LU100706B1 - Strahlführungssystem mit sicherheitskomponente - Google Patents

Abstract

ZUSAMMENFASSUNG : Die Erfindung betrifft ein Lichtleitkabel oder Strahlführungssystem mit Sicherheitskomponente sowie ein Verfahren zu dessen Bruchüberwachung. Die vorlegende Erfindung stellt ein Lichtleitkabel, umfassend eine Leistungsfaser sowie einen ersten und einen zweiten Kanal zur Bruch- und Stecküberwachung der Leistungsfaser zur Verfügung, wobei erster und zweiter Kanal getrennt voneinander sein können.

Description

STRAHLFÜHRUNGSSYSTEM MIT SICHERHEITSKOMPONENTE Beschreibung

GEBIET DER ERFINDUNG

[0001] Die Erfindung betrifft ein Lichtleitkabel oder Strahlführungssystem mit Sicherheits-komponente sowie ein Verfahren zu dessen Bruchüberwachung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

[0002] Für Hochleistungs-Lichtleitkabel (LLK) ist aus Gründen der Arbeitssicherheit ein Schutz vor unkontrolliert austretender Laserstrahlung vorgeschrieben. Daher empfiehlt sich ein Sicherheitssystem zur Bruchüberwachung von Lichtleitkabeln, da bei einer Beschâdigung (z.B. Faserbruch) gefährliche Mengen Laserlicht freigesetzt werden, welches bei Auftreffen auf den menschlichen Organismus irreversible Schäden hervorrufen kann. Daher soli schon im Falle einer Beschâdigung eines LLK ein Sicherheitssystem auslösen und den Laser ab-schalten.

[0003] Aus dem Stand der Technik sind Lôsungen zur LLK-Bruchüberwachung bekannt. So offenbart die DE 19806629 Al ein Verfahren zur Überwachung des Biegeradius und zur Bruchüberwachung von Lichtleitkabeln und ein Lichtleitkabel zur Anwendung dieses Verfah-rens. Die Überwachung erfolgt durch mindestens eine zusätzlich zur Hauptlichtleitfaser in das Lichtleitkabel eingebrachte Lichtleitfaser, die mit einem Empfangssystem ausgestattet ist. Die Verânderung von durch die Überwachungsfaser gesendeter Strahlung wird zur Feststellung von zu starker Biegung oder zur Feststellung eines Bruches verwendet. Bei der Feststellung eines gefahrlichen Zustandes wird ein Wamsignal ausgegeben bzw. die Leistungsübertragung abgeschaltet.

[0004] In der DE 20 2005 005 869 U1 wird eine Versorgungsleitung offenbart, insbesondere Schlauchpaket für einen Industrieroboter, mit einer Anzahl von Kabeln und/oder Leitungen sowie mit einem integrierten Überwachungssensor zur Überwachung der Verformung der Versorgungsleitung, der eine claddingfreie Lichtleiterfaser umfasst, die von einer Ummante-lung derart umgeben ist, dass diese bei Krafteinwirkung gegen die Lichtleiterfaser gepresst wird, wobei die Lichtleiterfaser mit einer Einspeisestelle zum Einkoppeln von Licht sowie mit einer Auswerteeinrichtung verbindbar ist.

[0005] In der EP 1 662 288 Al (entsprechend DE 20 2005 018 553 Ul) wird eine Schutzein-richtung fur eine Lichtleitfaser offenbart, bestehend aus einem Schutzschlauch, mindestens einer durch den Schutzschlauch gefiihrten elektrischen Leiterschleife mit einer definierten elektrischen Impedanz und einer besonderen Isolation der Leiterschleife, wobei a. der Schutzschlauch einen zwei- oder mehrlagigen Aufbau besitzt, bestehend aus einer inneren Lage aus einem optisch transparenten, elektrisch isolierenden Material sowie mindestens einer dariiber liegenden Lage aus einem nicht-transparenten Material, und b. eine Leiterschleife zusätzlich zur Lichtleitfaser durch den Schlauch gefiihrt ist, bestehend aus zwei gegeneinander isolierten elektrischen Leitem, die an einem Ende des Schlauches über eine definierte elektrische Impedanz und am anderen Ende mit einer die Impedanz kontrollierenden Messeinheit verbunden sind, c. wobei die Isolation der beiden elektrischen Leiter so gewählt ist, dass sie durch die Wärmewirkung von austretendem Licht bei einem Bruch der Lichtleitfaser oder durch die Strahlung, entweder zur Beeinflussung der elektrischen Leiter oder zu einem direkten Kontakt der elektrischen Leiter fiihrt oder mindestens einer der elektrischen Leiter durchtrennt wird, und d. eine Änderung des Widerstandes durch die Messeinheit detektierbar ist.

[0006] Damit beruht die LLK-Bruchüberwachung derzeit auf der Detektion elektrischer Parameter durch im Lichtleitkabel integrierter Überwachungselemente, wie beispielswiese zwei oder drei elektrischen Leitem, welche durch eine Isolation voneinander getrennt sind, die ihre Eigenschaft bei Bestrahlung mit Laserlicht ändem.

[0007] Mit derartigen Überwachungsmaßnahmen kann weder eindeutige Redundanz noch Diversität gewährleistet werden, was dazu fiihrt, dass neben den im LLK eingesetzten Sicher-heitsmechanismen weitere, externe Mechanismen erforderlich sind, um ein insgesamt personen-sicheres System aufzubauen. Dies stellt einen zusätzlichen Aufwand beim Anlagenbauer und bei der Zertifizierungsstelle dar.

[0008] Zur Erhöhung der Ausfallsicherheit stellt sich daher die Aufgabe einer redundanten und gegebenenfalls diversitären Bruchüberwachung, welche eine Sicherheitskomponente des Strahlfuhrungssystems darstellt.

KURZE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0009] Die vorlegende Erfindung stellt ein Lichtleitkabel, umfassend eine Leistungsfaser so-wie einen ersten und einen zweiten Kanal zur Bruch- und Stecküberwachung der Leistungsfaser zur Verfügung, wobei erster und zweiter Kanal getrennt voneinander sein kônnen.

[0010] Das Lichtleitkabel umfasst in einem weiteren Aspekt Kanäle, die Signale unterschied-lich übertragen werden kônnen. Dies kann beispielsweise zumindest ein erster elektrischer Kanal und ein zweiter elektrischer oder optischer Kanal sein.

[0011] Es ist vorgesehen, dass das Lichtleitkabel eine Kontrollfaser als zweiten Kanal umfas-sen kann.

[0012] Weiterhin kann als erster Kanal eine elektrische Leitung in dem Lichtleitkabel zur Ansteuerung einer Quelle des zweiten Kanals angeordnet sein und als zweiter Kanal eine elektrische Leitung oder eine Kontrollfaser in dem Lichtleitkabel angeordnet sein.

[0013] In einem weiteren Aspekt kann der zweite Kanal die an einem Ende des Lichtleitka-bels angeordnete Quelle zur Erzeugung eines elektrischen Signals, einer elektromagnetischen Welle oder eines optischen Signals mit einem am jeweils anderen Ende des Lichtleitkabels angeordneten Detektor verbinden.

[0014] Es ist weiterhin vorgesehen, dass die Absorption der Kontrollfaser im Wellenlängen-bereich der in der Leistungsfaser transportierten Leistung liegen kann und I oder eine Um-mantelung enthalten kann, die das in der Leistungsfaser transportiert Licht absorbiert.

[0015] In einer weiteren Ausführungsform ist vorgesehen, dass das Lichtleitkabel wie zuvor beschrieben auch Steckverbindungen an beiden Enden zur Übertragung von Nutzdaten, der elektrischen Ansteuerung der Quelle an einem Ende des Lichtleitkabels und/oder des Signals von der Quelle zum Detektor umfassen kann.

[0016] Es ist auch vorgesehen, dass die Quelle und / oder der Detektor in einer an das Lichtleitkabel angeschlossenen LLK-Aufnahme angeordnet sein können oder in dem Lichtleitkabel selber angeordnet sind.

[0017] In einem weiteren Aspekt der Erfindung kann eine mit dem Lichtleitkabel verbundene Steckverbindung elektrische Kanäle unterbrechen.

[0018] Das Lichtleitkabel kann weiterhin Steckverbindungen an beiden Enden fur beide Ka-näle zur Verbindung mit weiteren optischen Elementen umfassen.

[0019] Weiterhin kann das Lichtleitkabel einen Überwachungskanal als Datenleitung oder separate Datenleitungen entlang des Systems zur Nutzung als Überwachungskanal aufweisen.

[0020] Die Erfindung betrifft weiterhin ein Strahlführungssystem, bestehend aus wenigsten zwei miteinander verbundenen Lichtleitkabeln oder anderen Strahlführungskomponenten wie zuvor beschrieben.

[0021] Ein weiteres Objekt der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zur Bruchüberwachung von Lichtleitkabeln wie zuvor beschrieben, umfassend die Schritte a. Übertragung eines ersten Signals mittels einer ersten Vorrichtung, welche innerhalb der Ummantelung des Lichtleitkabels angeordnet ist, entlang der Leistungsfaser an eine Quelle, welche an einem ersten Ende des Lichtleitkabels angeordnet ist; b. Erzeugen eines zweiten Signals durch die Quelle; c. Übertragung des zweiten Signals durch eine zweite Vorrichtung, welche innerhalb der Ummantelung des Lichtleitkabels angeordnet ist, entlang der Leistungsfaser zu einem Detektor, der an einem zweiten Ende des Lichtleitkabels angeordnet ist.

[0022] In einem weiteren Aspekt des Verfahrens nach Anspruch 15 umfasst die erste Vorrich-tung elektrische Leiter.

[0023] Es ist fur das Verfahren weiterhin vorgesehen, dass die zweite Vorrichtung die Kontrollfaser oder eine elektrische Leitung sein kann.

[0024] In einer Ausfuhrungsform des Verfahrens kann das erste Signal elektrisch sein und das zweite Signal ein elektrisches oder optisches Signal oder eine elektromagnetische Welle sein.

[0025] Weiterhin kann das zweite Signal außerhalb des Lichtleitkabels erzeugt werden. Zu-dem kann das zweite Signal in einer mit dem Lichtleitkabel verbundenen Steckverbindung erzeugt werden.

[0026] Es ist in einem weiteren Aspekt des Verfahrens auch vorgesehen, dass mindestens eine der Vorrichtungen auch zur Datenübertragung verwendet wird.

[0027] Es können erfindungsgemäß auch zwei elektrische Signale verwendet werden, wobei jeweils eine an das Lichtleitkabel angeschlossene Impedanz gemessen wird.

[0028] Das Verfahren ist auch zur Verwendung in einem Strahlfuhrungssystem umfassend wenigstens zwei miteinander verbundenen Strahlfuhrungskomponenten wie zuvor beschrie-ben vorgesehen.

KURZE BESCHREIBUNG DER FIGUREN

[0029] Die Erfindung wird im Folgenden anhand von Figuren näher dargestellt. Dabei ist fur den Fachmann offensichtlich, dass es sich nur um mögliche Ausfuhrungsformen handelt, oh-ne dass die Erfindung auf die gezeigten Ausfuhrungsformen beschränkt wird. Es zeigt: FIG. 1 Lichtleitkabel mit Leistungsfaser, sowie elektrischem Kanal und Kontrollfaser FIG. 2 Lichtleitkabel mit zweitem Koaxialkabel als zweiten elektrischen Kanal FIG. 3 Schematische Darstellung einer redundanten und diversitären Übergabestelle FIG. 4 Schematische Darstellung redundant ausgeführter Steckiiberwachung an der Übergabestelle FIG. 5 Hintereinanderschaltung von Strahlfuhrungskomponenten FIG. 6 Strahlführungssystem, das in Sub-Systeme aufgeteilt ist FIG. 7 Aufbau eines Datenübertragungsweges bei Sub-Systemen FIG. 8 Schematischer Aufbau Auswerteeinheit FIG. 9 Aufbau Datenpaket

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG

[0030] Die erfindungsgemäße Aufgabe wird dadurch gelöst, dass eine Bruchüberwachung fur ein Lichtleitkabel (LLK) oder ein Strahlfuhrungssystem bestehend aus mehreren Sub-Systemen (oder Lichtleitkabeln) zur Verfügung gestellt wird, welche mehrkanalig ist. Der Begriff „mehrkanalig“ im Sinne der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Überwachung auf zumindest zwei Kanälen, wie beispielsweise einem elektrischen und einem optischen Ka-nal erfolgt.

[0031] Die hier beschriebene Erfindung bietet eine erhôhte Ausfallsicherheit der Bruchüberwachung von Lichtleitkabeln durch die Verwendung einer Redundanz durch die Verwendung von zwei Kanälen. In einigen Ausführungsformen wird zusätzlich eine Diversität der Über-wachungskanäle durch die Verwendung unterschiedlicher Technologien erreicht.

[0032] Ein mehrkanaliges System erhöht die Erkennungswahrscheinlichkeit von Fehlem und kann durch die Redundanz die Anforderungen für die Erreichung der Personensicherheit er-füllen wodurch eine Zertifizierung ermöglicht werden sollte.

[0033] Neben einer getrennten Detektion der zumindest zwei Kanäle kann auch eine Detekti-on der Querschlusserkennung zwischen den voneinander unabhängigen Kanälen vorgesehen sein.

[0034] Durch die Kombination von zum Beispiel eines elektrischen und eines optischen Ka-nals kann eine echte Diversität geschaffen werden. Dadurch wird vorteilhaft die Sicherheit bei der Erkennung von Lichtleitkabelschäden deutlich erhöht.

[0035] FIG. 1 zeigt eine erfindungsgemäße Ausführungsform, bei der das Lichtleitkabel mit einem Schutzschlauch 1 ummantelt ist und neben der Leistungsfaser 5 eine weitere sogenann-te Kontrollfaser 15 innerhalb derselben Schutzummantelung verlegt wird sowie eine Quelle 25 und ein Detektor 30 in den LLK-Stecker 20 bzw. LLK-Aufnahmen 35 hinzugefugt werden. Für die Kontrollfaser gilt, dass diese so zu verlegen ist, dass sie bei einer Beschâdigung der Leistungsfaser ebenfalls beschädigt wird, um eine zuverlässige Detektion zu gewährleis-ten. Die Kontrollfaser leitet eine elektromagnetische Welle, die durch eine Quelle / (einen )Sender generiert wird, von einem Ende des Lichtleitkabels an das Andere. Das andere Ende der Kontrollfaser wird mit einem Detektor /Empfanger abgeschlossen. Dieser erkennt ob die Kontrollfaser intakt ist, wenn die von der Quelle ausgesendete Welle am Detektor korrekt empfangen wird.

[0036] Dabei bildet das Koaxialkabel 1 10 einen Überwachungskanal und die Kontrollfaser 15 einen zweiten Kanal entlang der Leistungsfaser 5. Beide Kanâle verwenden für die Signal-leitung der benutzten Überwachungssignale unterschiedliche Medien (elektrisch und optisch) und bilden somit eine echte Diversität und Redundanz.

[0037] Bei der Realisierung dieses Konzeptes muss gewährleistet werden, dass eine geeignete Kontrollfaser 15 eingesetzt wird. Hier sind insbesondere die Absorption der Kontrollfaser 15 im Wellenlängenbereich der in der Leistungsfaser 5 transportierten Leistung sowie das Über-sprechen (optisches Einkoppeln) von Leistungsfaser in Kontrollfaser zu betrachten.

[0038] Ein Übersprechen von der Leistungsfaser 5 in die Kontrollfaser 15 kann durch ein ge-eignetes Signalmuster, welches von der Quelle 25 generiert wird, vom Signal der Leistungsfa- ser 5 separiert werden. Ein geeignetes Signalmuster ist jede Eigenschaft des von der Quelle 25 generierten Lichtes, welches sich von den Eigenschaften des in der Leistungsfaser 5 transpor-tierten Lichtes unterscheidet. Dies kann zum Beispiel eine bestimmte Wellenlänge, eine Kom-bination verschiedener Wellenlängen oder die Modulation des von der Quelle erzeugten Signales sein.

[0039] Durch die geeignete spektrale Wahl der Quelle sowie des Detektors als auch durch Ummantelung der Kontrollfaser kann ein Übersprechen minimiert werden.

[0040] Der Zugang zu den Signalen kann sowohl durch separat aus dem Faserstecker heraus-gefuhrte Anschlusskabel (Stecker 40 in FIG. 1) als auch direkt durch die Kontaktierung der Steckiiberwachung in der LLK-Aufnahme realisiert werden.

[0041] Die Steckiiberwachung ist eine Vorrichtung, die überwacht, ob das Ende des Lichtleit-kabels oder Strahlfiihrungssystems ordnungsgemäß in die dazu passende Aufnahme gesteckt ist.

[0042] FIG. 2 zeigt eine weitere Ausfuhrungsform, bei der in das Lichtleitkabel (LLK) neben der Leitungsfaser 5 und dem bereits vorhandenen (Koaxial)Kabel 1 10 zur Bruchiiberwa-chung ein weiteres (Koaxial)Kabel 2 45 anstelle der Kontrollfaser 15 zur Bruchiiberwachung hinzugefiigt wird und somit den zweiten Kanal des Überwachungssystems bildet. Die Aus-wertung beider Kanäle kann hierbei auf verschiedene Arten ausgelegt werden. Eine Möglich-keit ist die parallele Auswertung beider Kanäle. Hierfur können bewährte Auswerteprinzipien verwendet werden. Der LLK-Stecker 20 wird mit LLK-Aufnahme 35 verbunden, in welchem Impedanz 1 50 mit dem Koaxialkabel 1 10 verbunden wird und Impedanz 2 55 mit dem Koa-xialkabel 2 45 (Kontrollfaser 15).

[0043] FIG. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau einer redundanten und diversitären Übergabe-stelle zwischen z.B. LLK-Stecker 20 und LLK-Aufnahme 35. Dabei gehen beide Überwa-chungskanäle an der Übergabestelle an die nächste Komponente des Strahlfuhrungssystems über. Dabei wurde die Quelle/Sender 25 aus dem LLK-Stecker 20 in die LLK-Aufnahme 35 verlegt. Durch die Übergabe des elektrischen Kanals, ausgeführt als Koaxialkabel 110 und des optischen Kanals (Kontrollfaser 15) bietet die Stecküberwachung nun den Vorteil der Zweikanaligkeit und Diversität. Mögliche Stôrungen, wie z.B. das Kurzschließen der elektrischen Kontakte des Faser-Steckers (bzw. unabsichtliches Abschließen mit der Abschluss-Impedanz) führen dadurch nicht zum Ausfall der Sicherheitsfunktion.

[0044] Neben der elektrischen Verbindung muss auch eine definierte optische Kopplung zwi-schen Quelle/Sender und dem Überwachungselement im LLK gewährleistet werden.

[0045] FIG. 4 zeigt eine redundant ausgefïihrte Stecküberwachung. Der Aufbau entspricht der Beschreibung in Figur 2. Hierbei sind beide Kanâle elektrisch ausgeführt. Die Verschaltung der in FIG. 4 gezeigten Stecküberwachung stellt eine môgliche Variante dar. Dabei unterbricht die Stecküberwachung beide Kanâle der im LLK integrierten Bruchüberwachung. Diese Un-terbrechung kann durch eine geeignete Auswertung detektiert werden.

[0046] In FIG. 5 ist ein LLK mit Stecker 20 dargestellt, das über zwei Überwachungskreise verfügt, wie oben beschrieben. Beide werden an der LLK-Aufnahme an die nâchste Kompo-nente 65 des Strahlführungssystems (auch Sub-System) übergeben. Es ist ein Koaxialkabel 1 10 als erster Kanal und eine Kontrollfaser 15 als zweiter Kanal dargestellt. Die in FIG. 5 be-schriebene Ausführungsform bezieht sich auf die Verbindung weiterer Sub-Systeme an die oben beschriebenen Ausführungsformen und somit die Realisierung einer Hintereinander-schaltung von Sub-Systemen ohne die Schwâchung der Anforderungen an die Sicherheit. Damit verlâuft die durchgehende, redundante Überwachung über die Verbindung zweier Sub-Systeme hinweg.

[0047] Die Summe der Sub-Systeme bildet das Strahlführungssystem, welches auch als System bezeichnet wird.

[0048] Eine Quelle 25 erzeugt geeignete elektrische Signale die in einen Überwachungskanal eingespeist werden. Das zweite Überwachungselement bildet dabei den zweiten Kanal (bezie-hungsweise Rückkanal). Dieser kann sowohl optisch (s.o.) als auch elektrisch (s.o.) ausgelegt sein. Durch die Rückführung des Signais über den Überwachungskanal 2 ist es môglich, die

Einspeisung sowie die Auswertung der Überwachungssignale am gleichen Ende des Strahlfuhrungssystems anzuordnen.

[0049] Das Strahlführungssystem muss so ausgelegt werden, dass es entweder nur eine Kopp-lung zwischen den beiden Überwachungskanälen am Ende der Überwachungskette gibt, oder beide Überwachungskanäle separat ausgewertet werden.

[0050] Bei mehreren miteinander verbundenen Sub-Systemen ist es vorteilhaft, eine Steue-rung und Zustandsüberwachung der beteiligten Komponenten zu realisieren. Dafur wird eine Datenübertragung entlang des Strahlfuhrungssystems benötigt. Im einfachsten Fall könnte dies durch eine separat laufende Verdrahtung realisiert werden (Stand der Technik), welche jedoch fur den Anwender umständlich zu handhaben ist.

[0051] Die Erfindung integriert einen Datenübertragungsweg in die beteiligten Strahlfüh-rungskomponenten. Diese Integration ermöglicht zudem die Entwicklung von Komponenten mit erhöhtem Funktionsumfang. So kann zum Beispiel die Integration zusätzlicher Sensorik, Datenspeicher, Aktorik etc. in die Komponenten des Strahlfuhrungssystems realisiert werden welche ohne zusätzlichen Aufwand des Anwenders angesteuert beziehungsweise ausgelesen werden können.

[0052] Durch die Verwendung intern geführter Datenübertragungskanäle kann eine Intermo-dul-Kommunikation entlang des Strahlfuhrungssystems realisiert werden. Dadurch wird der Transport und Austausch von Nutzdaten ermöglicht.

[0053] In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung werden Nutzdaten entlang des Strahlfuhrungssystems (Lichtleitkabel, LLK-Koppler, etc.) verteilt. Das Verteilen der Daten beinhaltet neben einem reinen passiven Datentransport (welcher unabhängig davon zusätzlich möglich ist) eine direkte Einbindung der beteiligten Sub-Systeme als aktive Komponenten (in FIG. 5 als optionales Kommunikationsmodul 60 bezeichnet) in das dadurch entstandene Netzwerk.

[0054] Ist zum Beispiel das Lichtleitkabel oder eine andere Komponente des Strahlfuhrungs-systems nun selbst ein aktiver Teilnehmer der Datenübertragung, kann es auch selber Nutzda-ten (z.B. Seriennummer, Typ, Sensordaten o.a.) in den Datenstrom einspeisen. Ebenso verhält es sich mit allen anderen angeschlossenen Sub-Systemen. Diese kônnen sowohl passiv (reiner Datentransport) als auch aktiv (Teilnahme am Datenaustausch) ausgefuhrt werden. Als Nutz-daten werden allé Arten von Daten bezeichnet, die nichts mit der Aufrechterhaltung der Si-cherheitsfunktion zu tun haben. Dies kônnen beliebige Daten aller angeschlossener Sub-Systeme und ihrer Périphérie sein. Dazu gehören sowohl Steuersignale fur die Bedienung der Sub-Systeme als auch Sensordaten.

[0055] Ein einfacher Weg der passiven Teilnahme ware zum Beispiel die Integration zusätzli-cher Datenleitungen in das Lichtleitkabel sowie die Herausführung über zusätzliche Anschlüsse am Lichtleitkabelstecker. Dies beinhaltet jedoch den Nachteil zusätzlicher Elemente im Lichtleitkabel und im Stecker.

[0056] Eine vorteilhafte Möglichkeit ist die Anschlüsse und Verbindungen für die Datenübertragung zu nutzen, welche für den LLK-Sicherheitskreis ohnehin integriert werden. Die dafiir zusätzlich benötigten Elemente zum Ein- und Auskoppeln der Daten dürfen die Sicherheits-funktion nicht beeinträchtigen.

[0057] Durch eine entsprechende Ausführung ist es sogar môglich, den Datenstrom so zu gestalten, dass durch den Datentransport selber ein Teil der Sicherheitsüberwachung mit übemommen werden kann. Dies kann zum Beispiel durch einen kombinierten Datenstrom aus Sicherheits- und Nutzdaten erfolgen, welcher die aktuell übliche Überwachung der LLK-Überwachungssensoreigenschaften ergänzt. Damit wird eine separate Datenleitung in vielen Fällen obsolet und vereinfacht dadurch das Handling des Gesamtsystems.

[0058] Sollen bislang passive (bezüglich Teilnahme am Datenverkehr) Komponenten (z.B. Lichtleitkabel) zu aktiven Komponenten werden, so muss eine Energieversorgung für die ak-tiven Teile gewährleistet werden. Diese kann über separate Anschlüsse erfolgen oder in be-grenztem Umfang über die Datenleitungen selbst realisiert werden [0059] FIG. 6 zeigt ein beispielhaftes, in Sub-Systeme 70, 75, 80, 85, 90 aufgeteiltes, Strahlfuhrungssystem bestehend aus Laser (Sub-System 1, 70), Lichtleikabel LLK1 (Sub-System 2, 75), Lichtleitkabel-Koppler (Sub-System 3, 80), Lichtleitkabel LLK2 (Sub-System 4, 85) und Laserbearbeitungskopf LBK (Sub-System 5, 90).

[0060] FIG. 7 zeigt einen möglichen prinzipiellen Aufbau des Datenübertragungsweges an-hand der Sub-Systeme 4, 85 und Sub-System 5, 90. Hierbei ist Beispielhaft ein redundant diversitâres Sicherheitssystem aus Überwachungskanal 1, 95 und Überwachungskanal 2, 100 als Datenübertragungswege dargestellt. Die Funktionsweise ist jedoch unabhängig vom Über-tragungsmedium anwendbar.

[0061] Dabei beinhaltet jedes aktive Sub-System ein Kommunikationsmodul. Dieses emp-fängt den ankommenden Datenstrom, modifiziert diesen je nach Aufgabe des Sub-Systems und sendet ihn weiter an das nächste Sub-System. Das letzte Sub-System in der Kette schließt die Verbindung zwischen den beiden Übertragungskanälen und stellt somit den Abschluss der Kette dar.

[0062] FIG. 8 zeigt den schematischen Aufbau der Auswerteeinheit 105. Diese hat zwei Hauptaufgaben: a. Die fur die Sicherheitsfunktion relevanten Parameter (Sicherheits-ID A (SIDA), Si-cherheits-ID B (SIDB), Zykluszeit, Kurzschluss im Übertragungskanal, Unterbre-chung im Übertragungskanal, etc.) des Übertragungsweges zu überwachen und deren Zustand ausgeben (Ausgabe Sicherheitskreis). b. Eine Schnittstelle zum Ein- und Auskoppeln der Nutzdaten IDN zur Verfügung zu stellen (Nutzdaten/Kommunikation).

[0063] Die Auswerteeinheit 105 bildet dabei das Koppelglied zwischen den Übertragungska-nälen 1, 95 und 2, 100 zum Übergeordneten System. In der Auswerteeinheit 105 erfolgt die Auswertung SIDA 110, SIDB 115 und IDN 120. Die Auswerteeinheit 105 verfügt weiterhin über den Ausgang des Sicherheitskreises 125 sowie einen Ausgang der Nutzdaten oder Daten zur Kommunikation 130.

[0064] FIG. 9 zeigt einen möglichen Aufbau des Datenpaketes 135, welches von der Auswer-teeinheit 105 (nicht gezeigt) verschickt, von den Kommunikations-Modulen (nicht gezeigt) der Sub-Systeme modifiziert und von der Auswerteeinheit wieder empfangen und ausgewertet wird. Das Datenpaket 135 umfasst die Daten der Auswertung SIDA 110, SIDB 115 und IDN 120.

[0065] SIDA und SIDB stellen eindeutige einmalige (pro Gesamtsystem) Identifikations-merkmale der redundant aufgebauten Sicherheitsauswertungen dar. Jede Sicherheitsauswer-tung sendet und bewertet nur das von ihr und für sie bestimmte Identifikationsmerkmal.

[0066] SIDA und SIDB müssen zyklisch übertragen werden, die Zeit fur solch einen Zyklus richtet sich nach der geforderten Reaktionszeit der Sicherheitsfunktion und wird von den fur die Sicherheit zuständigen Komponenten der Auswerteeinheit ebenfalls überwacht.

[0067] Die übrige Zeit eines Zyklus, welche nicht für die Übertragung der SIDA und SIDB benôtigt wird, wird für die Übertragung der Nutzdaten IDN verwendet.

BEZUGSZEICHEN 1 Schutzschlauch 5 Leistungsfaser 10 Koaxialkabel 1 15 Kontrollfaser 20 LLK-Stecker 25 Quelle / Sender 30 Detektor / Empfänger 35 LLK-Aufnahme 40 Stecker 45 Koaxialkabel 2 50 Impedanz 1 55 Impedanz 2 60 Kommunikationsmodul 65 Komponente des Strahlfuhrungssystems 70 Sub-System1 75 Sub-System2 80 Sub-System3 85 Sub-System4 90 Sub-System5 95 Überwachungs- /Übertragungskanal 1 100 Überwachungs-/Übertragungskanal 2 105 Auswerteeinheit

110 Auswertung SIDA

115 Auswertung SIDB

120 Auswertung IDN 125 Ausgang Sicherheitskreis 130 Ausgang Nutzdaten I Kommunikation 135 Datenpaket

Claims (23)

1. Ein Lichtleitkabel, umfassend eine Leistungsfaser und sowie einen ersten und einen zweiten Kanal zur Bruch- und Steckiiberwachung der Leistungsfaser.

2. Das Lichtleitkabel nach Anspruch 1, wobei erster und zweiter Kanal getrennt vonei-nander sind.

3. Das Lichtleitkabel nach Anspruchl oder 2, wobei die Kanâle Signale unterschiedlich übertragen.

4. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 3, umfassend zumindest einen ersten elektrischen Kanal und einen zweiten elektrischen oder optischen Kanal.

5. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 4, umfassend eine Kontrollfaser als zweiten Kanal.

6. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei als erster Kanal eine elektrische Leitung in dem Lichtleitkabel zur Ansteuerung einer Quelle des zweiten Kanals angeordnet ist und als zweiter Kanal eine elektrische Leitung oder eine Kontrollfaser in dem Lichtleitkabel angeordnet ist.

Ί. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der zweite Kanal die an einem Ende des Lichtleitkabels angeordnete Quelle zur Erzeugung eines elektrischen Signals, einer elektromagnetischen Welle oder eines optischen Signals mit einem am jeweils anderen Ende des Lichtleitkabels angeordneten Detektor verbindet.

8. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Absorption der Kontrollfaser im Wellenlängenbereich der in der Leistungsfaser transportierten Leistung liegt.

9. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 8, umfassend Steckverbindungen an beiden Enden zur Übertragung von Nutzdaten, der elektrischen Ansteuerung der Quelle an einem Ende des Lichtleitkabels und/oder des Signals von der Quelle zum Detektor.

10. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Quelle in einer an das Lichtleitkabel angeschlossenen Steckverbindung angeordnet ist oder in dem Lichtleitkabel selber.

11. Das Lichtleitkabel nach Anspruch 10, wobei eine mit dem Lichtleitkabel verbundene Steckverbindung elektrische Kanäle unterbricht.

12. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 11, umfassend Steckverbindungen an beiden Enden fur beide Kanäle zur Verbindung mit weiteren optischen Elementen.

13. Das Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 12, umfassend einen Überwa-chungskanal als Datenleitung oder separate Datenleitungen entlang des Systems.

14. Ein Strahlfuhrungssystem, bestehend aus wenigsten zwei miteinander verbundenen Lichtleitkabeln nach den Ansprüchen 1 bis 13 oder miteinander verbundenen Strahl-fuhrungskomponenten.

15. Ein Verfahren zur Bruchüberwachung Lichtleitkabeln nach Anspruch 1, umfassend die Schritte a. Übertragung eines ersten Signals mittels einer ersten Vorrichtung, welche in-nerhalb der Ummantelung des Lichtleitkabels angeordnet ist, entlang der Leis-tungsfaser an eine Quelle, welche an einem ersten Ende des Lichtleitkabels angeordnet ist; b. Erzeugen eines zweiten Signals durch die Quelle; c. Übertragung des zweiten Signals durch eine zweite Vorrichtung, welche inner-halb der Ummantelung des Lichtleitkabels angeordnet ist, entlang der Leis-tungsfaser zu einem Detektor, der an einem zweiten Ende des Lichtleitkabels angeordnet ist.

16. Das Verfahren nach Anspruch 15, umfassend elektrische Leiter als erste Vorrichtung.

17. Das Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, wobei die zweite Vorrichtung eine Kon-trollfaser oder eine elektrische Leitung ist.

18. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 17, wobei das erste Signal elektrisch ist und das zweite Signal ein elektrisches oder optisches Signal oder eine elektromag-netische Welle ist.

19. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 18, wobei das zweite Signal außer-halb des Lichtleitkabels erzeugt wird.

20. Das Verfahren nach Anspruch 19, wobei das zweite Signal in einer mit dem Lichtleit-kabel verbundenen Steckverbindung erzeugt wird.

21. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 20, wobei zumindest eine der Vor-richtungen auch zur Datenübertragung verwendet wird.

22. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 21, wobei zwei elektrische Signale verwendet werden und eine an das Lichtleitkabel angeschlossene Impedanz gemessen wird.

23. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 15 bis 22 zur Verwendung in einem Strahl-führungssystem umfassend wenigstens zwei miteinander verbundene Lichtleitkabel nach einem der Ansprüche 1 bis 13 oder miteinander verbundene Strahlfuhrungskom-ponenten