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Die vorliegende Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor gemäß dem Oberbegriff von Anspruch 1 sowie ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Sensors nach dem Oberbegriff von Anspruch 13.
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Die
DE4430778C2 offenbart einen Tubus zur Kopplung mit insbesondere optischen Sende- und/oder Empfangselementen und mit Störstrahlung unterdrückenden Mitteln, wobei die Störstrahlung unterdrückenden Mittel aus Störstrahlung absorbierenden und mehrfachreflektierenden Oberflächen bestehen, die durch mehrere sich jeweils im Wesentlichen längs einer durch die optische Achse des Tubus verlaufenden Ebene erstreckende Rippen gebildet sind.
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Derartige Tuben werden in Sensoranordnungen, beispielsweise Lichtschranken verwendet, wobei der Empfänger mit dem Tubus gekoppelt und der Sender entweder vom Tubus getrennt oder ebenfalls mit dem Tubus gekoppelt und im Bereich des Empfängers angeordnet ist. Im Fall des vom Tubus getrennten Senders gelangt die von ihm emittierte Strahlung durch die der Empfängerseite des Tubus gegenüberliegende Tubuseintritts-öffnung in den Tubus hinein und wird von dem Empfänger nachgewiesen. Ist der Sender mit dem Tubus gekoppelt, so wird die emittierte Strahlung außerhalb des Tubus zurück in den Tubus hinein reflektiert und dann von dem Empfänger nachgewiesen. In der Regel befindet sich an der Eintrittsöffnung des Tubus eine Linsenanordnung, die die in den Tubus einfallende Strahlung auf den im Wesentlichen im Brennpunkt der Linsenanordnung angeordneten Empfänger fokussiert.
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Bei derartigen Tuben können sowohl durch externe Strahlungsquellen als auch durch die vom Sender emittierte Strahlung selbst Reflexionen im Inneren des Tubus verursacht werden, die zu einer unerwünschten Erhöhung der vom Empfänger nachgewiesenen Strahlungsmenge führen. Dadurch kann die sichere Funktionsweise der in Verbindung mit dem Tubus eingesetzten Sensoranordnung beeinträchtigt werden. Für einen einwandfreien Betrieb einer solchen Sensoranordnung muss somit die die unerwünschte Reflexionen verursachende und zu einer unerwünscht hohen vom Empfänger nachgewiesenen Strahlungsmenge führende Störstrahlung zumindest soweit unterdrückt werden, dass die Funktionsweise der Sensoranordnung durch die zusätzliche Strahlungsmenge nicht beeinträchtigt wird.
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Es ist bekannt, Tuben zur Unterdrückung von Störstrahlung als sogenannte Lichtfallen auszubilden, indem das Tubusinnere mit mehreren senkrecht zur optischen Achse des Tubus verlaufenden Blechen versehen wird, die als Lochblenden mit in Richtung der einfallenden Strahlung entlang der optischen Achse des Tubus kleiner werdenden Blendenöffnungen ausgebildet sind. Durch eine derartige bekannte Anordnung kann eine zufriedenstellende Störstrahlungsunterdrückung erzielt werden. Die Herstellung solch kompliziert aufgebauter Tuben ist jedoch sehr aufwändig, da mehrere Bleche in einen zuvor separat herzustellenden Tubus an genau zu definierenden Positionen eingesetzt werden müssen.
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Es ist weiterhin bekannt, im Spritzgußverfahren herstellbare Tuben als Lichtfallen zu verwenden, deren innere freie Querschnittsfläche in Richtung der einfallenden Strahlung entlang der optischen Achse des Tubus stufenförmig abnimmt. Die mit derartigen Tuben erzielbare Unterdrückung von Störstrahlung ist jedoch schlechter als bei den oben genannten, mit Blechen versehenen Tuben und ermöglicht insbesondere bei kürzeren Tuben keinen ausreichenden Schutz vor einfallender Störstrahlung.
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Eine Aufgabe der Erfindung besteht darin, einen verbesserten optoelektronischen Sensor und einen verbesserten Tubus für einen optoelektronischen Sensor bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird gemäß Anspruch 1 gelöst durch einen optoelektronischen Sensor mit mindestens einem Sendeelement und mindestens einem Empfangselement und mindestens einem Tubus vor dem Sendeelement, wobei der Tubus eine lichtabsorbierende Oberfläche aufweist, wobei die lichtabsorbierende Oberfläche durch ein dunkles thermoplastisches Elastomer mit einer matten Oberfläche gebildet ist.
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Die Aufgabe wird weiter gelöst gemäß Anspruch 13 durch ein Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Sensors mit mindestens einem Sendeelement und mindestens einem Empfangselement und mindestens einem Tubus vor dem Sendeelement, wobei der Tubus eine lichtabsorbierende Oberfläche aufweist, wobei die lichtabsorbierende Oberfläche durch ein dunkles thermoplastisches Elastomer gebildet wird, wobei der Tubus und das thermoplastische Elastomer mit einer matten Oberfläche in einem Zweikomponenten-Spritzgussverfahren hergestellt wird.
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Durch die Erfindung wird ein optoelektronischer Sensor mit einem Tubus geschaffen, bei dem die innere, einer optischen Achse des Sendeelements zugewandte Oberfläche durch das dunkle thermoplastische Elastomer mit der matten Oberfläche so ausgebildet ist dass die Oberfläche die ausgehende Störstrahlung durch Absorption so weit abschwächt wird, dass die zum Empfänger gelangende restliche Störstrahlung gegenüber der nachzuweisenden, vom Sender emittierten Strahlung entweder vernachlässigt werden kann oder unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt. Die Absorption wird durch die dunkle Farbe und durch die Oberflächenvergrößerung der matten Oberfläche verbessert.
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Die lichtabsorbierende Oberfläche ist dabei an der Tubusinnenseite angeordnet, welche der optischen Achse des Sendeelements zugewandt ist bzw. welche von Störlichtstrahlen beaufschlagt wird welche nicht entlang der optischen Achse des Sendeelements verläuft.
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Damit lässt sich bei dem Sendeelement, das eine bestimmte Abstrahlcharakteristik aufweist und mit dem Tubus gekoppelt ist und der Abstrahlwinkel des Sendeelements größer als der für die jeweilige Anwendung gewünschte Abstrahlwinkel ist, der unerwünschte Teil der vom Sender emittierten Strahlung ausblenden.
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Das dunkle thermoplastische Elastomer kann beispielsweise schwarz ausgebildet sein, wodurch die Absorption weiter verbessert wird. Die Farbe des thermoplastischen Elastomers kann dabei an die Farbe des verwendeten Nutzlichts angepasst sein, so dass eine verbesserte Absorption erfolgt. Beispielsweise wird Infrarotlicht als Nutzlicht verwendet. Jedoch kann auch farbiges Licht, beispielsweise Rotlicht verwendet werden. Weiter ist beispielsweise auch Weißlicht als Nutzlicht möglich, insbesondere bei Farbsensoren. Insbesondere wird Laserlicht als Nutzlicht verwendet.
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Durch die Herstellung im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren kann der Tubus zusammen mit der lichtabsorbierenden Oberfläche in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden, wodurch eine preiswerte Herstellung möglich ist. Nachfolgende Arbeitsschritte zur Oberflächenbehandlung, wie beispielsweise Lackieren entfallen damit.
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Der Tubus besteht dabei aus einem ersten Werkstoff, insbesondere Kunststoff, beispielsweise Thermoplast auf dem dann die lichtabsorbierende Oberfläche aus dem zweiten Werkstoff, nämlich dem thermoplastischen Elastomer gebildet ist.
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Der Tubus ist dabei optional bevorzugt als einstückiges Teil in einem Zweikomponenten Spritzverfahren hergestellt.
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Thermoplastische Elastomere (kurz: TPE) sind spezielle Hochleistungs-Kunststoffe, welche sich bei Raumtemperatur vergleichbar den klassischen Elastomeren verhalten, sich allerdings unter Wärmezufuhr plastisch verformen lassen. Im thermoplastischen Material sind elastische Polymerketten eingebunden, deshalb lassen sich die Elastomere sehr gut verarbeiten. Unter Wärmeeinwirkung kann man sie wiederholt aufschmelzen während sie sich bei Kühlung verfestigen.
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Optional befindet sich im Bereich der Austrittsöffnung des Tubus eine Linse oder eine Linsenanordnung, die die Lichtstrahlen des Sendeelements fokussiert. Bei der Linse bzw. den Linsen kann es sich beispielsweise um eine Kunststofflinse bzw. Kunststofflinsen handeln.
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Bei dem optoelektronischen Sensor kann es sich beispielsweise um eine Lichtschranke, einen Lichttaster, eine Reflexionslichtschranke, ein Distanzsensor, ein Lichtlaufzeitsensor, ein Triangulationssensor, ein Lichtgitter, ein Lichtvorhang oder ähnliches handeln.
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Derartige optoelektronische Sensoren weisen ein Sensorgehäuse mit einer Steuer- und Auswerteeinheit auf. Weiter sind Signalausgänge bzw. Datenausgänge vorhanden, um das Sensorsignal auszugeben, wodurch das Sensorsignal weiter verarbeitet werden kann. Derartige Sensoren werden in der Automatisierungstechnik eingesetzt um Objekte, Abstände, Farben oder ähnliches zu detektieren und zu überwachen.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das thermoplastische Elastomer eine Struktur, insbesondere eine Mikrostruktur auf.
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Die Struktur bzw. Mikrostruktur weist eine Geometrie auf, die Reflexionen und Streuungen verhindert. Die Struktur bzw. Mikrostruktur wird dabei durch ein Werkzeug prozesssicher vorgegeben. Dadurch, dass der Oberflächenwerkstoff ein thermoplastisches Elastomer ist, hat dieser Werkstoff ein hohes Rückstellverhalten und kann einfach entformt werden, ohne dass die Mikrostruktur beschädigt wird. Eine Verformung der Mikrostruktur während der Entformung ist durch das Rückstellverhalten nur temporär.
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Bei der Struktur bzw. Mikrostruktur kann es sich beispielsweise um Strukturteile von beispielsweise flächig angeordnete Kegel, Kegelstümpfe, Pyramiden, Pyramidenstümpfe, Zylinderstümpfe, Stifte, Fäden oder ähnliches handeln.
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Die Struktur bzw. Mikrostruktur weist beispielsweise Strukturteile mit einer Länge von 10 µm bis 1 mm insbesondere von 20 µm bis 200 µm auf.
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Die Mikrostruktur kann beispielsweise eine regelmäßige wiederkehrende Struktur aufweisen.
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Dadurch, dass das thermoplastische Elastomer elastisch ist, können sogar Strukturen bzw. Mikrostrukturen mit Hinterschnitten erzeugt und entformt werden ohne diese zu beschädigen und obwohl das Werkzeug einstückig ausgebildet ist. Durch eine Mikrostruktur mit Hinterschnitten kann eine Mikrostruktur mit einer besonders hohen Absorptionseigenschaft von Lichtstrahlen erzeugt werden.
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Weiter kann durch die Verwendung von thermoplastischem Elastomer als Werkstoff, welches eine niedrige Viskosität aufweist im Spritzguss eine Mikrostruktur mit scharfkantigen Strukturen erzeugt werden, zur Verhinderung von Streuungen.
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Durch die Verwendung von thermoplastischem Elastomer als Werkstoff wird auch der Verschleiß des Werkzeuges zur Herstellung der Mikrostruktur minimiert, da bei der Entformung kaum eine mechanische Beanspruchung der Struktur bzw. Mikrostruktur des Werkzeuges entsteht.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das thermoplastische Elastomer ein Kautschuk. Dabei kann es sich insbesondere um einen Silikonkautschuk handeln.
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Silikone (auch Poly(organo)siloxane oder kurz Siloxane) bezeichnen eine Gruppe synthetischer Polymere. Bei diesen Polymeren sind Siliciumatome über Sauerstoffatome netzartig oder zu Molekülketten verknüpft.
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Silikone nehmen aufgrund ihrer Beschaffenheit eine Zwischenstellung zwischen anorganischen und organischen Verbindungen ein. Sie weisen ein einzigartiges Eigenschaftsspektrum auf, welches bisher von keinem anderen Elastomer erreicht wird. Silikone sind in einem besonders großen Temperaturbereich von -115°C bis +315°C einsetzbar.
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Silikon ist beständig gegenüber Ozon, UV-Strahlung und Heißluft. Silikon kann je nach Einsatzgebiet elektrisch leitfähig, elektrisch widerstandsfähig und flammhemmend hergestellt werden. Silikonkautschuk weist beispielsweise einen Härtebereich von 30 - 80° Shore A auf.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vor dem Tubus eine Frontscheibe angeordnet. Die Frontscheibe schützt den optoelektronischen Sensor vor Umgebungseinflüssen. Die Frontscheibe ist dabei vorzugsweise direkt mit dem Tubus verbunden, bzw. liegt an dem Tubus flächig an. Dadurch ist gewährleistet, dass das Licht nur über die Frontscheibe den optoelektronischen Sensor verlassen kann und kein Licht zwischen Tubus und Frontscheibe gelangen kann. Die Frontscheibe kann farbig ausgebildet sein und als optisches Filter ausgebildet sein, um zusätzlichen Schutz gegenüber Störlicht zu bilden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist ein Übergang zwischen der Frontscheibe und dem Tubus eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer auf. Dadurch ist der Übergang zwischen Tubus und Frontscheibe optisch dicht verbunden und an der Verbindungstelle ist zusätzlich eine verbesserte Absorption gewährleistet. Das thermoplastische Elastomer liegt dabei insbesondere flächig oder zumindest mit einer Kante an der Frontscheibe an.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Tubus eine integrierte Blende auf, wobei die Blende durch das thermoplastische Elastomer gebildet ist. Durch die Verwendung von dem thermoplastischem Elastomer kann der Rand der Blende sehr scharfkantig ausgebildet werden. Dadurch kann eine Halo-Erzeugung minimiert werden, welcher bei einer Blende aus herkömmlichem härteren Kunststoff stärker auftreten würde, da hierbei die Blende nicht so scharfkantig ausgebildet werden konnte wie gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung. Die Blende ist ringförmig ausgebildet mit einer zentralen Öffnung für das Nutzlicht des Sendeelements, insbesondere runden, kreisförmigen oder ovalen Öffnung. Der Rand der Öffnung ist scharfkantig ausgebildet. Mit der Blende wird der Strahlquerschnitt begrenzt.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Tubus im Bereich zwischen der Blende und dem Sendeelement eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer auf. Damit weist der Bereich zwischen dem Tubus und dem Sendeelement eine Schicht mit einer hohen Absorption auf, wodurch Licht, dass nicht durch die Blendenöffnung verläuft absorbiert wird.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen alle Flächen des Tubus welche einer optischen Achse des Sendeelements zugewandt sind jeweils eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer auf. Dadurch werden nahezu alle Lichtstrahlen die nicht entlang der optischen Achse verlaufen durch die Oberfläche des thermoplastischen Elastomers absorbiert, wodurch Störlicht vermieden wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Sendeelement auf einer Leiterplatte angeordnet und ein Übergang zwischen der Leiterplatte und dem Tubus weist eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer auf. Damit ist der Bereich zwischen dem Tubus und der Leiterplatte optisch dicht verbunden und zusätzlich eine Schicht mit einer hohen Absorption gebildet. Das thermoplastische Elastomer liegt dabei insbesondere flächig oder zumindest mit einer Kante an der Leiterplatte an.
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In Weiterbildung der Erfindung ist vor dem Empfangselement ein weiterer Tubus angeordnet, wobei der Tubus an der Innenseite, welche der optischen Achse des Empfangselements zugewandt ist, eine lichtabsorbierende Oberfläche aufweist, wobei die lichtabsorbierende Oberfläche durch ein dunkles thermoplastisches Elastomer gebildet ist.
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Im Fall des mit dem Empfänger gekoppelten Tubus wird somit erreicht, dass im Wesentlichen nur die Strahlung des vom Empfängertubus getrennt angeordneten Senders und nur eine vernachlässigbare Menge an Störstrahlung den Empfänger erreicht.
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Optional befindet sich im Bereich der Eintrittsöffnung des Tubus eine Linse oder eine Linsenanordnung, die die Lichtstrahlen auf das Empfangselement fokussiert. Bei der Linse bzw. den Linsen kann es sich beispielsweise um eine Kunststofflinse bzw. Kunststofflinsen handeln.
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In Weiterbildung der Erfindung weisen alle Flächen des Tubus welche einer optischen Achse des Empfangselements zugewandt sind jeweils eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer auf. Dadurch werden nahezu alle Lichtstrahlen die nicht entlang der optischen Achse verlaufen durch die Oberfläche des thermoplastischen Elastomers absorbiert, wodurch Störlicht vermieden wird.
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In Weiterbildung der Erfindung ist das Empfangselement auf einer Leiterplatte angeordnet und ein Übergang zwischen der Leiterplatte und dem Tubus weist eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer auf. Damit ist der Bereich zwischen dem Tubus und der Leiterplatte optisch dicht verbunden und zusätzlich eine Schicht mit einer hohen Absorption gebildet. Das thermoplastische Elastomer liegt dabei insbesondere flächig oder zumindest mit einer Kante an der Leiterplatte an.
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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 eine Lichtschranke;
- 2 einen Lichttaster;
- 3 eine Reflexionslichtschranke;
- 4 einen Distanzsensor;
- 5 bis 8 jeweils einen optoelektronischen Sensor;
- 9 bis 14 jeweils eine Struktur bzw. Mikrostruktur.
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In den nachfolgenden Figuren sind identische Teile mit identischen Bezugszeichen versehen.
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Bei den erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensoren 1 gemäß 1 bis 4 kann es sich beispielsweise um eine Lichtschranke gemäß 1, einen Lichttaster gemäß 2, eine Reflexionslichtschranke gemäß 3 mit einem Reflektor 18, ein Distanzsensor gemäß 4, ein Lichtlaufzeitsensor, ein Triangulationssensor, ein Lichtgitter, ein Lichtvorhang oder ähnliches zur Detektion von Objekten 16 handeln.
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Derartige optoelektronische Sensoren 1 weisen mindestens ein Sensorgehäuse 15 und eine Steuer- und Auswerteeinheit auf. Weiter sind Signalausgänge bzw. Datenausgänge vorhanden, um das Sensorsignal auszugeben, wodurch das Sensorsignal weiterverabeitet werden kann. Derartige optoelektronische Sensoren 1 werden in der Automatisierungstechnik eingesetzt um Objekte, Abstände, Farben oder ähnliches zu detektieren und zu überwachen.
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5 zeigt einen optoelektronischen Sensor 1 in einer detaillierteren Darstellung mit mindestens einem Sendeelement 2 und mindestens einem Empfangselement 3 und mindestens einem Tubus 4 vor dem Sendeelement 2, wobei der Tubus 4 eine lichtabsorbierende Oberfläche 5 aufweist, wobei die lichtabsorbierende Oberfläche 5 durch ein dunkles thermoplastisches Elastomer 6 mit einer matten Oberfläche gebildet ist.
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Gemäß 5 ist ein optoelektronischer Sensor 1 mit einem Tubus 4 geschaffen, bei dem die innere, einer optischen Achse 14 des Sendeelements 2 zugewandte Oberfläche durch das dunkle thermoplastische Elastomer 6 mit der matten Oberfläche so ausgebildet ist dass die Oberfläche die ausgehende Störstrahlung durch Absorption so weit abschwächt wird, dass die zum Empfänger gelangende restliche Störstrahlung gegenüber der nachzuweisenden, vom Sender emittierten Strahlung entweder vernachlässigt werden kann oder unterhalb eines bestimmten Schwellenwerts liegt. Die Absorption wird durch die dunkle Farbe und durch die Oberflächenvergrößerung der matten Oberfläche verbessert.
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Die lichtabsorbierende Oberfläche ist dabei an der Tubusinnenseite angeordnet, welche der optischen Achse 14 des Sendeelements 2 zugewandt ist bzw. welche von Störlichtstrahlen beaufschlagt wird welche nicht entlang der optischen Achse 14 des Sendeelements 2 verläuft.
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Damit lässt sich bei dem Sendeelement 2, das eine bestimmte Abstrahlcharakteristik aufweist und mit dem Tubus 4 gekoppelt ist und der Abstrahlwinkel des Sendeelements 2 größer als der für die jeweilige Anwendung gewünschte Abstrahlwinkel ist, der unerwünschte Teil der vom Sender emittierten Strahlung ausblenden.
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Das dunkle thermoplastische Elastomer 6 kann beispielsweise schwarz ausgebildet sein. Durch die Herstellung im Zweikomponenten-Spritzgussverfahren kann der Tubus 4 zusammen mit der lichtabsorbierenden Oberfläche 5 in einem einzigen Arbeitsschritt hergestellt werden.
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Der Tubus 4 besteht dabei aus einem ersten Werkstoff, insbesondere Kunststoff, beispielsweise Thermoplast auf dem dann die lichtabsorbierende Oberfläche 5 aus dem zweiten Werkstoff, nämlich dem thermoplastischen Elastomer 6 gebildet ist.
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Der Tubus 4 ist dabei optional bevorzugt als einstückiges Teil in einem Zweikomponenten Spritzverfahren hergestellt.
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Gemäß 5 weist das thermoplastische Elastomer 6 eine Struktur, insbesondere eine Mikrostruktur 7 auf.
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Die Struktur bzw. Mikrostruktur 7 weist eine Geometrie auf, die Reflexionen und Streuungen verhindert. Die Struktur bzw. Mikrostruktur 7 wird dabei durch ein Werkzeug prozesssicher vorgegeben. Dadurch, dass der Oberflächenwerkstoff ein thermoplastisches Elastomer 6 ist, hat dieser Werkstoff ein hohes Rückstellverhalten und kann einfach entformt werden, ohne dass die Mikrostruktur 7 beschädigt wird.
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Bei der Struktur bzw. Mikrostruktur 7 kann es sich beispielsweise um Strukturteile von beispielsweise flächig angeordnete Kegeln gemäß 9, Kegelstümpfe gemäß 10, Pyramiden gemäß 12, Pyramidenstümpfe gemäß 13, Zylinderstümpfe gemäß 11, Stifte oder Fäden gemäß 14 oder ähnliches handeln.
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Die Struktur bzw. Mikrostruktur 7 weist beispielsweise Strukturteile mit einer Länge von 10 µm bis 1 mm, insbesondere von 20 µm bis 200 µm auf.
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Die Mikrostruktur 7 kann beispielsweise eine regelmäßige wiederkehrende Struktur aufweisen.
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Dadurch, dass das thermoplastische Elastomer 6 elastisch ist können sogar Strukturen bzw. Mikrostrukturen 7 mit Hinterschnitten erzeugt und entformt werden ohne diese zu beschädigen und obwohl das Werkzeug einstückig ausgebildet ist. Durch eine Mikrostruktur 7 mit Hinterschnitten kann eine Mikrostruktur 7 mit einer besonders hohen Absorptionseigenschaft von Lichtstrahlen erzeugt werden.
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Weiter kann durch die Verwendung von thermoplastischem Elastomer 6 als Werkstoff, im Spritzguss eine Mikrostruktur 7 mit scharfkantigen Strukturen erzeugt werden, zur Verhinderung von Streuungen.
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Optional ist das thermoplastische Elastomer 6 ein Kautschuk. Dabei kann es sich beispielsweise um einen Silikonkautschuk handeln.
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6 zeigt einen jeweils einen kegelstumpfförmigen Tubus 4 für das Sendeelement 2 und für das Empfangselement 3.
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Gemäß 7 ist vor dem Tubus 4 eine Frontscheibe 9 angeordnet. Die Frontscheibe 9 schützt den optoelektronischen Sensor 1 vor Umgebungseinflüssen. Die Frontscheibe 9 ist dabei vorzugsweise direkt mit dem Tubus 4 verbunden, bzw. liegt an dem Tubus 4 flächig an. Dadurch ist gewährleistet, dass das Licht nur über die Frontscheibe 9 den optoelektronischen Sensor 1 verlassen kann und kein Licht zwischen Tubus 4 und Frontscheibe 9 gelangen kann. Die Frontscheibe 9 kann farbig ausgebildet sein und als optisches Filter ausgebildet sein, um zusätzlichen Schutz gegenüber Störlicht zu bilden.
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Gemäß 7 weist ein Übergang zwischen der Frontscheibe 9 und dem Tubus 4 eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer 6 auf. Dadurch ist der Übergang zwischen Tubus 4 und Frontscheibe 9 optisch dicht verbunden und an der Verbindungstelle ist zusätzlich eine verbesserte Absorption gewährleistet. Das thermoplastische Elastomer 6 liegt dabei insbesondere flächig oder zumindest mit einer Kante an der Frontscheibe 9 an.
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Gemäß 7 weist der Tubus 4 eine integrierte Blende 11 auf, wobei die Blende 11 durch das thermoplastische Elastomer 6 gebildet ist. Durch die Verwendung von dem thermoplastischem Elastomer 6 kann der Rand der Blende 11 sehr scharfkantig ausgebildet werden. Dadurch kann eine Halo-Erzeugung minimiert werden, welcher bei einer Blende aus herkömmlichem härteren Kunststoff stärker auftreten würde, da hierbei die Blende nicht so scharfkantig ausgebildet werden konnte wie gemäß der erfindungsgemäßen Weiterbildung. Die Blende 11 ist ringförmig ausgebildet mit einer zentralen Öffnung für das Nutzlicht des Sendeelements 2, insbesondere runden, kreisförmigen oder ovalen Öffnung. Der Rand der Öffnung ist scharfkantig ausgebildet. Mit der Blende 11 wird der Strahlquerschnitt begrenzt.
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Gemäß 7 weist der Tubus 4 im Bereich zwischen der Blende 11 und dem Sendeelement 2 eine Oberfläche aus dem thermoplastischen Elastomer 6 auf. Damit weist der Bereich zwischen dem Tubus 4 und dem Sendeelement 2 eine Schicht mit einer hohen Absorption auf, wodurch Licht, dass nicht durch die Blendenöffnung verläuft absorbiert wird.
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Gemäß 5 bis 7 weisen alle Flächen des Tubus 4 welche einer optischen Achse 14 des Sendeelements 2 zugewandt sind jeweils eine lichtabsorbierende Oberfläche 5 aus dem thermoplastischen Elastomer 6 auf. Dadurch werden nahezu alle Lichtstrahlen die nicht entlang der optischen Achse 14 verlaufen durch die lichtabsorbierende Oberfläche 5 des thermoplastischen Elastomers 6 absorbiert, wodurch Störlicht vermieden wird.
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Gemäß 7 ist das Sendeelement 2 auf einer Leiterplatte 12 angeordnet und ein Übergang zwischen der Leiterplatte 12 und dem Tubus 4 weist eine lichtabsorbierende Oberfläche 5 aus dem thermoplastischen Elastomer 6 auf. Damit ist der Bereich zwischen dem Tubus 4 und der Leiterplatte 12 optisch dicht verbunden und zusätzlich eine Schicht mit einer hohen Absorption gebildet. Das thermoplastische Elastomer 6 liegt dabei insbesondere flächig oder zumindest mit einer Kante an der Leiterplatte 12 an.
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Gemäß 6 und 7 ist vor dem Empfangselement 3 ein weiterer Tubus 13 angeordnet, wobei der Tubus 13 an der Innenseite, welche der optischen Achse 14 des Empfangselements 3 zugewandt ist, eine lichtabsorbierende Oberfläche 5 aufweist, wobei die lichtabsorbierende Oberfläche 5 durch ein dunkles thermoplastisches Elastomer 6 gebildet ist.
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Im Fall des mit dem Empfänger gekoppelten Tubus 13 wird somit erreicht, dass im Wesentlichen nur die Strahlung des vom Empfängertubus getrennnt angeordneten Senders und nur eine vernachlässigbare Menge an Störstrahlung den Empfänger erreicht.
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Gemäß 8 befindet sich im Bereich der Austrittsöffnung des Tubus 4 eine Linse 17 oder eine Linsenanordnung, die die Lichtstrahlen des Sendeelements 2 fokussiert. Bei der Linse 17 bzw. den Linsen kann es sich beispielsweise um eine Kunststofflinse bzw. Kunststofflinsen handeln.
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Gemäß 6 bis 8 weisen alle Flächen des Tubus 13 welche einer optischen Achse 14 des Empfangselements 3 zugewandt sind jeweils eine lichtabsorbierende Oberfläche 5 aus dem thermoplastischen Elastomer 6 auf. Dadurch werden nahezu alle Lichtstrahlen die nicht entlang der optischen Achse 14 verlaufen durch die lichtabsorbierende Oberfläche 5 des thermoplastischen Elastomers 6 absorbiert, wodurch Störlicht vermieden wird.
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Gemäß 7 bis 8 ist das Empfangselement 3 auf einer Leiterplatte 12 angeordnet und ein Übergang zwischen der Leiterplatte 12 und dem Tubus 13 weist eine lichtabsorbierende Oberfläche 5 aus dem thermoplastischen Elastomer 6 auf. Damit ist der Bereich zwischen dem Tubus 13 und der Leiterplatte 12 optisch dicht verbunden und zusätzlich eine Schicht mit einer hohen Absorption gebildet. Das thermoplastische Elastomer 6 liegt dabei insbesondere flächig oder zumindest mit einer Kante an der Leiterplatte 12 an.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- optoelektronischer Sensor
- 2
- Sendeelement
- 3
- Empfangselement
- 4
- Tubus
- 5
- lichtabsorbierende Oberfläche
- 6
- thermoplastisches Elastormer
- 7
- Mikrostruktur
- 9
- Frontscheibe
- 11
- Blende
- 12
- Leiterplatte
- 13
- weiterer Tubus
- 14
- optische Achse
- 15
- Sensorgehäuse
- 16
- Objekt
- 17
- Linse
- 18
- Reflektor
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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