(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
成形装置であって、該成形装置は、
機械ベッド（２）と、
工具（５）を取り付けるために相対運動が可能な態様で前記機械ベッド（２）上に支持された工具保持具（４）と、
該工具保持具（４）に連結された駆動装置（１６）と、
該駆動装置（１６）を制御するための機械制御部（１１）と、
前記工具保持具（４）の動作を監視するため、および、事前設定可能な監視事例発生時に前記駆動装置（１６）の上流に位置する断路装置（１７）にシャットダウン信号を供給するために設計された監視装置（７）と、
を備え、
前記監視装置（７）は、少なくとも１つの放射線源（８）と、該放射線源（８）に対向して配置された複数の放射線検出器（２７〜３２；１２７）と、を備え、
前記放射線源（８）によって放射された光束（１４）の少なくとも一部は、前記工具（５）の作業端（３６）に沿って方向付けられ、
前記監視装置（７）は、
前記工具保持具（４）が第１動作速度で前記機械ベッド（２）に向かって接近する動作を実行する間、複数の放射線検出器（２７〜３２；１２７）に対する放射線の適用を、前記監視装置（７）を用いて監視する手段であって、第１放射線検出器（２８；１２８）は、前記第１動作速度から前記駆動装置（１６）が断路された後の前記工具保持具（４）のコーストダウン距離に対応する距離を、前記工具（５）の前記作業端（３３）から隔てて、前記工具保持具（４）の前記閉鎖動作方向（３３）に沿って配置されている、手段と、
前記機械制御部（１１）によって、前記閉鎖動作方向（３３）に沿った前記工具保持具（４）の位置を判定し、前記機械制御部（１１）によって定められた事前設定可能な相対位置に到達すると、前記機械制御部（１１）によって前記監視装置（７）に前記試験信号を供給する手段と、
前記放射線検出器（２７〜３２；１２７〜１３２）に適用された放射線を監視する手段であって、第２放射線検出器（２７；１２７）は、前記第１動作速度から前記駆動装置（１６）が断路された後の前記工具保持具（４）の前記コーストダウン距離と事前設定可能な安全マージンとの合計に対応する距離を、前記工具（５）の前記作業端（３６）から隔てて、前記閉鎖動作方向（３３）に沿って配置されている、手段と、
前記試験信号の供給時に前記光束（１４）の放射線が前記第１放射線検出器（２８；１２８）に適用されていない場合、および／または、前記試験信号の供給時に前記光束（１４）の放射線が前記第２放射線検出器（２７；１２７）に適用されている場合に、前記駆動装置（１６）の上流に設けられた前記断路装置（１７）に前記シャットダウン信号を供給する手段と、を含む
ことを特徴とする成形装置。
【請求項２】
請求項１に記載の成形装置であって、
前記機械制御部（１１）は、前記工具保持具（４）と前記機械ベッド（２）との間の相対位置を判定するため、および、前記工具保持具（４）が前記機械ベッド（２）に接近する間に事前設定可能な相対位置に到達した時に試験信号を供給するための、位置検知システム（１２）を備える
ことを特徴とする成形装置。
【請求項３】
請求項１または２に記載の成形装置であって、
放射線検出器（２７〜３２；１２７）であって、前記放射線源（８）に対向して配置され、また、前記工具（５）の前記作業端（３６）に沿って方向付けられた前記光束（１４）を検出するように設計された、前記監視装置（７）の前記放射線検出器（２７〜３２；１２７）は、光束（１４）検出のために少なくとも対になって構成されている
ことを特徴とする成形装置。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の成形装置であって、
第１放射線検出器（２８；１２８）は、第１動作速度にて前記駆動装置（１６）が断路された後の前記工具保持具（４）のコーストダウン距離に少なくとも対応する距離を、前記工具（５）の前記作業端（３６）から隔てて、前記工具保持具（４）の閉鎖動作方向（３３）に沿って配置されている
ことを特徴とする成形装置。
【請求項５】
請求項４に記載の成形装置であって、
第２放射線検出器（２７；１２７）は、前記第１動作速度にて前記駆動装置（１６）が断路された後の前記工具保持具（４）の前記コーストダウン距離と事前設定可能な安全マージンとの合計に少なくとも対応する距離を、前記工具（５）の前記作業端（３６）から隔てて、前記工具保持具（４）の前記閉鎖動作方向（３３）に沿って配置されている
ことを特徴とする成形装置。
【請求項６】
請求項５に記載の成形装置であって、
前記監視装置（７）は、前記試験信号の到達時に光束（１４）の線が前記第１放射線検出器（２８；１２８）に適用されていない場合、および／または、前記試験信号の到達時に光束（１４）の線が前記第２放射線検出器（２７；１２７）に適用されている場合に、前記駆動装置（１６）の上流に設けられた前記断路装置（１７）に前記シャットダウン信号を供給するように設計されている
ことを特徴とする成形装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれか１項に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記工具保持具（４）が第１動作速度で前記機械ベッド（２）に向かって接近する動作を実行する工程と、
複数の放射線検出器（２７〜３２；１２７）に対する放射線の適用を、前記監視装置（７）を用いて監視する工程であって、第１放射線検出器（２８；１２８）は、前記第１動作速度から前記駆動装置（１６）が断路された後の前記工具保持具（４）のコーストダウン距離に対応する距離を、前記工具（５）の前記作業端（３３）から隔てて、前記工具保持具（４）の前記閉鎖動作方向（３３）に沿って配置されている、工程と、
前記機械制御部（１１）によって、前記閉鎖動作方向（３３）に沿った前記工具保持具（４）の位置を判定し、前記機械制御部（１１）によって定められた事前設定可能な相対位置に到達すると、前記機械制御部（１１）によって前記監視装置（７）に前記試験信号を供給する工程と、
前記放射線検出器（２７〜３２；１２７〜１３２）に適用された放射線を監視する工程であって、第２放射線検出器（２７；１２７）は、前記第１動作速度から前記駆動装置（１６）が断路された後の前記工具保持具（４）の前記コーストダウン距離と事前設定可能な安全マージンとの合計に対応する距離を、前記工具（５）の前記作業端（３６）から隔てて、前記閉鎖動作方向（３３）に沿って配置されている、工程と、
前記試験信号の供給時に前記光束（１４）の放射線が前記第１放射線検出器（２８；１２８）に適用されていない場合、および／または、前記試験信号の供給時に前記光束（１４）の放射線が前記第２放射線検出器（２７；１２７）に適用されている場合に、前記駆動装置（１６）の上流に設けられた前記断路装置（１７）に前記シャットダウン信号を供
給する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【請求項８】
請求項７に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記試験信号の供給前に前記放射線検出器（２７〜３２；１２７〜１３２）の少なくとも１つに対する放射がない場合に、前記駆動装置（１６）の上流に設けられた前記断路装置（１７）に前記シャットダウン信号が供給されて、前記第２放射線検出器（２７；１２７）は無視されることとなる
ことを特徴とする方法。
【請求項９】
請求項７または８に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記機械制御部（１１）による前記監視装置（７）への前記試験信号の供給後、前記試験信号の供給時に前記光束（１４）の放射線が前記第１放射線検出器（２８；１２８）に適用されている場合、および、前記試験信号の供給時に前記光束（１４）の放射線が前記第２放射線検出器（２７；１２７）に適用されていない場合に、前記駆動装置（１６）はより低い第２動作速度に減速される
ことを特徴とする方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記第２動作速度への減速開始時に、前記閉鎖動作方向（３３）に対して直角に方向付けられた、前記第１放射線検出器（２８；１２８）と共通の平面に配置されている前記放射線検出器（３２；１３２）は、作動停止される
ことを特徴とする方法。
【請求項１１】
請求項９または１０に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記第２動作速度への減速開始時に、第１平面（３４）に平行で、かつ、前記第１平面（３４）より前記工具（５）の前記作業端（３６）からの距離が小さい第２平面（３５）に位置する、少なくとも１つの放射線検出器（２９）は、事前設定可能な期間の満了時に作動停止される
ことを特徴とする方法。
【請求項１２】
請求項１１に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記試験信号の供給後、作動停止された前記放射線検出器（２７，３２；１２７，１３２）は監視されなくなり、作動中の放射線検出器（２９，３０，３１；１２９，１３０，１３１）に線が当たっていないことのみが、前記駆動装置（１６）の上流に位置する前記断路装置（１７）に前記シャットダウン信号を供給させることとなる
ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
請求項９〜１２のいずれか１項に記載の成形装置（１）の操作方法であって、
前記第２動作速度に到達すると、全ての放射線検出器（２７〜３２；１２７〜１３２）は作動停止される
ことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、機械ベッドと、工具を取り付けるために相対運動が可能な態様で機械ベッド上に支持された工具保持具と、工具保持具に連結された駆動装置と、駆動装置を制御するための機械制御部と、工具保持具の動作を監視するため、および、事前設定可能な監視事例発生時に駆動装置の上流に位置する断路装置にシャットダウン信号を供給するために設計された監視装置と、を備える成形装置に関する。監視装置は、少なくとも１つの放射線源と、この放射線源に対向して配置された複数の放射線検出器と、を備える。放射線源によって放射された光束の少なくとも一部は、工具の作業端に沿って方向付けられている。本発明はさらに、成形装置の操作方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１は、安全装置と、第１の機械部が第２の機械部に対して作業動作を行う機械におけるコーストダウン距離を判定する方法と、を開示している。当該機械は、少なくとも、第１および第２の光学的バリアを備える。作業動作において、この２つの光学的バリアは、第１の機械部とともに移動する。このプロセスで、第１の光学的バリアは、第１の機械部に先立って第１の距離を隔てて移動し、第２の光学的バリアは、第１の光学的バリアから第２の距離を隔てて配置される。さらに制御部が存在し、これは、第１の光学的バリアが遮断された場合に、第１の機械部の作業動作を停止するために設計されている。チェック部と阻止部とがさらに備えられており、チェック部は、第１の機械部の停止後に、第２の光学的バリアが遮断されているかどうかをチェックするために用いられる。阻止部は、チェック部のチェック結果の目的として、作業動作を阻止するために用いられる。
【０００３】
特許文献２は、特許文献３を参照しており、この特許文献３の実用新案は、駆動装置の断路後の、工具のコーストダウン距離の判定を取り扱っており、この目的で、ＣＮＣ制御および関連する位置検知システムの使用を開示している。特許文献２では、この方法のデメリットは、関連する安全規格、具体的にはＥＮ  ９５４−１の安全規格を満たそうとする場合に、コーストダウン距離の信頼できる判定および監視には多大な労力とコストが必要となる点である、とみなしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】独国特許出願公開第１０２００４０５８４７２号
【特許文献２】独国特許出願公開第１０２００４０５８４７２号
【特許文献３】独国実用新案第２０２  １７  ４２６号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、成形装置と、監視事例における、安全に重点を置いた駆動装置の断路が少ない技術的労力で達成され得る、成形装置の操作方法と、を提供するという課題に基づいている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述したタイプの成形装置については、本発明の第１の局面に係る請求項１の特徴によって、この課題が解決される。この解決では、監視装置が、機械制御部によって供給された試験信号を受信すると、工具保持具の実際の位置をチェックし、所定のチェック結果からの逸脱がある場合に、断路装置にシャットダウン信号を出力するように設計されている態様が提供される。
【０００７】
結果として、監視装置は、その基本的機能、すなわち所定の安全区域および危険区域における使用者の介在の監視、に加えて、工具保持具の実際の位置をチェックするために用いられ得る。このことが特に有益であるのは、被加工物のできる限り最速な機械加工プロセスを提供するために、工具保持具およびそれに取り付けられた工具が、被加工物のできる限り近くに最大速度で移動して、工具が被加工物に接触する直前に工具保持具が停止される場合である。この目的で、工具保持具が、機械制御部の指示により、事前設定可能なチェック結果が監視装置によって判定される位置に到達した時に、機械制御部は試験信号を供給する。ただし、工具保持具が、機械制御部によって定められた位置に実際にある場合に限る。そうでない場合には、工具保持具はまだこの位置に到達していないか、または、既にこの位置を通過しているので、監視装置は、断路装置にシャットダウン信号を出力する。なぜならば、そのような場合、機械制御部の誤動作を推測せざるを得ず、成形装置の安全動作の継続は保証され得ないからである。
【０００８】
本発明の有利なさらなる発展形態は、従属請求項の主題である。
本発明の一実施形態では、機械制御部が安全規格の第１安全カテゴリに従って設計され、監視装置と断路装置とが、安全規格内で第１安全カテゴリより高いレベルにある、安全規格の第２安全カテゴリに従って設計された安全なオペレーティングシステムを形成する態様が、提供される。
【０００９】
利用可能な安全規格の例には、ＥＮ  ＩＳＯ  １３８４９−１またはＥＮ／ＩＥＣ  ６２０６１などの国家規格または国際規格が含まれる。これらは、例えば、信頼性、および／または、監視事例における機械および機械部品の定められた動作に適用される要件を規定しており、また、これらの部品の動作信頼性およびフェイルセーフ機構を、通常、明確に定義可能な安全等級またはカテゴリに指定する。安全規格の特定の安全カテゴリに指定される部品は、それぞれの安全規格の要件を全て満たしているかどうかを判定するために、製造者および／または独立した試験機関によって検査され、場合によっては認証されるべきである。このことは、実際の運用では、より高い安全カテゴリに指定される部品はより信頼性があり、それゆえ、より低い安全カテゴリに指定される部品よりも誤動作が少ない、ということを例えば意味し得る。
【００１０】
意図された安全カテゴリの要件を満たす機械部品の設計は、これらの部品の設計および製造において、また、場合によってはそれぞれの機械への組み込みにおいて、相当な労力を伴い得るとともに、機械の製造コストに悪影響を及ぼし得る。したがって、安全規格の高い安全カテゴリについては最小限の数の機械部品を設計する一方、残りの機械部品がより低い安全カテゴリに、またそれゆえにより安価に製造されることは好都合である。
【００１１】
本発明によれば、安全な作業システムのためのシステム境界は、共通する高い安全カテゴリに従って設計された成形装置の構成要素の一群を囲んでしっかりと引かれている。その理由は、それらの構成要素を安全な作業システム内に保持し、それにより安全な作業システムのコストを低く抑えるためである。
【００１２】
本事例では、機械ベッドに対する工具保持具の動作を監視する監視装置、および、監視事例において駆動装置に対するエネルギー供給を断つように設計された断路装置のみが、安全な作業システムの要素として扱われる。監視装置は、機械制御部に大きく干渉する必要がなく、既存の成形装置に後付けされ得る独立した構成要素として設計されることが好ましい。特に好ましい実施形態では、監視装置は、工具を取り付けるために設けられた工具保持具上で、手作業または電気的に調節可能であり、また、機械制御部と通信するように設計されている。その結果、閉鎖方向に沿って適切な方法で工具保持具に監視装置を配置するために、例えば、工具の拡張、もしくは、嵌め合い工具に対する工具の閉鎖方向に沿った、機械ベッドに固定される嵌め合い工具の拡張といった、工具固有の特性、または機械加工される被加工物の材料厚さまでもが、監視装置にとって利用可能となり得る。
【００１３】
機械制御部が、工具保持具と機械ベッドとの間の相対位置を判定するため、および、工具保持具が機械ベッドに接近しつつ事前設定可能な相対位置に到達した時に試験信号を供給するための、位置検知システムを備えていれば、それは好都合である。位置検知システムの助力を受けて、機械ベッド、または機械ベッドに取り付けられることができる嵌め合い工具に対する閉鎖方向に沿った工具保持具の位置は、開ループまたは閉ループで制御可能である。簡略化するために、以下の説明は機械ベッドの用語に限定されており、設けられているならば、それは嵌め合い工具を含むものとする。本発明によれば、位置検知システムおよび機械制御部は、本成形装置の概念が基としている安全規格の意義の範囲内で、安全規格によって求められる確実性をもって、操作者を負傷させることが排除され得るような方法で成形装置が動作することを確実にするほどには、個別には十分安全とはいえない態様が提供される。したがって、機械制御部は、主として成形プロセスの開ループまたは閉ループ制御のために設けられているものであって、成形プロセスの安全に関連する監視のために設けられているものではない。安全規格によって求められる確実性をもって操作者の負傷を防止することを目的とする安全機能に関しては、工具保持具が機械ベッドに接近しつつ事前設定可能な相対位置に到達した時に、試験信号が監視装置に供給される限りにおいて、機械制御部は貢献をしている。機械制御部が安全規格内で採用している安全カテゴリに、この試験信号は指定される。本発明によれば、機械制御部の安全カテゴリは監視装置の安全カテゴリより低いため、試験信号は口語表現で「不確実」と称される。試験信号は、監視装置において、監視装置の安全カテゴリ内で行われるチェック工程を始動させるために用いられる。このチェック工程によって、機械ベッドに対する工具保持具の実際の位置について報告が行われ得る。この報告は、監視装置の安全カテゴリのレベルで行われ、それゆえ口語表現で「確実な」報告と称される。
【００１４】
本発明のさらなる発展形態では、放射線源に対向して配置され、また、工具保持具に取り付けられた工具の作業端に沿って方向付けられた光束を検出するように設計された、監視装置の放射線検出器が、光束検出のために少なくとも対になって構成されている態様が提供される。これの意味するところは、互いに距離を隔てて配置された少なくとも２つの放射線検出器に対して、光束によって線が適用されるので、放射線源は簡素なものに保たれ得るということである。特に有利な実施形態では、個別の放射線源、具体的にはレーザダイオードによって光束が供給される場合、２つまたはそれ以上の放射線検出器による、少なくとも対になった光束の利用がある。操作者の身体の一部、特に手が、工具および機械ベッドによって規定される危険区域に入ったことが検出され得るように、作業端に相対的に、光束が配置されることが好ましい。危険区域は、閉鎖方向において工具の作業端から機械ベッドに至るまで延在し、また、機械ベッドに対する工具の作業動作中に小さくなる、通常、実質的に長方形の区域であるため、身体の一部が挟まれ得る危険性がある。監視装置は、危険区域の監視と、危険区域に隣接して閉鎖動作方向に直角に延在する安全区域の監視と、の両方のために設計されることが好ましい。安全区域の、閉鎖動作方向に対する横方向の寸法については、この安全区域は可変であることが好ましい。この方向の安全区域の寸法は、工具と機械ベッドとの間の距離の関数として、および／または、機械ベッドに対して工具が動作する速度の関数として、変化することが好ましい。安全区域の寸法は、放射線検出器の配置によって決定され、監視装置は、個々の放射線検出器の信号を考慮に入れる。
【００１５】
第１動作速度、具体的には高速トラバースにて駆動装置が断路された後の工具保持具のコーストダウン距離に少なくとも対応する距離を、工具の作業端から隔てて、第１放射線検出器が閉鎖動作方向に沿って配置されている場合、それは有利である。第１放射線検出器は、コーストダウン距離内、すなわち、駆動装置が工具保持具を第１動作速度から停止状態にするのに必要とする制動距離内で、駆動装置を安全に断路することを確実にする役割を有する。例えば、第１放射線検出器に適用された光束が、例えば、危険区域に入った使用者の手によって遮断された場合、使用者の手が工具と機械ベッドとの間に挟まれることがない十分な速さで工具保持具を停止状態にできることが、確実にならなければならない。
【００１６】
第２放射線検出器は、高速トラバースにて駆動装置が断路された後の工具保持具のコーストダウン距離と事前設定可能な安全マージンとの合計に少なくとも対応する距離を、工具の作業端から隔てて、閉鎖動作方向に沿って配置されていることが好ましい。第２放射線検出器は、閉鎖動作方向の工具保持具の動作中の事前設定可能な時点で、工具保持具およびそれにモーション結合された監視装置の位置のチェックを可能にする役割を少なくとも有する。監視装置の一部である第２放射線検出器は、機械制御部より高い安全カテゴリに指定されるため、工具保持具の位置についての確実な報告は、機械制御部の位置検知システムをより高い安全カテゴリに指定する必要がなく、第１および第２放射線検出器の信号の組み合わせから導かれ得る。一方、監視装置は、事前設定可能な機械ベッドからの距離を工具が依然有している、という機械制御部の推測が、現実に適合しているかどうかを、機械制御部による試験信号の供給時にチェックすることが可能であれば、それで十分である。機械制御部によって「不確実な」レベルでなされた工具保持具の位置に関する推測と、監視装置によって「確実な」レベルで判定された工具保持具の実際の位置と、の間に一致があるとするならば、成形装置の操作の継続が想定され得る。一致がない場合は、事前設定可能な監視事例の発生を推測せざるを得ないため、監視装置は、駆動装置の上流に設けられた断路装置にシャットダウン信号を出力することとなる。
【００１７】
この目的で、監視装置は、試験信号の到達時に光束の線が第１放射線検出器に適用されていない場合、および／または、試験信号の到達時に光束の線が第２放射線検出器に適用されている場合に、駆動装置の上流に設けられた断路装置にシャットダウン信号を供給するように設計されている。この場合におけるシャットダウン信号の供給は、第２放射線検出器によって第１放射線検出器に対して採用されている、事前設定可能な安全マージンが、試験信号の供給時に工具保持具およびそれにモーション結合された監視装置が機械ベッドに相対的な位置にあるように寸法付けられているという考察に基づいている。この位置において、光束（その線は、第１および第２放射線検出器の両方に適用可能である）は、第１放射線検出器のみに当たり、一方、第２放射線検出器は既に機械ベッドに覆われており、それゆえ線を受けることはない。これに関連して、上述の状態（線が、第１放射線検出器には適用されているが第２放射線検出器には適用されていない）が、工具保持具およびそれにモーション結合された監視装置の実際の位置の狭い位置範囲内にのみ存在するように、２つの放射線検出器の配置は選定される。機械制御部による試験信号の供給時にこの位置範囲にまだ到達していないか、または既に通過している場合、機械制御部の誤動作を推測せざるを得ず、断路装置を適切に選択することによって駆動装置を断路することが必要となる。
【００１８】
第２の局面によれば、本発明の課題は、請求項１〜７のいずれかに記載の成形装置の操作方法によって解決される。この方法は、以下の工程を含む。すなわち、工具保持具が第１動作速度で機械ベッドに向かって接近する動作を実行する工程と；複数の放射線検出器に対する放射線の適用を、監視装置を用いて監視する工程であって、第１放射線検出器は、第１動作速度から駆動装置が断路された後の工具保持具のコーストダウン距離に対応する距離を、工具の作業端から隔てて、工具保持具の閉鎖動作方向に沿って配置されている、工程と；機械制御部によって、閉鎖動作方向に沿った工具保持具の位置を判定し、機械制御部によって定められた事前設定可能な相対位置に到達すると、機械制御部によって監視装置に試験信号を供給する工程と；放射線検出器に適用された放射線を監視する工程であって、第２放射線検出器は、第１動作速度から駆動装置が断路された後の工具保持具のコーストダウン距離と事前設定可能な安全マージンとの合計に対応する距離を、工具の作業端から隔てて、閉鎖動作方向に沿って配置されている、工程と；試験信号の供給時に光束の放射線が第１放射線検出器に適用されていない場合、および／または、試験信号の供給時に光束の放射線が第２放射線検出器に適用されている場合に、駆動装置の上流に設けられた断路装置にシャットダウン信号を供給する工程と、を含む。
【００１９】
この方法のさらなる発展形態では、試験信号の供給前に放射線検出器の少なくとも１つに対する放射がない場合に、駆動装置の上流に設けられた断路装置にシャットダウン信号が供給されて、第２放射線検出器が無視されることとなる態様が提供される。放射線検出器の少なくとも１つが、試験信号の供給前に関連する光束の線を全く検出できない場合、危険区域または安全区域における使用者の介在を推測せざるを得ず、操作者を危険にさらすことにならない限り、工具保持具の閉鎖動作を可能な限り最も迅速に減速することが必要となる。
【００２０】
この方法のさらなる発展形態では、機械制御部による監視装置への試験信号の供給後、試験信号の供給時に光束の放射線が第１放射線検出器に適用されている場合、および、試験信号の供給時に光束の放射線が第２放射線検出器に適用されていない場合に、駆動装置がより低い第２動作速度に減速される態様が提供される。本発明によれば、機械制御部および関連する位置検知システムの安全カテゴリによると「不確実」である、利用可能な情報に基づいて、成形される被加工物からコーストダウン距離に少なくとも対応する距離を隔てて工具が依然として位置していると機械制御部が推測すべき場合に、機械制御部によって試験信号が供給される。機械制御部のこの推測が、第１および第２放射線検出器を走査することによって、また、予測に対応する信号パターンを判定することによって、監視装置によって裏付けられ得る限りにおいて、第１動作速度から第２動作速度への工具保持具の減速が開始されて、工具が、被加工物との接触時に信頼性をもって第２動作速度に到達していることが確実になる。このことは、被加工物を成形する際に有利である。試験信号の供給時に第１放射線検出器にも第２放射線検出器にも線が適用されていないという理由、両方の放射線検出器に線が適用されているという理由、または、第２放射線検出器のみに線が適用されているという理由で、監視装置によって判定された信号パターンが予測に対応しない場合、機械制御部の誤動作を推測せざるを得ず、駆動装置は断路されなければならない。
【００２１】
この方法のさらなる発展形態では、第２動作速度への減速開始時に、閉鎖動作方向に対して直角に方向付けられた、第１放射線検出器と共通の平面に配置されている放射線検出器が、作動停止される態様が提供される。放射線検出器の作動停止は、「フェードアウト」という用語でも知られる。なぜならば、安全性の面で、工具保持具と機械ベッドとの間の閉鎖プロセスの継続に必要でなくなるため、監視装置は、それぞれの放射線検出器が作動停止した時から、放射線が放射線検出器に適用されているか否かを判定しなくなるからである。第１放射線検出器、および同一平面に位置するさらなる放射線検出器は、機械ベッドによって、または機械ベッドに載置された被加工物によって、試験信号の供給直後に覆われるため、機械ベッドによってそれぞれの光束が遮断された結果、駆動装置が無用に断路されることは防止されなければならない。これは、試験信号の供給時に監視装置によってチェックされた後に、該当する放射線検出器を作動停止することによって達成される。
【００２２】
この方法のさらなる発展形態では、第２動作速度への減速開始時に、第１平面に平行で、かつ、第１平面より工具の作業端からの距離が小さい第２平面に位置する、少なくとも１つの放射線検出器が、事前設定可能な期間の満了時に作動停止される態様が提供される。第２平面に位置する少なくとも１つの放射線検出器は、機械制御部による試験信号の供給後に、安全区域または危険区域を監視するために用いられる。試験信号供給後の工具保持具の減速は、被加工物を機械加工するため、または、成形装置を安全な状態にするため、のいずれの場合でも行われるため、安全区域および危険区域の監視に関する要件はこの時点からそれほど厳格でなくなり、その結果、具体的には安全区域、ひいては危険区域の目前に位置する、第２平面に位置する少なくとも１つの放射線検出器による時間制御式の監視は、必要とされる安全レベルを確保するのに十分であるとみなされる。
【００２３】
この方法のさらなる発展形態では、試験信号の供給後、作動停止された放射線検出器は監視されなくなり、作動中の放射線検出器に線が当たっていないことのみが、駆動装置の上流に位置する断路装置にシャットダウン信号を供給させることとなる態様が提供される。
【００２４】
この方法のさらなる発展形態では、第２動作速度に到達すると、全ての放射線検出器が作動停止される態様が提供される。第２動作速度は、現在関連する安全規定による危険区域および／または安全区域のさらなる監視が必要ないように選定される。例として、「クリープ速度」とも称される第２動作速度は、１０ｍｍ／秒と２０ｍｍ／秒との間である。
【００２５】
この方法のさらなる発展形態では、試験信号が機械制御部によって出力される位置である、事前設定可能な相対位置の判定は、特定の安全規格によってより高い安全カテゴリに指定される、監視装置の第１および第２放射線検出器に対する線の適用のチェックよりも、低い安全カテゴリで行われる態様が提供される。したがって、安全性のより低い機械制御部に関するデータであって、それゆえに、第１および第２放射線検出器による工具保持具およびそれに取り付けられた工具の実際の位置のチェック結果よりも欠陥がある可能性が高いデータに基づいて、試験信号は出力され、これは監視装置によってチェックされる。このような手順であるにもかかわらず、以下に説明するように、機械制御部が「不確実な」位置信号を使用することが、成形装置の安全でない状態を招くことには決してならないことは保証される。
【００２６】
「不確実な」位置信号が正側に誤りである場合、すなわち、機械制御部が、工具保持具と機械ベッドとの間の距離を実状より短く推測している場合には、第２放射線検出器が機械ベッドにまだ覆われていない時に試験信号が出力される。この時点で、監視装置によるチェックによって、光束の線が第１および第２放射線検出器の両方に適用されていることが証明される。次いで試験信号が供給される場合、試験信号が到着した際に、監視装置の放射線検出器は期待される信号パターンを供給しないため、駆動装置の上流に位置する断路装置に対する監視装置の信号によって、駆動装置が断路されることとなる。
【００２７】
「不確実な」位置信号が負側に誤りである場合、すなわち、機械制御部が、工具保持具と機械ベッドとの間の距離を実状より長く推測している場合には、第１放射線検出器は、試験信号の供給前に既に覆われている。これに続き、駆動装置の上流に位置する断路装置に対する監視装置の信号によって、駆動装置は直ちに断路される。
【００２８】
機械制御部が、機械ベッドに対する工具保持具の位置を正確に検知し、それゆえ、第１放射線検出器が機械ベッドにまだ覆われていない一方で第２放射線検出器が機械ベッドに既に覆われている時に、試験信号を供給する場合にのみ、２つの放射線検出器の信号パターンは監視装置によって正しいものとして受け入れられ、成形装置は、被加工物を変形させるための第２動作速度に減速される。
【００２９】
本発明の有利な実施形態が、以下の図面に示されている。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】監視装置と、一端を上に向けて型に取り付けられた安全装置と、を備えた型曲げ機の線図である。
【図２】図１に係る安全装置を側面から見た図である。
【図３】第１実施形態の監視装置の受信装置を側面から見た図である。
【図４】第２実施形態の監視装置の受信装置を側面から見た図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
例として、型曲げ機１として図１に示される成形機は、工具保持具４を直線運動で支持するように設計された２つのガイドバー３が取り付けられた、機械ベッド２を備える。工具保持具４は、雌型６に相対的である工具として機能する雄型５を動作させるために、ガイドバー３に沿って直線的に移動することが可能である。雄型５が閉鎖動作方向に移動するにつれて、雄型５と雌型６との間の間隙は小さくなり、雄型５と雌型６との間の間隙に挿入され得る、図示されていない被加工物を変形させることが可能になる。
【００３２】
型曲げ機１には、監視装置７が装備されている。図示された実施形態では、監視装置７は複数の部分から構成されていて、型曲げ機１による負傷の危険性を最小限にするため、および、被加工物が機械加工される機械加工プロセスが迅速かつ問題なく行われることを確実にするために、設けられている。図示された実施形態では、監視装置７は、工具保持具４に取り付けられた光格子を備え、光格子の検出線１４は、雌型６の最長の辺に平行に方向付けられて、送信装置８と受信装置９との間に延在する。光格子の受信装置９は、光格子の検出線１４が遮断されると、監視装置７のさらなる構成要素をなす評価装置１０に、電気スイッチング信号を供給する。
【００３３】
型曲げ機１は、位置検知システム１２およびフットスイッチ１５に電気的に結合された、機械制御部１１を備える。例として、機械制御部１１は、コンピュータ数値制御（ＣＮＣ）として設計されてもよい。機械制御部１１は、雄型５、雌型６、および図示されていない被加工物の形状に関するデータに加えて、被加工物の所望される変形に関するデータを入力させ、これらのデータから、雌型６に対する雄型５の一連の動作を決定する。この一連の動作を開始させるために、操作者によってフットスイッチ１５が使用される。
【００３４】
工具保持具４およびそれに取り付けられた雄型５の動作を開始させるために、型曲げ機１の図示された実施形態は、ガイドバー３に割り当てられた、図示されていない油圧シリンダに油の流れを供給し得る、電気駆動式油圧ポンプ１６を備えている。必要な電気エネルギーを供給するために、油圧ポンプ１６は、機械制御部１１に電気的に接続されている。油圧ポンプ１６の安全な動作のために、機械制御部１１との接続部に環状に組み入れられる。断路装置１７は、評価装置１０によって選択されることができ、さらに監視装置７の構成要素をなす。
【００３５】
光格子の位置、すなわち送信装置８および受信装置９を、異なる雄型５に適合させるために、送信装置８および受信装置９は、ガイド手段１８によって直線運動するように、工具保持具４に取り付けられる。２つのガイド手段１８の同期調整が確実に行われるように、送信装置８および受信装置９のためのガイド手段１８は、互いにモーション結合されることが好ましい。
【００３６】
工具保持具４および取り付けられた雄型５の、監視装置７の監督下での一連の動作のため、機械ベッド２に取り付けられた雌型６、および雌型６上に載置されている図示されていない被加工物に対する、雄型５の事前設定可能な相対位置に到達した時に、遮断された最低位検出線１４、および、遮断されたそれより高位にある検出線１４が検出される態様が提供される。検出線１４が上述したように受信装置９に当たる場合、雌型６に対する雄型５の正しい位置が推測され、監視装置７によってそれがチェックされる。例として、図２に示される雌型６はＶ字型の溝状凹部１９を有し、それは詳細には示されていないが、最低位検出線１４が、溝底に到達するまで自由に通過することを確実にする。しかしながら、雌型６に対する雄型５の所望される事前設定可能な相対位置において、最低位検出線１４を確実に遮断できるようにするために、安全保護装置２０が雌型６の端面に取り付けられて、雄型５が雌型６に接近すると、事前設定可能な相対位置で監視装置７の最低位検出線１４を遮断する。
【００３７】
図１の拡大詳細図および図２が示すように、安全保護装置２０は、図示した例では雌型６に一時的に接着するための独立した磁性膜として設計された、少なくとも１つの接着装置２２が設けられた基体２１を備え、この接着は工具を使用することなく解除され得る。安全保護装置２０はしたがって、通常は鋼製である雌型６に容易に接着し得る。基体２１および接着装置２２は、不透光性材料で製造され、それゆえ検出線１４の遮断装置となる。
【００３８】
基体２１には、接着装置２２から突出する位置決めタブ２３がさらに設けられている。この位置決めタブ２３は、図示した例では、安全保護装置２０に対して垂直方向下向きに作用する重量に対抗して、良好に安全保護装置２０を位置付けるように設計されている。さらに、位置決めタブ２３は、被加工物が雌型６上に載置される間に、または、何らかの振動がある場合に、安全保護装置２０が下方に変位しないことを確実にする。
【００３９】
図１および２に示される安全保護装置２０の位置決めタブ２３は、図示された例では平坦である接触面２４を有するように、また、図示された例では少なくとも特定の部分では同様に平坦である、雌型６の外表面２５に適合するように、設計されている。これらの接触面の対応する設計によって、安全保護装置２０は雌型６に対して適切に位置合わせされ、その結果、最低位検出線１４は確実に遮断される。
【００４０】
図３に示される、監視装置７の受信装置９の第１実施形態を側面から見た図では、例えばディスクリートフォトダイオードであり得る、個々の放射線検出器２７〜３２が、どのように配置されているか、また、対応する検出線１４によってどのように照射され得るか、が理解され得る。図示された例では、放射線検出器２７〜３２のうちの２つずつが、１つの検出線１４によって照射されている。２つの放射線検出器２７および２８は、監視装置７の機能にとって特に重要である。閉鎖動作方向３３において、第２放射線検出器２７は、図式的に示されているＶ字型雄型５の作業端３６からの距離が最大である。送信装置８および受信装置９の位置は、ガイド手段１８を用いた閉鎖動作方向３３に沿った適切な変位によって、閉鎖動作方向３３における第１放射線検出器２８の作業端３６からの距離が、少なくとも工具保持具４のコーストダウン距離に対応するように、調整される。第１放射線検出器２８と第２放射線検出器２７との間の安全マージン３７は、第１放射線検出器２８が、図３において水平な線によって示される被加工物表面３８のすぐ手前に位置付けられた場合に、検出線１４が第２放射線検出器２７に当たらなくなるように、選定される。図３は、放射線検出器２７〜３２によって監視される、安全区域４０および危険区域４１への使用者の潜在的な介在方向３９をさらに示している。危険区域４１は、雄型５と雌型６との間での閉鎖動作において、雄型５によって横断される領域であり、また、挟み込みの危険がある領域である。安全区域４０は、危険区域４１の手前の領域であり、この領域において、使用者の身体の一部が危険区域４１に入る前に信頼性をもって雄型５が確実に停止するように、使用者の介在が検知されることになる。
【００４１】
図４に示される受信装置１０９の実施形態では、図３の実施形態で放射線検出器として用いられるディスクリートフォトダイオードが、長方形の格子状に配置された検出器セルの検出器マトリクスに置き換えられており、図示された例は、ＣＣＤセンサ（電荷結合素子）を備えている。図示された例では、対になった隣接する検出器セルから、放射線検出器１２７〜１３２が形成されている態様が提供される。このような検出器マトリクスは、監視目的で用いられる検出器セルの位置を周縁部の機械加工条件に適応させることを、さらに可能にする。加工が進むにつれて、図３に示される実施形態の放射線検出器２７〜３２と同じように、検出器セルが作動停止される態様がさらに提供されてもよいし、または、機械加工プロセスへの適応を向上させ得る別の方法で、検出器セルが作動停止されてもよい。
【００４２】
型曲げ機１は、例として以下のように操作され得る。まず第一に、機械ベッド２およびそれに取り付けられた雌型６からの最大距離にある、工具保持具４の中立位置において、光格子の自己診断がなされる。このプロセスで、検出線１４が、放射線検出器２７〜３２に当たった際に、対応する信号を誘発するかどうかがチェックされる。さらに、光格子の送信装置８および受信装置９は、ガイド手段１８によって、工具保持具４に取り付けられた雄型５に相対的に配置される。このプロセスで、雄型５の形状、および工具保持具４のコーストダウン距離が考慮に入れられ、その結果、第１放射線検出器２８と作業端３６との間の距離がこのコーストダウン距離に少なくとも対応するように、第１放射線検出器２８は、雄型５の作業端３６に相対的に位置することとなる。雌型６上に被加工物が載置された後、使用者は、フットスイッチ１５を操作することによって、続いて機械加工プロセスを開始することができる。これには、例えば以下の工程を含み得る、事前設定可能な雄型５の一連の動作が伴う。フットスイッチ１５操作後の最初の工程で、工具保持具４は、「高速トラバース」または「急速トラバース」とも称され得る、第１動作速度まで加速される。この高速動作中に、第２放射線検出器２７を除く全ての放射線検出器が監視される。工具保持具４が雌型６に接近している間に検出線１４の遮断が全く検出されない場合、機械制御部１１は、位置検知システム１２の位置信号を用いて、そして、工具保持具４に対する光格子の位置を把握して、第１放射線検出器２８に向けられた検出線１４が被加工物によってまだ遮断されていない直前の時点を判定する。機械制御部１１によって判定されたこの時点において、試験信号が監視装置７に出力される。この試験信号を受信すると、監視装置７は、一方では検出線１４が第１放射線検出器２８に依然として当たっているかどうかを、また、他方では第２放射線検出器２７が検出線１４をもはや受けていないかどうかを、チェックする。被加工物表面３８から工具保持具４のコーストダウン距離に等しい距離を置いた、雄型５の作業端３６の位置に対応する、このような場合に限って、監視装置７は、型曲げ機１が正しく機能していることを確認し、第２動作速度への減速を開始する。他の全ての場合、例えば、検出線１４が放射線検出器２７および２８の両方に依然として当たっている場合、２つの放射線検出器２７および２８のいずれも検出線１４を受けていない場合、または、第２放射線検出器２７のみが検出線１４を受けている場合には、監視装置１１は誤動作を検出して、工具保持具４の急激な減速を開始して停止させる。
【００４３】
型曲げ機１が正しく機能していることを監視装置７が確認した場合、共通の第１平面３４に位置する２つの放射線検出器２８および３２、ならびに放射線検出器３１は、フェードアウトする。さらに、第２平面３５に位置する放射線検出器２９のフェードアウトのためにタイミング要素が開始される。この放射線検出器３１に向けられた検出線１４が被加工物によって遮断されることが見込まれないように、フェードアウトする時間は選定される。動作速度が、「クリープ速度」とも称される状態である、事前設定可能な値を下回った場合、最後の放射線検出器３０も同様にフェードアウトし得る。この時間から、雄型５と被加工物との間の間隙が完全に閉鎖され、それゆえ挟み込みの即時の危険性はない、ということが推測され得る。第２の低い機械加工速度では、型曲げ機１によってもたらされる潜在的危険性が最小限であることが、さらに推測され得る。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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