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Die
Erfindung betrifft einen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs
1.
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Derartige
Sensoren dienen generell zur Erfassung von Objekten in Erfassungsbereichen
und weisen hierfür
geeignete Sensorkomponenten auf. Die Sensoren können dabei insbesondere als
optische, induktive, kapazitive oder Ultraschall-Sensoren ausgebildet sein.
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Zur
Einstellung der Betriebsart eines derartigen Sensors werden bestimmte
Parameterwerte vorgegeben. Für
einen optischen Sensor kann ein derartiger Parameterwert von einer
den Erfassungsbereich begrenzenden Tastweite gebildet sein. Die
Einstellung derartiger Parameter erfolgt typischerweise während eines
Einlernvorgangs vor Beginn des Arbeitsbetriebs des Sensors. Bei
der Einstellung der Tastweite wird mit dem optischen Sensor dabei
ein in der Tastweite angeordnetes Objekt detektiert. Mittels an
der Außenseite
des Gehäuses
angeordneter Einstellmittel wird dann die Empfindlichkeit des Sensors bei
der Detektion des Objekts eingestellt. Bei dieser Einstellung ist
es erforderlich, dass die Empfindlichkeit zu kleineren und größeren Werten
hin eingestellt werden kann. Hierzu können die Einstellmittel von zwei
Tasten gebildet sein, wobei bei Drücken der ersten Taste die Empfindlichkeit
zu größeren Werten
hin verstellt wird und bei Drücken
der zweiten Taste die Empfindlichkeit zu kleineren Werten hin verstellt
wird.
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Ein
wesentlicher Nachteil derartiger Einstellmittel besteht darin, dass
für das
Vorsehen von zwei Tasten, das heißt zwei separaten Einstellmitteln
am Gehäuse
des Sensors, ein relativ großer
Einbauraum am Gehäuse
vorgesehen sein muss. Da im Zuge der Miniaturisierung der Sensoren
die Baugrößen der Ge häuse derartiger
Sensoren immer kleiner dimensioniert werden, steht der hierfür benötigte Einbauraum
jedoch häufig
nicht zur Verfügung.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, für einen Sensor der eingangs
genannten Art ein einfach handhabbares Einstellmittel bereitzustellen,
welches gleichzeitig einen kleinen Einbauraum am Sensor benötigt.
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Zur
Lösung
dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte
Ausführungsformen
und zweckmäßige Weiterbildungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.
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Der
erfindungsgemäße Sensor
besteht aus einem Gehäuse
zur Aufnahme von Sensorkomponenten. In einer Gehäusewand ist ein Einstellmittel gelagert,
welches um eine Drehachse drehbar und mit einem Stellelement verbunden
ist. Bei Drehung des Einstellmittels ist in eine erste Drehrichtung
das Stellelement in mechanischem Kontakt mit einem ersten Kontaktelement.
In diesem wird ein Stromsignal generiert und bei Drehung des Einstellmittels
in die zweite Drehrichtung ist das Stellelement in mechanischem
Kontakt mit einem zweiten Kontaktelement, in welchem ein Stromsignal
generiert wird.
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Der
Grundgedanke der Erfindung besteht darin, dass mit dem Einstellmittel
durch Drehen in unterschiedlichen Richtungen Stromsignale in verschiedenen
Kontaktelementen generiert werden können. Durch die in den einzelnen
Kontaktelementen generierten Stromsignale können Parameterwerte in unterschiedlichen
Richtungen geändert
werden. Da allein durch Änderung
der Drehrichtung des Einstellmittels die Änderungsrichtung bei der Parametereinstellung
geändert
werden kann, reicht ein einzelnes Einstellmittel für den Einstellvorgang
aus. Dieses einzelne Einstellmittel weist einen geringen Platzbedarf auf
und kann somit auch in Gehäusen
von Sensoren mit sehr kleinen Baugrößen integriert werden.
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Die
Funktionalität
der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung
ist dadurch erhöht,
dass bei Ausüben
von Druck auf das Einstellmittel beide Kontaktelemente mit dem Stellelement
kontaktiert werden, so dass dann beide Kontaktelemente Stromsignale liefern.
Damit bildet das Einstellmittel ein tristabiles System, welches
drei diskrete Einstellmöglichkeiten aufweist,
mittels derer drei verschiedene Einstellmodi vorgesehen werden können.
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Das
erfindungsgemäße Einstellmittel
liefert somit bei kompaktem Aufbau eine vielfältige Einstellmöglichkeit
insbesondere für
Parameter des jeweiligen Sensors.
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Besonders
vorteilhaft wird mit der erfindungsgemäßen Einstellvorrichtung eine
Parametrierung des Sensors während
eines Einlernvorgangs vorgenommen. Durch Drehen des Einstellmittels
in die eine oder andere Richtung kann ein bestimmter Parameterwert
erhöht
oder verkleinert werden. Durch Drehen auf das Einstellmittel wird
durch die Stromsignale beider Kontaktelemente vorzugsweise ein Steuersignal
generiert. So kann dadurch beispielsweise der Einlernvorgang gestartet
und/oder beendet, beziehungsweise der eingestellte Parameterwert
für den
nachfolgenden Arbeitsbetrieb des Sensors übernommen werden.
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In
einer mechanisch besonders kompakten und einfachen Ausführungsform
kann das Einstellmittel von einem Stift gebildet sein, dessen oberes Ende
als Drehkopf ausgebildet ist, der an der Außenseite des Gehäuses freiliegt
und mit einem Schraubendreher betätigt werden kann. Dem so ausgebildeten
Einstellmittel ist als Stellelement eine federnd gelagerte und um
eine Achse kippbare Wippe zugeordnet. Zur Ankopplung des Einstellmittels
an die Wippe ist am unteren Ende des Stifts ein Führungselement vorgesehen,
welches in einer Mulde an der Oberseite geführt ist, wobei sich die Mulde
in Richtung der Achse der Wippe erstreckt. So wird auf konstruktiv
einfache Weise eine Ankopplung des Einstellmittels über das
Stellelement auf die Kontaktelemente zur Generierung der Stromsignale
erreicht. Bei Drehen des Einstellmittels mittels ei nes Schraubendrehers
liegt das Führungselement
an einer der Flanken der Mulden an, so dass die Wippe in die eine
oder andere Richtung gekippt wird, gegen das jeweilige Kontaktelement
drückt
und dadurch in diesem das Stromsignal generiert. Durch Ausüben eines
Drucks auf das Einstellmittel wird dagegen die Wippe gegen die Federkräfte der
Federlagerung nach unten gedrückt,
so dass dadurch die Wippe gegen beide Kontaktelemente gedrückt wird
und dadurch in beiden Kontaktelementen Stromsignale generiert werden.
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Die
hierfür
eingesetzten Kontaktelemente weisen an ihren Oberseiten Kontaktpads
auf, wobei diese bei Andrücken
des Stellelements verformt werden, wodurch Kontaktfedern im Innern
des jeweiligen Kontaktelements leitend verbunden werden.
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Die
so ausgebildeten Kontaktelemente weisen einen einfachen Aufbau und
eine kleine Baugröße auf.
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Besonders
vorteilhaft werden die Stromsignale der Kontaktelemente in der Auswerteeinheit
verarbeitet, in welcher auch die mit den Sensorkomponenten generierten
Sensorsignale ausgewertet werden. Damit ist kein zusätzlicher
Hardwareaufwand zur Auswertung der Sensorsignale notwendig.
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Die
erfindungsgemäße Einstellvorrichtung kann
für Sensoren
unterschiedlicher Ausprägung eingesetzt
werden. Insbesondere können
diese Sensoren als induktive, kapazitive oder optische Sensoren,
wie Lichttaster, Lichtschranken, Distanzsensoren oder dergleichen
ausgebildet sein.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es
zeigen:
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1:
Blockabschaltbild eines optischen Sensors mit einer Einstellvorrichtung
zur Vorgabe von Parameterwerten.
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2:
Detaildarstellung der Einstellvorrichtung des Sensors gemäß 1.
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel
eines optischen Sensors 1. Der optische Sensor 1 ist
im vorliegenden Fall als Lichttaster ausgebildet. Die Komponenten
des Lichttasters sind in einem Gehäuse 2 integriert.
Der Lichttaster dient zur Objekterfassung in einem Erfassungsbereich.
Hierzu weist der Lichttaster einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden
Sender 4 und einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden
Empfänger 6 auf.
Der Sender 4 ist beispielsweise von einer Leuchtdiode gebildet,
der Empfänger 6 kann
von einer Photodiode und dergleichen gebildet sein. In der dem Erfassungsbereich
zugewandten Frontwand des Gehäuses 2 ist
ein Fenster 7 vorgesehen. Die vom Sender 2 emittierten
Sendelichtstrahlen 3 gelangen durch das Fenster 7 in den
Erfassungsbereich. Die Sendelichtstrahlen 3 werden an einem
zu detektierenden Objekt 8 reflektiert und gelangen als
Empfangslichtstrahlen 5 über das Fenster 7 zum
Empfänger 6.
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Der
Sender 4 und der Empfänger 6 sind
an eine Auswerteeinheit 9 angeschlossen. Die Auswerteeinheit 9 ist
von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet. Die Auswerteeinheit 9 steuert
den Sender 2 an. Weiterhin erfolgt in der Auswerteeinheit 9 die
Auswertung der Empfangssignale des Empfängers 6 zur Generierung
eines Objektfeststellungssignals. Im vorliegenden Fall ist das Objektfeststellungssignal
von einem binären
Schaltsignal gebildet, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt 8 innerhalb
eines von einer Tastweite begrenzten Bereichs befindet oder nicht.
Zur Generierung des Schaltsignals wird das Empfangssignal mit einem Schwellwert
bewertet.
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Die
Tastweite bildet einen einstellbaren Parameter des Lichttasters.
Zur Einstellung dieses Parameters weist der Lichttaster eine Einstellvorrichtung 10 auf.
Diese Einstellvorrichtung 10 weist ein Einstellmittel 11 auf,
das im Gehäuse 2 so
gelagert ist, dass es an der Außenseite
des Gehäuses 2 zugänglich ist
und von einer Bedienperson betätigbar ist.
Als weitere Komponenten sind ein in Wirkverbindung mit dem Einstellmittel 11 stehendes
Stellelement 12 und zwei diesem zugeordnete Kontaktelemente 13a, 13b vorgesehen,
die an die Auswerteeinheit 9 angeschlossen sind. Durch
Betätigen
des Einstellmittels 11 wird das Stellelement 12 mit
einem oder beiden Kontaktelementen 13a, 13b kontaktiert. Sobald
ein Kontakt eines Kontaktelements 13a, 13b mit
dem Stellelement 12 vorliegt, wird in diesem ein Stromsignal
generiert, welches in die Auswerteeinheit 9 eingelesen
wird.
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Anhand
dieser Stromsignale erfolgt in der Auswerteeinheit 9 eine
Parametereinstellung.
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2 zeigt
in einer Detaildarstellung den Aufbau der Einstellvorrichtung 10.
Das Einstellmittel 11 ist von einem zylindrischen Stift 14 gebildet,
dessen oberes Ende als Drehkopf 15 ausgebildet ist. Der Stift 14 weist
als Bestandteil seiner Mantelfläche
eine Anlagefläche 16,
mit welcher dieser in der Gehäusewand
drehbar gelagert ist, auf. Weiterhin ist der Stift 14 auch
in axialer Richtung bewegbar gelagert. Der Drehkopf 15 steht über die
Oberseite der Gehäusewand
hervor. An der Oberseite des Drehkopfs 15 befinden sich
gekreuzte Schlitze 17, so dass dieser mit einem Schraubendreher
betätigt
werden kann. Die Komponenten des Einstellmittels 11 bestehen
aus nicht leitendem Kunststoff.
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Das
Stellelement 12 ist in Form einer Wippe ausgebildet, die
ebenfalls aus nicht leitendem Kunststoff besteht. Die längsseitigen
Enden der Wippe sind federnd gelagert. Hierzu liegen diese auf Federelementen 18 auf,
die Bestandteil eines Käfigs 19 sind.
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In
der Ruhestellung ist die Wippe auf den Federelementen 18 so
gelagert, dass deren Längsachse
in horizontaler Richtung verläuft.
Der Käfig 19 sitzt auf
einer Leiterplatte 20 auf, auf welcher in Abstand zueinander
liegend die beiden Kontaktelemente 13a, 13b angeordnet
sind. Die Kontaktelemente 13a, 13b liegen innerhalb
des Käfigs 19 unterhalb
der Wippe.
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Die
Wippe ist spiegelsymmetrisch zu einer quer zu deren Längsachse
verlaufenden Achse A ausgebildet.
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Die
Wippe weist an Ihrer Oberseite eine Mulde 21 auf. Diese
Mulde 21 verlauft entlang der Achse A und ist spiegelsymmetrisch
zu dieser ausgebildet. Der Boden der Mulde 21 in deren
Zentrum bildet eine ebene Fläche.
Daran grenzen die Flanken der Mulde 21 an, die von gekrümmten Randflächen der
Wippe gebildet sind.
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Zur
Ankopplung des Einstellmittels 11 an die das Stellelement 12 bildende
Wippe ist an der Unterseite des Stifts 14 ein Führungselement 22 vorgesehen.
Wie aus 2 ersichtlich, weist der Stift 14 eine ebene
kreisscheibenförmige
Unterseite auf. Von dieser ebenen Unterseite steht das Führungselement 22,
das mit dem Stift 14 einstückig ausgebildet ist, hervor.
Das Führungselement 22 ist
balkenförmig ausgebildet
und verläuft
längs einer
Geraden vom Mittelpunkt der Unterseite des Stifts 14 bis
zu dessen Rand, das heißt
die Länge
des Führungselements 22 entspricht
im Wesentlichen dem Radius des Stifts 14.
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Mit
dem Führungselement 22 wird
die Wirkverbindung des Einstellmittels 11 zum Stellelement 12 realisiert. 2 zeigt
dabei das Einstellmittel 11 in seiner Nullpunktstellung.
In dieser Nullpunktstellung liegt das Führungselement 22 auf
dem Boden der Mulde 21. In dieser Stellung übt das Einstellmittel 11 keinen
oder einen geringen Anpressdruck auf die Wippe auf, so dass diese
in der in 2 dargestellten Gleichgewichtsposition
liegt, in welcher die Unterseite der Wippe in Abstand zu beiden
Kontaktelementen 13a, 13b liegt. In dieser Stellung
werden in den Kontaktelementen 13a, 13b keine
Stromsignale generiert.
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Wird
der Stift 14 dagegen in eine Drehrichtung bezüglich seiner
Langsachse gedreht, so wird das Führungselement 22 an
dessen Unterseite je nach Drehrichtung mit Anpressdruck auf eine
der beiden Flanken der Mulde 21 geführt. Dadurch wird die Wippe
in die entsprechende Kipprichtung bezüglich der Ach se A gekippt,
so dass die nach unten gekippte Seite der Wippe gegen das Kontaktelement 13a oder das
Kontaktelement 13b drückt,
wodurch nur in diesem ein Stromsignal generiert wird.
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Wird
durch Ausüben
eines Drucks auf den Drehkopf 15 des Stifts 14 in
seiner Nullpunktstellung liegend ein Druck ausgeübt, so wird über den
Stift 14 die Wippe gegen die Federkräfte nach unten gedrückt, so
dass die Wippe gegen beide Kontaktelemente 13a, 13b drückt, wodurch
in beiden Kontaktelementen 13a, 13b Stromsignale
generiert werden.
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Die
Kontaktelemente 13a, 13b sind identisch ausgebildet
und weisen an ihrer Oberseite jeweils ein Kontaktpad 23a, 23b auf.
Bei Andrücken
der Wippe gegen ein Kontaktpad 23a, 23b werden
im Innern des jeweiligen Kontaktelements 13a, 13b elektrisch leitende
Kontaktfedern aneinander geführt,
wodurch ein Stromkreis geschlossen und ein Stromsignal generiert
wird.
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Im
vorliegenden Fall erfolgt mit der Einstellvorrichtung 10 eine
Einstellung der Tastweite des Lichttasters. Diese Einstellung erfolgt
in einem Einlernvorgang. Der Einlernvorgang wird durch ein Drücken auf
den Drehkopf 15 des Einstellmittels 11 ausgelöst. Durch
dieses Drücken
wird in beiden Kontaktelementen 13a, 13b ein Stromsignal
generiert, welche in der Auswerteeinheit 9 registriert
werden.
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Innerhalb
des Einlernvorgangs wird ein in der Tastweite angeordnetes Objekt 8 detektiert.
Der Schwellwert, mit dem die dabei im Empfänger 6 generierten
Empfangssignale bewertet werden, wird als Parameter eingestellt.
Dabei wird auch durch Drehen des Einstellmittels 11 in
die eine oder andere Richtung in dem Kontaktelement 13a oder
in dem Kontaktelement 13b ein Stromsignal generiert, wodurch
der Schwellwert vergrößert oder
verkleinert wird. Die Dauer des jeweiligen Stromsignals ist dabei
proportional zum Grad der Veränderung
des Schwellwerts.
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Vorzugsweise
ist an der Außenseite
eine Anzeigeeinheit vorgesehen, mittels derer die Parametereinstellung
visualisiert wird, wodurch der Einstellvorgang kontrolliert werden
kann. Insbesondere kann mit der Anzeigeeinheit angezeigt werden,
ob das in der Tastweite angeordnete Objekt 8 erkannt wird oder
nicht. Die Tastweite ist dann korrekt eingestellt, wenn diese Anzeige
gerade von „Objekt
nicht erkannt" auf „Objekt
erkannt" wechselt.
Diese Anzeige ist im einfachsten Fall von einer Leuchtdiode gebildet.
Weiter kann die Anzeigeeinheit auch Anzeigeelemente aufweisen, die
einerseits die Nullpunktstellung des Einstellmittels 11 anzeigen
und weiter anzeigen, ob durch Generieren eines Stromsignals in dem einen
Kontaktelement 13a oder im andern Kontaktelement 13b der
Parameter in die eine oder andere Richtung verändert wird.
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- 1
- Sensor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Sendelichtstrahlen
- 4
- Sender
- 5
- Empfangslichtstrahlen
- 6
- Empfänger
- 7
- Fenster
- 8
- Objekt
- 9
- Auswerteeinheit
- 10
- Einstellvorrichtung
- 11
- Einstellmittel
- 12
- Stellelement
- 13a
- Kontaktelement
- 13b
- Kontaktelement
- 14
- Stift
- 15
- Drehkopf
- 16
- Anlagefläche
- 17
- Schlitz
- 18
- Federelement
- 19
- Käfig
- 20
- Leiterplatte
- 21
- Mulde
- 22
- Führungselement
- 23a
- Kontaktpad
- 23b
- Kontaktpad
- A
- Achse