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Die vorliegende Erfindung betrifft ein modulares Mehrstrahllichtschrankensystem.
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Ein modulares Lichtgitter ist beispielsweise aus der
EP 2 730 952 A1 bekannt.
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Eine Mehrstrahllichtschranke mit einer Mutingfunktion ist beispielsweise aus der
EP 1 803 989 A1 bekannt.
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Die
EP 1 876 383 A2 offenbart eine Sicherheitsbarriere zum Steuern einer Durchgangszone mit einer Sicherheitssensoreinrichtung und mit einer Muting-Sensoreinrichtung.
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Die
US 2016/0097878 A1 offenbart einen Sicherheitslichtvorhang mit zusätzlichen Lichtgitterleisten, um zulässige Objekte zu erkennen, um den Sicherheitslichtvorhang zu überbrücken.
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Die
EP 0 369 386 A2 offenbart ein modulares Lichtgitter, welches aus einzelnen Lichtgittermodulen zusammengesteckt werden kann.
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Die
DE 10 2007 040 692 A1 offenbart eine optoelektronische Schutzeinrichtung mit einem Sensorausleger, in dem wenigstens ein Mutingsensor integriert ist.
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Die
EP 2 843 447 A1 offenbart ein Lichtgitter mit einem Sensorkopfgehäuse und einem zweiten Gehäuse, wobei das Sensorkopfgehäuse in dem zweiten Gehäuse drehbar gelagert ist.
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Die
DE 10 2004 012 794 A1 offenbart ein Lichtgitter mit einem leistenförmigen Gehäuse, wobei das Gehäuse Querstreben zwischen den Seitenwänden aufweist.
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Die
US 2001/0025918 A1 offenbart ein Lichtgitter, welches aus modularen Lichtgittermodulen zusammensetzbar ist.
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Die
DE 20 2006 014 304 U1 offenbart ein Lichtgitter, wobei im gleichen Gehäuse Bereiche unterschiedlicher optischer Auflösung vorhanden sind.
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Die
DE 10 2007 014 170 A1 offenbart eine optoelektronische Sensoranordnung mit einem Gehäuse und einem Rahmenprofil für das Gehäuse.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein modulares Mehrstrahllichtschrankensystem bereitzustellen, welches einen Transport von zulässigen Objekten durch die Mehrstrahllichtschranke ermöglicht und welche an eine Anwendung anpassbar ist.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch ein modulares Mehrstrahllichtschrankensystem mit mindestens einem Lichtschrankenmodul und einem Basismodul, wobei mindestens ein Mutingsensormodul vorgesehen ist, wobei das Lichtschrankenmodul und das Mutingsensormodul steckbar mit dem Basismodul verbindbar ist, wobei das Basismodul mindestens drei Aufnahmearme aufweist, wobei zwei Aufnahmearme für Mutingsensormodule vorgesehen sind und ein Aufnahmearm für Lichtschrankenmodule vorgesehen ist, wobei das Basismodul eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit aufweist.
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Das Lichtschrankenmodul, das Basismodul und das Mutingsensormodul weisen jeweils Modulgehäuse auf.
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Die Lichtschrankenmodule weisen jeweils mindestens einen Lichtsender oder mindestens einen Lichtempfänger auf. Lichtschrankenmodule mit Lichtsendern und Lichtschrankenmodule mit Lichtempfängern sind jeweils gegenüberliegend angeordnet, so dass Lichtsender und Lichtempfänger jeweils eine Lichtschranke bilden. Durch mehrere Lichtsender bzw. Lichtempfänger, welche nacheinander beabstandet in einer Reihe in den Lichtschrankenmodulen angeordnet sind, wird eine Mehrstrahllichtschranke gebildet, mit welcher ein Schutzfeld überwacht wird. Die Lichtstrahlen verlaufen dabei bevorzugt parallel. Durch eine Unterbrechung der Lichtstrahlen im Schutzfeld werden unzulässige Personen und Objekte detektiert. Aufgrund der Detektion werden sichere Ausgangssignale bzw. Objektfeststellungssignale an einem sicheren Ausgang gebildet, wodurch eine gefahrbringende Bewegung abgeschaltet werden kann.
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Das Objektfeststellungssignal wird über Ausgangsschaltelemente ausgegeben. Die Ausgangsschaltelemente werden üblicherweise mit einer Maschinensteuerung verbunden. Aus Sicherheitsgründen sind die Ausgangsschaltelemente redundant vorhanden, so dass zwei Ausgangsschaltelemente als Paar vorgesehen sind. Sobald nur ein Ausgangsschaltelement abschaltet, also beispielsweise von einem High-Pegel, beispielsweise 24 Volt auf einen Low-Pegel, beispielsweise Null-Volt schaltet, wird eine angeschlossene Maschine abgeschaltet. Das Ausgangsschaltelement wird auch als OSSD bezeichnet, wobei OSSD für ,Output Signal Switching Device` steht.
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Der Abstand der Lichtsender zueinander bzw. der Abstand der Lichtempfänger zueinander im Lichtschrankenmodul, bestimmt eine Auflösung der Lichtschrankenmodule bzw. der Mehrstrahllichtschranke.
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Die Lichtschrankenmodule können steckbar aneinander gereiht werden, um verschiedene Schutzfeldlängen zu bilden. Die Lichtschrankenmodule haben beispielsweise eine Länge von 300 mm, so dass durch eine Aneinanderreihung von Lichtschrankenmodulen Schutzfeldlängen von beispielsweise 600 mm, 900 mm, 1200 mm usw. gebildet werden können.
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Die Lichtschrankenmodule weisen bevorzugt lediglich an den jeweiligen Enden des Modulgehäuses Lichtsender oder Lichtempfänger auf, so dass beispielsweise die Lichtsender oder die Lichtempfänger in einem Abstand von ca. 300 mm angeordnet sind.
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Jedoch kann es auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei Lichtsender bzw. Lichtempfänger in einem Modulgehäuse des Lichtschrankenmoduls angeordnet sind, wodurch die Abstände zwischen den Lichtsendern bzw. den Lichtempfängern geringer wird, wodurch eine höhere Auflösung zur Detektion von Objekten erreicht wird.
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Die Lichtschrankenmodule werden bevorzugt senkrecht angeordnet, um ein senkrechtes Schutzfeld zu bilden.
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Ein Lichtschrankenmodul wird mit dem Basismodul verbunden. Die optional weiteren Lichtschrankenmodule sind mit dem ersten Lichtschrankenmodul, welches am Basismodul angeordnet ist, verbunden.
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Das Basismodul bildet das zentrale Modul des Mehrstrahllichtschrankensystems. Das Basismodul ist immer notwendig.
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Das Basismodul weist eine T-förmige oder kreuzförmige Form auf mit mindestens drei Armen zur Befestigung von Mutingsensormodulen und Lichtschrankenmodulen.
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Es sind auch zwei Basismodule vorgesehen, die jeweils gegenüberliegend angeordnet sind. An dem ersten Basismodul sind die Lichtschrankenmodule mit den Lichtsendern angeordnet und an dem zweiten Basismodul sind die Lichtschrankenmodule mit den Lichtempfängern angeordnet.
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Das Mutingsensormodul weist ebenfalls mindestens einen Lichtsender bzw. mindestens einen Lichtempfänger auf. Mutingsensormodule mit Lichtsendern und Mutingsensormodule mit Lichtempfängern sind jeweils gegenüberliegend angeordnet, so dass Lichtsender und Lichtempfänger jeweils eine Lichtschranke bilden. Bei den Mutingsensormodulen können die gebildeten Lichtschranken parallele oder gekreuzte Lichtstrahlen aufweisen.
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Durch eine Unterbrechung der Lichtstrahlen des Mutingsensormoduls werden unzulässige Personen und Objekte von zulässigen Objekten unterschieden. Aufgrund der Detektion werden Mutingsignale erzeugt, wonach durch die Mehrstrahllichtschranke kein Abschaltsignal erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt das Schutzfeld der Mehrstrahllichtschranke passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Das Mutingsensormodul hat beispielsweise eine Länge von 300 mm
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Bei der modularen Mehrstrahllichtschranke handelt es sich um ein Sicherheitssystem gemäß Maschinensicherheit, beispielsweise gemäß der Norm EN/ISO 13849-1 bzw. der Norm EN/IEC 62061, die beispielsweise den Rahmen für funktionale Sicherheit von sicherheitsbezogenen elektrischen Steuerungssystemen und deren Untersystemen an Maschinen bereitstellt. Bei der Mehrstrahllichtschranke handelt es sich beispielsweise um eine sichere berührungslose Schutzeinrichtung bzw. einen sicheren optoelektronischen Sensor gemäß EN 61496-1/2.
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Bei einer Mehrstrahllichtschranke ist im Gegensatz zu einem Lichtgitter eine Anordnung sehr dicht benachbarter Strahlen im Gehäuse nicht notwendig. Bei einer Mehrstrahllichtschranke ist zwischen den einzelnen Empfängermodulen bzw. den einzelnen Sendermodulen im Gehäuse Platz.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das Basismodul mindestens einen Lichtsender oder Lichtempfänger auf. Ein Basismodul mit Lichtsendern und ein Basismodul mit Lichtempfängern sind jeweils gegenüberliegend angeordnet, so dass Lichtsender und Lichtempfänger jeweils eine Lichtschranke bilden. Jedoch können die Lichtsender bzw. Lichtempfänger des Basismoduls auch mit einem Lichtempfänger bzw. Lichtsender des Mutingsensormoduls eine Lichtschranke bilden. Der Lichtsender bzw. Lichtempfänger ist dabei bevorzugt in einem der Arme des Basismoduls angeordnet. Dadurch können die Lichtstrahlen entweder zur Ergänzung der Mutingsensoren oder zur Ergänzung der Lichtschrankenmodule direkt im Basismodul angeordnet sein.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Modulgehäuse der Lichtschrankenmodule, des Basismoduls und des Mutingsensormoduls aus Kunststoff. Dadurch sind die Modulgehäuse besonders einfach und kostengünstig herstellbar.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die mechanischen Modulgehäuse der Lichtschrankenmodule und die mechanischen Modulgehäuse der Mutingsensormodule nahezu identisch ausgebildet. Lediglich Aperturöffnungen für die Lichtsender bzw. Lichtempfänger sind unterschiedlich angeordnet.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Modulgehäuse über mechanische Steckverbinder und elektrische Stecker miteinander verbunden. Die mechanischen Steckverbinder sind beispielsweise als konische Schwalbenschwanzhalterung ausgebildet, welche direkt in das Modulgehäuse integriert sind.
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Die elektrischen Steckverbinder sind bevorzugt als Stecker-/Buchsenverbindung ausgeführt, wobei die Steckverbindung durch das Modulgehäuse und einer vorgesehenen Dichtverbindung mit einem O-Ring gegenüber Feuchtigkeit geschützt ist.
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Gemäß der Erfindung weist das Basismodul eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit auf. Die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit ist elektrisch bzw. elektronisch mit den Lichtschrankenmodulen und den Mutingsensormodulen verbunden. Die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit wertet die Signale der Lichtschranken der Lichtschrankenmodule aus und bildet die Ausgangssignale bzw. die Objektfeststellungssignale. Weiter wertet die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit die Lichtschranken der Mutingsensormodulen aus und bildet die Mutingsignale, also Überbrückungssignale, wonach durch die Mehrstrahllichtschranke kein Abschaltsignal erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt das Schutzfeld der Mehrstrahllichtschranke passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Dabei ist bevorzugt eine erste zentrale Steuer- und Auswerteeinheit vorgesehen für das erste Basismodul für die Lichtempfänger und eine zweite zentrale Steuer- und Auswerteeinheit für das zweite Basismodul für die Lichtsender. Die beiden Steuer- und Auswerteeinheiten sind beispielsweise über eine Kabelverbindung miteinander verbunden, wodurch beispielsweise eine Synchronisierung stattfinden kann.
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Die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit weist beispielsweise eine zweikanalige Struktur auf mit beispielsweise zwei Mikrocontrollern, die sich gegenseitig überwachen. Dabei kann beispielsweise eine redundante Struktur mit zwei gleichen Mikrocontrollern vorgesehen sein oder eine diversitäre Struktur mit zwei unterschiedlichen Mikrokontrollern.
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In Weiterbildung der Erfindung sind alle externen elektrischen Anschlüsse an dem Basismodul angeordnet. Dadurch braucht nur das Basismodul mit einer externen Einheit verbunden werden. Dadurch werden die elektrische Verdrahtung und damit die Inbetriebnahme des modularen Mehrstrahllichtschrankensystems weiter vereinfacht.
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Das Basismodul weist beispielsweise folgende elektrische Verbindungen auf: Das erste Basismodul für die Lichtempfänger ist mit dem zweite Basismodul für die Lichtsender verbunden. Das Basismodul für die Lichtempfänger mit der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit ist mit einer Steuerung zur Abschaltung der Maschine verbunden. Weiter sind an dem ersten Basismodul elektronische Anschlüsse für Befehlstasten wie eine Reset-Taste oder eine Override-Taste angeordnet.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen die Lichtschrankenmodule jeweils eine Auflösung von 14 mm, 20 mm, 30 mm oder 40 mm auf zur Detektion von Objekten.
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Die Auflösung von 14 mm ist für einen Fingerschutz vorgesehen, wobei bereits ein Eingriff mit einem einzelnen Finger detektiert wird. Eine Auflösung von 20 mm bzw. 30 mm dient der Erkennung eines Eingriffs mit einer Hand. Dabei wird mindestens der flache Handrücken erkannt und detektiert. Mit einer Auflösung von 40 mm wird mindestens ein menschlicher Arm detektiert.
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Dadurch ist im Gegensatz zu einem Abstand von 300 mm der Lichtstrahlen eine viel höhere Auflösung möglich, wodurch die Mehrstrahllichtschranke zu einem Lichtvorhang wird, wodurch der Lichtvorhang viel näher an einer Stelle mit einer gefahrbringenden Bewegung montiert werden kann, da ein Eingriff bereits mit einem Finger oder Arm detektiert wird und kein ganzer Körper in das Mehrstrahllichtschrankensystem eindringen muss, um eine Detektion zu bewirken.
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In Weiterbildung der Erfindung sind Lichtschrankenmodule mit identischer oder unterschiedlicher Auflösung aneinander anreihbar. Dadurch können die notwendigen Auflösungen an eine bestimmte gewünschte Anwendung angepasst werden. Beispielsweise kann in einem ersten Bereich eine niedrige Auflösung für eine Zugangsabsicherung gewählt werden und in einem zweiten Bereich eine hohe Auflösung für eine Gefahrbereichsabsicherung,
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In Weiterbildung der Erfindung sind die mechanischen Modulgehäuse als Kunststoffspritzling ausgeführt und weisen im Innern des Gehäuses Verstärkungsrippen auf. Dadurch sind die Modulgehäuse preiswert herstellbar und dennoch mechanisch sehr stabil ausgeführt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind modulare Befestigungselemente angeordnet, an dem die Modulgehäuse befestigbar sind. Die modularen Befestigungselemente bilden einen modularen Befestigungsrahmen zur Befestigung der Modulgehäuse. Dadurch wird ein mechanisch sehr robustes System bereitgestellt.
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In Weiterbildung der Erfindung sind die Befestigungselemente gebildet durch Stangenelemente zur Befestigung der Gehäusemodule, wobei die Stangenelemente durch ein Basisbefestigungsmodul verbunden sind.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
- 1 ein modulares Mehrstrahllichtgittersystem;
- 2 ein modulares Mehrstrahllichtgittersystem mit abgetrennten Mutingsensormodulen;
- 3 ein Lichtschrankenmodul;
- 4 mechanische, elektronische und optische Komponenten eines Lichtschrankenmoduls;
- 5 mechanische und elektronische Komponenten eines Basismoduls;
- 6 ein Basismodul und ein verbundenes Mutingsensormodul;
- 7 ein Ende eines Lichtschrankenmoduls;
- 8 ein Montagehalter und ein modulares Befestigungselement;
- 9 ein Montagehalter und ein modulares Befestigungselement in einer Schnittdarstellung;
- 10 eine mögliche Verschwenkung des Mehrstrahllichtschrankensystems an einem Montagehalter;
- 11 ein Basisbefestigungsmodul und ein Stangenelement;
- 12 ein Basisbefestigungsmodul an einem Stangenelement montiert;
- 13 ein Mehrstrahllichtschrankensystem mit zwei angeordneten Mutingsensormodulen;
- 14 ein Mehrstrahllichtschrankensystem mit einem angeordneten Mutingsensormodul;
- 15 elektrische Verbindungen zwischen den Basismodulen und externen Einheiten.
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In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
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1 zeigt ein modulares Mehrstrahllichtschrankensystem 1, mit mindestens einem Lichtschrankenmodul 2 und einem Basismodul 3, wobei mindestens ein Mutingsensormodul 4 vorgesehen ist, wobei das Lichtschrankenmodul 2 und das Mutingsensormodul 4 steckbar mit dem Basismodul 3 verbindbar ist, wobei das Basismodul 3 mindestens drei Aufnahmearme 6 aufweist, wobei zwei Aufnahmearme 6 für Mutingsensormodule 4 vorgesehen sind und ein Aufnahmearm 6 für Lichtschrankenmodule 2 vorgesehen ist.
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Das Lichtschrankenmodul 2, das Basismodul 3 und das Mutingsensormodul 4 weisen jeweils ein Modulgehäuse 5 auf.
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Die Lichtschrankenmodule 2 weisen jeweils mindestens einen Lichtsender 11 oder mindestens einen Lichtempfänger 12 auf. Lichtschrankenmodule 2 mit Lichtsendern 11 und Lichtschrankenmodule 2 mit Lichtempfängern 12 sind jeweils gegenüberliegend angeordnet, so dass Lichtsender 11 und Lichtempfänger 12 jeweils eine Lichtschranke bilden. Durch mehrere Lichtsender 11 bzw. mehrere Lichtempfänger 12, welche nacheinander beabstandet in einer Reihe in den Lichtschrankenmodulen 2 angeordnet sind, wird eine Mehrstrahllichtschranke gebildet, mit welcher ein Schutzfeld überwacht wird. Die Lichtstrahlen verlaufen dabei parallel.
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Das Objektfeststellungssignal wird über Ausgangsschaltelemente ausgegeben. Die Ausgangsschaltelemente werden üblicherweise mit einer Maschinensteuerung verbunden. Hierzu ist beispielsweise ein Kabel vorgesehen.
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Der Abstand der Lichtsender 11 zueinander bzw. der Abstand der Lichtempfänger 12 zueinander im Lichtschrankenmodul 2, bestimmt eine Auflösung der Lichtschrankenmodule 2 bzw. der Mehrstrahllichtschranke.
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Die Lichtschrankenmodule 2 können steckbar aneinander gereiht werden, um verschiedene Schutzfeldlängen zu bilden. Die Lichtschrankenmodule 2 haben beispielsweise eine Länge von 300 mm, so dass durch eine Aneinanderreihung von Lichtschrankenmodulen 2 Schutzfeldlängen von beispielsweise 600 mm, 900 mm, 1200 mm usw. gebildet werden können.
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Gemäß 1 sind die Modulgehäuse 5 der Lichtschrankenmodule 2, des Basismoduls 3 und des Mutingsensormoduls 4 aus Kunststoff.
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Gemäß 1 sind die mechanischen Modulgehäuse der Lichtschrankenmodule 2 und die mechanischen Modulgehäuse der Mutingsensormodule 4 nahezu identisch ausgebildet. Lediglich Aperturöffnungen für die Lichtsender 11 bzw. Lichtempfänger 12 sind unterschiedlich angeordnet.
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Gemäß 1 sind die Modulgehäuse 5 über mechanische Stecker 7 bzw. Steckverbinder und elektrische Stecker 8 miteinander verbunden. Die mechanischen Steckverbinder 7 sind beispielsweise als konische Schwalbenschwanzverbindung ausgebildet, welche direkt in das Modulgehäuse 5 integriert sind.
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Die elektrischen Stecker 8 bzw. Steckverbinder sind beispielsweise als Stecker-/Buchsenverbindung ausgeführt, wobei die Steckverbindung durch das Modulgehäuse 5 und eine vorgesehene Dichtverbindung mit einem O-Ring gegenüber Feuchtigkeit geschützt ist.
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Gemäß 1 sind die mechanischen Modulgehäuse als Kunststoffspritzling ausgeführt und weisen im Innern des Gehäuses Verstärkungsrippen auf.
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Gemäß 1 sind modulare Befestigungselemente 14 angeordnet, an denen die Modulgehäuse 5 befestigbar sind. Die modularen Befestigungselemente 14 bilden einen modularen Befestigungsrahmen zur Befestigung der Modulgehäuse 5.
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Gemäß 2 sind die Mutingsensormodule 4 vom Basismodul 3 getrennt dargestellt. Beispielsweise wenn diese für Reparaturzwecke getauscht werden.
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Gemäß 3 weisen die Lichtschrankenmodule 2 lediglich an den jeweiligen Enden des Modulgehäuses 5 Lichtsender 11 oder Lichtempfänger 12 auf, so dass beispielsweise die Lichtsender 11 oder die Lichtempfänger 12 in einem Abstand von ca. 300 mm angeordnet sind.
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Jedoch kann es auch vorgesehen sein, dass mehr als zwei Lichtsender 11 bzw. Lichtempfänger 12 in einem Modulgehäuse 5 des Lichtschrankenmoduls 2 angeordnet sind, wodurch die Abstände zwischen den Lichtsendern 11 bzw. den Lichtempfängern 12 geringer werden, wodurch eine höhere Auflösung zur Detektion von Objekten erreicht wird.
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Die Lichtschrankenmodule 2 werden senkrecht angeordnet, um ein senkrechtes Schutzfeld zu bilden.
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Ein Lichtschrankenmodul 2 wird mit dem Basismodul 3 verbunden. Die optional weiteren Lichtschrankenmodule 2 sind mit dem ersten Lichtschrankenmodul 2, welches am Basismodul 3 angeordnet ist, verbunden.
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Gemäß 4 sind die mechanischen, elektronischen und optischen Komponenten eines Lichtschrankenmoduls 2 in einer Explosionsdarstellung dargestellt.
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An den Enden des mechanischen Modulgehäuses sind Doppellinsen 17 angeordnet. Vor den Linsen sind zum Schutz der Linsen Frontscheibenelemente 18 angeordnet. Im Innern des Gehäuses sind an den Enden Schirmbleche 19 angeordnet, um eine elektromagnetische Verträglichkeit zu verbessern. Die Schirmbleche 19 sind auf einer Leiterplatte 20 angeordnet, auf welcher auch die Sendelemente bzw. Empfangselemente angeordnet sind. Die Schirmbleche 19 und die Leiterplatten 20 werden durch Einsätze positioniert und zentriert. Rückseitig wird das Modulgehäuse 5 durch einen Deckel 21 verschlossen. An den stirnseitigen Enden sind die elektrischen Stecker 8 angeordnet. An den stirnseitigen Enden sind weiter O-Ring-Dichtungen angeordnet, um eine Abdichtung zu erreichen, wenn ein anderes Modulgehäuse 5 sich anschließt. Folgt kein weiteres Modul, wird das stirnseitige Ende mit einer Modulkappe verschlossen. An den Seitenwänden am Ende des Modulgehäuses 5 sind mechanische Schwalbenschwanzaufnahmen angeordnet, um eine mechanische Steckverbindung zwischen den Modulgehäusen 5 zu ermöglichen.
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Gemäß 5 sind die mechanischen und elektronischen Komponenten des Basismoduls 3 dargestellt.
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Das Basismodul 3 bildet das zentrale Modul des Mehrstrahllichtschrankensystems 1. Das Basismodul 3 ist immer notwendig.
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Das Basismodul 3 weist eine T-förmige oder kreuzförmige Form auf mit mindestens drei Aufnahmearmen 6 zur Befestigung von Mutingsensormodulen 4 und Lichtschrankenmodulen 2.
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Das Basismodul 3 weist ein mechanisches Modulgehäuse auf mit einem Aufnahmearm 6 für Lichtschrankenmodule und zwei Aufnahmearmen 6 für Mutingsensormodule. Die Arme 6 weisen auch mechanische Schwalbenschwanzaufnahmen auf, um eine mechanische Steckverbindung zwischen den Modulgehäusen zu ermöglichen. Die mechanischen Steckverbindungen sind damit identisch zu den Steckverbindungen zwischen den Modulgehäusen. Im Innern des Basismoduls ist ein EMV-Schirmblech 19 angeordnet. Weiter weist das Basismodul 3 eine Leiterplatte 20 mit der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit 9 auf. Die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 ist beispielsweise durch zwei Microcontroller 22 gebildet.
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Gemäß 5 weist das Basismodul 3 eine zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 auf. Die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 ist elektrisch bzw. elektronisch mit den Lichtschrankenmodulen und den Mutingsensormodulen verbunden. Die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 wertet die Signale der Lichtschranken der Lichtschrankenmodule aus und bildet die Ausgangssignale bzw. die Objektfeststellungssignale. Weiter wertet die zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 die Lichtschranken der Mutingsensormodulen aus und bildet die Mutingsignale, also Überbrückungssignale, wonach durch die Mehrstrahllichtschranke kein Abschaltsignal erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt das Schutzfeld der Mehrstrahllichtschranke passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Die Leiterplatte 20 ist mit dem Basismodulgehäuse 23 verschraubt. Die Rückseite des Basismodulgehäuses 23 ist mit einem Deckel 21 dicht verschlossen. An dem Basismodul 3 sind Kabel 24 mit Steckern 25 vorgesehen, um Basismodule 3 miteinander zu verbinden, um eine Verbindung mit einer externen Maschinensteuerung herzustellen und um externe Bedienelemente anzuschließen.
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Es sind auch zwei Basismodule 3 vorgesehen, die jeweils gegenüberliegend angeordnet sind. An dem ersten Basismodul 3 sind die Lichtschrankenmodule 2 mit den Lichtsendern 11 angeordnet und an dem zweiten Basismodul 3 sind die Lichtschrankenmodule 2 mit den Lichtempfängern 12 angeordnet.
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Dabei ist eine erste zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 vorgesehen für das erste Basismodul 3 für die Lichtempfänger 12 und eine zweite zentrale Steuer- und Auswerteeinheit 9 für das zweite Basismodul 3 für die Lichtsender 11. Die beiden Steuer- und Auswerteeinheiten 9 sind beispielsweise über eine Kabelverbindung miteinander verbunden, wodurch beispielsweise eine Synchronisierung stattfinden kann.
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Gemäß 5 sind alle externen elektrischen Anschlüsse an dem Basismodul 3 angeordnet.
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Das Basismodul 3 weist beispielsweise folgende elektrische Verbindungen auf. Das erste Basismodul 3 für die Lichtempfänger 12 ist mit dem zweiten Basismodul 3 für die Lichtsender 11 verbunden. Das Basismodul 3 für die Lichtempfänger 12 mit der zentralen Steuer- und Auswerteeinheit 9 ist mit einer Steuerung zur Abschaltung der Maschine verbunden. Weiter sind an dem ersten Basismodul 3 elektronische Anschlüsse für Befehlstasten wie eine Reset-Taste oder eine Override-Taste angeordnet.
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Gemäß 6 ist ein Mutingsensormodul 4 dargestellt, welches an einem Basismodul 3 angeordnet ist.
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Das Mutingsensormodul 4 weist ebenfalls mindestens einen Lichtsender 11 bzw. mindestens einen Lichtempfänger 12 auf. Mutingsensormodule 4 mit Lichtsendern 11 und Mutingsensormodule 4 mit Lichtempfängern 12 sind jeweils gegenüberliegend angeordnet, so dass Lichtsender 11 und Lichtempfänger 12 jeweils eine Lichtschranke bilden. Bei den Mutingsensormodulen 4 können die gebildeten Lichtschranken parallele oder gekreuzte Lichtstrahlen aufweisen.
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Durch eine Unterbrechung der Lichtstrahlen des Mutingsensormoduls 4 werden unzulässige Personen und Objekte von zulässigen Objekten unterschieden. Aufgrund der Detektion werden Mutingsignale erzeugt, wonach durch die Mehrstrahllichtschranke 1 kein Abschaltsignal erzeugt wird, wodurch ein zulässiges Objekt das Schutzfeld der Mehrstrahllichtschranke passieren kann, ohne dass eine gefahrbringende Bewegung gestoppt werden muss.
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Das Mutingsensormodul 4 hat beispielsweise eine Länge von 300 mm.
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Gemäß einer nicht dargestellten Ausführungsform sind Lichtschrankenmodule 2 mit identischer oder unterschiedlicher Auflösung aneinander anreihbar.
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7 zeigt ein Ende eines Lichtschrankenmoduls 2 mit einer Verschlusskappe. Dabei sind die optischen Linsen dargestellt. Dabei bilden zwei benachbarte optischen Linsen, welche einstückig miteinander verbunden sind, einen Lichtsender 11 bzw. einen Lichtempfänger 12 mit jeweils zwei Sendeelementen bzw. zwei Empfangselementen. Weiter ist eine Befestigungsöffnung dargestellt.
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8 zeigt einen Montagehalter 26 und ein modulares Befestigungselement 14, wobei der Montagehalter 26 verschiebbar an dem Befestigungselement 14 befestigt ist. Der Montagehalter 26 weist hierzu zwei Spannbacken 27 auf, die jeweils mittels zweier Schrauben fixiert werden können.
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9 zeigt einen Montagehalter 26 und ein modulares Befestigungselement 14 in einer Schnittdarstellung. Das Befestigungselement 14 weist gegenüberliegende Radienflächen auf. Die Spannbacken 27 des Montagehalters 26 greifen an den Radienflächen, so dass der Montagehalter 26 entlang der Radienflächen verschiebbar und verschwenkbar ausgebildet ist.
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10 zeigt eine mögliche Verschwenkung des Mehrstrahllichtschrankensystems 1 an einem Montagehalter 26 mit Verschwenkwinkeln von 2,5° und 4°. Dadurch können die gegenüberliegenden Mehrstrahllichtschrankensysteme 1 aufeinander ausgerichtet werden.
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Gemäß 11 sind die Befestigungselemente 14 gebildet durch Stangenelemente 15 zur Befestigung der Modulgehäuse, wobei ein Basisbefestigungsmodul 16 an einem Stangenelement 15 angeordnet ist. Das Basisbefestigungsmodul 16 weist integrierte Montagehalter 26 für weitere Befestigungselemente 14 auf. Die weiteren Befestigungselemente 14 können dabei auch verschwenkbar an dem Basisbefestigungsmodul 16 angeordnet werden.
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Gemäß 12 ist ein Basisbefestigungsmodul 16 an einem Stangenelement 15 montiert.
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13 zeigt ein Mehrstrahllichtschrankensystem 1 mit zwei zu verbindenden Mutingsensormodulen 4.
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14 zeigt ein Mehrstrahllichtschrankensystem 1 mit einem zu verbindenden Mutingsensormodul 4.
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15 zeigt eine schematische Darstellung eines modularen Mehrstrahllichtschrankensystems 1 mit elektrischen Verbindungen zwischen den Basismodulen 3 und externen Einheiten.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Modulares Mehrstrahllichtschrankensystem
- 2
- Lichtschrankenmodul
- 3
- Basismodul
- 4
- Mutingsensormodul
- 5
- Modulgehäuse
- 6
- Aufnahmearme
- 7
- mechanische Stecker
- 8
- elektrische Stecker
- 9
- zentrale Steuer- und Auswerteeinheit
- 10
- elektrische Anschlüsse
- 11
- Lichtsender
- 12
- Lichtempfänger
- 14
- modulare Befestigungselemente
- 15
- Stangenelemente
- 16
- Basisbefestigungsmodul
- 17
- Doppellinse
- 18
- Frontscheibenelemente
- 19
- Schirmbleche
- 20
- Leiterplatten
- 21
- Deckel
- 22
- Mikrocontroller
- 23
- Basismodulgehäuse
- 24
- Kabel
- 25
- Stecker
- 26
- Montagehalter
- 27
- Spannbacken
