DE29920715U1

DE29920715U1 - Lichtschrankenanordnung zur Überwachung eines Gefahrenbereiches einer Maschine

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Publication number: DE29920715U1
Application number: DE29920715U
Authority: DE
Original assignee: Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
Current assignee: Leuze Lumiflex GmbH and Co KG
Priority date: 1999-11-25
Filing date: 1999-11-25
Publication date: 2000-02-24
Anticipated expiration: 2009-11-26

Description

Beschreibung

Die Neuerung betrifft eine Lichtschrankenanordnung zur Überwachung eines Gefahrenbereiches einer Maschine gemäß dem Oberbegriff des Schutzanspruches 1.

Unter dem Begriff "Lichtschrankenanordnung" sind hier optoelektronische Sensoren zu verstehen, wie z.B. einzelne Lichtschranken, Lichtgitter, Lichtvorhänge etc. Aus dem Stand der Technik ist bekannt, Lichtschranken zur Überwachung von Gefahrenbereichen und zum Schutz von Bedienpersonal einzusetzen. Dringt ein Mensch in den Arbeits- bzw. Gefahrenbereich einer Maschine ein, so ist die Maschine abzuschalten. Zur Erreichung einer hohen Produktionsauslastung muß detektierbar sein, ob ein Mensch bzw. ein als "unzulässig" anzusehender Gegenstand oder ein als "zulässig" anzusehender Gegenstand, wie z.B. ein zu bearbeitendes

Werkstück, in den Gefahrenbereich der Maschine gelangt, bei dem die Maschine nicht abgeschaltet werden soll.

Zu diesem Zweck sind am Eingang bzw. Ausgang des Gefahrenbereiches sog. "Muting-Sensoren" vorgesehen, die eine Unterscheidung zwischen Menschen bzw. unzulässigen Gegenständen und zulässigen Gegenständen ermöglichen. Wird ein zulässiger Gegenstand detektiert, so erzeugen die Muting-Sensoren ein "Unterdrückungssignal", das bewirkt,, daß trotz einer Unterbrechung der Lichtschranken die Abschaltfunktion vorübergehend zu deaktivieren, d.h. die Maschine nicht abzuschalten ist. Wird hingegen eine Lichtschranke unterbrochen und erzeugen die Muting-Sensoren kein Unterdrückungssignal, so wird die zu überwachende Maschine abgeschaltet.

Die am Eingang bzw. Ausgang angeordneten Lichtschranken und Muting-Sensoren sind beim Stand der Technik jeweils an eine eigene Auswerteeinrichtung angeschlossen, die die Stromzufuhr zur Maschine steuert. Ferner ist jeder der beiden Auswerteeinrichtungen ein manuell zu betätigender Wiederanlaufschalter zugeordnet, wobei zum Einschalten der Maschine zunächst der Gefahrenzustand zu beseitigen ist und anschließend die am Eingang bzw. Ausgang der Maschine angeordneten Wiederanlaufschalter betätigt werden müssen.

5 Aufgabe der Neuerung ist es, die oben genannte Vorrichtung

so zu verbessern, daß sich die Bedienfreundlichkeit erhöht und der erforderliche Installationsaufwand verringert.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Schutzanspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Der Neuerung liegt die Idee zugrunde, die am Eingang und am Ausgang des Gefahrenbereiches angeordneten Lichtschranken und Muting-Sensoren an eine gemeinsame Auswerteeinrichtung anzuschließen und für den Wiederanlauf der Maschine einen einzigen zentralen Wiederanlaufschalter vorzusehen.

Durch eine einzige "zentrale" Auswerteeinrichtung, die sowohl für die Sensoren am Eingang als auch für die am Ausgang vorgesehen ist, verringert sich der bei der Installation erforderliche Verdrahtungsaufwand. Ferner läßt sich durch einen zentralen Wiederanlaufschalter, der für ein "Reset" sämtlicher Lichtschranken und Muting-Sensoren des Gefahrenbereichs vorgesehen ist, die "effektive Arbeitszeit", d.h. die Produktivität der Maschine erhöhen, da der Bediener nach Beseitigen des Gefahrenzustandes nur noch einen einzigen Wiederanlaufschalter betätigen muß. Dies ist insbesondere bei Maschinen mit größeren "Gefahrenbereichen" von Vorteil, bei denen beim Stand der Technik nacheinander zwei mehrere Meter voneinander entfernt angeordnete Wiederanlaufschalter betätigt werden mußten.

Vorzugsweise ist der zentrale Wiederanlaufschalter so angeordnet, daß der Gefahrenbereich vom Wiederanlaufschalter aus einsehbar ist. Vorteilhafterweise ist der Wiederanlaufschalter sowohl vom Eingang als auch vom Ausgang des Gefahrenbereiches hinreichend weit entfernt, so daß ein gleichzeitiges Betätigen des Wiederanlaufschalters und ein Eindringen in den Gefahrenbereich ausgeschlossen ist.

Nach einer Weiterbildung der Neuerung ist eine Warnlampe vorgesehen, die im Muting-Betrieb, d.h. bei Ansprechen der Muting-Sensoren, ein Warnsignal erzeugt, das anzeigt, daß die "Abschaltfunktion" aufgrund eines als zulässig detektierten Gegenstandes vorübergehend deaktiviert ist.

Aus Sicherheitsgründen kann in der Auswerteeinrichtung eine redundante Signalverarbeitung mit zwei separaten Mikroprozessoren vorgesehen sein. Die von den Lichtschranken bzw. Muting-Sensoren gelieferten Signale werden dabei von den beiden Mikroprozessoren getrennt verarbeitet und laufend auf Übereinstimmung der Ergebnisse überprüft.

Ferner kann eine sog. "Anlaufsperrfunktion" und eine "Wiederanlaufsperrfunktion" vorgesehen sein. Die AnlaufSperrfunktion

sorgt dafür, daß bei Einschalten oder Wiederkehren der Versorgungsspannung der Maschine auch bei freiem Eingang bzw. Ausgang die Lichtschranken bzw. Muting-Sensoren nicht automatisch sondern erst nach Betätigen und Wiederloslassen des Wiederanlaufschalters (Reset-Schalter) in den Ein-Zustand übergehen. Die WiederanlaufSperrfunktion hingegen verhindert, daß die Ausgänge der Lichtschranken bzw. Muting-Sensoren automatisch in den Ein-Zustand übergehen, wenn die Schutzfelder am Eingang bzw. Ausgang wieder freigegeben werden. Die "Entriegelung" geschieht ebenfalls durch Betätigen und Wiederloslassen des Wiederanlaufschalters.

Die Anlauf-/Wiederanlaufsperre wird also aufgehoben, wenn die Schutzfelder aller angeschlossenen optoelektronischen Schutzeinrichtungen frei sind, nachgeschaltete Relais bzw. Schütze in ihre Ausgangsstellung zurückgefallen sind und der Wiederanlaufschalter betätigt und wieder losgelassen wurde.

Im folgenden wird die Neuerung anhand eines Ausführungsbeispieles im Zusammenhang mit der Zeichnung ausführlicher erläutert. Die einzige Figur 1 zeigt ein schematisches Ausführungsbeispiel gemäß der Erfindung.

Fig. 1 zeigt ein Fließband 1, das sich in Richtung eines Pfeiles 2 bewegt und einen Gegenstand 3, z.B. ein Werkstück, transportiert. Ferner sind zwei Lichtschranken vorgesehen, die jeweils aus einem lichtsendenden Element 4 bzw. 5 und einem lichtempfangenden Element 6 bzw. 7 bestehen. Die Lichtstrahlen zwischen den lichtsendenden Elementen 4, 5 und den lichtempfangenden Elementen 5, 6 sind durch gestrichelt dargestellte Lichtstrahlen 8 bzw. 9 angedeutet. Der Lichtstrahl 8 zwischen dem Lichtsendeelement 4 und dem Lichtempfangselement 6 ist hier durch das Werkstück 3 unterbrochen, d.h. die Lichtschranke liefert ein "Unterbrechungssignal".

Der Bereich zwischen den beiden Lichtschranken wird als

Arbeits- bzw. Gefahrenbereich 10 eines Roboters 11 bezeichnet, der einen in den Gefahrenbereich 10 ragenden Roboterarm 12 aufweist. Der Roboter 11 wird über elektrische Leitungen 13, 14 von einer Spannungsquelle 15 versorgt, wobei die Stromzufuhr über einen Schalter bzw. Schütz 16 gesteuert wird.

Bei der hier gezeigten Bewegungsrichtung des Fließbandes 1 bildet die Lichtschranke 4, 6 einen Eingang und die Lichtschranke 5, 7 einen Ausgang des Gefahrenbereiches 10.

Am Eingang und am Ausgang des Gefahrenbereiches 10 sind hier jeweils zwei sog. Muting-Sensoren angeordnet. Die Muting-Sensoren bestehen jeweils aus einem Lichtsende-/ Lichtempfangselement 17-20 und einem zugeordneten Reflektor 21-24. Die Lichtstrahlen zwischen den Lichtsende-/Lichtempfangselementen 17-20 und den Reflektoren 21-24 sind durch gestrichelte Linien 25-28 angedeutet. Die Lichtstrahlen 25 und 26 sind durch das Werkstück 3 unterbrochen. Die Lichtstrahlen 27 und 28 hingegen kreuzen sich im Mittelbereich des Fließbandes 1 und werden von den Reflektoren 23, 24 reflektiert.

Während die Lichtschranken 4, 6 bzw. 5, 7 hier lediglich detektieren, ob sich im Eingang bzw. Ausgang des Gefahrenbereiches 10 ein Gegenstand befindet, detektieren die durch die Lichtsende-/Empfangselemente 17-20 und die Reflektoren 21-24 gebildeten Muting-Sensoren, ob gerade ein Gegenstand

0 den Eingang bzw. Ausgang des Gefahrenbereiches 10 passiert,

der als zulässiger bzw. als unzulässiger Gegenstand anzusehen ist.

Die Lichtschranken und die Muting-Sensoren 17-24 sind über 5 elektrische Leitungen 29-34 mit einer gemeinsamen Auswerteeinrichtung 35 verbunden, welche die von den Sensoren gelieferten Signale verarbeitet bzw. auswertet. Die Auswerteeinrichtung 35 ist über eine elektrische Steuerleitung 36

mit dem Schütz 16 und über eine elektrische Leitung 37 mit einem zentralen Wiederanlaufschalter 38 verbunden.

Die Auswerteeinrichtung 35 kann eine speicherprograiranierbare Steuerung (SPS) sein. Die Muting-Sensoren können alternativ zu Fig. 1 auch Ultraschallsensoren oder Funksensoren sein.

Die Anordnung der Lichtschranken und Muting-Sensoren ist nicht auf die in Fig. 1 gezeigte Anordnung beschränkt.

Die einzelnen Sensoren können in verschiedenen Ebenen und Richtungen bezüglich des Fließbandes 1 angeordnet sein, z.B. quer, senkrecht oder schräg zur Fließbandebene.

Im folgenden wird die Funktionsweise der oben beschriebenen Lichtschrankenanordnung näher erläutert. Es wird angenommen, daß das Fließband 1 in Richtung des Pfeiles 2 läuft und noch leer ist. Der Roboter ist im Betriebszustand, wobei der Schütz 16 in der gezeigten geschlossenen Stellung ist. Die Lichtschranken 4, 6 bzw. 5, 7 sind zunächst offen, d.h. die Strahlen 8, 9 sind nicht unterbrochen.

Nun wird das Werkstück 3 in den Eingang des Gefahrenbereiches

10 befördert, wobei zunächst die Muting-Sensoren 17, 21 bzw. 18, 22 ansprechen, d.h. die Lichtschranken 25, 26 werden, wie in Fig. 1 gezeigt, unterbrochen. In Abhängigkeit

5 von der Form und Größe des Werkstückes 3 sprechen die Muting-

Sensoren 17, 21 bzw. 18, 22 nacheinander oder gleichzeitig an. Anhand des Ansprechverhaltens der Muting-Sensoren 17, 21 bzw. 18, 22 kann die Auswerteeinrichtung 35 feststellen, ob das Werkstück 3 ein "zulässiger" oder "unzulässiger" Gegenstand ist. Wird das Werkstück 3 als zulässiger Gegenstand erkannt, so wird das Fließband 1 bzw. der Roboter

11 nicht abgeschaltet, wenn das Werkstück 3 die Lichtschranke 4, 6 unterbricht.

In analoger Weise wird am Ausgang des Gefahrensbereiches durch die Muting-Sensoren 19, 23 bzw. 20, 24 festgestellt, ob es sich bei dem Werkstück 3 um einen zulässigen oder unzulässigen Gegenstand handelt.

Detektieren die Muting-Sensoren am Eingang oder Ausgang des Gefahrenbereiches 10 einen unzulässigen Gegenstand, so wird bei Unterbrechen der Lichtstrahlen 8, 9 der Lichtschranke 4, 6 bzw. 5, 7 der Schütz 16 durch die Auswerteeinrichtung 3 5 geschaltet, wodurch die Stromzufuhr zum Roboter 11 unterbrochen wird. Ferner kann vorgesehen sein, daß bei einer Abschaltung des Roboters 11 auch das Fließband 1 abgeschaltet wird.

Kurz zusammengefaßt haben die Muting-Sensoren 17-24 somit die Aufgabe, den Betrieb des Roboters 11 bzw. des Fließbandes

I nur dann abzuschalten, wenn ein unzulässiger Gegenstand und insbesondere ein Mensch in den Gefahrenbereich eindringt.

Nach Beseitigung eines Gefahrenzustandes kann der Roboter

II durch Betätigen des zentralen Wiederanlaufschalters 38 bzw. des Schützes 16 wieder eingeschaltet werden.

Claims

1. Vorrichtung zur Überwachung eines Gefahrenbereiches einer Maschine, der einen Eingang und Ausgang aufweist, mit
Lichtschranken, die am Eingang bzw. Ausgang angeordnet sind, zum Erzeugen eines Unterbrechungssignales, wenn sich ein Mensch oder ein Gegenstand im Eingang bzw. Ausgang befindet,
Muting-Sensoren, die dem Eingang bzw. Ausgang zugeordnet sind, zum Erzeugen eines Unterdrückungssignals, wenn ein als zulässig angesehener Gegenstand den Eingang bzw. Ausgang passiert, wobei die Lichtschranken und Muting-Sensoren des Eingangs bzw. Ausgangs an eine Auswerteeinrichtung angeschlossen sind, die einen Schalter zum Abschalten der Maschine betätigt, wenn ein Unterbrechungssignal und kein dem Unterbrechungssignal zugeordnetes Unterdrückungssignal vorliegt, einem Wiederanlaufschalter zum Einschalten der Maschine, der manuell zu betätigen ist, wobei ein Einschalten der Maschine nur dann erfolgt, wenn kein Unterbrechungssignal vorliegt, dadurch gekennzeichnet,
daß die Lichtschranken (4-7) und Muting-Sensoren (17-21) des Eingangs und des Ausgangs an eine gemeinsame Auswerteeinrichtung (35) angeschlossen sind und daß ein einziger Wiederanlaufschalter (38) zum Einschalten der Maschine (1, 11) vorgesehen ist, der an die gemeinsame Auswerteeinrichtung (35) angeschlossen ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wiederanlaufschalter (38) so angeordnet ist, daß vom Wiederanlaufschalter (38) aus der Gefahrenbereich (10) einsehbar ist.

3. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß an die Auswerteeinrichtung (35) eine Warnlampe (39) angeschlossen ist, die bei Erzeugung des Unterdrückungssignales leuchtet.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (35) eine speicherprogrammierbare Steuerung ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteeinrichtung (35) zwei Mikroprozessoren aufweist zur redundanten Verarbeitung der von den Lichtschranken (4-7) und den Muting-Sensoren (17-27) gelieferten Signale, wobei die Auswerteergebnisse ständig auf Übereinstimmung miteinander verglichen werden.