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Dokumentenidentifikation DE4235379A1 21.04.1994
Titel Einrichtung zur Erfassung der Bedingungen des elektrostatischen Schutzes
Anmelder EPSa Elektronik & Präzisionsbau Saalfeld GmbH, 07318 Saalfeld, DE
Erfinder Grunewald, Gorden, O-6908 Jena, DE;
Metzner, Klaus, O-6900 Jena, DE;
Buchweitz, Knut, Dr., O-6908 Jena, DE
Vertreter Pfeiffer, R., Dipl.-Phys.; Bock, G., Dipl.-Ing., Pat.-Anwälte, 07743 Jena
DE-Anmeldedatum 16.10.1992
DE-Aktenzeichen 4235379
Offenlegungstag 21.04.1994
Veröffentlichungstag im Patentblatt 21.04.1994
IPC-Hauptklasse H05F 3/02
IPC-Nebenklasse G08B 21/00   G01R 19/155   
Zusammenfassung Zur Erfassung der Bedingungen des elektrostatischen Schutzes an Arbeitsplätzen wird eine Einrichtung verwendet, die Mittel zur elektronischen Signalerkennung, zur logischen Verknüpfung sowie zur optischen und akustischen Anzeige aufweist. Um die Mittel zur optischen und akustischen Anzeige mit einem Rechner verbinden zu können, sind Anschlußmittel vorgesehen. Außerdem befindet sich in der Einrichtung ein Netzteil zur Stromversorgung sämtlicher Mittel.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erfassung der Bedingungen des elektrostatischen Schutzes an Arbeitsplätzen gemäß der Gattung des ersten Patentanspruchs.

Arbeitsplätze zur Herstellung von hochgenauen elektronischen Bauteilen bedürfen der präzisen Überwachung der Erdung des Arbeiters und der Arbeitsfläche. Dadurch werden die Gefahr elektrostatischer Entladungen vermindert und Zerstörungen an den sehr empfindlichen Bauteilen weitestgehend vermieden.

Derartige Geräte werden im allgemeinen mobil, batteriebetrieben zusammen mit einer Matte und einem Armband verwendet. Sie zeigen optisch, durch Lichtsignale und akustisch, durch deutlich wahrnehmbare Warntöne an, wenn gewisse einzuhaltende Widerstände über- bzw. unterschritten werden und die Gefahr einer elektrostatischen Entladung eintritt. Der Nachteil solcher Geräte ist darin zu sehen, daß sie nur individuell zu gebrauchen, einer zentralen Überwachung nicht zugänglich und mit ihnen eine Erfassung des gesamten Fertigungsablaufs nicht möglich ist.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Einrichtung zur Erfassung der Bedingungen des elektrostatischen Schutzes an Arbeitsplätzen so zu gestalten, daß sie einerseits die individuelle Überwachung und Korrektur durch den Arbeiter und andererseits eine zentrale Erfassung und Auswertung für eine gesamte Fertigung ermöglicht.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe durch die Merkmale des ersten Patentanspruchs gelöst. Auf diese Weise ist es möglich, die Einrichtung nicht nur an einen Rechner mit Sichtanzeige, sondern auch an gleichgeartete bzw. gleichgestaltete Einrichtungen anzuschließen. Es können also mehrere erfindungsgemäße Einrichtungen seriell oder parallel zusammengefaßt und an einen einzigen Rechner mit Sichtanzeige angeschlossen und von diesem alle Arbeitsplätze überwacht bzw. protokolliert werden. Vorteilhaft enthält die Einrichtung einen Leistungsschalter, über den die optischen und akustischen Anzeigemittel mit einem Arbeitsmittel (Verbraucher, Last) verbunden sind und der das Werkzeug abschaltet, sobald ein zu hoher oder zu geringer Widerstand für eine Arbeitsfläche bzw. den Arbeiter angezeigt wird. Zur Einsparung von elektrischen Leitungen ist es günstig, wenn die letzte in einer Serie von Einrichtungen einen Abschlußstecker aufweist, mit dessen Hilfe die aus den Einrichtungen stammenden Signale durch die miteinander verbundenen Anschlußmittel zurück zum Rechner geleitet werden.

Die Erfindung wird nachstehend anhand einer schematischen Zeichnung näher erläutert.

Ein Rechner 1 mit einer Tastatur 2, einer Maus 3 zur Bewegung eines Cursors 31 in einer Sichtanzeige 4 besitzt eine Anpassung 5 des Rechners 1 an die besondere Aufgabenstellung sowie einen Anschluß 6 für einen Drucker 7 und einen Anschluß 8 mit einem Signalverstärker 9 zu erfindungsgemäßen Einrichtungen (Monitoren) 10, 11, 12, 13, die über Leitungen 14, 15, 16 miteinander verbunden sind. Die Leitung 16 umfaßt eine Ader 161 für das Eingangssignal, den seriellen Dateneingang von der vorangegangenen Einrichtung, eine Ader 162 für die Taktgabe für die Zeiträume der Erfassung der Bedingungen für den elektrostatischen Schutz, eine Ader 163 als seriellen Steuereingang für die Weiterleitung der Daten, eine Ader 164 für die Stromversorgung vom Rechner 1 her, eine Ader 165 für den Anschluß an die Rechnermasse und eine Ader 166 für die Datenrückführung zum Rechner 1. Analog sind die Leitungen 14, 15 und der Anschluß 8 gestaltet.

Jede Einrichtung 10, 11, 12, 13 weist eine Verbindung 17 bzw. 18 bzw. 19 bzw. 20 mit einem Armband 25 eines Arbeiters und je eine Verbindung 21 bzw. 22 bzw. 23 bzw. 24 mit einer Matte (Arbeitsfläche) 26 auf. In die elektrischen Verbindungen 17 bis 20 sind Schalter 171, 181, 191, 201 eingefügt, um die elektrische Verbindung unterbrechen zu können.

Der innere Aufbau jeder Einrichtung 10 bis 13 ist am Beispiel der Einrichtung 13 erläutert.

Ein Netzteil 131 ist an eine Spannungsquelle 132 (220 V Wechselspannung) angeschlossen und an Schutzerde 133 gelegt. Das Netzteil 131 versorgt ein Signalerkennungsmittel 134, eine logische Verknüpfung 135 und ein akustisch-optisches Anzeigemittel 136, in dem es über eine Leitung 137, 138, 139 jeweils eine Spannung (12 V) anlegt. Außerdem besteht zwischen dem Netzteil 131 einerseits und dem Signalerkennungsmittel 134, der logischen Verknüpfung 135 und dem Anzeigemittel 136 andererseits je eine Masseleitung 140, 141, 142. Dem Anzeigemittel 136 ist ein Leistungsschalter 143 zugeordnet, der mit dem Netzteil 131 über eine Leitung 144 (220 V Wechselspannung) verbunden ist und Anschlüsse 145 zu einem nichtdargestellten Arbeitsmittel beeinflußt.

Das Signalerkennungsmittel 134 enthält Komperatoren, von denen zwei 146, 147 dargestellt sind, die die vom Armband 25 bzw. von der Matte 26 herkommenden Signale mit von Referenzsignalbildnern 186, 187 kommenden Referenzsignalen vergleichen und das Ergebnis ihres Vergleichs über die logische Verknüpfung 135 an das Anzeigemittel 136 weiterleiten. Am Anzeigemittel 136 befinden sich sechs LED 148 bis 153, die entsprechend den Signalen aufleuchten oder erlöschen. Die Signale kommen dadurch zustande, daß bei der Bestimmung des Widerstandswertes der Matte 26 bzw. des Armbandes 25 gegen Erde ein oberer (H) bzw. ein unterer (L) Widerstandswert über- bzw. unterschritten wird oder daß das Armband abgelegt (P) wird oder daß sich die Widerstandswerte innerhalb der vorgegebenen Grenzen halten. Im einzelnen zeigen die LED folgende Signale an:

  • - LED 148 leuchtet rot auf, wenn in der Matte 26 ein oberer Widerstandswert (5,7 Megaohm) überschritten wird.
  • - LED 149 leuchtet gelb auf, wenn in der Matte 26 ein unterer Widerstandswert (1 Megaohm) unterschritten wird.
  • - LED 150 leuchtet rot auf, wenn nach Anlegen des Armbandes 25 der zum Arbeiter gehörende Widerstand (10 Megaohm) überschritten wird bzw. das Armband 25 nach Herstellung der Verbindung 20 nicht angelegt wird.
  • - LED 151 leuchtet gelb auf, wenn der zum Arbeiter gehörende Widerstandswert (1 Megaohm) unterschritten wird.
  • - LED 152 leuchtet gelb auf, wenn die elektrische Verbindung 20 mit Hilfe des Schalters 201geöffnet, wenn also vom Arbeiter die Armbandleitung 20 unterbrochen, eine Pause gemacht wird.
  • - LED 153 leuchtet grün auf, wenn beim Betreiben der Einrichtung 13 keine der LED 148 bis 150 leuchtet, wenn also die Werte OK sind.


Leuchtet eine der LED 148 bis 150 auf, so wird, falls der Arbeiter nicht reagiert, den Fehler nicht abstellt, in einem Signalgeber 154 15 sec verzögert ein akustisches Signal erzeugt und mit Hilfe des Leistungsschalters 143 der Anschluß 145 zum Arbeitsmittel unterbrochen.

In der Einrichtung 13 ist weiterhin ein Anschlußmittel 155 vorgesehen, das über eine Leitung 27 mit dem Anzeigemittel 136 und über die Leitung 16 mit der vorangehenden Einrichtung 12 verbunden ist. Ein Abschlußstecker 28 ist an den Ausgängen 29 des Anschlußmittels 155 angeordnet.

Die mehradrige Leitung 27 überträgt auf einer Ader 271 ein Fehlersignal, wenn der Widerstandswert der Matte 26 außerhalb des Bereichs zwischen 1 und 5, 7 Megaohm liegt, auf einer Ader 272 ein Fehlersignal, wenn der Widerstandswert des Arbeiters oberhalb 10 Megaohm liegt, auf einer Ader 273 die Pausenanzeige und auf einer Ader 274 die OK-Anzeige. Eine Ader 275 ist die Masseleitung. Eine 12 V-Versorgungsleitung 276 besteht zwischen dem Netzanschluß 131 und dem Anschlußmittel 155. Der Abschlußstecker 28 ermöglicht einerseits die Aufnahme der durch die Ausgänge 29 übertragenen Signale aus den einzelnen Einrichtungen 10 bis 13 und andererseits ihre Rückführung durch die Leitung 166 bis zum zentralen Rechner 1, der sie auf seiner Sichtanzeige 4 darstellt und mit seinem Drucker 7 ausdruckt.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 13 sind die Matte 26 und die Erdung der Einrichtung 13 selbst überwachbar und sämtliche ermittelten Werte an die Zentrale, den Rechner 1 übertragbar. Die hierzu erforderliche Widerstandsbestimmung wird unter Verwendung von Gleichstrom im Mikroamperebereich durchgeführt. Dabei verläuft die Stromführung von der Einrichtung 13, speziell von Signalerkennungsmittel 134, über die Verbindung (Sensorkabel) 24 zu einer Ecke der Matte (Arbeitsfläche) 26, durch die Matte 26 zu einem Erdkabel 30 der Matte an einer diametralen Ecke, zur Erde und zur Erdung 133 der Einrichtung 13 zurück. Die Überwachung der Matte 26 ist aktiviert, wenn die Einrichtung 13 an die Spannungsquelle 132 angeschlossen ist.

Bei der Überwachung der Arbeitsfläche 26 und der Einrichtungserdung wird der Widerstand RM der Matte 26 gegen Erde bestimmt. Die Überschreitung der zulässigen Widerstandswerte 1 Megaohm ≤ RM ≤ 5, 7 Megaohm wird als Fehler erfaßt. Ist RM größer als 5, 7 Megaohm, leuchtet die LED 148 und die LED 153 erlischt. Mit einer Verzögerung von 15 sec ertönt das akustische Signal des Signalgebers 154. Es erfolgt eine Fehlermeldung zur Zentrale 1 über das Verbindungsteil 155. Die Stromversorgung zum Arbeitsmittel über den Anschlag 145 wird mit Hilfe des Leistungsschalters 143 unterbrochen. Ist RM kleiner als 1 Megaohm, leuchtet die LED 149. Die LED 153 erlischt dann und 15 sec verzögert ertönt ein akustisches Signal, wenn ein nicht dargestellter, in der logischen Verknüpfung 135enthaltener Jumper gesteckt wird. In diesem Fall wird auch eine Fehlermeldung zum Rechner 1 weitergeleitet und die Stromversorgung des Arbeitsmittels mit Hilfe des Leistungsschalters 143 unterbrochen.

Fehlt die leitfähige Matte 26, so wird die Sensorleitung 24 an Erde direkt angeschlossen (jedoch an einem anderen Erdpunkt als die Erdleitung der Einrichtung 13). Der Jumper wird entfernt. Damit überwacht die Einrichtung 13 nur ihre eigene Erfindung, lediglich die LED 149 leuchtet auf.

Bei geöffnetem Schalter 201 befindet sich die Einrichtung 13 im Parkzustand. Die LED 152 leuchtet und die LED 153 erlischt. Es erfolgt eine Parkmeldung zum Rechner 1. Das akustische Signal ertönt nicht. Die Stromversorgung zum Arbeitsmittel wird durch den Leistungsschalter 143 unterbrochen.

Mit der erfindungsgemäßen Einrichtung 13 ist aber auch die Erdung eines Arbeiters mit Hilfe des von ihm fest anzulegenden Armbandes 25 überwachbar; die dabei ermittelten Widerstandswerte sind an den Rechner 1 über das Anschlußmittel 155 übertragbar. Die Widerstandsbestimmung wird mit Hilfe eines sehr kleinen, gepulsten Meßstroms (< 5 µA) durchgeführt. Bei der Messung fließt der Gleichstrom z. B. 0,2 sec und wird danach für 2 sec abgeschaltet bevor die nächste Messung beginnt. Die Überwachung des Armbandes 25 tritt erst durch das Einschalten des Schalters 201 in Tätigkeit. Der Strom läuft dann von der Einrichtung 13 über das mit Widerständen versehene Spezialkabel 20 zum Armband 25, die Haut des Arbeiters, das Spezialkabel 20 zur Erde der Einrichtung 13.

Ist der Widerstand größer als 10 Megaohm, leuchtet die LED 150 und die LED 153 erlischt. Nach 15 sec ertönt das akustische Signal. Über die Anschlußmittel 155 wird der Fehler an den Rechner 1 gemeldet. Die Stromversorgung des Arbeitsmittels wird durch den Leistungsschalter 143 unterbrochen.

Ist der gemessene Widerstand kleiner als 1 Megaohm, so wurde einer der im Spezialkabel 20 befindlichen strombegrenzenden Widerstände überbrückt. Dies kann z. B. durch Berührung der leitfähigen Arbeitsfläche beim Löten passieren. In diesem Fall wird lediglich die LED 151 aktiviert, die LED 153 leuchtet und an den Rechner wird OK gemeldet. Das akustische Signal ertönt nicht. Der Leistungsschalter 143 bleibt geschlossen, und die Stromversorgung des Arbeitsmittels wird nicht unterbrochen.

Liegt der gemessene Widerstandswert zwischen 1 und 10 Megaohm, so leuchtet nur die LED 153. Das akustische Signal ertönt nicht, an den Rechner wird OK gemeldet, die Stromversorgung des Arbeitsmittels wird nicht unterbrochen.

Die Meldung zum Rechner 1 kann je nach der Anzahl der Einrichtungen 10 bis 13 und damit der Arbeitsplätze und Entfernung zum Rechner 1 parallel oder seriell erfolgen. Bei paralleler Verdrahtung wird je eine dreiadrige Leitung je Einrichtung zum Rechner 1 gezogen. Im allgemeinen dürfte die Anzahl der mit einem Rechner 1 verbundenen Einrichtungen 10 bis 13 zwischen 20 und 50 liegen.

Bei serieller Verdrahtung wird eine Ringanordnung in der Weise geschaffen, daß vom Rechner 1 ein Schiebetakt geliefert wird, der von Einrichtung zu Einrichtung durchgeschleift wird, und daß der entsprechende Ausgang einer Einrichtung mit dem entsprechenden Eingang der folgenden Einrichtung verbunden ist. Der Ausgang der letzten Einrichtung 13 wird mit dem Rechner 1 verbunden. Ebenso werden die Massen der Einrichtungen 10 bis 13 und des Rechners 1 miteinander verbunden. Die für die Einrichtung 13 detailliert beschriebene Anordnung und Funktion trifft grundsätzlich auch für die Einrichtungen 10 bis 12 oder weitere Einrichtungen der gleichen Art zu.

Die Erfindung ist nicht an das dargestellte Ausführungsbeispiel gebunden. Der Schalter 201 kann durch eine schaltbare Klinkenbuchse ersetzt werden. Die Anpassung 5 kann im wesentlichen aus einer Diskette oder einem anderen Informationsträger mit entsprechenden gespeicherten Informationen bestehen. Alle in der Beschreibung, den nachfolgenden Ansprüchen und der Zeichnungen dargestellten Merkmale können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination miteinander erfindungswesentlich sein.


Anspruch[de]
  1. 1. Einrichtung zur Erfassung der Bedingungen des elektrostatischen Schutzes an Arbeitsplätzen, die Mittel zur elektronischen Signalerkennung, zur logischen Verknüpfung sowie zur optischen und/oder akustischen Anzeige aufweist, gekennzeichnet durch Anschlußmittel (155) zur Verbindung der optischen und/oder akustischen Anzeige (136) mit einem Rechner (1) mit Sichtanzeige (4) und durch ein Netzteil (131) zur Stromversorgung aller Mittel (134, 135, 136, 155).
  2. 2. Einrichtung gemäß Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Leistungsschalter (143), über den die Anzeigemittel (136) mit einem Arbeitsmittel verbunden sind.
  3. 3. Anordnung gemäß mindestens einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere Einrichtungen (10 bis 13) umfaßt, die mit einem einzigen Rechner (1) parallel oder seriell verbunden sind.
  4. 4. Anordnung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Rechner (1) am weitesten entfernt liegende Einrichtung (13) mit einem Abschlußstecker (28) versehen ist.
  5. 5. Anordnung gemäß Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Anschlußmitteln (155) der einzelnen Einrichtungen (10 bis 13) und dem Rechner (1) eine Rückführungsleitung (166) besteht.
  6. 6. Anordnung gemäß mindestens einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Rechner (1) mit einer Anpassung (5) versehen ist.
  7. 7. Anordnung gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Anpassung (5) als Informationsträger ausgebildet ist.






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