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Die Erfindung bezieht sich auf einen photoelektrischen Mehrstrahl-Sensor, der zur Überwachung einer in einen Gefahrenbereich eindringenden Person verwendet wird, oder genauer auf einen photoelektrischen Mehrstrahl-Sensor, bei welchem die Länge der Licht einstrahlenden und empfangenden Säulenteile, die Anzahl und Abstände der optischen Achsen gemäß der Breite des zu überwachenden Gefahrenbereichs oder des Minimaldurchmessers eines festgestellten Objekts geändert werden können.
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Ein photoelektrischer Mehrstrahl-Sensor dieser Art umfasst bekanntlich ein Lichteinstrahlungs-Säulenteil mit einem säulenförmigen Gehäuse zur Aufnahme einer Lichteinstrahlreihe und wenigstens ein Lichtempfangs-Säulenteil mit einem säulenförmigen Gehäuse zur Aufnahme einer Photodetektorreihe, wobei die Lichteinstrahl- und Lichtempfangs-Säulenteile so angeordnet sind, dass deren Lichteinstrahl- und Lichtempfangsflächen zur Ausbildung eines Objektfeststellungs-Lichtvorhangs zwischen den Lichteinstrahl- und Lichtempfangs-Säulenteilen einander in geeignetem Abstand gegenüber stehen.
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Beim Stand der Technik sind die im säulenförmigen Gehäuse aufgenommene Lichtprojektorreihe und Photodetektorreihe im Allgemeinen aus einer Kombination von Mehrstrahl-Optikmodulen aufgebaut, die eine Anzahl optischer Achsen in der Einheit aufweisen (beispielsweise 4, 8 oder 16 optische Achsen). In diesem Mehrstrahl-Optikmodul werden so viele optische Elemente, wie die Anzahl optischer Achsen in der Einheit ist (die Lichtemissionselemente sowie die Lichteinstrahllinsen für den Lichtprojektor, und die Lichtempfangselemente sowie die Lichtempfangslinsen für den Photodetektor) integriert in einem Kunststoffhalter gehalten, der einen festen Abstand für die optischen Achsen aufweist.
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Bei diesem herkömmlichen photoelektrischen Mehrstrahl-Sensor werden jedoch die Länge der Lichteinstrahl- und Lichtempfangs-Säulenteile und die Anzahl und die Abstände der optischen Achsen durch eine Kombination der Mehrstrahl-Optikmodulen mit ihrer festen Anzahl und ihren festen Abständen der optischen Achsen bestimmt. Es ist daher nicht einfach, die Länge des Lichteinstrahl/Lichtempfangs-Säulenteils oder die Anzahl und die Abstände der optischen Achsen in vielseitiger Weise nach Maßgabe der Weite des Gefahrenbereichs oder des Minimaldurchmessers des festzustellenden Objekts zu verändern.
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Im Hinblick darauf hat die Anmelderin bereits früher einen neuartigen photoelektrischen Mehrstrahlsensor vorgeschlagen, bei welchem die in dem säulenförmigen Gehäuse aufgenommene Lichtprojektorreihe und Photodetektorreihe aus einer großen Anzahl von Einzelstrahl-Optikmodulen aufgebaut sind (siehe japanische Patentanmeldungsoffenlegung Nr. 2002-124170).
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Dieser neuartige photoelektrische Mehrstrahlsensor, bei welchem die in dem säulenförmigen Gehäuse aufgenommene Lichtprojektorreihe und Photodetektorreihe aus einer großen Anzahl von Einzelstrahl-Optikmodulen aufgebaut ist, lässt sich durch Auswahl der Länge des Lichteinstrahl/Lichtempfangssäulenteils für jede Einheit optischer Achsen herstellen. Ein Lichtvorhang, der für die Weite eines zu überwachenden Gefahrenbereichs am besten geeignet ist, lässt sich also mit Vorteil herstellen.
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Bei dem vorgenannten, von der Anmelderin bereits früher vorgeschlagenen photoelektrischen Mehrstrahl-Sensor sind die optischen Teile, die das optische Einstrahlsystem oder das optische Lichtempfangssystem ausmachen, in jedem Modul aufgenommen, und verglichen mit den anderen herkömmlichen Lichtvorhängen, lässt sich ein Lichtvorhang mit der Anzahl optischer Achsen, der für die Weite des zu überwachenden Gefahrenbereichs am besten geeignet ist, einfach erzeugen. Hinsichtlich der elektrischen Teile, wie etwa der Lichteinstrahlschaltung und der Lichtempfangsschaltung, die jedem Modul entsprechen, werden jedoch Leiterplatten, die einer Anzahl unterschiedlicher optischer Modulen entsprechen, bereitgestellt und kombiniert, um dem Erfordernis einer beliebigen Anzahl optischer Module gerecht zu werden. Es ist daher erforderlich, eine Vielzahl von Typen von Leiterplatten auf Lager zu halten. Was die Leiterplatten anbelangt, lässt sich daher die Anzahl der Leiterplattenteile, die auf Lager sind, nicht auf weniger als eine bestimmte Menge reduzieren.
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In der Offenlegungsschrift
DE 10 2004 012 794 A1 wird weiterhin ein photoelektrischer Mehrstrahlsensor offenbart, der aus verschiedenen Modulen aufgebaut ist, die eine verschiedene Anzahl von Lichtprojektoren oder Lichtempfängern aufweisen können. Die elektrische Verbindung zwischen den Lichtprojektoren/Lichtempfängern wird über entsprechende Platinen hergestellt.
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Aufgabe der Erfindung ist es, einen photoelektrischen Mehrstrahl-Sensor zu schaffen, bei welchem die für jede optische Achse verwendeten gleichen elektrischen Teile für jede optische Achse modularisiert sind, wodurch es möglich wird, die Anzahl von Typen von Leiterplatten zu vermindern, die zur Erzeugung des Lichtvorhangs mit der Anzahl optischer Achsen, die für die Weite des zu überwachenden Gefahrenbereichs am besten geeignet ist, bereitgestellt werden müssen.
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Diese Aufgabe wird mit einem photoelektrischen Mehrstrahl-Sensor gemäß Ansprüchen 1 und 2 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen sind Gegenstand der Unteransprüche.
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Obige und andere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der Erfindung werden für den Fachmann unter Bezug auf die folgende Beschreibung deutlich werden.
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Gemäß dieser Erfindung ist ein photoelektrischer Mehrstrahl-Sensor vorgesehen, welcher wenigstens ein Säulenelement zur Lichtprojektion, welches ein säulenförmiges Gehäuse zur Aufnahme einer Aufreihung von Lichtprojektoren enthält, und wenigstens ein Säulenelement zur Photodetektion mit einem säulenförmigen Gehäuse zur Aufnahme einer Aufreihung von Photodetektoren aufweist, wobei das Säulenelement zur Lichtprojektion und das Säulenelement zur Photodetektion so angeordnet sind, dass die Lichtprojektionsflächen und die Lichtempfangsflächen derselben in einer geeigneten Abstandsbeziehung zueinander liegen, womit ein Lichtvorhang zwischen dem Säulenelement zur Lichtprojektion und dem Säulenelement zur Photodetektion zur Feststellung eines Objekts erzeugt wird.
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Dieser photoelektrische Mehrstrahl-Sensor umfasst eine Aufreihung von Lichtprojektoren, die eine Lichtprojektionsmodulaufreihung, welche eine Anzahl von aufgereihten Lichtprojektionsmodulen, welche eine Integration aus einer optischen Lichtprojektionseinrichtung für eine einzelne optische Achse, einer Lichtprojektionsschaltung für eine einzelne optische Achse und einem Flip-Flop, das einer Stufe eines Schieberegisters entspricht, aufweisen, sowie ein Lichtprojektionssignalübertragungselement, welches einen gemeinsamen Leitungsdraht zur gleichförmigen Verbindung von einem Lichtprojektionsmodul, das an dem einen Ende der Lichtprojektionsmodulaufreihung liegt, zu dem Lichtprojektionsmodul, das an dem anderen Ende derselben liegt, sowie einen Verbindungsdraht für benachbarte Module zur Verbindung lediglich der benachbarten Lichtprojektionsmodule enthält, aufbaut, wobei jedes der die Lichtprojektionsmodulaufreihung aufbauenden Lichtprojektionsmodule elektrisch mit dem Lichtprojektionssignalübertragungselement verbunden ist.
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Dieser photoelektrische Mehrstrahl-Sensor umfasst eine Photodetektoraufreihung, welche eine Lichtempfangsmodulaufreihung, die eine Anzahl von aufgereihten Lichtempfangsmodulen, welche eine Integration aus einer optischen Lichtempfangseinrichtung für eine einzelne optische Achse, einer Lichtempfangsschaltung für eine einzelne optische Achse und einem Flip-Flop, das einer Stufe eines Schieberegisters entspricht, aufweisen, sowie ein Übertragungsteil für ein optisches Signal, welches einen gemeinsamen Leitungsdraht zur gleichförmigen Verbindung von einem Lichtempfangsmodul, das an dem einen Ende der Lichtempfangsmodulaufreihung liegt, zu dem Lichtempfangsmodul, das am anderen Ende derselben liegt, sowie einen Verbindungsdraht für benachbarte Module zur Verbindung nur der benachbarten Lichtempfangsmodule enthält, aufbaut, wobei jedes der die Lichtempfangsmodulaufreihung aufbauenden Lichtempfangsmodule elektrisch mit dem Lichtempfangssignalübertragungselement verbunden ist.
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Ferner sind die Flip-Flops in benachbarten Lichtprojektionsmodulen miteinander in Kaskade durch Verbindungsdrähte für benachbarte Module verbunden, womit ein Schieberegister aufgebaut wird, wobei das gleiche für die Flip-Flops in benachbarten Lichtempfangsmodulen gilt.
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Ansprechend auf die sequentiell durch das Schieberegister gesendeten Daten, wird jedes der Lichtprojektionsmodule, die die Lichtprojektionsmodulaufreihung aufbauen, und jedes der Lichtempfangsmodule, die die Lichtempfangsmodulaufreihung aufbauen, sequentiell betätigt.
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Mit diesem Aufbau nehmen das Lichtprojektionsmodul und das Lichtempfangsmodul jeweils nicht nur eine optische Einrichtung (die optische Lichtprojektionseinrichtung oder die optische Lichtempfangseinrichtung) für eine einzelne optische Achse, sondern auch Flip-Flops, die einer Stufe des Schieberegisters entsprechen, sowie die elektrische Schaltung (die Lichtprojektionsschaltung oder die Lichtempfangsschaltung) für eine einzelne optische Achse auf. Die Flip-Flops in den benachbarten Lichtempfangsmodulen sind durch die Verbindungsdrähte für benachbarte Module in Kaskade miteinander verbunden, wodurch ein Schieberegister aufgebaut wird. Beruhend auf dem Vorhandensein oder Fehlen eines Bit in den Schieberegistern wird die optische Achse ausgewählt wirksam gemacht und eine Anzahl optischer Achsen des Lichtvorhangs sequentiell aktiviert. Die gewünschte Anzahl von Einzelstrahlmodulen (Lichtprojektionsmodul oder Lichtempfangsmodul) sind in gewünschten Abständen wiederholt angeordnet und mit jedem Leitungsdraht (dem gemeinsamen Leitungsdraht und dem Verbindungsdraht für benachbarte Module) des Signalübertragungselementes (des Lichtprojektionssignalübertragungselements oder des Lichtempfangssignalübertragungselements) verbunden. Unabhängig von der Anzahl optischer Achsen lässt sich der Lichtvorhang daher herstellen, indem wenigstens die erforderlichen Teile, die für jede optische Achse benutzt werden, im Lichtprojektionsmodul und Lichtempfangsmodul konzentriert werden. Im Einzelnen lässt sich die Anzahl von Teilearten reduzieren. Eine Lagerhaltung unterschiedlicher Leiterplatten, die der Anzahl mehrerer Arten optischer Achsen entsprechen, ist natürlich nicht erforderlich. Ferner wird, was die Arten von Teilen anbelangt, die nicht wiederholt für jede optische Achse verwendet werden, das Signalübertragungselement auf eine geeignete Länge geschnitten, während das Säulengehäuse, das Säulenelement zur Lichtprojektion und das Säulenelement zur Photodetektion unter Verwendung eines Teils (eines Extrusionsteils beispielsweise) auf eine geeignete Länge geschnitten werden, um die gleiche Form des Querschnitts senkrecht zur Länge der Säule an irgendeiner Längsposition der Säule oder einem zyklischen Element längs der Richtung der Säulenlänge sicherzustellen. Auf diese Weise kann die Anzahl von Arten von Teilen auf ein Minimum reduziert werden.
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Das Signalübertragungselement ist eine Integration aus dem gemeinsamen Leitungsdraht und dem Leitungsdraht für benachbarte Module unter Aufrechterhaltung einer Isolation zwischen ihnen.
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Mit diesem Aufbau wird die Arbeit erleichtert, das Lichtprojektionssignalübertragungselement mit dem Lichtprojektionsmodul bzw. mit dem Lichtempfangsmodul zu verbinden. Speziell ist der Verbindungsdraht für benachbarte Module, wenn er nicht integriert ist, nur eine Anzahl getrennter kurzer Drähte, weshalb die zahlenmäßige Kontrolle oder die Handhabung mühsam ist. Wenn er andererseits integriert ist, lässt er sich als im Wesentlichen ein Signalübertragungselement einfach handhaben, und die Anzahl der Drähte lässt sich ebenfalls ausdrücklich und einfach gemäß der Länge des Signalübertragungselements erfassen.
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Gleichzeitig kann das Lichtprojektionssignalübertragungselement ein Bandkabel mit einer Anzahl von Kerndrähten sein, von welchen spezifizierte durch eine Anzahl von Stanzlöchern segmentiert sind, wobei spezifische der Kerndrähte auch als Leitungsdrähte für benachbarte Module zur Verbindung der benachbarten Module verwendet werden können. In ähnlicher Weise kann das Lichtempfangssignalübertragungselement ein Bandkabel mit einer Anzahl von Kerndrähten sein, von denen spezifizierte durch eine Anzahl von Stanzlöchern segmentiert sind, wobei spezifizierte der Kerndrähte auch als Leitungssdrähte für benachbarte Module zur Verbindung der benachbarten Module verwendet werden können.
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Die Verwendung dieses Bandkabels kann ohne Schwierigkeit den gemeinsamen Leitungsdraht und den Leitungsdraht für benachbarte Module verwirklichen, einfach indem die Stanzlöcher in geeigneten Abständen auf einem spezifizierten Kerndraht ausgebildet werden und dieser segmentiert wird.
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Alternativ enthält die optische Lichtprojektionseinrichtung ein Lichtprojektionselement, wobei die dem Lichtprojektionselement entsprechenden Schaltungsteile, die Lichtprojektionsschaltung und das Flip-Flop in einem IC-Gehäuse aufgenommen sind, während die Leitungsstifte des IC-Gehäuses als Druckkontaktleitungsstifte zum Anschließen des Bandkabels verwendet werden, so dass das IC-Gehäuse unter Druck auf dem Bandkabel angeschlossen werden kann. In ähnlicher Weise enthält die optische Lichtempfangseinrichtung ein Lichtempfangselement, wobei die dem Lichtempfangselement entsprechenden Schaltungsteile, die Lichtempfangsschaltung und das Flip-Flop in einem IC-Gehäuse aufgenommen sind, während die Leitungsstifte des IC-Gehäuses als Druckkontaktleitungsstifte zum Anschluss des Bandkabels verwendet werden, so dass das IC-Gehäuse unter Druck auf dem Bandkabel angeschlossen werden kann.
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Mit diesem Aufbau kann ohne Buchsenstruktur auf Seiten des Bandkabels das IC-Gehäuse einfach an einer beliebigen Stelle auf dem Bandkabel angeschlossen werden, so dass die Länge des Lichtprojektions-/Lichtempfangs-Säulenelements und die Anzahl und Abstände optischer Achsen in vielseitigerer Weise geändert werden können.
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Das Lichtprojektionsmodul ist über den Optikteilhalter mit dem Linsenteil integriert, das die optische Lichtprojektionseinrichtung aufbaut, die eine optische Achse hat, die in Ausrichtung mit derjenigen des IC-Gehäuses ist, das das optische Element aufnimmt. In dem IC-Gehäuse ist wenigstens das Lichtprojektionselement auf dem Leitungsrahmen angebracht, der integriert als das gleiche Teil wie die Leitungsstifte ausgebildet ist, wobei der gebogene Abschnitt eines jeden Leitungsstifts mit einem Positionierloch ausgebildet ist und der Optikteilhalter mit einem Positioniervorsprung an einer Stelle ausgebildet ist, die dem am gebogenen Abschnitt eines jeden Leitungsstifts ausgebildeten Positionierloch entspricht.
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Ähnlich ist das Lichtempfangsmodul über den Optikteilhalter mit dem Linsenteil integriert, das die optische Lichtempfangseinrichtung aufbaut, die eine optische Achse hat, die in Ausrichtung mit derjenigen des IC-Gehäuses ist, das das optische Element aufnimmt. In dem IC-Gehäuse ist wenigstens das Lichtempfangselement auf dem Leitungsrahmen angebracht, der integriert als das gleiche Teil wie die Leitungsstifte ausgebildet ist, wobei der gebogene Abschnitt eines jeden Leitungsstifts mit einem Positionierloch ausgebildet ist und der Optikteilhalter mit einem Positioniervorsprung an einer Stelle ausgebildet ist, die dem am gebogenen Abschnitt eines jeden Leitungsstifts ausgebildeten Positionierloch entspricht.
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Mit diesem Aufbau kann, wenn das IC-Gehäuse auf dem Bandkabel angebracht ist, das optische Element (Lichtprojektionselement oder Lichtempfangselement) in Bezug auf das Linsenteil in Stellung gebracht werden, ohne die Außengestalt der Form des IC-Gehäuses oder dergleichen zu verwenden, derart, dass das Positionierloch, das im gebogenen Abschnitt eines jeden Leitungsstifts ausgebildet ist, mit dem Positioniervorsprung des Optikteilhalters zusammenfällt, womit die Positioniergenauigkeit verbessert wird.
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In dem Vorgang kann das Positionierloch in dem gebogenen Abschnitt des Leitungsstifts ausgebildet sein. Bei diesem Aufbau ist das IC-Gehäuse als das obere Teil und das Bandkabel als das untere Teil definiert. Die Unterseite des Innenrands des Lochs wirkt dabei als Druckunterlage zum Einstechen eines jeden Leitungsstifts in das Bandkabel, während die Seite des Innenrands, die in der Ebene senkrecht zur Vertikalrichtung liegt, als Positionierberührgeber in Längs- und seitlicher Richtung wirkt. Beim Einstechen des IC-Gehäuses in das Bandkabel wird daher der Leitungsstift direkt von oben nach unten gedrückt und deshalb kaum versetzt. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass selbst eine leichte Versetzung des optischen Elements auf dem Leitungsrahmen kaum auftritt und die richtige optische Achse aufrechterhalten wird.
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Das Positionierloch kann, wenn es von rechteckiger Form ist, aus geraden Seiten sowohl in Längs-, Quer- als auch Vertikalrichtung aufgebaut sein.
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Bei dem Lichtprojektionssignalübertragungselement enthält der gemeinsame Leitungsdraht zur gleichförmigen Verbindung von dem Lichtprojektionsmodul, das an dem einen Ende der Lichtprojektionsmodulaufreihung angeordnet ist, zum Lichtprojektionsmodul, das am anderen Ende derselben angeordnet ist, einen Lichtprojektionsstromzuführungsdraht, einen Verschiebungstaktdraht und einen Erdungsdraht. Gleichzeitig kann einer der Drähte zwischen den benachbarten Modulen mit dem D-Eingang des Flip-Flop und der andere mit dem Q-Ausgang des Flip-Flop verbunden sein. Ähnlich enthält in dem Lichtempfangssignalübertragungselement der gemeinsame Leitungsdraht zur gleichförmigen Verbindung von dem Lichtempfangsmodul, das an dem einen Ende der Lichtempfangsmodulaufreihung angeordnet ist, zu dem Lichtempfangsmodul, das an dem anderen Ende derselben angeordnet ist, einen Lichtempfangsstromzuführungsdraht, einen Verschiebungstaktdraht und einen Erdungsdraht. Gleichzeitig kann einer der Drähte zwischen den benachbarten Modulen mit dem D-Eingang des Flip-Flop und der andere mit dem Q-Ausgang des Flip-Flop verbunden sein.
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Mit diesem Aufbau kann die elektrische Schaltung in dem IC-Gehäuse geeignet betrieben werden, indem einfach die Anordnung der Anschlussstifte des IC-Gehäuses geeignet gestaltet wird.
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Gemäß dieser Erfindung ist die gewünschte Anzahl einzelner Einzelstrahlmodule (Lichtprojektionsmodul oder Lichtempfangsmodul) wiederholt in den gewünschten Abständen zueinander angeordnet und mit den Leitungsdrähten (dem gemeinsamen Leitungsdraht und den Leitungsdrähten für benachbarte Module) des Signalübertragungselements (des Lichtprojektionssignalübertragungselements oder des Lichtempfangssignalübertragungselements) verbunden. Der Lichtvorhang kann daher ohne Rücksicht auf die Anzahl der optischen Achsen hergestellt werden, wobei die benötigten Teile, die für jede optische Achse wenigstens verwendet werden, in dem Lichtprojektionsmodul oder dem Lichtempfangsmodul konzentriert sind.
- 1 zeigt eine perspektivische Ansicht des Aussehens des Lichtprojektions- (oder Lichtempfangs-)-Säulenelements gemäß der Erfindung.
- 2 zeigt eine perspektivische Ansicht des Sensoraufbaus von der Vorderseite.
- 3 zeigt eine perspektivische Ansicht des Sensoraufbaus von der Rückseite.
- 4 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Sensoraufbaus.
- 5 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Mehrstrahlaufbaus.
- 6 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht (Nr. 1) des Einzelstrahl-Optikmoduls.
- 7 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht (Nr. 2) des Einzelstrahl-Optikmoduls.
- 8 zeigt eine Schnittansicht des Einzelstrahl-Optikmoduls (integrierter Typ).
- 9A zeigt eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines gepackten optischen IC vom leitungsrahmenmontierten Typ zeigt.
- 9B zeigt eine Schnittansicht, die den Innenaufbau eines gepackten optischen IC vom leiterplattenmontierten Typ zeigt.
- 10 zeigt eine Darstellung (Nr. 1) zur Erläuterung des Positionieraufbaus des Halters für ein optisches Teil und des gepackten optischen IC.
- 11 zeigt eine Darstellung (Nr. 2) zur Erläuterung des Positionieraufbaus des Halters für ein optisches Teil und des gepackten optischen IC.
- 12A zeigt eine Darstellung (Nr. 3) zur Erläuterung des Positionieraufbaus des Halters für ein optisches Teil und des gepackten optischen IC.
- 12B zeigt eine vergrößerte Ansicht von Abschnitt A in 12A.
- 13A zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer Abwandlung des Einzelstrahl-Optikmoduls.
- 13B zeigt eine Darstellung zur Erläuterung einer weiteren Abwandlung des Einzelstrahl-Optikmoduls.
- 14 zeigt eine Schnittansicht, die die Verbindung zwischen dem Flachkabel und den Druckkontaktanschlussstiften zeigt.
- 15 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus zum Halten des Flachkabels.
- 16 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die den Zustand vor Montage des Abschirmungsteils zeigt.
- 17 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus für die Leitung zwischen dem Abschirmungsteil und dem Trägergestell.
- 18 zeigt eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht, die den Zustand nach Montage des Abschirmungsteils wiedergibt.
- 19 zeigt eine perspektivische Ansicht, die den Aufbau des Schaltungsteilszusammenbaus wiedergibt.
- 20A zeigt eine Darstellung zur Erläuterung des Frontsiegelungsaufbaus des Säulengehäuses.
- 20B zeigt eine Darstellung des Frontsiegelungsaufbaus des Säulengehäuses im montierten Zustand.
- 21 zeigt eine Schnittansicht, die das Lichtprojektions- (oder Lichtempfangs-)Säulenelement wiedergibt.
- 22 zeigt eine Darstellung (Nr. 1) zur Erläuterung einer Abwandlung des Abschirmungsaufbaus.
- 23A zeigt eine Darstellung (Nr. 2) zur Erläuterung einer Abwandlung des Abschirmungsaufbaus.
- 23B zeigt eine Darstellung zur Erläuterung eines Blindmodulaufbaus.
- 24 zeigt eine Darstellung, welche einen allgemeinen Schaltungsaufbau des photoelektrischen Mehrstrahl-Sensors gemäß der Erfindung wiedergibt.
- 25 zeigt ein Zeitdiagramm, welches das Arbeiten der Schaltung gesamt wiedergibt.
- 26 zeigt eine Darstellung zur Erläuterung der Zeitlage des Verschiebungstakts.
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Eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung wird nachstehend im Einzelnen unter Bezug auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben. Eine perspektivische Ansicht des Aussehens einer säulenförmigen Lichtprojektions- (oder Lichtdetektorvorrichtung) gemäß der Erfindung ist in 1 gezeigt. Wie in 1 gezeigt, wird der photoelektrische Mehrstrahl-Sensor gemäß der Erfindung mit einem Säulenelement zur Lichtprojektion und einem Säulenelement zur Photodetektion 10 verwendet, die einander gegenüberstehend angeordnet sind.
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Das Gehäuse des Säulenelements 10 enthält einen Säulengehäusekörper 101, eine Endkappe 102 zum Verschließen einer Endöffnung des Säulengehäusekörpers, eine Endkappe 103 zum Verschließen der anderen Endöffnung und eine Frontplatte 104 zum Verschließen der Vorderseite. Wie später noch im Einzelnen beschrieben, bestehen der Säulengehäusekörper 101, die Endkappen 102, 103 aus Metall und weisen einen im Wesentlichen U-förmigen Abschnitt auf. Die Frontplatte 104 ist aus einem Kunststoff ausgebildet, der für das verwendete Licht durchlässig ist. Ein Sensoraufbau 10A ist in dem Säulenelement 10 aufgenommen.
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Eine perspektivische Ansicht des Sensoraufbaus, genommen von der Vorderseite desselben, ist in 2 gezeigt, und eine perspektivische Ansicht des Sensoraufbaus, genommen von der Rückseite desselben, in 3. Wie aus diesen Zeichnungen deutlich wird, ist der Sensoraufbau 10A im Wesentlichen aus einem Mehrstrahlaufbau 200A und einem Schaltungsteilaufbau 300, der auf die Rückseite des Mehrstrahlaufbaus geschraubt ist, aufgebaut. Wie im Einzelnen später noch beschrieben, ist der Mehrstrahlaufbau 200A um eine Vielfachheit von Einzelstrahl-Optikmodulen herum aufgebaut, die miteinander integriert aufgereiht sind. Der Schaltungsteilaufbau 300 andererseits ist im wesentlichen aus einer Leiterplatte aufgebaut, die mit einer CPU oder dergleichen bestückt ist. In diesen Zeichnungen bezeichnet 400 einen Verbindungsteilaufbau.
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Eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Sensoraufbaus ist in 4 gezeigt. 4 zeigt auch den Gehäusekörper 101, die Endkappen 102, 103 und die Frontplatte 104, die oben bereits erläutert wurden.
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Wie oben erläutert, enthält das Gehäuse zur Aufnahme des Sensoraufbaus 10A den Säulengehäusekörper 101 mit im Wesentlichen U-förmigem Querschnitt, die Endkappen 102, 103, die in ähnlicher Weise einen im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt haben, zum Verschließen der beiden Endöffnungen, sowie die Frontplatte 104 zum Verschließen der Frontöffnung.
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Im Einzelnen wird ein Ende des Säulengehäusekörpers 101 durch die Endkappe 102 über ein Dichtungsteil 105 verschlossen und durch Schrauben 110 befestigt. In ähnlicher Weise ist das andere Ende des Säulengehäusekörpers 101 durch die Endkappe 103 über ein Dichtungsteil 106 verschlossen und durch Schrauben 112 befestigt. Ein Stecker 109 ist in die Endkappe 102 eingesetzt und festgeschraubt. Das Vorderende eines elektrischen Kabels 107, das aus dem Stecker 109 herausgeleitet wird, weist einen Interkabelverbinder 108 an seinem Vorderende auf. Dieses elektrische Kabel 107 wird zur Verbindung von einem oder wenigstens zwei Lichtprojektions- (oder Lichtempfangs-)Säulenelementen 10 verwendet.
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An der Endkappe 103 am anderen Ende andererseits ist eine Buchse 111, die dem Stecker 109 entspricht, über Schrauben 113 befestigt. An der Frontöffnung des Säulengehäuses, das einen in dieser Weise aufgebauten im Wesentlichen U-förmigen Querschnitt hat, wird die Frontplatte 104 mit Kleber über Gummidichtungen 120, Klebebahnen 121, Dichtungsteile 116, 117, 118, 119 und Isolationsstreifen 114, 115 befestigt.
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Der Mehrstrahlaufbau 200A enthält so viele Einzelstrahl-Optikmodule 200 wie optische Achsen vorhanden sind, ein Bandkabel 220, so viele Kabelhalter 230, wie optische Achsen vorhanden sind, und einen Halterungsrahmen 250.
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Eine vergrößerte auseinander gezogene perspektivische Ansicht des Mehrstrahlaufbaus ist in 5 gezeigt. 5 zeigt den Abschnitt des Mehrstrahlaufbaus, der vier optischen Achsen entspricht. Wie aus 5 deutlich wird, enthalten die Einzelstrahl-Optikmodule 200 jeweils mehrere optische Teile mit Linsenteilen 201 kombiniert und vereinigt durch die Optikteilhalter 203 aus Kunststoff, wobei, wie später noch im Einzelnen beschrieben wird, Druckkontaktanschlussstifte 205a von deren Unterseite abragen.
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Das Bandkabel 220 nimmt eine Anzahl paralleler Kerndrähte unter einer Kunststoffbandabdeckung auf und hat eine Länge, die durch Schneiden mit der Schere oder einem Schneidmesser beliebig einstellbar ist. Dieses Beispiel weist acht Kerndrähte auf, die einen ersten Kerndraht 220-1, einen zweiten Kerndraht 220-2, einen dritten Kerndraht 220-3, einen vierten Kerndraht 220-4, einen fünften Kerndraht 220-5, einen sechsten Kerndraht 220-6, einen siebten Kerndraht 220-7, einen achten Kerndraht 220-8 einschließen. Von diesen ist der fünfte Kerndraht 220-5, der sowohl für den D-Eingang als auch den Q-Ausgang des D-Flip-Flop verwendet wird, durch equidistant gestanzte Löcher 220-5a segmentiert. Dies ist auf Grund der Tatsache, dass, obwohl die anderen Kerndrähte mehreren Einzelstrahl-Optikmodulen 220 gemeinsam sein können, der fünfte Kerndraht 220-5 sowohl für den D-Eingang als auch den Q-Ausgang des D-Flip-Flop in dem Einzelstrahl-Optikmodul 200 verwendet werden muss.
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Der Kabelhalter 230 ist ein integriertes Kunststoffformteil und enthält mittig angeordnete Hinterlegungsteile 230a, die jeweils Riffelungsnuten auf ihrer Oberfläche aufweisen, und vier hochstehende Abschnitte 230c, die an den vier Ecken des Hinterlegungsteils 230a aufstehen. Die hochstehenden Abschnitte 230c sind jeweils mit einem Fortsatz 230d versehen. Der Fortsatz 230d ist, wie später noch im Einzelnen beschrieben wird, in die Ausnehmung 250b eingreifend fixiert, die am linken und rechten Rand eines jeden hochstehenden Abschnitts 250a auf einem Halterungsrahmen 250 ausgebildet ist.
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Der Halterungsrahmen 250 ist ein Metallteil (beispielsweise Phosphorbronze), das so geformt ist, dass eine Anzahl von Teilen, die einen kanalförmigen Abschnitt haben, in Längsrichtung verbunden sind. Eine Ausnehmung 250b ist jeweils am linken und rechten Rand eines jeden Paares der einander gegenüberstehenden hochstehenden Abschnitte 250a, die die kanalförmigen Abschnitte aufweisen, ausgebildet. Die Ausnehmungen 250b sind so eingerichtet, dass sie die Vorsprünge 230d erfassen, die an den hochstehenden Abschnitten 230c des Kabelhalters 230 ausgebildet sind. Am Fuß eines jeden hochstehenden Abschnitts 250a des Halterungsrahmens 250 ist auch ein Loch 250c ausgebildet. Dieses Loch 250c wird auf den entsprechenden Vorsprung 230b gesetzt, der an der Unterseite des Kabelhalters 230 ausgebildet ist, um so beide in Stellung zu bringen.
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Wie aus vorstehender Beschreibung deutlich wird, sind die Kabelhalter 230 an den am Halterungsrahmen 250 ausgebildeten gegenüberstehenden hochstehenden Abschnitten 250a, 250b angebracht, so dass die Kabelhalter 230 in gleichen Abständen in Stellung festgelegt sind. Das Bandkabel 220 wird auf den Hinterlegungsteilen 230a der Kabelhalter 230 angeordnet, und das Einzelstrahl-Optikmodul 200 wird auf den Aufbau gelegt und von oben gedrückt. Elektrische Leitung zwischen den Einzelstrahl-Optikmodulen 200 und dem Bandkabel 220 wird so sichergestellt.
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Wie oben im Einzelnen erläutert, ist wichtig, dass die optischen Teile (das Lichtemissionselement und das Lichtempfangselement), deren Ansteuerschaltungen und all die elektrischen Schaltungsteile, wie etwa die D-Flip-Flops, die einer Schieberegisterstufe entsprechen, in den Haltern 203 für die optischen Teile aufgenommen sind, und deshalb ist die longitudinale Montageposition des Bandkabels 220 eines jeden Einzelstrahl-Optikmoduls 200 in keiner Weise beschränkt. Anzahl und Abstände der benachbarten Paare der auf dem Halterungsrahmen 250 ausgebildeten, einander gegenüberstehenden hochstehenden Abschnitte 250a können also frei eingestellt werden. Gleichzeitig entsprechen Anzahl und Abstände der benachbarten Paare der einander gegenüberstehenden hochstehenden Abschnitte 250a direkt Anzahl und Abständen optischer Achsen des photoelektrischen Mehrstrahl-Sensors. Gemäß der Erfindung ist daher die Gestaltungsfreiheit, was Anzahl und Abstände optischer Achsen anbelangt, extrem verbessert.
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Als nächstes werden mehrere spezielle Konfigurationen des Einzelstrahl-Optikmoduls 200 erläutert. Eine auseinander gezogene perspektivische Darstellung (Nr. 1) des Einzelstrahl-Optikmoduls ist in 6 gezeigt. In diesem Fall enthält das Einzelstrahl-Optikmodul 200 ein Linsenteil 201, eine Falle 202, einen Optikteilhalter 203, eine Abschirmungsplatte 204 und einen gepackten optischen IC 205. In 6 bezeichnet 201a einen Vorsprung zur Positionierung des Linsenteils, 204a ein Loch zur Formung des Bündelquerschnitts, 205a Druckkontaktanschlussstifte und 205b ein Dual-in-line-Gehäuse (DIP).
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Das Linsenteil 201 ist, was man eine Kunststofflinse nennt, und weist einen Positioniervorsprung 201a auf, der an einer Seite derselben ausgebildet ist. Die Falle 202 entspricht dem Linsentubus des optischen Systems, wobei ihre axiale Mitte auf diejenige des Linsenteils 201 ausgerichtet ist. Der Optikteilhalter 203 ist ein integriertes Kunststoffformteil, welches das Linsenteil 201 und die Falle 202 koaxial zueinander angeordnet aufnimmt. An der Unterseite des Optikteilhalters 203 befinden sich eine Abschirmungsplatte 204 und der gepackte optische IC 205 übereinander gelegt. Ein spezifischer Anbringungsaufbau wird später noch im Einzelnen erläutert. Die Abschirmungsplatte 204 wirkt als Abschirmung gegenüber dem gepackten optischen IC 205 und ist beispielsweise aus einem Metallteil aus Phosphorbronze aufgebaut. Ein Bündelquerschnittformungsloch 204a ist etwa im Mittelteil der Abschirmungsplatte 204 ausgebildet.
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Der gepackte optische IC 205 hat ein Dual-in-line-Gehäuse (DIP) 205b aus transparentem Kunststoff. Die Druckkontaktanschlussstifte 205a ragen nach unten ab und werden von den beiden Rändern des Dual-in-line-Gehäuses 205b gehaltert. Auf diese Weise ist das Konzept der Verwendung des Druckkontaktstiftes 205a als die einzelnen Anschlußstifte des Dual-in-line-Gehäuses 205b eine sehr neue Idee, die den Erfindern zuzurechnend einzigartig ist. Die Druckkontaktanschlussstifte 205a werden natürlich als Verbinder zur Verbindung der Platten miteinander sowie die Beine des IC-Gehäuses verwendet. Nichtsdestoweniger ist bei diesem Aufbau, bei welchem die Druckkontaktanschlussstifte 205a als die Anschlussstifte des gepackten optischen IC 205 verwendet und in das Bandkabel 220 eingesetzt werden, so dass der im Gehäuse untergebrachte optische IC 205 an einer beliebigen Stelle entlang der Länge des Bandkabels 220 angebracht werden kann, die Freiheit der Anordnung der optischen Elemente (des Lichtemissionselements oder des Lichtempfangselements) für mannigfaltige optische Vorrichtungen, der photoelektrische Mehrstrahl-Sensor eingeschlossen, extrem verbessert.
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Wie später noch unter Bezug auf 24 erläutert wird, nimmt der gepackte optische IC 205 die optischen Elemente (die Lichtemissionselemente oder die Lichtempfangselemente), die Ansteuerschaltungen für die optischen Elemente und die D-Flip-Flops zur sequentiellen Betätigung der Ansteuerschaltungen auf.
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Ein spezifisches Beispiel dieser internen Schaltungen ist in 24 gezeigt. Wie aus 24 deutlich wird, nimmt das Säulenelement zur Lichtprojektion eine Schaltung 20 und das Säulenelement zur Photodetektion eine Schaltung 30 auf. Die Schaltung 20 enthält D-Flip-Flops (nachfolgend als D-FFs bezeichnet) 21, die eine Schieberegisterstufe ausmachen, Ansteuerschaltungen 22, jeweils angeschlossen an den Q-Ausgang des entsprechenden D-Flip-Flop 21, sowie Lichtemissionselemente 23, angesteuert durch die Ausgabe der Ansteuerschaltungen 22. Eine Vielfachheit von miteinander verbundenen D-Flip-Flops 21 machen ein Schieberegister aus, mit dem Ergebnis, dass die Schaltungen 20 sequentiell einzeln eingeschaltet (aktiviert) werden.
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Die Schaltung 30 andererseits enthält Lichtempfangselemente 31, Verstärkerschaltungen 32 zur Verstärkung der Ausgabe der Lichtempfangselemente 31, D-Flip-Flops (nachfolgend als D-FFs bezeichnet) 34, die eine Schieberegisterstufe ausmachen, sowie Analogschalter 33, die auf der Ausgangsseite der Verstärkerschaltungen 32 zwischengelegt sind und mit der Q-Ausgabe der D-Flip-Flops 34 ein- und ausschalten. Auch in diesem Fall sind die D-Flip-Flops 34 zum Aufbau eines Schieberegisters miteinander verbunden. Die D-Flip-Flops werden also sequentiell einzeln eingeschaltet.
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Wie oben beschrieben, ist gemäß der Erfindung die Schaltung 20 bzw. 30 in dem gepackten optischen IC 205 aufgenommen und als Einzelstrahl-Optikmodul 200 integriert. Das Einzelstrahl-Optikmodul gemäß der Erfindung nimmt die Schaltungsteile sowie die optischen Teile auf, die für jede der optischen Achsen verwendet werden. Unabhängig von der Anzahl optischer Achsen lässt sich daher ein Lichtvorhang unter Konzentrieren wenigstens der für jede optische Achse erforderlichen Teile in dem Lichtprojektionsmodul oder Lichtempfangsmodul herstellen. Auf diese Weise lässt sich die Anzahl von Typen der Teile reduzieren.
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Dieser Vorteil erhöhter Gestaltungsfreiheit leitet sich von der Tatsache ab, dass die in 24 gezeigte Schaltung 20 bzw. 30 in dem Einzelstrahl-Optikmodul aufgenommen ist. Es versteht sich daher, dass die so aufgenommene Schaltung 20 oder 30 nicht notwendigerweise ein integrierter gepackter optischer IC ist.
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Im Einzelnen kann gemäß der Erfindung die in 24 gezeigte Schaltung 20 oder 30 auf einer kleinen speziell vorgesehenen Leiterplatte angeordnet und in dem Einzelstrahl-Optikmodul 200 aufgenommen sein. Alternativ kann das Bandkabel seine Funktion ausreichend mit zwei parallelen Leitungsmustern zeigen und kann daher gegebenenfalls durch eine flexible Leiterplatte geeigneter Länge ersetzt werden. In einem solchen Fall kann ein freier Verbindungsaufbau, wie etwa eine Lochverbindung, zur Anbringung und Sicherstellung der elektrischen Leitung der Einzelstrahl-Optikmodule an beliebigen Positionen des Leitermusters auf der flexiblen Leiterplatte verwendet werden.
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Eine auseinander gezogene perspektivische Ansicht (Nr. 2) des Einzelstrahl-Optikmoduls ist in 7 gezeigt. In diesem Fall ist ein Maskendruck 205c mit einem Fensterloch 205d auf der Oberseite des Dual-in-line-Gehäuses 205b angeordnet. Die Bündelformungsfunktion kann auch durch den Maskendruck 205c und das Fensterloch 205c sichergestellt werden. Der Maskendruck 205c kann das Eindringen einer Störungskomponente in das eingebaute optische Element vermeiden, wenn der transparente Kunststoff als Gehäusematerial verwendet wird.
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Eine Schnittansicht des Einzelstrahl-Optikmoduls (integrierter Typ) ist in 8 gezeigt. In diesem Fall sind, anders als in den 6 und 7, die einzelnen getrennten Teile nicht im Optikteilhalter 203 aufgenommen, sondern vorab durch Eingießen integriert miteinander verbunden. In 8 bezeichnet 205a Druckkontaktanschlussstifte, 205e einen Leitungsrahmen, 206 ein Gehäuse mit einer Linse, 206a eine Linsenstruktur, 207 ein Maskenteil, 208 ein Schlitz und 209 ein optisches Element.
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Wie aus 8 ersichtlich, sind in diesem Fall das optische Element 209 und andere Schaltungsteile auf dem in das Gehäuse 206 mit der Linse eingesetzten Leitungsrahmen 205e angebracht und zusammen mit der Linsenstruktur 206a integriert durch Harz gegossen.
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Eine Schnittansicht, die den inneren Aufbau des gepackten optischen IC, der für den Aufbau der 6 und 7 verwendet wird, zeigt, ist in 9 gezeigt. 9A zeigt einen leitungsrahmenmontierten Typ und 9B einen leiterplattenmontierten Typ.
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Bei dem gepackten optischen IC 205 des in 9A gezeigten Leitungsrahmenanbringungstyps sind das optische Element 205j und das Schaltungsteil 205k direkt auf dem Leitungsrahmen 205i, der mit den Druckkontaktanschlussstiften 205a integriert ist, montiert. Speziell in dem betrachteten Beispiel ist ein Reflektoraufbau 205h zurückgesetzt in Form einer Schale durch Pressen des Leitungsrahmens 205i ausgebildet, wobei das optische Element 205j im Mittelteil des Bodens desselben angeordnet ist, um die Lichtprojektions- oder Lichtempfangseffizienz zu verbessern. 205g bezeichnet ein transparentes Dichtungsharz. Die Form des Vorderendes eines jeden Druckkontaktanschlussstiftes 205a ist bekannt. Speziell ist dieses Vorderende in einen linken und einen rechten Zweig mit scharfen Vorderkanten gegabelt, während der Kerndraht des Bandkabels in den Schlitz zwischen den beiden Zweigen zur Gewährleistung elektrischer Verbindung presseingepasst ist. Ferner ist in diesem Beispiel ein bandförmiger Leitungsweg geeignet in die Leitungsrahmen 205i in Flachform gestanzt, um damit die Leitungswege für die individuellen Schaltungsteile und optischen Elemente sicherzustellen.
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Bei dem gepackten optischen IC des in 9B gezeigten Leiterplattenbestückungstyps andererseits ist eine zweiseitige Leiterplatte 205l zusätzlich zum Leitungsrahmen 205i angeordnet, und das optische Element 205j und der Schaltungsteil 205k sind auf der Leiterplatte 205l angebracht. Gleichzeitig ist das für den Anschluss an die einzelnen Druckkontaktanschlussstifte 205a eingerichtete Leitungsmuster auf der Unterseite der Leiterplatte 205l ausgebildet und mit den einzelnen Leitungsrahmen 205i verlötet. Auf diese Weise wird die elektrische Leitung zwischen den einzelnen Druckkontaktanschlussstiften 205a, dem optischen Element 205j und dem Schaltungsteil 205k sichergestellt.
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In diesem Fall erhöht das Vorsehen der Leiterplatte 205l zusätzlich zum Leitungsrahmen 205i die Steifigkeit. Dies bringt den Vorteil mit sich, dass die Steifigkeit der Leiterplatte 205l eine Versetzung des optischen Elements 205j selbst unter dem Druck des Anschließens der Druckkontaktanschlussstifte 205a verhindert.
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Im Einzelnen ist bei dem in 9A gezeigten Leitungsrahmenbestückungstyp das optische Element 205j auf dem Leitungsrahmen 205i angebracht, weshalb der innere Leitungsrahmen unter dem auf die Druckkontaktanschlussstifte 205a aufgebrachten Druck verlagert wird, was oft zu dem Problem einer leichten Versetzung des optischen Elements 205j führt. Bei dem in 9B gezeigten Leiterplattenbestückungstyps andererseits ist durch die Steifigkeit der Leiterplatte 205l mit Vorteil verhindert, dass die Position des optischen Elements 205j verschoben wird, selbst wenn die Druckkontaktanschlussstifte 205a versetzt werden.
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Als nächstes wird der Positionieraufbau des Optikteilhalters und des in einem Gehäuse untergebrachten optischen IC erläutert. Wie in 9A gezeigt, sei angenommen, dass ein gepackter optischer IC 205 verwendet wird, bei welchem das optische Element 205j und der Schaltungsteil 205k auf dem Leitungsrahmen 205i angebracht und unter Verwendung des Siegelungsharzes 205g eingegossen sind, während die Anschlussstifte, die vom Leitungsrahmen 205i abragen, als Druckkontaktanschlussstifte 205a ausgebildet sind, und dass dieser in einem Gehäuse untergebrachte optische IC 205, wie in den 6 und 7 gezeigt, an der Unterseite des Optikteilhalters 203 angebracht ist. Die Position des optischen Elements 205j in dem gepackten optischen IC 205 muss genau an die optische Achse der im Optikteilhalter 203 angeordneten Linse 201 angepasst sein.
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In einem denkbaren Verfahren zur Erzielung dieser Konfiguration ist ein Positioniervorsprung an dem Dual-in-line-Gehäuse 205b des gepackten optischen IC 205 ausgebildet und in die an dem Optikteilhalter 203 ausgebildete entsprechende Positionierausnehmung eingesetzt. Die Verwendung dieses Positionieraufbaus konnte jedoch infolge von Formgebungsfehlern des Dual-in-line-Gehäuses 205b die Position des optischen Elements 205j nicht notwendigerweise exakt mit der optischen Achse der Linse 201 in Übereinstimmung bringen.
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Gemäß der Erfindung werden statt des Gehäuses 205b des gepackten optischen IC 205 ein vom Gehäuse 205b abragender bestimmter Teil des Leitungsrahmens und der Optikteilhalter 203 in Stellung zueinander eingerichtet, wodurch es möglich wird, das optische Element 205j im Gehäuse 205b und die optische Achse des Linsenteils 201 exakt in übereinstimmender Stellung einzurichten.
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Die Darstellungen (Nr. 1 bis 3) zur Erläuterung des Positionieraufbaus des Optikteilhalters und des gepackten optischen IC sind in den 10 bis 12 gezeigt. In 10 sind der gepackte optische IC 205 und der Optikteilhalter 203 leicht in vertikaler Richtung voneinander getrennt. Wie aus dieser Darstellung deutlich wird, sind die unterseitigen Ränder auf der linken und rechten Seite des Optikteilhalters 203 mit einer Anzahl von nach unten gerichteten Eingreifvorsprüngen 203b versehen.
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Am Fuß (gebogene Ecke) eines jeden von dem gepackten optischen IC 205 nach unten abragenden Druckkontaktanschlussstifts 205a andererseits ist eine Anzahl von Eingreiflöchern 205f in Entsprechung zu der Anzahl von Eingreifvorsprüngen 203b des gepackten IC 205 ausgebildet. Wie in 11 gezeigt, sind, sobald der in einem Gehäuse untergebrachte IC 205 vollständig auf dem Optikteilhalter montiert ist, die Eingreifvorsprünge 203b des Gehäuses 205b in die Eingreiflöcher 205f eingesetzt, die am Fuß des Druckkontaktanschlussstifts 205a angeordnet sind, so dass das Gehäuse 205b und der Fuß der Druckkontaktanschlussstifte 205a exakt in Position eingerichtet sind.
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Es sei angenommen, dass das Gehäuse 205b und der Fuß der Druckkontaktanschlussstifte 205a auf diese Weise in Position gesetzt sind. Die Druckkontaktanschlussstifte 205a sind mit dem Leitungsrahmen 205i integriert, auf welchem das optische Element 205j angebracht ist, und die Anbringergenauigkeit hält das optische Element 205j an einer exakten Anbringungsposition relativ zum Leitungsrahmen 205i. Soweit die Positioniergenauigkeit zwischen dem Optikteilhalter 203 und der Linse 201 und die Formgebungsgenauigkeit der Eingreifvorsprünge 203b in Bezug auf den Optikteilhalter 203 korrekt kontrolliert werden, können daher das optische Element 205j und die optische Achse des Linsenteils 201 in dem in einem Gehäuse untergebrachten optischen IC 205 exakt zueinander positioniert werden.
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In dem Vorgang können die Eingreiflöcher 205f rechteckig und in den gebogenen Abschnitten der Leitungsstifte ausgebildet sein. Bei diesem Aufbau wirkt von all den Seiten des Innenrands des rechteckigen Lochs, darin eingeschlossen die Unterseite, die Oberseite, die rechte Seite und die linke Seite, die horizontale untere Seite als ein Fleck zum Durchstechen der Leitungsstifte, während die rechte und die linke Seite als Kontakt zur Positionierung in seitlichen Richtungen arbeiten. Dadurch werden, wenn ein elektronischer Teil in das Bandkabel gestochen wird, die direkt von oben gedrückten Leitungsstifte kaum versetzt. Dies verhindert wesentlich selbst eine leichte Versetzung des optischen Elements auf dem Leitungsrahmen, wodurch mit Vorteil die Fähigkeit, optische Achsen richtig zu halten, aufrecht erhalten wird.
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Die Positionen der am Fuß der Druckkontaktanschlussstifte 205a ausgebildeten Eingreiflöcher 205f sind in größeren Einzelheiten in 12 gezeigt. Speziell sind die Eingreiflöcher 205f jeweils genau an den Ecken der gebogenen Abschnitte zwischen dem Leitungsrahmen 205i und den Druckkontaktanschlussstiften 205a ausgebildet. Sobald der gepackte optische IC 205 genau an der Unterseite des Optikteilhalters 203, wie in 11 gezeigt, angebracht ist, kommen daher die Eingreifvorsprünge 203b mit dem oberen Ende der vertikalen Erstreckung 205m eines jeden Druckkontaktanschlussstifts 205a in Berührung. Wenn das Vorderende des Druckkontaktanschlussstifts 205a auf das Bandkabel gesteckt und zum Brechen der Umhüllung des Bandkabels gedrückt wird, wird daher Druck auf die Unterseite des Innenrands der Eingreiflöcher 205f direkt von oben ausgeübt. Der auf den Optikteilhalter 203 aufgebrachte nach unten gerichtete Druck wird daher wirkungsvoll auf die vertikale Erstreckung 205m eines jeden Anschlussstiftes 205a übertragen, was zu dem Vorteil führt, dass die Druckkontaktanschlussstifte 205a nur schwer zu versetzen sind.
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Speziell die Versetzung der vertikalen Erstreckung 205m bewirkt eine Kettenreaktion, in welcher der Leitungsrahmen 205i in dem gepackten optischen IC 205 versetzt wird, welcher seinerseits das darauf angebrachte optische Element 205j versetzen kann. Die Relativlagen der Eingreifvorsprünge 203b und der Eingreiflöcher 205f, die oben beschrieben wurden, machen es jedoch schwierig, die Kontaktanschlussstifte 205a zu versetzen, womit mit Vorteil eine Versetzung des optischen Elements unterdrückt wird.
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Eine Darstellung zur Erläuterung des Einzelstrahl-Optikmoduls gemäß einer Abwandlung ist in 13 gezeigt. 13A zeigt einen Fall, der Aufnahmen oder Buchsen für die Druckkontaktanschlussstifte zeigt, und 13B ein Beispiel der Anwendung der Aufnahmen oder Buchsen zur Aufnahme von Federn. Wie oben unter Bezug auf das Schaltungsdiagramm der 24 erläutert, besteht das Hauptmerkmal des Einzelstrahl-Optikmoduls gemäß der Erfindung darin, dass die elektrischen Schaltungsteile sowie die optischen Teile darin untergebracht sind und dass das Einzelstrahl-Optikmodul leicht an einer beliebigen Längsposition auf dem Bandkabel oder der flexiblen Leiterplatte angebracht werden kann.
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Diese Tatsache bzw. speziell oben beschriebener letzterer Punkt zeigt an, dass, solange die Druckkontaktanschlussstifte oder Universalkontaktgeber von der Unterseite des Einzelstrahl-Optikmoduls abragen, es möglich sein sollte, das Optikteilgehäuse oder den Schaltungsteilaufbau in irgendeiner Form unterzubringen. Durch Teilen des Einzelstrahl-Optikmoduls in vertikale Hälften und Verwendung des unteren Abschnitts als Buchse und des oberen Abschnitts als Teilegehäuse lässt sich daher ein Austausch zur Reparatur oder Wartung erleichtern.
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Unter diesem Gesichtspunkt ist ein Beispiel für die Gestaltung in den 13A und 13B gezeigt. Im Falle der 13A ist das Einzelstrahl-Optikmodul 200 ähnlich dem oben beschriebenen, wenngleich eine Buchse 200A' zwischen dem Einzelstrahl-Optikmodul 200 und dem Bandkabel 220 zwischengesetzt ist. Die Oberseite der Buchse 200A' ist mit Löchern 205A-1 zur Aufnahme der Druckkontaktanschlussstifte 205a des Einzelstrahl-Optikmoduls 200 ausgebildet, während Druckkontaktanschlussstifte 205A-2 von der Unterseite der Buchse 200A' zum Einstechen in die einzelnen Kerndrähte des Bandkabels abragen.
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Im Falle der 13B andererseits ragt ein (nicht gezeigter) Federkontaktgeber von der Unterseite des Einzelstrahl-Optikmoduls 200 ab. Auch ist eine Buchse 200A' zwischen dem Einzelstrahl-Optikmodul 200 und dem Bandkabel 220 zwischengesetzt. Die Oberseite der Buchse 200A' ist mit Leitermustern 205A-3 ausgebildet, die für einen Kontakt mit dem nicht gezeigten Federkontaktgeber, der von der Unterseite des Einzelstrahl-Optikmoduls 200 abragt, eingerichtet sind. Jedes der Leitermuster 205A-3 ist elektrisch mit dem entsprechenden Druckkontaktanschlussstift 205A-2 verbunden, der von der Unterseite abragt, und die von der Buchse 200A' abragenden Druckkontaktanschlussstifte 205A-2 werden in die Kerndrähte des Bandkabels 220 gestochen, um so elektrische Leitung sicherzustellen. Auf diese Weise kann das Einzelstrahl-Optikmodul irgendeine von vielfältigen Strukturen annehmen.
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Eine Schnittansicht der Verbindung zwischen dem Bandkabel und den Druckkontaktanschlussstiften ist in 14 gezeigt. In 14 bezeichnet 201 ein Linsenteil, 202 Fallen, 205 gepackte optische ICs, 220 ein Bandkabel, 220a einen gebogenen Abschnitt des Bandkabels, 205a Druckkontaktanschlussstifte und 230 einen Kabelhalter. Wie aus 14 deutlich wird, werden die Druckkontaktanschlussstifte 205a durch das Bandkabel 220 gestochen und erstrecken sich aus der Unterseite desselben heraus. In dem Vorgang wird jeder Kerndraht des Bandkabels 220 in den Schlitz am Vorderende des entsprechenden Anschlussstifts 205a eingepresst, um so elektrische Leitung zwischen ihnen sicherzustellen. Das Bandkabel 220 ist am äußeren Endabschnitt 220a der aufgereihten Einzelstrahl-Optikmodule umgebogen und der Unterseite des Kabelhalters 230 entlang gefaltet.
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Eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus zum Halten des Bandkabels ist in 15 gezeigt. In 15 bezeichnet 201 ein Linsenteil, 203 einen Optikteilhalter, 230 einen Kabelhalter, 203d Eingreifhaken des Optikteilhalters, 230e Eingreifstufen des Kabelhalters, 220a gebogene Abschnitte des Bandkabels, 220b einen Kabelverbinder und 220-1 bis 220-8 einen ersten bis achten Kerndraht des Bandkabels.
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Wie aus 15 deutlich wird, wird das Bandkabel 220 zwischen der Unterseite des Optikteilhalters 203 oben und der Hinterlegung 230a des Kabelhalters 230 unten gehalten. Der Optikteilhalter 203 und der Kabelhalter 230 sind durch Eingreifen zwischen den Eingreifhaken 203d und den Stufen 230e fixiert.
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Ein Aufbau eines Abschirmungsteils wird erläutert, welches dazu verwendet wird, die Auswirkungen von Störstrahlungen auf den photoelektrischen Mehrstrahlsensor in welch widriger Störstrahlungsumgebung eines Produktionsfeldes auch immer zu vermeiden. Eine perspektivische auseinander gezogene Darstellung des Zustands vor Montage des Abschirmungsteils ist in 16 gezeigt, eine Darstellung zur Erläuterung des Aufbaus für ein Leiten zwischen dem Abschirmungsteil und dem Halterungsrahmen ist in 17 gezeigt, und eine auseinander gezogene perspektivische Darstellung des Zustands nach Montage des Abschirmungsteils ist in 18 gezeigt.
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Wie in 16 gezeigt, ist das Merkmal des photoelektrischen Mehrstrahl-Sensors gemäß der Erfindung, dass mehrere Einzelstrahl-Optikmodule ohne spezielle komplizierte Behandlung an beliebigen Längspositionen auf parallelen leitfähigen Teilen, wie etwa Bandkabeln, angeordnet werden können. Dieser Vorteil bildet jedoch gleichzeitig auch einen Nachteil. Speziell entsteht ein Raum 250e im Zwischenraum zwischen benachbarten Einzelstrahl-Optikmodulen, und das parallele Leitermuster liegt zu diesem Raum 250e hin frei. Elektromagnetische Störungen, die von der Gehäusefront her erzeugt werden können, haben daher direkte Einwirkungen auf das Leitermuster, womit das Eindringen von Störungen bewirkt wird.
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In dem in 16 gezeigten Beispiel, schließt das Vorsehen des oberseitigen Abschirmungsteils 260 die Zwischenräume zwischen den Modulen, wodurch das Eindringen von Störungen in die parallelen Leitermuster (etwa die Kerndrähte der Bandkabel) verhindert ist.
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Wie in 16 gezeigt, enthält das oberseitige Abschirmungsteil 260 einen Mittelabschnitt 260a, der sich entlang der Richtung der modularen Ordnung erstreckt, sowie seitliche Erstreckungen 260b, die sich seitlich von den beiden Seitenrändern weg erstrecken. Eingreifhaken 260c sind zwischen den seitlichen Erstreckungen 260b ausgebildet. Dieses oberseitige Abschirmungsteil 260 wird auf dem Einzelstrahl-Optikmodulaufbau angeordnet. Die Eingreifhaken 260c erfassen dann die oberseitigen Ecken der Optikteilhalter 203 der Einzelstrahl-Optikmodule, so dass deren Positionen eingerichtet werden. Gleichzeitig verschließen die seitlichen Erstreckungen 260b die Räume 250e zwischen den Modulen und führen damit, wie gefordert, den Abschirmungsvorgang durch.
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Bei dem Vorgang, wie in 17 gezeigt, haben die seitlichen Erstreckungen 260b Federeigenschaften in einer solchen Richtung, dass sie sich, wie durch Pfeile in 17 angegeben, nach links und rechts aufweiten, wodurch das Vorderende einer jeden seitlichen Erstreckung 260b mit der Innenfläche des entsprechenden hochstehenden Abschnitts 250d des Halterungsrahmens 250 in Berührung kommt und so Berührleiterabschnitte 260e ausbildet. Dadurch wird der unter der Wirkung der elektromagnetischen Störfelder erzeugte Wirbelstrom durch die Wirkungsweise der Berührleiterabschnitte 260e zum Halterungsrahmen 250 hin gespeichert, wodurch der Abschirmungseffekt verstärkt wird. Wie in 18 gezeigt sind nach Montage des Abschirmungsteils die Räume zwischen den Modulen vollständig durch die seitlichen Erstreckungen 260b und den Mittelabschnitt 260a verschlossen, wobei aber die Fensterlöcher 260d die optischen Achsen des eingestrahlten oder empfangenen Lichts sicherstellen.
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Wie oben beschrieben, verschließt in dem in den 16 bis 18 gezeigten Beispiel das Vorsehen des oberseitigen Abschirmungsteils 260 aus Metall (wie etwa Phosphorbronze) vollständig die Räume zwischen den benachbarten Modulen, und das Eindringen von Störstrahlung in das darunter liegende Leitermuster (wie etwa ein Bandkabel) ist vollständig abgeblockt.
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Eine perspektivische Ansicht der Struktur des Schaltungsteilaufbaus ist in 19 gezeigt. Wie in 19 gezeigt, enthält der Schaltungsteilaufbau 300 eine CPU-Platte 301, eine Verbinderplatte 302 und einen Plattenhalter 303. Der Plattenhalter 303 hält die CPU-Platte 301 und die Verbinderplatte 302 an seiner Unterseite und den Mehrstrahlaufbau 200A an seiner Oberseite.
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Die Schaltung 40 oder die Schaltung 50, die in 24 gezeigt sind, ist auf der CPU-Platte 301 angebracht. Auf der Schaltung 40 des Lichtprojektions-Säulenelements sind eine Verarbeitungsschaltung (CPU) 41, eine Gate-Schaltung 42, eine Anzeigeschaltung 43, eine Eingabe/Ausgabeschaltung 44 und eine Kommunikationsschaltung 45 angebracht. In ähnlicher Weise sind auf der Schaltung 50 des Lichtempfangs-Säulenelementes eine Verarbeitungsschaltung (CPU) 51, eine Verstärkerschaltung 52, eine Anzeigeschaltung 53, eine Eingabe/Ausgabeschaltung 54 und eine Kommunikationsschaltung 55 angebracht.
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Die Anzeigeschaltungen 43, 53 weisen jeweils ein Lichtemissionselement für die Anzeige auf. Diese Lichtemissionselemente 301a sind, wie in 19 gezeigt, in geeigneter Abstandsbeziehung zueinander an einem Seitenrand der CPU-Platte 301 angeordnet. An jeder der Positionen direkt oberhalb der Lichtemissionselemente 301a ist ein Lichtleiter 303e, der sich in vertikaler Richtung erstreckt, integriert mit dem Plattenhalter 303 ausgebildet. Das Vorderende 303f eines jeden Lichtleiters 303e liegt über den Zwischenraum des Optikteilhalters 203 zur Oberseite hin frei. Dadurch wird trotz des Vorsehens der Lichtemissionselemente 301a auf der Platte das von ihnen abgegebene Licht durch die Lichtleiter 303e nach oben geleitet und am Vorderende 303f derselben abgegeben, wodurch sich eine überlegene visuelle Erkennbarkeit ergibt.
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Der Plattenhalter 303 weist ein Paar von Halterungsvorsprüngen 303a, 303b in seitlich gegenüberliegender Beziehung zueinander auf. Eine Nut 303c ist zwischen benachbarten Halterungsvorsprüngen 303a, 303b ausgebildet, und der entsprechende Abschnitt des Optikteilhalters 203 ist in jede Nut 303c eingesetzt, so dass der Optikteilhalter 203 festgelegt auf der Oberseite des Plattenhalters 303 positioniert ist. Infolgedessen ist, wie oben unter Bezug auf 2 erläutert, ein Sensoraufbau 10A gekoppelt mit dem Schaltungsteilaufbau 300 auf der Unterseite des Mehrstrahlaufbaus 200A fertiggestellt.
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Eine Darstellung zur Erläuterung des Frontdichtungsaufbaus des Säulengehäuses ist in 20 gezeigt. Wie in 20A gezeigt, ist die Frontplatte 104, die die Frontöffnung des Gehäuses verschließt, aus einer Lichtprojektionsplatte 104a aus Kunststoff oder dergleichen mit vergleichsweise hoher Steifigkeit und einem Licht leitenden Film 104b aufgeschichtet auf der Rückseite der Lichtprojektionsplatte 104a ausgebildet. Wie in 20B gezeigt, wird der Schichtaufbau aus der Lichtprojektionsplatte 104a und dem leitenden Film 104b in die Frontöffnung des Säulengehäusekörpers 101 eingesetzt und durch nicht gezeigtes Klebeband oder dergleichen fixiert. Diese Anordnung des leitfähigen Films 104b auf der Rückseite der Lichtprojektionsplatte 104a kann die Wirkung von Störfeldern auf die internen parallelen Leiter (Bandkabel oder dergleichen) vermindern.
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Eine Endfläche des Lichtprojektions- (oder Lichtempfangs-) Säulenelements ist in 21 gezeigt. In 21 bezeichnet 101 einen Säulengehäusekörper, 104 eine Frontplatte, 114 eine isolierende Bahn, 203 einen Optikteilhalter, 220 ein Bandkabel, 230 einen Kabelhalter, 302 eine Verbinderplatte, 302a einen Verbinder, und 303 einen Plattenhalter. Diese oben erläuterten Teile sind in dem Säulengehäusekörper 101 in der gezeigten Weise aufgenommen, wobei dessen beide Enden mit den Endkappen 102, 103, wie bereits erläutert, verschlossen sind.
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Eine erste Darstellung zur Erläuterung einer Abwandlung des Abschirmungsaufbaus ist in 22 gezeigt und eine zweite Darstellung zur Erläuterung desselben in 23. Wie oben erläutert entsteht zwischen jeweils benachbarten Einzelstrahl-Optikmodulen 200 ein Raum 250e, wobei die Gefahr besteht, dass Störfelder aus dem betreffenden Raum in das Bandkabel eindringen. In den in den 16 bis 18 gezeigten Beispielen ist, wie oben erläutert, dieser Raum durch eine oberseitige metallene Abschirmungsplatte 260 abgedeckt, die so die Abschirmungsfunktion zeigt. In diesem Fall muss jedoch jedes Mal, wenn die Anzahl der miteinander verbundenen Optikmodulen sich ändert, die oberseitige Abschirmungsplatte 260 neu erstellt werden. In dem in den 22 und 23 gezeigten Beispiel können dagegen die Räume individuell mit einem Abschirmungsstück 273 oder 274 oder einem Blindmodul 271 oder 272 aufgefüllt werden. Mit diesem Aufbau können die Räume zwischen den Modulen unabhängig von der Anzahl der miteinander verbundenen Module abgeschirmt werden, solange die Abstände zwischen den Modulen konstant sind.
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Eine vergrößerte Ansicht des Blindmoduls 271 ist in 23B gezeigt. Wie in 23B gezeigt, weist das Blindmodul 271 einen nicht leitenden Körper und Metallbeine 271e mit Federeigenschaft abragend von der Unterseite des nicht leitenden Körpers auf. Der Modulkörper ist aus einem nicht leitenden Teil mit einer Oberseite 271a, linken und rechten Seiten 271b ausgebildet, und an den beiden Enden desselben sind vier Vorsprünge 271c, 271d ausgebildet. Die Vorsprünge 271c dienen zu einer Niederdrückfunktion, und die Vorsprünge 271d wirken als Anschläge. Dieses Blindmodul 271 wird in jeden Zwischenmodulraum 250e hineingedrückt. Die Niederdrückvorsprünge 271c werden dann mit den entsprechenden Abschnitten des Halterungsrahmens 250 in Berührung gebracht, und zusammen mit der zurückstoßenden Wirkung der Beine 271e legt sich das Blindmodul 271 durch die Beine 271e eng an den Halterungsrahmen 250, während er gleichzeitig durch die Anschlagsstufen 271d fixiert wird.
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Das Abschirmungsstück 273 ist vergrößert in 23A gezeigt. Wie in 23A gezeigt, ist das Abschirmungsstück 273 aus einem dünnen Metallmaterial (wie etwa Phosphorbronze) aufgebaut und weist eine oberseitige Platte 273a und seitliche Platten 273b auf. Die Enden der oberseitigen Platte 273a sind mit rechten und linken Schenkeln 273c, 273d ausgebildet, die in die entsprechenden Vorsprünge auf dem Halterungsrahmen von oben einschneiden, so dass das Abschirmungsstück 273 in dem entsprechenden Raum montiert wird. In 23A hat der gebogene Kontaktgeber 273e Federeigenschaft und kommt mit der Innenfläche des Halterungsrahmens 250 in Berührung, wodurch elektrisches Leiten zwischen ihnen sichergestellt ist. 273e bezeichnet einen Anschlagvorsprung zur Verhinderung, dass das Abschirmungsstück abfällt.
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Zurückkehrend zu 22 ist das Blindmodul 272, der einen Harzkörper ähnlichen Aufbau wie derjenige des Blindmoduls 271 hat, aus einem Metallfilm, die Außenfläche des Harzkörpers abdeckend, ausgebildet und enthält ähnlich die Niederdrückvorsprünge 272a und die Vertikalanschlagvorsprünge 272b. Ferner ist das Abschirmungsstück 274 ein kanalförmiges Metallstück, das mit einem einfachsten Pressvorgang ausgebildet ist, und weist Anschläge 274a auf.
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Wie oben beschrieben, werden gemäß der Erfindung die Zwischenräume oder Räume 250e zwischen benachbarten Modulen durch die Blindmodule 271, 272 oder die Abschirmungsstücke 273, 274 geschlossen, so dass verhindert ist, dass Störstrahlung in die Kerndrähte des Bandkabels von den einzelnen Zwischenräumen oder Räumen her eintritt. Bei dieser individuellen Anbringungsmethode können die Zwischenräume zwischen den Modulen erfolgreich abgeschirmt werden, unabhängig von der Anzahl optischer Achsen, indem einfach mehrere Arten von Blindmodulen oder Abschirmungsstücken gemäß den Abständen der optischen Achsen bereit gestellt werden.
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Schließlich wird unter Bezug auf die 24 und 25 die allgemeine Schaltung des photoelektrischen Mehrstrahl-Sensors gemäß der Erfindung erläutert. Wie oben beschrieben enthält der photoelektrische Mehrstrahl-Sensor gemäß der Erfindung eine in das Lichtprojektions-Säulenelement eingebaute Schaltungseinheit und eine in das Lichtempfangs-Säulenelement eingebaute Schaltungseinheit. Das Lichtprojektions-Säulenelement enthält eine Schaltung 20 in Entsprechung zu den einzelnen optischen Achsen und eine Schaltung 40, die der CPU-Platte entspricht. Ähnlich enthält das Lichtempfangs-Säulenelement eine Schaltungseinheit 30, die den einzelnen optischen Achsen entspricht, und eine Schaltungseinheit 50, die der CPU-Platte entspricht.
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Zunächst wird das Lichtprojektions-Säulenelement erläutert. Die Schaltungseinheit 20 ist direkt in das Einzelstrahl-Optikmodul 200 eingebaut. Die Schaltungseinheit 20 kann eingebaut oder aufgenommen werden, indem der entsprechende Schaltungsteil auf jedem Leiterplattenstück angebracht wird, oder es kann ein gepackter optischer IC 205, wie in den 6, 7 und 9 gezeigt, konfiguriert sein. Der Verbindungsaufbau zwischen jedem Einzelstrahl-Optikmodul 200 und dem Bandkabel oder der flexiblen Parallelleiterplatte kann gemäß dem Aufbau des Leitungsmusters bestimmt sein. Wenn das mit einem bestimmten Einzelstrahl-Optikmodul zu verbindende Parallelleiterteil das Bandkabel 220, wie es in 5 gezeigt ist, ist, verwendet der Verbindungsaufbau die Druckkontaktanschlussstifte 205a, wie sie in den 10 bis 12 gezeigt sind. Wenn das Parallelleitungsteil eine flexible Leiterplatte ist, kann dagegen ein Kontaktgeber vom Federtyp oder ein Durchgangslochaufbau, der an einer beliebigen Stelle des Leitungsmusters verbindbar ist, verwendet werden.
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Jedenfalls sollte der Aufbau vorzugsweise so sein, dass jedes Einzelstrahl-Optikmodul ohne irgendeinen speziellen komplizierten Vorgang an einer beliebigen Längsposition auf dem Parallelleiterteil angebracht werden kann. Dies ermöglicht die Anbringung eines jeden Einzelstrahl-Optikmoduls an einer beliebigen Längsposition auf dem Parallelleiterteil und verbessert daher gleichzeitig die Freiheit bei der Einrichtung der Abstände und der Anzahl optischer Achsen. Was die zeitliche Lage der Signale a bis d und die Wellenform in den 24 bis 26 anbelangt, siehe das Zeitdiagramm der 25.
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Die auf der CPU-Platte montierte Schaltung 40 andererseits enthält eine Verarbeitungsschaltung (CPU) 41, eine Gate-Schaltung 42, eine Anzeigeschaltung 43 und eine Eingabe/Ausgabe-Schaltung 44. Sobald eine Folge benachbarter Schaltungen 20 durch einen Parallelleiter, wie etwa ein Bandkabel, verbunden ist, bildet eine Folge von D-Flip-Flops 21, ... ein Schieberegister. Jede Ansteuerschaltung 22 wird durch die Q-Ausgabe des entsprechenden D-Flip-Flop 21, die in jeder Stufe ausgegeben wird, aktiviert, und die Lichtemissionselemente 23 werden nacheinander eingeschaltet. Gleichzeitig wird der Ansteuerzeitpunkt durch das Signal d gesteuert.
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Jede Schaltung 30 des Lichtempfangs-Säulenelementes ist in dem entsprechenden Einzelstrahl-Optikmodul durch Anbringung auf dem kleinen Leiterplattenstück oder als gepackter optischer IC, wie oben erläutert, aufgenommen.
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Jede Schaltung 30 enthält ein Lichtempfangselement 31, eine Verstärkerschaltung 32, einen Analogschalter 33 und einen D-Flip-Flop 34. Das Einzelstrahl-Optikmodul und das Parallelleiterteil können entweder durch ein Bandkabel oder eine flexible Leiterplatte miteinander verbunden werden. Wie bei der Lichtprojektion sind die benachbarten Einzelstrahl-Optikmodule über ein Leitermuster in einer Verkettung verbunden und bilden so ein Schieberegister. Ansprechend auf die Q-Ausgabe des D-Flip-Flop, die die Ausgabe jeder Stufe ausmacht, wird das Analog-Gate 42 geöffnet, so dass die Ausgabe des Lichtemissionselements eines jeden Moduls in die Verarbeitungsschaltung eingeführt wird.
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Wie oben im Einzelnen erläutert, ist gemäß der Erfindung jedes Einzelstrahl-Optikmodul des Mehrstrahlaufbaus 200A so aufgebaut, dass es nicht nur die optischen Teile, sondern auch die Teile der Schaltungen 20, 30 enthält, während gleichzeitig ein Einmalberührungsverbindungsaufbau zwischen dem Optikmodul 200 und dem Parallelleiterteil verwendet wird. Daher kann jedes Einzelstrahl-Optikmodul 200 an einer beliebigen Längsposition auf dem Parallelleiterteil montiert werden, wodurch die Gestaltungsfreiheit hinsichtlich der Abstände und Anzahl optischer Achsen extrem verbessert ist.
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Gleichzeitig erleichtert die Verwendung der Druckkontaktanschlussstifte 205a als Anschlussaufbau des Einzelstrahl-Optikmoduls 200 und die Verwendung des Bandkabels 220 als entsprechendes Parallelleiterteil die Verbindung zwischen ihnen weiter. Die Forderung nach beliebigen Abständen und der benötigten Anzahl optischer Achsen kann in vielseitiger Weise erfüllt werden.
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Außerdem sind die elektrischen Schaltungsteile als Leiterplattenstücke oder als gepackter optischer IC in dem Einzelstrahl-Optikmodul 200 aufgenommen, weshalb sowohl Ausstoß als auch Produktivität erfolgreich verbessert werden. Speziell wenn der gepackte optische IC 205 als Schaltungsteil verwendet wird, kann die Verwendung der Passstruktur zwischen den Eingreiflöchern 205f am Fuß der Druckkontaktanschlussstifte 205a und den Eingreifvorsprüngen 203b des Optikteilhalters 203 eine hochgenaue Positionierung zwischen den optischen Elementen 205j im Gehäuse und den optischen Achsen der Linsenteile 201 erzielen.
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Auch werden die Räume, die zwischen benachbarten Einzelstrahl-Optikmodulen erzeugt werden, die in beliebigen Abständen auf dem Parallelleiterteil angeordnet sind, durch das oberseitige Abschirmungsteil 260 oder individuell durch die Blindmodule 271, 272 oder die Abschirmungsstücke 273, 274 geschlossen. Auf diese Weise werden Störsignale von der Gehäusefront her aktiv an einem Eindringen in die Parallelleiter (wie etwa die Kerndrähte des Bandkabels), die zu den Räumen hin freiliegen, gehindert.
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Speziell wenn das Bandkabel als Parallelleiterteil, wie in 5 gezeigt, verwendet wird, werden ferner die Stanzlöcher 220-5a in bestimmten Abständen im Kerndraht 220-5, den sich der D-Eingang und der Q-Ausgang des D-Flip-Flop teilen, ausgebildet, so dass der Kerndraht segmentiert ist. Infolgedessen können zwei unterschiedliche Anschlussstifte auf dem gleichen Kerndraht montiert werden, wodurch es möglich wird, dem Erfordernis des D-Flip-Flop mit ein und demselben Parallelleitermuster zu genügen. Im Einzelnen werden die segmentierten benachbarten Kerndrähte abwechselnd mit dem Q-Ausgang des Flip-Flop der ersten Stufe und dem D-Eingang des Flip-Flop der nächsten Stufe verbunden. Auf diese Weise kann das Erfordernis des Schaltungsaufbaus einfach erfüllt werden, indem zwei Anschlussstifte auf der gleichen Leitung in Stellung eingerichtet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 10
- Säulenelement
- 10A
- Sensoraufbau
- 20
- Schaltung
- 21
- D-Flip-Flop (D-FFs)
- 22
- Ansteuerschaltungen
- 23
- Lichtemissionselemente
- 30
- Schaltungseinheit/Schaltung
- 31
- Lichtempfangselemente
- 32
- Verstärkerschaltungen
- 33
- Analogschalter
- 34
- D-Flip-Flop (D-FFs)
- 40
- Schaltung
- 41
- Verarbeitungsschaltung (CPU)
- 42
- Gate-Schaltung
- 43
- Anzeigeschaltung
- 44
- Eingabe/Ausgabeschaltung
- 45
- Kommunikationsschaltung
- 50
- Schaltung
- 51
- Verarbeitungsschaltung (CPU)
- 52
- Verstärkerschaltung
- 53
- Anzeigeschaltung
- 54
- Eingabe/Ausgabeschaltung
- 55
- Kommunikationsschaltung
- 101
- Säulengehäusekörper
- 102
- Endkappe
- 103
- Endkappe
- 104
- Frontplatte
- 104a
- Lichtprojektionsplatte
- 104b
- Film
- 105
- Dichtungsteil
- 106
- Dichtungsteil
- 107
- elektrisches Kabel
- 108
- Interkabelverbinder
- 109
- Stecker
- 110
- Schrauben
- 111
- Buchse
- 112
- Schrauben
- 113
- Schrauben
- 114
- Isolationsstreifen
- 115
- Isolationsstreifen
- 116
- Dichtungsteil
- 117
- Dichtungsteil
- 118
- Dichtungsteil
- 119
- Dichtungsteil
- 120
- Gummidichtungen
- 121
- Klebebahnen
- 200
- Einzelstrahl-Optikmodul
- 200A
- Mehrstrahlaufbau
- 200A'
- Buchse
- 201
- Linsenteil
- 201a
- Positioniervorsprung
- 202
- Falle
- 203
- Optikteilhalter
- 203b
- Eingreifvorsprünge
- 203d
- Eingreifhaken
- 204
- Abschirmungsplatte
- 204a
- Bündelquerschnittformungsloch
- 205
- IC
- 205a
- Druckkontaktanschlussstifte
- 205b
- Dual-in-line-Gehäuse (DIP)
- 205c
- Maskendruck
- 205d
- Fensterloch
- 205e
- Leitungsrahmen
- 205f
- Eingreiflöcher
- 205g
- transparentes Dichtungsharz
- 205h
- Reflektoraufbau
- 205i
- Leitungsrahmen
- 205j
- optisches Element
- 205k
- Schaltungsteil
- 205l
- Leiterplatte
- 205m
- vertikale Erstreckung
- 205A-1
- Loch
- 205A-2
- Druckkontaktanschlussstifte
- 205A-3
- Leitermuster
- 206
- Gehäuse mit einer Linse
- 206a
- Linsenstruktur
- 207
- Maskenteil
- 208
- Schlitz
- 209
- optisches Element
- 220
- Bandkabel
- 220-1
- Kerndraht
- 220-2
- Kerndraht
- 220-3
- Kerndraht
- 220-4
- Kerndraht
- 220-5
- Kerndraht
- 220-6
- Kerndraht
- 220-7
- Kerndraht
- 220-8
- Kerndraht
- 220a
- Endabschnitt/gebogene Abschnitte des Bandkabels
- 220b
- Kabelverbinder
- 220-5a
- Stanzlöcher
- 230
- Kabelhalter
- 230a
- Hinterlegungsteil
- 230b
- Vorsprung
- 230c
- hochstehende Abschnitte
- 230d
- Fortsatz/Vorsprung
- 230e
- Eingreifstufen
- 250
- Halterungsrahmen
- 250a
- Abschnitt
- 250b
- Ausnehmung
- 250c
- Loch
- 250d
- Ausnehmung/hochstehender Abschnitt
- 250e
- Raum
- 260
- Abschirmungsteil
- 260a
- Mittelabschnitt
- 260b
- seitliche Erstreckung
- 260c
- Eingreifhaken
- 260d
- Fensterloch
- 260e
- Berührleiterabschnitt
- 271
- Blindmodul
- 271a
- Oberseite
- 271b
- rechte Seite
- 271c
- Vorsprung
- 271d
- Vorsprung
- 271e
- Metallbeine
- 272
- Blindmodul
- 272a
- Niederdrückvorsprünge
- 272b
- Vertikalanschlagvorsprünge
- 273
- Abschirmungsstück
- 273a
- oberseitige Platte
- 273b
- seitliche Platte
- 273c
- rechter Schenkel
- 273d
- linker Schenkel
- 273e
- Kontaktgeber
- 274
- Abschirmungsstück
- 274a
- Anschlag
- 300
- Schaltungsteilaufbau
- 301
- CPU-Platte
- 301a
- Lichtemissionselemente
- 302
- Verbinderplatte
- 302a
- Verbinder
- 303
- Plattenhalter
- 303a
- Halterungsvorsprung
- 303b
- Halterungsvorsprung
- 303c
- Nut
- 303e
- Lichtleiter
- 303f
- Vorderende
- 400
- Verbindungsteilaufbau
