專利名稱：多激光安全系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及用于工業(yè)應(yīng)用中的安全系統(tǒng)，并且尤其是涉及用于工業(yè)用壓力機上的安全系統(tǒng)，比如壓彎機或者剪切機。盡管下面將針對壓彎機對本發(fā)明進行描述，但是將會明白的是，也可以想到本發(fā)明的其它應(yīng)用。
背景技術(shù)：
申請人已經(jīng)研發(fā)出了一種工業(yè)用壓力機安全系統(tǒng)，其利用了一個發(fā)射出單個連續(xù)平面激光束的激光器，和一個用于所述激光器的光線接收器，所述激光束具有一個大體恒定的橫向?qū)挾?。激光器和接收器均被安裝在工業(yè)用壓力機中的可移動部分上。對于壓彎機來說，激光器和光線接收器均被安裝在可移動刀具上，并且該刀具(其上安裝有激光器和光線接收器)相對于一個固定的砧座部分發(fā)生移動。這種安全系統(tǒng)在國際專利申請PCT/AU00/00420中進行了描述，其中的細節(jié)通過引用被結(jié)合入本發(fā)明。
所述安全系統(tǒng)用于防止壓彎機的操作人員在操作壓彎機的同時無意中將他們的手或者其它物體陷入刀具與砧座之間。這一點通過將平面激光束定位于刀具與砧座之間來實現(xiàn)。激光束路徑被物體的任何阻斷將被所述安全系統(tǒng)探測到，安全系統(tǒng)立即中止刀具的進一步運動。這種安全系統(tǒng)在刀具朝向砧座運動的過程中以這種方式進行工作，直至刀具非常靠近砧座。在此時，安全系統(tǒng)必須降低刀具的運動速度，并且關(guān)閉所述激光器來容許刀具完成其對置于砧座上的板材或者其它物體的彎曲操作。速度控制點被操作人員預(yù)先設(shè)定在砧座上方的微小距離處，并且大體與砧座上的工件的頂表面一致。
利用了如前所述的安全系統(tǒng)的壓彎機一般可以利用下述工作循環(huán)進行工作a)如果在刀具的向下行程中沒有探測到任何障礙物，那么刀具將以高速(一般為150毫米/秒左右)朝向砧座移動。當位于刀具下方的激光束經(jīng)過速度控制點時，刀具減緩至一個慢行速度(一般為10毫米/秒左右)。刀具速度的降低確保了具有足夠的時間來在該刀具最終接近砧座時將手指或者其它物體從刀具的下方抽出。
b)如果探測到了障礙物，那么刀具將停止運動，并且后退幾毫米，從而使得該刀具將不會觸及障礙物。刀具的移動可被操作人員通過腳踏開關(guān)來繼續(xù)。如果探測到了另外一個障礙物，那么刀具將停止運動但是不發(fā)生后退。這樣能夠?qū)^厚的工件進行加工，因為操作人員將通過觸發(fā)腳踏開關(guān)來使得刀具以慢行速度移動而完成工作循環(huán)。
前述的工作循環(huán)是正常的工作模式。其它工作循環(huán)可以選擇性使用，比如，用于生產(chǎn)托盤或者盒子的“托盤模式”。這種托盤模式在前述國際專利申請中進行了描述，并且將不在這里進行詳細描述。
我們的設(shè)備的主旨是在任何時間均對壓彎機的操作人員進行保護。考慮到如果壓力機被減緩至10毫米/秒(帶有容差)或者如果一個包括我們的系統(tǒng)的物理或者光感設(shè)備被啟動，那么操作人員將受到保護。因此，為了提供這種不間斷保護，我們在關(guān)閉激光束或者使得激光束不敏感(“被靜音(mute)有時是一個通常使用的詞”)之前將壓彎機減緩至10毫米/秒。
激光束相對于刀具的前邊緣之間的間距通常是刀具必須在高速下停頓下來的距離。激光束的間距比如可以被設(shè)定為9.0毫米左右，并且刀具被控制成能夠以小于前述間距的距離停止運動，比如8.5毫米左右。但是，優(yōu)選的是能夠在高速下操作壓彎機，來縮短生產(chǎn)時間。為此，可以想到與現(xiàn)有壓彎機的150毫米/秒相比，刀具的行進速度升高至200至220毫米/秒左右。但是，這就更難以使用前述安全系統(tǒng)，因為激光束必須被設(shè)置成更為遠離刀具，來提供一個用于所述刀具的可接受停止距離。但是，這又會導(dǎo)致刀具的慢行速度在激光器抵達速度控制點時被更早地啟動，由此延長了當?shù)毒咭月兴俣纫苿訒r的時間。這樣就至少減少了在較快速的生產(chǎn)線上由于較高的刀具行進速度而獲得的益處。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的在于提供一種經(jīng)過改進的用于工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)，其容許該壓力機以較高的速度進行工作，由此有利于縮短生產(chǎn)時間。
本發(fā)明的另外一個目的在于提供一種經(jīng)過改進的裝置，用于操作一個用于工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)，來由此容許所述壓力機以較高的速度進行工作。
鑒于此，根據(jù)本發(fā)明的一個方面，在此提供了一種用于具有一可移動部分的工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)，該安全系統(tǒng)包括一個激光裝置，用于發(fā)射出多個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊钠叫羞B續(xù)平面激光束；一個光線接收器，用于接收所述平面激光束，并且探測是否存在一個物體與至少一個平面激光束發(fā)生交叉；以及一個控制器，用于在所述接收裝置探測到至少一個平面激光束已經(jīng)與物體發(fā)生交叉時，停止或者防止所述可移動部分發(fā)生移動，所述控制器還適合于在一個減速區(qū)域內(nèi)將所述可移動部分從第一速度減速至第二速度，所述區(qū)域被限定于一個第一位置與一個第二位置之間，在所述第一位置處，第一平面激光束穿過一個速度控制點，而在所述第二位置處，第二平面激光束穿過所述速度控制點。
所述激光裝置和光線接收器在構(gòu)造上可以類似于前述國際專利申請中描述的那樣。但是，根據(jù)本發(fā)明的激光裝置可以發(fā)射出多個所述連續(xù)平面激光束，這些激光束至少大體上相互平行。使用單個激光裝置來發(fā)射出多個激光束有利于使得激光束相互之間正確地對齊起來。為此，所述激光裝置可以包括多個激光發(fā)射器，用于分別發(fā)射出一個激光束，和一個透鏡組件，用于分別將各個從所述激光發(fā)射器發(fā)射出的激光束轉(zhuǎn)換成連續(xù)的平面激光束。透鏡組件可以包括一個柱面形棱鏡，用于將各個激光束初始擴散成一個平面扇狀激光束，和一個會聚透鏡，用于將扇狀激光束重新會聚成一個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊钠矫婕す馐?。相同的透鏡組件可以被用于對各個激光束進行轉(zhuǎn)換，來有利于使得最終的平面激光束正確地對齊起來。但是，也可以想到使用一系列激光裝置來提供所述的連續(xù)平面激光束。使用平面激光束提供了一個針對操作人員的更大保護區(qū)域，這些激光束最好橫向延伸到所述可移動部分的相對側(cè)面之外。當與一個物體發(fā)生交叉時，所述激光束也可以被操作人員看到。
可以使用單個光線接收器來接收所述激光束。這種光線接收器可以包括一組光線接收元件，這些元件沿著一條共用軸線排列，并且位于該光線接收器的接收器主體的一個端部處。可以設(shè)置一個柱面透鏡來將所述激光束會聚到光線接收器組上。這種布置有利于對激光束進行探測，即使工業(yè)用壓力機在所述安全系統(tǒng)內(nèi)部產(chǎn)生震顫時也是如此。
可以使用單個光線接收器來探測所述的多個平面激光束。這些激光束可以多路復(fù)用(multiplexed)，以便使得各個激光束被依次關(guān)閉和打開，從而使得所述光線接收器在任何一個時間僅對所述激光束中之一進行探測。但是，還需要明白的是，對于各個所述激光束來說可以使用獨立的光線接收器，從而使得無需進行多路復(fù)用。如果使用了不止一個激光裝置和/或光線接收器，對齊問題會更為復(fù)雜。可選擇地，單個光線接收器具有多個柱面透鏡，各個柱面透鏡均將一個獨立的激光束會聚在所述光線接收器組上。
工業(yè)用壓力機可以還包括一個固定部分，并且所述激光束可以位于該工業(yè)用壓力機中的可移動部分與固定部分之間。所述可移動部分可以包括一個前邊緣，并且各個激光束可以以不同的距離與該前邊緣間隔開。優(yōu)選的是，由所述激光發(fā)射裝置發(fā)射出兩個平面激光束，同時第一平面激光束比第二平面激光束更為遠離所述前邊緣。
在德國專利DE 19717299(Fiesller)中公開了一種具有一個這樣的安全系統(tǒng)，通過引用將其中的內(nèi)容結(jié)合入本發(fā)明。在Fiesller的系統(tǒng)中，兩個激光束以一個“安全距離”分離開，該距離是刀具在導(dǎo)致永久傷害之前必須停止運動的距離。當Fiesller系統(tǒng)中的下方激光束中斷時，該系統(tǒng)將機器關(guān)閉并且由此使得刀具停止運動。但是，上方激光束并不是一個安全激光束。與在前一實施例中描述的第二激光束不同，F(xiàn)iesller系統(tǒng)中的上方激光束被用來測定刀具與下方激光束之間的距離，也就是說“安全距離”。在對系統(tǒng)進行校準的過程中，用于安全系統(tǒng)的所述組件升高，直至上方激光束被刀具阻斷，來自動地設(shè)定安全距離，并且由此對刀具進行校準。因此，上方激光束與安全激光束存在差別，并且在實際上用作一個“限位開關(guān)”，以便對機器進行校準。在機器的工作過程中，對于機器的正常工作來說，上方激光束不起作用。
所述安全系統(tǒng)會定義一個接近所述固定部分的速度控制點。當所述可移動部分剛剛接近所述固定部分時，該可移動部分將首先以一個相對高的速度移動。當?shù)谝黄矫婕す馐诌_速度控制點時，所述可移動部分將開始減速。第一平面激光束隨著其抵達速度控制點而被靜音。當?shù)谝黄矫婕す馐混o音時，盡管其尚未被關(guān)閉，但是其此時不再用作一個安全激光束。相反，其由于若干種原因而保持工作狀態(tài)，比如用作一個速度/距離/位置測定裝置。通過按壓一個測試按鈕、抬起并且下壓一個腳踏開關(guān)(觸發(fā)一個下降或者接近信號，刀具將朝向底部工具(砧座)下降)，所述系統(tǒng)將進入“測試模式”。所述底部工具上已經(jīng)放置有即將被彎曲的工件(所有下面的彎曲操作均在厚度較小的工件上進行)。隨著上方刀具(同時激光器與該刀具的前邊緣相距固定的間距)下降，并且激光器妨礙了工件的表面，這將使得刀具停止運動。測試按鈕被再次按壓，來對該位置進行確認。所述系統(tǒng)此時將記錄下工件頂表面的位置。從該位置開始，所述系統(tǒng)將計算出一個位于該位置前方幾毫米處的位置，來設(shè)定所述被靜音和慢行速度位置。該位置必須盡可能地低，但是仍舊具有用于在工件中發(fā)生翹曲和變形的容差。一旦該位置被如前所述那樣得以“確認”，只要工件保持近乎相同的厚度，那么操作人員可以在不發(fā)生間斷的條件下連續(xù)地執(zhí)行彎曲處理。如果這個厚度發(fā)生了改變，那么可以簡單地進行重新測試來加以確認。
所述系統(tǒng)還可以被用來有助于使得各種壓彎機的效率最大化。在一個優(yōu)選實施例中，控制系統(tǒng)中僅能夠被安裝工人觸及的雙列直插式開關(guān)(dipswitches)可以計算出從被靜音點至慢行點的距離。某些壓彎機可以非?？斓貜母咚俑淖冎凛^低速度，但是大多數(shù)則需要一個較長的時間/距離來進行改變。因此，對雙列直插式開關(guān)的設(shè)定可以使得慢行位置偏移到被靜音位置的上方，比如2毫米增量至8毫米的總量(in 2mm increments up to say atotal of 8mm)。這樣就確保了當所述系統(tǒng)到達速度檢測點時，壓力機可以被優(yōu)化，來滿足安全準則和工業(yè)標準。通過調(diào)節(jié)速度，機器可以在慢行速度位置將壓力機本身的速度改變(減速)至一個特定的速度標準，比如可以達到最大速度的50％或者25毫米/秒。
在一個優(yōu)選實施例中，當?shù)谝患す馐竭_速度控制點時，瞬間對工件的速度進行檢測，來降低20％左右。慢行速度信號可以恰好在該點之前發(fā)出(并且根據(jù)需要可以利用雙列直插式開關(guān)進行調(diào)節(jié))。直至第一激光束被“被靜音”，停機安全距離故障指示為13毫米(恰好小于4am至刀具尖端的距離14毫米)。在刀具速度減慢并且僅有第二激光束保持工作之后，所述停機距離故障指示改變?yōu)?.5毫米。
隨著刀具的進一步前進，速度控制點會穿過兩個平面激光束之間的中點。此時，執(zhí)行另外一個瞬間速度檢測，來確保刀具已經(jīng)減速至系統(tǒng)最大工作速度的50％，并且使得計算出的最大停機距離已經(jīng)減小至一個第二距離。在另外一個實施例中，該最大的中點停機距離可以是8.5毫米。
隨著第二平面激光束抵達所述速度控制點，執(zhí)行另外一個瞬間速度檢測，來確保刀具以最終的慢行速度行進，可以是25毫米/秒。在另外一個優(yōu)選實施例中，最終的慢行速度可以是20毫米/秒，但是不超過25毫米/秒的臨界值。在最終的慢行速度下，最大的停機距離必須不超過最終的最大停機距離，在一個實施例中可以是4毫米，該距離被認為是與操作人員的手發(fā)生接觸，并且也許會對手產(chǎn)生擠壓，但是不會造成永久傷害。
對于本技術(shù)領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員來說將會明白的是，瞬間速度測定可以是在一個較小的有限距離上對速度進行測定，并且可以通過計算用于平面激光束的已知脈沖重復(fù)頻率的脈沖而得以測定。在另外一個優(yōu)選實施例中，在超過最大速度極限或者最大停機距離中的任何一個時，機器會自動停機，并且由此所述瞬間速度測定可以是一種符合所述極限值的手段。
在另外一個優(yōu)選實施例中，所容許的彎曲速度以及刀具與工件發(fā)生接觸并且對工件進行成型的速度可以是20毫米/秒?？蛇x擇地，所容許的彎曲速度可以是10毫米/秒，此時刀具的速度進一步從第二激光束穿過所述速度控制點減速至刀具穿過所述速度控制點的速度10毫米/秒。
在一個示例性方案中，第一平面激光束可以與可移動部分的前邊緣間隔開14毫米左右，并且第二平面激光束可以與所述前邊緣間隔開4毫米左右。
由于第一激光束可以比先前的安全系統(tǒng)(一般為9.0毫米)更為遠離所述前邊緣，所以可以獲得一個更大的停機距離。所述可移動部分的速度可以在第一激光束抵達速度控制點時逐步下降，從而使得所述可移動部分的速度不會突然下降。所述可移動部分的速度在第一平面激光束與第二平面激光束之間的點抵達速度控制點的時間下一般降至初始高速的40至50％。當?shù)诙矫婕す馐罱K抵達所述速度控制點時，可移動部分與固定部分之間的間距最好為6毫米或者更小，并且所述可移動部分可以以25毫米/秒的速度移動。當所述可移動部分以該速度移動時，其仍舊可以在第二平面激光束被阻斷時在4毫米內(nèi)停止運動。所述可移動部分在此時可以繼續(xù)以25毫米/秒的恒定速度移動?？蛇x擇地，所述可移動部分可以繼續(xù)從25毫米/秒減速至10毫米/秒，并且接著以該最終速度繼續(xù)移動。由于工業(yè)標準不要求可移動部分在間距為6毫米或者更小時減緩運動，所以無需使得所述可移動部分的速度進一步下降，其中所述間距被認為太窄而導(dǎo)致不會在它們之間俘獲任何物體。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，在此提供了一種用于具有一可移動部分的工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)，該安全系統(tǒng)包括一個激光裝置，用于發(fā)射出一個具有直線橫剖面的連續(xù)激光束，所述橫剖面具有大體恒定的橫向?qū)挾群痛篌w恒定的厚度；所述直線激光束相對于所述可移動部分的前邊緣具有一個近側(cè)表面和一個遠側(cè)表面；一個光線接收器，用于接收所述直線激光束和用于探測是否存在一個物體與所述激光束的至少一部分發(fā)生交叉；以及一個控制器，用于在所述接收裝置探測到所述直線激光束的至少一部分已經(jīng)與物體發(fā)生交叉時，停止或者防止所述可移動部分發(fā)生移動，所述控制器還適合于在一個減速區(qū)域內(nèi)將所述可移動部分從第一速度減速至第二速度，所述區(qū)域被限定于一個第一位置與一個第二位置之間，在所述第一位置處，所述近側(cè)表面穿過一個速度控制點，而在所述第二位置處，所述遠側(cè)表面穿過所述速度控制點。
在本發(fā)明的第一方面中，多個平行連續(xù)平面激光束限定出一個區(qū)域，該區(qū)域具有一個由最上方激光束和最下方激光束限定出的上邊界和下邊界。所述區(qū)域的寬度由所述多個激光束的橫向?qū)挾却_定，在一個優(yōu)選實施例中該寬度與所述上邊界和下邊界一起限定出一個直線區(qū)域。在一個更為優(yōu)選的實施例中，本發(fā)明的第一方面可以僅具有兩個激光束，并且這兩個激光束可以限定出所述上邊界和下邊界。在本發(fā)明的第二方面中，所述區(qū)域由單個具有高度和寬度尺寸的激光束限定而成，并且由此如同第一方面中那樣限定出相同的區(qū)域。但是，單個激光束可以更適合于探測出所述上邊界與下邊界之間的障礙物。
在本發(fā)明第一方面的優(yōu)選實施例中，隨著一個激光束穿過速度控制點，相關(guān)的激光束被關(guān)閉，以便防止刀具隨著相關(guān)激光束被刀具阻斷而停止運動。對于本發(fā)明的第二方面而言，直線激光束的類似功能會隨著其穿過所述速度控制點而導(dǎo)致所述直線激光束被逐步被靜音，從而使得激光束的上部仍舊正常工作，而其下部保持處于被靜音狀態(tài)。在一個更為優(yōu)選的實施例中，所述直線激光束中位于速度控制點下方的部分可以仍舊發(fā)揮作用，以便進行脈沖并且由此可以進行速度測定。
在另外一個優(yōu)選實施例中，所述直線激光束可以被加工成能夠延伸至與本發(fā)明第一方面中的上方激光束相關(guān)聯(lián)的上邊界之外。直線激光束的這種延展在與刀具的尖端發(fā)生交叉時終止，從而使得刀具的尖端阻斷所述直線激光束的一小部分。由此，可以通過對所述單個直線激光束進行調(diào)節(jié)，相對于所述刀具的尖端對該直線激光束進行定位。為了確保被刀具尖端部分阻斷的現(xiàn)象不會導(dǎo)致刀具停止運動，與阻斷現(xiàn)象相關(guān)的接收器可以停止工作，而其余的接收器保持處于正常工作狀態(tài)。
根據(jù)本發(fā)明的第三方面，在此提供了一種操作用于工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)的方法，其中所述工業(yè)用壓力機具有一個可移動部分和一個固定部分，所述安全系統(tǒng)提供了多個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊倪B續(xù)平面激光束，各個激光束以不同的距離與所述可移動部分間隔開，該方法包括以一個相對較高的速度朝向所述固定部分移動所述可移動部分；當所述激光束中之一抵達一個與所述固定部分緊鄰的速度控制點時，開始對所述可移動部分進行減速；當?shù)诙€所述激光束抵達所述速度控制點時，以一個最終的慢行速度移動所述可移動部分，所述可移動部分以該最終慢行速度繼續(xù)朝向所述固定部分移動。
所述可移動部分可以逐步減速，直至到達用于所述可移動部分的最終慢行速度。
在本發(fā)明的第四方面，在此提供了一種用于設(shè)定單個平面激光束與工業(yè)用壓力機中的可移動部分的前邊緣之間的安全距離的方法，該方法包括下述步驟沿著一根平行于所述可移動部分的運動方向的軸線會聚所述平面激光束，直至所述前邊緣阻斷該平面激光束；使得所述平面激光束沿著所述軸線以一個預(yù)定距離從所述前邊緣背離分離，所述預(yù)定距離被設(shè)定為安全距離。
所述方法涉及自動地升高單個激光束，直至刀具的前邊緣與該激光束發(fā)生交叉。接著，控制器以一個固定的距離降低用于所述平面激光束的發(fā)射器和接收器，其中所述固定距離用于對應(yīng)于所述工業(yè)用壓力機的安全距離。由此，為了試運行一個新的安全系統(tǒng)，該安全系統(tǒng)的組件可以被以一種合適方式安裝在工業(yè)用壓力機上，并且通過手動，或者最好結(jié)合一個自動試運行控制器，該控制器將會導(dǎo)引必要的發(fā)射器和接收器上升至刀具的前邊緣，直至與激光束發(fā)生交叉。所述自動系統(tǒng)，或者手動調(diào)節(jié)，可以類似地被導(dǎo)引至與刀具的前邊緣相距預(yù)定的距離，并且由此設(shè)定安全距離。
盡管安裝任何安全系統(tǒng)將需要類似的勞動和時間，但是利用過去的系統(tǒng)試運行所述安全系統(tǒng)會具有相同的勞動強度。利用本發(fā)明中的方法，試運行安全系統(tǒng)自動進行，并且由此更為快速和直接。
下面通過參照附圖對本發(fā)明進行進一步描述，在附圖中示出了本發(fā)明的一種示例性方案。本發(fā)明也可以具有其它方案，因此附圖的特殊性不能被理解為取代前面對本發(fā)明描述的普遍性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一方面的安全系統(tǒng)中的激光裝置和光線接收器的側(cè)向示意圖；圖2是圖1中所示激光裝置和光線接收器的平面示意圖；圖3是一個工業(yè)用壓力機的細節(jié)視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第一方面的平面激光束的方位；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二方面的安全系統(tǒng)中的激光裝置和光線接收器的側(cè)向示意圖；圖5是圖4中所示激光裝置和光線接收器的平面示意圖；圖6是一個工業(yè)用壓力機的細節(jié)視圖，示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的直線激光束的方位；圖7是圖6中所示直線激光束的細節(jié)視圖。
具體實施例方式
首先參照圖1和2，安全系統(tǒng)包括一個激光裝置1和一個光線接收器2。激光裝置1和光線接收器2均在構(gòu)造上類似于國際專利申請No.PCT/AU00/00420中示出的裝置，并且在此將不再予以詳細描述。主要差別在于激光裝置1包括一對激光發(fā)射器3，各個激光發(fā)射器3均發(fā)射出單個激光束6。該激光束6穿過一個透鏡組件5，來將該激光束轉(zhuǎn)換成一個連續(xù)的平面激光束7a、7b。透鏡組件5一般包括一個柱面棱鏡9，用于首先將激光束6擴展成一個扇狀平面激光束。該激光束接著穿過一個會聚透鏡11，并且聚焦在透鏡組件13上，用于將所述激光束轉(zhuǎn)換成平面激光束7a、7b。在所述透鏡組件的前方設(shè)置有一個窗口15，并且平面激光束7a、7b穿過該窗口15。該平面激光束7a、7b一般可以具有50毫米左右的寬度。
由激光發(fā)射器3發(fā)射出的激光束6均穿過透鏡組件5，以便使得從激光裝置1中發(fā)射出兩個獨立的平面激光束7a、7b。激光束7a、7b相互平行延伸，并且如圖3中所示那樣相對于刀具25向前和向后橫向延伸。
光線接收器2包括一個窗口17，激光束7a、7b可以穿過其中，和一個柱面透鏡19，用于將所述激光束會聚到一個光線接收器組21上。這些柱面透鏡19確保了激光束7a、7b能夠會聚到光線接收器組21上，即使所述安全系統(tǒng)在工業(yè)用壓力機的工作過程中發(fā)生了震顫也是如此。
所述激光束可以多路復(fù)用，以便使得各個激光發(fā)射器3被依次打開和關(guān)閉，從而使得在任何一個時間僅有一個激光束7a、7b被光線接收器2接收到。因此，光線接收器2在任何一個時間僅對單個激光束7a、7b進行探測。這樣就確保了可以探測到對激光束7a、7b中之一或者兩個的任何攔截現(xiàn)象。
圖3更為詳細地示出了平面激光束7a、7b相對于工業(yè)用壓力機中的可移動部分上的刀具25的方位。根據(jù)本發(fā)明，激光裝置1和光線接收器2均被安裝在工業(yè)用壓力機中的可移動部分上，并且能夠與所述可移動部分一起移動。由此，平面激光束7a、7b可以以一個預(yù)定間距離開刀具25的周邊27。在一個示例性方案中，第一平面激光束7a可以與刀具的周邊27大約相距14毫米。第二激光束7b可以與刀具的周邊27相距4毫米左右。因此，在第一激光束7a與第二激光束7b之間存在一個10毫米的間距b。
對于所述工業(yè)用壓力機中的可移動部分來說，這種方案有利于使用較高的刀具速度。所述可移動部分比如可以以一個200至250毫米/秒的向下速度移動(現(xiàn)有壓彎機的速度為150毫米/秒)。第一激光束7a的位置能夠使得在系統(tǒng)中設(shè)定一個更長的停機距離，比如13毫米。
在所述工業(yè)用壓力機的工作過程中，當?shù)谝患す馐?a抵達一個速度控制點時，所述可移動部分將開始減速，并且第一激光束7a被關(guān)閉，其中所述速度控制點位于工業(yè)用壓力機中的固定部分的上方一個短距離處。因此，隨著所述可移動部分中的刀具25繼續(xù)向下移動時，當速度控制點位于第一激光束7a與第二激光束7b之間時，速度可以是初始刀具速度的40至50％之間。
當?shù)谝黄矫婕す馐?a抵達所述速度控制點時，刀具25以其工作速度的100％行進。此時，進行一個瞬間速度檢測，以便確保在該速度下的最大停機距離保持為13毫米。
隨著刀具25向前行進，所述速度控制點將穿過兩個平面激光束7a、7b之間的中點。此時，執(zhí)行另外一個瞬間速度檢測，來確保刀具25的速度下降至系統(tǒng)最大工作速度的50％，并且計算出的最大停機距離此時被縮短為8.5毫米。
隨著第二平面激光束7b抵達所述速度控制點，執(zhí)行另外一個瞬間速度檢測，來確保刀具25以最終的慢行速度行進，可以是25毫米/秒。在一個更為優(yōu)選的實施例中，最終的慢行速度可以是20毫米/秒，但是不超過25毫米/秒的臨界值。在最終的慢行速度下，最大的停機距離必須不超過最終的最大停機距離，即4毫米，因為需要考慮到與操作人員的手發(fā)生接觸，并且也許會對手產(chǎn)生擠壓，但是不會造成永久傷害。
正如對于本技術(shù)領(lǐng)域中熟練技術(shù)人員來說顯而易見的那樣，瞬間速度測定可以是在一個較小的有限距離上對速度進行測定，并且可以通過計算用于平面激光束的已知脈沖重復(fù)頻率的脈沖而得以測定。在另外一個優(yōu)選實施例中，在超過最大速度極限或者最大停機距離中的任何一個時，機器會自動停機，并且由此所述瞬間速度測定可以是一種符合所述極限值的手段。
在另外一個優(yōu)選實施例中，所容許的彎曲速度以及刀具25與工件發(fā)生接觸并且對工件進行成型的速度可以是20毫米/秒?？蛇x擇地，所容許的彎曲速度可以是10毫米/秒，此時刀具25的速度進一步從第二激光束穿過所述速度控制點的速度減速至速度10毫米/秒，刀具25在該速度下穿過所述速度控制點。
本發(fā)明容許更為精確地對可移動部分的速度進行控制，同時刀片被初始減速并且隨后以最終的慢行速度移動。這樣有助于鎖定機器的總體生產(chǎn)循環(huán)。
圖4和5示出了根據(jù)本發(fā)明第二方面的安全系統(tǒng)的示意圖，其中在刀具25的動作范圍中存在一個高度為c并且寬度為d的直線激光束28。
一個激光器31穿過一組透鏡30，以便來形成一個具有一定高度和寬度的擴展激光束28，該激光束28隨后通過第二組透鏡33聚焦在接收器32上。
圖6示出了所述直線激光束與本發(fā)明第一方面中的平面激光束相比的效果。平面激光束7a和7b限定出了安全區(qū)域的上邊界和下邊界，在本發(fā)明第二方面中該區(qū)域通過對單個激光束進行處理而得以“填充”。具有增強的安全區(qū)域的效果保持與第一方面中的安全區(qū)域相似，并且具有限定于上邊界與下邊界之間的減速區(qū)域的益處也得以保持。在這種情況下，主要的區(qū)域首先在于所述安全區(qū)域由單個發(fā)射器限定而成，而并非由兩個發(fā)射器利用雙激光束系統(tǒng)限定而成，其次，所述安全區(qū)域的中部有效部分(the centralactive portion)位于下邊界7a與上邊界7b之間。
在圖6和7中示出的優(yōu)選實施例內(nèi)，可以看到所述系統(tǒng)的另外一種應(yīng)用，其中直線激光束28朝向刀具25延伸至利用圖1和2中所示系統(tǒng)獲得的上邊界7b之外。圖6示出了直線激光束28向上延伸并且略微延伸至刀具尖端27之外，由此刀具尖端27會阻擋住直線激光束28的一小部分29。這樣具有對所述系統(tǒng)進行調(diào)節(jié)的優(yōu)點，以便使得在新的壓彎機上試運行所述安全系統(tǒng)時，可以向上調(diào)節(jié)直線激光束28的位置，直至刀具尖端27阻擋住所述直線激光束的一部分29。通過記錄下這種阻擋現(xiàn)象，系統(tǒng)將處于備用狀態(tài)。與其它系統(tǒng)相比，本發(fā)明具有明顯的優(yōu)點，即通過單個激光束來實現(xiàn)對所述位置的設(shè)定，卻無需犧牲由一個擴展區(qū)域提供的保護作用。為了實現(xiàn)這一點，直線激光束28上的部分29將對應(yīng)于特定的接收器，所述特定接收器對于停止刀具25行進這一目的而言是不工作的。由此，在工作過程中，所述安全系統(tǒng)保持具有一個受到阻擋的部分29，但是對應(yīng)的接收器對于安全之目的而言是不工作的，所述系統(tǒng)將發(fā)揮作用，直至直線激光束的其余部分被阻擋起來。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)，各種改進和變型將被認為對于本技術(shù)領(lǐng)域中的熟練技術(shù)人員來說是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于具有一可移動部分的工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)，該安全系統(tǒng)包括一個激光裝置，用于發(fā)射出多個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊钠叫羞B續(xù)平面激光束；一個光線接收器，用于接收所述平面激光束，并且探測是否存在一個物體與至少一個平面激光束發(fā)生交叉；以及一個控制器，用于在所述接收裝置探測到至少一個平面激光束已經(jīng)與物體發(fā)生交叉時，停止或者防止所述可移動部分的移動，所述控制器還適合于在一個減速區(qū)域內(nèi)將所述可移動部分從第一速度減速至第二速度，所述區(qū)域被限定于一個第一位置與一個第二位置之間，在所述第一位置處，第一平面激光束穿過一個速度控制點，而在所述第二位置處，第二平面激光束穿過所述速度控制點。
2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二平面激光束相鄰。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述激光裝置包括多個激光發(fā)射器，用于分別發(fā)射出一個激光束，和一個透鏡組件，用于分別將各個從所述激光發(fā)射器發(fā)射出的激光束轉(zhuǎn)換成所述的連續(xù)平面激光束。
4.根據(jù)權(quán)利要求3中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件包括一個柱面棱鏡，用于首先將所述或每個激光束擴展成一個扇狀平面激光束，和一個會聚透鏡，用于重新將所述扇狀激光束會聚成一個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊钠矫婕す馐?br> 5.根據(jù)權(quán)利要求3或4中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件被用于轉(zhuǎn)換各個激光束，以便有利于最終的平面激光束正確地對齊起來。
6.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的安全系統(tǒng)，還包括多個用于提供所述連續(xù)平面激光束的激光裝置。
7.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，由所述平面激光束限定出的平面的周邊橫向延伸至所述可移動部分的相對側(cè)面之外。
8.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，使用單個光線接收器來接收所述平面激光束。
9.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述光線接收器包括一組光線接收構(gòu)件，這些構(gòu)件被沿著一條共用軸線排列，并且位于所述光線接收器的接收器主體的一個端部處。
10.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，設(shè)置有一個柱面透鏡，來將所述平面激光束會聚在所述光線接收器組上。
11.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述平面激光束被多路復(fù)用，以便使得各個激光束依次被關(guān)閉和打開而形成脈沖，從而使得所述光線接收器在一個時間僅對所述激光束中之一進行探測。
12.根據(jù)權(quán)利要求11中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述脈沖以一個預(yù)定的脈沖重復(fù)頻率產(chǎn)生。
13.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述工業(yè)用壓力機還包括一個固定部分，以便使得所述激光束位于該工業(yè)用壓力機中的可移動部分與固定部分之間。
14.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動部分包括一個前邊緣，并且各個激光束以不同的間距與所述前邊緣間隔開。
15.根據(jù)權(quán)利要求14中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，存在有兩個由所述激光發(fā)射裝置發(fā)射出的平面激光束，同時第一平面激光束比第二平面激光束更為遠離所述前邊緣，所述第一和第二平面激光束限定出一個減速區(qū)域。
16.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，在相應(yīng)的第一位置和第二位置對所述可移動部分的第一速度和第二速度進行測定。
17.根據(jù)權(quán)利要求16中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，通過隨著所述可移動部分行進一個預(yù)定距離利用所述控制器以脈沖重復(fù)頻率測定出脈沖的數(shù)目來進行所述速度測定。
18.根據(jù)權(quán)利要求17中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定距離被所述速度控制點等分。
19.根據(jù)權(quán)利要求18中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定距離是2毫米，起始于所述速度控制點上方的1毫米處，終止于所述速度控制點下方的1毫米處。
20.根據(jù)權(quán)利要求15至19中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第一速度是所述工業(yè)用壓力機的最大工作速度。
21.根據(jù)權(quán)利要求15至20中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第二速度是最終的慢行速度。
22.根據(jù)權(quán)利要求15至21中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器以一個速率使得所述可移動部分減速，以便隨著所述第一位置與第二位置之間的中點穿過所述速度控制點，使得所述可移動部分的速度為所述工業(yè)用壓力機的工作速度50％。
23.根據(jù)權(quán)利要求20至22中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，如果所述速度測定在第一位置處探測到速度超過了第一速度，在第二位置處超過最終的慢行速度或者在中點處超過工作速度的50％，那么所述控制器將通過停止工業(yè)用壓力機而使得所述可移動部分停止運動。
24.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，隨著各個平面激光束穿過所述速度控制點，相應(yīng)的平面激光束被靜音，由此使得所述平面激光束與物體的交叉現(xiàn)象將不會防礙所述可移動部分的移動。
25.根據(jù)權(quán)利要求24中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，被靜音的所述平面激光束仍舊進行脈沖，并且仍舊可以進行速度測定。
26.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述速度控制點位于由所述工業(yè)用壓力機處理的工件的表面上方2毫米處。
27.根據(jù)權(quán)利要求15至26中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第一和第二平面激光束沿著一根軸線間隔開10毫米，其中所述軸線平行于所述可移動部分的運動方向。
28.根據(jù)權(quán)利要求15至27中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第一平面激光束和可移動部分沿著一根軸線間隔開4毫米，其中所述軸線平行于所述可移動部分的運動方向。
29.根據(jù)權(quán)利要求21至28中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述最終的慢行速度為20毫米/秒。
30.根據(jù)權(quán)利要求15至29中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還將從第二位置至一第三位置對所述可移動部分進行減速，所述第三位置位于所述可移動部分的前邊緣穿過速度控制點的位置。
31.根據(jù)權(quán)利要求30中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動部分在第二位置與第三位置之間被從20毫米/秒減速至10毫米/秒。
32.一種用于具有一可移動部分的工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)，該安全系統(tǒng)包括一個激光裝置，用于發(fā)射出一個具有直線橫剖面的連續(xù)激光束，所述橫剖面具有大體恒定的橫向?qū)挾群痛篌w恒定的厚度；所述直線激光束相對于所述可移動部分的前邊緣具有一個近側(cè)表面和一個遠側(cè)表面；一個光線接收器，用于接收所述直線激光束和用于探測是否存在一個物體與所述激光束的至少一部分發(fā)生交叉；以及一個控制器，用于在所述接收裝置探測到所述直線激光束的至少一部分已經(jīng)與物體發(fā)生交叉時，停止或者防止所述可移動部分的移動，所述控制器還適合于在一個減速區(qū)域內(nèi)將所述可移動部分從第一速度減速至第二速度，所述區(qū)域被限定于一個第一位置與一個第二位置之間，在所述第一位置處，所述近側(cè)表面穿過一個速度控制點，而在所述第二位置處，所述遠側(cè)表面穿過所述速度控制點。
33.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，在相應(yīng)的第一位置和第二位置對所述可移動部分的第一速度和第二速度進行測定。
34.根據(jù)權(quán)利要求32中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，通過隨著所述可移動部分行進一個預(yù)定距離利用所述控制器以脈沖重復(fù)頻率測定出脈沖的數(shù)目來進行所述速度測定。
35.根據(jù)權(quán)利要求34中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定距離被所述速度控制點等分。
36.根據(jù)權(quán)利要求35中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述預(yù)定距離是2毫米，起始于所述速度控制點上方的1毫米處，終止于所述速度控制點下方的1毫米處。
37.根據(jù)權(quán)利要求32至36中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第一速度是所述工業(yè)用壓力機的最大工作速度。
38.根據(jù)權(quán)利要求32至37中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述第二速度是最終的慢行速度。
39.根據(jù)權(quán)利要求32至38中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器以一個速率使得所述可移動部分減速，以便隨著所述第一位置與第二位置之間的中點穿過所述速度控制點，使得所述可移動部分的速度為所述工業(yè)用壓力機的工作速度50％。
40.根據(jù)權(quán)利要求37至39中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，如果所述速度測定在第一位置處探測到速度超過了第一速度，在第二位置處超過最終的慢行速度或者在中點處超過工作速度的50％，那么所述控制器將通過停止工業(yè)用壓力機而使得所述可移動部分停止運動。
41.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，隨著所述直線激光束逐漸穿過所述速度控制點，所述直線激光束被對應(yīng)地逐漸被靜音，由此使得所述直線激光束在被靜音部分與物體的交叉現(xiàn)象將不會防礙所述可移動部分的移動。
42.根據(jù)權(quán)利要求41中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，被靜音的所述直線激光束仍舊進行脈沖，并且仍舊可以進行速度測定。
43.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述速度控制點位于由所述工業(yè)用壓力機處理的工件的表面上方2毫米處。
44.根據(jù)權(quán)利要求32至43中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述直線激光束的厚度為10毫米。
45.根據(jù)權(quán)利要求32至44中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述近側(cè)表面和可移動部分沿著一根軸線間隔開4毫米，其中所述軸線平行于所述可移動部分的運動方向。
46.根據(jù)權(quán)利要求38至45中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述最終的慢行速度為20毫米/秒。
47.根據(jù)權(quán)利要求32至46中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述控制器還將從第二位置至一第三位置對所述可移動部分進行減速，所述第三位置位于所述可移動部分的前邊緣穿過速度控制點的位置。
48.根據(jù)權(quán)利要求47中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述可移動部分在第二位置與第三位置之間被從20毫米/秒減速至10毫米/秒。
49.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述激光裝置包括多個用于分別發(fā)射出一個激光束的激光發(fā)射器，和一個透鏡組件，用于分別將各個從所述激光發(fā)射器發(fā)射出的激光束轉(zhuǎn)換成所述的連續(xù)直線激光束。
50.根據(jù)權(quán)利要求49中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述透鏡組件包括一個第一柱面棱鏡，用于首先在一個平面中將所述激光束擴展成一個扇狀平面激光束，一個第一會聚透鏡，用于重新將所述扇狀激光束會聚成一個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊钠矫婕す馐?，一個第二柱面棱鏡，垂直于所述第一柱面棱鏡，用于將所述平面激光束擴展成一個扇狀棱柱形激光束，以及一個第二會聚透鏡，用于重新將所述扇狀棱柱形激光束重新會聚成一個具有大體恒定的橫向?qū)挾群痛篌w恒定的厚度的直線激光束。
51.根據(jù)任一前述權(quán)利要求中所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述光線接收器包括一個二維光線接收構(gòu)件陣列，這些構(gòu)件以直線排布，并且位于所述光線接收器的接收器主體的一個端部處。
52.根據(jù)權(quán)利要求32至51中任一所述的安全系統(tǒng)，其特征在于，所述直線激光束還包括一個直線部分，其厚度足以從所述近側(cè)表面橫跨至與所述可移動部分的前邊緣發(fā)生部分交叉，所述直線部分具有大體恒定的橫向?qū)挾?，其中所述光線接收器還包括對應(yīng)于所述直線部分的光線接收構(gòu)件，以便使得對應(yīng)于一個所述可移動部分與直線部分發(fā)生交叉的區(qū)域的這些光線接收構(gòu)件不工作，以避免阻止所述可移動部分的運動。
53.一種用于設(shè)定單個平面激光束與工業(yè)用壓力機中的可移動部分的前邊緣之間的安全距離的方法，該方法包括下述步驟沿著一根平行于所述可移動部分的運動方向的軸線會聚所述平面激光束，直至所述前邊緣阻斷該平面激光束；使得所述平面激光束沿著所述軸線以一個預(yù)定距離從所述前邊緣背離分離，所述預(yù)定距離被設(shè)定為安全距離。
54.根據(jù)權(quán)利要求53中所述的方法，其特征在于，所述方法在自動控制下執(zhí)行。
55.根據(jù)權(quán)利要求54中所述的方法，還包括由操作人員啟動所述自動控制，來對所述工業(yè)用壓力機進行校準，該步驟在所述會聚步驟之前進行。
56.根據(jù)權(quán)利要求53至55中任一所述的方法，其特征在于，所述平面激光束、用于產(chǎn)生和探測激光束的相關(guān)發(fā)射器和接收器以及控制器構(gòu)成了一個安裝于所述工業(yè)用壓力機上的安全系統(tǒng)中的部件。
57.一種操作用于工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)的方法，其中所述工業(yè)用壓力機具有一個可移動部分和一個固定部分，所述安全系統(tǒng)提供了多個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊倪B續(xù)平面激光束，各個激光束以不同的距離與所述可移動部分間隔開，該方法包括以一個相對較高的速度朝向所述固定部分移動所述可移動部分；當所述激光束中之一抵達一個與所述固定部分緊鄰的速度控制點時，開始對所述可移動部分進行減速；當?shù)诙€所述激光束抵達所述速度控制點時，以一個最終的慢行速度移動所述可移動部分，所述可移動部分以該最終慢行速度繼續(xù)朝向所述固定部分移動。
全文摘要
一種操作用于工業(yè)用壓力機的安全系統(tǒng)的方法，其中所述工業(yè)用壓力機具有一個可移動部分和一個固定部分，所述安全系統(tǒng)提供了多個具有大體恒定的橫向?qū)挾鹊倪B續(xù)平面激光束，各個激光束以不同的距離與所述可移動部分間隔開，該方法包括以一個相對較高的速度朝向所述固定部分移動所述可移動部分；當所述激光束中之一抵達一個與所述固定部分緊鄰的速度控制點時，開始對所述可移動部分進行減速；當?shù)诙€所述激光束抵達所述速度控制點時，以一個最終的慢行速度移動所述可移動部分，所述可移動部分以該最終慢行速度繼續(xù)朝向所述固定部分移動。
文檔編號B30B15/00GK1652885SQ03810648
公開日2005年8月10日 申請日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月27日
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