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Iiandschutzvorrichtung bei kraftbetätigten Arbeitsmaschinen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Itandschutzvorrichtung bei kraftbetätigten Arbeitsmaschinen,
beispielsweise Pressen, Stanzen und dergleichen, vorzuasweise mit formschlüssiger
Kuppluna, bei denen bei Ilandeinlage des zu bearbeitenden Werkstücks ein Schutzschirm
den Arbeitsbereich während des Arbeitszyklus abdeckt.
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Es ist bekannt, kraftbetätigte Arbeitsmaschinen, heispielsweise Stanzen
oder Pressen mit Schutzschirmen zu versehen, die mit ihren Antrieben und dazu gehörenden
Steuerungen so ausgebildet sind, daß der Arbeitsbereich der Stanze oder Presse nur
dann zugänglich ist, wenn die Arbeitsmaschine ausgerückt ist bzw. stillsteht. Die
Steuerung der Schutzschirmbewegung ist in der Weise auf das Arbeitsprogramm der
Stanze oder Presse abgestimmt, daß diese erst bei vollendeter Bewegung des Schutzschirms
in
seine Lndstellung betätigt oder ausgelöst werden kann, beispielsweise indem Endschalter
vorgesehen sind, die von dem Schutzschirm oder seinen Betätigungsorganen gesteuert
werden.
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Die Schutzschirmsteuerung wird also dann, beispielsweise mithilfe
eines Fußkontaktes betätigt, wenn der Einlegevorgang des Werkstücks in den Arbeitsbereich
der Maschine abgeschlossen ist; dadurch wird der Antrieb des Schutzschirms betätigt
und dieser fährt vorzugsweise abwärts und schließt den gesamten Gefahrenbereich
der Presse ab. Erst dann wird die Auslösung der Arbeitsmaschine freigegeben, so
daß deren Stönelverformend auf das Werkstück einwirken kann. Man erzielt auf diese
Weise einen idealen Nachqreifschutz bei Arbeitsmaschinen jeder Art, wobei sich allerdings
die Zeit für das Schließen und öffnen des Schutzschirms zur eigentlichen Arbeitszeit
addiert und daher die Stückzahlen pro Zeiteinheit kleiner werden, was zu beträchtlich
erhöhten Produktionskosten, besonders bei schnellarbeitenden Maschinen führen kann.
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Die bisher bekannten Schutzschirmsteuerungen verwenden als Antriebe
elektropneumatische Systeme, die also elektrisch ausgelöst werden und durch Zuführung
eines Druckmittels beispielsweise an einem Arbeitszylinder die Bewegung des Schutzschirms
bewirken, der etwa mit der Schubstange des Arbeitszylinders gekoppelt sein kann.
Allerdings ist die Reaktionszeit eines solchen Antriebsystems auf elektropneumatischer
Grundlage beträchtlich, wenn man sich vergeqenwärtigt, daß für jeden vollständigen
Arbeitszyklus eine Schließ- und eine (5ffnungszeit anfällt. ueber längere Zeiträume
können sich dann zusätzliche Leer zeiten ergeben, die zu einer beträchtlichen Verteuerung
des Produktes führen können. So liegen beispielsweise die Schließ- und Öffnungszeiten
bekannter elektropneumatischer
Antriebe etwa im Bereich zwischen
300 - 600 rnsec, Zeiträume, die vergehen, bevor die Pressensteuerung oder die Steuerung
der Arbeitsmaschine allgemein überhaupt erst ansprechen kann.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Handschutzvorrichtung
bei kraftbetätigten Arbeitsmaschinen zu schaffen, die so ausgebildet ist, daß sich
die für das Schließen und Öffnen des Schutzschirms erforderlichen zusätzlichen und
im Grunde unproduktiven Zeiten beträchtlich verkürzen lassen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der einganges
genannten Handschutzvorrichtung und besteht erfindungsgemäß darin, daß der Schutzschirm
an einer Schubstange befestigt ist, die Teil der Reaktionsschiene eines an der Arbeitsmaschine
angeordneten Linearmotors ist.
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Linearmotore sind an sich bekannte Antriebssysteme, die aus einem
Primärteil, Stator oder Induktorkamm bestehen und aus einem Sekundärteil, der als
Reaktionsschiene, Anker oder Welle bezeichnet werden kann und sich relativ zum Primärteil
dadurch bewegt, daß er einem elektromagnetischen Wanderfeld ausgesetzt ist. Eine
einem Linearmotor zum Antrieb des Schutzschirms verwendende Handschutzvorrichtung
weist den Vorteil auf, daß sich für die Öffnungs- und Schließzeiten des Schutzschirms
Zeiten ergeben, die nur noch die Hälfte bis den vierten Teil der bisher üblichen
Schließ- und ffnungszeiten betragen. Je nach Anwendungszweck und Auslegung eines
Linearmotors lassen sich extrem hohe vArbeitsgeschwindiqkeiten erzielen, so daß
als numerische Beispielsangabe Zeiten von ca. 150 ms zum Schließen und öffnen des
Schutzschirms realisierbar sind.
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Darüber hinaus ergibt sich der Vorteil, daß bei Verwendung eines Linearmotors
zur Schutzschirmsteuerung keine hydraulischen
oder pneumatischen
Systeme erforderlich sind, daher Steuerbefehle, die ursprünglich elektrischer IJatur
sind, auch nicht umgesetzt zu werden brauchen, sondern unmittelbar den Linearmotor,
gegebenenfalls über Steuerschütze beaufschlagen können. Abgesehen von der wesentlich
höheren Arbeitsgeschwindigkeit eines solchen Linearmotors ergibt sich eine Verkürzung
der erforderlichen Schließ- und öffnungszeiten auch deshalb, weil es nicht, wie
bei den bisher bekannten Schutzschirmsteuerungen zu einem bei jeder Bewegung notwendigen
Druckaufbau oder Druckabbau des Druclinittels kommen muß.
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Im übrigen ist der Antrieb eines Schutzschirms unter Verwendung von
Linearmotoren auch beträchtlich kostengünstiger.
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Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransnrüche
und in diesen niedergelegt.
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Im folgenden werden Aufbau und IXirkungsweise eines Ausführungsbeispiels
der Erfindung anhand der beigefügten Zeichnunsen im einzelnen näher erläutert.
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In der Zeichnung ist mit dem Bezugszeichen 1 allgemein eine kraftbetätigte
Arbeitsmaschine, nämlich eine Presse oder Stanze gezeigt, deren Arbeitsbereich 2
durch einen Schutzschirm 3 abgedeckt ist, der bevorzugt aus einem durchsichtigen
Medium, beispielsweise aus einem Acrylglas bestehen kann. Der spezielle Aufbau der
Arbeitsmaschine 1 an sich braucht nicht erläutert zu werden, wesentlich ist lediglich
daß die Arbeitsmaschine einen Arbeitsbereich aufweist, der von dem Schutzschirm
3 während Durchführunq des Arbeitszyklus, üblicherweise also während des Absenkens
und Ilochfahrens des Stößels so abgedeckt sein muß, daß die Bedienungsperson nicht
in den Arbeitsraum hineingreifen kann. Ein solches ineingreifen oder Nachgreifen
geschieht häufig unwillkürlich dann, wenn die fledienungsperson im letzten moment
merkt, daß das eingelegte l.7erkstück falsch
liegt und, obwohl die
Arbeitsmaschine schon ausgelöst ist, nochmals in den Gefahrenbereich hineingreift,
um das Werkstück einwandfrei zu positionieren. Dies muß, insbesondere bei Arbeitsmaschinen
mit formschlüssiger Kupplung unbedingt verhindert werden, da eine Rücksteuerung
durch Lichtvorhange oder dergleichen dann praktisch nicht mehr möglich ist.
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Wie der Zeichnung entnommen werden kann, ist der Plexiglas-Schutzschirm
3 auf seiner einen Seite an einer Schubstange oder Betätigungsstange 4 befestigt,
die in ihrer weiteren Erstreckung Teil der Reaktionsschiene eines Linearmotors 5
ist, der beispielsweise an einer Seitenfläche der S.rbeitsmaschine 1 befestigt sein
kann. Auf der anderen Seite des Schutzschirms 3 kann eine Führung für die Schutzschirrabewegung
vorgesehen sein, die allgemein mit dem Bezugszeichen 6 ekennzeichnet ist und nur
schematisch angedeutet ist, An sich ist eine eingehende Erläuterung des Aufbaus
eines solchen Linearmotors 5 nicht erforderlich, da es sich hier um eine bekannte
Antriebseinheit handelt. Es sei jedoch kurz erläutert, daß der Linearmotor im Grunde
eine Sonderform eines Induktionsmotors mit Käfigläufer darstellt, wenn man sich
deren radial aufgeschnittenen und in der Ebene ausgebreiteten Stator vorstellt.
Man gelangt auf diese Weise zu einem sogenannten Induktorkamm des Linearmotors,
der mit einer bevorzugt dreiphasigen Wicklung belegt ist und von Drehstrom gespeist
wird; auf diese Weise bildet sich das elektromagnetische Wanderfeld aus, welches
eine sich oberhalb des Induktorkamms befindliche Reaktionsschiene mit vorgegebener
Kraft und Geschwindigkeit mitzunehmen in der Lage ist. Die Reaktionsschiene ist
dabei bevorzugt an ihrer Unterfläche, d. h. an der auf den Linearmotor gerichteten
Fläche mit Elektrolytkupfer beschichtet. Ein solcher Linearmotor kann dann bevorzugt
so ausgebildet
sein, daß der Induktorkamm zylindrisch um die als
Welle ausgebildete Reaktionsschiene herumgelegt ist, so daß sich ein Linearmotor
mit ringförmigem Luftspaltquerschnitt ergibt. Ein solcher Linearmotor ist in der
beigefügten Zeichnung dargestellt.
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Die Wirkungsweise ist so, daß bei Auslösung der Linearmotorsteuerung,
vorzugsweise mit Hilfe eines bei 7 angedeuteten Fußschalters dieser erregt wird
und der Schutzschirm 3 mit höchstmöglicher Geschwindigkeit zur Freigabe des Arbeitsraumes
nach oben fährt. Es ist zweckmäßig und kann ohne größere Schwierigkeiten durch Anordnung
von Wirbelstrombremsmitteln vorgenommen werden, bei Erreichen einer vorgegebenen
oberen Position auf Bremsung umzuschalten, eine solche Umschaltung oder Umsteuerung
des Linearmotors kann auch mit elektronischen Mitteln weich erreicht werden. An
dem unteren Teil der Schubstange des Linearmotors ist ein erster Teil 8 eines Verriegelungssystems
angeordnet, der mit einem stationären Geqenteil 9, welches an der Arbeitsmaschine
1 fest angeordnet ist, zusammenwirkt. Bevorzugt kann es sich bei den Teilen 8 und
9 des Verriegelungssystems um zwei Dauermagnete handeln, die die Schubstanae des
Linearmotors 5 in der oberen Position festhalten, so daß der Linearmotor selbst
ausgeschaltet werden kann. Den Endlagen des Schutzschirms 3 sind dann noch hekannte
Endschalter zugeordnet, die in der Zeichnung nicht aesondert dargestellt sind und
die der eigentlichen Pressensteuerung Betätigungssignale dahingehend zuführen, daß
eine Bearegung des Stößels eingeleitet werden kann oder unterbleiben muß. Eine Betätigung
der Arbeitsmaschine bei geöffnetem Schutzschirm ist daher ausgeschlossen.
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An der unteren Kante des Schutzschirms 3 ist eine gepolsterte Kontaktleiste
10 angeordnet, die bei Druck, beispielsweise
wenn sich im Bewegungsbereich
des Schutzschirms noch ein Körperteil oder die Hand der Bedienungsperson befindet,
den sich in der Schließbewegung befindenden Linearmotor sofort umsteuert, so daß
Handverletzungen durch den Schutzschirm sicher vermieden werden.
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Wie eingangs schon erwähnt, ist die Schutzschirmsteuerung mithilfe
eines Linearmotors etwa zwei-bis viermal. schneller als die bekannten elektropneumatischen
Antriebssysteme, so daß sich in Verbindung mit den relativ niedrigen Fertigungskosten
Vorteile ergeben, die es erlauben, zu insgesamt akzeptierbaren Produktionskosten
bei umfassendem Schutz der Bedienungsperson zu gelangen.