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Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Anspruchs
1. Derartige Vorrichtungen werden in der Regel verwendet, um Gefahrenbereiche
abzusichern.
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Aus
der
DE 101 51 327
A1 ist eine optoelektronische Vorrichtung zur variablen,
richtungsveränderlichen
Strahlführung
bekannt. Von einer aktiven Lichtsendeeinheit wird ein Sendestrahl
in eine Überwachungsstrecke
ausgesendet. In der Überwachungsstrecke
wird der Sendestrahl von einer Einkoppeloptik erfasst und in einen
Lichtwellenleiter eingekoppelt. Der aus dem Lichtwellenleiter austretende Sendestrahl
wird von einer Auskoppeloptik auf einer Lichtempfangseinheit abgebildet.
Im Bereich des flexiblen Lichtwellenleiters kann die Richtung der
einfallenden und austretenden Teilstrahlen beliebig im Raum verändert werden.
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Diese
Vorrichtung weist jedoch wesentliche Nachteile auf. Zur Absicherung
von Gefahrenbereichen ist es häufig
notwendig, eine Vielzahl paralleler benachbarter Strahlen anzuordnen.
Dazu wird der Sendestrahl mehrfach umgelenkt, um verschiedene Überwachungsstrecken
zu bilden. Die Anzahl dieser Überwachungsstrecken
ist nachteilig abhängig
von der Güte
der Umlenkeinheiten und wird mit steigender Anzahl von Umlenkungen
störanfälliger.
Für eine größere Anzahl
von Überwachungsstrecken
ist die bekannte Vorrichtung kostenintensiv und aufwendig. Eine Mehrfachanordnung
der bekannten Vorrichtung zur Bereitstellung einer Vielzahl von Überwachungsstrecken
ist aufwendig bei der Installation und Inbetriebnahme.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Vorrichtung
bereitzustellen zur Erzeugung einer Überwachungsstrecke mit wenigstens einem
ersten optoelektronischen Lichtsender und wenigstens einem optoelektronischen
Lichtempfänger.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch
1 dadurch gelöst,
dass eine Lichtschranke eine erste Lichtschrankeneinheit zur Erzeugung
wenigstens einer ersten Überwachungsstrecke
umfasst. Diese ist gebildet durch wenigstens einen Lichtstrahl wenigstens
eines ersten Lichtsenders und wenigstens einen diesem zugeordneten
ersten Lichtempfänger.
Weiter ist eine erste Steuer- und Auswerteeinheit für den ersten
Lichtsender und Lichtempfänger
und wenigstens ein Gehäuse
vorgesehen. Weiter umfassend ist eine zweite Lichtschrankeneinheit
zur Erzeugung wenigstens einer zweiten Überwachungsstrecke vorgesehen,
die gebildet ist durch wenigstens einen zweiten Lichtstrahl wenigstens
eines zweiten Lichtsenders und wenigstens einen diesem zugeordneten
zweiten Lichtempfänger,
mit wenigstens einer zweiten Steuer- und Auswerteeinheit für den zweiten
Lichtsender und Lichtempfänger,
wobei sämtliche
elektronische und optoelektronische Komponenten der zweiten Lichtschrankeneinheit
in der ersten Lichtschrankeneinheit integriert sind und an zweitem
Lichtsender und -empfänger
ankoppelbare Lichtleiter vorgesehen sind zur Positionierung der zweiten Überwachungsstrecke.
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Ein
Vorteil dieser erfindungsgemäßen Ausbildung
liegt in der Integration der elektronischen und der optoelektronischen
Komponenten der zweiten Lichtschrankeneinheit in der ersten Lichtschrankeneinheit.
Dadurch sind alle Komponenten, die eine Spannungsversorgung benötigen, in
einer Einheit zusammengefasst. Dadurch braucht nur die eine Lichtschrankeneinheit
elektrisch mit einer Energieversorgung verbunden werden. Aufgrund
dieser Ausbildung ist es ausreichend, auch nur diese eine Lichtschrankeneinheit
gegen störende
elektromagnetische Strahlung zu schützen.
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Die
zweite Überwachungsstrecke
wird durch Lichtleiter positioniert. Dadurch ist es möglich, die Richtung
der zweiten Überwachungsstrecke
frei festzulegen und gegebenen Anforderungen anzupassen. Die zweite Überwachungsstrecke
kann somit unabhängig
von der ersten Überwachungsstrecke positioniert
werden, obwohl alle elektronischen und optoelektronischen Bauteile
in der ersten Lichtschrankeneinheit integriert sind.
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Gemäß einer
besonderen Ausführungsform des
Erfindungsgegenstandes sind Lichtaustrittsenden und/oder Lichteintrittsenden
des Lichtleiters in wenigstens einem weiteren Gehäuse angeordnet. Dadurch
kann die zweite Überwachungsstrecke
sehr einfach positioniert und montiert werden. Da die weiteren Lichtschrankeneinheiten
nur optische Komponenten beinhalten, können diese gegenüber der
ersten Lichtschrankeneinheit auch in einem kleineren Gehäuse untergebracht
werden. Dadurch können
die weiteren Lichtschrankeneinheiten auch bei beengten Platzverhältnissen
montiert werden und zum Einsatz kommen.
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Weiter
vorteilhaft kann zur Umlenkung der ersten und/oder zweiten Überwachungsstrecke
wenigstens ein weiterer Lichtleiter angeordnet sein. Dadurch kann
die erste oder zweite Überwachungsstrecke
zusätzlich
in ihrer Richtung geändert
und vervielfacht werden. Auch diese weitere Anordnung des Lichtleiters
kann in einem kleinen, leicht zu montierenden Gehäuse angebracht
sein. Diese weitere Lichtleiteranordnung besteht ebenfalls nur aus
optischen Komponenten. Eine elektromagnetische Beeinflussung ist
vorteilhaft nicht möglich.
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Nach
einer besonderen Ausführungsform der
Erfindung ist zur Umlenkung der ersten und/oder zweiten Überwachungsstrecke
wenigstens eine Spiegelumlenkeinheit angeordnet. Dadurch kann die erste
oder zweite Überwachungsstrecke
auch zusätzlich
in ihrer Richtung geändert
und vervielfacht werden. Diese Anordnung der Spiegelumlenkeinheit kann
auch in einem kleinen, leicht zu montierenden Gehäuse angebracht
sein. Diese Spiegelumlenkeinheit besteht ebenfalls nur aus optischen
Komponenten. Eine elektromagnetische Beeinflussung ist auch hier
nicht möglich.
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Vorteilhaft
sind die erste und zweite Steuer- und Auswerteeinheit in einer gemeinsamen
Elektronik integriert. Dadurch kann eine gemeinsame integrierte
Steuer- und Auswerteelektronik zur Steuerung und Auswertung mindestens
beider Überwachungsstrecken
eingesetzt werden. Nur diese eine Steuer- und Auswerteelektronik
muss vor elektromagnetischer Beeinflussung geschützt werden. Die Steuer- und
Auswerteelektronik ist dabei für
eine verschiedene Anzahl von Überwachungsstrecken
ausgebildet. Dadurch kann die Steuer- und Auswerteelektronik für eine Lichtschranke
mit verschiedenen Lichtschrankeneinheiten verwendet werden.
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Die
erfindungsgemäße Lichtschranke
eignet sich besonders für
den Einsatz in explosionsgefährdeten
Bereichen. Zu diesen Bereichen gehören zum Beispiel Lackieranlagen
im Automobilbau. In diesen Bereichen müssen elektrische Baugruppen
gekapselt werden. Funkenbildung an Schaltelementen, wie z. B. an
einem Relais, dürfen
nicht zur Entzündung der
zu verarbeitenden Stoffgemische oder Gase führen. Deshalb kann die zweite
Lichtschrankeneinheit zur Bildung der zweiten Überwachungsstrecke hier vorteilhaft
in den explosionsgefährdeten
Bereichen gefahrlos und ohne besondere Schutzmaßnahmen verwendet werden, da
sie keine elektronischen Komponenten enthält. Wenn auch die erste Lichtschrankeneinheit
im explosionsgefährdeten
Bereich verwendet werden soll, müsste
nur die eine Steuer und Auswerteelektronik gekapselt werden.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme
auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1 eine
schematische Darstellung einer erfindungsgemäßen Lichtschranke;
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2 eine
weitere Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Lichtschranke;
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3 eine
Ausführungsform
mit gekreuzten Überwachungsstrecken.
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1 zeigt
eine erfindungsgemäße Lichtschranke 1 mit
zwei Lichtschrankeneinheiten 2 und 4, die durch
gestrichelte Linien in der Zeichnung umrandet sind. Die erste Lichtschrankeneinheit 2 weist
ein erstes Gehäuse 22.1 und
ein zweites Gehäuse 22.2 auf
und die zweite Lichtschrankeneinheit ein drittes Gehäuse 22.3 und
ein viertes Gehäuse 22.4.
Die ersten beiden Gehäuse 22.1 und 22.2 sowie
die beiden weiteren Gehäuse 22.3 und 22.4 sind
gegenseitig zueinander ausgerichtet, so daß dazwischen eine erste bzw.
eine zweite Überwachungsstrecke 18 bzw. 20 gebildet
werden kann.
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Die
erste Lichtschrankeneinheit 2 wird durch einen ersten optoelektronischen
Lichtempfänger 8, einen
ersten optoelektronischen Lichtsender 6, eine erste Steuer-
und Auswerteeinheit 14 in dem ersten Gehäuse 22.1 und
aus zwei Spiegeln 40 in dem zweiten Gehäuse 22.2 gebildet.
Dabei wird ausgehend von der ersten Steuer- und Auswerteeinheit 14 mit Hilfe
des ersten Lichtsenders 6 ein Lichtstrahl zur Erzeugung
der ersten Überwachungsstrecke 18 ausgesendet.
Bei dem Lichtstrahl kann es sich um sichtbares Licht, Licht im Infrarotbereich,
um Laserlicht oder auch um eine einer Anwendung angepassten andere Wellenlänge handeln.
Dieser Lichtstrahl wird über zwei
Spiegel 40 in dem zweiten Gehäuse 22.2 um jeweils
90° umgelenkt
und beabstandet parallel auf den ersten Lichtemfpänger 8 zurückgelenkt.
Auch der zurückgelenkte
Lichtstrahl bildet einen Teil der ersten Überwachungsstrecke 18.
Der von dem ersten Lichtempfänger 8 empfangene
Lichtstrahl wird von der ersten Steuer- und Auswerteeinheit 14 ausgewertet.
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Die
zweite Lichtschrankeneinheit 4 wird durch einen zweiten
optoelektronischen Lichtsender 10, einen zweiten optoelektronischen
Lichtempfänger 12 und
einer zweiten Steuer- und Auswerteeinheit 16 gebildet,
die allerdings auch in dem ersten Gehäuse 22.1 angeordnet
sind. Ausgehend von der zweiten Steuer- und Auswerteeinheit 16 wird
mit Hilfe des zweiten Lichtsenders 10 der Lichtstrahl zur
Erzeugung der zweiten Überwachungsstrecke 20 ausgesendet.
Der ausgesendete Lichtstrahl wird über einen Lichtleiter 28.1 zu
einer Lichtaustrittsseite in dem dritten Gehäuse 22.3 geführt. Dort
wird der in dem Lichtleiter 28.1 geführte Lichtstrahl über eine
Op tik 38.1, z. B. eine Linse, zur Bildung der zweiten Überwachungsstrecke 20 ausgesendet.
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Dieser
Lichtstrahl wird weiter über
optische Komponenten 38.2 und 38.3 und einen Lichtleiter 28.2 um
180° umgelenkt
und beabstandet parallel auf eine Empfangsoptik 38.4 zurückgeführt. Auch
der zurückgeführte Lichtstrahl
bildet einen Teil der zweiten Überwachungsstrecke 20.
Der Lichtstrahl wird durch die Empfangsoptik 38.4 in einen
Lichtleiter 28.3 eingekoppelt und zu dem zweiten Lichtempfänger 12 weitergeleitet.
Das entsprechende Signal des zweiten Lichtempfängers 12 wird von
der zweiten Steuer- und Auswerteeinheit 16 ausgewertet.
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Die
beiden Überwachungsstrecken 18 und 20 der
beiden Lichtschrankeneinheiten 2 und 4 können unterschiedlich
ausgerichtet sein. Auf diese Weise können unterschiedliche räumliche
Anforderungen an die Überwachungsstrecken 18 und 20 realisiert
werden. Auch die Abstände
zwischen den Lichtstrahlen bzw. Überwachungsstrecken 18 und 20 können unterschiedlich
ausgebildet sein. Bei Unterbrechen einer der Überwachungsstrecken 18 und 20 durch
ein Objekt oder eine Person kann ein Objektfeststellungssignal generiert
werden zum Stopp einer Maschine oder einer gefahrbringenden maschinellen Bewegung.
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In
dem ersten Gehäuse 22.1 sind
die elektronischen und optoelektronischen Komponenten der erfindungsgemäßen Lichtschranke 1,
wie beide optoelektronischen Lichtsender 6 und 10,
beide optoelekronischen Lichtempfänger 8 und 12 sowie
beide Steuer- und Auswerteeinheiten 14 und 16 angeordnet.
Die beiden Steuer- und Auswerteeinheiten 14 und 16 können auch
in einer gemeinsamen integrierten Steuer- und Auswerteelektronik
enthalten sein. Somit enthält
nur das erste Gehäuse 22.1 die
elektronischen und optoelektronischen Komponenten. Elektromagnetische
Störungen
müssen
daher nur in dem ersten Gehäuse 22.1 berücksichtigt
werden. Alle anderen Gehäuse 22.2, 22.3 und 22.4 beinhalten
rein mechanische oder optische Komponenten, die nicht durch elektromagnetische
Strahlen beeinflusst werden. Weiterhin ist nur eine Energieversorgung
zu dem Gehäuse 22.1 notwendig.
Dadurch können
die anderen Gehäuse 22.2, 22.3 und 22.4 auch
kleiner als das Gehäuse 22.1 ausgebildet
sein.
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Durch
die Lichtleiterverbindung der Gehäuse 22.1 und 22.3 können diese
auch über
größere Entfernungen
räumlich
voneinander getrennt montiert werden. Elektrische Störsignale
können
hierbei nicht auf den Lichtleiter 28 einkoppeln.
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2 zeigt
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lichtschranke 1 mit
der ersten Lichtschrankeneinheit 2 und der zweiten Lichtschrankeneinheit 4.
Entsprechende Komponenten haben gleiche Bezugsziffern. Im Unterschied
zu dem ersten Ausführungsbeispiel
nach 1 sind mehrere erste und mehrere zweite optoelektronische
Lichtsender 6 und 10 in dem ersten Gehäuse 22.1 und eine
entsprechene Anzahl erster und zweiter optoelektronischer Lichtempfänger 8 und 12 in
dem zweiten Gehäuse 22.2 angeordnet.
Dadurch lassen sich Lichtgitteranordnungen mit einer Vielzahl von Überwachungsstrecken 18 realisieren,
wobei eine Gruppe von ersten Überwachungsstrecken 18 räumlich unabhängig von
einer zweiten Gruppe von Überwachungsstrecken 20 angeordnet
werden kann.
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Die
erste Lichtschrankeneinheit 2 besteht dabei aus den ersten
optoelektronischen Lichtsendern 6 und der ersten Steuer-
und Auswerteeinheit 14 in dem Gehäuse 22.1 zur Aussendung
von Lichtstrahlen und den ersten optoelektronischen Lichtempfängern 8,
die zusammen mit der ersten Steuer- und Auswerteelektronik 14 in
dem zweiten Gehäuse 22.2 zur
Bildung der ersten Überwachungsstrecke angeordnet
sind.
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Die
zweite Lichtschrankeneinheit 4 weist die zweiten Lichtsender 10 und
deren zugehörige
zweite Steuereinheit 16 in dem ersten Gehäuse 22.1 und
die zweiten Lichtempfänger
und deren zugehörige
Auswerteeinheit 16 in dem zweiten Gehäuse 22.2, sowie Lichtleiter 28.1 bis 28.6 und
Sende- und Empfangsoptiken zur Bildung der zweiten Überwachungsstrecke
auf. Die Lichtleiter 28.1 bis 28.6 verbinden dabei die
Gehäuse 22.1 mit 22.3 bzw. 22.2 mit 22.4.
Die Steuer- und Auswerteeinheiten 14 und 16 in
den jeweiligen Gehäusen 22.1 und 22.2 können jeweils
zusammengefasst werden zu einer Steuer- und Auswerteelektronik.
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Mit
Hilfe dieser Lichtschranke 1 können Lichtgitter mit einer
Vielzahl von Lichtstrahlen realisiert werden. Zusätzlich können auch
in den weiteren Gehäusen 22.3 und 22.4 eine
Vielzahl von Überwachungsstrecken 20 angeordnet
werden, die unabhängig
von den ersten Überwachungsstrecken 18 positioniert
und entfernt montiert werden können.
Die elektronischen und optoelektronischen Komponenten sind dabei
wiederum nur in den Gehäusen 22.1 und 22.2 der
ersten Lichtschrankeneinheit 2 angeordnet. In den Gehäusen 22.3 und 22.4 sind
nur optische Komponenten 38 vorhanden. Auch ist in dem gezeigten
Ausführungsbeispiel
nur die optische Verbindung durch die Lichtleiter 28 zwischen
den Gehäusen 22.1 und 22.3 sowie
zwischen den Gehäusen 22.4 und 22.2 notwendig.
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In 3 ist
eine weitere Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Lichtschranke 1 gezeigt.
Der Aufbau ist ähnlich
dem aus 2, wobei weitere Gehäuse 42 und 42' über Lichtleiter 28 mit
den Gehäusen 22.1 und 22.2 verbunden
sind. Dadurch sind die Überwachungsstrecken 20 der
zweiten Lichtschrankeneinheit 4 unabhängig voneinander positionierbar. In
dem gezeigten Beispiel sind die Überwachungsstrecken 20 gekreuzt.
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Mit
Hilfe der Anordnung aus 3 kann mit den Gehäusen 22.1 und 22.2 die
Lichtschranke als Lichtgitter mit einer Mehrzahl von Übertragungsstrecken 18 und
die Überwachungsstrecken 20 mit
einzelnen Lichtschranken realisiert werden.
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Die
in 3 gezeigte Anordnung kann zum Beispiel bei Maschinen
zur Absicherung von Gefahrenstellen mit automatischer Materialzuführung zum Einsatz
kommen. Die Überwachungsstrecken 18 bilden
dabei ein Schutzfeld zur Absicherung gegen unerlaubtes Eintreten
von Personen. Die Überwachungsstrecken 20 dienen
zur Erkennung von Material, das der Maschine zugeführt werden
soll. Eine Erkennung von erlaubtem Material durch Unterbrechung
der Überwachungsstrecken 20 führt zu einer zeitlich
begrenzten Deaktivierung der Überwachungsstrecken 18 zwischen
den Gehäusen 22.1 und 22.2 zum
ungehinderten Materialtransport.
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In
einem nicht dargestellten weiteren Ausführungsbeispiel könnten in
dem ersten Gehäuse
sowohl optoelektronische Lichtsender als auch Lichtempfänger angeord net
werden, wobei dann in dem zweiten Gehäuse die entsprechenden zugehörigen optoelektronischen
Lichtempfänger
bzw. -sender angeordnet wären.