DE102005059859A1 - Lichtschranke - Google Patents

Abstract

Eine Gabellichtschranke weist ein U-förmiges Gehäuse 1 mit einer Basis sowie mit zwei Schenkeln 3 auf. Die beiden Schenkel 3 besitzen jeweils eine Ausnehmung 4, welche von einem Verschlußdeckel 6 verschlossen wird. Dieser Verschlußdeckel 6 trägt den Sender, den Empfänger sowie weitere elektrische und/oder elektronische Bauteile. Die so ausgebildete Lichtschranke zeichnet sich durch ihre große Fertigungsfreundlichkeit aus.

Description

• Die Erfindung betrifft eine Lichtschranke nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Derartige Lichtschranken sind als sogenannte Gabellichtschranken bekannt. Das Grundprinzip dieser Gabellichtschranken besteht in einem U-förmigen Gehäuse. Dabei sind an einer Basis zwei zueinander parallele Schenkel angeordnet. Am vorderen Ende des einen Schenkels befindet sich der Sender und am vorderen Ende des anderen Schenkels der Empfänger für den Lichtstrahl.
• Derartige Gabellichtschranken werden üblicherweise als Frästeil aus Aluminium oder als Druckgußteil aus Aluminium oder Zink hergestellt. Im Basisteil des U-förmigen Gehäuses befindet sich die Leiterplatte für die Elektronik. Diese ist über Leitungen mit dem im jeweiligen Schenkel angeordneten Sender oder Empfänger verbunden.
• Der Nachteil dieser Gabellichtschranken besteht in der Fertigungsunfreundlichkeit. Denn es sind viele Teile notwendig. Weiterhin muß für die Industrietauglichkeit (Dichtheit, Schwingung/Schock) die Elektronik vergossen werden. Alle Öffnungen im Gehäuse für Anzeige, Stecker, Taster, Potentiometer etc. müssen dabei mittels einer entsprechenden Klebe- sowie Vergußtechnik aufwendig abgedichtet werden.
• Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine fertigungsfreundliche Lichtschranke der eingangs angegebenen Art zu schaffen.
• Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
• Dadurch ist eine Lichtschranke geschaffen, welche sich durch eine hohe Fertigungsfreundlichkeit auszeichnet. Die Grundidee der erfindungsgemäßen Lichtschranke besteht in einem werkzeuggebundenen Gabelgehäuse mit seitlichen Öffnungen sowie mit Ein- und Austrittsfenstern für den optischen Strahlengang sowie mit einem Verschlußdeckel als Träger für die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente. Diese seitlichen Öffnungen werden mit den vorzugsweise transparenten Verschlußdeckeln verschlossen. Durch Ultraschallschweißen kann dabei eine absolut dichte Verbindung zwischen dem Verschlußdeckel und dem Schenkel des Gehäuses geschaffen werden. Die Verschlußdeckel tragen dabei sämtliche notwendigen elektrischen sowie elektronischen Bauteile, insbesondere den Sender sowie den Empfänger der Lichtschranke. Somit findet herstellungstechnisch der komplette Aufbau am Verschlußdeckel statt, welcher anschließend nur noch in die Ausnehmung des Schenkels eingesetzt und festgeschweißt werden muß. Dieses Modulprinzip schafft die gewünschte Fertigungsfreundlichkeit, ohne daß viele Teile notwendig sind und ohne daß Klebetechniken sowie Vergußtechniken angewendet werden müssen. Der Verschlußdeckel mit seinem Sender bzw. Empfänger ist dabei derart ausgebildet, daß beim Einsetzen des Verschlußdeckels in die Ausnehmung der Sender bzw. der Empfänger im Bereich der durchgehenden Durchbrechung im Schenkel zu liegen kommt. In dieser Durchbrechung kommt dabei beispielsweise ein einstückig vorstehender Zapfen des Kunststoffverschlußdeckels mit dem Sender bzw. dem Empfänger zu liegen.
• Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 2 erstreckt sich die Ausnehmung im wesentlichen über die gesamte Länge des Schenkels. Somit ist die entsprechende Seite des Schenkels durch den Verschlußdeckel abgedeckt. Die Ausnehmung im Schenkel definiert dabei eine Art Rinne.
• Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 hat den Vorteil einer einfachen Herstellungsmöglichkeit der Ausnehmungen sowie der durchgehenden Durchbrechungen in den Schenkeln des Gehäuses. Die modulartigen Verschlußdeckel können dabei seitlich von außen auf die Schenkel aufgesetzt werden, so daß während des Einfügvorganges auch gleich der Sender bzw. der Empfänger in der korrespondierenden Durchbrechung zu liegen kommen.
• Eine bevorzugte Weiterbildung schlägt gemäß Anspruch 4 vor, daß die Verschlußdeckel aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehen. Das Kunststoffmaterial kann dabei durchsichtig oder durchscheinend sein. Der Vorteil in der Verwendung von transparentem Kunststoff besteht zum einen darin, daß innenliegende Leuchtanzeigen erkennbar sind. Zum an deren hat der transparente Kunststoff den Vorteil, daß der Sender sowie der Empfänger im Kunststoffmaterial des Verschlußdeckels eingeschweißt werden können.
• Eine Weiterbildung hiervon schlägt demgemäß gemäß Anspruch 5 vor, daß in dem Verschlußdeckel Ein- bzw. Austrittsfenster für den Empfänger bzw. den Sender integriert sind. Die Abdichtung zum Schenkel des Gabelgehäuses kann mittels entsprechender Dichtelemente erfolgen.
• Eine weitere Weiterbildung schlägt gemäß Anspruch 6 vor, daß die Verschlußdeckel Bedienelemente und/oder optische Anzeigeelemente aufweisen. So können die Verschlußdeckel dergestalt ausgeführt sein, daß sie Lichtdome enthalten sowie Bedienelemente in Form von Tastenknöpfen. Diese Bedienelemente bestehen vorzugsweise aus einer Weichkomponente des Kunststoffs. Dies bedeutet insgesamt, daß der Verschlußdeckel multifunktional ist, nämlich eine Chassisfunktion, eine Anzeigefunktion sowie eine Tastfunktion mit integrierter Taste besitzt.
• Eine weitere Weiterbildung schlägt gemäß Anspruch 7 vor, daß die Verschlußdeckel zur Aufnahme oder Anordnung einer Leiterplatte ausgebildet sind. Dies bedeutet, daß die Verschlußdeckel so ausgeführt sind, daß sie die Opto-Leiterplatte aufnehmen und auf diese Weise das Opto-Bauelement (Sender/Empfänger) über dem Ein-/Austrittsfenster des Schenkels positionieren.
• Eine konkrete technische Realisierung der Leiterplatte schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 8 vor. Die Grundidee liegt in einer flexiblen Leiterplatte, welche die Funktionsgruppen der Lichtschranke wie Sender, Empfänger sowie Stecker miteinander verbindet. Die Leiterplatte ist dabei – wie ausgeführt – als abwickelbare Flex-Leiterplatte ausgeführt. Das Grundprinzip besteht darin, daß im Bereich der Basis des Gehäuses die Leiterplatte hindurchgesteckt wird, so daß dort das Mittelteil der Leiterplatte zu liegen kommt. Im Abknickbereich zwischen der Basis und dem jeweiligen Schenkel des Gehäuses befindet sich dann die flexible Verbindung zu den beiden äußeren Leiterplattenelementen. Auf diese beiden Außenelemente der Leiterplatte werden anschließend die korrespondierenden Verschlußdeckel befestigt. Schließlich werden die Verschlußdeckel mit ihren Leiterplatten nach innen verschwenkt, so daß die Verschlußdeckel die Ausnehmungen in dem Schenkel verschließen.
• Eine Weiterbildung hiervon schlägt gemäß Anspruch 9 die Kontaktierung einer Anschlußbuchse für einen elektrischen Anschluß vor. Die Anschlußbuchse wird dabei auf das Mittelelement der Leiterplatte aufgesteckt.
• Die Weiterbildung gemäß Anspruch 10 sieht die Möglichkeit für eine variable Befestigung des Gabelgehäuses vor. Dabei kann am Gabelgehäuse auf der Basisseite des Gehäuses eine Schwalbenschwanzbefestigung für eine derartige variable Befestigungsmöglichkeit vorgesehen sein. Am Verschlußdeckel kann ebenfalls ein Schwalbenschwanz für eine einfache Justierung in Z-Richtung vorgesehen sein.
• Es ist grundsätzlich denkbar, daß das Gabelgehäuse eine feste Gabelweite aufweist. Die Weiterbildung gemäß Anspruch 11 schlägt jedoch vor, daß die Länge der Basis des Gehäuses veränderbar ist. Dadurch ist eine Gabellichtschranke mit verstellbarer Gabelweite geschaffen.
• Eine erste Variante sieht gemäß Anspruch 12 vor, daß in die Basis ein Zwischenstück einsetzbar ist. Durch die Variation der Zwischenstücklänge kann die Gabelweite bestimmt werden. Die Verbindung der Einzelelemente des Gehäuses kann gemäß Anspruch 13 durch eine durchgehende Schraube erfolgen.
• Eine zweite Variante sieht Anspruch 14 vor. Hier erfolgt der Aufbau über eine Art "Schraubzwingensystem". Der eine Schenkel ist dabei mit einer Schiene verbunden, auf welcher sich der andere Schenkel verschieben läßt. Ist die gewünschte Gabelweite eingestellt, kann diese über einen Fixiermechanismus, beispielsweise mit einem Klemmechanismus fixiert werden.
• Eine dritte Variante schlägt schließlich gemäß Anspruch 15 vor, daß die Basis teleskopierbar ist. Diese Verstellbarkeit in Form einer "Ziehharmonika" läßt sich vorzugsweise stufenlos verstellen.
• Die Merkmale der Ansprüche 10 (Positionier- sowie Justiereinrichtung) sowie die Merkmale der Ansprüche 11 bis 15 (verstellbare Gabelweite) stellen für sich jeweils eigenständige Erfindungen unabhängig vom Gegenstand des Anspruchs 1 dar.
• Vier Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäßen Lichtschranke in Form einer Gabellichtschranke werden nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
• 1 eine Art Explosionsdarstellung einer ersten Ausführungsform in perspektivischer Ansicht mit fester Gabelweite;
• 2a eine perspektivische Ansicht einer zweiten Ausführungsform mit verstellbarer Gabelweite mittels eines Zwischenstücks;
• 2b ein Längsschnitt durch die Gabellichtschranke in 2a;
• 3 eine perspektivische Ansicht einer dritten Ausführungsform mit verstellbarer Gabelweite nach dem "Schraubzwingenprinzip";
• 4 eine perspektivische Ansicht einer vierten Ausführungsform mit verstellbarer Gabelweite mittels einer teleskopierbare Basis.
• Die Gabellichtschranke mit fester Gabelweite in 1 weist ein U-förmiges Gehäuse 1 mit einer Basis 2 sowie mit zwei zueinander parallelen Schenkeln 3 auf.
• Die beiden Schenkel 3 weisen an den voneinander weg gerichteten Seiten jeweils eine in Längsrichtung des Schenkels 3 sich erstreckende, rinnenförmige Ausnehmung 4 auf. Von diesen beiden Ausnehmungen 4 gehen am vorderen Ende der Schenkel 3 kolinear aufeinander zu gerichtet zylinderförmige Durchbrechungen 5 aus.
• Den beiden Ausnehmungen 4 ist jeweils ein Verschlußdeckel 6 zugeordnet. Diese Verschlußdeckel 6 besteht aus einem transparenten Kunststoffmaterial und definiert am bezüglich des Schenkels 3 vorderen Ende ein Austrittsfenster 7 bzw. ein Eintrittsfenster 8. Der eine Verschlußdeckel 6 weist darüber hinaus außenseitig ein Bedienelement 9 in Form eines Tastenknopfes auf.
• Für die elektrischen und/oder elektronischen Bauelemente dient eine Leiterplatte 10. Diese Leiterplatte 10 besteht aus drei Leiterplattenelementen, welche flexibel miteinander verbunden sind.
• Die so ausgebildete Leiterplatte 10 wird zunächst parallel zur Basis 2 des Gehäuses 1 in die Basis 2 hineingesteckt, so daß das mittlere Leiterplattenelement in der Basis 2 zu liegen kommt, während die beiden äußeren Leiterplattenelemente herausschauen. An diesen herausschauenden Leiterplattenelementen werden die beiden Verschlußdeckel 6 befestigt. Diese beiden äußeren Leiterplattenelemente tragen dabei den Sender bzw. den Empfänger der Lichtschranke, welche im Bereich des Austrittsfensters 7 sowie des Eintrittsfensters 8 des Verschlußdeckels 6 zu liegen kommen.
• Nachdem die Verschlußdeckel 6 an den beiden äußeren Leiterplattenelementen befestigt worden sind, werden die Verschlußdeckel 6 aufgrund der Flexibilität an den beiden Stellen der Leiterplatte 10 nach innen verschwenkt, so daß die beiden Ausnehmungen 4 im Schen kel 3 jeweils mit dem Verschlußdeckel 6 verschlossen werden. Dabei kommen das Austrittsfenster 7 sowie das Eintrittsfenster 8 des Verschlußdeckels 6 in den korrespondierenden Durchbrechungen 5 im Schenkel 3 zu liegen. Die Verschlußdeckel 6 werden mit den Schenkeln 3 ultraschallverschweißt, so daß ein dichter Abschluß gewährleistet ist. Im Bereich des Austrittsfensters 7 sowie des Eintrittsfensters 8 erfolgt ebenfalls eine geeignete Abdichtung.
• Im Bereich der Basis 2 wird eine Anschlußbuchse 11 mit der Leiterplatte 10 kontaktiert.
• Das Gehäuse 1 weist im Bereich der Basis 2 eine Schwalbenschwanzführung 12 auf, welcher eine Schwalbenschwanzklammer 13 zugeordnet ist. Dadurch ist eine variable Befestigungsmöglichkeit geschaffen. Der Verschlußdeckel 6 weist ebenfalls eine Schwalbenschwanzführung 14 für eine Justierung in Z-Richtung auf.
• Die zweite Ausführungsform in 2a und 2b unterscheidet sich von der ersten Auführungsform dadurch, daß die Gabelweite verstellbar ist. Zu diesem Zweck kann in die Basis 2 ein Zwischenstück 15 eingefügt werden. Die Befestigung mit den beiden äußeren Teilen des Gehäuses 1 erfolgt durch eine durchgehende Schraube 16.
• Die dritte Ausführungsform zeigt ebenfalls eine Gabellichtschranke mit verstellbarer Gabelweite. Dabei ist der eine Schenkel 3 mit einer Schiene 17 versehen. Auf dieser Schiene 17 ist der andere Schenkel 3 des Gehäuses 1 längsverschiebbar angeordnet. Die Fixierung erfolgt mittels einer Feststellschraube 18. Weiterhin ist ein Klemmstück 19 vorgesehen.
• Die vierte Ausführungsform in 4 schließlich zeigt ebenfalls eine Gabellichtschranke mit verstellbarer Gabelweite. In der Art einer Ziehharmonika ist dabei die Basis 2 teleskopierbar ausgebildet. Durch entsprechende Fixiermittel wird die Gabelweite festgelegt.

1

Gehäuse

2

Basis

3

Schenkel

4

Ausnehmung

5

Durchbrechung

6

Verschlußdeckel

7

Austrittsfenster

8

Eintrittsfenster

9

Bedienelement

10

Leiterplatte

11

Anschlußbuchse

12

Schwalbenschwanzführung

13

Schwalbenschwanzklammer

14

Schwalbenschwanzführung

15

Zwischenstück

16

Schraube

17

Schiene

18

Feststellschraube

19

Klemmstück

Claims (15)

1. Lichtschranke mit einem, eine Basis (2) sowie zwei im wesentlichen zueinander parallele Schenkel (3) aufweisenden U-förmigen Gehäuse (1), mit einem, am einen Schenkel (3) angeordneten Sender und mit einem am anderen Schenkel (3) angeordneten Empfänger sowie mit im Gehäuse (1) angeordneten elektrischen und/oder elektronischen Bauteilen zum Betreiben der Lichtschranke, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Schenkel (3) des Gehäuses (1) jeweils eine Ausnehmung (4) aufweisen, daß die beiden Schenkel (3) des Gehäuses (1) ausgehend von dieser Ausnehmung (4) jeweils eine durchgehende Durchbrechung (5) aufweisen und daß der jeweiligen Ausnehmung (4) ein Verschlußdeckel (6) zugeordnet ist, welcher im Bereich der Durchbrechung (5) den Sender bzw. den Empfänger sowie weiterhin gegebenenfalls weitere elektrische und/oder elektronische Bauelemente aufweist.
2. Lichtschranke nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Ausnehmung (4) im wesentlichen über die gesamte Länge des Schenkels (3) erstreckt.
3. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausnehmungen (4) an den einander entgegengesetzt gerichteten Außenseiten und die Durchbrechungen (5) an den einander zugewandten Innenseiten der Schenkel (3) vorgesehen sind.
4. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußdeckel (6) im wesentlichen aus einem transparenten Kunststoffmaterial bestehen.
5. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Verschlußdeckel (6) ein Ein- bzw. Austrittsfenster (7, 8) für den Empfänger bzw. Sender integriert ist.
6. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußdeckel (6) Bedienelemente (9) und/oder optische Anzeigeelemente aufweisen.
7. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verschlußdeckel (6) zur Aufnahme einer Leiterplatte (10) ausgebildet sind.
8. Verschlußdeckel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß eine streifenförmige Leiterplatte (10) vorgesehen ist, welche an zwei Stellen flexibel ausgebildet ist, daß die Leiterplatte (10) parallel zur Basis (2) durch diese hindurchführbar ist, daß an den beiden Außenelementen der hindurchgeführten Leiterplatte (10) die beiden Verschlußdeckel (6) anordenbar sind und daß die beiden Verschlußdeckel (6) mit ihren Leiterplatten (10) in die korrespondierenden Ausnehmungen (4) einklappbar sind.
9. Lichtschranke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Bereich des Mittelelements der Leiterplatte (10) eine aus der Basis (2) des Gehäuses (1) herausgeführte Anschlußbuchse (11) vorgesehen ist.
10. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich der Basis (2) und/oder im Bereich des Schenkels (3) und/oder im Bereich des Verschlußdeckels (6) eine Einrichtung, insbesondere eine Schwalbenschwanzführung, zum Positionieren und/oder Justieren des Gehäuses (1) aufweist.
11. Lichtschranke nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Basis (2) des Gehäuses (1) veränderbar ist.
12. Lichtschranke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß in die Basis (2) ein Zwischenstück (15) einsetzbar ist.
13. Lichtschranke nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gehäuseteile und das Zwischenstück (15) durch eine basisparallele Schraube (16) fest miteinander verbunden sind.
14. Lichtschranke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (1) im Bereich der Basis (2) zweigeteilt ist, daß das eine Gehäuseteil eine Schiene (17) aufweist und daß auf dieser Schiene (17) das andere Gehäuseteil verschiebbar angeordnet sowie fixierbar ist.
15. Lichtschranke nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Basis (2) teleskopierbar ist.