專利名稱：機器的與狀態(tài)相關(guān)的保險裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于確保機器中危險區(qū)域的安全方法及裝置，其中這種危險區(qū)域用至少一個傳感器來監(jiān)測，該傳感器適于識別進入該危險區(qū)域的目標及與一個機器控制裝置形成連接。
背景技術(shù)：
已經(jīng)公知了一些方法及保護裝置，借助它們可確保機器安全，其中可對于一定目標的允許進入與不允許進入作出辨別。這種裝置已由US 2003/0164447 A1公開及確保一個金屬加工機的危險區(qū)域安全。其中該金屬加工機的危險區(qū)域的敞開部分主要借助一個光柵裝置來保險，這里該光柵裝置能夠辨別允許的工件與不允許的操作人員身體部分。該辨別是這樣進行的，即當工件穿過光柵時由于其厚度小僅使一個光束遮光，而操作人員的肢體由于其尺寸大而使至少兩個相鄰的光束被遮光。只要是一個光束被遮光，金屬加工機仍保留完全正常的工作狀態(tài)，而當操作人員的身體部分介入時機器立即被關(guān)停。
但這種類型的保險在印刷機的危險區(qū)域中不符合要求，因為這里在一個頁張印刷機的收紙器及頁張續(xù)紙器的區(qū)域中在工作期間在一定條件下需要被干預(yù)。但這種介入根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的解決方案是不允許的。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的任務(wù)是，提出一種用于機器中危險區(qū)域的保險的方法及裝置，它能夠辨別允許的與不允許的對危險區(qū)域的介入及在一定情況下也允許本來不允許的目標介入到危險區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明，提出了一種用于確保機器中危險區(qū)域安全的方法，其中這種危險區(qū)域用至少一個傳感器來監(jiān)測，該傳感器適于識別進入該危險區(qū)域的目標及與一個機器控制裝置形成連接，其中，當一個目標進入該危險區(qū)域時，借助傳感器來識別該目標，及由機器控制裝置根據(jù)該識別及根據(jù)機器的當時的工作狀態(tài)來影響該機器的危險區(qū)域的狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明，還提出了一種用于實施所述方法的裝置，尤其是印刷機。
為了能確保機器中的危險區(qū)域安全，將用一個傳感器監(jiān)測該區(qū)域，該傳感器能夠識別介入危險區(qū)域的目標。因此它基本上可區(qū)分允許進入及禁止進入危險區(qū)域的目標。這些允許及禁止進入的目標將被分為兩類，以致每個被識別的目標不是歸入允許的類就是歸入禁止的類。只要一個允許的目標進入危險區(qū)域，例如一個新的頁張堆置入到頁張續(xù)紙器中，機器將完全正常地繼續(xù)運行。如果一個不允許的目標介入該危險區(qū)域，則將根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)立即使機器關(guān)停。但現(xiàn)在根據(jù)本發(fā)明還要相應(yīng)地考慮機器的工作狀態(tài)，以致僅當基于危險區(qū)域的當前工作狀態(tài)也存在對操作人員的緊急危險時，才真正關(guān)停機器。例如當危險區(qū)域中的對操作人員有擠壓危險的運動部件基于當前的運行狀態(tài)本來就靜止時，則機器本身不需要被關(guān)機。因此保護裝置總是考慮對操作人員緊急傷害的潛在危險及僅當在危險區(qū)域中的該傷害潛在危險真正存在時，才使機器停止運行。這就提高了機器的可使用性。
在本發(fā)明的第一構(gòu)型中提出傳感器適于區(qū)分人體部分與物件。借助本發(fā)明的該構(gòu)型可保證當人體部分介入而在危險區(qū)域中有緊急的危險時，機器立即被轉(zhuǎn)變到安全狀態(tài)，而物件的進入例如在印刷機的頁張續(xù)紙器或收紙器中更換頁張堆時不需要引起機器停機。
一個有利的方式是，借助傳感器對介入危險區(qū)域中的目標進行三維檢測。這種傳感器是一個三維攝像或照相機，它允許對介入的目標根據(jù)其外部形狀來單義地識別。借助該三維攝像或照相機還可以檢測介入目標的介入深度，以致當目標介入到危險區(qū)域中的程度存在直接的危險時，才關(guān)停機器。此外，以此方式方法，根據(jù)機器的相應(yīng)工作狀態(tài)及由此產(chǎn)生的不同的潛在危險，對于不同的目標將允許不同的進入深度。在此情況下對于允許的及不允許的目標類還可附加另一類，在這類中允許的及不允許的目標還將根據(jù)相應(yīng)的機器狀態(tài)按照其介入深度來劃分。因此例如在頁張續(xù)紙器區(qū)域中，當載有剩余頁張堆的頁張堆托板位于上部區(qū)域時，下部區(qū)域可讓操作人員自由進入，直到頁張堆托板又向下運動為止。如果頁張堆托板的運動轉(zhuǎn)入向下，則機器已處于另一工作狀態(tài)，如果有操作人員在續(xù)紙堆的頁張堆托板下面時，則將導致機器的立即停機。
在本發(fā)明的一個簡化的實施形式中，傳感器是一個光柵裝置或一個光簾。這里對于一個光簾可理解為多個設(shè)置在一個平面中的光柵。借助這些光柵裝置也可以作到至少在允許及不允許目標之間進行粗分類。當然在使用光柵裝置時應(yīng)注意，將物件及人體部分確切無疑地彼此分開，以致人體部分總是被歸入不允許的目標。
在本發(fā)明的一個有利的構(gòu)型中提出，機器控制裝置影響危險區(qū)域中的機器的危險部件。在該情況下，當不允許的目標介入危險區(qū)域時，無需整個機器停機，而僅是引起傷害危險的機器部分被關(guān)停或是轉(zhuǎn)到一個安全的狀態(tài)，由此使不允許的目標與危險的部件不會接觸及由此受保護以免被傷害。
此外可考慮，根據(jù)被識別目標的借助傳感器確定的介入運動并通過機器控制裝置的影響確保實現(xiàn)危險區(qū)域的安全。借助傳感器可作到，對介入危險區(qū)域的目標的運動進行檢測。如果該目標運動到機器的危險部件上，則機器必需停機或置入一個安全的狀態(tài)。但如果在出現(xiàn)緊急傷害危險前目標的運動方向改變，以致離開機器危險部件地運動，則機器無需被停機及取而代之地仍可繼續(xù)運行。
除了運動方向外還可考慮被識別目標的介入速度。如果目標以高的速度介入危險區(qū)域，則機器的危險部件或整個機器必需比目標以慢的速度接近時相應(yīng)更快地被關(guān)機。因此這將導致僅當機器立即關(guān)機及運動的危險部件可能進行制動時才必需考慮由于機器中轉(zhuǎn)動質(zhì)量或運動質(zhì)量的慣性引起的一定慣性運動或制動時間。
此外可考慮，根據(jù)被識別目標的通過傳感器識別的形狀并通過機器控制裝置的影響來確保實現(xiàn)危險區(qū)域的安全。借助被識別目標的形狀可以區(qū)分例如物件與人的肢體。此外也可將物件分成不同的類，以致允許一個頁張堆進入頁張印刷機的頁張續(xù)紙器，但也可識別由操作人員無意地介入的工具并導致機器的停機。在此情況下不僅保護了操作人員避免了危險，該危險是當工具碰到機器的運動部分例如通過工具的拋出出現(xiàn)的，而且同時保護了機器的機械部分，否則通過工具的介入可使該機械部分被卡住。在此情況下該保護裝置不僅保護了操作人員而且也保護了機器。


現(xiàn)在將借助多個附圖來詳細描述及解釋本發(fā)明。附圖表示圖1具有一個續(xù)紙器及一個收紙器的輪轉(zhuǎn)式頁張印刷機，圖2收紙器上的被監(jiān)測的危險區(qū)域，及圖3使用光柵裝置來監(jiān)測印刷機的收紙器上的危險區(qū)域。
具體實施例方式
圖1表示一個印刷機10，它由一個頁張續(xù)紙器11、兩個印刷機構(gòu)12及一個頁張收紙器1組成。在頁張續(xù)紙器11中借助一個吸頭18從續(xù)紙堆14吸取及分離頁張17及然后通過吸帶臺19輸送到印刷機構(gòu)12。頁張17通過印刷機構(gòu)12并借助傳送滾筒16輸送及在已印刷狀態(tài)下被輸送到收紙器1。在此情況下，從最后的印刷機構(gòu)12一直到收紙器1中收紙堆13的頁張輸送是由遞紙牙鏈15承擔的，后者在至少一側(cè)上抓住頁張17及將其放置到收紙堆13中。該印刷機10在工作中通過電子的機器控制裝置5來控制，該控制裝置轉(zhuǎn)換操作人員的輸入。
無論是頁張續(xù)紙器11還是收紙器1都是一個大大的危險源，因為由于有運動的部件對于操作人員存在大大的傷害危險。另一方面，頁張續(xù)紙器11及收紙器1內(nèi)部的危險區(qū)域不能簡單地通過機械的保護裝置完全地阻止對其干預(yù)，因為為了在印刷機10的工作需要一定的干預(yù)。例如在頁張續(xù)紙器11中續(xù)紙堆14被用完時必需取出空的托板及置入一個新的續(xù)紙堆14。為了使印刷機10的工作不中斷，可在其運行工作中進行續(xù)紙堆14的更換。這也類似地適用于收紙器1，在收紙器上具有印刷好的頁張的收紙堆13必需以一定的時間間隔取出，以便為新到來的、印刷好的頁張17騰出位置。此外，必需對操作人員提供以一定的時間間隔對收紙堆13中頁張17上的印刷圖象進行檢查的可能性。為此目的，通常由操作人員從收紙堆13中取出單個頁張17及放到一個檢查臺上進行鑒定。因此當印刷機10工作期間必需有可能至少在頁張續(xù)紙器11及收紙器1的一定區(qū)域中能進行干預(yù)。但出于安全的原因在頁張續(xù)紙器11及收紙器1中的危險區(qū)域必需相應(yīng)地被保險。
圖2表示確保收紙器1的危險區(qū)域安全的一個可能性。圖2中所示的用于確保收紙器1的一個側(cè)面安全的可能性當然可應(yīng)用到收紙器1的所有四個側(cè)面上并也可應(yīng)用在頁張續(xù)紙器11或印刷機10的其它敞開部分上。根據(jù)圖2該收紙器1具有至少一個敞開部分2，通過該敞開部分操作人員可介入收紙器1的內(nèi)部的危險區(qū)域中。在相應(yīng)的大印刷機10上甚至存在操作人員可用整個身體涉入危險區(qū)域的可能性，但這里存在著緊急的生命危險。由于該原因?qū)⒔柚粋€傳感器40來監(jiān)測入口2，以便檢測進入收紙器1中的物體或人員。在圖2中該傳感器40被作成雷達的形式，它不僅確定至危險區(qū)域中的進入，而且也確定進入危險區(qū)域中的精確地點3。例如圖2中地點3代表想介入收紙器1內(nèi)部的一個人員的手臂的進入地點。如果在介入地點3不存在收紙器1的直接危及操作人員的部件，則印刷機10不必關(guān)機。但如果介入到另一地點、例如介入到其中存在著危險的敞開部分2的上部區(qū)域中，即介入人員可能將其手指或其手臂伸入到危險的遞紙牙鏈15的區(qū)域中，則機器10立即停機。此外還對機器10的工作狀態(tài)一起進行考慮。因此在遞紙牙鏈15附近的介入地點3僅當該遞紙牙鏈也運動時才有危險。當不輸送頁張17時，遞紙牙鏈15靜止及在遞紙牙鏈15附近的介入地點3對于介入那里的操作人員不會引起危險的情況，因此在此情況下不需要停機。
在一個替代的構(gòu)型中也可考慮，若遞紙牙鏈設(shè)有單獨的驅(qū)動裝置，則僅是收紙器中的遞紙牙鏈15被關(guān)斷。若機器控制裝置5根據(jù)由傳感器40求得的介入地點3識別出對于操作人員無直接的危險，盡管如此仍發(fā)出聲音或光的警告，以便提示操作人員介入了危險區(qū)域。
代替?zhèn)鞲衅?0地也可設(shè)置一個三維(3D)攝像或照相機，它可監(jiān)測橫截面2及危險區(qū)域的內(nèi)空間。該攝像或照相機除了對形狀及由此對介入目標8、13識別外還可求得目標8、13的介入深度。因此也可識別目標8、13在危險區(qū)域中的運動變化。一旦目標8、13向著危險源、例如遞紙牙鏈15的方向運動，則在有緊急的傷害危險時而進行印刷機10的關(guān)機。
在根據(jù)圖3的實施形式中使用一個光柵裝置41作為傳感器40，該光柵裝置也如傳感器那樣通過通信連接部分6與印刷機10的機器控制裝置5形成連接。該光柵裝置41用其光束覆蓋了收紙器1的整個敞開部分2，以致操作人員不可經(jīng)過光束旁邊介入收紙器內(nèi)部。因此敞開部分2代表監(jiān)測目標8、13的介入的保險區(qū)域44。在此，光柵裝置41的光束由設(shè)置在光柵裝置一側(cè)上的一些發(fā)光二極管42產(chǎn)生，以便在對面的一側(cè)上由一些光電二極管43檢測。一旦一個物體或人員想進入到危險區(qū)域中，將使一個或多個光束中斷，以致光不再入射到相應(yīng)的光電二極管43上。以此方式方法可以確定，實際上哪些光束被阻斷。在此情況下，操作人員的手8的進入比整個收紙堆13的進入或離開中斷較少的光束。如果操作人員用其手8通過敞開部分2進入收紙器1，則光柵裝置41的至少一個光束被中斷。該光束的位置被傳送到機器控制裝置5，然后該控制裝置根據(jù)所確定的光束位置來采取相應(yīng)的措施。如果該光束的被穿過沒有潛在的傷害危險，則機器控制裝置5不使印刷機10或收紙器1停機及可取而代之地發(fā)出聲音或光的警告信號。但如果通過操作者的手中斷了一個光束，在該光束后面將面臨直接傷害危險，則機器控制裝置5對印刷機10的驅(qū)動裝置發(fā)出一個相應(yīng)的指令，該驅(qū)動裝置于是立即被停機。因此具有單個可評估的光束的光柵裝置41允許與位置相關(guān)地評估敞開部分2的保險區(qū)域44。在此情況下將視機器狀態(tài)而定來辨別介入的目標阻斷光束是否將導致危險情況。例如如果在收紙器1中遞紙牙鏈15不運動，則在收紙器1的上部區(qū)域中的光束中斷不導致機器停機。但如果面臨由收紙堆13引起的危險-因為該收紙堆也位于上部區(qū)域中-時，則該同一光束的中斷導致機器的停機。對機器工作狀態(tài)的考慮允許機器有更好的可使用性，因為僅當絕對需要時才必需關(guān)機。
參考標號表1收紙器15收紙器中的遞紙牙鏈2收紙器中的敞開部分16傳送滾筒3進入物的位置坐標 17頁張5機器控制裝置 18吸頭6通信連接 19吸帶臺8手40傳感器10印刷機 41光柵裝置11印刷機的續(xù)紙器 42發(fā)光二極管12印刷機構(gòu) 43光電二極管13收紙堆 44保險區(qū)域14續(xù)紙堆
權(quán)利要求
1.用于確保機器(1，10，11)中危險區(qū)域安全的方法，其中這種危險區(qū)域用至少一個傳感器(40，41)來監(jiān)測，該傳感器適于識別進入該危險區(qū)域的目標(8，13)及與一個機器控制裝置(5)形成連接(6)，其特征在于當一個目標(8，13)進入該危險區(qū)域時，借助傳感器(40，41)來識別該目標(8，13)，及由機器控制裝置(5)根據(jù)該識別及根據(jù)機器(1，10，11)的當時的工作狀態(tài)來影響該機器(1，10，11)的危險區(qū)域的狀態(tài)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于該傳感器(40，41)適于區(qū)分人體部分(8)與物件(13)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于借助傳感器(40，41)進行進入危險區(qū)域中的目標(8，13)的三維檢測。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于該傳感器(40)是一個三維攝像或照相機。
5.根據(jù)權(quán)利要求1至3中一項的方法，其特征在于所述傳感器(40)是一個光柵裝置或一個光簾(41)。
6.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于機器控制裝置(5)影響機器(1，10，11)的在危險區(qū)域中的危險部件(15)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其特征在于機器控制裝置(5)將危險區(qū)域中的機器(1，10，11)的危險部件(15)置成一個安全狀態(tài)。
8.根據(jù)以上權(quán)利要求中一項的方法，其特征在于根據(jù)被識別目標(8，13)的借助傳感器(40，41)確定的進入運動并通過機器控制裝置(5)的影響來使危險區(qū)域安全。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其特征在于根據(jù)被識別目標(8，13)的被識別出的進入速度并通過機器控制裝置(5)來實現(xiàn)對危險區(qū)域的影響。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8中一項的方法，其特征在于根據(jù)被識別目標(8，13)的借助傳感器(40，41)識別出的形狀并通過機器控制裝置(5)的影響來使危險區(qū)域安全。
11.用于實施根據(jù)權(quán)利要求1至10中一項的方法的裝置。.
12.根據(jù)權(quán)利要求11的裝置，其特征在于該裝置是一個印刷機(10)。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于確保印刷工業(yè)的機器(1，10，11)中危險區(qū)域安全的方法及裝置，其中這種危險區(qū)域用至少一個傳感器(40，41)來監(jiān)測，該傳感器適于識別進入該危險區(qū)域的目標(8，13)及與一個機器控制裝置(5)形成連接(6)。本發(fā)明的特征在于當一個目標(8，13)進入該危險區(qū)域時，借助傳感器(40，41)來識別該目標(8，13)，及由機器控制裝置(5)根據(jù)該識別及根據(jù)機器(1，10，11)的相應(yīng)工作狀態(tài)來影響該機器(1，10，11)的危險區(qū)域的狀態(tài)。
文檔編號F16P3/12GK1776282SQ200510125080
公開日2006年5月24日 申請日期2005年11月17日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月17日
發(fā)明者烏爾里?！じ窳? 卡斯藤·胡施萊, 托馬斯·沃爾夫 申請人:海德堡印刷機械股份公司