VERFAHREN UND SCHNEIDEMASCHINE MIT SICHERHEITSÜBERWACHTEM REVERSIEREN DER GEFAHRBRINGENDEN SCHNEIDEMESSERBEWEGUNG IM GEFAHRENFALL

Abstract

 Bei einem Verfahren zum Schneiden von Schnittgut mittels einer Schneidemaschine (1), die eine horizontale Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut, ein oberhalb der Schneideauflage (2) höhenverfahrbares, horizontales Schneidemesser (3) zum Schneiden des auf der Schneideauflage (2) aufliegenden Schnittguts, einen Antriebsmotor (4) zum Höhenverfahren des Schneidemessers (3), eine Handbedienung (5) für den Antriebsmotor (4) und eine den Arbeitsbereich der Schneidemaschine (1) absichernde Schutzeinrichtung (6) aufweist, mit den Verfahrensschritten:
- Herunterfahren des Schneidemessers (3) bei nicht-unterbrochener Schutzeinrichtung (6) durch Betätigen der Handbedienung (5), und
- Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3), wenn die Schutzeinrichtung (6) unterbrochen wird,
wird erfindungsgemäß unmittelbar nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) der Antriebsmotor (4) angesteuert, das Schneidemesser (3) sicherheitsüberwacht in eine nicht gefahrbringende, obere Sicherheitslage zu reversieren.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Schneiden von Schnittgut mittels einer Schneidemaschine, die eine horizontale Schneideauflage für zu schneidendes Schnittgut (z.B. Papierstapel), ein oberhalb der Schneideauflage höhenverfahrbares, horizontales Schneidemesser zum Schneiden des auf der Schneideauflage aufliegenden Schnittguts, einen Antriebsmotor zum Höhenverfahren des Schneidemessers, eine den Antriebsmotor schaltende Handbedienung, insbesondere Zweihandbedienung, und eine den Arbeitsbereich der Schneidemaschine absichernde Schutzeinrichtung (Sicherheitssensoren wie beispielsweise Lichtschranken oder mechanische Schutzeinrichtung) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

• Herunterfahren des Schneidemessers bei nicht-unterbrochener Schutzeinrichtung durch Betätigen der Handbedienung, und
• Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers, wenn die Schutzeinrichtung unterbrochen wird.

[0002] Ein derartiges Verfahren und eine zugehörige Schneidemaschine sind im Stand der Technik hinlänglich bekannt.

[0003] Es gibt heute bei elektrisch angetriebenen Schneidemaschinen sowohl für die Schnittgutpressung als auch für den Schneidemesserantrieb verschiedene Funktionsprinzipien. Diese lassen sich teilweise bestimmten Maschinengrößengruppen zuordnen, da sie dort den jeweils besten Kompromiss aus Funktion und Kosten darstellen.

[0004] Die kleineren Schneidemaschinen nehmen eine gewisse Sonderstellung ein, da die notwendigen Kräfte für die Betätigung der Schnittgutpressung im Vergleich zu größeren Maschinen nicht so hoch sind, so dass oft die Muskelkraft des Bedieners ausreicht und keine motorische Unterstützung notwendig ist. Diese Maschinen sind oftmals keine Produktionsmaschinen, mit denen der Bediener den ganzen Tag arbeitet. Eine typische Anwendung finden solche Maschinen beispielsweise in Copy-Shops. Die Teil- oder Vollelektrisierung dient hier oftmals vor allem dem gesteigerten Komfort, da der Kraftaufwand des Bedieners verringert wird und auch dauerhaft schneller gearbeitet werden kann. Da das Segment der kleinen Maschinen besonders preissensitiv ist, stehen hier die Herstellkosten für das jeweilige Funktionsprinzip im Vordergrund und dürfen im Verhältnis zur manuellen Maschinenvariante nicht zu hoch ausfallen. Deshalb finden hier in der Regel nur einfache Systeme der Elektrifizierung Verwendung, teilweise wird nur der Messerantrieb motorisch angetrieben. Sofern die Schnittgutpresseinrichtung ebenfalls per Motor angetrieben wird, so ist der Pressdruck in aller Regel nicht einstellbar.

[0005] Schneidemaschinen der mittleren Maschinengruppengröße haben eine sehr breite Verwendung, angefangen vom professionellen Copy-Shop über Hausdruckereien bis hin zur professionellen Druckerei. Diese Maschinen sind besonders geeignet für kleinere und mittlere Papierformate, welche im Digitaldruckverfahren häufig eingesetzt werden. Aus diesem Grund hat diese mittlere Maschinengrößengruppe an Marktbedeutung und an geforderter Professionalität zugelegt. Der Markt fordert hier zunehmend Ausstattungsmerkmale und Arbeitsgeschwindigkeiten, die bisher vornehmlich Maschinen der großen Maschinengrößengruppe vorbehalten sind. Die Ausstattungsmerkmale können aber im mittleren Maschinengruppensegment meist nicht durch die Techniken der großen Maschinengruppengröße realisiert werden. Gründe hierfür sind beispielsweise die Baugröße, die Komplexität und der Preis für die Realisierung der Ausstattungsmerkmale. Maschinen der mittleren Maschinengruppengröße sollen am standardmäßig abgesicherten Einphasen-Stromnetz betrieben werden können, da dieses nahezu an allen gewünschten Einsatzorten zur Verfügung steht. Die Energieeffizienz solcher Maschinen ist aus mehreren Gründen wichtig. Ein Grund ist, dass der benötigte Energieverbrauch aus Umweltschutz- und Betriebskostensicht, wie bei allen elektrisch betriebenen Geräten, so gering wie möglich gehalten werden sollte. Ein weiterer Grund ist, dass die wunschgemäß genutzte elektrische Einphasen-Hausinstallation die mögliche Leistungsaufnahme und damit die Leistungsfähigkeit der Maschine begrenzt. Das heißt, je energieeffizienter die Maschine arbeitet, desto mehr Leistung kann produktiv für die eigentliche Maschinenfunktion genutzt werden.

[0006] Die große Maschinengruppengröße umfasst Maschinen, die vor allem für große Schnittgutformate und nahezu ausschließlich für professionelle Anwender entwickelt werden. Hier gibt es viele Maschinenausstattungsmerkmale, die sich der Bediener wünscht oder fordert, oftmals sogar kundenspezifische Anpassungen. Die Maschinen dieser Klasse sind traditionell für Betriebe geeignet, die beispielsweise Drucksachen mit hohen Druckauflagen in großen Formaten verarbeiten, welche in Offset-Druckmaschinen bedruckt werden. Dementsprechend hoch sind auch die Herstellkosten und der damit verbundene Verkaufspreis für solche Maschinen. Der Preis, aber auch die bereitzustellende Netzversorgung für die oftmals hohe benötigte Anschlussleistung sind für die Bedürfnisse und Möglichkeiten der Anwender, die kleinere Formate und Druckauflagen, oft aus dem Digitaldruckbereich, verarbeiten, nicht passend.

[0007] Im Folgenden liegt der Fokus vor allem auf der mittleren Maschinengruppengröße, wobei die technischen Ausführungen natürlich auch bei der kleinen und großen Maschinengruppengröße Anwendung finden können.

[0008] Prinzipiell läuft der eigentliche Press-/Schneidezyklus immer ähnlich ab. Der Bediener legt das Schnittgut auf dem Maschinentisch ab und positioniert es unter dem Messer, welches sich oberhalb des Schnittguts in seiner sicheren Ausgangsposition befindet. In dieser sicheren Ausgangsposition wird die Messerschneide in der Regel vom Pressbalken abgedeckt, der dieses in seiner Ausgangsposition nach unten überragt. Der Pressbalken befindet sich direkt hinter dem Messer und verhindert somit in seiner Ausgangsposition, dass sich der Bediener in dieser Messer-/Pressbalkenstellung an der Messerschneide verletzten kann. Da für das Schneiden des Schnittguts teilweise große Kräfte und sehr scharfe Messer notwendig sind und auch für das Fixieren des Schnittgutes teilweise hohe Druckkräfte benötigt werden, muss über entsprechend überwachte Schutzeinrichtungen gewährleistet werden, dass der Bediener sich nicht verletzen kann. Solche Schutzeinrichtungen können einerseits mechanische Schutzeinrichtungen sein, die beispielsweise aus Metall oder aus Kunststoff bestehen können. Die Schutzeinrichtungen können fest oder beweglich an der Maschine befestigt sein, soweit dies zum Be- und Entladen des Schnittguts notwendig ist. Solche beweglichen Schutzeinrichtungen müssen maschinenseitig entsprechend sicher überwacht werden, um zu gewährleisten, dass nur dann ein Press-/Schneidzyklus gestartet werden kann, wenn diese ordnungsgemäß geschlossen sind. Anderseits kann der notwendige Zugang für den Bediener auch mit optoelektronischen Sicherheitslichtgittern realisiert werden, welche mittels optischer Sensoren den Gefahrbereich überwachen und nur dann eine Schnittauslösung erlauben, wenn das Lichtgitter nicht durch Gegenstände oder Körperteile unterbrochen wird. Zusätzlich kann der Press-/ Schneidezyklus oft nur über eine Zweihandschaltung ausgelöst werden, sodass die Hände des Bedieners beim Auslösen des Zyklus und damit der gefahrbringenden Maschinenbewegung ortsgebunden an den Bedienelementen sind. Die Anordnung der Bedienelemente ist so gestaltet, dass eine Betätigung mittels nur einer Hand oder mittels Hilfsgegenständen nicht möglich oder zumindest maximal erschwert ist. Der Press-/Schneidezyklus stoppt, sobald der Bediener mindestens eines der Bedienelemente loslässt, spätestens jedoch, nachdem ein Zyklus komplett durchlaufen und damit der Pressbalken und das Messer wieder in der sicheren Ausgangsposition angekommen sind (Rückstellkontrolle). Jeder Zyklus muss einzeln ausgelöst werden, indem beide Bedienelemente gleichzeitig innerhalb 0,5 Sekunden betätigt werden (Gleichzeitigkeitsbedingung). Zwischen den Zyklen müssen die Bedienelemente freigegeben werden. Die Ausgestaltung der Sicherheitseinrichtungen sowie die Überwachung ihrer verschiedenen Betriebszustände unterliegen strikten normativen Vorgaben, die eine maximale Bediensicherheit sicherstellen.

[0009] Neben der Bediensicherheit sind aber aus Bedienersicht natürlich auch der Bedienkomfort und die Arbeitsgeschwindigkeit sehr wichtig, damit ein flexibles, maximal effizientes und ergonomisches Arbeiten möglich ist. Die Schneidemaschine soll sich also optimal an die Bedürfnisse des Bedieners anpassen bzw. anpassen lassen und gleichzeitig die im Rahmen der technischen Möglichkeiten maximale Performance bieten, die sich mit der vorgegebenen, standardmäßig abgesicherten, Einphasennetzversorgung unter Einhaltung aller Sicherheitsvorschriften darstellen lässt. Sollen alle genannten Punkte optimal umgesetzt werden, so ist dies bisher nur eingeschränkt möglich bzw. bedingt Gesamtherstellkosten, die bisher der großen Maschinengruppengröße vorbehalten sind.

[0010] Wie oben bereits ausgeführt, ist das notwendige Sicherheits-, Steuer- und Antriebskonzept für Schneidemaschinen von elementarer Bedeutung. Hersteller müssen das Risiko eines Produktes im Rahmen der Maschinenrichtlinie bewerten, um Personen zu schützen, die mit der Maschine in Kontakt kommen. Das Ziel hierbei ist immer, die Gefährdung in dem Maß zu minimieren, dass ein vertretbares Restrisiko existiert. Dabei wird in der Regel einem dreistufigen Prozess gefolgt:

1. Stufe:	Risiken soweit wie möglich konstruktiv verhindern;
2. Stufe:	Verbleibende Risiken durch technische Schutzmaßnahmen reduzieren;
3. Stufe:	Restrisiken und Handlungsempfehlungen zum sachgemäßen Umgang durch die Erstellung von Benutzerinformationen wie Betriebs- und Aufstellanleitungen beschreiben.

Das Schlagwort Maschinensicherheit bezieht sich meist auf die 2. Stufe. Wie die technischen Schutzmaßnahmen allerdings ausgelegt werden müssen, ist jedoch meist nicht exakt spezifiziert. Aus diesem Grund haben sich die folgenden drei Sicherheitskonzepte etabliert, mit jeweils spezifischen Vor- und Nachteilen.

[0011] Bei zentralen, kontaktbehafteten Sicherheitssystemen mit Sicherheitsrelais basiert die klassische Automatisierung von Sicherheitsfunktionen ursprünglich auf sicherer Relaistechnik. Diese wird auch heute noch eingesetzt, unter anderem auch in Schneidemaschinen. Die Logik wird dabei über hartverdrahtete Kontakte abgebildet, die oft zwangsgeführt sind. Der Vorteil dieser Installationen ist, dass sie bauteilseitig relativ kostengünstig umgesetzt und aufgrund der geringen Komplexität weltweit eingesetzt und repariert werden können. Software kommt hierbei nicht zum Einsatz. Ihr Einsatz ist heute meist auf nur wenig komplexe Maschinen, wie sie oftmals in der kleinen Maschinengruppengröße anzutreffen sind, beschränkt. Bei Maschinen mit komplexeren Sicherheitsaufgaben, wie sie typischerweise in der mittleren, aber auch in der großen Maschinengruppengröße vorkommen, wird die Relaistechnik allerdings recht schnell unübersichtlich. Suche und Diagnose von Fehlern sind sehr aufwändig, und eine Selbstprüfung des Systems ist nicht bzw. nur sehr schwer möglich.

[0012] Ab einem gewissen Komplexitätslevel ist es sinnvoller und günstiger, zentral verdrahtete Applikationen mit Sicherheits(Safety)-Controllern oder Sicherheitssteuerungen (Speicherprogrammierbare Steuerungen (SPS)) zu realisieren. In Controllern oder Sicherheitsteuerungen können Programme geschrieben werden, die Aktionen mit Bedingungen und Booleschen Operationen (UND, ODER, NICHT, XOR) verknüpfen. Die Verdrahtung ist zwar einfacher als bei Relaistechnik, aber alle sicherheitsgerichteten Signale müssen zum zentralen Controller geführt werden, der sich meist in einem Schaltschrank befindet. Dies bedingt in der Regel lange Montage- bzw. Inbetriebnahmezeiten, was wiederum zu erhöhten Kosten führt. Vorteile der Sicherheits-Controller sind allerdings, dass bereits erstellte Sicherheitsprogramme kopiert und mehrfach für gleichartige Maschinen eingesetzt werden können und Erweiterungen der Sicherheitsfunktionen relativ einfach möglich sind. Zudem lassen sich die Sicherheitsapplikationen grafisch auf HMIs (Human Machine Interface) darstellen und sämtliche Informationen, wie Einstellungen und Zustände etc., welche die Maschine bereitstellt, jederzeit komfortabel abrufen. Informationen und Signale gelangen sowohl vom Controller zur SPS als auch von der SPS in den Controller. Auch die Programmierung der Steuerungsapplikation nehmen die Bediener mit Hilfe einer grafischen Oberfläche und von vorgefertigten Bausteinen für klassische Sicherheitskomponenten per Kopierfunktion (Drag and Drop), ohne Programmiercode, vor. Meist ist zusätzlich eine Simulationsfunktionalität integriert, sowie diverse Datenexportmöglichkeiten für die spätere Dokumentation. Programme können kopiert und auch mit mobilen Datenträgern wie USB-Sticks auf andere Controller übertragen werden. Dadurch lassen sich viele der Sicherheitsprogramme offline, d.h. ohne Schneidemaschine, am PC entwerfen, testen und später auf die Applikation in der Schneidemaschine aufspielen. Die eigentliche Verdrahtung muss vor Ort an der Maschine über klassische Punkt-zu-Punkt Verbindungen erfolgen. Die aufwändige Verdrahtung bei der Inbetriebnahme, vor allem bei größeren und komplexeren Maschinen, ist oft einer der großen Nachteile der zentralen Sicherheitsarchitektur. Eine Zwischenlösung können dann lokale Schützkästen sein, in denen die Controller dezentral verbaut werden. Vor allem bei verketteten Systemen oder Nachrichten müssen die Buszykluszeiten berücksichtigt werden. Hier müssen dann evtl. längere Reaktionszeiten einkalkuliert werden. Die längeren Reaktionszeiten der Steuerung bedeuten in der Schneidemaschine, dass zwischen dem Erkennen einer Gefahrensituation, wie beispielsweise dem Eindringen des Bedieners in den Schutzbereich der Press-/Schneidefunktionseinheit, während diese sich gefahrbringend bewegt, und der notwendigen Reaktion der Maschine, in diesem Fall das sofortige Stillsetzen der gefahrbringenden Bewegung, eine längere Reaktionszeit vergeht. Als Konsequenz müssen die entsprechenden Schutzeinrichtungen weiter entfernt von der Gefahrenquelle angebracht werden, damit der Bediener nicht gefährdet wird. Dies ist oftmals technisch nicht möglich oder zumindest nicht erwünscht, da die Schneidemaschine dadurch meist in ihren Außenabmessungen wächst und das Arbeiten erschwert wird bzw. nicht mehr ergonomisch möglich ist.

[0013] Um den Aufbau von Schutzgehäusen zentral oder dezentral zu minimieren und um Maschinen schnell verdrahten und in Betrieb nehmen zu können, bieten sich dezentrale Sicherheitsinstallationen an, die auch, soweit notwendig, mit hohen IP-Schutzgraden erhältlich sind. Wie in der Automatisierungstechnik setzen sich auch in der Sicherheitstechnik zunehmend dezentrale Architekturen durch. Dabei sind zwei Typen zu unterscheiden, nämlich einerseits dezentrale Konzepte, die sichere Signale auf I/O-Modulen sammeln und über Feldbusse oder sichere Ethernet-Protokolle zur zentralen Sicherheitssteuerung bringen, und andererseits volldezentralisierte Installationen, die Sicherheitsapplikationen direkt im Feld auf Safety-Controllern steuern. Welches jeweils die geeignetere Alternative ist, entscheidet sich im Einzelfall. Beide dezentrale Architekturen bieten den Vorteil effizienter, singulärer Verdrahtung per Ethernet-Leitungen und Standard Steckverbindern. Die hohe Informationsdichte und die Möglichkeit der Kommunikation von Metainformationen erleichtern sowohl die Inbetriebnahme als auch Diagnose. Alle Signale diverser Sensoren laufen über eine Schnittstelle, sowohl die sicherheitsgerichteten als auch die betriebsmäßigen. Eine Variante der dezentralen Sicherheitskonzepte ist die sogenannte passive Sicherheit. Diese Applikationen sind in der Relation preiswert und bieten eine Kombination der Vorteile zentraler und dezentraler Sicherheitsarchitekturen. Passive Sicherheitsapplikationen versorgen im Unterschied zu der klassischen Sicherheitstechnik nicht jeden Aktor über einen separaten, sicheren Signalausgang. Die passive Sicherheit stellt lediglich sicher, dass die Spannung einer Aktorengruppe in kritischen, das heißt den Bediener gefährdenden Situationen, sicher abgeschaltet wird. Dazu trennen die eingesetzten I/O-Gruppen die Sensorspannung galvanisch konsequent von der Aktorspannung. Die Aktorik der Maschine, im vorliegenden Fall der Antrieb der Press-/Schneideeinheit, wird unabhängig von ihrem aktuellen Zustand abgeschaltet.

[0014] Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Verfahren der eingangs genannten Art die Sicherheit weiter zu erhöhen, sowie eine zugehörige Schneidemaschine anzugeben.

[0015] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass unmittelbar nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers der Antriebsmotor angesteuert wird, das Schneidemesser sicherheitsüberwacht in eine nicht gefahrbringende, obere Sicherheitslage zu verfahren ("reversieren").

[0016] Damit die Messerschneide bei einem Eingriff in den Sicherheitsbereich oder nicht vollständig ausgeführten Schneidezyklus nicht offen stehen bleibt und somit Sekundärverletzungen des Bedieners vermieden werden, fährt erfindungsgemäß der Antriebsmotor das Schneidemesser zurück in die obere Sicherheitslage, was keine gefahrbringende Bewegung darstellt. Im Vergleich zu marktüblichen Steuerungen wird erfindungsgemäß überwacht, ob das Schneidemesser nach dem Stoppen auch tatsächlich nach oben fährt. Im Gefahrenfall, also z.B. bei einer gefahrbringenden Abwärtsbewegung des Schneidemessers, wird die Verfahrbewegung des Schneidemessers sicher gestoppt. Hinter dem Schneidemesser kann ein höhenverfahrbarer Pressbalken zum Niederdrücken des zu schneidenden Schnittguts angeordnet sein, der in der oberen Sicherheitslage die Messerschneide abdeckt.

[0017] Vorzugsweise umfasst die Sicherheitsüberwachung das Bestimmen der Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers bzw. der Drehrichtung des Antriebsmotors und, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers festgestellt wird, das sichere Stoppen des Antriebsmotors. Die Drehrichtungsumkehr mit Drehrichtungsüberwachung (Reversieren der Messerverfahrrichtung bei Eingriff des Bedieners in den überwachten Sicherheitsbereich) stellt eine deutlich anspruchsvollere Sicherheitsfunktion dar als heutzutage nur einen Not-Halt oder Abschalten des Motordrehmoments (STO) auszulösen.

[0018] Die Sicherheitsüberwachung kann auf unterschiedliche Art und Weise erfolgen, beispielsweise optisch über eine Lichtschrankenüberwachung entlang des Schneidemesserverfahrwegs oder auch über einen Drehgeber auf der Motorwelle. Besonders bevorzugt wird die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers anhand eines Drehfeldes der am Antriebsmotor anliegenden Phasenströme bestimmt. Wird anhand des Drehfeldes eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers festgestellt, so wird das die momentbildenden Ströme erzeugende Drehfeld abgeschaltet, wodurch der Antriebsmotor stoppt. Vorteilhaft wird erst nach einer für die Richtungsumkehr der Motoransteuerung erforderlichen Reversierzeit (z.B. 180 ms) nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers die Ist-Verfahrrichtung des Messers zur Verfahrrichtungsüberwachung ausgewertet.

[0019] In einer bevorzugten Verfahrensvariante ist vorgesehen, dass das Drehfeld der am Antriebsmotor anliegenden Phasenströme von mindestens einem ersten von mindestens zwei sich gegenseitig überwachenden Prozessoren mittels Steuersignalen, insbesondere PWM-Signalen, erzeugt wird, dass die am Antriebsmotor tatsächlich anliegenden Phasenströme von beiden Prozessoren erfasst werden und dass zum Stoppen des Antriebsmotors mindestens einer, vorzugsweise beide Prozessoren zumindest einige der Steuersignale unterbrechen oder zeitlich nicht mehr ändern. Zeigt das Drehfeld eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers an, kann durch beide Prozessoren unabhängig voneinander ein Trennen der Steuersignale ausgelöst werden. Dadurch erhält der Antriebsmotor kein Drehmoment mehr, und der Messerantrieb ist in einem sicheren Zustand.

[0020] Vorteilhaft kann zeitgleich mit dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers eine mechanische Bremse angesteuert werden, den Antriebsmotor bis zum Stillstand abzubremsen und zu blockieren, sofern diese Ansteuerung nicht innerhalb der Aktivierungszeit der Bremse durch die Feststellung, dass die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers nach oben gerichtet ist, aufgehoben wird.

[0021] Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt auch eine Schneidemaschine mit einer horizontalen Schneideauflage für zu schneidendes Schnittgut, mit einem oberhalb der Schneideauflage höhenverfahrbaren, horizontalen Messer zum Schneiden des auf der Schneideauflage aufliegenden Schnittguts, mit einem Antriebsmotor zum Höhenverfahren des Messers, mit einer den Antriebsmotor schaltenden Handbedienung, insbesondere Zweihandbedienung, mit einer den Arbeitsbereich der Schneidemaschine absichernden Schutzeinrichtung und mit einer den Schneidevorgang steuernden Maschinenantriebssteuerung, die programmiert ist, den Antriebsmotor gemäß dem oben beschriebenen Verfahren anzusteuern.

[0022] Besonders bevorzugt ist der Antriebsmotor ein Mehrphasendrehstrommotor, und die Maschinenantriebssteuerung weist mindestens einen Prozessor (Mikrocontroller) auf, der die zum Erzeugen der Phasenströme eines Drehfelds für den Antriebsmotor erforderlichen Steuersignale, insbesondere Pulsweitenmodulation(PWM)-Signale, ausgibt und die am Antriebsmotor tatsächlich anliegenden Phasenströme erfasst und zum Stoppen des Antriebsmotors zumindest einiger der Steuersignale unterbricht oder zeitlich nicht mehr ändert.

[0023] Vorteilhaft kann die Maschinenantriebssteuerung zwei sich gegenseitig überwachende Prozessoren aufweisen, wobei mindestens einer der beiden Prozessoren die Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, erzeugt, wobei beide Prozessoren die am Antriebsmotor tatsächlich anliegenden Phasenströme erfassen und wobei mindestens einer der beiden Prozessoren, vorzugsweise beide Prozessoren, zum Stoppen des Antriebsmotors zumindest einige der Steuersignale unterbricht oder zeitlich nicht mehr ändert.

[0024] Vorzugsweise weist mindestens ein Prozessor eine Überwachungseinheit auf, die anhand der erfassten Phasenströme des Antriebsmotors die Ist-Verfahrrichtung des Messers bestimmt, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers festgestellt wird, den Antriebsmotor stoppt. Dem mindestens einen Prozessor kann ein Leistungstreiber (Endstufe) nachgeordnet sein, der anhand der Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, des Prozessors die Phasenströme für den Antriebsmotor erzeugt. Besonders bevorzugt weisen die Signalleitungen der Steuersignale jeweils einen von dem mindestens einen Prozessor angesteuerten Schalter, insbesondere Optokoppler, auf, um die Signalleitungen durchzuschalten oder zu unterbrechen. Vorzugsweise sind alle signalrelevanten Ein- und Ausgänge des mindestens einen Prozessors mittels galvanischer Trennung, insbesondere mittels Optokopplern, abgesichert.

[0025] In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist die Maschinenantriebssteuerung durch einen Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung ausgebildet. Dadurch kann einerseits ein geforderter Performance Level "e" (PLe) erreicht werden, ohne auf eine Kombination aus teuren Standard-Einzelsystemen zurückzugreifen, und andererseits den speziellen Sicherheits- und Funktionsbedürfnissen einer Schneidemaschine Rechnung getragen werden. Mittels des Frequenzumrichters lässt sich ein Schneidemaschinenantriebsmotor in gewünschter Art und Weise regeln. Mit den am Markt standardmäßig verfügbaren Frequenzumrichtern lässt sich ohne zusätzliche Sicherheitselemente nur ein maximaler Performance Level "d" (PLd) erreichen. Der Performance Level ist ein Maß für die Zuverlässigkeit einer Sicherheitsfunktion und beschreibt dabei die Höhe des Beitrags zur Risikoreduzierung von einzelnen Bauteilen oder Sicherheitsfunktion. Er wird mit PL für Performance Level und einem Buchstaben "a" bis "e" bezeichnet, wobei "e" für die höchste Risikoreduzierung und Zuverlässigkeit steht. Für Schneidemaschinen der beschriebenen Art ist ein Performance Level PLe vorgeschrieben, das mit dem erfindungsgemäßen Frequenzumrichter ohne sonst notwendige, zusätzliche, externe Sicherheitselemente erreicht wird.

[0026] Da die Schneidemaschinen der kleinen und mittleren Maschinengruppengröße, wie bereits zuvor beschrieben, vom Kunden vorzugsweise an der Standard-Einphasen-Hausinstallation betrieben werden möchten, ist die maximale elektrische Maschinenleistung begrenzt. Umso wichtiger ist somit, dass die zur Verfügung stehende maximale elektrische Leistung bei Bedarf möglichst effektiv genutzt werden kann und die Schneidemaschine sich zusätzlich in vorgegebenen Grenzen auch auf unterschiedlichen Hausinstallationsabsicherungen und Netzspannungsschwankungen sowie -einbrüche automatisch einstellt bzw. manuell einstellen lässt. Hierzu ist es notwendig, dass der Antriebsmotor so geregelt werden kann, dass er keine hohen Stromspitzen aus dem Netz entnimmt, wie sie typischerweise im Anlauf und bei Blockierung von ungeregelten Kondensatormotoren auftreten. Diese Stromspitzen stehen zwar eventuell nur kurz an (Anlaufstrom), können jedoch schon zum Auslösen der Hausinstallationsabsicherung führen. Eine solche Motor-Steuerungskombination könnte nur so ausgelegt werden, dass der Antriebsmotor aufgrund seines Anlaufstroms unter seinen Möglichkeiten im eigentlichen Betriebspunkt bleiben müsste. Wie bei herkömmlichen Frequenzumrichtern allgemein üblich, lässt sich auch mit dem erfindungsgemäßen Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung der Antriebsmotor im Anlauf sanft regeln, so dass es zu keinen hohen Stromspitzen kommt. Der Antriebsmotor kann damit in jedem Betriebszustand so geregelt werden, dass ein vorgegebener, einstellbarer maximaler Strom oder eine maximale Leistung nicht überschritten werden. Kann beim jeweiligen Bediener der werkseitig eingestellte maximale Strom-/Leistungswert nicht von der jeweiligen Hausinstallation bereitgestellt werden, so wird dies erkannt und dem Bediener ermöglicht, den Wert über das HMI an seine Anforderungen anzupassen. Auch Spannungseinbrüche unter Last, die in instabilen elektrischen Netzen aufgrund der benötigten Leistung während des Press-/Schneidezyklus auftreten können, werden durch die Maschine erkannt und regelungstechnisch ausgeglichen. Der Ausgleich erfolgt, indem die Ansteuerfrequenz für den Dreiphasendrehstrommotor, der die Schneidemaschine antreibt, soweit automatisch in definierten und sinnvollen Grenzen verringert wird, bis das für den Press-/Schneidezyklus notwendige Motordrehmoment bereitgestellt werden kann. Analog zur Ansteuerfrequenz reduziert sich auch die Drehzahl des Antriebsmotors und damit die Verfahrgeschwindigkeit des Schneidemessers und des Pressbalkens während des Press-/Schneidezyklus. Der Kunde kann damit seine individuell vorhandene Hausinstallationsleistung optimal ausnutzen und mit der maximal möglichen Geschwindigkeit arbeiten, ohne dass die Schneidemaschine werkseitig schon so "elektrisch gedrosselt" werden müsste, dass sie auch unter schlechten Netzanschlussbedingungen lauffähig ist oder gar nicht mehr in der Lage wäre, einen vollständigen Schnitt auszuführen im Vergleich zu ungeregelten Maschinen.

[0027] Neben der zuvor genannten intelligenten Netzanpassungsfähigkeit, die bei Bedarf zu einer entsprechend angepassten Geschwindigkeit des Press-/Schneidezyklus führt, kann die Maschinensteuerung über den Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung auch die Motoran- und -ausläufe im Vor- und Rücklauf bei allen anderen möglichen Betriebszuständen im gewünschten Maß steuern. Unerwünschte Überlastspitzen im Antriebstrang, die sich zum Beispiel durch Blockierung desselben ergeben, lassen sich damit detektieren und abmildern sowie bei Bedarf dem Bediener über das HMI mitteilen.

[0028] Eine potentiell gefährliche, aber bei Schneidemaschinen der beschriebenen Art immer notwendige Tätigkeit ist der Wechsel eines stumpfen gegen ein scharfes Schneidemesser. Dies ist je nach Schnittgut und Anspruch an das Schnittergebnis nach mehr oder weniger Press-/Schneidezyklen notwendig. Dafür muss das Schneidemesser, in der Regel mit Hilfe einer Messerwechselvorrichtung, aus der Schneidemaschine ausgebaut und nach dem Auswechseln wieder eingebaut werden. Hierbei kann die Schneidemaschine den Bediener unterstützen, indem eine entsprechende, programmierte Messerwechselroutine in der Maschinensteuerung hinterlegt ist, die der Bediener bei Bedarf aktiviert und über das HMI visualisiert bekommt. Die Schneidemaschine verfährt das Schneidemesser bzw. den Pressbalken in die sichere untere Endlage, sodass der Bediener beim Auswechseln des Schneidemessers bestmöglich vor Gefahren und Verletzungen durch die Messerschneide geschützt ist. Nachdem der Messerwechsel vollzogen ist, wird die Funktion vom Bediener quittiert. Die Schneidemaschine führt den nächsten, vom Bediener ausgelösten Press-/Schneidezyklus, mit stark reduzierter Geschwindigkeit (Einrichtungszyklus) und mit stark begrenzter Antriebsleistung aus, so dass eventuelle Fehler des Bedieners während des Messerwechsels, wie eine falsche Tiefeneinstellung des Schneidemessers oder vergessenes Werkzeug im Arbeitsbereich, nicht zum harten Blockierfall mit eventuellen Beschädigungen des Schneidemessers oder anderer Maschinenteile führen können.

[0029] Um die Schneidemaschine möglichst kostengünstig und kompakt auslegen zu können, macht es Sinn, die verbauten Baugruppen so auszulegen, dass sie für das durchschnittliche Lastprofil des Bedieners und die durchschnittlichen Umgebungsbedingungen thermisch optimiert sind. Jedoch muss gleichzeitig sichergestellt werden, dass die Schneidemaschine auch beim Betrieb außerhalb der Standardeinsatzbedingungen bezüglich Lastprofil und Umgebungstemperaturen keinen Schaden nimmt und sich im optimalen Fall auf die entsprechenden Anforderungen einstellt. Dies wird bei dem erfindungsgemäßen Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung dadurch erreicht, dass alle temperaturkritischen Baugruppen, wie beispielsweise der Antriebsmotor, die Leistungsendstufen, aber auch Baugruppen wie eine Hydraulikeinheit für den Pressvorgang oder ein Einplatinencomputer temperaturüberwacht sind. Die entsprechenden Temperaturwerte werden im Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung überwacht. Beim Erreichen der voreingestellten Temperaturgrenzwerte einer oder mehrerer überwachten Baugruppen wird über die Regelungslogik die maximale Geschwindigkeit so lange verringert, dass ein durchgängiges Arbeiten ohne Abkühlunterbrechungen sichergestellt wird. Dies geschieht in der Regel in einem Umfang, der vom Bediener nicht negativ wahrgenommen wird, und natürlich nur solange, bis der jeweilige Lastfall wieder den Betrieb der Maschine mit optimaler Geschwindigkeit zulässt.

[0030] Dadurch, dass der erfindungsgemäße Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung die zentrale Steuer- und Logikeinheit der Schneidemaschine darstellt, an der alle Informationen der verbauten Sensoren und Schalter sowie auch die Eingaben des Bedieners über das HMI zusammenlaufen, können aus der Vielzahl der vorhandenen Daten für den Bediener oder aber auch für eventuell notwendige Service- oder Reparatureinsätze Informationen aufbereitet und über das HMI ausgegeben werden.

[0031] Weiter bevorzugt können die Frequenzumrichter-Ausgangsfrequenz für den Antriebsmotor und damit die Motordrehzahl bzw. die Geschwindigkeit des Schneidzyklus in Abhängigkeit der jeweiligen Spannungsstabilität der Netzversorgung angepasst werden.

[0032] Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und der Zeichnung. Ebenso können die vorstehend genannten und die noch weiter ausgeführten Merkmale erfindungsgemäß jeweils einzeln für sich oder zu mehreren in beliebigen Kombinationen Verwendung finden. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sind nicht als abschließende Aufzählung zu verstehen, sondern haben vielmehr beispielhaften Charakter für die Schilderung der Erfindung.

[0033] Die Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und wird anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1

eine erfindungsgemäße Schneidemaschine mit einer Maschinenantriebssteuerung zum sicherheitsüberwachten Verfahren eines höhenverfahrbaren Schneidemessers; und

Fig. 2

ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Maschinenantriebssteuerung.

[0034] Die in Fig. 1 gezeigte Schneidemaschine 1 umfasst eine horizontale Schneidauflage 2 für zu schneidendes Schnittgut, ein oberhalb der Schneideauflage 2 höhenverfahrbares Schneidemesser 3 zum Schneiden des aufliegenden Schnittguts, einen Antriebsmotor 4 zum Höhenverfahren des Schneidemessers 3, eine Handbedienung (z.B. Zweihandbedienung) 5 für den Antriebsmotor 4, eine den Arbeitsbereich der Schneidemaschine 1 absichernde Schutzeinrichtung (hier beispielhaft als Lichtschranke ausgeführt) 6 und eine den Schneidevorgang steuernde Maschinenantriebssteuerung 7. Hinter dem Schneidemesser 3 ist noch ein höhenverfahrbarer Pressbalken 8 zum Niederdrücken des zu schneidenden Schnittguts angeordnet, wobei ein hier nicht gezeigter Pressantrieb zum Höhenverfahren des Pressbalkens 8 manuell betätigt wird oder elektrisch angetrieben ist. Vorzugsweise ist die Maschinenantriebssteuerung 7 durch einen Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung ausgebildet.

[0035] Der Bediener legt das Schnittgut auf der Schneideauflage 2 ab und positioniert es unter dem Schneidemesser 3, welches sich oberhalb des Schnittguts in einer sicheren, oberen Ausgangsposition befindet, in der die Messerschneide in der Regel vom Pressbalken 8 abgedeckt wird. Durch Betätigen der Handbedienung 5 bei nicht-unterbrochener Schutzeinrichtung 6 fährt das Schneidemesser 3 bis zur Schneideauflage 2 herunter. Wird dabei die Schutzeinrichtung 6 unterbrochen, wird die Abwärtsbewegung des Schneidemessers 3 gestoppt und unmittelbar daran anschließend das Schneidemesser 3 sicherheitsüberwacht in die nicht gefahrbringende, obere Ausgangsposition reversiert. Die Sicherheitsüberwachung umfasst das Bestimmen der Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers 3 und, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers 3 festgestellt wird, das Stoppen des Antriebsmotors 4.

[0036] Fig. 2 zeigt schematisch ein Blockschaltbild der Maschinenantriebssteuerung 7 für einen als Dreiphasendrehstrommotor ausgebildeten Antriebsmotor 4. Die Maschinenantriebssteuerung 7 weist zwei Prozessoren (CPUs) 9a, 9b auf, die sich auf Eingangs- und Ausgangssignalebene gegenseitig, wie durch den gestrichelten Doppelpfeil angedeutet, überwachen. Die beiden Prozessoren 9a, 9b sind beide jeweils mit der Handbedienung 5 und mit der Schutzeinrichtung 6 verbunden.

[0037] Der eine, erste Prozessor 9a hat als Hauptaufgabe die Regelung des Antriebsmotors 4 nahe am Kippmoment; der andere, zweite Prozessor 9b ist eine ausgewiesene Sicherheits-CPU mit Überwachungsfunktion. Sämtliche Sicherheitsfunktionen werden von beiden Prozessoren 9a, 9b ausgewertet und überwacht. Beide Prozessoren 9a, 9b können sicherheitsrelevante Prozesse unabhängig voneinander einleiten.

[0038] Der erste Prozessor 9a erzeugt PWM-Steuersignale auf sechs Signalleitungen 10₁ bis 10₆, die über drei PWM-Hi Optokoppler 11 und drei PWM-Lo Optokoppler 12 mit einem Leistungstreiber (Endstufe) 13 verbunden sind. Die PWM-Hi Optokoppler 11 werden vom ersten Prozessor 9a und die PWM-Lo Optokoppler 12 vom zweiten Prozessor 9b jeweils über Leitungen 14 angesteuert, um die Signalleitungen 10₁ bis 10₆ entweder durchzuschalten oder zu unterbrechen. Der Leistungstreiber 13 ist über drei Ausgangsleitungen 15 mit dem Antriebsmotor 4 verbunden und erzeugt entsprechend den PWM-Steuersignalen drei Phasenströme, die ein Drehfeld für den Antriebsmotor 4 erzeugen. Die am Antriebsmotor 4 tatsächlich anliegenden Phasenströme werden an zwei der drei Ausgangsleitungen 15 bei 16 abgegriffen und über Leitungen 17 an die beiden Prozessoren 9a, 9b geleitet. Die beiden Prozessoren 9a, 9b steuern über Leitungen 18 gemeinsam - über eine UND-Verknüpfung 19 - jeweils eine Bremse 20 an, um den Antriebsmotor 4 mechanische abzubremsen und zu blockieren.

[0039] Alle signalrelevanten Ein- und Ausgänge der beiden Prozessoren 9a, 9b sind mittels nicht gezeigter Optokoppler galvanisch getrennt.

[0040] Erfolgt ein Eingriff in die Schutzeinrichtung 6, setzt der erste Prozessor 9a die Abwärtsbewegung des Schneidemessers still. Damit die Messerschneide nicht offen stehen bleibt und somit Sekundärverletzungen des Bedieners vermieden werden, reversiert die Maschinenantriebssteuerung 7, sodass der Antriebsmotor 4 das Schneidemesser 3 zurück in die obere Ausgangsposition zurückfährt.

[0041] Sobald die Schutzeinrichtung 6 unterbrochen wird, wird jeweils in einer Überwachungseinheit 21a, 21b der beiden Prozessoren 9a, 9b (nach Ablauf des Timers für das Reversieren, 180 ms) das Drehfeld überwacht, indem anhand der erfassten Phasenströme die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers 3 bestimmt wird.

[0042] Stellt eine der beiden Überwachungseinheiten 21a, 21b nach Ablauf der Reversierzeit anhand der erfassten Phasenströme noch eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers 3 bzw. des Drehfeldes fest, wird durch mindestens einen der beiden Prozessoren 9a, 9b das komplexe PWM Muster, welches zur Erzeugung des Drehfelds erforderlich ist, unterbrochen, sodass der Antriebsmotor 4 kein Drehmoment mehr erhält und der Messerantrieb in einem sicheren Ruhezustand ist. Zum Unterbrechen des PWM-Musters wird die Spannung der drei PWM-Hi Optokoppler 11 durch den ersten Prozessor 9a oder die Spannung der drei PWM-Lo Optokoppler 12 durch den zweiten Prozessor 9b abgeschaltet, was dem sicheren STO (Safe Torque Off) für den Antriebsmotor 4 entspricht.

[0043] Bei Unterbrechung der Schutzeinrichtung 6 wird zeitgleich mit dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers 3 die Bremse 20 angesteuert, um den Antriebsmotor 4 bis zum Stillstand abzubremsen und zu blockieren, sofern diese Ansteuerung nicht innerhalb der Aktivierungszeit der Bremse 20 durch die Feststellung, dass die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers 3 nach oben gerichtet ist, aufgehoben wird.

[0044] Im Vergleich zu marktüblichen Steuerungen sind damit deutlich anspruchsvollere Sicherheitsfunktionen möglich, wie die Drehrichtungsumkehr mit Drehrichtungsüberwachung (Reversieren der Press-/Messerverfahrrichtung bei Eingriff des Bedieners in den Sicherheitsbereich) anstatt nur Not-Halt oder Abschalten des Drehmoments (STO). Latenzen durch Signallaufzeiten und daraus resultierende höhere Reaktions- und Nachlaufzeiten werden minimiert, wodurch sich geforderte Sicherheitsabstände zur Gefahrstelle verringern.

[0045] Die erfindungsgemäße Schneidemaschine 1 erfüllt die folgenden zentralen Anforderungspunkte:

• Performance Level e (PLe) - Aufbau/ Funktionalität;
• Maximale Maschinenleistung auch an unterschiedlich abgesicherten, einphasigen Hausinstallationen;
• Intelligente, variable Steuerung der Schneidegeschwindigkeit;
• Bedienerunterstützung für einen sicheren Messerwechsel;
• Regelung der Maschinenfunktion in Abhängigkeit der Temperatur bestimmter Maschinenkomponenten;
• Ausgabe von Maschinenparametern und sonstigen Informationen wie Wartungsempfehlungen an den Bediener.

Ansprüche

1. Verfahren zum Schneiden von Schnittgut mittels einer Schneidemaschine (1), die eine horizontale Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut, ein oberhalb der Schneideauflage (2) höhenverfahrbares, horizontales Schneidemesser (3) zum Schneiden des auf der Schneideauflage (2) aufliegenden Schnittguts, einen Antriebsmotor (4) zum Höhenverfahren des Schneidemessers (3), eine Handbedienung (5), insbesondere Zweihandbedienung, für den Antriebsmotor (4), und eine den Arbeitsbereich der Schneidemaschine (1) absichernde Schutzeinrichtung (6) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

- Herunterfahren des Schneidemessers (3) bei nicht-unterbrochener Schutzeinrichtung (6) durch Betätigen der Handbedienung (5), und

- Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3), wenn die Schutzeinrichtung (6) unterbrochen wird,

dadurch gekennzeichnet,
dass unmittelbar nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) der Antriebsmotor (4) angesteuert wird, das Schneidemesser (3) sicherheitsüberwacht in eine nicht gefahrbringende, obere Sicherheitslage zu reversieren.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sicherheitsüberwachung das Bestimmen der Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) und, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers (3) festgestellt wird, das sichere Stoppen des Antriebsmotors (4) umfasst.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) anhand eines Drehfeldes der am Antriebsmotor (4) anliegenden Phasenströme bestimmt wird und, wenn anhand des Drehfeldes eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers (3) festgestellt wird, das die momentbildenden Ströme erzeugende Drehfeld abgeschaltet und dadurch der Antriebsmotor (4) gestoppt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass erst nach einer für die Richtungsumkehr der Motoransteuerung erforderlichen Reversierzeit nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) überwacht wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehfeld der am Antriebsmotor (4) anliegenden Phasenströme von mindestens einem ersten von mindestens zwei sich gegenseitig überwachenden Prozessoren (9a, 9b) mittels Steuersignalen, insbesondere PWM-Signalen, erzeugt wird, dass die am Antriebsmotor (4) tatsächlich anliegenden Phasenströme von beiden Prozessoren (9a, 9b) erfasst werden und dass zum Stoppen des Antriebsmotors (4) mindestens einer, vorzugsweise beide Prozessoren (9a, 9b) zumindest einige der Steuersignale unterbrechen oder zeitlich nicht mehr ändern.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich mit dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) eine Bremse (20) angesteuert wird, den Antriebsmotor (4) bis zum Stillstand abzubremsen und zu blockieren, sofern diese Ansteuerung nicht innerhalb der Aktivierungszeit der Bremse (20) durch die Feststellung, dass die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) nach oben gerichtet ist, aufgehoben wird.

7. Schneidemaschine (1) mit einer horizontalen Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut, mit einem oberhalb der Schneideauflage (2) höhenverfahrbaren, horizontalen Schneidemesser (3) zum Schneiden des auf der Schneideauflage (2) aufliegenden Schnittguts, mit einem Antriebsmotor (4) zum Höhenverfahren des Schneidemessers (3), mit einer Handbedienung (5), insbesondere Zweihandbedienung, für den Antriebsmotor (4), mit einer den Arbeitsbereich der Schneidemaschine (1) absichernden Schutzeinrichtung (6), und mit einer den Schneidevorgang steuernden Maschinenantriebssteuerung (7), die programmiert ist, den Antriebsmotor (4) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche anzusteuern.

8. Schneidemaschine nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4) ein Mehrphasendrehstrommotor ist und die Maschinenantriebssteuerung (7) mindestens einen Prozessor (9a, 9b) aufweist, der die zum Erzeugen der Phasenströme eines Drehfelds für den Antriebsmotor (4) erforderlichen Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, ausgibt und die am Antriebsmotor (4) tatsächlich anliegenden Phasenströme erfasst und zum Stoppen des Antriebsmotors (4) zumindest einige der Steuersignale unterbricht oder zeitlich nicht mehr ändert.

9. Schneidemaschine nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenantriebssteuerung (7) zwei sich gegenseitig überwachende Prozessoren (9a, 9b) aufweist, wobei mindestens einer der beiden Prozessoren (9a, 9b) die Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, erzeugt, wobei beide Prozessoren (9a, 9b) die am Antriebsmotor (4) tatsächlich anliegenden Phasenströme erfassen und wobei mindestens einer der beiden Prozessoren (9a, 9b), vorzugsweise beide Prozessoren (9a, 9b), zum Stoppen des Antriebsmotors (4) zumindest einige der Steuersignale unterbricht oder zeitlich nicht mehr ändert.

10. Schneidemaschine nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Prozessor (9a, 9b) eine Überwachungseinheit (21a, 21b) aufweist, die anhand der erfassten Phasenströme des Antriebsmotors (4) die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) bestimmt und, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers (3) festgestellt wird, den Antriebsmotor (4) stoppt.

11. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Prozessor (9a, 9b) ein Leistungstreiber (13) nachgeordnet ist, der anhand der Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, des Prozessors (9a, 9b) die Phasenströme für den Antriebsmotor (4) erzeugt.

12. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitungen (10₁-10₆) der Steuersignale jeweils einen von dem mindestens einen Prozessor (9a, 9b) angesteuerten Schalter (11), insbesondere Optokoppler, zum Durchschalten oder Unterbrechen der Signalleitung (10₁-10₆) aufweisen.

13. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 8 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass alle signalrelevanten Ein- und Ausgänge des mindestens einen Prozessors (9a, 9b) jeweils mittels galvanischer Trennung, insbesondere mittels Optokopplern, abgesichert sind.

14. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenantriebssteuerung (7) durch einen Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung ausgebildet ist.

15. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 7 bis 14, gekennzeichnet durch eine von der Maschinenantriebssteuerung (7) angesteuerte Bremse (20) zum Abbremsen und Blockieren des Antriebsmotors (4).

Amended claims

Geänderte Patentansprüche gemäss Regel 137(2) EPÜ.

1. Verfahren zum Schneiden von Schnittgut mittels einer Schneidemaschine (1), die eine horizontale Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut, ein oberhalb der Schneideauflage (2) höhenverfahrbares, horizontales Schneidemesser (3) zum Schneiden des auf der Schneideauflage (2) aufliegenden Schnittguts, einen Antriebsmotor (4) zum Höhenverfahren des Schneidemessers (3), eine Handbedienung (5), insbesondere Zweihandbedienung, für den Antriebsmotor (4), und eine den Arbeitsbereich der Schneidemaschine (1) absichernde Schutzeinrichtung (6) aufweist, mit folgenden Verfahrensschritten:

- Herunterfahren des Schneidemessers (3) bei nicht-unterbrochener Schutzeinrichtung (6) durch Betätigen der Handbedienung (5), und

- Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3), wenn die Schutzeinrichtung (6) unterbrochen wird,

dadurch gekennzeichnet,

dass unmittelbar nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) der Antriebsmotor (4) angesteuert wird, das Schneidemesser (3) positions- oder bewegungsüberwacht in eine nicht gefahrbringende, obere Sicherheitslage zu reversieren,

dass die Sicherheitsüberwachung das Bestimmen der Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) und, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers (3) festgestellt wird, das sichere Stoppen des Antriebsmotors (4) umfasst und

dass erst nach einer für die Richtungsumkehr der Motoransteuerung erforderlichen Reversierzeit nach dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) überwacht wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) anhand eines Drehfeldes der am Antriebsmotor (4) anliegenden Phasenströme bestimmt wird und, wenn anhand des Drehfeldes eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers (3) festgestellt wird, das die momentbildenden Ströme erzeugende Drehfeld abgeschaltet und dadurch der Antriebsmotor (4) gestoppt wird.

3. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Drehfeld der am Antriebsmotor (4) anliegenden Phasenströme von mindestens einem ersten von mindestens zwei sich gegenseitig überwachenden Prozessoren (9a, 9b) mittels Steuersignalen, insbesondere PWM-Signalen, erzeugt wird, dass die am Antriebsmotor (4) tatsächlich anliegenden Phasenströme von beiden Prozessoren (9a, 9b) erfasst werden und dass zum Stoppen des Antriebsmotors (4) mindestens einer, vorzugsweise beide Prozessoren (9a, 9b) zumindest einige der Steuersignale unterbrechen oder zeitlich nicht mehr ändern.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zeitgleich mit dem Stoppen des herunterfahrenden Schneidemessers (3) eine Bremse (20) angesteuert wird, den Antriebsmotor (4) bis zum Stillstand abzubremsen und zu blockieren, sofern diese Ansteuerung nicht innerhalb der Aktivierungszeit der Bremse (20) durch die Feststellung, dass die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) nach oben gerichtet ist, aufgehoben wird.

5. Schneidemaschine (1) mit einer horizontalen Schneideauflage (2) für zu schneidendes Schnittgut, mit einem oberhalb der Schneideauflage (2) höhenverfahrbaren, horizontalen Schneidemesser (3) zum Schneiden des auf der Schneideauflage (2) aufliegenden Schnittguts, mit einem Antriebsmotor (4) zum Höhenverfahren des Schneidemessers (3), mit einer Handbedienung (5), insbesondere Zweihandbedienung, für den Antriebsmotor (4), mit einer den Arbeitsbereich der Schneidemaschine (1) absichernden Schutzeinrichtung (6), und mit einer den Schneidevorgang steuernden Maschinenantriebssteuerung (7), die programmiert ist, den Antriebsmotor (4) gemäß dem Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche anzusteuern.

6. Schneidemaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Antriebsmotor (4) ein Mehrphasendrehstrommotor ist und die Maschinenantriebssteuerung (7) mindestens einen Prozessor (9a, 9b) aufweist, der die zum Erzeugen der Phasenströme eines Drehfelds für den Antriebsmotor (4) erforderlichen Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, ausgibt und die am Antriebsmotor (4) tatsächlich anliegenden Phasenströme erfasst und zum Stoppen des Antriebsmotors (4) zumindest einige der Steuersignale unterbricht oder zeitlich nicht mehr ändert.

7. Schneidemaschine nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenantriebssteuerung (7) zwei sich gegenseitig überwachende Prozessoren (9a, 9b) aufweist, wobei mindestens einer der beiden Prozessoren (9a, 9b) die Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, erzeugt, wobei beide Prozessoren (9a, 9b) die am Antriebsmotor (4) tatsächlich anliegenden Phasenströme erfassen und wobei mindestens einer der beiden Prozessoren (9a, 9b), vorzugsweise beide Prozessoren (9a, 9b), zum Stoppen des Antriebsmotors (4) zumindest einige der Steuersignale unterbricht oder zeitlich nicht mehr ändert.

8. Schneidemaschine nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Prozessor (9a, 9b) eine Überwachungseinheit (21a, 21b) aufweist, die anhand der erfassten Phasenströme des Antriebsmotors (4) die Ist-Verfahrrichtung des Schneidemessers (3) bestimmt und, wenn eine Abwärtsbewegung des Schneidemessers (3) festgestellt wird, den Antriebsmotor (4) stoppt.

9. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Prozessor (9a, 9b) ein Leistungstreiber (13) nachgeordnet ist, der anhand der Steuersignale, insbesondere PWM-Signale, des Prozessors (9a, 9b) die Phasenströme für den Antriebsmotor (4) erzeugt.

10. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitungen (10₁-10₆) der Steuersignale jeweils einen von dem mindestens einen Prozessor (9a, 9b) angesteuerten Schalter (11), insbesondere Optokoppler, zum Durchschalten oder Unterbrechen der Signalleitung (10₁-10₆) aufweisen.

11. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass alle signalrelevanten Ein- und Ausgänge des mindestens einen Prozessors (9a, 9b) jeweils mittels galvanischer Trennung, insbesondere mittels Optokopplern, abgesichert sind.

12. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Maschinenantriebssteuerung (7) durch einen Frequenzumrichter mit funktionaler sowie sicherheitsgerichteter Steuerung ausgebildet ist.

13. Schneidemaschine nach einem der Ansprüche 5 bis 12, gekennzeichnet durch eine von der Maschinenantriebssteuerung (7) angesteuerte Bremse (20) zum Abbremsen und Blockieren des Antriebsmotors (4).

Zeichnung