Beschreibung
Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler
Die Erfindung betrifft eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Technische Anlagen, wie beispielsweise Werkzeugmaschinen und Industrieroboter, bergen die Gefahr, dass Personen, die sich den beweglichen Teilen der Maschine nähern, verletzt werden können. Gefahrenstellen an einem Rollenwechsler sind insbesondere der Schwenkbereich der Rollentragarme, der Bereich hinter dem Rollenwechsler im Schwenkbereich des Kleberahmens, der Bestückungsbereich, sowie die Grube unterhalb des Rollenwechslers, sofern vorhanden. Es ist daher erforderlich, an Maschinen Schutzeinrichtungen vorzusehen, die es verhindern, dass eine Person durch die Ausführung einer Arbeitsbewegung von den beweglichen Teilen der Maschine verletzt wird. In der Vergangenheit sind hierfür vor allem mechanische Schutzeinrichtungen angewandt worden. So werden Werkzeugmaschinen häufig vollständig gekapselt, wobei der Zugang über Schutztüren erfolgt. Industrieroboter werden in mit Schutzzäunen umgebenen Bereichen betrieben.
Mechanische Schutzeinrichtungen sind jedoch mit Nachteilen verbunden. Für die Schutzeinrichtung selbst und auch für das Öffnen von eventuell vorhandenen Schutztüren muss entsprechender Raum vorhanden sein, was den Platzbedarf der Gesamtanlage erhöht. Außerdem ist ein schneller Eingriff in den Produktionsablauf nicht möglich, da das Öffnen von Schutztüren oder Schutzgittern mit einem entsprechenden Zeit- und Steueraufwand verbunden ist. Mechanische Schutzeinrichtungen sind darüber hinaus nicht wartungs- und verschleißfrei.
In der DE 10 2005 048 466 A1 ist eine Personenschutzvorrichtung an einem Rollenwechsler einer Druckmaschine beschrieben, welche beispielsweise in Form eines Fangnetzes auf der Beladeseite des Rollenwechslers ausgeführt ist. Diese Schutzeinrichtung soll die Beladeseite immer dann zu einem gesicherten Raum machen, wenn sich die Restpapierrolle einem kritischen, d. h. bruchgefährdetem Durchmessermaß nähert. Auf diese Weise sollen Personen am Rollenwechsler zuverlässig gegen Bruchstücke zerberstender Rollen geschützt werden. Hierzu ist die Schutzeinrichtung an der zum Zuführen neuer Materialrollen dienenden Schiebebühne und an einem fixen Punkt gegenüber dem Rollenständer auf der Beladeseite gelagert. Zum Zuführen einer neuen Material rolle bewegt sich die Schiebebühne zum Rollenständer, wobei sich die Schutzeinrichtung spannt. Somit ist die Schutzeinrichtung lediglich dann aktiviert, wenn der beschriebene kritische Zustand der Restpapierrolle erreicht wird. Zu jedem anderen Zeitpunkt kann der Bereich auf der Beladeseite des Rollenwechslers ungehindert betreten werden. Um aber auch bei nicht aktiver mechanischer Schutzeinrichtung, Personen im potentiell gefährdeten Bereich auf die Gefahrenlage hinzuweisen, wird eine zusätzliche Bereichsabsicherung mittels Lichtschranken vorgeschlagen. Aufgrund des von der Lichtschranke ausgegebenen Signals, wird ein sieht- oder hörbares Zeichen an die im Bereich des Rollenwechslers befindliche Person ausgegeben.
Aus der WO 2005/080241 A2 ist es bekannt, für die Betriebssicherheit im Umfeld großer bewegter Materialrollen eine Bereichsabsicherung vorzusehen. Hierbei wird die Anbringung einer Umzäunung an den Grenzen eines Materialrollen-Lagers vorgeschlagen. Zum Ein- bzw. Ausfördern von Materialrollen in das Lager kann eine Schleuse in der Bereichsabsicherung vorgesehen sein. Im Schleusenbereich wird eine vorzugsweise berührungslos arbeitende Bereichsabsicherung vorgeschlagen, welche beispielsweise über Lichtschranken oder Ultraschallsensoren realisiert werden kann. Durch Anordnung solcher Sensoren in unterschiedlichen Höhen können komplexe Abfrageroutinen realisiert werden, so dass beispielsweise Materialrollen problemlos die Schleuse passieren können, wo hingegen ein unbefugtes Durchqueren der
Sensorstrecken einen Alarm auslöst und/oder die Bewegung der Materialrollen stoppt, um Unfälle zu verhindern.
Die EP 08 49 201 A1 betrifft ein Verfahren zum seitlichen Lageerfassen und Positionieren einer Vorratsbahnrolle, wobei die Rollenstärke als auch der jeweilige seitliche Abstand zum Rollenwechsler durch direkt gegenüberliegende Abtastelemente in Form von Sensoren, z. B. Laserstrahl- oder Ultraschallsensoren gemessen und ausgewertet werden. Im Weiteren sind die Abtastelemente mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung für eine Antriebseinheit zum Positionieren der Vorratsbahnrolle verbunden.
In der EP 15 93 630 A2 ist eine Vorrichtung zum Vorbereiten einer zu einer Vorratsrolle gewickelten Materialbahn offenbart, welche ein Lager zum Unterstützen und Drehen der Vorratsrolle um eine Längssache aufweist. Sensoren dienen dem Erfassen des Radius der Vorratsrolle während der Drehbewegung. Parallel zur Längssache der Vorratsrolle sind mehrere, den Radius erfassende Sensoren angeordnet.
Die in den vorgenannten Schriften beschriebenen, berührungslos wirkenden Vorrichtungen dienen der Erfassung der Lage oder der Abmessungen einer Rolle im Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler und erfüllen keine Schutz- oder Sicherungsfunktion.
Aus der DE 31 34 815 C2 ist eine berührungslos wirkende Flächensicherung, beispielsweise für die Absicherung bzw. Überwachung von Schaufenstern bekannt. Die Flächensicherung weist entlang einer Seite der abzusichernden Fläche eine über ihre gesamte Länge Strahlung emittierende Quelle auf. Entlang der gegenüberliegenden Seite ist eine reflektierende Leiste angeordnet. Die Strahlung wird vorwiegend in der durch die Quelle und die reflektierende Leiste aufgespannten Ebene reflektiert. An den beiden Enden der Strahlungsquelle ist jeweils ein Strahlungsdetektor vorgesehen, der mit einer Auswerteschaltung verbunden ist. Diese Flächensicherung kann als
Durchgangssicherung beispielsweise in gefährdeten Bereichen verwendet werden, indem zwischen zwei Stäben ein Lichtvorhang aufgebaut wird, bei dessen Unterbrechung ein Signal ausgelöst wird. Nachteilig bei dieser Gefahrenbereichsabsicherung ist, dass sie nur eine einfache Schutzfunktion übernehmen kann.
Aus der DE 199 38 639 B4 ist eine Vorrichtung zur Absicherung eines Gefahrenbereichs, insbesondere des Gefahrenbereichs einer automatisiert arbeitenden Maschine bekannt, welche erste Mittel zum Erzeugen einer optisch überwachten, virtuellen Barriere und zweite Mittel zum Erzeugen eines Schaltsignals zum Anhalten der Maschine bei Durchbrechen der Barriere umfasst. Die ersten Mittel weisen eine Bildaufnahmeeinheit sowie ein definiertes Ziel auf, dessen Abbild durch die Bildaufnahmeeinheit aufgenommen und durch eine Vergleichseinheit (zweite Mittel) mit einer für ein Referenzbild charakteristischen Größe verglichen wird. Das definierte Ziel ist ein strukturiertes, kontrastreiches Muster, welches Positionsmarken zum Bestimmen einer aktuellen Position beinhaltet. Mit einem punktförmigen Muster gemäß eines Ausführungsbeispiels der Vorrichtung ist die Erzeugung einer virtuellen Barriere möglich, deren Form in etwa derjenigen einer Lichtschranke entspricht. Alternativ hierzu können jedoch eine Vielzahl von punktförmigen Mustern zu einem linienförmigen Muster aneinander gereiht werden. Diese Vorrichtung erfüllt lediglich eine Schutzfunktion. Die Auswertung und der Vergleich der aufgenommenen Bilder mit dem Referenzbild ist aufwendig.
Die DE 296 02 098 U1 bezieht sich auf einen Rollenwechsler in einer Rollenrotationsdruckmaschine zum Einbringen einer auf Rollen aufgewickelten Bedruckstoffbahn in ein Druckwerk der Rollenrotationsdruckmaschine. Der den Rollenwechsler umgebenden Bereich wird durch mindestens einen Sensor, insbesondere einen optischen Sensor, z. B. eine Kamera überwacht, welche an einen Bilderkennungsrechner angeschlossen ist. Im Bilderkennungsrechner erfolgt ein Vergleich zwischen einem erfassten Ist-Bild des Bereiches und einem gespeicherten Soll-Bild oder einer Sequenz von Soll-Bildern. Bei Abweichungen wird durch eine
Signalerzeugungsvorrichtung ein Warn- oder Alarmsignal erzeugt. Zu dem mindestens einen Sensor können auch Trittmatten, Kontaktleisten, Lichtschranken o. ä. berührungslos wirkende Schutzvorrichtungen gehören, welche zur Lieferung von Teilinformationen oder zur Steuerung oder Aktivierung des Sensors dienen. Die in dieser Schrift offenbarte Lösung ermöglicht eine Überwachung des Bereichs des Rollenwechslers, wodurch ein selektiver Schutz realisiert wird, indem bekannte Objekte erkannt werden und deren Eindringen in den Bereich ohne Auslösen von Warn- oder Alarmsignalen ermöglicht wird. Allerdings kann die Bilderkennung leicht durch subjektive Faktoren im überwachten Bereich beeinflusst werden, z. B. eine abweichende Stellung eines aus dem Soll-Bild als bekannt zu erkennenden Objektes auf einem erfassten Ist-Bild, was zu Störungen oder Fehlfunktion führen kann.
Die DE 100 26 305 A1 beschreibt eine optoelektronische Vorrichtung zur Überwachung eines Schutzbereiches mit zumindest einer berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung, welche eine Auswerteeinheit zum Erzeugen eines Gegenstandfeststellungssignals beim Eindringen eines Objektes in den Schutzbereich aufweist. Die berührungslos wirkende Schutzeinrichtung kann ein Lichtgitter sein, welches eine Lichtstrahlen aussendende Sendeeinheit, eine die Lichtstrahlen empfangende Empfangseinheit und eine mit der Empfangseinheit verbundene Auswerteeinheit umfasst. Zur Ausführung einer Zusatzfunktion neben der Schutzfunktion ist die berührungslos wirkende Schutzeinrichtung mit einer Bilderfassungseinheit zum Erfassen eines sekundären Überwachungsbereichs gekoppelt, welcher nahe am Schutzbereich, jedoch außerhalb des Schutzbereiches liegt. Diese sogenannte Muting-Funktion gestattet die kurzzeitige Deaktivierung der berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung zum Eindringen erkannter Objekte in den Schutzbereich ohne Erzeugen eines Gegenstandsfeststellungssignals. Die Muting-Funktion ist durch die Bilderfassungseinheit realisiert, welche die in den sekundären Überwachungsbereich eindringenden Objekte erfasst, wobei ein Unterscheiden zwischen zulässigen und unzulässigen Objekten erfolgt. Eine Klassifizierung der erfassten Objekte ist möglich. Der Nachteil dieser Lösung besteht
darin, dass die Erkennung bekannter Objekte nicht immer zuverlässig funktioniert. Außerdem ist die Einrichtung einer zusätzlichen Bilderfassungseinheit mit Mehraufwand und finanziellen Ausgaben verbunden.
Aus der DE 10 2005 030 829 A1 ist ein Verfahren zum Betrieb eines Lichtgitters bekannt, bei dem aus der sequentiellen Unterbrechung der Lichtstrahlen mit abgespeichertem Referenzverhalten ein Schaltsignal erzeugt wird.
Bei der DE 10 2004 038 906 A1 wird vorgeschlagen, zusätzlich zu einem Lichtgitter eine Marke auf einem Objekt an eine Auswerteeinrichtung zu übertragen.
Bei der DE 295 00 873 U1 wird die Reihenfolge der Unterbrechung der Lichtstrahlen eines Lichtgitters erfasst, um zulässige Gegenstände oder z.B. Personen zu unterscheiden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler zu schaffen.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass eine verbesserte Gefahrenbereichsabsicherung basierend auf berührungslos wirkenden Schutzmechanismen für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler zur Verfügung zu stellen, die auch bei verschiedenen Rollendurchmessern und dem Abtransport von Resthülsenbehältern eine permanente Absicherung des gesicherten Bereichs gewährleistet.
Die Gefahrenbereichsabsicherung weist eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung auf, welche mit einer Auswerteeinheit verbundenen ist. Die Schutzeinrichtung ist als
Lichtgitter ausgebildet, welches mehrere zueinander parallel verlaufende Lichtstrahlen aufweist. Die Auswerteeinheit erfasst die Reihenfolge der Unterbrechung der Lichtstrahlen beim Ein- und/oder Ausfahren irgendeines Objektes und kann daraus ein bekanntes Objekt erkennen und in vorbestimmten Fällen die Schutzeinrichtung deaktivieren.
Die Vorteile der Erfindung sind insbesondere darin zu sehen, dass die Schutzeinrichtung neben einer Schutzfunktion auch eine Muting-Funktion aufweist, was den Aufwand für das Einrichten einer zusätzlichen Vorrichtung für die Muting-Funktion erspart.
Eine sogenannte Muting-Funktion gestattet zeitlich begrenzte Deaktivierung von Teilen einer Sicherheitseinrichtung oder der gesamten Sicherheitseinrichtung. Vorzugsweise wird dabei das Eindringen von Objekten zugelassen ohne die Sicherheitseinrichtung zu betätigen.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind die Lichtstrahlen gleichmäßig voneinander beabstandet und verlaufen geneigt zur Waagerechten, wobei die Lichtstrahlen in anderen Ausführungsformen auch waagerecht verlaufend und die Fläche des Lichtgitters geneigt zur Senkrechten angeordnet werden können.
Mindestens ein oberhalb des bekannten Objektes verlaufender Lichtstrahl des Lichtgitters kann vorteilhafterweise permanent aktiv sein, um das Eindringen einer Person oder eines nicht zugelassenen Objektes in den gesicherten Bereich der automatischen Rollenbestückung am Rollenwechsler auch dann zu erkennen, wenn diese zusammen mit dem bekannten und für den Eintritt zugelassenen Objekt bei deaktivierter Schutzeinrichtung in den gesicherten Bereich eindringen.
Das bekannte und für den Eintritt zugelassene Objekt kann z. B. eine Materialrolle, ein Resthülsenbehälter oder ein fahrerloses Transportfahrzeug sein.
Unabhängig davon kann die Gefahrenbereichsabsicherung zusätzlich mindestens zwei Fotozellen für Muting, z. B. Reflexionsfotozellen aufweisen, welche mit der Auswerteeinheit verbunden sind. Bei einer bevorzugten Ausführungsform sind insbesondere vier Reflexionsfotozellen als Muting-Gruppe (je zwei vor bzw. nach dem Lichtgitter) eingebaut. Damit können Objekte, insbesondere Resthülsenbehälter anhand eines z.B. seitlich darauf aufgeklebten Reflexionsstreifens erkannt und die Muting- Funktion aktiviert, bzw. die Schutzeinrichtung deaktiviert werden. Dies kann insbesondere beim Abtransportieren der Resthülsenbehälter nötig sein, die im Vergleich zu den Rollen eine andere Form aufweisen. Sind beispielsweise in der Auswerteeinheit lediglich Rollen als bekannte Objekte implementiert (wegen der Form und der einfachen Auswertung der Unterbrechungsreihenfolge der Lichtstrahlen), so kann die Muting-Funktion per Reflexionsstreifen am Resthülsenbehälter vorgenommen werden. Der Abtransport der Resthülsenbehälter erfolgt häufig mit führerlosen Transportfahrzeugen (AGV = automatic guided vehicle). Diese müssen zum Passieren des Sicherheitsbereiches ebenfalls mit Reflexionsstreifen für Muting versehen werden oder in der Auswerteeinheit muss eine entsprechende Unterbrechungsreihenfolge der Lichtstrahlen des Lichtgitters bekannt sein, um das AGV als bekanntes, für den Eintritt in den Sicherheitsbereich zugelassenes Objekt zu erkennen.
Zur Absicherung des geschützten Bereichs gegen Eindringen von Personen oder Objekten zusammen mit dem bekannten Objekt bei deaktivierter Schutzeinrichtung kann die Gefahrenbereichsabsicherung eine zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung aufweisen, welche mindestens zwei Lichtstrahlen umfasst, die sich in geringem Abstand oberhalb vom bekannten Objekt kreuzen und in ihrem weiteren Verlauf dicht am bekannten Objekt vorbeigeführt werden. Diese beiden Lichtstrahlen verlaufen somit nur wenige Millimeter bis einige Zentimeter parallel beabstandet zu gedachten Tangenten, die an der oberen Hälfte des bekannten Objektes anliegen. Die unteren Enden der beiden Lichtstrahlen befinden sich dadurch deutlich unterhalb der Oberkante des bekannten Objektes und können je nach gewähltem Anstellwinkel nahe der
Achsebene des bekannten Objektes liegen.
Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung eine zuverlässige, permanente Gefahrenbereichsabsicherung realisiert werden kann, auch wenn das bekannte Objekt eine Rolle ist, welche einen größeren Rollendurchmesser aufweist. Der Strahlenverlauf gestattet weder ein unbeabsichtigtes Überlaufen noch ein unbeabsichtigtes Unterlaufen der Strahlen der zweiten Schutzeinrichtung. Ein Unterlaufen der Strahlen ist allenfalls möglich, wenn sich Personen in einem stark gebückten Zustand bewegen. Aber auch die beste Schutzeinrichtung kann nur in einem begrenzten Maße gegen alle Eventualitäten bzw. gegen bewusste Umgehung schützen. Es kann nicht ihre Aufgabe sein, ein mutwilliges Eindringen in jedem Fall sicher zu verhindern.
Als weiterer Vorteil der Erfindung ist zu nennen, dass die Schutzvorrichtung direkt am Rollenwechsler befestigt werden kann. Somit werden im Unterschied zu den vorbekannten Lösungen, welche einen oberhalb der Rolle angeordneten, Befestigungspunkt benötigen, keine zusätzlichen, außerhalb des Rollenwechslers liegende Befestigungspunkte benötigt.
Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfassen die berührungslos wirkende Schutzeinrichtung und/oder die zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung je Lichtstrahl einen Sender und einen Empfänger. Es sind jedoch auch Ausführungen möglich, bei denen die Schutzeinrichtungen für sämtliche Lichtstrahlen genau einen Sender, einen Empfänger und mehrere Umlenkspiegel umfassen.
Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kommen bei den genannten Schutzeinrichtungen Einweg-Lichtschranken zum Einsatz, bei denen Sender und Empfänger einander gegenüberliegend, in voneinander getrennten Gehäusen, angeordnet sind.
Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung von Reflexions-Lichtschranken für die genannten Schutzeinrichtungen erwiesen. Bei diesen Ausführungsformen ist eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit einem Reflektor gegenüberliegend angeordnet. Die ausgesandten Lichtstrahlen werden über den Reflektor zur Empfangseinheit zurückgeworfen.
Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn die Position von Sender, Empfänger, Reflektor bzw. Umlenkspiegel veränderbar ist. Auf diese Weise kann eine Anpassung an unterschiedliche als bekannt und für den Zugang in den abgesicherten Bereich zugelassene Objekte erfolgen. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders günstig erwiesen, die Gefahrenbereichsabsicherung mit einem Sensor zum Erfassen der Abmessungen des bekannten Objektes auszustatten.
Besonders für die ordnungsgemäße Funktionsweise der zweiten permanent aktiven, berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung muss sichergestellt werden, dass die Strahlen das bekannte Objekt nicht berühren, da die den Gefahrenbereich während des Ein- und/oder Ausfahrens eines bekannten Objektes bei inaktiver erster Schutzeinrichtung absichern soll. Die zweite Schutzeinrichtung darf demnach nicht ausgelöst werden, wenn das bekannte Objekt die Zugangsgrenzen durchfährt. Durch die Anpassbarkeit an verschiedene Objekte wird gewährleistet, dass sich die Strahlen immer außerhalb des vom bekannten Objekt durchfahrenen Bereiches befinden.
Von Vorteil ist es, wenn bei einer nochmals weitergebildeten Ausführungsform, der Sensor mit einer Stelleinrichtung verbunden ist. Die Stelleinrichtung dient dabei zur automatischen Anpassung von Sender, Empfänger, Reflektor bzw. Umlenkspiegel an das bekannte Objekt. Durch die Verwendung einer derartigen Stelleinrichtung ist sichergestellt, dass ständig eine Neupositionierung von Sender, Empfänger, Reflektor bzw. Umlenkspiegel entsprechend den erfassten Abmessungen des bekannten Objektes
erfolgt. Natürlich ist es auch möglich, eine manuelle Positionierung vorzunehmen. Hierzu könnte man sich vorstellen, dass am Rollenwechsler eine entsprechende Skala angebracht ist, die das manuelle Positionieren erleichtert.
Als vorteilhaft hat sich diese Gefahrenbereichsabsicherung für eine Rolle mit einem Rollendurchmesser bis 1 .524 mm erwiesen. Bei derart großen Rollen konnte mit herkömmlichen Schutzeinrichtungen kein ausreichender Schutz mehr erfolgen, da die Lichtstrahlen der zweiten Schutzeinrichtung bereits von kleineren Personen, die sich nur leicht bücken, unterlaufen werden können.
Die Gefahrenbereichsabsicherung kann auch eine Fotozelle umfassen, welche innerhalb des abgesicherten Bereichs zur Positionierung einer Rolle oder eines fahrerlosen Transportfahrzeuges in einer Startposition angeordnet ist.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschreiben.
Es zeigen:
Fig. 1 eine prinzipielle Anordnung einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
Fig. 2 eine perspektivische Darstellung eines Rollenwechslers mit einer Gefahrenbereichsabsicherung;
Fig. 3a eine Prinzipdarstellung einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
Fig. 3b eine Prinzipdarstellung einer abgewandelten Gefahrenbereichsabsicherung;
Fig. 3c ein Lichtgitter für eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung mit einer zweiten permanent aktiven, berührungslos wirkenden Schutzeinrichtung;
Fig. 4 eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung mit einer Fotozelle zur Positionierung einer Rolle in einer Startposition.
Fig. 1 zeigt eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01 an einem Rollenwechsler 02 (siehe Fig. 2). Die Gefahrenbereichsabsicherung umfasst eine erste, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung, die an den Zugangsgrenzen angeordnet ist. Abzusichernde Zugangsgrenzen befinden sich dabei nicht nur an der Rollenzuführseite, sondern auch gegenüberliegend der Rollenzuführseite, falls beide Seiten für Personen frei zugänglich sind. Die erste Schutzeinrichtung umfasst zwei Lichtstrahlen 04, die den von einer Rolle 05 bzw. einem Resthülsenbehälter durchfahrbaren Bereich sichern, wobei die erste Schutzeinrichtung zum Ermöglichen des Ein- und Ausfahrens deaktivierbar ist. Soweit nachfolgend nur von einer in den gesicherten Bereich einzufahrenden Rolle 05 gesprochen wird, bezieht sich dies in gleicher Weise auf einen einzufahrenden Resthülsenbehälter oder fahrerloses Transportfahrzeug und auf die umgekehrten Bewegungsabläufe beim Ausfahren der Rolle 05 oder des Resthülsenbehälters bzw. des fahrerlosen Transportfahrzeugs.
Zum Wechseln der Rolle 05 kann die erste Schutzeinrichtung deaktiviert werden. Die Gefahrenbereichsabsicherung weist weiterhin eine zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 auf. Die zweite Schutzeinrichtung umfasst einen
Lichtstrahl 07, welcher einen Abstand von 50 mm zum größten (maximal verarbeitbaren Rollendurchmesser) Rollendurchmesser aufweist. Gerade bei größeren Rollendurchmessern hat sich eine derartig ausgeführte zweite Schutzeinrichtung jedoch als nachteilig erwiesen.
Wie Fig. 2 bzw. 3a entnommen werden kann, besteht die Gefahr, dass eine kleinere Person gemeinsam mit der Rolle 05 in den abgesicherten Bereich der Rollenbestückung laufen kann und somit durch sich bewegende Maschinenteile bzw. die bewegte Rolle 05 verletzt werden kann.
Fig. 3b zeigt eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01. Die Gefahrenbereichsabsicherung umfasst wiederum eine erste, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung an den Zugangsgrenzen mit zwei Lichtstrahlen 04, die den von der Rolle 05 bzw. dem Resthülsenbehälter oder dem fahrerlosen Transportfahrzeug durchfahrbaren Bereich sichern. Zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 dient eine zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung. Die zweite Schutzeinrichtung umfasst zwei Lichtstrahlen 07, welche ausgehend von oberhalb der Rolle 05 gelegenen Punkten seitlich an der Rolle 05 vorbei bis in Bodennähe führen. Aus Fig. 3b ist ersichtlich, dass auch eine solcherart ausgeführte Schutzeinrichtung keinen ausreichenden Schutz bieten kann. Dadurch dass die Lichtstrahlen 07 an der Rolle 05 vorbei fast bis zum Boden verlaufen, besteht die Gefahr, dass die Lichtstrahlen 07 von einer Person, welche beispielsweise beim Einlegen neben der Rolle 05 mitläuft, überstiegen werden können.
Fig. 3c zeigt eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01. Diese Gefahrenbereichsabsicherung weist im Unterschied zu den bekannten Lösungen ein Lichtgitter 03 für eine berührungslos wirkende Schutzeinrichtung an den Zugangsgrenzen des abgesicherten Bereichs der automatischen Rollenbestückung 01 auf. Das Lichtgitter 03 kann zum Ein- oder Ausfahren von Rolle 05
bzw. Resthülsenbehälter oder fahrerlosem Transportfahrzeug deaktiviert werden. Außerdem ist eine zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 vorgesehen, die weiter unten beschrieben wird. An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass abzusichernde Zugangsgrenzen sich nicht nur an der Rollenzuführseite, sondern auch gegenüberliegend der Rollenzuführseite befinden können. Schutzeinrichtungen sind an beiden Seiten anzubringen, falls beide Seiten für Personen frei zugänglich sind. Die berührungslos wirkende Schutzeinrichtung sichert in Verbindung mit der Auswerteeinheit jede abzusichernde Zugangsgrenze durch ein Lichtgitter 03 ab.
In dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist das Lichtgitter 03 durch mehrere zueinander parallel verlaufenden Lichtstrahlen 04 gebildet, welche gleichmäßig um vorzugsweise 40 mm voneinander beabstandet sind und geneigt zur Waagerechten verlaufen. Selbstverständlich kann auch ein anderer Abstand oder unterschiedliche Neigungen gewählt werden. Die Lichtstrahlen 04 können auch waagerecht verlaufend und die Fläche des Lichtgitters geneigt zur Senkrechten angeordnet werden, wobei die Neigung vorzugsweise 15°beträgt.
Den Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 sind ein Sender und ein Empfänger zugeordnet, welche an den Endpunkten der Lichtstrahlen 04 positioniert sind. Das Lichtgitter 03 ist mit einer Auswerteeinheit verbunden, welche nicht dargestellt ist. Die Auswerteeinheit erfasst die Reihenfolge der Unterbrechung der Lichtstrahlen 04 beim Ein- und/oder Ausfahren einer Rolle 05 oder ein Resthülsenbehälters bzw. ein fahrerloses Transportfahrzeug und deaktiviert die Gefahrenbereichsabsicherung durch das Lichtgitter 03 bei erkennen eines bekannten Objektes, dem der Zugang in den abgesicherten Bereich gestattet ist.
In der Auswerteeinheit wird ausgewertet, ob die einzelnen Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 nacheinander unterbrochen bzw. wieder frei werden. Es ist egal, wie viele bzw. in welchem Bereich die einzelnen Lichtstrahlen 04 unterbrochen werden. Lücken
zwischen der Unterbrechung der einzelnen Lichtstrahlen 04 sind aber nicht zulässig.
Unabhängig davon umfasst die Gefahrenbereichsabsicherung noch vier Fotozellen 06 für Muting, insbesondere Reflexionsfotozellen 06, wobei paarweise zwei Reflexionsfotozellen 06 vor und nach dem Lichtgitter 03 angeordnet sind. Diese dienen zum Deaktivieren (Muting) des Lichtgitters 03 bei Erkennen eines bekannten Objektes, insbesondere eines Resthülsenbehälters, welche wegen der Form die Auswertung der Unterbrechungsreihenfolge der Lichtstrahlen erschweren. Des Weiteren sind die Reflexionsfotozellen 06 mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden. Zum Erkennen sind die Resthülsenbehälter mit Reflexionsstreifen versehen, welche entsprechend der Anordnung der Reflexionsfotozellen 06 auf den Resthülsenbehältern positioniert sind. Das Lichtgitter 03 wird gemutet (ausgeschaltet), wenn die Reflexionsstreifen auf einem Resthülsenbehälter erkannt werden. Nach dem Durchfahren des Resthülsenbehälters durch die Gefahrenbereichsabsicherung empfängt die vierte Reflexionsfotozelle 06 keine Reflexion des Lichtstrahles mehr, sodass dann das Lichtgitter 03 wieder aktiviert wird.
Die Muting-Funktion kann im Falle eines fahrerlosen Transportfahrzeuges mit zwei Reflexionsfotozellen 06 realisiert werden, da das fahrerlose Transportfahrzeug nicht komplett durch das Lichtgitter fährt, sondern nur ein Stück in den Rollenwechsler 02 einfährt, um die Rolle 05 abzulegen. Die erste Reflexionsfotozelle 06 erkennt den Reflexionsstreifen, welcher auf dem Fahrzeug entsprechend der Anordnung der Reflexionsfotozellen 06 positioniert ist, und schaltet das Lichtgitter 03 aus. Wenn die zweite Reflexionsfotozelle 06 keine Reflexion des Lichtstrahles beim Zurückfahren des fahrerlosen Transportfahrzeuges mehr empfängt, wird das Lichtgitter 03 wieder aktiviert.
Die zwei obersten Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 bleiben permanent aktiv, um ein Eindringen einer Person oder eines Objektes zusammen mit der Rolle 05 oder dem Resthülsenbehälter in den abgesicherten Bereich der automatischen Rollenbestückung
an einem Rollenwechsler 02 bei deaktivierter Gefahrenbereichsabsicherung durch das Lichtgitter 03 vermeiden.
Die zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung umfasst mindestens zwei Lichtstrahlen 07, die quer zur Längserstreckung bzw. Achsrichtung der Rolle 05 verlaufen und sich in geringem Abstand oberhalb der Rolle 05 kreuzen und in ihrem weiteren Verlauf dicht an der Rolle 05 bzw. dem Rollenbehälter vorbeigeführt werden. Der Kreuzungspunkt der beiden Lichtstrahlen 07 liegt vorzugsweise nur wenige Zentimeter, z. B. < 15 cm, insbesondere < 8 cm, vorzugsweise < 5 cm, oberhalb der Rollenoberkante und die Lichtstrahlen 07 verlaufen unterhalb des Kreuzungspunktes dann im Abstand von einigen Millimetern, z. B. < 15 mm, insbesondere < 8 mm, vorzugsweise < 5 mm bis zu wenigen Zentimetern an der Rolle 05 vorbei. Die Lichtstrahlen 07 haben damit ihre oberen Endpunkte oberhalb der Rolle 05, jedoch außerhalb der Rollenerstreckung. Die unteren Endpunkte liegen unterhalb der Rollenoberkante, vorzugsweise in einer Höhe die größer als 1/2 des Rollendurchmessers ist und etwa 2/3 bis 3/4 des Rollendurchmessers entspricht.
Aus Fig. 3c ist ersichtlich, dass der Verlauf der beiden Lichtstrahlen 07 weder ein unbeabsichtigtes Überlaufen noch ein unbeabsichtigtes Unterlaufen der Lichtstrahlen 07 gestattet. Ein Unterlaufen der Lichtstrahlen 07 ist allenfalls möglich, wenn sich Personen in einem stark gebückten Zustand bewegen.
Fig. 4 zeigt eine Vorderansicht einer Ausführungsform der Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01 . Im dargestellten Ausführungsbeispiel kommen Reflexionslichtschranken zum Einsatz. Die zweite permanent aktive, berührungslos wirkende Schutzeinrichtung umfasst für jeden Lichtstrahl 07 eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit 08. Der Lichtstrahl 07 wird von einem gegenüberliegenden Reflektor 09 zurück zur Sende- und Empfangseinheit 08 geworfen. Diese Strahlführung kann auch bei den Lichtstrahlen 04 des Lichtgitters 03 verwendet
werden. Bei der zweiten permanent aktiven Schutzeinrichtung und/oder bei dem Lichtgitter 03 können natürlich auch Einweglichtschranken, bei denen Sender und Empfänger einander gegenüberliegend angeordnet sind, eingesetzt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können sämtliche Lichtstrahlen 04; 07 vom Lichtgitter 03 und der zweiten permanent aktiven Schutzeinrichtung jeweils genau einen Sender und einen Empfänger aufweisen. In diesen Fällen werden zur Führung der Lichtstrahlen 04;
07 mehrere Umlenkspiegel benötigt. Als Sender kann eine Infrarotstrahlung oder sichtbares Licht abgebende Leuchtdiode oder Laserdiode und als Empfänger ein Fototransistor zum Einsatz kommen.
Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Position der Sende- und Empfangseinheiten
08 sowie der Reflektoren 09 verändert werden kann. Hierzu ist es zweckmäßig, die zweite permanent aktive Schutzeinrichtung mit einem Sensor (nicht dargestellt) zum Erfassen des Rollendurchmessers auszustatten. Der Sensor kann wiederum mit einer Stelleinrichtung (nicht dargestellt) verbunden werden, welche in Abhängigkeit vom erfassten Rollendurchmesser eine automatische Positionierung der Sende- und Empfangseinheiten 08 sowie der Reflektoren 09 vornimmt. Auf diese Weise kann stets eine optimale Führung der Lichtstrahlen 07 sichergestellt werden. Die Position von Sende- und Empfangseinheiten 08 sowie der Reflektoren 09 kann natürlich auch manuell korrigiert werden. In diesem Fall hat es sich als günstig erwiesen, wenn am Rollenwechsler 02 eine entsprechende Skala angebracht ist.
Bei einem Eindringen einer Person oder eines nicht zugelassenen Objektes zusammen mit der Rolle 05 oder dem Resthülsenbehälter in den abgesicherten Bereich der automatischen Rollenbestückung am Rollenwechsler 02 bei deaktiviertem Lichtgitter 03 wird von der Person bzw. dem nicht zugelassenen Objekt wenigstens der Strahlengang eines der Lichtstrahlen 07 unterbrochen. Diese Störung wird vom Empfänger erfasst, in entsprechende Stellsignale umgewandelt, welche ein Abschalten des Rollenwechslers 02 bewirken. Außerdem kann über eine Alarmierungseinrichtung 1 1 ein Alarm in Form eines
sichtbaren und/oder akustischen Signals ausgegeben werden.
Die Gefahrenbereichsabsicherung umfasst vorzugsweise weiterhin vier Reflexionsfotozellen 06 für Muting und eine Fotozelle 12, welche innerhalb des abgesicherten Bereichs der automatischen Rollenbestückung am Rollenwechsler 02 zur Positionierung der Rolle 05 in einer Startposition angeordnet und mit einer nicht dargestellten Auswerteeinheit verbunden ist. Die von der vorgelagerten Beschickung kommende Rolle 05 durchfährt die Gefahrenbereichsabsicherung und den Erfassungsbereich der nachfolgenden Fotozelle 12. Die Auswerteeinheit erkennt das Freiwerden der Fotozelle 12 und stoppt den Rollenantrieb. Die Rolle 05 wird durch den Rollenantrieb rückwärts zur Startposition gefahren bis der Lichtstrahl der Fotozelle 12 erneut unterbrochen wird.
In allen Fällen können die Lichtstrahlen auch anstelle von Sende- und Empfangseinheiten und Reflektoren auch von getrennten Sendern und Empfängern sowie ggf. von Spiegeln umgelenkt, erzeugt und/oder empfangen und/oder umgelenkt werden.
Bezugszeichenliste
01 Bereich der automatischen Rollenbestückung, Bereich des Rollentransports
02 Rollenwechsler
03 Lichtgitter
04 Lichtstrahl
05 Rolle
06 Fotozelle, Reflexionsfotozelle
07 Lichtstrahl
08 Sende- und Empfangseinheit; Sender; Empfänger
09 Reflektor; Empfänger, Sender
10 -
1 1 Alarmierungseinrichtung
12 Fotozelle