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HINTERGRUND DER ERFINDUNG
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1. Gebiet der Erfindung
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Die vorliegende Erfindung betrifft Bearbeitungsmaschinen und insbesondere ein Sicherheitsmodul für eine Bearbeitungsmaschine.
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2. Beschreibung des Standes der Technik
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Da bei Sägewerkzeugen die Gefahr besteht, dass Nutzer während des Betriebs zu Schaden kommen, werden in verwandten Branchen ständig Sicherheitsmechanismen entwickelt, um den Schutz der Nutzer zu verbessern. Das
US-Patent Nr. 11629817 B1 offenbart beispielsweise eine Sicherheitsvorrichtung, bei der eine auf künstlicher Intelligenz basierende Analyse verwendet wird, um Arbeitsbilder/Videos zu beurteilen, die beim Drehen, Fräsen und anderen Bearbeitungen mit Spannfuttern oder Fräsern aufgenommen wurden. Wenn sich ein Körperteil eines Arbeiters in einer Gefahrenzone außerhalb der Sicherheitszone befindet, wird Alarm ausgelöst. Darüber hinaus offenbart das
US-Patent Nr. 7924817 B2 ein Erfassungssystem zur Erfassung vorgewählter Farben in einem oder mehreren Überwachungsbereichen der Werkzeugmaschine. Wenn der Nutzer rote Handschuhe trägt, kann das Erkennungssystem je nach der Position, an der die roten Handschuhe erkannt werden, Maßnahmen ergreifen, wie z. B. das Ertönen einer Hupe, das Einschalten eines Lichts oder Anhalten der Werkzeugmaschine.
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ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
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Es ist eine Hauptaufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Sicherheitsmodul für eine Bearbeitungsmaschine bereitzustellen, das die Sicherheit des Nutzers verbessern kann, wenn dieser die Bearbeitungsmaschine bedient.
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Um die vorstehend aufgeführte Hauptaufgabe zu lösen, umfasst ein Sicherheitsmodul einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein optisches Element, eine Bremse und eine Steuerung. Das optische Element definiert einen Sicherheitsbereich und einen Gefahrenbereich für den Bearbeitungsbereich eines Bearbeitungselements der Bearbeitungsmaschine. Die Bremse ist mit einer Stromquelle der Bearbeitungsmaschine verbunden, um der Stromquelle eine Bremswirkung zu verleihen. Die Steuerung ist mit der Stromquelle, dem optischen Element und der Bremse verbunden, um ein von dem optischen Element gesendetes Signal zu empfangen und die Bremse anzusteuern, um eine Bremssteuerung für die Stromquelle entsprechend dem Signal durchzuführen.
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Wenn ein bestimmtes Ziel noch nicht vom optischen Element erkannt wurde, schaltet die Steuerung die Stromquelle aus, bevor der Betrieb beginnt. Wenn das spezifische Ziel durch das optische Element erkannt wird, sendet das optische Element ein Startsignal an die Steuerung, damit diese die Stromquelle startet. Auf diese Art und Weise kann verhindert werden, dass die Stromquelle versehentlich gestartet wird, wodurch die Betriebssicherheit verbessert wird.
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Darüber hinaus überträgt das optische Element während des Betriebs, wenn es feststellt, dass sich ein Objekt, wie z.B. die Hand des Nutzers, in der Gefahrenzone befindet, ein Bremssignal an die Steuerung, um die Steuerung zu veranlassen, die Bremse zu betätigen, um den Betrieb der Stromquelle zu stoppen, um so zu verhindern, dass das Objekt von einem Sägeblatt geschnitten wird, wodurch die Betriebssicherheit verbessert wird.
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Um die vorstehend aufgeführte Hauptaufgabe zu lösen, umfasst ein Sicherheitsmodul einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein optisches Element, eine Bremse und eine Steuerung. Das optische Element definiert einen Sicherheitsbereich und einen Gefahrenbereich für den Bearbeitungsbereich eines Bearbeitungselements der Bearbeitungsmaschine. Die Bremse ist mit einer Energiequelle der Bearbeitungsmaschine verbunden, um eine Bremswirkung auf die Energiequelle auszuüben. Die Steuerung ist mit der Stromquelle, dem optischen Element und der Bremse verbunden, um ein von dem optischen Element gesendetes Signal zu empfangen und die Bremse anzusteuern, um eine Bremssteuerung für die Stromquelle entsprechend dem Signal durchzuführen.
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Es ist aus der vorstehenden Beschreibung bekannt, dass, wenn das optische Element feststellt, dass ein Objekt, wie z.B. die Hand des Nutzers, im Begriff ist, in die Gefahrenzone gemäß der Bewegungsbahn des Objekts einzutreten, das optische Element ein Bremssignal an das Steuergerät sendet, um das Steuergerät zu veranlassen, die Bremse zu steuern, um den Betrieb der Stromquelle zu stoppen, um so zu verhindern, dass das Objekt von einem Sägeblatt geschnitten wird, wodurch die Betriebssicherheit verbessert wird.
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Das optische Element sendet, wenn es ein bestimmtes Ziel erkennt, vorzugsweise ein Startsignal an die Steuerung, um die Steuerung zu veranlassen, die Stromquelle zu starten.
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Vorzugsweise ist das spezifische Ziel ein biometrisches oder ein nicht-biometrisches Ziel. Bei dem biometrischen Merkmal kann es sich um das Gesicht oder die Hand eines Nutzers handeln. Das nicht-biometrische Merkmal kann das Sägeblatt oder eine mit Identifikationssymbolen bedruckte Karte sein.
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Wenn das optische Element feststellt, dass sich das Objekt in der Sicherheitszone befindet, sendet es vorzugsweise ein Betriebssignal an das Steuergerät, damit das Steuergerät den Betrieb der Stromquelle fortsetzt.
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Der weitere Anwendungsbereich der vorliegenden Erfindung wird aus der nachstehenden detaillierten Beschreibung ersichtlich. Es sollte jedoch klar sein, dass die detaillierte Beschreibung und die spezifischen Beispiele, obwohl sie bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung zeigen, nur zur Veranschaulichung gegeben werden, da verschiedene Änderungen und Modifikationen innerhalb des Geistes und des Umfangs der Erfindung für den Fachmann aus dieser detaillierten Beschreibung ersichtlich werden.
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KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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- 1 ist eine perspektivische Ansicht einer Sägevorrichtung einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 2 ist eine Vorderansicht der Sägevorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
- 3 ist ein Blockdiagramm der Sägevorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, vor allem veranschaulicht, dass ein optisches Element erkennt ein bestimmtes Ziel und dann eine Stromquelle zu steuern, um durch einen Controller zu starten.
- 4 ist eine Draufsicht auf die Sägevorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Teilelemente nicht dargestellt sind, die in erster Linie verdeutlichen, dass sich eine Hand in einer Sicherheitszone befindet.
- 5 ist ein Blockdiagramm der Sägevorrichtung der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, das in erster Linie veranschaulicht, dass die Steuerung die Stromquelle steuert, um entsprechend dem Signal des optischen Elements zu arbeiten.
- 6 ist ähnlich wie 4, veranschaulicht aber hauptsächlich, dass sich die Hand in einem Gefahrenbereich befindet.
- 7 ist ähnlich wie 5, zeigt aber vor allem, dass das Steuergerät eine Bremse steuert, um die Stromquelle entsprechend dem Signal des optischen Elements zu bremsen.
- 8 ist eine Draufsicht auf eine Sägevorrichtung einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, wobei Teilelemente nicht dargestellt sind, die vor allem verdeutlichen, dass das optische Element beurteilt, ob die Bewegungsbahn der Hand in den Gefahrenbereich eintritt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
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Zunächst ist darauf zu verweisen, dass in der gesamten Beschreibung, einschließlich der folgenden Ausführungsformen und Ansprüche, alle Richtungsangaben auf der in den Figuren dargestellten Richtung beruhen. Außerdem bezeichnen gleiche Bezugszeichen, die in den folgenden Ausführungsformen und in den Zeichnungen im Anhang verwendet werden, gleiche oder ähnliche Elemente oder deren Strukturmerkmale.
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Unter Bezugnahme auf die 1 und 2 ist eine Bearbeitungsmaschine 20 im Zusammenspiel mit einem Sicherheitsmodul 40 der vorliegenden Erfindung in dieser Ausführungsform eine Sägemaschine. Die in 1 gezeigte Bearbeitungsmaschine 20 weist einen Sockel 21 auf, einen Arbeitstisch 22, einen Führungsstangensitz 23, zwei Führungsstangen 24, einen Winkelsitz 25, einen Sägeblattkasten 26, eine Stromquelle 27 (Motor), ein Bearbeitungselement 28 (Sägeblatt), eine Schutzabdeckung 29, einen Griff 30 und einen Handgriff 31. Der Arbeitstisch 22 ist auf der Basis 21 drehbar angeordnet und weist eine Arbeitsebene 32 und eine Sägenut 35 auf, die auf der Arbeitsebene 32 vorgesehen ist. Die Arbeitsebene 32 ist zur Aufnahme eines Werkstücks (nicht dargestellt) ausgestaltet. Die Führungsstangenaufnahme 23 ist mit der Rückseite des Arbeitstisches 22 verbunden. Die beiden Führungsstangen 24 sind parallel zueinander und so in den Führungsstangensitz 23 eingesetzt, dass die Führungsstangen 24 relativ zum Arbeitstisch 22 vorwärts und rückwärts verschiebbar sind. Der Winkelsitz 25 ist mit dem vorderen Ende der beiden Führungsstangen 24 verbunden und dadurch zusammen mit den beiden Führungsstangen 24 nach vorne und hinten verschiebbar. Der Sägeblattkasten 26 ist auf dem Winkelsitz 25 schwenkbar angeordnet, so dass der Sägeblattkasten 26 relativ zur Arbeitsebene 32 nach oben und unten schwenkbar und auch zusammen mit den beiden Führungsstangen 24 durch den Winkelsitz 25 vorwärts und rückwärts verschiebbar ist. Die Stromquelle 27 ist an einer Seite des Sägeblattkastens 26 angeordnet und dient der Stromzufuhr. Das Bearbeitungselement 28 ist mit der Stromquelle 27 verbunden und teilweise im Sägeblattkasten 26 untergebracht, so dass das Bearbeitungselement 28 durch die Stromquelle 27 angetrieben werden kann, um zu arbeiten, und auch durch den Sägeblattkasten 26 angetrieben werden kann, um sich der Arbeitsebene 32 zu nähern oder diese zu verlassen. Die Schutzabdeckung 29 ist am Sägeblattkasten 26 schwenkbar angeordnet und deckt den unteren Teil des Bearbeitungselements 28 ab, wenn das Bearbeitungselement 28 nicht in Gebrauch ist, um zu verhindern, dass das Bearbeitungselement 28 freiliegt, wenn es nicht in Gebrauch ist. Der Griff 30 ist an der äußeren Umfangsfläche der Stromquelle 27 angebracht, damit der Nutzer das Bearbeitungselement 28 bequem betreiben kann, um sich der Arbeitsebene 32 zu nähern oder diese zu verlassen. Der Griff 31 ist an der Oberseite des Sägeblattkastens 26 angebracht, damit der Nutzer die gesamte Maschine zum Transport bequem anheben kann.
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Das Sicherheitsmodul 40 der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung weist einen Tragrahmen 41 auf, ein optisches Element 42, eine Bremse 43 und eine Steuerung 44 (siehe 1 und 2). Das untere Ende des Tragrahmens 41 ist bei der Montage an einer Seite des Griffs 31 (oder des Sägeblattkastens 26) angeordnet. Das obere Ende des Tragrahmens 41 ragt über den Arbeitstisch 22 hinaus. Das Sichtelement 42 ist am oberen Ende des Tragrahmens 41 angebracht und ist oberhalb des Arbeitstisches 22 vorgesehen. Es definiert einen Gefahrenbereich 33 und einen Sicherheitsbereich 34 für die Arbeitsebene 32, wie in 4 gezeigt. Der hier aufgeführte Sicherheitsbereich 34 betrifft den Bereich, in dem es unwahrscheinlich ist, von dem Bearbeitungselement 28 geschnitten zu werden, und der Gefahrenbereich 33 betrifft den Bereich, in dem ein Schneiden durch das Bearbeitungselement 28 möglich ist. Da das Sägeblatt 28 im praktischen Betrieb nach vorne und schräg geschoben werden kann, definiert das Sichtelement 42 in dieser Ausführungsform den Bereich von etwa 5 Zentimetern um das Bearbeitungselement 28 und den Bereich von etwa 10 Zentimetern direkt vor dem Sägeblatt 28 als den Gefahrenbereich 33 und definiert die Positionen außerhalb des Gefahrenbereichs 33 als den Sicherheitsbereich 34. Die Bremse 43, bei der es sich in dieser Ausführungsform um eine elektromagnetische Bremse handelt, ist an der Stromquelle 27 angebracht. Die Bremse 43 und die Stromquelle 27 sind gemeinsam von einem Gehäuse 45 abgedeckt. Die Bremse 43 ist so ausgelegt, dass sie eine Bremswirkung auf die Stromquelle 27 ausübt. Die Steuerung 44 ist auf der Oberseite des Griffs 30 installiert und elektrisch mit der Stromquelle 27, dem optischen Element 42 und der Bremse 43 verbunden, um ein von dem optischen Element 42 gesendetes Signal zu empfangen und die Bremse 43 anzutreiben, um die Stromquelle 27 entsprechend dem vorstehend aufgeführten Signal abzubremsen, damit die Stromquelle 27 ihren Betrieb einstellt.
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Bevor, wie in 3 gezeigt, der Betrieb beginnt soll das optische Element 42 zunächst ein bestimmtes Ziel 50 erkennen. Zu diesem Zeitpunkt sendet das optische Element 42 ein Startsignal an das Steuergerät 44, um das Steuergerät 44 zu veranlassen, die Stromquelle 27 zu starten. Das vorstehend aufgeführte spezifische Ziel 50 kann ein biometrisches Ziel sein, wie das Gesicht des Nutzers, oder ein nicht-biometrisches, wie das Verarbeitungselement 28 oder eine mit Identifikationssymbolen wie QR-Code bedruckte Karte, ohne darauf beschränkt zu sein. Das bedeutet, dass die Stromquelle 27 nicht in Betrieb genommen werden kann, wenn das vorstehend aufgeführte spezifische Ziel 50 nicht vom optischen Element 42 erkannt wird. Sobald das vorstehend aufgeführte spezifische Ziel 50 von dem optischen Element 42 erkannt wird, kann die Stromquelle 27 anlaufen. Auf diese Weise kann verhindert werden, dass die Stromquelle 27 versehentlich gestartet wird, wodurch die Betriebssicherheit verbessert wird.
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Während des Betriebs überträgt das optische Element 42, wie in 4 gezeigt, wenn dieses erfasst, dass sich ein Objekt 52, wie die Hand des Nutzers, in der Sicherheitszone 34 befindet, ein Betriebssignal an die Steuerung 44, um die Steuerung 44 dazu zu bringen, die Stromquelle 27 zu steuern, den Betrieb fortzusetzen, wie in 5 gezeigt, wodurch dem Bearbeitungselement 28 ermöglicht wird, einen Sägeprozess an einem Werkstück durchzuführen. Sobald das optische Element 42 feststellt, dass das vorstehend aufgeführte Objekt 52 den Sicherheitsbereich 34 verlässt oder in den Gefahrenbereich 33 eintritt, wie in 6 gezeigt, überträgt das optische Element 42 ein Bremssignal an das Steuergerät 44, wie in 7 gezeigt. Das Steuergerät 44 steuert dann die Bremse 43, um eine Bremssteuerung für die Stromquelle 27 durchzuführen, damit die Stromquelle 27 sofort aufhört zu arbeiten, um zu verhindern, dass das vorstehend aufgeführte Objekt 52 von dem Bearbeitungselement 28 geschnitten wird.
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Andererseits kann die Logik des optischen Elements 42, das das Eindringen des Objekts 52 in die Gefahrenzone 33 beurteilt, nicht beschränkte Variationen aufweisen, um das Bremssignal an das Steuergerät 44 nur dann zu senden, nachdem das Objekt 52 in die Gefahrenzone 33 eingetreten ist. In einer in 8 gezeigten zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, beurteilt das optische Element 42 entsprechend der Bewegungsbahn T des Objekts 52, wie z. B. die Hand des Nutzers, ob dieses in den Gefahrenbereich 33 eintreten kann. Wenn das Objekt 52 in den Gefahrenbereich 33 eindringen kann, dann sendet das optische Element 42 ein Bremssignal an die Steuereinheit 44, damit die Steuereinheit 44 die Stromquelle 27 steuert, den Betrieb über die Bremse 43 zu stoppen. Wenn beispielsweise ein Sägevorgang durchgeführt wird, kann die Hand des Nutzers ihre Position aufgrund Schieben des Werkstücks in Richtung der Bearbeitungselement 28 kontinuierlich ändern. Während der Positionsänderung erfasst das optische Element 42 kontinuierlich die Position der Hand, und bestimmt dann eine mögliche Position der Hand, die diese erreichen kann, gemäß assoziierten Informationen wie deren Bewegungsrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit. Wenn das optische Element 42 feststellt, dass die Folgeposition der Hand in der Gefahrenzone 33 liegen könnte, dann sendet das optische Element 42 ein Bremssignal an die Steuerung 44, wie in 7 gezeigt, damit die Steuerung 44 die Stromquelle 27 steuert, um den Betrieb durch die Bremse 43 zu stoppen.
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Zusammenfassend lässt sich sagen, dass das Sicherheitsmodul 40 der vorliegenden Erfindung das optische Element 42 verwendet, um zu beurteilen, ob sich das Objekt 52 in der Gefahrenzone 33 befindet oder in die Gefahrenzone 33 eindringen kann, wobei das Steuergerät 44 verwendet wird, um die Stromquelle 27 so zu steuern, dass der Betrieb durch die Bremse 43 gestoppt wird, um zu verhindern, dass das Objekt 52 durch das Bearbeitungselement 28 geschnitten wird, wodurch das Ziel der Verbesserung der Betriebssicherheit erreicht wird. Es ist jedoch zusätzlich zu erwähnen, dass das Sicherheitsmodul 40 der vorliegenden Erfindung modularisiert werden kann, um zusammen mit verschiedenen Bearbeitungsmaschinen, wie z.B. einer Drehmaschine, einer Bohrmaschine, einer Fräsmaschine oder einer Sägemaschine, wie einer Gehrungssäge, Bandsäge, Fliesensäge, Metallschneidesäge, Tischsäge oder Kreissäge, verwendet zu werden, solange die Bearbeitungsmaschine in Koordination damit strukturell mit einem Bearbeitungselement zur Durchführung einer Bearbeitung an einem Werkstück und einer Energiequelle zum Antrieb des Bearbeitungselements angeordnet ist.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- US 11629817 B1 [0002]
- US 7924817 B2 [0002]