DE19917486A1 - Reflexionslichtschranke - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und einem den Überwachungsbereich begrenzenden Reflektor, wobei bei freiem Strahlengang die Sendelichtstrahlen auf den Reflektor treffen und als Empfangslichtstrahlen zum Empfänger zurückreflektiert werden. In der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlaufenden Sende- (2) und Empfangslichtstrahlen (4) sind strahlumlenkende Mittel vorgesehen, wobei in Abhängigkeit der Distanz eines Objekts oder des Reflektors (7) ein vorgegebener Anteil der Empfangslichtstrahlen (4) über die strahlumlenkenden Mittel zum Empfänger (5) geführt ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Aus der DE 42 21 726 C1 ist eine Reflexionslichtschranke bekannt, welche nach dem Polarisationsreflexionslichtschrankenprinzip arbeitet. Die Sende- und Empfangslichtstrahlen sind über eine gemeinsame Sende- und Empfangslinse geführt und werden durch einen halbdurchlässigen Spiegel aufgeteilt. Der Überwachungsbereich wird durch einen Tripel-Reflektor begrenzt, der die Sen­ delichtstrahlen zum Empfänger reflektiert. Durch die polarisierende Wirkung des halbdurchlässigen Spiegels werden die diesen durchsetzenden Sendelicht­ strahlen in einer ersten Polarisationsrichtung polarisiert, während die am halb­ durchlässigen Spiegel reflektierten Empfangslichtstrahlen senkrecht zur Polari­ sationsrichtung der Sendelichtstrahlen polarisiert sind. Bei freiem Strahlengang liegt des Empfangssignal am Ausgang des Empfängers oberhalb eines eine Schaltschwelle bildenden Schwellwerts S. Bei Unterbrechung des Strahlengang durch ein Objekt im Strahlengang liegt das Empfangssignal unterhalb des Schwellwerts S, so daß ein Schaltsignal generiert wird. Durch die polarisieren­ de Wirkung des halbdurchlässigen Spiegels wird insbesondere das von spie­ gelnden Objekten stammende Empfangslicht ausgefiltert, so daß auch bei derar­ tigen spiegelnden Objekten das Empfangssignal im allgemeinen unterhalb des Schwellwerts S liegt.

Der Nachteil dieser Reflexionslichtschranke besteht darin, daß Spannungen in Kunststoffoptikteilen zu Teildepolarisationen der Sende- und Empfangslicht­ strahlen führen, wodurch ein Teil der von Objekten zurückreflektierten Emp­ fangslichtstrahlen zum Empfänger gelangt. Bei kürzer werdenden Objektdi­ stanzen steigt der Pegel der Empfangssignale an, so daß die von spiegelnden Objekten reflektierten Empfangslichtstrahlen Empfangssignale am Ausgang des Empfänger generieren, die den Schwellwert S überschreiten können. Da­ durch werden solche Objekte im Nahbereich nicht sicher detektiert.

Desweiteren sind Reflexionslichtschranken bekannt bei welchen der Sender mit einer zugeordneten Sendeoptik im Abstand neben dem Empfänger mit einer zugeordneten Empfangsoptik liegt. Beispiele für derartige Reflexionslicht­ schranken sind Sensoren der Typen PRK 96 und PRK 95 der Fa. Leuze elec­ tronic.

Bei derartigen Reflexionslichtschranken mit nebeneinanderliegender Sende- und Empfangsoptik können die Polarisationsfilter vor der Sende- und Emp­ fangsoptik angeordnet sein. Dadurch wird vermieden, daß infolge von Teilde­ polarisationen der Sende- und Empfangslichtstrahlen beim Durchgang durch die Sende- bzw. Empfangsoptik Fehlschaltungen auftreten.

Der Nachteil dieser Reflexionslichtschranke besteht jedoch darin, daß der Re­ flektor nicht im Nahbereich angeordnet werden kann, weil die Empfangslicht­ strahlen infolge des Abstands zwischen Sender und Empfänger nicht mehr auf den Empfänger treffen, so daß das Empfangssignal am Ausgang des Empfän­ gers unterhalb des Schwellwert S liegt.

Außerdem ist der Raumbedarf für derartige zweilinsige Anordnungen uner­ wünscht groß und die durch mechanische Toleranzen bedingte Ausrichtgüte von Sende- und Empfangslichtstrahlen relativ gering.

Prinzipiell könnte der Empfänger in Richtung des Senders verlängert werden, so daß auch die Empfangslichtstrahlen von nahegelegenen Reflektoren auf den Empfänger gelangen können. Wird dann ein Reflektor mit großem Streuwinkel verwendet, ist grundsätzlich ein Betrieb mit kurzer Reflektordistanz möglich.

Nachteilig dabei ist, daß Reflektoren mit größerem Streuwinkel nicht für größe­ re Distanzen geeignet sind und spiegelnde Objekte im Nahbereich zu Fehlde­ tektionen führen können.

Die überhöhten Empfangspegel von im Nahbereich angeordneten spiegelnden Objekten können dadurch begrenzt werden, indem der Empfänger ein Nah- und Fernelement aufweist und die Empfangspegel des Nahelements gedämpft wer­ den. Eine andere Möglichkeit besteht darin mit Hilfe eines Graufilters die Emp­ fangsleistung im Nahbereich zu dämpfen.

Nachteilig dabei ist, daß die Position der Trennstelle zwischen Nah- und Fer­ nelement, bzw. die dem Sender zugewendete Kante des Graufilters sehr genau positioniert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabenstellung zugrunde, eine Reflexionslicht­ schranke der eingangs genannten Art so auszubilden, daß eine sichere Objekt­ detektion im gesamten Überwachungsbereich gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfin­ dung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Erfindungsgemäß sind in der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlaufenden Sende- und Empfangslichtstrahlen strahlumlenkende Mittel vor­ gesehen, über welche die auf den Empfänger auftreffenden Empfangslicht­ strahlen geführt sind, wobei in Abhangigkeit der Distanz eines Objekts oder des Reflektors ein vorgegebener Anteil der Empfangslichtstrahlen über die strahlumlenkenden Mittel zum Empfänger geführt ist.

Dadurch wird insbesondere erreicht, daß bei in geringer Distanz angeordneten Objekten nur ein geringer Anteil der Empfangslichtstrahlen über die strahlum­ lenkenden Mittel zum Empfänger geführt ist. Die dabei am Ausgang des Emp­ fängers anstehenden Empfangssignale können dadurch so gering gehalten wer­ den, daß Fehlschaltungen der Reflexionslichtschranke vermieden werden. Da­ durch können Objekte auch in geringen Distanzen sicher erfaßt werden, wobei insbesondere auch der Reflektor in geringer Distanz zum Sender und Empfän­ ger angeordnet sein kann, ohne daß die Funktionssicherheit des Reflexions­ lichtschranke beeinträchtigt wird.

Weiterhin ist vorteilhaft, daß durch die koaxiale Strahlführung der Sende- und Empfangslichtstrahlen im Überwachungsbereich ein kompakter und toleranz­ armer Aufbau der Reflexionslichtschranke ermöglicht wird.

In einer vorteilhaften Ausführungsform sind der Empfänger, eine diesem nach­ geordnete Empfangsoptik sowie die strahlumlenkenden Mittel in der Strahlach­ se der koaxial verlaufenden Sende- und Empfangslichtstrahlen angeordnet. Dabei ist die lichtempfindliche Fläche des Empfängers der Empfangsoptik ab­ gewandt, wobei ein vorgegebener Anteil der die Empfangsoptik durchsetzen­ den Empfangslichtstrahlen über die strahlumlenkenden Mittel zum Empfänger reflektiert wird.

Die strahlumlenkenden Mittel sind dabei von einem konzentrisch zur Strahlachse angeordneten Empfangsspiegel und einer ringförmig ausgebildeten, an den Rand des Empfangsspiegels anschließenden Streuscheibe gebildet.

Während die Empfangslichtstrahlen vom Empfangsspiegel gerichtet direkt zum Empfänger reflektiert werden, werden die Empfangslichtstrahlen bei Reflexion an der Streuscheibe aufgestreut. Durch eine geeignete Wahl der Durchmesser des Empfangsspiegels und der Streuscheibe ist gewährleistet, daß unterhalb eines Abstands d1 nicht mehr die gesamten Empfangslichtstrahlen auf den Empfänger treffen. Ein Teil der Empfangslichtstrahlen wird an den strahlum­ lenkenden Mitteln vorbeigeführt und wird somit nicht mehr in Richtung des Empfängers reflektiert.

Ein weiterer Teil der Empfangslichtstrahlen trifft zwar auf die Streuscheibe, wird von dort aber am Empfänger vorbei geführt.

Durch eine geeignete Dimensionierung des Empfangsspiegels und der Streu­ scheibe kann somit der Pegel des Empfangssignals bei im Nahbereich angeord­ neten Objekten in der gewünschten Weise reduziert werden.

Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 Schematische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke.

Fig. 2 Schematische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke.

Fig. 3 Schematische Darstellung eines dritten Ausführungsbeispiels der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke.

Fig. 4 Strahlverlauf der Sendelichtstrahlen und Empfangslichtstrahlen für die Reflexionslichtschranke gemäß Fig. 1-3 bei freiem Strah­ lengang.

Fig. 5 Strahlverlauf der Sendelichtstrahlen und Empfangslichtstrahlen für die Reflexionslichtschranke gemäß Fig. 1-3 bei einem im Strahlengang angeordneten spiegelnden Objekt.

Fig. 6 Pegel der Empfangssignale am Empfänger der Reflexionslicht­ schranke in Abhängigkeit des Abstands eines Objekts.

Fig. 1 zeigt ein erstes Ausführungsbeispiel einer Reflexionslichtschranke 1 zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich. Die Reflexions­ lichtschranke 1 weist einen Sendelichtstrahlen 2 emittierenden Sender 3 auf, weicher beispielsweise von einer Leuchtdiode gebildet ist. Alternativ kann der Sender von einem Laser gebildet sein. Zudem ist ein Empfangslichtstrahlen 4 empfangender Empfänger 5 vorgesehen, welcher vorzugsweise als Photodiode ausgebildet ist. Der Sender 3 und der Empfanger 5 sind an eine nicht darge­ stellte Auswerteeinheit angeschlossen, welche insbesondere von einem Micro­ controller gebildet sein kann.

Die einzelnen Komponenten der Reflexionslichtschranke 1 sind in einem Ge­ häuse 6 angeordnet, welches an einem Ende des Überwachungsbereichs ange­ ordnet ist. Das andere Ende des Überwachungsbereichs wird durch einen Re­ flektor 7 begrenzt, so daß bei freiem Strahlengang des Sendelichtstrahlen 2 auf den Reflektor 7 treffen und als Empfangslichtstrahlen 4 zum Empfänger 5 zu­ rückreflektiert werden.

Die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 verlaufen innerhalb des Überwa­ chungsbereichs koaxial. Dabei ist dem Sender 3 zur Strahlformung der Sende­ lichtstrahlen 2 eine Sendeoptik 8 nachgeordnet. Zudem werden die Empfangs­ lichtstrahlen 4 über eine Empfangsoptik 9 in Richtung des Empfängers 5 ge­ führt.

Um eine koaxiale Strahlführung der Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 im Überwachungsbereich zu erhalten, ist die Sendeoptik 8 im Zentrum der Emp­ fangsoptik 9 gelagert, wobei die Sende- 2 und Empfangsoptik 9 konzentrisch zur Strahlachse der Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 angeordnet sind. Dabei ist die Sendeoptik 8 in einer lichtundurchlässigen Hülse 10 gelagert. Die Hülse 10 wirkt somit als Empfangsblende für die auf die Empfangsoptik 9 auf­ treffenden achsnahen Empfangslichtstrahlen 4. Der Durchmesser der Emp­ fangsoptik 9 ist erheblich größer als der Durchmesser der Sendeoptik 8 und der Hülse 10, so daß der Großteil der Empfangslichtstrahlen 4 an der Hülse 10 vor­ beigeführt ist und die Empfangsoptik 9 durchsetzt. Die Sende- 8 und Emp­ fangsoptik 9 sind dabei jeweils von einer Linse gebildet.

Im Strahlengang der Sendelichtstrahlen 2 sind dem Sender 3 erste polarisieren­ de Mittel 11 nachgeordnet. Zudem sind im Strahlengang der Empfangslicht­ strahlen 4 dem Empfanger 5 zweite polarisierende Mittel 12 vorgeordnet. Die Polarisationsrichtungen der ersten und zweiten polarisierenden Mittel 11, 12 sind um 90° gegeneinander gedreht. Vorzugsweise sind die polarisierenden Mittel 11, 12 jeweils von einem Polarisationsfilter gebildet.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Sender 3 außer­ halb der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlaufenden Sende­ 2 und Empfangslichtstrahlen 4 angeordnet. Die vom Sender 3 emittierten Sen­ delichtstrahlen 2 werden in diesem Fall über einen Umlenkspiegel 13 um etwa 90° abgelenkt, so daß diese innerhalb der Hülse 10 verlaufend die Sendeoptik 8 durchsetzen.

Der Umlenkspiegel 13 befindet sich dabei am rückseitigen Ende der Hülse 10, wobei die Hülse 10 in der Rückwand eine Öffnung aufweist, durch weiche die Sendelichtstrahlen 2 geführt sind. Die ersten polarisierenden Mittel 11 sind unmittelbar hinter der Öffnung zwischen dem Umlenkspiegel 13 und der Sen­ deoptik 8 im Inneren der Hülse 10 angeordnet.

Der Empfänger 5 ist in der Strahlachse der koaxial im Überwachungsbereich verlaufenden Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 angeordnet. Dabei ist die lichtempfindliche Fläche des Empfängers 5 der Empfangsoptik 9 abgewandt. Die zweiten polarisierenden Mittel 12 sind unmittelbar auf die lichtempfindli­ che Fläche des Empfängers 5 aufgebracht. Im vorgegebenem Abstand zur licht­ empfindlichen Fläche des Empfängers 5 sind strahlumlenkende Mittel vorgese­ hen. Über diese strahlumlenkenden Mittel wird ein vorgegebener Anteil der die Empfangsoptik 9 durchsetzenden Empfangslichtstrahlen 4 zum Empfänger 5 hin abgelenkt.

Die strahlumlenkenden Mittel sind konzentrisch zum Empfänger 5 und zur Empfangsoptik 9 angeordnet. Sie bestehen im vorliegenden Ausführungsbei­ spiel aus einem konzentrisch zur Strahlachse der Sende- 2 und Empfangslicht­ strahlen 4 angeordneten Empfangsspiegel 14 und einer ringförmig ausgebilde­ ten, an den Rand des Empfangsspiegels 14 anschließenden Streuscheibe 15. Der Durchmesser des Empfangsspiegels 14 ist erheblich kleiner als der Durchmesser der Empfangsoptik 9. Vorzugsweise beträgt der Durchmesser des Empfangsspiegels 14 etwa 15% bis 50% des Durchmessers der Empfangsoptik 9.

Der Außendurchmesser der Streuscheibe 15 ist an den Durchmesser der Emp­ fangsoptik 9 angepaßt. Vorzugsweise ist der Aussendurchmesser der Streu­ scheibe 15 etwa gleich groß oder etwas kleiner als der Durchmesser der Emp­ fangsoptik 9.

Während die ebene Spiegelfläche des Empfangsspiegels 14 senkrecht zur Strahlachse der Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 ausgerichtet ist, verläuft die Streuscheibe 15 zu ihrem Außenrand hin geneigt in Richtung der Emp­ fangsoptik 9. Anstelle der Streuscheibe 15 kann auch ein parabolförmiger Spiegel vorgesehen sein, der an den Empfangsspiegel 14 anschließt. Dabei ist die Oberfläche des parabolförmigen Spiegels aufgerauht, so daß daran ebenso wie bei der Streuscheibe 15 die Empfangslichtstrahlen 4 diffus reflektiert wer­ den.

Das in Fig. 2 dargestellte zweite Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1 weist nahezu denselben Aufbau auf wie die Refle­ xionslichtschranke 1 gemäß Fig. 1. Der einzige Unterschied besteht darin, daß der Sender 3 in der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlau­ fenden Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 angeordnet ist. Der Sender 3 ist dabei am rückseitigen Ende der Hülse 10 angeordnet, so daß die vom Sender 3 emittierten Sendelichtstrahlen 2 unmittelbar in die Hülse 10 eingestrahlt wer­ den. Die ersten polarisierenden Mittel 11 schließen unmittelbar an den Sender 3 an. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind der Sender 3, der Empfänger 5, die Sende- 8 und Empfangsoptik 9 sowie die strahlumlenkenden Mittel koaxial angeordnet, so daß die Reflexionslichtschranke 1 einen besonders kompakten und tolerarrzarmen Aufbau aufweist.

Fig. 3 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Refle­ xionssichtschranke 1. Der Aufbau dieser Reflexionslichtschranke 1 ist im we­ sentlichen identisch mit dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 2. Im Unter­ schied hierzu sind bei der Reflexionslichtschranke 1 gemäß Fig. 3 die ersten polarisierenden Mittel 11 im Strahlengang der Sendelichtstrahlen 2 unmittelbar hinter der Sendeoptik 8 angeordnet. Die zweiten polarisierenden Mittel 12 sind ringförmig ausgebildet und schließen unmittelbar an die ersten polarisierenden Mittel 11 an, so daß die zweiten polarisierenden Mittel 12 im Strahlengang der Empfangslichtstrahlen 4 unmittelbar vor der Empfangsoptik 9 angeordnet sind.

Die ersten und zweiten polarisierenden Mittel 11, 12 sind unmittelbar hinter einem Austrittsfenster 16 angeordnet, welches in der Frontwand des Gehäuses 6 angeordnet ist und durch welches die Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 geführt sind. Das Austrittsfenster 16 besteht aus spannungsfreiem Kunststoff oder Glas, so daß die Polarisationsrichtungen der Sende- 2 und Empfangslicht­ strahlen 4 beim Durchgang durch das Austrittsfenster 16 möglichst wenig be­ einträchtigt werden.

Die Funktionsweise der Reflexionslichtschranke 1 gemäß Fig. 1-3 ist in den Fig. 4 und 5 veranschaulicht. Dort sind in Prozenten die Lichtmengen der Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 bezogen auf die vom Sender 3 ur­ sprünglich emittierte Lichtmenge angegeben. Zudem ist mit Doppelpfeilen schematisch die Polarisationsrichtungen der Sende- 2 und Empfangslicht­ strahlen 4 dargestellt.

Fig. 4 zeigt schematisch den Strahlverlauf der Sende- 2 und Empfangslicht­ strahlen 4 bei freiem Strahlengang.

Der Sender 3 emittiert Sendelichtstrahlen 4, die vollständig depolarisiert sind. Die dem Sender 3 nachgeordneten ersten polarisierenden Mittel 11 sind nur für Sendelichtstrahlen 2 mit einer vorgegebenen Polarisationsrichtung durchlässig, so daß am Ausgang der ersten polarisierenden Mittel 11 nur noch etwa 50% der ursprünglichen Lichtmenge vorhanden sind, wobei die Sendelichtstrahlen 2 dann vollständig linear polarisiert sind.

Bei Reflexion der Sendelichtstrahlen 2 am Reflektor 7 findet eine teilweise Depolarisation der zurückreflektierten Empfangslichtstrahlen 4 statt. Von der ursprünglich auf den Reflektor 7 auftreffenden Lichtmenge der Sendelicht­ strahlen 2 (50%) werden etwa zwei Drittel depolarisiert während ein Drittel die ursprüngliche Polarisationsrichtung beibehält. Somit werden etwa 15% der ursprünglichen Sendelichtmenge als linear polarisierte Empfangslichtstrahlen 4 und etwa 35% der ursprünglichen Sendelichtmenge als depolarisierte Emp­ fangslichtstrahlen 4 in Richtung der zweiten polarisierenden Mittel 12 geführt.

Die Polarisationsrichtung der zweiten polarisierenden Mittel 12 ist um 90° ge­ genüber der Polarisationsrichtung der ersten polarisierenden Mittel 11 gedreht, so daß der linear polarisierte Anteil der Empfangslichtstrahlen 4 gesperrt wird und nicht zum Empfänger 5 gelangt. Dagegen durchsetzt der Anteil der depo­ larsierten Empfangslichtstrahlen 4 die zweiten polarisierenden Mittel 12, deren Polarisationsrichtung mit der Polarisationsrichtung der zweiten polarisierenden Mittel 12 übereinstimmt. Dies ist etwa die Hälfte der Lichtmenge der depolari­ sierten Empfangslichtstrahlen 4 und damit etwa 17% der ursprünglichen Sen­ delichtmenge. Diese auf den Empfänger 5 auftreffende Lichtmenge generiert am Ausgang des Empfängers 5 ein Empfangssignal, welches oberhalb eines Schwellwerts S liegt, welcher die Schaltschwelle der Reflexionslichtschranke 1 bildet. Dadurch wird an einem nicht dargestellten Schaltausgang der Refle­ xionslichtschranke 1 der Schaltzustand "aus" generiert, was einem freien Strahlengang entspricht.

Befindet sich ein diffus reflektierendes Objekt im Strahlengang der Refle­ xionslichtschranke 1, so wird nur ein geringer Teil der Sendelichtstrahlen 2 als Empfangslichtstrahlen 4 vom Objekt auf den Empfänger 5 zurückreflektiert. Durch die zusätzliche Filterwirkung der polarisierenden Mittel 11, 12 ist ge­ währleistet, daß auf den Empfänger 5 nur noch eine geringe Lichtmenge auf­ trifft, so daß die Amplitude des Empfangssignals am Ausgang des Empfängers 5 mit Sicherheit unterhalb des Schwellwerts S liegt. Somit wird am Schaltaus­ gang der Schaltzustand "ein" generiert, was einer Objektdetektion entspricht.

In Fig. 5 ist der Strahlengang der Sende- 2 und Empfangslichtstrahlen 4 für den Fall dargestellt, daß sich vor dem Reflektor 7 ein spiegelndes Objekt 17, wie zum Beispiel ein Glasspiegel, im Überwachungsbereich befindet.

Von der ursprünglich vom Sender 3 emittierten Lichtmenge (100%) der unpo­ larisierten Sendelichtstrahlen 2 durchsetzen wiederum etwa 50% der Sende­ lichtstrahlen 2 die ersten polarisierenden Mittel 11.

Die auf diese Weise linear polarisierten Sendelichtstrahlen 2 werden nahezu vollständig unter Erhaltung der Polarisationsrichtung am spiegelnden Objekt 17 reflektiert. Die Bezeichnung < 50% in Fig. 5 bedeutet dabei, daß nahezu 50% der ursprünglichen Sendelichtmenge als linear polarisierte Empfangslicht­ strahlen 4 in Richtung der zweiten linear polarisierenden Mittel 12 zurückre­ flektiert werden. Da die Polarisationsrichtungen der ersten und zweiten polari­ sierenden Mittel 11, 12 um 90° gegeneinander gedreht sind, wurde im Idealfall kein Empfangslicht die zweiten polarisierenden Mittel 12 durchsetzen. Auf­ grund der endlichen Güte der polarisierenden Mittel 11, 12 und der zumindest geringen depolarisierenden Wirkung des spiegelnden Objekts 17 dringt den­ noch ein kleiner Anteil (< 0%) durch die zweiten polarisierenden Mittel 12.

Bei der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1 ist gewährleistet, daß trotz der endlichen Güte der optischen Komponenten auch in diesem Fall das Empfangssignal am Ausgang des Empfänger 5 unterhalb des Schwellwerts S liegt, so daß der Schaltzustand "ein" generiert wird.

Insbesondere ist gewährleistet, daß auch bei geringen Objektdistanzen, bei wel­ chen eine relativ große Lichtmenge vom Objekt in Richtung des Empfängers 5 zurückreflektiert wird, das Empfangssignal unterhalb des Schwellwerts S liegt.

Der typische Verlauf des Empfangssignals in Abhängigkeit der Distanz eines Objekts zur Reflexionslichtschranke 1 ist in Fig. 6 dargestellt.

Dabei ist mit u1 der Verlauf des Empfangssignals für eine Reflexionslicht­ schranke 1 ohne die erfindungsgemäßen strahlumlenkenden Mittel bezeichnet. Für große Objektdistanzen trifft nur ein kleiner Teil der Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5, so daß das Empfangssignal noch unterhalb des Schwellwerts S liegt. Mit geringer werdender Objektdistanz gelangt jedoch ein immer größerer Teil der Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5, so daß schließlich das Empfangssignal oberhalb des Schwellwerts S liegt. Der Schal­ tausgang wechselt dann in den Schaltzustand "aus", was einem freien Strahlen­ gang entspricht, obwohl sich das Objekt noch im Strahlengang befindet.

Zur Vermeidung derartiger Fehldetektionen sind die erfindungsgemäßen strahlumlenkenden Mittel vorgesehen. Der damit erhaltene Verlauf des Emp­ fangssignals ist in Fig. 5 mit u2 bezeichnet. Für große Objektdistanzen ober­ halb einer Distanz d1 werden die Empfangslichtstrahlen 4 in einem engen Winkelbereich in Richtung der strahlablenkenden Mittel geführt, so daß diese überwiegend auf den Empfangsspiegel 14 treffen und von dort zum Empfänger 5 geführt sind.

Die restlichen Empfangslichtstrahlen 4 treffen auf den Innenbereich der Streu­ scheibe 15. Dort werden die Empfangslichtstrahlen 4 zwar aufgeweitet, treffen aber dennoch auf den Empfänger 5. Dabei entsteht durch die Blendenwirkung der Hülse 10 auf den strahlumlenkenden Mitteln ein ringförmiger Lichtfleck der Empfangslichtstrahlen 4.

Für geringer werdende Objektdistanzen wird dieser ringförmige Lichtfleck auf den strahlumlenkenden Mitteln immer größer. Somit wird auch der Anteil der auf die Streuscheibe 15 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 4 immer größer, wobei insbesondere die Lichtmenge der auf den äußeren Bereich der Streu­ scheibe 15 auftreffenden Empfangslichtstrahlen 4 größer wird. Die dort auftref­ fenden Empfangslichtstrahlen 4 werden stark aufgestreut, so daß nur noch ein Teil der Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5 trifft. Dieser Effekt ver­ stärkt sich mit geringer werdender Distanz und wird zudem bei sehr Meinen Objektdistanzen noch dadurch unterstützt, daß die Randstrahlen im Randbe­ reich der Empfangsoptik 9 überhaupt nicht mehr auf die strahlumlenkenden Mittel treffen.

Durch eine geeignete Wahl des Empfangsspiegels 14 und der Streuscheibe 15 kann der in Fig. 5 dargestellte Signalverlauf für u2 erhalten werden, so daß über den gesamten Distanzbereich und für unterschiedliche Reflektivitäten der Objekte der Pegel des Empfangssignals unterhalb des Schwellwerts S liegt, wodurch Fehlschaltungen der Reflexionslichtschranke I mit großer Sicherheit vermieden werden.

Insbesondere kann die Streuscheibe 15 konzentrisch angeordnete Ringe auf­ weisen, wobei die einzelnen Ringe unterschiedliche Oberflächenbeschaffen­ heiten aufweisen. Durch eine geeignete Ringstruktur der Streuscheibe 15 kann somit die Ortsabhängigkeit des Empfangssignals sehr genau und detailliert vor­ gegeben werden.

Claims (18)

1. Reflexionslichtschranke zum Erfassen von Objekten in einem Überwa­ chungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger und einem den Über­ wachungsbereich begrenzenden Reflektor, wobei bei freiem Strahlengang die Sendelichtstrahlen auf den Reflektor treffen und als Empfangslicht­ strahlen zum Empfänger zurückreflektiert werden, dadurch gekennzeich­ net, daß in der Strahlachse der im Überwachungsbereich koaxial verlau­ fenden Sende- (2) und Empfangslichtstrahlen (4) strahlumlenkende Mit­ tel vorgesehen sind, wobei in Abhängigkeit der Distanz eines Objekts oder des Reflektors (7) ein vorgegebener Anteil der Empfangslichtstrah­ len (4) über die strahlumlenkenden Mittel zum Empfänger (5) geführt ist.

2. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Sender (3) im Strahlengang der Sendelichtstrahlen (2) erste polari­ sierende Mittel (11) nachgeordnet und dem Empfänger (5) im Strahlen­ gang der Empfangslichtstrahlen (4) polarisierende Mittel (12) vorgeord­ net sind.

3. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Polarisiationsrichtungen der ersten und zweiten polarisierenden Mit­ tel (11, 12) um 90° gegeneinander gedreht sind.

4. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1-3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß bei freiem Strahlengang die am Ausgang des Empfän­ gers (5) anstehenden Empfangssignale oberhalb eines eine Schalt­ schwelle bildenden Schwellwerts S liegen und bei einem im Überwa­ chungsbereich angeordneten Objekt unterhalb des Schwellwerts S liegen.

5. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Empfänger (5) und die strahlumlenkenden Mittel konzentrisch zur Strahlachse der Sende- (2) und Empfangslichtstrahlen (4) angeordnet sind.

6. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Empfänger (5) eine in der Strahlachse der Sende- (2) und Emp­ fangslichtstrahlen (4) liegende Empfangsoptik (9) vorgeordnet ist, wobei die lichtempfindliche Fläche des Empfängers (5) der Empfangsoptik (9) abgewandt ist, und wobei ein vorgegebener Anteil der die Empfangsoptik (9) durchsetzenden Empfangslichtstrahlen (4) durch Reflexion an den strahlumlenkenden Mitteln zum Empfanger (5) geführt ist.

7. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die strahlumlenkenden Mittel von einem konzen­ trisch zur Strahlachse der Sende- (2) und Empfangslichtstrahlen (4) an­ geordneten Empfangsspiegel (14) und einer ringförmig ausgebildeten, an den Rand des Empfangsspiegels (14) anschließenden Streuscheibe (15) gebildet sind.

8. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussendurchmesser der Streuscheibe (15) kleiner ist als der Durch­ messer der Empfangsoptik (9).

9. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser des Empfangsspiegels (14) 15% bis 50% des Durch­ messers der Empfangsoptik (9) beträgt.

10. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Aussendurchmesser der Streuscheibe (15) an den Durchmesser der Empfangsoptik (9) angepaßt ist.

11. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 7-10, dadurch ge­ kennzeichnet, daß die Streuscheibe (15) zu ihrem Außenrand hin in Richtung der Empfangsoptik (9) geneigt verläuft.

12. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 6-11, dadurch ge­ kennzeichnet, daß im Zentrum der Empfangsoptik (9) eine in einer licht­ undurchlässigen Hülse (10) gelagerte Sendeoptik (8) zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen (2) angeordnet ist.

13. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß am rückseitigen Ende der Hülse (10) ein Umlenkspiegel (13) angeordnet ist, über welchen die Sendelichtstrahlen (2) vom Sender (3) zur Sen­ deoptik (8) geführt sind.

14. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten polarisierenden Mittel (11) im Strahlengang der Sendelicht­ strahlen (2) zwischen dem Umlenkspiegel (13) und der Sendeoptik (8) angeordnet sind.

15. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß am rückseitigen Ende der Hülse (10) der Sender (2) angeordnet ist.

16. Reflexionslichtschranke nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die ersten polarisierenden Mittel (11) im Strahlengang der Sendelicht­ strahlen (2) der Sendeoptik (8) unmittelbar nachgeordnet sind.

17. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten polarisierenden Mittel (12) auf die licht­ empfindliche Fläche des Empfängers (5) aufgebracht sind.

18. Reflexionslichtschranke nach einem der Ansprüche 12-16, dadurch gekennzeichnet, daß die zweiten polarisierenden Mittel (12) im Strahlen­ gang der Empfangslichtstrahlen (4) unmittelbar vor der Empfangsoptik (9) und die Hülse (10) umschließend angeordnet sind.