DE19705029C2

DE19705029C2 - Optischer Detektor

Info

Publication number: DE19705029C2
Application number: DE19705029A
Authority: DE
Inventors: Alain Guillot; Jacques Maurin
Original assignee: Schneider Electric SE
Current assignee: Schneider Electric Industries SAS
Priority date: 1996-02-13
Filing date: 1997-02-10
Publication date: 2003-07-31
Anticipated expiration: 2017-02-11
Also published as: FR2744838B1; FR2744838A1; DE19705029A1; IT1291062B1; JP3779018B2; ITTO970117A1; JPH114015A; US5793037A

Description

Diese Erfindung betrifft einen optischen Detektor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Detektoren dieser Art sind gut bekannt und weisen einen elektronischen Schaltkreis auf, an dessen Rand die Komponenten befestigt sind, und der ermöglicht, die Sendekomponente zu versorgen und das von der Empfangskomponente erhaltene Signal zu verarbeiten, sowie einen Körper, in dem die Optikeinheit und der elektronische Schaltkreis angeordnet sind; in bestimmten Detektoren möchte man eine lotrechte Reflexion der gesandten und empfangenen optischen Strahlen erzielen, und zu diesem Zweck sieht man an der Vorderseite des Detektorkörpers eine Reflexionsvorrichtung für die gesendeten und empfangenen optischen Strahlen vor.

Der Nachteil derartiger Detektoren mit Winkelreflexion besteht darin, daß ihre Reflexionsvorrichtung einen Spiegel umfaßt und ihr Zusammenbau daher kompliziert ist; außerdem sind die Abmessungen der Rückstrahlvorrichtung im allgemeinen so beschaffen, daß keine Montage einer Befestigungsmutter des Detektorkörpers von der Vorderseite her an einem Trägerorgan möglich ist.

In JP 6-348 54 (A) in Patent Abstracts of Japan, Sect. P, Vol. 18, 13. Mai 1994, Nr. 253, (P-1737) ist ein optischer Detektor mit einem Prisma und einer Strahlumlenkung um 90° beschrieben, wobei das Licht über eine optische Faser in das Prisma eingekoppelt wird.

Aus der US 3,740,562 ist ein optischer Detektorkopf mit einer Lampe, einem halbdurchlässigem Spiegel, einem Photoempfänger und einem Vorverstärker bekannt, bei dem der durch eine Linse einfallende Licht strahl mit dem Spiegel um 90° auf den Photoempfänger gelenkt wird.

Die DE 28 52 153 A1 beschreibt eine Lichtschranke, die zwei optische Einrichtungen zur Emission von Licht und zum Empfang von reflektier tem Licht verwendet, wobei die optischen Wege der beiden optischen Einrichtungen parallel und symmetrisch zur Achse einer beiden optischen Wegen gemeinsamen Sammellinse verlaufen.

Die DE 44 12 044 A1 zeigt eine optoelektronische Vorrichtung zum Erfas sen von Gegenständen, bei der ein Sender, ein Empfänger und ein Dreh spiegel koaxial angeordnet sind.

Aus der DE-AS 11 46 200 ist eine lichtelektrische Schalt- bzw. Steuerein heit bekannt, die ein sowohl für den Sender als auch für den Empfänger geeignetes, vorzugsweise quaderförmig ausgebildetes Gehäuse vorsieht, bei dem Objektiv und Spiegel ausgewechselt werden können. Lichtquelle und lichtempfindliches Element sind dabei miteinander vertauschbar.

In der DE 32 22 954 A1 ist eine Lichtschranke bestehend aus wenigstens einem photoelektronischen Bauelement, wenigstens einer Frontlinse sowie einer Elektronik beschrieben, wobei das Gehäuse der Lichtschranke in zwei gelenkig miteinander verbundene Gehäuseteile unterteilt ist.

Es ist die Aufgabe der Erfindung, die Herstellung und den Zusammenbau eines optischen Detektors der beschriebenen Art zu vereinfachen.

Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Merkmale des Anspruchs 1.

Erfindungsgemäß besteht der Detektor aus einem Kopf, der fest und bündig am Detektorkörper befestigt ist, wobei dieser Kopf einerseits eine zumindest teilweise durchsichtige, am Detektorkörper befestigte Haube aufweist und andererseits ein Prisma mit schräger Fläche, das in die Haube eingeführt und bündig befestigt ist, mit Freilassung eines Luftraums zwischen seiner schrägen Fläche und einer Vorderseite der Haube.

Das Prisma ist vorzugsweise ein Prisma mit Totalreflexion und, wenn der Detektorkörper ein Außengewinde aufweist, besitzt die Haube vorzugsweise einen geraden Querschnitt, der höchstens demjenigen des Detektorkörpers entspricht, wodurch ermöglicht wird, problemlos eine Befestigungsmutter des Detektorkörpers von seiner Vorderseite her einzuführen.

Es ist außerdem vorteilhaft, daß das Prisma und die Haube gegenüberliegende, abgeflachte Flächen aufweisen, was eine Indexierung bei der Montage ermöglicht.

Die nachstehende Beschreibung eines nicht beschränkenden Ausführungsbeispiels der Erfindung erläutert, unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen, die erreichten Vorteile und Ergebnisse.

Die Fig. 1 ist eine Seitenansicht eines Photozellendetektors gemäß der Erfindung.

Die Fig. 2 ist eine Schnittansicht in größerem Maßstab des vorderen Teils des Detektors der Fig. 1.

Die Fig. 3 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung dieses vorderen Teils.

Der in den Figuren dargestellte Photozellendetektor besteht aus einem zylindrischen Detektorkörper 10 aus Kunststoff oder Metall mit einem Außengewinde in 11, um in ein Tragorgan mit Innengewinde montiert zu werden. Der Detektorkörper 10 ist vorne von einem durchsichtigen Optikteil 21 verschlossen (siehe Fig. 2) und hinten von einem Verschluß 12, der die Durchführung eines Anschlußkabels 13 ermöglicht. Im Innenraum des Detektorkörpers 10 ist ein elektronischer Schaltkreis angeordnet, der aus einer gedruckten Schaltung 14 besteht und an der Rückseite am Kabel 13 und an der Vorderseite an zwei optischen Komponenten angeschlossen ist, d. h. einer optischen Sendekomponente 15 und einer optischen Empfangskomponente 16, deren optische Achsen X1 und X2 parallel oder im wesentlichen parallel zu einer Richtung X verlaufen, die ihrerseits der Längsachse des Detektorkörpers entspricht.

An der Vorderseite des Detektorkörpers befindet sich eine Optikeinheit 20, die das Optikteil 21 mit einem Träger 22 für die bündige Montage der optischen Komponenten 15, 16 umfaßt, sowie ein Reflexionskopf 30, der fest am Detektorkörper 10 befestigt ist und aus einer Haube 31 und einem in dieser Haube 31 angeordneten Prisma 32 besteht. Das Optikteil 21 weist eine im allgemeinen hohle Rohrform auf und umfaßt eine rohrförmige Wand 21a, die den Träger umgibt und in den Detektorkörper 10 eingeführt ist, sowie eine Vorderseite 21b mit zwei Linsen 21c, 21d, die auf die optischen Achsen X1, X2 der gesendeten und empfangenen Strahlen zentriert sind. Das Optikteil 21 weist an seinem Äußeren einen Flansch 21e auf, gegen den sich jeweils an der Rückseite ein vorderer Rand 17 des Detektorkörpers 10 und an der Vorderseite ein hinterer Rand 31f der Haube 31 der Rückstrahlvorrichtung 30 abstützen.

Die Haube 31 ist nach vorne hin von einer im wesentlichen glatten Wand 31a verschlossen und weist eine im allgemeinen zylindrische Form mit der Wand 31b auf, wobei letztere jedoch einen abgeflachten durchsichtigen Teil 31c besitzt. Die Haube 31 weist im Inneren einen mit Luft gefüllten Raum 31d und einem vom Totalreflexionsprisma 32 besetzten Raum auf; letzterer umfaßt eine glatte Seite 32a, die in einem Winkel von 45° in bezug auf die Richtung X ausgerichtet ist, und eine zylindrische Seitenfläche 32b, die leicht reibend gegen die Wand 31b eingeführt und mit einer Abflachung 32c ausgestattet ist, die mit dem abgeflachten Teil 31c zusammenwirkt. Die abgeflachten Elemente 31c, 32c haben gleichzeitig eine optische Rolle und eine mechanische Indexierfunktion: zwischen ihnen kann ein Polarisationsfilter angeordnet werden. Das Prisma 32 weist schließlich einen Kragen 32e auf, der sich gegen ein Schulterstück 31e an der Rückseite der Haube, in einer Aussparung derselben, abstützt, während sich ein Vorderrand des Optikteils 21 gegen die Rückseite des Kragens 32e abstützt. Das Prisma 32 ist vorzugsweise ein Totalreflexionsprisma, um den gesendeten Strahl der Achse X1 nach einer orthogonalen Achse Y1 zurückzusenden und den Rückstrahl der Achse Y2 ebenfalls nach der orthogonalen Achse X2 zurückzusenden. Als Variante kann auf der Fläche 32a eine Behandlung der Reflexion erfolgen.

Der beschriebene Detektor wird folgendermaßen zusammengebaut. Der Träger 22 wird in das Optikteil 21 geschoben und die optischen Komponenten 15, 16 in ihre Aufnahmen des Trägers 21 eingeführt. Dann wird die Optikeinheit 20 an der gedruckten Schaltung 14 durch Schweißen der optischen Komponenten 15, 16 befestigt. Das Prisma 32 wird bis zum Anschlag des Kragens 32e gegen das Schulterstück 31e eingeführt, woraufhin die aus der Haube 31 und dem Prisma 32 bestehende Unterbaugruppe auf die Optikeinheit 20 gesetzt wird, mit Anschlag des hinteren Rands der Haube gegen den Flansch 21e. Die bündige Verbindung zwischen den Teilen 31, 32 und 21 wird durch Ultraschall-Verschweißen gewährleistet. Dann wird die Optikeinheit 20, auf der nunmehr die gedruckte Schaltung 14 und die Vorrichtung 30 montiert sind, in den Detektorkörper 10 des Detektors eingeführt und mit ihm durch Vergießen mit einem härtenden Harz im Innenraum des Detektorkörpers verbunden.

Claims

1. Optischer Detektor bestehend aus:
einer Optikeinheit (20), in der eine optische Sendekomponente (15) und eine optische Empfangkomponente (16) angeordnet sind, und die eine nach vorne gerichtete Vorderwand mit Lin sen (21c, 21d) aufweist, die auf die optischen Achsen (X1, X2) der von den optischen Komponenten (15, 16) gesendeten und empfangenen Strahlen zentriert sind,
einem elektronischen Schaltkreis (14), an dessen Rand die optischen Komponenten (15, 16) befestigt sind,
einem Detektorkörper (10), in dem die Optikeinheit (20) und der elektronische Schaltkreis (14) angeordnet sind,
einer Reflexionsvorrichtung (30), die die optischen Strahlen entlang einer Richtung (Y) lotrecht zu den vorgenannten opti schen Achsen (X1, X2) reflektiert und weiterleitet,
dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor einen Kopf umfaßt, der fest und bündig am Detektorkörper (10) befestigt ist, wobei dieser Kopf
eine zumindest teilweise durchsichtige, am Detektorkörper (10) befestigte Haube (31) sowie
ein Prisma (32) mit schräger Reflexionsfläche (32a) aufweist, das in die Haube (31) eingeführt und bündig befestigt ist, mit Freilassung eines Luftraums (31d) zwischen seiner schrägen Reflexionsfläche (32a) und einer Vorderseite (31a) der Haube.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pris ma (32) eine Abflachung (32c) aufweist, die gegenüber einer abge flachten, durchsichtigen Fläche (31c) der Haube (31) angeordnet ist.

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Pris ma (32) einen Kragen (32e) aufweist, der zwischen einem Schulter stück (31e) der Haube (31) und einer Vorderseite (21b) eines Optik teils (21) eingeschlossen ist, das Bestandteil der Optikeinheit (20) und mit den Linsen (21c, 21d) ausgerüstet ist.

4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Haube (31) an einem vorderen Flansch (21e) des Optikteils (21) und am Kragen (32e) des Prismas (32) befestigt ist.

5. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der De tektorkörper (10) ein Außengewinde (11) und die Haube (31) einen geraden Querschnitt, der höchstens demjenigen des Detektorkör pers (10) entspricht, aufweisen.