elektromagnetischen Spektrums eine Albedo von mehr als 0,10 aufweist. Unter einer„Albedo" soll in diesem Zu- sammenhang insbesondere ein Verhältnis einer diffus reflektierten Lichtintensität zu einer eingestrahlten Lichtintensität verstanden werden. Dem Fachmann sind Maßnahmen zur Steigerung der Albedo eines Objekts geläufig. Bei einer geeigneten Ausgestaltung kann eine Signalamplitude des Detektorelements bei dem Eintritt der Handmarkierungseinheit in den Werkzeugmaschinenarbeitsbereich ansteigen, wodurch eine einfache und sichere Anwesenheitserkennung erzielt werden kann.

Wenn das zumindest eine Markierungselement zur Markierung der Hand des Bedieners der Werkzeugmaschine zur Anwesenheitserkennung in zumindest einem Teil des UV-Bereichs des elektromagnetischen Spektrums einen Reflexionsgrad der elektro- magnetischen Strahlung aufweist, der größer ist als ein Absorptionsgrad in dem Teil des UV-Bereichs des elektromagnetischen Spektrums, kann eine Detektion der Anwesenheit der Hand des Bedieners im Werkzeugmaschinenarbeitsbereich besonders einfach erreicht werden. Zudem wird vorgeschlagen, dass das zumindest eine Markierungselement zur Markierung der Hand des Bedieners zur Anwesenheitserkennung zumindest eine Photolumineszenzeigenschaft aufweist. Unter einer„Photolumineszenzeigenschaft" soll in diesem Zusammenhang insbesondere verstanden werden, dass das Markierungselement durch Wechselwirkung mit der von der Emissionseinheit emittierten elektromagneti- sehen Strahlung des UV-Bereichs zu einer zeitlich nachfolgenden Emission einer elektromagnetischen Strahlung mit einer unterschiedlichen, im Allgemeinen längeren Wellenlänge angeregt wird. Insbesondere kann die Photolumineszenzeigenschaft eine Fluoreszenzeigenschaft oder eine Phosphoreszenzeigenschaft umfassen. Bevorzugt weist das Markierungselement Fluoreszenzeigenschaften auf.

Bei einer geeigneten Ausgestaltung kann dadurch die Signalamplitude des Detektorelements bei dem Eintritt der Handmarkierungseinheit in den Werkzeugmaschinenarbeitsbereich durch eine zusätzlich in einem Bereich des sichtbaren Lichts (visueller Be- reich, VIS) des elektromagnetischen Spektrums emittierte Strahlung ansteigen, wodurch eine besonders einfache und sichere Anwesenheitserkennung erzielt werden kann. Ein vorteilhaft hohes Signal-Rausch-Verhältnis der Signalamplitude des Detektorelements bei dem Eintritt der Handmarkierungseinheit in den Werkzeugmaschinenarbeitsbereich kann erzielt werden, wenn die zumindest eine Emissionseinheit dazu vorgesehen ist, eine amplitudenmodulierte elektromagnetische Strahlung zu emittieren. Unter einer„amplitudenmodulierten elektromagnetischen Strahlung" soll in diesem Zu- sammenhang insbesondere verstanden werden, dass eine Intensität der elektromagnetischen Strahlung zeitlich variiert und zudem insbesondere, dass sie mit einer zeitlichen Periodizität variiert. Bei einer geeigneten Ausgestaltung kann durch dem Fachmann geläufige, an der Signalamplitude des Detektorelements angewendete Filterungsmaßnahmen eine nicht mit der elektromagnetischen Strahlung der Emissionsein- heit korrelierte elektromagnetische Hintergrundstrahlung vorteilhaft eliminiert werden.

In einer vorteilhaften Ausgestaltung umfasst die Überwachungsvorrichtung ein zweites Detektorelement, das einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung aufweist, der verschieden von dem Empfindlichkeitsbereich des ersten Detektorele- ments ist. Dadurch kann bei einer geeigneten Ausgestaltung erreicht werden, dass die

Signalamplitude des ersten Detektorelements im Wesentlichen von der elektromagnetischen Strahlung bestimmt ist, die durch die von der Emissionseinheit emittierte elektromagnetische Strahlung des UV-Bereichs induziert wird. Die Signalamplitude des zweiten Detektorelements kann dann im Wesentlichen von der durch die Handmarkie- rungseinheit reflektierten elektromagnetischen Strahlung des UV-Bereichs der Emissionseinheit bestimmt sein. Unter„im Wesentlichen" soll in diesem Zusammenhang insbesondere bevorzugt zu mehr als 50%, besonders bevorzugt zu mehr als 70%, verstanden werden. Durch eine derartige Aufteilung in separate Signalanteile kann eine besonders sichere Erkennung der Anwesenheit der Handmarkierungseinheit im Werk- zeugmaschinenarbeitsbereich erreicht werden.

In einer vorteilhaften Ausführung der Erfindung wird vorgeschlagen, dass die zumindest eine Handmarkierungseinheit als Handschuh ausgebildet ist, dessen äußere Oberfläche einen photolumineszierenden Farbstoff aufweist, wodurch eine einfache und kostengünstige Lösung zur Anwesenheitserkennung bereitgestellt werden kann, bei der ein Schutz der Hand des Bedieners durch die Überwachungsvorrichtung und zugleich ein Schutz vor Kälte und/oder rauen Oberflächen des Werkstücks erreicht werden kann. Bevorzugt weist der Farbstoff Fluoreszenzeigenschaften auf.

Außerdem wird vorgeschlagen, dass die Erkennungsvorrichtung eine Auswerteeinheit aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Anwesenheitserkennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit anhand eines rechnerischen Verhältnisses von zumindest zwei Strahlungskenngrößen auszuführen, die unterschiedlichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums zugeordnet sind. Bevorzugte Bereiche des elektromagnetischen Spektrums sind dabei der UV-Bereich, insbesondere der UV-A-Bereich, und der Bereich des sichtbaren Lichts (VIS). Dadurch kann eine besonders zuverlässige Anwesenheitserkennung mit einer geringen Anzahl von Fehlalarmen erreicht werden.

Darüber hinaus wird vorgeschlagen, dass die Auswerteeinheit dazu vorgesehen ist, aufgrund der Anwesenheitserkennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit ein Signal bereitzustellen, das eine Auslösung eines Schutzsystems der Werkzeugmaschine zumindest initiiert. Dadurch kann eine rasche Umsetzung einer Schutzmaßnahme nach einer Erkennung einer sicherheitsrelevanten Bedienersituation erfolgen und eine Sicherheit des Bedieners verbessert werden.

Zeichnung

Weitere Vorteile ergeben sich aus der folgenden 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. Es zeigen:

Fig. 1 eine Seitenansicht einer als Tischkreissäge ausgebildeten Werkzeugmaschine mit einer Überwachungsvorrichtung,

Fig. 2 die Tischkreissäge gemäß der Fig. 1 in einer Draufsicht mit einem Reaktions- bereich der Erkennungsvorrichtung,

Fig. 3 ein Prinzipbild der Überwachungsvorrichtung der Werkzeugmaschine gemäß der Fig. 1 in einer Detailansicht,

Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel der Überwachungsvorrichtung der Werkzeugmaschi- ne gemäß der Fig. 1 ,

Fig. 5 eine schematische Darstellung von Signalamplituden des Detektorelements der Überwachungsvorrichtung gemäß der Fig. 3,

Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Überwachungsvorrichtung,

Fig. 7 eine schematische Darstellung von Signalamplituden des Detektorelements der Überwachungsvorrichtung gemäß der Fig. 5,

Fig. 8 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Überwachungsvorrichtung,

Fig. 9 eine schematische Darstellung von Empfindlichkeitsbereichen und Signalamplituden von zwei Detektorelementen der Überwachungsvorrichtung gemäß der Fig. 7 und

Fig. 10 ein Absorptionsspektrum und ein Fluoreszenzspektrum des Fluoreszenzfarbstoffs Rhodamin 6G.

Beschreibung der Ausführungsbeispiele 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 26 zur Auflage eines zu bearbeitenden Werkstücks 28 angeordnet. Zum Schutz eines Be- dieners vor einer Verletzung umfasst die Werkzeugmaschine 10 eine Schutzhaube 32 an sich bekannter Art, die in einem unbetriebenen Zustand der Werkzeugmaschine 10 den aus dem Sägetisch 26 herausragenden Teil des Werkzeugs 12 vollständig umschließt. Zur Durchführung einer Bearbeitung des Werkstücks 28 wird dieses durch den Bediener in eine auf das Werkzeug 12 gerichtete Arbeitsrichtung 30 verschoben.

Hierbei wird die Schutzhaube 32, die um eine Drehachse 34 drehbar gelagert ist, durch das Werkstück 28 nach oben geschwenkt, wodurch die Werkzeugschneidkante freigegeben wird. Zur Erhöhung der Bedienersicherheit ist die Werkzeugmaschine 10 mit einer Überwachungsvorrichtung ausgestattet. Die Überwachungsvorrichtung weist eine Erkennungsvorrichtung 24 auf, die zur Anwesenheitserkennung einer Materialart in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich 36 der Werkzeugmaschine 10 vorgesehen ist. Der Werkzeugmaschinenarbeitsbereich 36 ist in Figur 2 in einer Draufsicht der Werkzeug- maschine 10 dargestellt. Aus Gründen der Übersicht wurde auf die Darstellung der

Schutzhaube 32 verzichtet. Die Erkennungsvorrichtung 24 weist einen Reaktionsbe- reich 38 auf, der einer Betätigung einer mit der Antriebseinheit 16 gekoppelten Akto- rikeinheit 18 zugeordnet ist (Fig. 1 ), die mit der Erkennungsvorrichtung 24 in Wirkverbindung steht. Bei einer Ansteuerung der Aktorikeinheit 18 wird in bekannter Weise ein Schutzsystem der Werkzeugmaschine aktiviert und ein Anhalten des Werkzeugs 12 durch die Antriebseinheit 16 bewirkt, wodurch eine potentielle Verletzung des Bedie- ners durch das Werkzeug 12 vermieden wird.

Der Bediener trägt Handschuhe als mechanischen Schutz der Hand und zum Schutz vor Kälte. Die Handschuhe bilden zugleich eine Handmarkierungseinheit 40 zur Markierung der Hand des Bedieners in der Weise, dass eine Anwesenheit eines der Handschuhe die gleichzeitige Anwesenheit der Hand des Bedieners markiert und impliziert. Dazu weist die von dem Handschuh gebildete Handmarkierungseinheit 40 ein speziell auf eine Erkennung durch die Erkennungsvorrichtung abgestimmtes Markierungsele- ment 42 auf, und zwar sind das Markierungselement 42 und die Erkennungsvorrichtung 24 hinsichtlich einer optischen Wechselwirkung aufeinander abgestimmt, wie nachfolgend ausgeführt wird. lm dargestellten Ausführungsbeispiel ist die Erkennungsvorrichtung 24 in der Schutzhaube 32, und zwar in einem in Arbeitsrichtung 30 vor dem Werkzeug 12 angeordneten vorderen Bereich der Schutzhaube 32, angeordnet. Grundsätzlich kann die Erkennungsvorrichtung 24 auch an einem Spaltkeil, an einem Parallelanschlag und/oder an einem Ausleger über dem Sägetisch angeordnet sein.

In Fig. 3 ist die Überwachungsvorrichtung mit der Erkennungsvorrichtung 24 in einer schematischen Detaildarstellung der Werkzeugmaschine 10 in einer Seitenansicht gezeigt. Die Erkennungsvorrichtung 24 umfasst eine Emissionseinheit 44 mit einem Bereich einer Emission elektromagnetischer Strahlung S,, der im UV-A-Bereich des elektromagnetischen Spektrums mit Wellenlängen zwischen 315 nm und 380 nm angeordnet ist. Die Emissionseinheit 44 ist dazu vorgesehen, eine mit einer Modulationsfrequenz f_mod1 von 15 kHz amplitudenmodulierte elektromagnetische Strahlung S, im UV- A-Bereich, mit einem Amplitudenmaximum bei einer Wellenlänge von 375 nm, zu emittieren. Die Handmarkierungseinheit 40 ist zur Anwesenheitserkennung dazu vorgesehen, in wenigstens einem Betriebsmodus mit der elektromagnetischen Strahlung S, des UV-A-Bereichs gezielt zu wechselwirken. Die von der Emissionseinheit 44 emittierte elektromagnetische Strahlung S, im UV-Bereich ist auf den Reaktionsbereich 38 gerichtet, der einem Teilbereich des Werkzeugmaschinenarbeitsbereichs 36 entspricht und in Arbeitsrichtung 30 vor dem Werkzeug 12 angeordnet ist (Fig. 2).

Die Erkennungsvorrichtung 24 ist zur Anwesenheitserkennung der Handmarkierungseinheit 40 im Reaktionsbereich 38 mittels der spektralen Auswertung einer elektromagnetischen Strahlung S_r vorgesehen und umfasst dazu ein von einem InGaAs- Detektor gebildetes Detektorelement 48, das dazu vorgesehen ist, zur Anwesenheitserkennung die elektromagnetische Strahlung S_r zu erfassen. Die von Materialien im Reaktionsbereich 38 der Erkennungsvorrichtung 24 gerichtet oder diffus in Richtung des Detektorelements 48 reflektierte elektromagnetische Strahlung S_r des UV-ABereichs erzeugt im Detektorelement 48 ein elektrisches Signal, das einem Eingang einer Auswerteeinheit 20 der Erkennungsvorrichtung 24 zugeführt wird. Das im Detektorelement 48 erzeugte Signal ist im Wesentlichen proportional zu einer über den gesamten Empfindlichkeitsbereich integrierten Intensität I der Strahlung S_r. Die Auswerteeinheit 20 der Erkennungsvorrichtung 24 ist ferner dazu vorgesehen, aufgrund der Anwesenheitserkennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit 40 ein Signal 22 bereitzustellen, das eine Auslösung der mit der Antriebseinheit 16 gekoppelten Aktorikeinheit 18 der Werkzeugmaschine 10 (Fig. 1 ) zumindest initiiert.

In den Figuren 4, 6 und 8 sind alternative Ausführungsbeispiele von Überwachungsvorrichtungen dargestellt, die zur Verwendung mit der bisher beschriebenen Werkzeugmaschine 10 und den allen Ausführungsbeispielen gemeinsamen Komponenten vorgesehen sind. Im Wesentlichen gleich bleibende Bauteile, Merkmale und Funktionen sind grundsätzlich mit den gleichen Bezugszeichen beziffert. Zur Unterscheidung der

Ausführungsbeispiele sind jedoch den Bezugszeichen der Ausführungsbeispiele die Buchstaben a, b und c hinzugefügt, wobei bezüglich gleich bleibender Bauteile, Merkmale und Funktionen auf die Beschreibung des Ausführungsbeispiels in den Figuren 1 , 2 und 3 verwiesen werden kann.

Das Ausführungsbeispiel der in der Fig. 4 dargestellten Überwachungsvorrichtung weist neben der Emissionseinheit 44a eine zweite Emissionseinheit 46a auf. Die zweite Emissionseinheit 46a ist dazu vorgesehen, eine mit einer Modulationsfrequenz f_mod2 von 35 kHz amplitudenmodulierte elektromagnetische Strahlung S, im Wellenlängenbe- reich des sichtbaren Lichts (VIS), mit einem Amplitudenmaximum bei einer Wellenlänge λ von 740 nm, zu emittieren. Das Detektorelement 48a weist einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung auf, der sich vom UV-Bereich bis zu einem Bereich des nahen Infrarots erstreckt. Die von dem Handschuh gebildete Handmarkierungseinheit 40a besteht aus einem Material, das eine vergleichsweise hohe Al- bedo von 0,12 für elektromagnetische Strahlung des UV-Bereichs und einen Absorptionsgrad von 0,95 für elektromagnetische Strahlung mit einer Wellenlänge λ von 740 nm aufweist.

Fig. 5 zeigt die bei den jeweiligen Modulationsfrequenzen f_mod1, f_mod2 der beiden Emis- sionseinheiten 44a, 46a in bekannter Weise mit elektronischen Bandpässen gefilterten

Signalamplituden des Detektorelements 48a. Jede Amplitude ist proportional zu einer Intensität I der mit der festgelegten Modulationsfrequenz f_mod1, f_m0d2 emittierten elektromagnetischen Strahlung S,. In der durch das linke Diagramm der Fig. 5 beschriebenen Situation befindet sich die Handmarkierungseinheit 40a außerhalb des Reaktionsbe- reichs 38a. Das rechte Diagramm der Fig. 5 zeigt in qualitativer Weise eine Veränderung der Amplituden durch die in den Reaktionsbereich 38a eingetretene Handmarkierungseinheit 40a. Die Auswerteeinheit 20a ist dazu vorgesehen, die Anwesen heitser- kennung der Handmarkierungseinheit 40a anhand eines rechnerischen Verhältnisses von zwei durch die beiden Amplituden gebildeten Strahlungskenngrößen, nämlich von Intensitäten I, auszuführen, die unterschiedlichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, nämlich dem UV-Bereich und dem VIS-Bereich, zugeordnet sind. Die Auswerteeinheit 20a ist ferner dazu vorgesehen, das rechnerische Verhältnis der zwei Strahlungskenngrößen mit Schwellenwerten zu vergleichen, die in einem Zugriffsbereich der Auswerteeinheit 20a in einem Speicherelement hinterlegt sind, und bei einer Überschreitung des Schwellenwerts zur Anzeige der Anwesenheitserkennung ein Signal 22a bereitzustellen, das eine Auslösung der mit der Antriebseinheit 16 gekoppelten Aktorikeinheit 18 der Werkzeugmaschine 10 zumindest initiiert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Überwachungsvorrichtung ist in Fig. 6 gezeigt. Eine Erkennungsvorrichtung 24b umfasst eine Emissionseinheit 44b, die baugleich mit der Emissionseinheit 44 gemäß der Fig. 3 ausgebildet und ebenso dazu vorgesehen ist, eine mit einer Modulationsfrequenz f_mod1 von 15 kHz amplitudenmodulierte elektro- magnetische Strahlung S, im UV-A-Bereich, mit einem Amplitudenmaximum bei einer

Wellenlänge λ von 375 nm, zu emittieren. Ein Detektorelement 48b weist einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung auf, der sich vom UV-Bereich bis zu einem Bereich des nahen Infrarots (NIR) erstreckt. Eine von dem Handschuh gebildete Handmarkierungseinheit 40b weist ein Markierungselement 42b zur Markierung der Hand des Bedieners zur Anwesenheitserkennung auf, das eine Photolumineszenzeigenschaft aufweist. Der Handschuh besteht aus einem Material, dessen äußere Oberfläche den Fluoreszenzfarbstoff Rhodamin G aufweist, der ein Markierungselement 42b bildet, das durch die elektromagnetische Strahlung S, aus dem UV-Bereich zur spontanen Emission von elektromagnetischer Strahlung S_f im Bereich des sichtba- ren Lichts (VIS) angeregt wird (Fig. 10). Die Emission des sichtbaren Lichts erfolgt nach einer im Vergleich zu einer Periodenlänge der Modulationsfrequenz f_mod1 sehr kurzen Zeit nach einer Anregung, so dass die Emission des sichtbaren Lichts für praktische Erwägungen als nicht zeitverschoben betrachtet werden kann und eine Modula- tionsfrequenz des sichtbaren Lichts der Modulationsfrequenz f_mod1 des anregenden UV- Lichts, im Wesentlichen ohne eine Verbreiterung eines Frequenzverlaufs, entspricht.

In der Fig. 7 sind Signaldiagramme dargestellt, die in qualitativer Weise jeweils eine Si- tuation beschreiben, in der sich die von dem Handschuh gebildete Handmarkierungseinheit 40b außerhalb (linke Diagramme) bzw. innerhalb (rechte Diagramme) des Re- aktionsbereichs 38b befindet. Die beiden oberen Diagramme zeigen dabei eine Intensität I der Strahlung S_r, S_f in Abhängigkeit von einer Wellenlänge λ der elektromagnetischen Strahlung S_r, S_f. Während bei fehlendem Handschuh nur die mit der Modulati- onsfrequenz f_mod1 emittierte Strahlung S, und in das Detektorelement 48b direkt oder diffus reflektierte Strahlung S_r des UV-Bereichs von diesem erfasst wird, zeigt das rechte Diagramm eine mit dem Handschuh im Reaktionsbereich 38b aufgrund der Fluoreszenzeigenschaften des Farbstoffs von diesem mit der Modulationsfrequenz f_mod1 emittierte elektromagnetische Strahlung S_f im Bereich des sichtbaren Lichts (VIS).

Die im Detektorelement 48b erzeugte und in bekannter Weise mit einem elektronischen Bandpass gefilterte Signalamplitude ist proportional zu einer über den gesamten Empfindlichkeitsbereich integrierten Intensität I der Strahlung S_r, S_f. Der Fluoreszenzfarbstoff Rhodamin G weist einen Remissionsgrad auf, der bei einer Anregung mit der elektromagnetischen Strahlung S, des UV-Bereichs Werte von mehr als 200% erreichen kann, so dass die Signalamplitude ansteigt, wenn der Handschuh in den Reaktionsbereich 38b eintritt. Die Auswerteeinheit 20b ist dazu vorgesehen, die Signalamplitude des Detektorelements 48b mit einem Schwellenwert zu vergleichen, der in einem Zugriffsbereich der Auswerteeinheit 20b in einem Speicherelement hinterlegt ist, und bei einer Überschreitung des Schwellenwerts zur Anzeige der Anwesenheitserkennung ein Signal 22b bereitzustellen, das eine Auslösung der mit der Antriebseinheit 16 gekoppelten Aktorikeinheit 18 der Werkzeugmaschine 10 zumindest initiiert.

Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer Überwachungsvorrichtung ist in Fig. 8 gezeigt. Eine Erkennungsvorrichtung 24c umfasst eine Emissionseinheit 44c, die baugleich zu der Emissionseinheit 44 gemäß der Erkennungsvorrichtung 24 der Fig. 3 ausgeführt und ebenso dazu vorgesehen ist, eine mit einer Modulationsfrequenz f_mod1 von 15 kHz amplitudenmodulierte elektromagnetische Strahlung S, im UV-A-Bereich, mit einem Amplitudenmaximum bei einer Wellenlänge λ von 375 nm, zu emittieren. Im Unterschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß der Fig. 3 weist die Erkennungsvorrichtung 24c zwei Detektorelemente 48c, 50c auf, nämlich ein erstes Detektorelement 48c mit einem Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung im UV-Bereich zwi- sehen 200 nm und 380 nm und ein zweites Detektorelement 50c, das einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung aufweist, der verschieden von dem Empfindlichkeitsbereich des ersten Detektorelements 48c ist und sich vom Bereich des sichtbaren Lichts (VIS) bis zum Bereich des nahen Infrarots (NIR) erstreckt.

Eine von einem Handschuh gebildete Handmarkierungseinheit 40c weist als Markierungselement 42c zur Markierung einer Hand eines Bedieners zur Anwesenheitserkennung den Fluoreszenzfarbstoff Rhodamin G in einer äußeren Oberfläche des Handschuhs auf, der die Fluoreszenzeigenschaften gemäß dem Ausführungsbeispiel der Fig. 6 aufweist.

In der Fig. 9 sind im linken Teil Empfindlichkeiten E der beiden Detektorelemente 48c, 50c dargestellt. Der mittlere Teil bzw. rechte Teil der Fig. 9 zeigt Signaldiagramme der beiden Detektorelemente 48c, 50c, die in qualitativer Weise jeweils eine Situation beschreiben, in der sich die von dem Handschuh gebildete Handmarkierungseinheit 40c außerhalb (mittlere Diagramme) bzw. innerhalb (rechte Diagramme) des Reaktionsbe- reichs 38c befindet.

Die beiden mittleren Diagramme der Fig. 9 zeigen in den Detektorelementen 48c, 50c erzeugte und in bekannter Weise mit einem elektronischen Bandpass gefilterte Signal- amplituden. Wenn der Handschuh sich außerhalb des Reaktionsbereichs 38c befindet, erfasst das erste Detektorelement 48c eine remittierte Strahlung S_r im UV-Bereich. Das zweite Detektorelement 50c zeigt bei der Modulationsfrequenz f_modi der Emissionseinheit 44c kein Signal. Die beiden rechten Diagramme beschreiben qualitativ die Situation, wenn sich der Handschuh im Reaktionsbereich 38c befindet. Die Signalamplitude des ersten Detektorelements 48c verringert sich durch die von dem Fluoreszenzfarbstoff absorbierte elektromagnetische Strahlung im UV-Bereich, während die Signalamplitude des zweiten Detektorelements 50c durch eine von dem Fluoreszenzfarbstoff spontan emittierte elektromagnetische Strahlung S_f im Bereich des sichtbaren Lichts deutlich ansteigt.

Die Auswerteeinheit 20c ist dazu vorgesehen, die Anwesenheitserkennung der Handmarkierungseinheit 40c anhand eines rechnerischen Verhältnisses von zwei durch die beiden Amplituden gebildeten Strahlungskenngrößen, nämlich von Intensitäten I, auszuführen, die unterschiedlichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums, nämlich dem UV-Bereich und dem VIS-Bereich, zugeordnet sind. Die Auswerteeinheit 20c ist ferner dazu vorgesehen, das rechnerische Verhältnis der zwei Strahlungskenngrößen mit Schwellenwerten zu vergleichen, die in einem Zugriffsbereich der Auswerteeinheit 20c in einem Speicherelement hinterlegt sind, und bei einer Überschreitung des Schwellenwerts zur Anzeige der Anwesenheitserkennung ein Signal 22c bereitzustellen, das eine Auslösung der mit der Antriebseinheit 16 gekoppelten Aktorikeinheit 18 der Werkzeugmaschine 10 zumindest initiiert.

In den beiden Diagrammen der Fig. 10 sind oben ein Absorptionsspektrum und darunter ein Emissionsspektrum des Fluoreszenzfarbstoffs Rhodamin 6G dargestellt. Daraus ist ersichtlich, dass eine elektromagnetische Strahlung S, im UV-Bereich, beispielsweise bei der von der Emissionseinheit 44 emittierten Wellenlänge λ von 375 nm, von dem Fluoreszenzfarbstoffs Rhodamin 6G absorbiert werden und aufgrund seiner Fluoreszenzeigenschaft spontan elektromagnetische Strahlung S_f im Bereich des sichtbaren Lichts ab einer Wellenlänge λ von ca. 500 nm (blaugrün) emittiert werden kann.

Claims

Ansprüche

1 . Überwachungsvorrichtung einer Werkzeugmaschine (10) mit einer Erkennungsvorrichtung (24), die zu einer Anwesenheitserkennung einer Materialart in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich (36) vorgesehen ist,

gekennzeichnet durch

zumindest eine Handmarkierungseinheit (40), die zumindest ein speziell auf eine Erkennung durch die Erkennungsvorrichtung (24) abgestimmtes Markierungselement (42) aufweist, zur Markierung einer Hand eines Bedieners.

2. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 ,

dadurch gekennzeichnet,

dass das zumindest eine Markierungselement (42) und die Erkennungsvorrichtung (24) hinsichtlich einer optischen Wechselwirkung speziell aufeinander abgestimmt sind.

3. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Erkennungsvorrichtung (24) zu einer Anwesenheitserkennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit (40) in einem Werkzeugmaschinenarbeitsbereich (36) mittels der spektralen Auswertung einer elektromagnetischen Strahlung (S_r, S_f) vorgesehen ist und zumindest ein erstes Detektorelement (48) aufweist, das dazu vorgesehen ist, zur Anwesenheitserkennung die elektromagnetische Strahlung (S_r, S_f) zu erfassen.

4. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 3,

dadurch gekennzeichnet, dass

das erste Detektorelement (48) einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung (S_r, S_f) aufweist, der sich von dem UV-Bereich bis zu dem Bereich des nahen Infrarots erstreckt.

5. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Erkennungsvorrichtung (24) eine Emissionseinheit (44, 46) mit wenigstens einem Bereich von Emission elektromagnetischer Strahlung (S,) aufweist, der zumindest teilweise in einem UV-Bereich des elektromagnetischen Spektrums angeordnet ist, und die zumindest eine Handmarkierungseinheit (40) zur Anwesenheitserkennung dazu vorgesehen ist, in wenigstens einem Betriebsmodus mit der elektromagnetischen Strahlung (S,) des UV-Bereichs gezielt zu wechselwirken.

6. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Handmarkierungseinheit (40) zur Markierung einer Hand eines Bedieners der Werkzeugmaschine (10) zur Anwesenheitserkennung in zumindest einem Teil des UV-Bereichs des elektromagnetischen Spektrums eine Albedo von mehr als 0,10 aufweist.

7. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

das zumindest eine Markierungselement (42) zur Markierung der Hand des Bedieners zur Anwesenheitserkennung zumindest eine Photolumineszenzeigenschaft aufweist.

8. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Emissionseinheit (44, 46) dazu vorgesehen ist, eine amplitudenmodulierte elektromagnetische Strahlung (S,) zu emittieren.

9. Überwachungsvorrichtung zumindest nach Anspruch 5,

gekennzeichnet durch

ein zweites Detektorelement (50), das einen Empfindlichkeitsbereich für elektromagnetische Strahlung (S_r, S_f) aufweist, der verschieden von dem Empfindlichkeitsbereich des ersten Detektorelements (48) ist.

10. Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die zumindest eine Handmarkierungseinheit (40) als Handschuh ausgebildet ist, dessen äußere Oberfläche einen photolumineszierenden Farbstoff aufweist.

1 1 . Überwachungsvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Erkennungsvorrichtung (24) eine Auswerteeinheit (20) aufweist, die dazu vorgesehen ist, die Anwesenheitserkennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit (40) anhand eines rechnerischen Verhältnisses von zumindest zwei Strahlungskenngrößen auszuführen, die unterschiedlichen Bereichen des elektromagnetischen Spektrums zugeordnet sind.

12. Überwachungsvorrichtung nach Anspruch 1 1 ,

dadurch gekennzeichnet, dass

die Auswerteeinheit (20) dazu vorgesehen ist, aufgrund der Anwesenheitserkennung der zumindest einen Handmarkierungseinheit (40) ein Signal (22) bereitzustellen, das eine Auslösung eines Schutzsystems der Werkzeugmaschine (10) zumindest initiiert.