DE2007840B2 - Lichtschrankengitter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Lichtschutzgitter der im Oberbegriff des Anspruches 1 angegebenen Art

Es sind Lichtschutzgitter bekannt (DAS 11 70 286), die aus einer Reihe von Lampen und davor angeordneten Linsen bestehen, welche auf der einen Seite der zu überwachenden Fläche übereinander angeordnet sind. Auf der anderen Seile der Fläche ist eine gleiche Anzahl von photoelektrischen Empfängern angeordnet. Die einzelnen Sender-Empfängerpaare arbeiten dabei in der Art von normalen Lichtschranken zusammen. Tritt ein Hindernis in den Gefahrenraum ein, bspw. die Hand einer Bedienungsperson, so wird mindestens ein Empfänger abgedeckt und dadurch ein Signal ausgelöst, das die Presse anhält

Zur Steigerung der Sicherheit ist es bekannt, derartige Strahlengitter aus mehreren Systemen zusammenzustellen, wobei die Strahlen kammartig ineinandergreifen, so daß beim Ausfall eines Systems das andere allein weiterarbeitet. Jedem System sind getrennte Verstärker und Relais zugeordnet, so daß eine gewisse Sicherheit gewährleistet ist.

Bei allen bekannten Anordnungen zur Steigerung der Sicherheit eines Lichischrankengitters, den sogenannten Testschaltungen, müssen aber zusätzliche Bauelemente verwendet werden, so daß diese Maßnahmen zwar zur Steigerung der Sicherheit, gleichzeitig aber auch zur Komplizierung der Anlage beitragen.

Alle Testschaltungen müssen aber selbst wieder überwacht werden. Die erhöhte Sicherheit wird also teilweise wieder dadurch aufgehoben, daß durrh die größere Anzahl der erforderlichen Bauelemente die Wahrscheinlichkeil für das Au^'aUen eines dieser Elemente ansteigt. Dabei ist zu berücksichtigen, daß auch bei gewährleisteter Sicherheit der Ausfall eines Bauteiles eine Totzeit für die Maschine und damit einen nicht unbedeutenden wirtschaftlichen Verlust verursacht.

Die Erfindung hat sich zur Aufgabe gestellt, eine Schaltung für ein Lichtschrankengitter zu schaffen, das aufgrund des verwendeten Prinzips keine Teslschaltung benötigt, d. h. das erfindungsgemäße Lichtschrankengitter ist so aufgebaut, daß bei Eingriff in den Gefahrenraum oder bei Ausfall irgendeines Bauteils ein Stop-Signal ausgelöst wird, ohne daß zur Erzielung dieser Sicherheit besondere Bauteile erforderlich wären, die nicht auch für die normale Funktion des Lichtschrankengitters notwendig sind.

Die Erfindung löst diese Aufgabe durch die im Anspruch 1 gekennzeichneten Maßnahmen.

Die Schaltung besitzt den Vorteil, daß keine eigene Testschaltung benötigt wird, welche die Funktion der einzelnen Bauteile überwacht. Vielmehr ist die Schaltung so aufgebaut, daß zur Erzielung der notwendigen Sicherheit nur Bauteile verwendet werden, welche auch für die normale Funktion des Lichtschrankengitters erforderlich sind.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen. Im folgenden wird die Erfindung anhand einer in den Zeichnungen dargestellten Ausfuhrungsbeispiels näher erläutert. Es

Fig. I ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit η = 7.Sender-Empfänger Einheiten;

F i g. 2 das zugehörige Impulsdiagramm;

Fig.3 eine Möglichkeit zum Ankoppeln weiterer Lichtgittereinheiten;

Fig.4 die Weiterverarbeitung des Ausgangssignals der letzten bistabilen Stufe.

In Fig. 1 ist mit t die Stromversorgung für die in Serie geschalteten Lumineszenzdioden 21 bis 27 bezeichnet. Die Ansteuerung der Dioden erfolgt bspw. mit einer Frequenz von I kHz. Die Strahlung der Lumii;eszenzdioden wird durch nicht dargestellte Linsen gebündelt und als annähernd paralleler Strahl über die Strecke A geleitet. A stellt die Länge der zu schützenden Fläche dar. Auf der anderen Seite der Fläche sind ebenfalls nicht dargestellte Linsen angeordnet, die die Strahlung auf den photoelektrischen Wandlern 31 bis 37 fokussieren. Es ist auch möglich, die Sender und die Empfänger auf derselben Seite anzuordnen und die Strahlung mit Hilfe eines geeigneten Reflektors zu reflektieren.

Die von den Empfängern erzeugten Sign.-.e weraen in den nachfolgenden Verstärkern 41 bis 47 entsprechend verstärkt.

Jeweils eines der Signale von einem Verstärkerpaar 42 bis 43, 44 bis 45 und 46 bis 47 wird durch einen Impulsformer 52, 54 und 56 verzögert, während das andere Signal durch eine Umkehrstufe (63, 65 oder 67 umgekehrt werden kann. Diese Umkehrstufen können aber auch entfallen, wenn die Verstärker 43, 45 und 47 so aufgebaut sind, daß sie bereits ein negatives Signal liefern.

Jeweils ein verzögertes und ein negatives Signal werden einer bistabilen Stufe 72, 73,74 zugeführt, die in J5 bekannter Weise von einem der Signale in den Zustand 0 und vom anderen Signal in den Zustand L gebracht wird. Werden, wie es bei einem Lichtschrankengitter meist der Fall ist, mehr als zwei Sender-Empfänger verwendet, nämlich eine Anzahl n, so werden nach den η 12 bistabile Stufen, die direkt auf die η Empfänger folgen, η/4 weitere bistabile Stufen in einer zweiten Reihe angeordnet, wobei jede bistabile Stufe der zweiten Reihe jeweils von zwei bistabilen Stufen der ersten Reihe angesteuert wird. In gleicher Weise werden die π/4 bistabilen Stufen der zweiten Reihe durch weitere Reihen von bistabilen Stufen bis n/z — 1 reduziert.

Die letzte bistabile Stufe 91 kann nämlich nur dann ein Ausgangs-Wechselsignal erzeugen, wenn die beiden vorgeschalteten Stufen ordnungsgemäß arbeiten. Für diese gift dasselbe bezüglich der vorhergehenden Stufen bis schließkeil zur ersten Reihe der bistabilen Stufen und damit auch für die photoclektrischen Empfänger 31 bis 37. Da beim Ausfall irgendeiner bistabilen Stufe diese kein Wcchselsignal mehr liefert, ist dies gleichbedeutend mit einem Eingriff in das Lichtschrankengitter, wodurch das Fehlen eines Empfängersignals und damit der Ausfall eines Ansteuerungssignals für eine bistabile Stufe der ersten Reihe verursacht wird.

Besteht das Lichtgitter also wie im vorliegenden Ausführungsbeispiel aus η = 7 Sender-Empfänger-Einheitcn, so ist eine weitere Reihe von bistabilen Stufen 81, 82 vorgesehen, die von den vorhergehenden bistabilen Stufen 71, 72, 73 und 74 angesteuert werden. Auf diese Weise wird die ursprüngliche Anzahl π von Empfängern reduziert, bis eine einzige bistabile Stufe 91 erreicht ist.

Da die bistabilen Srfen mit Impulsen betrieben werden, die jeweils von zwei vorhergehenden bistabilen Stufen geliefert werden, überwachen sich diese elektronischen Einheiten selbst, d. h. es ist keine Doppelbestükkung notwendig, um die erforderliche Sicherheit zu erreichen.

Als bistabile Stufen können integrierte Flip-Flops verwendet werden, die in der Rechnertechnik in großen Stückzahlen benötigt werden und deshalb sehr wirtschaftlich hergestellt werden können.

Wie Fig. 1 zeigt, kann bei ungerader Anzahl der Empfänger ein Signal auch von der Stromversorgung 1 der Lumineszenzdioden abgeleitet werden, da dieses Signal praktisch phasengleich mit den Empfängersignalen ist.

In Fig.2 ist das Impulsdiagramm der verschiedenen Signalverläufe dargestellt. F i g. 2a zeigt das Ausgangssignal der photoelektrischen Wandler 31 bis 37 bzw. der Verstärker 41 bis 47. Das negative Signal nach einer der Umkehrstufen 61 bis 67 entspricht dem Verlauf gemäß Fig.2b, während durch die Impulsformer 52 bis 56 ein Signal gemäß F i g. 2c erzeugt wird.

Das Ansteuern der bistabilen Stufen, erfolgt bspw. immer durch einen negativen Spannungssprung. Jeder bistabile Stufe der ersten Reihe wird also gemäß F i g. 2d durch den negativen Spannungssprung der Umkehrstufe nach F i g. 2b in den Zustand 0 gebracht, während die verzögerte Flanke des Signals gemäß Fig.2c die Rückstellung in den Zustand L verursacht. Der Signalverlauf der bistabilen Stufen der nächsten Reihe ist synchron mit dem Signalverlauf der vorangegangenen bistabilen Stufen.

Das Ausgangssignal der letzten bistabilen Stufe besitzt einen optimalen Energieinhalt, wenn die Impulsdauer gleich der Pause zwischen zwei Impulsen ist. Um dies zu erreichen, kann einer der Impulsformer so ausgelegt werden, daß das Verhältnis Impulsdauer : Pause möglichst 1 :1 ist, während alle anderen Impulsformer eine kürzere Impulsdauer erzeugen können, also toleranzmäßig nicht eingeengt sind. Der genannte Impulsformer arbeitet dann als Taktgeber für die nachfolgende Schaltung. Insbesondere kann dafür der von der Stromversorgung 1 direkt angesteuerte Impulsformer51 verwendet werden.

Durch Zusammenstellen mehrerer Lichtgitter Einheiten lassen sich beliebige Schutzhöhen erreichen. Die Zusammenfassung von jeweils zwei Cinheiten kann dabei nach Fig. 3a auf die Weise erfolgen, daß hinter der letzten bistabilen Stufe 91 einer Einheit eine weitere bistabile Stufe 101 angeordnet ist. die von jeweils der letzten bistabilen Stufe der beiden Einheiten angesteuert wird. Ebenso kann aber auch jede andere bistabile Stufe einer Einheit mit noch freiem Eingang zum Ankoppeln benutzt werden (F i g. 3b).

In Fig. 4 sind verschiedene Möglichkeiten dargestellt, wie mit dem Ausgangssignai der letzten bistabilen Stufe ein Steuersignal für die zu überwachende Maschine erzeugt werden kann.

Zu diesem Zweck kann nach der letzten Stufe ein Transistor 2 vorgesehen sein, in dessen Kollektorkreis ein Übertrager3 nvt beispielsweise zwei Sekundärwicklungen angeordnet ist. Über einen Gleichrichter 4 und einen Kondensator 5 kann so ein galvanisch getrennter und erdfreier Spannungsausganf 6 für eine elektronische Maschinensteuerung erhalten werden.

Anstelle des elektronischen Spannungsausgangs 6 kann natürlich in bekannter Weise auch ein Relais 7 vorgesehen sein, ebenso kann ein Spannungsausgang und gleichzeitig ein Relaisausgang verwendet werden,

wie in f' i g. 4 dargestellt. Durch diese Anordnung der galvanischen Trennung des Aiisgangskrcises ist die Sicherheit immer gewährleistet, da bei Ausfall eines beliebigen Bauelements durch den Impulsbetrieb kein Ausgangssignal mehr entstehen kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche:

1. Lichtschutzgitter mit einer auf der einen Seite der zu überwachenden Fläche angeordneten Reihe von Strahlungsquellen (Sendern) und einer auf der anderen Seite dieser Fläche angeordneten Reihe von photoelektrischen Empfängern, bzw. einer auf der einen Seite angeordneten Reihe von Sender-Empfänger-Paaren und einem Reflektor auf der anderen Seite, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsquellen aus einer Anzahl von Lumineszenzdioden (21 —27) bestehen, die von einer gemeinsamen Stromquelle (1) gleichzeitig und periodisch angesteuert werden und daB die Empfänger (31... 37) jeweils paarweise an eine bistabile

Stufe (71 74) angeschlossen sind, die von einem

der beiden Empfängersignale in den Zustand 0 gebracht wird, während das andere Empfängersignal durch einen Impulsformer (52,54,56) verzögert wird und die bistabile Stufe (71... 74) in den Zustand L bringt, se iaß beim Ausbleiben eines Empfängersignals am Ausgang der bistabilen Stufen (71... 74) eine Signaländerung bewirkt wird.

2. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1, mit η Sendern und Empfängern, dadurch gekennzeichnet, daß nach den π 12 bistabilen Stufen (71... 74), die direkt auf die η Empfänger (31... 37) folgen, η IA weitere bistabile Stufen (81, 82) in einer zweiten Reihe angeordnet sind, wobei jede bistabile Stufe (81, 82) der zweiten Reihe jeweils von zwei bistabilen Stufen (71, 72, 73, 74) der ersten Reihe angesteuert wird, und daß die π /4 bistabilen Stufen (81,82) der zweiten Reihe durch weitere Reihen von bistabilen Stufen (91) bis n/z — 1 reduziert werden.

3. Lichtschutzgitter nrxh Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als bistable Stufen (71... 74, 81,82,91) integrierte Flip-Flops verwendet werden.

4. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei ungerader Anzahl der Empfänger (31 ... 37) ein Eingang einer bistabilen Stufe (Fig. I, 71) von der Stromversorgung (1) der Lumineszenzdioden angesteuert wird.

5. Lichtschutzgitter nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Impulsformer (51, 52, 54, 56) so dimensioniert ist, daß das Verhältnis Impulsdauer : Pause annähernd gleich 1 :1 ist, und daß alle anderen Impulsformer eine kürzere Impulsdauer erzeugen.

6. Lichtschutzgitter nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenfassen mehrerer Lichtgitter-Einheiten die jeweils letzten bistabilen Stufen der Einheiten durch eine weitere bistabile Stufe (101, Fig.3a) zusammengefaßt werden.

7. Lichtschutzgitter nach Anspruch I und 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim Zusammenfassen mehrerer Lichtgitter-Einheiten die letzte bistabile Stufe einer Einheit mit einem noch freien Eingang der bistabilen Stufe der anderen Einheit verbunden wird (F ig. 3b).

8. Lichtschutzgitter nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Ausgang der letzten bistabilen Stufe (91) ein Transistor (2) angeschlossen ist, in dessen Kollektorkreis ein übertrager (3) mit einer oder mehreren Sekundärwicklungen angeordnet ist, die über einen Gleichrichter (4) und einen Kondensator (5) einen Spannungsausgang (6) für die Maschinensteuerung bilden (F i g. 4).

9. Lichtschutzgitter nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein oder mehrere Relais als Ausgang verwendet werden.