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Die
Erfindung betrifft ein Sicherheits-Lichtgitter zur Überwachung
eines Schutzfeldes gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
Lichtgitter für die Sicherheitstechnik dienen beispielsweise
zur Absicherung von gefahrbringenden Maschinen, wie Gesenkbiegepressen,
Stanzmaschinen, Schneidwerkzeugen, Schweißrobotern und
dergleichen. Das Sicherheits-Lichtgitter schützt dabei
vor unzulässigem Eindringen in Gefahrenbereiche, indem
das durch das Lichtgitter aufgespannte Schutzfeld auf Verletzung durch
ein Objekt überwacht wird. Wird das Schutzfeld verletzt,
gibt das Sicherheits-Lichtgitter ein entsprechendes Signal aus,
das z. B. ein Abschalten der gefahrbringenden Maschine auslösen
kann.
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Entsprechend
der Anwendung muss das Lichtgitter vor einem Ersteinsatz oder auch
nach einem Austausch konfiguriert, eingestellt oder justiert werden.
Hierbei wird beispielsweise eingestellt,
- – ob
ein Ausrichtstrahl aktiv oder inaktiv sein soll,
- – ob eine Schätzkontrolle aktiv oder inaktiv
sein soll,
- – ob eine Wiederanlaufsperre aktiv oder inaktiv sein
soll,
- – ob eine hohe oder niedrige Reichweite eingestellt
werden soll,
- – welches Signal an einem Diagnoseausgang anliegen
soll,
oder andere bekannte Funktionen für Lichtgitter.
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Es
sind Lichtgitter bekannt, bei denen die Konfigurationsdaten mit
Hilfe von Drahtbrücken am Lichtgitter selbst oder an einem
zugehörigen Steuergerät eingestellt werden. Dies
ist nicht nur zeitaufwändig und arbeitsintensiv, sondern
es müssen im Gerät bestimmte Verfahren eingestellt
sein, damit bei einem einfachen Fehler, wie Drahtbruch, die eingestellte
Funktion sich nicht unbeabsichtigt ändert. Diese Konfigurationsart
birgt daher ein Sicherheitsrisiko und ist nicht sehr komfortabel.
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Weiter
sind sogenannte DIP-Schalter zur Konfiguration bekannt, die aber
den Nachteil haben, dass sie nur von einem Fachmann bedient werden können
und im Inneren des Geräts angeordnet sind. Zum Einstellen
ist daher stets ein (Öffnen des Gerätes notwendig.
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Darüber
hinaus sind Sicherheits-Lichtgitter bekannt, bei denen die Konfiguration über
eine graphische Bedienoberfläche eingestellt werden kann. Dazu
bedarf es einerseits eines Computers oder einer SPS und einer entsprechenden
Schnittstelle am Lichtgitter zur Verbindung mit dem Computer oder der
SPS. Dadurch ist zwar eine komfortable Eingabe gegeben, aber in
nachteiliger Weise bedarf es dafür eines hohen Aufwandes.
Es muss ein Zusatzgerät, wie ein PC und eine Gerätekommunikationsschnittstelle
bereitgestellt werden.
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Aus
der
DE 203 17 976
U1 ist ein Sicherheits-Lichtgitter bekannt zur Überwachung
eines Schutzfeldes mit einer Lichtsendeleiste, die eine Reihe nebeneinander
angeordneter Lichtsender aufweist und einer Lichtempfangsleiste,
die den Lichtsendern entsprechende ebenfalls nebeneinander angeordnete
Lichtempfänger aufweist, so dass eine Vielzahl zueinander
paralleler und das Schutzfeld bildender Lichtschranken gebildet
sind, mit wenigstens einer Steuer- und Auswerteeinheit, die die
einzelnen Lichtschranken steuert und auswertet, so dass bei Unterbrechung
einer oder mehrerer Lichtschranken durch ein Objekt ein Warnsignal
ableitbar ist und mit Konfigurationsmitteln zum Konfigurieren des
Lichtgitters, wobei die Konfigurationsmittel durch zwei Eingabeelemente
und wenigstens ein Anzeigeelement gebildet sind.
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Aus
der
DE 10 2007
020 593 A1 ist eine Eingabeeinrichtung zur Durchführung
von Schalt-, Stell- und anderweitigen Eingabe- und Selektionsoperationen
durch einen Anwender bekannt. Derartige Eingabeeinrichtungen sind
insbesondere in Form von Schaltern, Schiebern und Touchscreens bei
Elektrogeräten sowie anderweitigen Steuerungen, z. B. im Fahrzeugbereich
vorgesehen. Ein Eingabeorgan ist dabei so ausgebildet, dass dieses
ein haptisches Feedback liefert und eine Auswerteschaltung eine Detektionszone
definiert, in welcher sich das Eingabeorgan befindet.
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Davon
ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Lichtgitter
der eingangs angegebenen Art zu schaffen, das einfach und in kostengünstiger
Weise einstellbar ist. Weiter soll die Einstellmöglichkeit
robust und widerstandsfähig gegenüber Umgebungseinflüssen
sein. Weiter soll die Einstellmöglichkeit jederzeit zugänglich
und betätigbar sein.
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Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Lichtgitter mit den Merkmalen
des Anspruchs 1.
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Dadurch,
dass das Bedienelement ohne mechanisch bewegliche Teile ausgebildet
ist, kann das Bedienelement sehr einfach geschützt vor
Umgebungseinflüssen untergebracht werden. Weiter ist das
Bedienelement nahezu verschleißfrei, im Gegensatz zu mechanisch
betätigten Bedienelementen. Zur Betätigung des
Bedienelements ist kein direkter Kontakt mit dem Bedienelement notwendig.
Beispielsweise kann das Bedienelement durch einfache Annäherung
an das Bedienelement oder lediglich durch eine Berührung
aktiviert werden. Dadurch kann das Bedienelement im Innern einer
Leiste untergebracht werden, geschützt vor Umgebungseinflüssen.
Durch die Unterbringung des Bedienelements im Innern des Gehäuses
ist das Gehäuse für die Leiste einfacher herstellbar,
da keine Bohrungen oder Aussparungen für einen direkten
Zugang zu dem Bedienelement hergestellt werden braucht. Dadurch
kann das Gehäuse der Leisten sehr einfach ausgebildet werden und
ist dabei robust gegenüber äußeren Umgebungseinflüssen
wie Feuchtigkeit, Spritzwasser, Staub und andere Partikel.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist das
Bedienelement ein kapazitives Bedienelement, welches durch direkte
oder indirekte Berührung mit einem Finger aktivierbar ist.
Kapazitive Bedienelemente sind sehr einfach durch einen Finger aktivierbar.
Im Unterschied zu optischen Bedienelementen sind kapazitive Bedienelemente
robuster gegen Fehlbetätigungen und günstiger.
So führen beispielsweise zufällig an dem Bedienelement vorbeigeführte
Gegenstände nicht zu einer Betätigung des Bedienelements.
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Das
Bedienelement ist vorzugsweise als Taste oder Schalter ausgebildet.
Dies hat den Vorteil, dass mit Hilfe der Taste oder des Schalters
Funktionen sehr einfach ein- und wieder ausgeschaltet werden können.
So kann eine Funktion beispielsweise mit einer ersten Betätigung
einer Taste eingeschaltet werden und nach Ablauf einer bestimmten
Zeit automatisch abgeschaltet werden, oder durch erneutes Betätigen
der Taste wieder deaktiviert werden. Jedoch kann es auch vorgesehen
sein, das Bedienelement als Bedienfeld, als Schiebefeld, als Drehfeld oder
dergleichen auszubilden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist vor dem Bedienelement eine Frontscheibe
angeordnet. Dadurch ist das Bedienelement vor den Umgebungseinflüssen
geschützt und gleichzeitig für einen Bediener gut
sichtbar. Auf den Frontscheibe können dabei Symbole zur
Erkennung des Bedienelementes und Bedienungshinweise selbst aufgebracht
sein. Dabei werden für verschiedene Funktionen verschiedener Bedienelemente
unterschiedliche Symbole verwendet.
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Dadurch,
dass das Bedienelement ohne mechanisch bewegliche Teile ausgebildet
ist, kann dieses sehr einfach den Anforderungen der Dichtigkeitsklasse
IP54 oder höher genügen. Diese Dichtigkeitsklassen
sind dem Fachmann bekannt und definieren die Art der Dichtigkeit
von Gehäusen. Das Bedienelement braucht hierzu lediglich
im Innern eines wenigstens insbesondere IP65, IP67 oder IP69 dichten Gehäuses
untergebracht werden. Es brauchen keine zusätzlichen Maßnahmen
zur Abdichtung getroffen werden. Dies hat den Vorteil, dass Lichtgitter
für sehr raue Umgebungsbedingungen sehr einfach mit Bedienelementen
ausgestattet werden können.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist mit
dem Bedienelement eine optische Ausrichthilfe, insbesondere ein
Laserstrahl aktivierbar. Die Leisten eines Lichtgitters müssen
bei der Inbetriebnahme oder nach einer Dejustage zueinander ausgerichtet
werden. Üblicherweise geschieht dies mit einer integrierten
Laser-Ausrichthilfe. Hierzu ist in wenigstens einer Leiste ein aktivierbarer
Laser vorgesehen, der während der Justage auf das gegenüberliegende
Gehäuse zu richten ist. Dort trifft der Laserstrahl beispielsweise
direkt auf eine Zielmarkierung oder nach einer Spiegelumlenkung
auf eine Zielmarkierung. Eine solche Laserausrichthilfe ist beispielsweise
in der
DE 10 2004
008 059 A1 der Anmelderin offenbart. Hierbei ist es vorgesehen,
die optische Ausrichthilfe jederzeit, unabhängig von der Funktion
des Lichtgitters zu aktivieren. So kann das Lichtgitter direkt nach
Anlegen einer Betriebsspannung ausgerichtet werden, ohne dass das
Lichtgitter zuvor konfiguriert worden ist. Die Bedienung des Bedienelements
ist also unabhängig von der Steuer- und Auswerteeinheit
des Lichtgitters möglich. Dies ist insbesondere bei der
Aktivierung der Laser-Ausrichthilfe wichtig, da der Laser aus Gründen
des Augenschutzes jederzeit abschaltbar sein muss. Durch das erfindungsgemäße
Bedienelement kann die optische Ausrichthilfe sehr einfach aktiviert
und deaktiviert werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist dem Bedienelement zugehörig
ein Anzeigeelement angeordnet. Das Anzeigeelement gibt den Schaltzustand oder
eine Rückmeldung zu der Betätigung des Bedienelementes
an. So kann optisch angezeigt werden, ob eine Betätigung
erfolgreich durchgeführt wurde. Das Anzeigeelement kann
durch eine Leuchtdiode, eine Leuchtdiodenanzeige, eine LCD-Anzeige
oder andere geeignete optischen Anzeigemittel gebildet sein.
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Im
Folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiels
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigen:
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1 eine
schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen
Lichtgitters;
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2 ein
Bedienelement und eine Ausrichthilfe,
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3 ein
weiteres Beispiel mit zwei erfindungsgemäßen Bedienelementen
und einer optischen Anzeige.
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Ein
erfindungsgemäßes Lichtgitter 1 weist eine
erste Leiste 12 auf, die eine Reihe nebeneinander angeordneter
Lichtsender 14 und/oder Lichtempfänger 18 aufweist
und eine zweite Leiste 16, die den Lichtsendern 14 und/oder
Lichtempfängern entsprechende, ebenfalls nebeneinander
angeordnete Lichtempfänger 18 und/oder Lichtsender 14 aufweist.
Jeweils gegenüber liegende Lichtsender 14 und
Lichtempfänger 18 bilden in bekannter Weise eine
Vielzahl zueinander paralleler Lichtschranken 20, deren Lichtstrahlen
in 1 durch gestrichelte Linien dargestellt ist. Das
Lichtgitter 1 mit seinen Lichtschranken 20 definiert
somit zwischen der ersten Leiste 12 und der zweiten Leiste 16 einen Überwachungsbereich
mit einem Schutzfeld 21. Das Lichtgitter 1 weist weiter
wenigstens eine Steuer- und Auswerteeinheit 24 auf. In
dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist sowohl in der
ersten Leiste 12 als auch in der zweiten Leiste 16 wenigstens
je eine Steuer- und Auswerteeinheit 22 bzw. 24 vorgesehen.
Die Steuer- und Auswerteeinheit 22 steuert die einzelnen
Lichtsender 14 der ersten Leiste 12 und die Steuer-
und Auswerteeinheit 24 der zweiten Leiste 16 steuert
die Lichtempfänger 18 und wertet deren Signale
aus, so dass bei Unterbrechung einer oder mehrerer Lichtschranken 20 durch
ein Objekt ein Objektfeststellungssignal oder Warnsignal aus der
Steuer- und Auswerteeinheit 24 ableitbar ist. Dieses Signal
kann auch zum Abschalten einer gefährlichen Maschine dienen.
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Die
grundsätzliche Funktionsweise eines solchen Lichtgitters
1 ist
z. B. in der
DE 38
03 033 A1 beschrieben. Die einzelnen Lichtschranken
20 des Lichtgitters
10 werden
zyklisch der Reihe nach aktiviert. Dabei werden die Lichtsender
14 und
Lichtempfänger
18 auf optischem Wege über
beispielsweise die erste und/oder letzte Lichtschranke synchronisiert,
so dass immer der dem momentan sendenden Lichtsender gegenüberliegende
Lichtempfänger aktiviert ist. Insbesondere ist dadurch
eine elektrische Verbindung zwischen der Sendeleiste
12 und
der Empfangsleiste
16 nicht notwendig.
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Das
erfindungsgemäße Lichtgitter 1 ist derart
ausgebildet, dass unterschiedliche Funktionen je nach Einsatzzweck
einstellbar sind. Je nach dem, welche Funktionen an dem Lichtgitter 1 einstellbar sind,
sind die Funktionsparameter in einem Konfigurationsmodus vor Inbetriebnahme
eingebbar oder während des Betriebes des Lichtgitters 1.
Diese Funktionen können beispielsweise eine Aktivierung oder
Deaktivierung eines Ausrichtstrahls, eine Aktivierung oder Deaktivierung
einer Schätzkontrolle, eine Aktivierung oder Deaktivierung
einer Wiederanlaufsperre, eine hohe oder niedrige Reichweite, oder andere
Lichtgitterfunktionen sein.
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Weiter
ist eine Ausrichthilfe 4 mit einen aktivierbaren Laserstrahl 6 und
ein zugehöriges Bedienelement 2 in jeder Leiste
gezeigt. Die Ausrichthilfe 4 sendet einen Laserstrahl 6 aus,
der in seiner Richtung parallel zu den Lichtsendern 14 oder
Lichtempfängern 18 der Leisten 12 und 16 ausgerichtet
ist. Bei einer Justage der Leisten 12 und 16 kann
mit Hilfe des aktivierbaren Laserstrahls 6 eine optimale
Ausrichtung der Leisten 12 und 16 zueinander gefunden werden.
Hierzu wird der Laserstrahl 6 jeweils auf die gegenüberliegende
Leiste gerichtet.
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Um
den Laserstrahl 6 aktivieren zu können, ist das
erfindungsgemäße Bedienelement 2 jeweils
in die Leisten 12 und 16 integriert. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
ist das Bedienelement 2 als kapazitives Bedienelement hinter
einer nicht dargestellten Frontscheibe untergebracht. Das Bedienelement 2 steuert
dabei einen Laser direkt an. Bei einer ersten Betätigung
durch einen Finger wird der Laserstrahl 6 aktiviert und
bei einer zweiten Betätigung wird der Laserstrahl 6 wieder
deaktiviert. Dadurch kann der Laserstrahl 6 sehr einfach
direkt an dem Lichtgitter 1 aktiviert werden, ohne zusätzliche
Hilfsmittel oder Werkzeuge. Die Aktivierung des Laserstrahls 6 ist dabei
auch unabhängig der einer Steuer- oder Auswerteeinheit 22 oder 24 der
Lichtgitterleisten. Die Laserstrahlen 6 sind damit direkt
nach dem Anlegen der Betriebsspannung unabhängig aktivierbar.
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2 zeigt
das Bedienelement 2 und die Ausrichthilfe 4 aus 1 in
einer Frontansicht.
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3 zeigt
ein weiteres Beispiel mit zwei erfindungsgemäßen
Bedienelementen und einer zugehörigen optischen Anzeige
zur Einstellung von verschiedenen Lichtgitterfunktionen.
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- 1
- Sicherheits-Lichtgitter
- 2
- Bedienelement
- 4
- Ausrichthilfe
- 6
- Laserstrahl
- 8
- Anzeigeelement
- 12
- erste
Leiste
- 14
- Lichtsender
- 16
- zweite
Leiste
- 18
- Lichtempfänger
- 21
- Schutzfeld
- 20
- Lichtschranken
- 22,
24
- Steuer-
und Auswerteeinheit
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 20317976
U1 [0007]
- - DE 102007020593 A1 [0008]
- - DE 102004008059 A1 [0016]
- - DE 3803033 A1 [0023]