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Die Erfindung betrifft eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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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.
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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.
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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, bimruchgefährdetem 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 Materialrolle 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 sicht- oder hörbares Zeichen an die im Bereich des Rollenwechslers befindliche Person ausgegeben.
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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.
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Aus der
DE 296 02 098 U1 ist ein Rollenwechsler in einer Rollenrotationsdruckmaschine bekannt, wobei der den Rollenwechsler umgebenden Bereich von einem Sensorsystem mit einem Bilderkennungsrechner überwacht ist.
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Die
WO 2003/056526 A2 offenbart eine Gefahrenbereichsabsicherung mittels sich kreuzenden Lichtstrahlen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler zu schaffen, die auch bei größeren Rollendurchmessern eine permanente Absicherung des gesicherten Bereichs gewährleistet.
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Eine verbesserte Gefahrenbereichsabsicherung basierend auf berührungslos wirkenden Schutzmechanismen für den Bereich der automatischen Rollenbestückung an einem Rollenwechsler zur Verfügung zu stellen, die auch bei größeren Rollendurchmessern eine permanente Absicherung des gesicherten Bereichs gewährleistet.
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Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, dass die zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs von Rolle bzw. Rollenbehälter dienende zweite Schutzeinrichtung mindestens zwei Lichtstrahlen umfasst, die sich in geringem Abstand oberhalb von Rolle bzw. Rollenbehälter kreuzen und in ihrem weiteren Verlauf dicht an der Rolle bzw. dem Rollenbehälter vorbeigeführt werden. Diese beiden Lichtstrahlen verlaufen somit nur wenige Millimeter bis einige Zentimeter parallel beabstandet zu gedachten Tangenten, die an der oberen Halbschale der zylinderförmigen Rolle (insbesondere mit maximal verarbeitbaren Durchmesser) anliegen. Die unteren Enden der beiden Lichtstrahlen befinden sich dadurch deutlich unterhalb der Oberkante der Rolle und können je nach gewähltem Anstellwinkel nahe der Achsebene der Rolle liegen.
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Ein Vorteil der Erfindung besteht darin, dass durch die zweite Schutzeinrichtung eine zuverlässige, permanente Gefahrenbereichsabsicherung auch bei größeren Rollendurchmessern realisiert werden kann. 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 wäre 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.
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Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die zweite Schutzeinrichtung je Lichtstrahl einen Sender und einen Empfänger. Es sind jedoch auch Ausführungen möglich, bei denen die zweite Schutzeinrichtung für sämtliche Lichtstrahlen genau einen Sender, einen Empfänger und mehrere Umlenkspiegel umfasst.
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Bei einer vorteilhaften Ausführungsform kommen bei der zweiten Schutzeinrichtung Einweg-Lichtschranken zum Einsatz, bei denen Sender und Empfänger einander gegenüberliegend, in voneinander getrennten Gehäusen, angeordnet sind.
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Als besonders zweckmäßig hat sich die Verwendung von Reflexions-Lichtschranken für die zweite Schutzeinrichtung erwiesen. Bei diesen Ausführungsformen ist eine kombinierte Sende- und Empfangseinheit einem Reflektor gegenüberliegend angeordnet. Die ausgesandten Lichtstrahlen werden über den Reflektor zur Empfangseinheit zurückgeworfen.
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Die Position von Sender, Empfänger, Reflektor bzw. Umlenkspiegel ist veränderbar. Auf diese Weise kann eine Anpassung an unterschiedliche Rollendurchmesser erfolgen. Für die ordnungsgemäße Funktionsweise der zweiten Schutzeinrichtung muss sichergestellt werden, dass die Strahlen die Rolle nicht berühren, da die zweite Schutzeinrichtung den Gefahrenbereich während des Rollenwechsels bei inaktiver erster Schutzeinrichtung absichern soll. Die zweite Schutzeinrichtung darf demnach nicht ausgelöst werden, wenn die Rolle die Zugangsgrenzen durchfährt. Durch die Anpassbarkeit an verschiedene Rollendurchmesser wird gewährleistet, dass sich die Strahlen immer außerhalb des von der Rolle durchfahrenen Bereiches befinden. In diesem Zusammenhang hat es sich als besonders günstig erwiesen, die zweite Schutzvorrichtung mit einem Sensor zum Erfassen des Rollendurchmessers auszustatten.
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Der Sensor ist mit einer Stelleinrichtung verbunden. Die Stelleinrichtung dient dabei zur automatischen Anpassung von Sender, Empfänger, Reflektor bzw. Umlenkspiegel an den Rollendurchmesser. Durch die Verwendung einer derartigen Stelleinrichtung ist sichergestellt, dass ständig eine Neupositionierung von Sender, Empfänger, Reflektor bzw. Umlenkspiegel entsprechend dem erfassten Rollendurchmesser erfolgt Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, wenn die Gefahrenbereichsabsicherung für Rollendurchmesser > 1.270 mm, insbesondere für 1.500 mm ausgeführt ist. Bei derart großen Rollen kann mit herkömmlichen Schutzeinrichtungen kein ausreichender Schutz mehr erfolgen, da sie bereits von kleineren Personen, die sich nur leicht bücken, unterlaufen werden können.
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Ausführungsbeispiel der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im Folgenden näher beschreiben.
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Es zeigen:
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1 eine prinzipielle Anordnung einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
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2 eine perspektivische Darstellung eines Rollenwechslers mit einer Gefahrenbereichsabsicherung;
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3a eine Prinzipdarstellung einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
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3b eine Prinzipdarstellung einer abgewandelten Gefahrenbereichsabsicherung;
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3c eine Prinzipdarstellung einer Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung;
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4 eine Seitenansicht einer Ausführungsform der Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung.
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1 zeigt eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01 an einem Rollenwechsler 02 (siehe 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. Soweit nachfolgend nur von einer in den gesicherten Bereich einzufahrenden Rolle 05 gesprochen wird, bezieht sich dies in gleicher Weise auf einen einzufahrenden Resthülsenbehälter und auf die umgekehrten Bewegungsabläufe beim Ausfahren der Rolle 05 oder des Resthülsenbehälters.
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Zum Wechseln der Rolle 05 kann die erste Schutzeinrichtung deaktiviert werden. Die Gefahrenbereichsabsicherung weist weiterhin eine zweite, 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, insbesondere 1.270 mm oder 1.500 mm) Rollendurchmesser aufweist. Gerade bei größeren Rollendurchmessern hat sich eine derartig ausgeführte zweite Schutzeinrichtung jedoch als nachteilig erwiesen.
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Wie 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.
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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 durchfahrbaren Bereich sichern. Zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 dient eine zweite, 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 in Bodennähe führen. Aus 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.
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3c zeigt eine Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01. Wie die bereits vorbekannten Gefahrenbereichsabsicherungen weist auch die Lösung an den Zugangsgrenzen eine erste berührungslos wirkende Schutzeinrichtung, welche zum Ein- oder Ausfahren von Rolle 05 bzw. Resthülsenbehälter deaktiviert werden kann, sowie eine zweite berührungslos wirkende Schutzeinrichtung zur permanenten Absicherung des Umgebungsbereichs der Rolle 05 auf. An dieser Stelle sei nochmals darauf hingewiesen, dass abzusichernde Zugangsgrenzen sich nicht nur an der Rollenzuführseite, sondern auch gegenüberliegend der Rollenzuführseite befinden. Schutzeinrichtungen sind an beiden Seiten anzubringen, falls beide Seiten für Personen frei zugänglich sind. Die erste Schutzeinrichtung sichert wiederum jede abzusichernde Zugangsgrenze durch zwei Lichtstrahlen 04. Alternativ kann die erste Schutzeinrichtung natürlich auch als Lichtgitter mit einer Vielzahl von Lichtstrahlen ausgeführt sein. Die zweite 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 Rollenersteckung. 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.
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Aus 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.
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4 zeigt eine Ausführungsform der Gefahrenbereichsabsicherung für den Bereich der automatischen Rollenbestückung 01. Im dargestellten Ausführungsbeispiel kommen Reflexionslichtschranken zum Einsatz. Die zweite 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. Es können natürlich auch Einweglichtschranken, bei denen Sender und Empfänger einander gegenüberliegend angeordnet sind, eingesetzt werden. Bei alternativen Ausführungsformen können sämtliche Lichtstrahlen 07 genau einen Sender und einen Empfänger aufweisen. In diesen Fällen werden zur Führung der Lichtstrahlen 07 mehrere Umlenkspiegel benötigt. Als Sender kann eine Infrarotstrahlung oder sichtbares Licht abgebende Leuchtdiode oder Laserdiode und als Empfänger ein Fototransistor zum Einsatz kommen.
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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 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.
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Bei einem Objekteingriff in den Schutzbereich der zweiten Schutzeinrichtung wird 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 11 ein Alarm in Form eines sichtbaren und/oder akustischen Signals ausgegeben werden.
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Bezugszeichenliste
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- 01
- Bereich der automatischen Rollenbestückung
- 02
- Rollenwechsler
- 03
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- 04
- Lichtstrahl
- 05
- Rolle
- 06
-
- 07
- Lichtstrahl
- 08
- Sende- und Empfangseinheit
- 09
- Reflektor
- 10
-
- 11
- Alarmierungseinrichtung