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Die
Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor insbesondere
eine Lichtschranke oder ein Lichtgitter nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1.
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Lichtgitter
werden in großem Umfang für die Erkennung und
Vermessung von Gegenständen auf Förderbahnen,
zur Gepäckkontrolle auf Förderbändern,
zur Türsteuerung in Aufzügen, für den
Hand- oder Körperschutz bei Arbeitsmaschinen, für
die Zugangskontrolle von Personen und Fahrzeugen usw. verwendet.
Die Lichtgitter bestehen aus in einem leistenförmigen Gehäuse
beabstandet angeordneten Sende-Einheiten und in einem leistenförmigen
Gehäuse entsprechend beabstandet angeordneten Empfangs-Einheiten.
Die Sende-Einheiten senden Lichtstrahlen, im Allgemeinen Infrarot-Licht,
aus, welches auf die Empfangs-Einheiten auftrifft. Die Unterbrechung
der Lichtstrahlen wird detektiert und ausgewertet.
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Die
Sende-Einheiten und die Empfangs-Einheiten bestehen jeweils aus
einem optoelektronischen Element und einem in Strahlrichtung von
diesem beabstandeten optischen Funktionselement. Bei der Sende-Einheit
sendet ein optoelektronischer Wandler Licht aus, welches durch das
optische Funktionselement, eine Linse oder eine Blende, auf die entsprechende
Empfangs-Einheit gebündelt wird. Die Empfangs-Einheit weist
ein entsprechendes optisches Funktionselement auf, welches das Licht
auf einem optoelektronischen Wandler sammelt.
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Derartige
optoelektronische Sensoreinrichtungen sind aus der
DE 20 2005 003 051 U1 bekannt und
werden auch verwendet, um zum Beispiel einen Zugangsbereich an einer
gefahrbringenden Werkzeugmaschine zu überwachen.
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Dabei
ist es von der Aufgabenstellung der Überwachung des Zugangsbereiches
abhängig, welche Objekte innerhalb einer Überwachungsstrecke als
unzulässig erkannt werden sollen. Soll nur der Durchgang
einer Person erfasst werden, so kann dies mit einer einzelnen Lichtschranke,
die sich in einem bestimmten Abstand über dem Fußboden
befindet, geschehen. Soll dagegen das Eingreifen eines Armes in
einen Gefahrenbereich erfasst werden, ist es erforderlich, mehrere
Lichtstrahlen relativ dicht nebeneinander anzuordnen. Man spricht
in diesen Fällen von einem Lichtgitter oder Sicherheitslichtgitter.
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Die
bekannten optoelektronischen Sensoreinrichtungen arbeiten dabei
nach dem Einwegprinzip, d. h. in einem ersten Gehäuse auf
einer Seite der Überwachungsstrecke bzw. Überwachungsfläche sind
ein oder mehrere Lichtsender angeordnet und auf der gegenüberliegenden
Seite der Überwachungsstrecke bzw. Überwachungsfläche
befinden sich in einem zweiten Gehäuse ein oder mehrere Lichtempfänger.
Der bzw. die Lichtsender kommunizieren dabei nach einem genauen
vorgegebenen Timing mit dem bzw. den Lichtempfängern, so
dass jeweils Paare von Lichtsendern/Lichtempfängern aktiv sind.
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Der
Begriff „Licht" ist hierbei nicht auf das sichtbare Licht
beschränkt. Unter dem Begriff „Licht" sind ganz
allgemein jene elektromagnetischen Strahlen, also vom UV-Licht über
den sichtbaren Bereich bis zum IR-Licht, zu verstehen, die üblicherweise
für den Betrieb von Lichtschranken und Lichtgittern eingesetzt
werden.
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Speziell
dann, wenn diese optoelektronischen Sensoreinrichtungen eine hohe
Sicherheitsanforderung erfüllen müssen oder bei
messenden Lichtgittern für die Automatisierungstechnik
hohe Anforderungen an eine einwandfreie Erkennung gestellt werden,
ist es notwendig, dass die Überwachungsaufgabe nicht durch
unerwünschte Nebeneffekte außer Kraft gesetzt
wird. Eine mögliche Gefahr einer derartigen unerwünschten
Nebenwirkung besteht darin, dass ein merklicher Anteil des gerade
aktiven Lichtstrahles eines Lichtsender/Lichtempfänger-Paares
um ein Objekt, das eigentlich durch Unterbrechung des Lichtstrahles
erkannt werden sollte, den Empfänger durch Umspiegelung
erreicht. Das hat dann zur Folge, dass dieses Objekt nicht erkannt wird.
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Um
Umspiegelungen wirksam zu vermeiden, darf der Lichtsender den ausgesandten
Lichtstrahl nur innerhalb eines relativ kleinen Sendekegelwinkels
aussenden. Gleichermaßen darf der Lichtempfänger
auch nur einen Lichtstrahl empfangen, der innerhalb eines relativ
kleinen Empfangskegelwinkels auf den Empfänger auftritt.
Je kleiner der Winkel ist, desto geringer ist die Umspiegelungsgefahr.
Andererseits ist der Justageaufwand beim Ausrichten des Lichtsenders
auf den Lichtempfänger entsprechend erschwert und wird
vom Anwender nur dann akzeptiert werden, wenn die hohe Sicherheitsanforderung dies
zwingend vorschreibt. In all den Anwendungsfällen, wo diese
Einschränkung hinsichtlich der Sende- und Empfangskegelwinkel
von den Sicherheitsvorschriften jedoch nicht vorhanden sind, möchte
der Anwender, zwecks einfacherer Justage von Lichtsender und Lichtempfänger,
größere Sende- und Empfangskegelwinkel haben.
Dies bedeutet letztlich, dass nach dem Stand der Technik für
derartige Anwendungen alle optoelektronischen Sensoreinrichtungen
in wenigstens zwei Varianten am Markt zur Verfügung stehen
müssen.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optoelektronische Sensoreinrichtung
der eingangs genannten Art derart weiterzubilden, dass es möglich
ist, mit nur einer Fertigungsvariante verschiedene Einsatzbedingungen
abdecken zu können.
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Erfindungsgemäß wird
diese Aufgabe mit einem optoelektronischen Sensor gelöst,
insbesondere Lichtschranken oder Lichtgitter, zur Erfassung eines
Objektes mit einem oder mehreren Lichtsendern auf einer Seite einer Überwachungsstrecke
und einem oder mehreren, mit dem Lichtsender korrespondierenden
Lichtempfänger auf der anderen Seite der Überwachungsstrecke.
Der oder die Lichtsender senden ein Lichtbündel mit einem
Sendekegelwinkel in die Überwachungsstrecke aus und der/die
Lichtempfänger nehmen das Lichtbündel innerhalb
eines Empfangskegelwinkels auf und wandeln das Signal in eine elektrische
Größe um, welches einer Auswerteschaltung zugeführt
wird. Im Falle des Vorhandenseins eines Objektes in der Überwachungsstrecke
gibt die Auswerteschaltung ein Objektfeststellungssignal ab. Eine
Multilochblende ist vorgesehen, die wenigstens zwei parallele Löcher
aufweist mit einem Lochdurchmesser oder einer kleinsten Lochweite
kleiner als die Lochtiefe der Löcher und dem Lichtsender
und/oder dem Lichtempfänger ist je eine Multilochblende
mit den wenigstens zwei Löchern zugeordnet und die Multilochblende
bestimmt den Sendekegelwinkel und/oder den Empfangskegelwinkel.
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Gemäß der
Erfindung wird bei einer optoelektronischen Sensoreinrichtung, insbesondere
einer Lichtschranke oder eines Lichtgitters, zur Erfassung eines
Objektes innerhalb einer Überwachungsstrecke der Sendekegelwinkel
des vom Lichtsender ausgesandten Lichtbündels und/oder
der Empfangskegelwinkel des vom Lichtempfänger aufgenommen Lichtbündels
mit einer Multilochblende, die am Lichtsender und/oder am Lichtempfänger
angeordnet ist, verändert. Insbesondere wird gemäß der
Erfindung der Sendekegelwinkel oder der Empfangskegelwinkel eingeschränkt.
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Gemäß der
erfindungsgemäßen Vorrichtung wird nur eine Fertigungsvariante,
d. h. nur ein optoelektronischer Sensor mit zum Beispiel einem nicht begrenzten
Sende- und Empfangskegelwinkel produziert, gelagert und geliefert
und der Sende- und Empfangskegelwinkel ist dann mittels einer zusätzlichen
Multilochblende einfach veränderbar.
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Auf
diese Art und Weise ist es möglich, nicht nur die Variantenvielfalt
im Produktionsprozess einzuschränken, sondern auch die
Lagerhaltung beim Hersteller und die Vorrathaltung beim Anwender
zu verringern.
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Da
die erfindungsgemäße Multilochblende ohne Werkzeug
und ohne separate Befestigungsmittel am Lichtsender und/oder am
Lichtempfänger angebracht werden kann, ist es auch nicht
erforderlich, zusätzlich Werkzeuge und entsprechende Befestigungsmittel,
wie zum Beispiel Schrauben bereitstellen zu müssen, so
dass eine Nachrüstung völlig unproblematisch ist.
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Die
Löcher der Multilochblende sind länglich ausgeführt.
Im Gegensatz zu einer flachen Lochblende können nur Lichtstrahlen
mit einer bestimmten Richtung die Blende passieren, wodurch ein
Sende- oder Empfangskegelwinkel auf ein gewünschtes Maß eingestellt
wird.
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Durch
die wenigstens zwei vorhandenen Löchern oder einer Vielzahl
von Löchern braucht die Multilochblende nicht exakt vor
dem Lichtsender und/oder dem Licht empfänger positioniert
werden, was die Nachrüstung weiter vereinfacht. Durch die Vielzahl
der Löcher treffen immer genügend Lichtstrahlen
für eine Objekterkennung auf den entsprechenden Empfänger.
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Die
geometrischen Abmessungen und Verhältnisse des Lochdurchmessers,
bzw. der kleinsten Lochweite zu der Lochtiefe bestimmen zunächst
den Grad der Winkeleinschränkung der Lichtstrahlen durch
die Multilochblende. Je größer die Lochtiefe zu dem
Lochdurchmesser bzw. der kleinsten Lochweite ist, desto stärker
wird der Winkel der Lichtstrahlen eingeschränkt. Durch
die Wahl der Abmessungen ist es möglich, den Sende- oder
Empfangskegelwinkel beispielsweise in einem Bereich von 0,5 bis
10 Grad einzustellen. Wird beispielsweise eine hohe Umspiegelsicherheit
gefordert, wird der Sende- oder Empfangskegelwinkel auf ca. 1–5° eingestellt,
insbesondere 4°. Ist ein höherer Ausrichtkomfort
gefordert, kann der Sende- oder Empfangskegelwinkel beispielsweise
auf Winkel größer 5° eingestellt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist ein Abstand der Multilochblende
vom Lichtsender und/oder Lichtempfänger größer
als die Lochtiefe. Durch den Abstand der Multilochblende von dem
Lichtsender oder Lichtempfänger wird vorteilhaft eine schiefwinklige
Anordnung der Lichtsender bzw. Lichtempfänger kompensiert.
Zusätzlich zu der Dimensionierung der Lochtiefe hängt
der einzustellende Sende- oder Empfangskegelwinkel von dem Abstand
der Multilochblende vom Lichtempfänger oder Lichtsender
ab. Je größer dieser Abstand ist desto kleiner
ist der resultierende Sende- oder Empfangskegelwinkel.
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In
einer besonderen Ausführungsform ist der Lochdurchmesser
oder die kleinste Lochweite kleiner 1 mm, insbesondere kleiner 0,1
mm. Die Lochtiefe beträgt dabei mindestens das Dreifache
des Lochdurchmessers oder der kleinsten Lochweite. Dadurch sind
sehr kleine Sende- oder Empfangskegelwinkel möglich und
durch eine Vielzahl von eng aneinander angeordneten Löchern
wird ein Wirkungsgrad des zur Verfügung stehenden Nutzlichts
deutlich erhöht.
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In
einer weiteren besonderen Ausführungsform ist eine Fläche
der Multilochblende größer als die Fläche
des Lichtsenders und/oder des Lichtempfängers. Dadurch
ist es nicht notwendig die Multilochblende genau auf den Lichtsender
oder Lichtemp fänger auszurichten. Dadurch, dass die Anzahl
der vorgesehenen Löcher, die über eine größere
Fläche angeordnet sind, als die wirksame Fläche
des Lichtsenders oder des Lichtempfängers, spielt die Ausrichtung
quer zu Strahlrichtung keine Rolle. Lediglich die Richtung der Multilochblende
gegenüber dem Lichtsender bzw. Lichtempfänger
muss bei der Ausrichtung berücksichtigt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind mehrere Multilochblenden nebeneinander
angeordnet. Eine solche Multilochblende ist für den Einsatz
von Lichtgittern vorgesehen. Die Abstände der Multilochblenden
entsprechen dem Strahlabstand der Lichtsender bzw. der Lichtempfänger.
Vorteilhafterweise sind die mehreren Multilochblenden einstückig
ausgebildet, wodurch die Löcher alle eine identische Ausrichtung aufweisen.
Dadurch ist es möglich, dass eine schiefwinklige Anordnung
der einzelnen Lichtsender bzw. Lichtempfänger aufgrund
von Bauteiltoleranzen kompensiert wird. Durch die einstückige
Ausführung der Multilochblende sind die Sende- bzw. Empfangskegelwinkel
der einzelnen Lichtsender bzw. Lichtempfänger untereinander
herstellungsbedingt identisch und parallel zueinander ausgerichtet,
was eine kostenaufwändige Justage der Sender bzw. Empfänger zueinander überflüssig
macht.
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In
einer weiteren Ausführungsform könnten die einzelnen
Löcher der Multilochblende über einen ganzen Trägerstreifen
gleichverteilt angeordnet sein, so dass bei einer Lichtgitteranwendung
keine besondere Ausrichtung der Multilochblende zu den Sendern bzw.
Empfängern notwendig ist.
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In
einer besonderen Ausführungsform ist die Multilochblende
als Wabe ausgebildet. Durch eine Wabenstruktur ist eine Nutzlichtausbeute
durch die im Verhältnis zu den Löchern dünnen
Wänden der Wabenstruktur besonders hoch. Eine Wabenstruktur weist
auch eine besonders hohe Verwindungssteifigkeit auf. Gerade bei
langen Lichtgittern gewährleistet eine Multilochblende
als Wabe eine gleichmäßige Sende- oder Empfangskegelwinkeleinstellung über alle
Strahlen bei gleichzeitig geringem Gewicht.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Löcher durch einen
Laser herstellbar. Dadurch können die Löcher besonders
klein ausgeführt werden, und damit kann die Lochtiefe minimiert
werden. Dadurch kann die Multilochblende besonders dünn
ausgeführt werden. Bei einem Lochdurchmesser von 0,1 mm
beträgt die Lochtiefe beispielsweise 0,3 bis 1 mm. Damit
hat die Multilochblende nur eine maximale Tiefe von 1 mm. Dadurch
kann die Multilochblende besonders platzsparend vor einem optischen
Sensor angebracht werden.
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In
einer besonderen Ausführungsform werden wenigstens zwei
Multilochblenden übereinander angeordnet, wobei durch Verschieben
der Multilochblenden zueinander der optische Lochquerschnitt und/oder
die optisch wirksame Gesamtlochrichtung veränderbar ist.
Durch diese Anordnung können verschiedene Sende- oder Empfangskegelwinkel und/oder
eine Lichteintritts- oder Lichtaustrittsrichtung mit nur einem Typ
einer Multilochblende eingestellt werden. Werden die Multilochblenden
deckungsgleich übereinander angeordnet, so verdoppelt sich
zunächst lediglich die Lochtiefe, wodurch zunächst
nur der Sende- oder Empfangskegelwinkel eingeschränkt wird.
Werden die Lochblenden nun gegeneinander verschoben, so werden die
optisch wirksamen Lochquerschnitte bei gleichbleibender Lochtiefe
weiter verringert. Dadurch kann der Sende- oder Empfangskegelwinkel
weiter eingeschränkt werden. Zusätzlich kann die
Verschiebung der Sende- oder Empfangskegelwinkel in eine bestimmte
Richtung verändert werden. So kann durch die Verschiebung der
Multilochblende zum Lichtsender bzw. Lichtempfänger, als
auch durch eine Verschiebung der Multilochblenden zueinander eine
Strahlausrichtung vorgenommen werden. Insbesondere kann dadurch
der Einfluss von spiegelnden Flächen minimiert werden.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Multilochblende
als Frontscheibe ausgebildet. Dadurch kann die Frontscheibe und
Multilochblende zusammen einstückig ausgebildet werden.
Die Löcher der Multilochblende werden im einfachsten Fall
mit transparentem Material gefüllt. Dadurch weist die Multilochblende
eine geschlossene Oberfläche auf um den Sensor vor Schmutz
und Feuchtigkeit zu schützen. Weiter sind durch diese Maßnahme
die Löcher der Multilochblende vor Verschmutzungen geschützt.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind an der Multilochblende separate
Befestigungsmittel angebracht, mit der die Multilochblende mit den
Lichtsendern und/oder dem Lichtempfänger und/oder einem Gehäuse
verbindbar ist. Dadurch kann die Multilochblende einfach an bestehenden
optischen Sensoren nachgerüstet werden. Die Befestigungsmittel
sind beispielsweise an einer bestehenden Profil- oder Gehäuseform
des optischen Sensors angepasst. Beispielswiese sind an der Multilochblende
und an dem Lichtsender bzw. Lichtempfänger Rast- und/oder Klemmelemente
vorgesehen, über die die Multilochblende mit dem Lichtsender/Lichtempfänger
verbindbar ist. Hierzu kann beispielsweise eine vorhandene seitliche
Nut des Lichtgitters genutzt werden, in die die Befestigungsmittel
eingreifen. Auf diese Weise ist es möglich, die Multilochblende
mit dem Gehäuse durch ein einfaches Einschnappen oder Einrasten
zu befestigen.
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In
einer weiteren Ausführungsform ist die Multilochblende
in Form einer Folie ausgeführt. Eine Folie ist besonders
einfach herstellbar. Die Löcher der Multilochblende werden
direkt bei der Folienherstellung gebildet oder in einem anschließenden Schritt
durch einen Laser in die Folie gebrannt. Die Folie kann als endlose
Meterware hergestellt werden, die je nach Bedarf ablängbar
und verwendbar ist. Hierzu ist die Folie mit einer selbstklebenden
Fläche auf einer Abschlussscheibe befestigbar. Die Folie
kann also als einfaches Klebeband auf einen Sensor aufgebracht werden.
Eine derartige Folie ist nicht nur sehr preiswert herstellbar, sondern
hat neben der optischen Richtcharakteristik gleichzeitig eine mechanische
Schutzwirkung für die Abschlussscheibe. D. h. bei mechanischer
Beschädigung oder Verschmutzung kann die insbesondere als
selbstklebende Folie ausgeführte Multilochblende einfach
ausgewechselt werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist die Multilochblende ein extrudiertes
Kunststoffteil oder ein Spritzgussteil. Für lange Lichtgitter
ist es vorteilhaft den Träger als extrudiertes Kunststoffteil
herzustellen und die Löcher in einem weiteren Bearbeitungsschritt herzustellen.
Für den Einsatz in einer Einzelstrahllichtschranke ist
es besonders einfach, die Multilochblende als Spritzgussteil inklusive
der vorgesehenen Löcher herzustellen. Dadurch kann die
Multilochblende besonders einfach hergestellt werden. Auch mögliche
zur Befestigung notwendige Rastrippen können hierbei bereits
vorgesehen werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
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In
der Zeichnung zeigen:
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1 eine
Ausrichtung einer Lichtschranke oder eines Lichtgitters nach dem
Stand der Technik;
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2 eine
Umspiegelung eines Lichtstrahls an einer Fläche;
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3 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen
Multilochblende;
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4 eine
erfindungsgemäße Multilochblende für
ein Lichtgitter;
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5 ein
Lichtgitter mit angeordneter Multilochblende;
-
6 eine
perspektivische Ansicht eines Lichtgittergehäuses mit der
Multilochblende;
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7 und 8 zwei
Multilochblenden die gegeneinander verschoben sind;
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9 und 10 jeweils
eine Multilochblende als Wabe.
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Die 1 zeigt
einen optoelektronischen Sensor 1, beispielsweise ein Lichtgitter 4 oder
eine Lichtschranke 2 mit einem Lichtsender 8 auf
einer Seite einer Überwachungsstrecke 16 und einem Lichtempfänger 10 auf
der anderen Seite der Überwachungsstrecke 16.
Das aus dem Lichtsender 8 ausgesandte Licht tritt als ein
divergentes Lichtbündel 18 mit einem Sendekegelwinkel α aus
dem Lichtsender 8 aus. Der Lichtempfänger 10 auf
der gegenüberliegenden Seite der Überwachungsstrecke 16 empfängt
alles Licht, das innerhalb eines Empfangskegelwinkels β auftrifft.
Die optische Sendeachse und die optische Empfangsachse sind in 1 exakt
zueinander ausgerichtet, so dass das divergente Lichtbündel 18 des
Lichtsenders den Lichtempfänger symmetrisch überleuchtet.
Befindet sich ein Objekt 6 zwischen dem Lichtsender 8 und
dem Lichtempfänger 10 wir der Lichtweg unterbrochen
und von einer Auswerteeinheit 20, welche die Lichtempfängersignale
auswertet, ein entsprechendes Objektfeststellungssignal 22 ausgegeben.
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Bei
einem Lichtgitter sind in einem ersten Gehäuse mehrere
Lichtsender auf einer Seite einer Überwachungsfläche
und in einem zweiten Gehäuse mehrere Lichtempfänger
auf der anderen Seite der Überwachungsfläche angeordnet.
Dabei sendet, in kurzer zeitlicher Folge abwechselnd, immer ein
Lichtsender Lichtimpulse auf einen zugehörigen Lichtempfänger
paarweise, so dass letztlich nicht nur eine einzelne Linie, sondern
eine Fläche streifenförmig überwacht
wird. Die einzelnen Lichtsender bzw. Lichtempfänger sind
dabei um einen Abstand versetzt in einem jeweiligen Gehäuse
angeordnet.
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2 zeigt
eine entsprechende Anordnung gemäß 1 mit
dem Lichtempfänger 10 auf einer Seite und dem
zugehörigen Lichtsender 8. Innerhalb der Überwachungsstrecke 16 befindet
sich das Objekt 6, das durch den optoelektronischen Sensor 1 detektiert
werden soll. Parallel zu der Überwachungsstrecke 16 oder Überwachungsfläche
des optoelektronischen Sensors 1 befindet sich eine spiegelnde
Fläche 42, beispielsweise eine metallische Fläche
eines Maschinenteils. An dieser metallischen Fläche 42 werden
nun Randlichtstrahlen 44 des Lichtsenders 8 umgelenkt
und treffen auf den Lichtempfänger 10. Somit wird
das zu detektierende Objekt 6 umspiegelt. Dies führt
dazu, dass eine Detektion eines Objekteingriffs oder eine Erkennung
eines zu vermessenden Objektes 6 unterbleibt oder fehlerhaft
ist. Erfindungsgemäß kann diese Umspiegelung durch
eine erfindungsgemäße Multilochblende verhindert
werden.
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3 zeigt
die schematische Darstellung einer Multilochblende 24 in
einem Abstand 34 vor einem Lichtsender 8 oder
einem Lichtempfänger 10. Die Multilochblende 24 weist
mehrere parallel zueinander angeordnete Löcher 26 auf.
Der Lochdurchmesser 28 ist dabei geringer als eine Lochtiefe 32. Ein
divergentes Strahlbündel, ausgehend von dem Lichtsender 8 oder
ein eintretendes Strahlenbündel auf einen Lichtempfänger 10,
wird durch die Multilochblende 24 eingeschränkt.
Durch die Multilochblende 24 können jeweils nur
die Lichtstrahlen 46 hindurchtreten, die einen kleinen
Divergenzwinkel aufweisen. Je nach Ausführung der Lochtiefe 32 zu dem
Lochdurchmesser 28 und einem Abstand 34 der Multilochblende 24 zu
dem Lichtsender 8 oder Lichtempfänger 10 kann
ein entsprechender Divergenzwinkel eingestellt werden. Je kleiner
der Lochdurchmesser 28 und je größer
die Lochtiefe 32 zueinander gewählt wird, desto
kleiner wird der erlaubte Divergenzwinkel für die durchtretenden
Lichtstrahlen 46. Der Divergenzwinkel ist weiter auch beeinflussbar über
den Abstand 34 der Multilochblende 24 von dem entsprechenden
Lichtsender 8 oder Lichtempfänger 10.
Abhängig von den baulichen Gegebenheiten des optoelektronischen
Sensors 1 werden die Abmessungen der Multilochblende 24 entsprechend
angepasst. Durch die Multilochblende 24 kann beispielsweise
ein Divergenzwinkel sicherheitstechnischer Sensoren in einem Bereich
von +–2,5° bis +–5° eingestellt
werden. Jedoch ist es auch möglich, den Divergenzwinkel
auf +–10 bis +–20° einzustellen bei entsprechender
Anforderung. Dadurch wird eine entsprechende Ausrichtung des Lichtsenders 8,
beziehungsweise des Lichtempfängers 10 erleichtert.
Jedoch es auch möglich, sehr kleine Divergenzwinkel, beispielsweise
von einem Grad oder kleiner, einzustellen. Dies ist von Vorteil,
wenn störende Grenzflächen besonders nahe an der Überwachungsstrecke angeordnet
sind.
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4 zeigt
eine Mehrfachanordnung der Multilochblende 24 für
ein Lichtgitter. Vor jedem Lichtsender 8 beziehungsweise
Lichtempfänger 10 eines solchen Lichtgitters ist
jeweils eine Multilochblende 24 angeordnet. Die Multilochblenden 24 werden
in einem einstückigen Träger ausgebildet, die
Zwischenräume zwischen den Multilochblenden müssen
keine Löcher aufweisen. Jedoch ist es auch vorgesehen, dass
diese Zwischenräume auch entsprechende Löcher
aufweisen, wodurch eine genaue Ausrichtung der Multilochblende 24 auf
den jeweiligen Lichtsender 8 beziehungsweise Lichtempfänger 10 entfällt. Es
ist lediglich notwendig, dass die Löcher der Multilochblende 24 parallel
in Strahlrichtung ausgerichtet werden. Sollten die einzelnen Lichtsender 8 beziehungsweise
Lichtempfänger 10 des Lichtgitters schiefwinklig
angeordnet sein, aufgrund von Bauteiltoleranzen oder Fertigungstoleranzen,
wird diese Schiefwinkligkeit durch die erfindungsgemäße
Multilochblende 24 ausgeglichen. So ist es möglich,
den Fertigungsprozess eines solchen Lichtgitters zu vereinfachen,
wobei höhere Toleranzen der einzelnen Lichtsender 8 beziehungsweise
Lichtempfänger 10 zulässig sind und auch
höhere Toleranzen bei der Bestückung der Bauteile.
Der notwendige Divergenzwinkel wird dann erst durch die Multilochbiende 24 festgelegt.
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5 zeigt
die erfindungsgemäße Multilochblende 24 an
einem Lichtgittergehäuse 48. Im Bereich der Lichtsender,
beziehungsweise Lichtempfänger sind die jeweiligen Multilochblenden 24 angeordnet.
Die Multilochblende 24 ist hierbei vorteilhaft einstückig
ausgebildet, wobei die Löcher beispielsweise durch einen
Laser in ein Trägermaterial geschnitten werden. Bei dem
Trägermaterial handelt es sich vorzugsweise um Kunststoff,
beispielsweise Polymethylmethacrylat PMMA oder Polycarbonat PC. Diese
Kunststoffe sind besonders robust gegenüber Umwelteinflüssen
und lassen sich besonders einfach bearbeiten. Nach einer besonderen
Ausführungsform wird ein schwarzes Trägermaterial
für die Herstellung der Multilochblende 24 verwendet.
Dies hat den Vorteil, dass Licht, welches an den Innenwänden der
Löcher auftrifft, absorbiert wird. Besonders vorteilhaft
ist es, wenn die Innenwände eine raue nichtreflektierende
Oberfläche aufweisen. Hierdurch entstehen innerhalb der
Löcher keine nachteiligen Reflexionen. Abhängig
von dem gewünschten Divergenzwinkel, von der Lochtiefe
bei einer Tiefe von verwendetem Trägermaterial, wird die
Lochweite oder ein Lochdurchmesser beispielsweise kleiner 1 mm oder
kleiner 0,1 mm gewählt. Lochdurchmesser größer
0,5 mm lassen sich beispielsweise einfach im Spritzgussverfahren
herstellen. Kleinere Lochdurchmesser werden durch einen Laser hergestellt.
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6 zeigt
eine perspektivische Ansicht eines Lichtgittergehäuses 48 mit
der erfindungsgemäßen Multilochblende 24.
Die Multilochblende 24 ist dabei von Außen auf
eine Frontscheibe 38 aufgebracht. Ein solches Lichtgitter 4 kann
beispielsweise durch eine Multilochbiende 24 nachgerüstet
werden. Beispielsweise wird die Multilochbiende 24 auf
die Frontscheibe 38 aufgeklebt oder durch eine besondere
Befestigungsvorrichtung, beispielsweise durch Klemmelemente oder
Rastelemente an dem Lichtgittergehäuse 48 befestigt.
Die Multilochblende 24 kann auch als Ersatz für
die Frontscheibe 38 in dem Lichtgitter vorgesehen sein.
In dieser besonderen Ausführungsform werden die Löcher
der Multilochblende 24 durch einen transparenten Kunststoff
gefüllt, so dass eine staub- und flüssigkeitsdichte Frontscheibe 38 entsteht.
Eine solche Frontscheibe 38 kann beispielsweise einfach
durch ein Zwei- oder Mehrkomponenten Spritzgussverfahren hergestellt
werden.
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In 7 ist
eine weitere Ausführungsform der Multilochblende 24 dargestellt.
Dabei sind zwei Multilochblenden 24 verschiebbar übereinander
angeordnet. Durch die Verschiebung der beiden Multilochblenden 24 zueinander
kann eine effektive Querschnittsfläche der Löcher
verändert werden. Zusätzlich kann auch die Richtung
der erlaubten Lichtstrahlen 46 verändert werden.
Durch die Verschiebung der beiden Multilochblenden 24 zueinander
kann ein vorgesehener Divergenzwinkel weiter verringert werden.
Dies ist beispielsweise notwendig, wenn ein Divergenzwinkel direkt
an eine bestimmte Anwendung angepasst werden muss, beispielsweise
um hohe Anforderungen an eine Spiegelsicherheit zu gewährleisten.
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9 und 10 zeigen
eine weitere Ausführungsform der Multilochblende 24. 9 zeigt eine
Wabenstruktur mit sechseckigen Lochquerschnitten der Löcher 26 und 10 zeigt
eine Multilochblende 24 mit einem achteckigen Lochquerschnitt.
Diese Formen sind bei minimalem Materialaufwand besonders stabil
und verwindungssteif.
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- 1
- Optoelektronischer
Sensor
- 2
- Lichtschranke
- 4
- Lichtgitter
- 6
- Objekt
- 8
- Lichsender
- 10
- Lichtempfänger
- α
- Sendekegelwinkel
- β
- Empfangskegelwinkel
- 16
- Überwachungsstrecke
- 18
- Lichtbündel
- 20
- Auswerteschaltung
- 22
- Objektfeststellungssignal
- 24
- Multilochblende
- 26
- Loch
- 28
- Lochdurchmesser
- 30
- Lochweite
- 32
- Lochtiefe
- 34
- Abstand
- 36
- Wabe
- 38
- Frontscheibe
- 42
- Spiegelfläche
- 44
- Randlichtstrahlen
- 46
- Lichtstrahlen
- 48
- Lichtgittergehäuse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 202005003051
U1 [0004]