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Lichtgitterschranke mit mehreren Strahlen Es sind Schutzanlagen unter
Benutzung einer größeren Zahl meist parallel verlaufender Lichtschranken bekannt.
Insbesondere bei Pressen und Stanzen dienen derartige Anlagen zur Alarmabgabe oder
zum Anhalten der Pressen und Stanzen, wenn eine Person in die Schrankenfläche eingreift
und somit in den gefährlichen Bereich geraten kann. Solche Gitterschranken sind
bei Maschinen meist so eingerichtet, daß sie nur dann ansprechen, wenn ein gefährlicher
Arbeitsgang der Maschine stattfindet.
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Da derartige Lichtgitterschranken meist vor tödlichen Gefahren schützen
sollen, ist große Sicherheit eine unabweisbare Forderung. Zur Steigerung der Sicherheit
hat man versucht, insbesondere im ungefährlichen Arbeitsgang (Aufwärtsbewegung der
Presse) die Anlage automatisch zu prüfen, was jedoch nicht vollständig gelingt,
da die Strahlenempfänger normalerweise in Reihe liegen müssen und z. B. der Kurzschluß
eines Strahlenempfängers dann nicht gemeldet wird.
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Andererseits ist die Sicherheit dadurch gesteigert worden, daß man
die Lichtschranken abwechselnd auf verschiedene Empfänger einwirken läßt, so daß
bei Ausfall einer Lichtschranke die andere noch arbeitsfähig ist und den Schutz
übernehmen kann.
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Die Erfindung betrifft eine Lichtgitterschranke mit mehreren in einer
Ebene angeordneten Strahlen, insbesondere als Schutzvorrichtung an Pressen, wobei
jedem Strahl ein Strahlenempfänger zugeordnet ist und während des Abwärtsganges
alle Strahlenempfänger in einer logischen Und-Schaltung, z. B. in Reihenschaltung,
liegen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß, zweckmäßig mit den Maschinentakten
gekoppelt, die Strahlenempfänger während des Abwärtsganges in eine logische Und-Schaltung
unter Freigabe sämtlicher Strahlen und während des Aufwärtsganges in eine logische
Oder-Schaltung unter Ausschaltung sämtlicher Strahlen geschaltet werden, wobei die
Strahlenempfänger so geschaltet sind, daß sie im ersten Fall die Maschine anhalten,
wenn mindestens ein Strahlenempfänger keinen Strom führt, und im zweiten Fall Alarm
geben oder die Maschine anhalten, wenn mindestens ein Strahlenempfänger Strom führt.
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Nach der Erfindung ist es zweckmäßig, bei Steuerung durch die Maschine
die Und-Schaltung während des gefahrbringenden Maschinentaktes, die Oder-Schaltung
während des gefahrlosen Maschinentaktes einzuschalten.
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Die bisher bekanntgewordenen Einrichtungen, die sowohl im Abwärtsgang
arbeiten als auch im Aufwärtsgang prüfen, prüfen nur die Funktionsfähigkeit der
ganzen Anlage, erfassen aber nicht den entscheidenden Fall, der vorliegen kann,
d. h. die Betriebssicherheit der einzelnen Lichtzelle, was nach der Erfindung jedoch
geschieht.
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Die geforderte UND/Oder-Schaltung kann z. B. dadurch erfolgen, daß
die Strahlenempfänger einmal in Reihe und einmal parallel geschaltet werden.
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Besonders einfach und betriebssicher wird die Anlage, wenn nach der
Erfindung jeder Strahlenempfänger (Zelle) einen eigenen Ankopplungswiderstand in
einem eigenen Stromkreis enthält, wobei an den Spannungsteilerpunkten zwischen Strahlenempfänger
und Widerstand je zwei Dioden mit entgegengesetzter Sperrichtung angreifen, die
je zu einem logischen Und- und einem Oder-Gatter zusammengefaßt sind, die zu den
zwei Ausgangsschaltungen führen. Es ist nach der Erfindung weiterhin vorteilhaft,
in an sich bekannter Weise die Strahlenempfänger zu zwei oder mehreren Gruppen zusammenzufassen,
die kammartig ineinandergreifen, wobei jede Gruppe für sich gemäß Anspruch 1 oder
folgende geschaltet ist. Man erreicht dadurch nicht nur die an sich bekannte Erhöhung
der Sicherheit, wenn eine Gruppe ausfällt, sondern man kann erreichen, daß die Summe
der Ströme, die über die Dioden in Sperrichtung fließen, kleiner bleiben als der
Strom, der über eine Diode im richtigen Sinn fließt.
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Die gemäß der obengenannten Beschreibung geforderte Ausschaltung
der Strahlenquellen kann dadurch erfolgen, daß man die Strahlenquellen elektrisch
ausschaltet. Es ist aber auch möglich, vor den Strahlenquellen Blenden anzuordnen,
die gemeinsam bewegt werden, was insbesondere bei Maschinensteuerung keine Schwierigkeiten
bereitet.
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Die Erfindung wird an Hand der Abbildung erläutert. Sie stellt die
Erfindung im Beispiel einer Exzenterpresse dar. Die Exzenterpresse wird durch den
Ständer 1 zusammengehalten, über einen Motor 2 wird über die Räder 3, 4 die Kurbelwelle
5 der Presse betätigt. Die Presse besteht aus dem Werkzeug-
halter
6, der periodisch gegen den Werkzeughalter 7 anläuft. Vor bzw. vor und hinter der
Presse ist eine Lichtgitterschranke 8 angeordnet. Die Lichtgitterschranke besteht
aus den Lichtquellen 9, die über die Optiken 10 eine Reihe parallel verlaufender
Lichtstrahlen bilden, die ihrerseits über die Optikenll und nicht gezeichnete Blenden
auf den Lichtempfänger im vorliegenden Fall auf die Zellen 13, 14, 15, 16, 17 und
18 gelangen.
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Die Arbeitsweise der Presse und der erfindungsgemäßen Lichtgitterschranke
ist wie folgt: Bei kurzzeitigem Andrücken des Kontaktes 19 wird das Schaltschütz
20 betätigt. Es hält sich über dem Kontakt 20 fest. Es schaltet über die Kontakte
21, 22 den Motor 2 ein. Der Werkzeughalter 6 beginnt daraufhin abwärts zu laufen.
Da die Photozellen 13 bis 18 Licht erhalten, besitzen sie einen niedrigen Widerstand.
Sie sind jeweils mit einem Widerstand 23 in Reihe gelegt, so daß, wenn alle Lichtstrahlen
intakt sind, alle Spannungsteilerpunkte einen positiven Wert annehmen. Über die
Dioden 24 kann wegen der Sperrwirkung kein Strom fließen, und die Röhren 25, 26
bleiben unbeeinflußt. Sie führen Strom, weil ihre Gitterwiderstände 27 entsprechend
vorgespannt sind.
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Wird jedoch mindestens ein Lichtstrahl, z. B. der dritte von oben,
unterbrochen, so wird die Zelle 15 stromlos und der zugehörige Spannungsteilerpunkt
negativ, und die zugehörige Röhre 25 erhält über die zugehörige Diode 24 eine negative
Gitterspannung, die zu einer Drosselung der Röhre 25 führt. Der zur Röhre 25 gehörige
Relaiskontakt 28 wird infolgedessen geöffnet, und das Schaltschütz 20 fällt ab.
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Dadurch bleibt die Maschine stehen. Es ist gleichgültig, ob die Verdunkelung
der Gitterschranke durch das Eingreifen einer Person oder durch einen Fehler in
der Schaltung eingetreten ist. Die Gefährdung von Personen wird auf jeden Fall durch
das Stillsetzen der Maschine ausgeschaltet. Ueber die Röhren 25 und 26 liegen die
Photozellen 13 bis 18 in einer logischen Und-Schaltung. Dabei bilden die Photozellen
13, 15, 17 mit der Röhre 25 und dem Relaiskontakt 28 über die Diode24 die eine Gruppe
und die Photozellen 14, 16 und 18 mit der Röhre 26 und deren Relaiskontakt 29 die
zweite Gruppe.
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Die Kurbelwelle 5 betätigt über drei Steuerscheiben 30, 31, 32 drei
Kontakte 33, 36, 35. Die drei Steuerscheiben30, 31, 32 sind rechts neben der Vorderansicht
nochmals in Seitenansicht dargestellt, um ihre Steuerbereiche zu erkennen. Beim
soeben beschriebenen gefährlichen Abwärtsgang des Werkzeughalters 6 erfolgt durch
die Steuerscheiben praktisch keine Betätigung.
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Beim Beginn und Ende des Aufwärtsganges des Werkzeughalters 6, d.
h. im ungefährlichen Takt der Maschine, wird durch die Steuerscheibe 30 das Schaltschütz
20 über den Kontakt 33 festgehalten. Das geschieht, um zu Beginn des Aufwärtsganges
und vor dessen Beendigung Zeit für die Umschaltung zu gewinnen und die Maschine
nicht unnötig anzuhalten.
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Über die Steuerscheibe32 wird der Transformator 34 durch Öffnung des
Kontaktes 35 an der Steuerscheibe 32 abgeschaltet und damit die Strahlenquelle 9
zum Verlöschen gebracht. Ferner wird über das Steuerrad 31 durch Schließung des
Kontaktes 36 die den Röhren 37, 38 zugehörigen Relaiskontakte 39 und 40 in dem Haltekreis
eingefügt. Durch Einschaltung der Röhren 37, 38 ist die Oder-Schaltung wirk-
sam.
Die Röhren 37, 38, die über die Gitterwiderstände 41 so eingestellt sind, daß sie
Strom führen, lassen die Oder-Schaltung wirksam werden. Wenn eine der Photozellen
13 bis 18 leitfähig ist, erhält eine von den Röhren 37 oder 38 eine positive Spannung,
das zugehörige Relais 39, 40 spricht an, und der zugehörige Stromkreis, der über
die Relaiskontakte 39 und 40 geschlossen ist, wird geöffnet. Damit wird der Haltekontakt
20' des Schaltschützes 20 unwirksam, und das Schaltschütz fällt ab. Die Maschine
bleibt stehen. Man kann dadurch auch einen Alarm einschalten, aber das Stehenbleiben
der Maschine bedeutet eine bessere Sicherheit für das Leben der Personen.
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Die Und-Schaltung wird ohne Schaden beim Aufwärtsgang nicht ausgeschaltet,
da sie ohnehin unwirksam wird. Man könnte sie aber auch ausschalten.
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Durch die abwechselnde Einschaltung der Röhren 25, 26 und 37, 38
wird die logische Und/Oder-Schaltung abwechselnd wirksam, und die Anlage zeigt sowohl
an, wenn einer der Lichtempfänger 13 bis 18 leitfähig wird oder eine Unterbrechung
aufweist. Die Kontrolle erfaßt also alle Möglichkeiten. Durch Betätigung des Kontaktes
43 kann die Maschine von Hand ausgeschaltet werden.
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Es sind noch verschiedene Abänderungen der Erfindung möglich, die
das vorliegende Beispiel nicht enthält. Es können z. B. die Dioden 24 und 42 statt
jeweils auf zwei auch auf eine Röhre einwirken.
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Allerdings ist dann die Einstellung schwieriger.
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Ferner ist es möglich, die geforderte Ausschaltung der Strahlenquellen
während der Oder-Schaltung statt durch elektrisches Ausschalten der Lichtquellen
auch durch eine Abblendung der Strahlen zu bewirken.
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Bei Maschinen kann die Blende mechanisch über die Kurbelwelle 5 gesteuert
werden.
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Es können ferner Röhrenschaltungen durch Transistoren ersetzt werden.
Erfolgt die.Umschaltung nicht durch eine Maschine, so kann diese Erfindung auch
durch eine periodisch arbeitende Umschaltvorrichtung erfüllt werden, wobei vorteilhaft
Anlagen mit mehreren Gruppen Verwendung finden und die Oder-Schaltung nacheinander
jeweils nur bei einer Gruppe vorgenommen wird, um die Schranke an sich wirksam zu
halten.
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Es ist vorteilhaft, die Lichtquellen nur dann auszuschalten, wenn
eine Unterbrechung des Strahlenganges stattfindet. Die logische Oder-Schaltung wird
dann durch ein Und-Relais eingeschaltet, was bei Maschinen sowohl im gefährlichen
als auch im ungefährlichen Takt erfolgen kann. Gegebenenfalls sind die Steuerscheiben
entsprechend zu ändern.
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Dann ist es jederzeit möglich, die Maschine in an sich bekannter Weise
auch so zu schalten, daß sie vor Beginn des gefährlichen Taktes stehenbleibt, wenn
während des ungefährlichen Taktes keine Verdunkelung stattgefunden hat. Eine Verdunkelung
findet stets statt, wenn die Maschine im ungefährlichen Takt beschickt wird.