CN2171432Y

CN2171432Y - 安全压力机用光电传感器

Info

Publication number: CN2171432Y
Application number: CN 93237593
Authority: CN
Inventors: 薛云登; 张才良; 赵金源; 贺建平; 潘星亮
Original assignee: 薛云登
Priority date: 1993-09-10
Filing date: 1993-09-10
Publication date: 1994-07-13
Anticipated expiration: 2003-09-10

Abstract

本实用新型设计了一种具有响应时间短(不大于 1.5ms)、光幕尺寸精确、可检测到一根手指大小物体、光幕高度和数量可任意扩展的安全压力机用光电传感器。它由投光器电路，受光器电路，投光器和受光器光学部分组成，其中光学部分由红外发光二极管排 1，红外受光二极管排5，遮光栅栏2和4，柱形聚光透镜3组成。此外，由于本实用新型的电路和光路均很简单，成本低，元件少，体积紧凑，也为壳体的小型化和轻量化提供了条件。

Description

本实用新型属于中小型安全压力机监测手是否进入危险空间的光电传感器。

自1984年我国颁布了国家标准GB4585－84《机械压力机用光线式安全装置技术条件》之后，我国光电保护装置的型式已逐渐统一，市场上较具代表性的产品有山东济宁市劳动保护设备厂的《GDB光电保护器》、国营蚌埠教学仪器厂的《HFK3系列光电反射式安全装置》、济南铸锻机械研究所的《ZGDK光电保护装置》等，将它们用于大型的机械压力机或油压机上具有安全保护作用。但实践证明，若将它们用于100吨以下的刚性离合器安全压力机上则不适用。主要原因有四点：1、响应时间长达20ms，不满足快速紧急制动要求；2、光轴间距宽达50～70mm，检测不出一根手指大小的物体；3、体积和重量过于笨重，光幕方位不能适应小型压力机上千变万化的模具和材料，绝大多数情况下因妨碍工作的正常进行而只好弃置不用；4、光路和电路过于复杂，制造成本高，与小型压力机的价格相比，用户心理难以承受。

本实用新型的目的则是针对上述存在的问题，设计了一种具有响应时间短（不大于1.5ms）、光幕尺寸精确、可检测到一根手指大小物体、光幕高度和数量可任意扩展的安全压力机用光电传感器。

本实用新型解决方案：

一种由投光器、受光器、安装支架组成的安全压力机用光电传感器，其特征在于投光器电路由3～4只红外发光管1V₉～1V₁₁接于一个功率放大级的输出端；受光器电路由红外二极管2V_1～6接于三极管2V_7～12的基极，2R_1～6，2R_7－1～6接于2V_7～12的发射极组成红外光接收转换为电信号电路，由2C_1～6，2R₈，2R_9－1～6，2R_10－1～6和2D₁组成光电信号整形电路，由2C_7～12，2V_18～24，2R_11－1～6，2C_18～18，2D₂组成2D₁输出信号解调电路，由集成电路2D₃组成六路光电信号和外接控制（扩展）信号的汇总和互补输出电路，由2R₁₄，2V_26～28组成的光幕工作状态显示电路接在2D₈的光输出端，由2D_15～17组成信号输出和输入的保护电路；投光器盒体6内依次排列有红外发光二极管排1、遮光栅栏2、柱形聚光透镜3、受光器盒体7内依次排列有柱形聚光透镜3、遮光栅栏4，红外受光二极管排5。

以下结合附图对实用新型作进一步阐述：

图1、为本实用新型电原理图。

图2、为本实用新型光学原理图。

图3、为投光器盒体结构图；

图4为图3的俯视图；

图5为受光器盒体结构图；

图6为图5的俯视图；

图7为万向活络支架结构图；

图8为防转垫圈17的结构图；

图9为锁紧螺杆20的结构图；

图10为锁紧垫套21的结构图。

图1中，1D₁为CC4049型六反相缓冲变换器集成电路，用其中的两个非门与1R_1～8，1V_1.2和1C₂组成频率为1KHZ～2KHZ的多谐振荡器，其余四个非门并联使用为功率前置放大器和工作状况显示灯1V₇，1V₈的推动级，由1C₃、1V₃、1V₄、1V₅组成红外光发射管排1V₉～1V₁₁的共同推动级。受光器中由2V₁～2V₆、2V₇～2V₁₂、2R_1～6、2R_7－1～6、2R_10－1～6组成六个光信号的接收转换、放大和灵敏度调整电路。由2C_1～6、2R₈、2R_9－1～6、2R_10－1～6、2D₁组成六路独立的光电信号整形电路，由2C_7～12、2V_18～24、2R_11－1～6、2C_13～18、2D₂组成6路光电信号解调电路。其中的2D₁为CC4049。2D₂为CC40106集成电路，为减少电路板的面积，所有具有公共端且阻值相同的电阻器均采用排形电阻器，如2R₇、2R₉、2R₁₀、2R₁₁等。2D₃为CC4068八输入端与门集成电路，利用其中的六个输入端对2D₂的六个输出信号进行光电信号综合，剩余的两个输入门经2R₁₇、2R_12－3输入外接信号，可实现扩展或控制功能，利用4068具有的两个互补输出门分别输出正逻辑和负逻辑的光电信号，2R_12－1、2和2R_15、16为输出端保护电阻器，2R_14、18，2V_26～28组成受光器工作状态显示电路。最后用电缆线将投光器和受光器的电源、信号输出、扩展端接到一个插头上，便组成一个完整的光电传感器电路，若需要扩展光幕尺寸或不同位置的光幕数量，只需将后面加入的传感器的“光＋”输出端接入前级传感器的“扩展”端即可实现。

由于发光二极管的发射功率在与光轴成20°的锥角内变化不太大，这样便使光轴间隔与光幕长度之比只有数十分之一甚至数百分之一的矩形光幕的设计成了难题，很难做到遮断任一光轴光线时便发出遮光信号（其它未遮挡的发光管同样使接收光二极管被照亮）。

如图2所示，其原理是在100吨以下压力机上，光幕长度L一般在500～1200mm之间便能满足使用要求，在如此短的距离内，现在市场上的一般发光管和接收管经稍许聚光即能正常发送和接收，这就为本设计方案提供了充分的可能条件：用柱形聚光透镜可在光幕的厚度C范围内进行会聚，以适当提高光信号的信噪比。用遮光栅栏2、4对各发光管和接收管进行隔离，其设计原则是：投光器上的遮光栅栏2的透光缝隙宽度A的尺寸，使其透过该缝的红外光只能照射到3～4只接收二极管，而受光器的遮光栅栏4的透光缝B的尺寸，使其对应的二极管只能同时接收到不超过两个发光管的光照，对于接收两个发光管光线二极管，则调整可变电阻2R_1～6，使其被遮断一支光线即发送遮光信号。这样，图2所示的光幕就是由十条光轴交织成的矩形光幕，使光轴间隔指标远远超过国家标准所规定的指标，尤其在光幕的中间部位（此处为手最常出入的区域）甚至可小到10mm以下，大大提高了检测灵敏度。

图3～6中，6为投光器盒体，7为受光器盒体。其中，8为安装红外发光二极管排1印制板的固定槽；9为遮光栅栏2的实际结构，上面的狭窄缝槽为发光管的透光孔，较宽的为投光器工作显示灯2V_7～8的透光孔；10为柱形聚光透镜3的安装固定槽；11为受光器遮光栅栏4的实际结构；12为红外受光二极管（2V_1～6）排5印制板的固定槽；13分别为安装杆；14为受光器工作状态显示灯2V₂₆的透光孔。投光器盒体6和7均采用注塑整体成形后再电镀一层不透光的金属（如铜－镍－铭）即告完成。装配过程亦极其简单：将电路板分别用螺钉紧固于盒内，插入发光管排、受光管排和透镜，盖上盖板（为塑料电镀的平板结构）即可，光路部分不需任何调整。柱形聚光透镜3用有机玻璃或透明聚苯乙烯注塑成形，成本很低，且不易碎裂。

实践证明，光幕的方位必须能够灵活的设置才能满足小型安全压力机的使用要求，固定支架必须为悬臂式方向活络结构，但直接用传统的活动工作灯的灯杆存在不耐用、加工制造需很多工装的缺点，为此本实用新型特地设计了图7所示的结构，其中：15为标准的滚花螺母或蝶形螺母，16为标准的内齿锁紧弹簧垫片，17为特制的防转垫圈，18为支杆的平板形联结端，19为支杆的园柱形联结端，20为销紧螺杆，其螺纹杆部开有与防转垫圈17内孔相配的长槽，园柱头端有防止锁紧垫21脱落的台阶。这种相同的关节在每个支架上共三套最后一套的孔22与安装杆13相配。

经实施表明，以上设计方案完全实现了本实用新型提出的性能指标，而且完全满足GB4584所规定的具有自检、遮挡每条光束均发出遮光信号等指标。

本实用新型相比现有技术具有如下优点：

1、因透光缝A的宽度只有2～3mm，B的尺寸只有1～1.5mm，直径只有3mm的棒形遮光物即可完全遮挡一束有效光线，所以能可靠地检测到一根手指进入光幕，而且光幕的边缘可精确到3mm以下；2、因柱形聚光透镜3是柱形而不是球面形，所以发光管和接收管均可较任意地布置其间距，而且在相当大的角度范围内整体移动投光器和受光器，其光轴状态变动不大，所以对光调整极为方便简单，在振幅达数毫米的振动状态下也不会误发遮光信号；3、因透光缝B的宽度只有1～1.5mm，在光幕厚度C的两侧由壳体和盖板形成较长的遮光板，使受光器抗外界环境光干扰的能力也优于其他类型的光电传感器。

此外，由于本实用新型的电路和光路均很简单，成本低元件少，体积紧凑，也为壳体的小型化和轻量化提供了条件。

Claims

1、一种由投光器、受光器、安装支架组成的安全压力机用光电传感器，其特征在于投光器电路由3～4只红外发光管1V₉～1V₁₁接于一个功率放大级的输出端；受光器电路由红外二极管2V_1～6接于三极管2V_7～12的基极，2R_1～6，2R_7-1～6接于2V_7～12的发射极组成红外光接收转换为电信号电路，由2C_7～12，2R₈，2R_9-1～6，2R_10-1～6和2D₁组成光电信号整形电路，由2C_7～12，2V_18～24，2R_11-1～6，2C_13～18，2D₂组成2D₁输出信号解调电路，由集成电路2D₃组成六路光电信号和外接控制(扩展)信号的汇总和互补输出电路，由2R₁₄，2V_26～28组成的光幕工作状态显示电路接在2D₃的光输出端，由2D_15～17组成信号输出和输入的保护电路；投光器盒体6内依次排列有红外发光二极管排1、遮光栅栏2、柱形聚光透镜3、受光器盒体7内依次排列有柱形聚光透镜3、遮光栅栏4，红外受光二极管排5。