DE29716609U1 - Safety mat - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schaltmatte zum Absichern gefährlicher Bereiche, mit einem kompressiblen Mattenkörper, der mit einem auf Kompression des Mattenkörpers reagierenden Sensor verbindbar ist.The invention relates to a safety mat for securing dangerous areas, with a compressible mat body, which can be connected to a sensor that reacts to compression of the mat body.
Schaltmatten werden zur Absicherung von gefährlichen Bereichen eingesetzt, beispielsweise in der Nähe von Werkzeugmaschinen, die außer Betrieb gesetzt werden müssen, wenn eine Person in den Gefahrenbereich eintritt. Safety mats are used to secure dangerous areas, for example near machine tools, which must be shut down if a person enters the danger area.
Aus DE 195 46 504 Al ist eine elektrisch betätigbare Schaltmatte bekannt. Hierbei besteht der Mattenkörper aus zahlreichen mit Nut und Feder ineinandergreifenden Aufnahmeprofilen, die nebeneinander angeordnet sind und jeweils eine Trägerleiste enthalten. Die Trägerleiste weist zwei Leiterstreifen auf, .von denen jeder an bestimmten Stellen gegeneinandergedrückte Kontakte enthält. Durch Niederdrücken eines aufragenden Kontaktsteges wird der Stromweg durch den betreffenden Leiter-An electrically actuated switching mat is known from DE 195 46 504 Al. The mat body consists of numerous groove-and-spring interlocking receiving profiles that are arranged next to each other and each contain a carrier strip. The carrier strip has two conductor strips, each of which contains contacts pressed against each other at certain points. By pressing down a protruding contact bar, the current path through the relevant conductor is
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streifen unterbrochen, wodurch das Betreten der Schaltmatte angezeigt wird. Die Aufnahmeprofile bilden eine starre Platte, aus deren Plattenebene die Kontaktstege aufragen. Zur Bildung einer Schaltmatte wird die aus den Aufnahmeprofilen bestehende Platte mit einer Tretmatte oder Tretplatte bedeckt. Eine derartige Schaltmatte verursacht hohe Herstellungskosten, insbesondere wenn sie eine hohe Sensordichte haben soll. Andererseits kann bereits durch Versagen eines von zahlreichen vorhandenen Schaltelementen Fehlalarm ausgelöst werden. Eine Schaltmatte mit leitenden Folien, Abstandhaltern, Mikroschaltern oder Schaltelementen ist anfällig gegen Verschmutzung und mechanischen Verschleiß.strips, which indicates that the safety mat has been stepped on. The mounting profiles form a rigid plate, from the plate plane of which the contact bridges protrude. To form a safety mat, the plate consisting of the mounting profiles is covered with a tread mat or tread plate. Such a safety mat causes high manufacturing costs, especially if it is to have a high sensor density. On the other hand, false alarms can be triggered by the failure of even one of the numerous switching elements present. A safety mat with conductive foils, spacers, microswitches or switching elements is susceptible to contamination and mechanical wear.
Aus DE-OS 2 246 337 ist eine mit Schallwellen arbeitende Sicherheitseinrichtung für motorisch verschließbare Öffnungen bekannt. Bei dieser Sicherheitseinrichtung ist ein Schlauch vorgesehen, der an einem Ende einen elektroakustischen Schallsender und am gegenüberliegenden Ende einen Schallempfänger aufweist. Der Schallempfänger ist mit einem elektrischen Verstärker verbunden, der seinerseits über eine Rückkopplungsleitung mit dem Schallsender verbunden ist. Der Verstärker bildet zusammen mit dem Schallsender und dem Schallempfänger einen schwingenden akustischen Signalgenerator, dessen Amplitudenänderung oder Frequenzänderung dazu benutzt wird, ein Relais zu schalten. Solche Amplituden- oder Frequenzänderungen treten bei Deformierungen des Schlauchs auf.DE-OS 2 246 337 discloses a safety device for motor-closable openings that works with sound waves. This safety device has a hose that has an electroacoustic sound transmitter at one end and a sound receiver at the opposite end. The sound receiver is connected to an electrical amplifier, which in turn is connected to the sound transmitter via a feedback line. The amplifier, together with the sound transmitter and the sound receiver, forms an oscillating acoustic signal generator, the amplitude or frequency change of which is used to switch a relay. Such amplitude or frequency changes occur when the hose is deformed.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine einen flächigen Überwachungsbereich erfassende Schaltmatte zu schaffen, die auf einfache Weise und mit geringen Ko-The invention is based on the object of creating a switching mat that covers a flat monitoring area and can be used in a simple manner and with low cost.
sten hergestellt und für den jeweiligen Anwendungsfall konfektioniert werden kann.sten and can be customized for the respective application.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt erfindungsgemäß mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen.This object is achieved according to the invention with the features specified in claim 1.
Die erfindungsgemäße Schaltmatte weist einen komprimierbaren Mattenkörper auf, in dem parallele Kanäle ausgebildet sind, die eine mäanderförmige Kanalstruktur bilden und zu einem Schallweg verbunden sind. Die Kanäle sind jeweils umfangsmäßig geschlossen. Sie werden beim Betreten der Schaltmatte deformiert, so daß sich der Querschnitt des Schallweges verändert. An dem einen Ende des Schallweges ist ein Schallsender und am andere Ende ein Schallempfänger angeordnet. Im Falle einer Deformation des Kanalquerschnitts an irgendeiner Stelle ändert sich die Schallübertragungscharakteristik der Kanalstruktur. Diese Änderung wird von einem Sensor erkannt, der daraufhin ein Alarmsignal erzeugt.The switching mat according to the invention has a compressible mat body in which parallel channels are formed, which form a meandering channel structure and are connected to form a sound path. The channels are each closed around the circumference. They are deformed when the switching mat is stepped on, so that the cross-section of the sound path changes. A sound transmitter is arranged at one end of the sound path and a sound receiver at the other end. If the channel cross-section is deformed at any point, the sound transmission characteristics of the channel structure change. This change is detected by a sensor, which then generates an alarm signal.
Die Schaltmatte kann in unterschiedlichen Formen und Größen hergestellt werden, um nach den jeweiligen Anforderungen dem Überwachungsbereich angepaßt zu werden.The safety mat can be manufactured in different shapes and sizes to be adapted to the respective requirements of the monitoring area.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind jeweils zwei Kanäle der Schaltmatte an den Rändern des Mattenkörpers durch ein angesetztes Verbindungsstück miteinander verbunden. Während der Mattenkörper aus einem Profilkörper besteht, der ausschließlich gerade Kanäle enthält, sind die Verbindungsstücke als separate Teile der Kanalstruktur außen an den Mattenkörper angesetzt. Dies ermöglicht es, den Mattenkörper als Profilkörper auszubilden, der über seine gesamteAccording to a preferred embodiment of the invention, two channels of the switching mat are connected to each other at the edges of the mat body by an attached connecting piece. While the mat body consists of a profile body that contains only straight channels, the connecting pieces are attached to the outside of the mat body as separate parts of the channel structure. This makes it possible to design the mat body as a profile body that is
Länge gleichbleibenden Querschnitt hat. Von einem solchen Profil können die Mattenkörper in der benötigten Breite abgetrennt werden. Die Mattenkörper werden dann an den Enden mit Verbindungsstücken versehen, die U-förmige Kanalabschnitte halten. Diese Verbindungsstücke können als Formteile ausgebildet sein, die beispielsweise im Spritzgußverfahren herstellbar sind. Die Verbindungsstücke brauchen nicht kompressibel zu sein; vielmehr können sie als starre Rohrkrümmer ausgebildet werden.length has a constant cross-section. The mat bodies can be cut off from such a profile in the required width. The mat bodies are then provided with connectors at the ends that hold U-shaped channel sections. These connectors can be designed as molded parts that can be manufactured, for example, using an injection molding process. The connectors do not need to be compressible; instead, they can be designed as rigid pipe bends.
Die Schaltmatte besteht im einfachsten Fall aus einem einzigen Mattenkörper, jedoch können auch mehrere Mattenkörper vorgesehen sein, die durch Verbindungsstücke derart miteinander gekoppelt sind, daß ihre Kanäle eine gemeinsame Kanalstruktur bilden. Zum gegenseitigen Verbinden der Mattenkörper sind gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung die Mattenkörper an denjenigen Rändern, die parallel zu den Kanälen verlaufen, mit zueinander komplementären Eingriffsteilen versehen. Dadurch können mehrere Mattenkörper zu einer Schaltmatte verhakend zusammengesetzt werden. Die Eingriffsteile sind vorzugsweise als Nut und Feder ausgebildet, und zwar in der Weise, daß die beiden benachbarten Mattenkörper in Querrichtung zu den Kanälen nicht auseinandergezogen werden können.In the simplest case, the switching mat consists of a single mat body, but several mat bodies can also be provided, which are coupled to one another by connecting pieces in such a way that their channels form a common channel structure. In order to connect the mat bodies to one another, according to a preferred development of the invention, the mat bodies are provided with mutually complementary engagement parts on those edges that run parallel to the channels. As a result, several mat bodies can be hooked together to form a switching mat. The engagement parts are preferably designed as a tongue and groove, in such a way that the two adjacent mat bodies cannot be pulled apart in the transverse direction to the channels.
Im folgenden wird unter Bezugnahme auf die Zeichnungen ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert.In the following, an embodiment of the invention is explained in more detail with reference to the drawings.
Es zeigen:Show it:
Fig. 1 in perspektivischer Darstellung einen Querschnitt durch zwei Mattenkörper, die zu einer Schaltmatte zusammengesetzt sind, undFig. 1 shows a perspective view of a cross section through two mat bodies that are assembled to form a switch mat, and
Fig. 2 eine Schemazeichnung der Schaltmatte mit angesetzten Verbindungsstücken.Fig. 2 is a schematic drawing of the safety mat with attached connectors.
Die in Fig. 1 dargestellte Schaltmatte 10 ist aus zwei Mattenkörpern 11,12 zusammengesetzt. Jeder Mattenkörper besteht aus kompressiblem Material, z.B. aus einem gummielastischen Werkstoff. Die Materialstärke der Plattenkörper beträgt einige Zentimeter. Die Mattenkörper sind an einander entgegengesetzten Rändern mit zueinander komplementären Eingriffsteilen 13,14 versehen. Bei den Eingriffsteilen 13 handelt es sich um C-förmige Nuten und bei den Eingriffsteilen 14 um T-förmige Leisten. Durch Einschieben des Eingriffsteils 14 des einen Mattenkörpers in das Eingriffsteil 13 des anderen Mattenkörpers werden die beiden Mattenkörper zueinander verriegelt, so daß sie praktisch spaltfrei aneinanderliegend eine ebene Oberfläche bilden und in einer gemeinsamen Ebene liegen.The switching mat 10 shown in Fig. 1 is made up of two mat bodies 11, 12. Each mat body consists of compressible material, e.g. a rubber-elastic material. The material thickness of the plate bodies is a few centimeters. The mat bodies are provided with complementary engagement parts 13, 14 on opposite edges. The engagement parts 13 are C-shaped grooves and the engagement parts 14 are T-shaped strips. By pushing the engagement part 14 of one mat body into the engagement part 13 of the other mat body, the two mat bodies are locked together so that they lie practically gap-free against one another, forming a flat surface and lying in a common plane.
Durch die Mattenkörper erstrecken sich längslaufende Kanäle 15. Die Längsrichtung ist diejenige Richtung, in der die Eingriffsteile 13,14 verlaufen. Die Kanäle 15 sind umfangsmäßig geschlossen und sie nehmen mehr als die halbe Stärke des Mattenkörpers ein. Bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel haben die Kanäle 15 kreisförmigen Querschnitt. Der Abstand zwischen zwei benachbarten Kanälen 15 liegt in der Größenordnung des Durchmessers eines Kanals. Die Wände der akustischen Kanäle 15 sind glatt, so daß die Schallabsorption gering ist.Longitudinal channels 15 extend through the mat bodies. The longitudinal direction is the direction in which the engagement parts 13, 14 run. The channels 15 are closed around the circumference and they take up more than half the thickness of the mat body. In the present embodiment, the channels 15 have a circular cross-section. The distance between two adjacent channels 15 is in the order of the diameter of a channel. The walls of the acoustic channels 15 are smooth, so that sound absorption is low.
Die Mattenkörper haben an allen Stellen ihrer Länge gleichen Querschnitt. Sie bilden Profile, die durch Extrusion &ogr;.dgl. hergestellt werden können. Die Kanäle 15 bilden also gewissermaßen Durchgangsbohrungen, die nur.an den Enden offen sind.The mat bodies have the same cross-section at all points along their length. They form profiles that can be produced by extrusion etc. The channels 15 thus form through holes that are only open at the ends.
Aus Fig. 1 ist erkennbar, daß die Kanäle 15 gleiches Abstandsmaß haben, und zwar auch über die Verbindungsstelle benachbarter Mattenkörper hinweg.From Fig. 1 it can be seen that the channels 15 have the same spacing, even across the connection point of adjacent mat bodies.
In Fig. 2 ist die Schaltmatte 10 in Draufsicht dargestellt. Die Kanäle 15 sind durch außen an die Mattenkörper 11,12 angesetzte Verbindungsstücke 16,17 verbunden. Die Verbindungsstücke 16 befinden sich an der einen Seite und die Verbindungsstücke 17 an der anderen Seite der Schaltmatte. Beide Verbindungsstücke sind jedoch untereinander gleich ausgebildet. Die Verbindungsstücke sind U-förmig gestaltet und in die Enden benachbarter Kanäle 15 eingesteckt. Dabei sind die Verbindungsstücke 16 der einen Seite und die Verbindungsstücke 17 der anderen Seite wechselseitig angeordnet, so daß eine mäanderförmige Kanalstruktur 18 entsteht. Das Verbindungsstück 16' verbindet die benachbarten Kanäle beider Mattenkörper. Die Verbindungsstücke 16,17 haben jeweils rohrförmige Endstücke, die in einen Kanal 15 hineinpassen, ohne diesen Kanal wesentlich zu verengen. Die Querschnitte der U-förmigen Kanäle, die in den Verbindungsstücken vorhanden sind, entsprechen im wesentlichen dem Querschnitt eines Kanals 15. Auch die in den Verbindungsstücken verlaufenden U-förmigen Kanalabschnitte haben geschlossene glatte Oberflächen.Fig. 2 shows the switching mat 10 in a top view. The channels 15 are connected by connecting pieces 16, 17 attached to the outside of the mat bodies 11, 12. The connecting pieces 16 are on one side and the connecting pieces 17 on the other side of the switching mat. Both connecting pieces are, however, identical to one another. The connecting pieces are U-shaped and inserted into the ends of adjacent channels 15. The connecting pieces 16 on one side and the connecting pieces 17 on the other side are arranged alternately, so that a meandering channel structure 18 is created. The connecting piece 16' connects the adjacent channels of both mat bodies. The connecting pieces 16, 17 each have tubular end pieces that fit into a channel 15 without significantly narrowing this channel. The cross-sections of the U-shaped channels present in the connecting pieces correspond essentially to the cross-section of a channel 15. The U-shaped channel sections running in the connecting pieces also have closed, smooth surfaces.
An dem Eingangsende der mäanderförmigen Kanalstruktur 18 ist ein Schallsender 19 angebracht und an dem Ausgangsende ein Schallempfänger 20. Der Schallsender und der Schallempfänger arbeiten zweckmäßigerweise im Ultraschallbereich, so daß die Schallwellen vom Menschen nicht wahrnehmbar sind.A sound transmitter 19 is attached to the input end of the meandering channel structure 18 and a sound receiver 20 is attached to the output end. The sound transmitter and the sound receiver expediently work in the ultrasound range, so that the sound waves are not perceptible by humans.
Der Schallsender 19 wird von einer Erregerschaltung 21 gesteuert, welche über eine Leitung 22 mit dem Ausgang eines Verstärkers 23 verbunden ist. Der Verstärker 23 empfängt an seinem Eingang die elektrischen Signale des Schallempfängers 20 und er liefert über die Rückkopplungsleitung 22 entsprechende elektrische Signale an die Erregerschaltung 21. Auf diese Weise bilden die Komponenten 19,20,21,22,23 zusammen mit der Kanalstruktur 18 eine rückgekoppelte Schwingschaltung, die mit einer Frequenz schwingt, deren Größe von der Laufzeit der Schallwellen in der Kanalstruktur 18 abhängig ist. Der Verstärker 23 koppelt die Schwingung aus und liefert sie an einen Sensor 24, der eine {nicht dargestellte) Alarmeinrichtung betätigt, wenn die Schwingung abreißt, oder die Schwingungsamplitude unter einen vorgegebenen Schwellenwert absinkt, oder die Schwingfrequenz sich in einer vorgegebenen Weise verändert.The sound transmitter 19 is controlled by an excitation circuit 21, which is connected to the output of an amplifier 23 via a line 22. The amplifier 23 receives the electrical signals from the sound receiver 20 at its input and supplies corresponding electrical signals to the excitation circuit 21 via the feedback line 22. In this way, the components 19, 20, 21, 22, 23 together with the channel structure 18 form a feedback oscillation circuit that oscillates at a frequency whose magnitude depends on the travel time of the sound waves in the channel structure 18. The amplifier 23 decouples the oscillation and supplies it to a sensor 24, which activates an alarm device (not shown) when the oscillation stops, or the oscillation amplitude falls below a predetermined threshold value, or the oscillation frequency changes in a predetermined manner.
Wenn eine Person an irgendeiner Stelle auf die Schaltmatte tritt, verformt sich der betreffende Mattenkörper derart, daß die Querschnittsfläche mindestens eines Kanals 15 verringert wird. Dadurch werden die Schall-Übertragungseigenschaften der Kanalstruktur 18 verändert. Diese Veränderung führt zur Erzeugung eines Alarmsignals am Sensor 24.If a person steps on the safety mat at any point, the mat body in question deforms in such a way that the cross-sectional area of at least one channel 15 is reduced. This changes the sound transmission properties of the channel structure 18. This change leads to the generation of an alarm signal at the sensor 24.
Anstelle der dargestellten rückgekoppelten Schwingschaltung besteht auch die Möglichkeit, einen Schallsender zu verwenden, der mit definierter, vorgegebener Frequenz und Amplitude schwingt, um am Schallempfänger 20 eine Auswertung des empfangenen Schallsignals nach Amplitude, Frequenz, Phasenlage &ogr;.dgl. vorzunehmen.Instead of the feedback oscillation circuit shown, it is also possible to use a sound transmitter that oscillates with a defined, predetermined frequency and amplitude in order to carry out an evaluation of the received sound signal at the sound receiver 20 according to amplitude, frequency, phase position &ogr;, etc.
Die Verbindungsstücke 16 sind zweckmäßigerweise so ausgebildet, daß in ihnen die Kanäle eine abgerundete U-Form haben. In der Zeichnung ist zu Zwecken der Vereinfachung eine rechteckige U-Form dargestellt. Eine rechteckige U-Form könnte allerdings Reflexionen hervorrufen. The connecting pieces 16 are expediently designed so that the channels in them have a rounded U-shape. For the sake of simplicity, a rectangular U-shape is shown in the drawing. A rectangular U-shape could, however, cause reflections.
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