DE202007005710U1

DE202007005710U1 - Lichtschrankenvorrichtung

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Publication number: DE202007005710U1
Application number: DE202007005710U
Authority: DE
Original assignee: Balluff GmbH
Current assignee: Balluff GmbH
Priority date: 2007-04-16
Filing date: 2007-04-16
Publication date: 2008-08-28
Anticipated expiration: 2017-04-17
Also published as: US20080251702A1

Abstract

Lichtschrankenvorrichtung, umfassend ein Gehäuse (12), eine Lichtquelle (24), durch welche eine Strahlungskeule (26) aussendbar ist, und einen Lichtempfänger (28), wobei die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) mit einer Gelenkeinrichtung (74) an dem Gehäuse (12) positioniert ist, über welche die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) zur Ausrichtung der optischen Achse (29) relativ zum Gehäuse (12) beweglich ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtschrankenvorrichtung, umfassend ein Gehäuse, eine Lichtquelle, durch welche eine Strahlungskeule aussendbar ist, und einen Lichtempfänger.
Die Strahlungskeule weist eine Intensitätsverteilung auf mit einem Zentrum, in dem die höchste Intensität herrscht. Dieses Zentrum definiert die optische Achse.
Aufgrund optischer Fehler der Lichtquelle kann es vorkommen, dass bei einer Lichtschrankenvorrichtung die Strahlungskeule nicht mittig auf den Lichtempfänger auftrifft. Insbesondere wenn die Lichtquelle eine Laserdiode umfasst können die dabei entstehenden Abweichungen die Eigenschaften der Lichtschrankenvorrichtung negativ beeinflussen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtschrankenvorrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche auf einfache Weise herstellbar und/oder einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird bei der eingangs genannten Lichtschrankenvorrichtung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass die Lichtquelle und/oder der Lichtempfänger mit einer Gelenkeinrichtung an dem Gehäuse positioniert ist, über welche die Lichtquelle und/oder der Lichtempfänger zur Ausrichtung der optischen Achse relativ zum Gehäuse beweglich ist.
Durch die erfindungsgemäße Lösung lassen sich optische Fehler der Lichtquelle (und auch des Lichtempfängers), die auch bei ansonsten exaktem Einbau zu einer nicht mittigen Ausrichtung führen können, kompensieren. Beispielsweise während der Herstellung lässt sich die Lichtquelle (und/oder der Lichtempfänger) über die Gelenkeinrichtung ausrichten, um ein mittiges Auftreffen der Strahlungskeule zu erreichen, d. h. um eine exakte Ausrichtung der optischen Achse bezüglich Lichtquelle und Lichtempfänger zu ermöglichen.
Durch die erfindungsgemäße Lösung wird eine Lichtschrankenvorrichtung bereitgestellt, bei welcher bei einfachem Aufbau nichtmittige Abweichungen verhinderbar sind.
Beispielsweise ist die erfindungsgemäße Lichtschrankenvorrichtung als Gabellichtschranke oder Winkellichtschranke ausgebildet.
Günstigerweise ist die Lichtquelle und/oder ist der Lichtempfänger während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung und/oder während des Betriebs der Lichtschrankenvorrichtung ausrichtbar. Durch eine Ausrichtbarkeit während der Herstellung lassen sich optische Fehler und dergleichen kompensieren. Beispielsweise wird dazu nach erfolgter Ausrichtung eine erzielte Stellung fixiert. Es ist auch möglich, dass während des Betriebs (d. h. nach erfolgter Herstellung) eine Ausrichtbarkeit ermöglicht ist.
Die Gelenkeinrichtung kann auf verschiedene Arten und Weisen ausgebildet sein. Beispielsweise kann die Gelenkeinrichtung ein plastisch verformbares Gelenkelement umfassen, welches die Lichtquelle bzw. den Lichtempfänger hält. Durch dauerhafte Verformung eines solchen Gelenkelements lässt sich eine bestimmte Position der Lichtquelle bzw. des Lichtempfängers einstellen.
Bei einem vorteilhaften Ausführungsbeispiel weist die Gelenkeinrichtung starre Gelenkelemente auf, welche relativ zueinander beweglich sind. Eine solche Gelenkeinrichtung lässt sich auf einfache Weise herstellen. Ferner lässt sich die Ausrichtung und auch die Fixierung einer hergestellten Ausrichtung auf einfache Weise durchführen.
Insbesondere weist die Gelenkeinrichtung eine erste Schwenkachse auf, welche quer zu einer Hauptrichtung der Strahlungskeule orientiert ist. Diese erste Schwenkachse ist vorzugsweise mindestens näherungsweise senkrecht zu einer Hauptrichtung der Strahlungskeule orientiert. (Aufgrund optischer Fehler muss die erste Schwenkachse nicht genau senkrecht zur Strahlungskeule orientiert sein.) Die erste Schwenkachse muss dabei keine räumlich festliegende Schwenkachse sein. Sie kann auch räumlich variieren.
Aus dem gleichen Grund ist es günstig, wenn die Gelenkeinrichtung eine zweite Schwenkachse aufweist, welche quer zur ersten Schwenkachse orientiert ist und quer zu der Hauptrichtung der Strahlungskeule orientiert ist. Über die erste Schwenkachse und die zweite Schwenkachse lässt sich die Strahlungskeule in einem Raumwinkelbereich ausrichten. Während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung lässt sich dadurch eine exakte mittige Ausrichtung der Strahlungskeule zu dem Lichtempfänger erreichen, auch wenn optische Fehler an der Lichtquelle vorhanden sind.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gelenkeinrichtung als Kugelgelenk ausgebildet ist. Eine solche Gelenkeinrichtung lässt sich auf einfache und kostengünstige Weise herstellen. Sie lässt sich platzsparend ausbilden.
Ganz besonders vorteilhaft ist es, wenn die Gelenkeinrichtung einen Haltekörper aufweist, an welchem die Lichtquelle fixiert ist. Dieser kann mindestens während der Herstellung schwenkbar an dem Gehäuse gelagert sein. Über Ausrichtung des Haltekörpers lässt sich die Strahlungskeule mittig zu dem Lichtempfänger ausrichten. An dem Haltekörper wiederum lässt sich die Lichtquelle bzw. der Lichtempfänger auf einfache Weise fixieren. Der Haltekörper kann auch eine optische Einrichtung der Lichtquelle bzw. eines Lichtempfängers aufnehmen. Beispielsweise können an dem Haltekörper Linsen und Blenden angeordnet sein.
Es ist vorteilhaft, wenn der Haltekörper mindestens in einem Lagerbereich eine sphärische Oberfläche aufweist. Dadurch lässt sich auf einfache Weise eine Schwenkbarkeit um zwei Achsen (oder auch um mehr Achsen) bereitstellen, um eine Ausrichtung der Strahlungskeule zu ermöglichen.
Die Lichtschrankenvorrichtung lässt sich auf einfache Weise herstellen, wenn die Lichtquelle und/oder der Lichtempfänger in einer Ausnehmung des Haltekörpers sitzt. Der Haltekörper lässt sich auf einfache Weise beispielsweise als Spritzgussteil herstellen. Die Lichtquelle bzw. der Lichtempfänger lässt sich dann in der Ausnehmung fixieren.
Günstig ist es, wenn ein Haltekörper für die Lichtquelle und/oder ein Haltekörper für den Lichtempfänger an einem Halteelement sitzt, welches an dem Gehäuse angeordnet ist. Das Halteelement mit dem Haltekörper und der Lichtquelle bzw. dem Lichtempfänger lässt sich dadurch als Ganzes in das Gehäuse einsetzen. Die Montage lässt sich dadurch vereinfachen.
Bei einem Ausführungsbeispiel umfasst das Halteelement mindestens einen ersten Haltearm und einen zweiten Haltearm, zwischen welchen der Haltekörper sitzt. Der Haltekörper ist dadurch eingespannt zwischen dem ersten Haltearm und dem zweiten Haltearm. Der Haltekörper mit der Lichtquelle bzw. dem Lichtempfänger lässt sich dadurch auf einfache Weise an dem Halteelement fixieren, wobei eine Schwenklagerung auf einfache Weise ermöglicht ist.
Es ist dann günstig, wenn der erste Haltearm und/oder der zweite Haltearm federnd ausgebildet sind. Dadurch lässt sich auf einfache Weise der Haltekörper fixieren. Er lässt sich zwischen dem ersten Haltearm und dem zweiten Haltearm einschieben und ist dann klemmend an dem Halteelement gehalten.
Eine klemmende Haltung ist eine kraftschlüssige Fixierung, die eine Drehbarkeit des Haltekörpers an dem Halteelement erlaubt. Dadurch ist eine Ausrichtung der Strahlungskeule der Lichtquelle bzw. einer Empfangsfläche des Lichtempfängers möglich.
In diesem Zusammenhang ist es vorteilhaft, wenn der erste Haltearm und/oder der zweite Haltearm mindestens eine Ausnehmung aufweisen, in welche der Haltekörper mindestens teilweise eingetaucht ist. Diese mindestens eine Ausnehmung erlaubt eine leichte Schwenkbarkeit des Haltekörpers.
Es kann vorgesehen sein, dass das Halteelement als Gehäuseeinschubelement ausgebildet ist, welches an dem Gehäuse fixiert ist. Es lässt sich dadurch eine Lichtquelleneinheit bzw. Lichtempfängereinheit vorfertigen. Diese Lichtquelleneinheit bzw. Lichtempfängereinheit mit dem Halteelement, dem Haltekörper und der Lichtquelle bzw. dem Lichtempfänger lässt sich als Ganzes an dem Gehäuse positionieren. Dadurch ist die Herstellung vereinfacht.
Es kann vorgesehen sein, dass ein Haltekörper der Gelenkeinrichtung einen oder mehrere Angriffsbereiche für ein Positionierelement aufweist. Solche Angriffsbereiche sind beispielsweise als rinnenförmige Ausnehmungen ausgebildet. Ein Positionierstab als Positionierelement lässt sich in eine solche Ausnehmung einlegen. Durch entsprechende Kraftausübung auf das Positionierelement lässt sich eine Schwenkposition des Haltekörpers beispielsweise manuell während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung einstellen.
Es ist auch möglich, dass an einem Haltekörper der Gelenkeinrichtung mindestens ein Positionierelement fest angeordnet ist. Dadurch ist eine Ausrichtung auf einfache Weise möglich. Das mindestens eine Positionierelement ist integraler Bestandteil der Gelenkeinrichtung. Beispielsweise sind beabstandete Positionierstäbe angeordnet, die über eine mit einer Grifffläche versehenen Brücke verbunden sind. Ein Bediener kann durch Krafteinwirkung auf diese Brücke die Lichtquelle bzw. den Lichtempfänger ausrichten.
Es ist insbesondere vorgesehen, dass die Lichtquelle und/oder der Lichtempfänger in einer bestimmten Schwenkposition relativ zum Gehäuse fixiert ist. Die Fixierung erfolgt nach Ausrichtung der Lichtquelle bzw. des Lichtempfängers. Nach erfolgter Ausrichtung ist dadurch die Hauptrichtung der Strahlungskeule (d. h. die optische Achse) fixiert. Auch eine unbeabsichtigte Verstellung ist dann nicht mehr möglich.
Es ist grundsätzlich möglich, dass die Gelenkeinrichtung einen plastisch verformbaren Haltekörper umfasst, durch dessen plastische Verformung die Lichtquelle und/oder der Lichtempfänger ausrichtbar sind. Der Haltekörper ist dazu beispielsweise als Spritzgussteil aus einem entsprechenden plastisch verformbaren Material hergestellt. An dem Haltekörper ist die Lichtquelle bzw. der Lichtempfänger fixiert. Durch entsprechende Krafteinwirkung auf den Haltekörper und dessen plastische Verformung wird die Ausrichtung bewirkt. Eine erzielte Ausrichtung lässt sich beispielsweise durch Keilelemente oder dergleichen sichern.
Es kann vorgesehen sein, dass das Gehäuse mindestens im Bereich der Lichtquelle und/oder des Lichtempfängers mit einem insbesondere ausgehärteten Füllmaterial ausgegossen ist. Beispielsweise erfolgt ein Ausgießen mit einem Epoxyharz. Durch das Ausgießen lässt sich die Position der Gelenkeinrichtung fixieren und damit die Ausrichtung der Strahlungskeule fixieren.
Die Lichtquelle umfasst beispielsweise eine Leuchtdiode bzw. ist durch eine Leuchtdiode gebildet.
Es ist auch möglich, dass die Lichtquelle eine Laserdiode umfasst. Die Lichtquelle kann dabei weitere Elemente und insbesondere eine optische Abbildungseinrichtung umfassen.
Es kann vorgesehen sein, dass die Lichtschrankenvorrichtung einen ersten Arm umfasst, an welchem die Lichtquelle angeordnet ist, und einen zweiten Arm umfasst, an welchem der Lichtempfänger angeordnet ist. Zwischen dem ersten Arm und dem zweiten Arm liegt dann beim Betrieb der Lichtschrankenvorrichtung eine Strahlungskeule, wobei das Durchdringen der Strahlungskeule durch einen Gegenstand detektierbar ist.
Es kann vorgesehen sein, dass Schwenkachsen der Gelenkeinrichtung im Wesentlichen parallel zu einer Gehäuseseite des ersten Arms sind, welche dem zweiten Arm zugewandt ist. Dadurch ist eine Ausrichtung der Strahlungskeule mindestens während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung auf einfache Weise möglich.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass der erste Arm und der zweite Arm im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Bei einer Ausführungsform sind der erste Arm und der zweite Arm durch einen Steg verbunden. Es wird dadurch eine Gabellichtschranke gebildet. Insbesondere liegt der Steg an oder in der Nähe eines Endes des jeweiligen ersten Arms und des zweiten Arms, welches einem Ende abgewandt ist, an oder in dessen Nähe die Lichtquelle bzw. der Lichtempfänger liegt.
Beispielsweise ist der Steg im Wesentlichen senkrecht zu dem ersten Arm und dem zweiten Arm orientiert.
Es kann dabei vorgesehen sein, dass an dem Steg eine elektrische Schaltungsanordnung positioniert ist. An dem Steg lässt sich Platz bereitstellen, um die elektrische Schaltungsanordnung aufzunehmen.
Es ist dann günstig, wenn an dem Steg ein Steckeranschlusselement angeordnet ist. Dieses lässt sich direkt hinter der elektrischen Schaltungsanordnung positionieren, so dass die entsprechenden Leitungswege kurz gehalten werden können.
Es ist auch möglich, dass der erste Arm und der zweite Arm direkt miteinander verbunden sind. In diesem Falle ist die Lichtschrankenvorrichtung als Winkellichtschranke ausgebildet. Eine optische Achse ist dabei in einem Winkel zu den entsprechenden Armen orientiert.
Die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der näheren Erläuterung der Erfindung. Es zeigen:
1 eine schematische Darstellung eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtschrankenvorrichtung;
2 eine perspektivische Teilschnittdarstellung des Bereichs A gemäß 1 bei einem ersten Ausführungsbeispiel;
3 eine Draufsicht in der Richtung B gemäß 2;
4 eine Seitenansicht des Teilbereichs gemäß 2;
5 eine perspektivische Teilschnittdarstellung des Bereichs A bei einem zweiten Ausführungsbeispiel;
6 eine Draufsicht in der Richtung C gemäß 5;
7 eine Seitenansicht des Bereichs gemäß 5; und
8 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Lichtschrankenvorrichtung.
Ein Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtschrankenvorrichtung, welches in 1 gezeigt und dort mit 10 bezeichnet ist, ist als Gabellichtschranke ausgebildet. Die Lichtschrankenvorrichtung 10 umfasst ein Gehäuse 12 mit einem ersten Arm 14, einem gegenüberliegenden zweiten Arm 16 und einem Steg 18, welcher den ersten Arm 14 und den zweiten Arm 16 verbindet. Der erste Arm 14 und der zweite Arm 16 sind im Wesentlichen parallel zueinander angeordnet. Der erste Arm 14 weist eine Gehäuseseite 20a auf, welche einer entsprechenden Gehäuseseite 20b des zweiten Arms 16 zugewandt ist.
Der Steg 18 liegt quer und insbesondere senkrecht zu dem ersten Arm 14 und dem zweiten Arm 16.
An dem ersten Arm 14 ist im Bereich eines Endes 22, welches von dem Steg 18 abgewandt ist, eine Lichtquelle 24 angeordnet. Diese Lichtquelle 24 kann beispielsweise eine Leuchtdiode oder eine Laserdiode mit entsprechender Optik sein. Die Lichtquelle 24 sendet eine Strahlungskeule 26 in Richtung eines Lichtempfängers 28. Am Gehäuse 12 ist am ersten Arm 14 ein Fenster 30 angeordnet, durch welches Licht der Lichtquelle 24 hindurchtreten kann. Eine optische Achse 29 ist durch den Bereich der höchsten Intensität der Strahlungskeule 26, die eine beispielsweise Gausssche Intensitätsverteilung aufweist, definiert.
Der Lichtempfänger 28 ist an dem zweiten Arm 16 in der Nähe eines Endes 32 angeordnet. Er ist auf die Lichtquelle 24 ausgerichtet, so dass die Strahlungskeule 26 detektierbar ist.
Entsprechend ist an dem zweiten Arm 16 ein Fenster 34 angeordnet, durch das Licht der Strahlungskeule 26 in das Gehäuse 12 eintreten kann und dann von dem Lichtempfänger 28 detektierbar ist.
Die Lichtquelle 24 und der Lichtempfänger 28 liegen im Wesentlichen auf der gleichen optischen Achse. Eine Hauptrichtung 36 der Strahlungskeule 26 liegt mindestens näherungsweise senkrecht zu dem ersten Arm 14 und dem zweiten Arm 16. Die Strahlungskeule 26 bildet eine Lichtschranke, deren Durchdringung durch einen Gegenstand detektierbar ist; die Durchdringung bewirkt eine Abschattung des Lichtempfängers 28.
Im Bereich des Stegs 18 ist an dem Gehäuse 12 eine elektrische Schaltungsanordnung 38 angeordnet, welche insbesondere eine Auswertungseinrichtung für die Lichtschrankenvorrichtung 10 umfasst. Die Lichtquelle 24 ist über eine oder mehrere Leitungen 40 mit der elektrischen Schaltungsanordnung 38 verbunden. Entsprechend ist der Lichtempfänger 28 mit einer oder mehreren Leitungen 42 mit der elektrischen Schaltungsanordnung 38 verbunden. Durch die Leitung bzw. Leitungen 40 können Steuersignale an die Lichtquelle 24 übertragen werden und die Lichtquelle 24 lässt sich mit elektrischer Energie versorgen. Durch die Leitung 42 können Sensorsignale an die elektrische Schaltungsanordnung 38 übertragen werden und der Lichtempfänger 28 lässt sich mit elektrischer Energie versorgen.
Das Gehäuse 12 weist einen Innenraum 44 auf, in welchem der Lichtempfänger 28, die Lichtquelle 24 und die elektrische Schaltungsanordnung 38 angeordnet sind. Dieser Innenraum 44 kann dabei zusammenhängend sein oder getrennte Teilräume umfassen. Das Gehäuse 12 ist beispielsweise durch einen Gehäusedeckel verschlossen. Der Innenraum 44 kann zumindest teilweise mit einem Füllmaterial gefüllt sein und insbesondere vergossen sein. Beispielsweise ist ein Ausgießen mit einem Epoxyharz vorgesehen. Anstatt eines Gehäusedeckels kann ein Innenraum des Gehäuses allein über Ausgießen verschlossen sein.
An dem Steg 18 ist in der Nähe der elektrischen Schaltungsanordnung 38 ein Steckeranschlusselement 46 angeordnet, über welches Detektionssignale der Lichtschrankenvorrichtung 10 abgreifbar sind und über welches die Lichtschrankenvorrichtung 10 sich mit elektrischer Energie versorgen lässt.
Es ist grundsätzlich wünschenswert, dass die Strahlungskeule 26 mit ihrer Hauptrichtung 36 den Lichtempfänger 28 mittig trifft, d. h. die optische Achse 29 den Lichtempfänger 28 mittig trifft. Optische Fehler der Lichtquelle 24 ("Schielfehler") können für ein außermittiges Auftreffen sorgen.
Erfindungsgemäß ist die Lichtquelle 24 über eine Gelenkeinrichtung an dem Gehäuse 12 positioniert, so dass während der Herstellung eine Korrektur der Ausrichtung zwischen der Lichtquelle 24 und dem Lichtempfänger 28 zur Kompensation optischer Fehler möglich ist.
Bei einem ersten Ausführungsbeispiel, welches in den 2 bis 4 gezeigt ist, ist als Lichtquelle eine Leuchtdiode 48 vorgesehen. Die Leuchtdiode 48 ist an einem Haltekörper 50 positioniert. Beispielsweise weist der Haltekörper 50 eine Ausnehmung 52 auf, in welcher die Leuchtdiode 48 eingeschoben ist.
Der Haltekörper 50 ist an einem Halteelement 54 gehalten. Das Halteelement 54 ist als Gehäuseeinschubelement ausgebildet, welches an dem Gehäuse 12 gehalten ist. Das Halteelement 54 weist beispielsweise Halteleisten 56a, 56b auf (3), welche in entsprechende Ausnehmungen 58a, 58b einer Gehäusewand 60 eingeschoben sind. Die Gehäusewand 60 bildet dabei die Gehäuseseite 20a des ersten Arms 12. An dem Halteelement 54 ist das Fenster 30 fixiert.
Ferner ist an dem Halteelement 54 vor dem Fenster 30 eine Blende 62 ausgebildet.
Das Halteelement 54 ist insbesondere ein Spritzgussteil.
Das Halteelement 54 weist einen ersten Haltearm 64 und einen zweiten Haltearm 66 auf. Der erste Haltearm 64 und der zweite Haltearm 66 sind elastisch (federnd) ausgebildet und sitzen an einem Halteelementkörper 68, an welchem die Blende 62 gebildet ist und welcher das Fenster 30 hält.
Der erste Haltearm 64 und der zweite Haltearm 66 weisen jeweils eine durchgehende Ausnehmung 70a, 70b auf. Die Ausnehmungen 70a, 70b haben eine zumindest näherungsweise zylindrische Form und sind fluchtend zueinander ausgerichtet.
Der Haltekörper 50 weist eine sphärische Oberfläche 72 auf. Er ist mit dieser sphärischen Oberfläche 72 zwischen dem ersten Haltearm 64 und dem zweiten Haltearm 66 eingespannt. Er taucht teilweise in die Ausnehmungen 70a, 70b auf.
Durch den Haltekörper 50 und die Haltearme 64, 66 ist eine Gelenkeinrichtung 74 gebildet, über welche die Leuchtdiode 48 schwenkbar relativ zu dem Gehäuse 12 ist. Insbesondere liegt eine erste Schwenkachse 76 vor, welche quer und insbesondere mindestens näherungsweise senkrecht zu der Hauptrichtung 36 der Strahlungsquelle 26 ist. Aufgrund optischer Fehler der entsprechenden Lichtquelle ist die erste Schwenkachse 76 nicht unbedingt genau senkrecht zu der Hauptrichtung 36; durch die erfindungsgemäße Lösung lassen sich gerade solche Fehler kompensieren.
Weiterhin weist die Gelenkeinrichtung 74 eine zweite Schwenkachse 78 auf, welche quer und insbesondere mindestens näherungsweise senkrecht zu der ersten Schwenkachse 76 ist und quer und insbesondere zumindest näherungsweise senkrecht zu der Hauptrichtung 36 ist. Die erste Schwenkachse 76 und die zweite Schwenkachse 78 müssen dabei nicht unbedingt räumlich festliegende Schwenkachsen sein.
Durch die Verschwenkbarkeit der Leuchtdiode 48 als Lichtquelle 24 an der Gelenkeinrichtung 74 lässt sich die Strahlungskeule 26 mit ihrer Hauptrichtung 36 auf den Lichtempfänger 28 ausrichten.
Die Gelenkeinrichtung 74 ist eine starre Gelenkeinrichtung, welche Gelenkelemente (den Haltekörper 50 und die Haltearme 64, 66) aufweist, welche starre Körper sind.
Wenn das Halteelement 54 mit dem Haltekörper 50 in das Gehäuse 12 eingebaut ist, dann lässt sich die Strahlungskeule 26 durch Verschwenkung an der Gelenkeinrichtung 74 ausrichten.
Es kann vorgesehen sein, dass der Haltekörper 50 gegenüberliegende Ausnehmungen 80a, 80b aufweist (3), an die ein Positionierelement 82 angreifen kann. Das Positionierelement 82 ist entfernbar. Während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung 10 kann es in die rinnenförmigen Ausdehnungen 80a, 80b eingelegt werden und durch entsprechende Kraftausübung kann eine Schwenkung um die erste Schwenkachse 76 und/oder die zweite Schwenkachse 78 durchgeführt werden, um die Strahlungskeule 26 auszurichten.
Es ist auch möglich, dass ein oder mehrere Positionierelemente 82 fest an dem Haltekörper angeordnet sind. Beispielsweise ist jeweils ein Positionierelement 82 fest in die Ausnehmung 80a, 80b eingesetzt (vgl. 2 und 4). Es ist dabei möglich, dass beabstandete Positionierelemente 82 durch eine Brücke verbunden sind, welche beispielsweise eine Riffelung als Angriffsfläche für einen Bediener aufweist.
Bei einer hergestellten Lichtschrankenvorrichtung 10 mit geschlossenem Gehäuse 12 ist die Position der Lichtquelle 24 in einer bestimmten Schwenkstellung festgelegt, so dass die Ausrichtung der Strahlungskeule 26 festgelegt ist. Dazu wird der Haltekörper 50 an dem Halteelement 54 fixiert.
Bei einem Ausführungsbeispiel wird dazu das Gehäuse 12 mindestens im Bereich der Leuchtdiode 48 durch ein aushärtbares Füllmaterial 84 befüllt (4) und insbesondere vergossen. Als Füllmaterial 84 wird beispielsweise ein Epoxyharz eingesetzt.
Zur Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung 10 werden an dem offenen Gehäuse 12 der Lichtempfänger 28 und die Lichtquelle 24 positioniert. Beispielsweise wird dazu der Haltekörper 50 mit der Leuchtdiode 48 an dem Halteelement 54 positioniert und das Halteelement 54 wird an der Gehäusewand 60 eingeschoben.
Es erfolgt danach eine Ausrichtung der Leuchtdiode 48 über Schwenkung des Haltekörpers 50 mittels des Positionierelements 82. Die Ausrichtung erfolgt derart, dass die Strahlungskeule 26 mittig auf den Lichtempfänger 28 auftrifft.
Anschließend – nach der Ausrichtung – wird die Ausrichtungsposition fixiert. Beispielsweise wird dazu das Gehäuse 12 ausgegossen und geschlossen.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass der Lichtempfänger 28 über eine entsprechende Gelenkeinrichtung an dem Gehäuse 12 positioniert wird, um eine Ausrichtung zu ermöglichen.
Es ist auch möglich, dass die Gelenkeinrichtung so ausgebildet ist bzw. die Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung so erfolgt, dass auch noch nach Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung und insbesondere während ihres Betriebs eine Ausrichtung der Strahlungskeule möglich ist.
Es ist grundsätzlich auch möglich, dass die Gelenkeinrichtung zur Positionierung der Lichtquelle bzw. des Lichtempfängers nicht als starre Gelenkeinrichtung mit starren Gelenkelementen (Gelenkelementen als starre Körper) ausgebildet ist, sondern dass ein plastisch verformbarer Haltekörper vorgesehen ist, wobei durch entsprechende Kraftausübung eine dauerhafte Verformung des Haltekörpers erreicht wird, durch den eine Ausrichtung der Lichtquelle bzw. des Lichtempfängers möglich ist.
Bei einem zweiten Ausführungsbeispiel, welches in den 5 bis 7 schematisch gezeigt ist, ist als Lichtquelle eine Laserdiode 86 vorgesehen. Die Laserdiode 86 ist in einem Haltekörper 88 angeordnet, welcher an einem Halteelement gehalten ist. Das Halteelement ist grundsätzlich gleich ausgebildet wie das oben beschriebene Halteelement 54. Es werden deshalb gleiche Bezugszeichen verwendet. Ferner ist das Halteelement auf die grundsätzlich gleiche Weise an dem Gehäuse 12 angeordnet wie das oben beschriebene Halteelement 54. Es werden diesbezüglich ebenfalls die gleichen Bezugszeichen verwendet.
Die Laserdiode 86 ist in einer Ausnehmung 90 des Haltekörpers angeordnet. Eine optische Einrichtung 92, welche der Laserdiode 86 zugeordnet ist, ist ebenfalls an dem Haltekörper 88 positioniert. Eine Linse 94 der optischen Einrichtung 92 sitzt an dem Haltekörper 88 der Blende 62 zugewandt. Weiterhin sitzt in dem Haltekörper 88 eine Blende der optischen Einrichtung 92 zwischen einem Ausgang der Laserdiode 86 und der Linse 94.
Die Laserdiode 86 mit ihrer optischen Einrichtung 92 lässt sich über den Haltekörper 88 als Ganzes relativ zu dem Gehäuse 12 (während der Herstellung der entsprechenden Lichtschrankenvorrichtung) verschwenken. Dadurch lässt sich die Strahlungskeule 26 auf den Lichtempfänger 28 ausrichten.
Über den Haltekörper 88 ist in Kombination mit dem Halteelement 54 eine Gelenkeinrichtung gebildet. Der Haltekörper 88 weist eine sphärische Oberfläche auf, um eine Schwenkbarkeit zu ermöglichen.
Ansonsten funktioniert dieses Ausführungsbeispiel wie oben beschrieben. Insbesondere wird nach der Ausrichtung der Laserdiode 86 (über den Haltekörper 88) diese relativ zu dem Gehäuse 12 fixiert.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Lichtschrankenvorrichtung, welches in 8 gezeigt und dort mit 98 bezeichnet ist, ist eine Winkellichtschranke mit einem ersten Arm 100 und einem zweiten Arm 102. Der erste Arm 100 und der zweite Arm 102 sind direkt miteinander verbunden und quer und insbesondere senkrecht zueinander ausgerichtet.
An dem ersten Arm 100 ist eine Lichtquelle 104 angeordnet. An dem zweiten Arm 102 ist ein Lichtempfänger 106 angeordnet. Eine optische Achse 108 liegt quer und insbesondere in einem spitzen Winkel jeweils zu dem ersten Arm 100 und dem zweiten Arm 102.
Bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ist der zweite Arm 102 dreieckförmig ausgebildet. An ihm ist ein Steckeranschluss 110 angeordnet. Er nimmt ferner eine elektrische Schaltungsanordnung auf.
Die Lichtquelle 104 ist über eine Gelenkeinrichtung entsprechend der Gelenkeinrichtung 74 an dem ersten Arm 100 positioniert. Der Lichtempfänger 106 ist fest an dem zweiten Arm 102 positioniert. Alternativ kann er auch über eine Gelenkeinrichtung montiert sein.
Wie im Zusammenhang mit der Lichtschrankenvorrichtung 10 beschrieben, lässt sich die Lichtquelle 104 mindestens während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung 98 bezüglich des Lichtempfängers 106 ausrichten, um die optische Achse 108 optimiert ausrichten zu können.

Claims

Lichtschrankenvorrichtung, umfassend ein Gehäuse (12), eine Lichtquelle (24), durch welche eine Strahlungskeule (26) aussendbar ist, und einen Lichtempfänger (28), wobei die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) mit einer Gelenkeinrichtung (74) an dem Gehäuse (12) positioniert ist, über welche die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) zur Ausrichtung der optischen Achse (29) relativ zum Gehäuse (12) beweglich ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung und/oder während des Betriebs der Lichtschrankenvorrichtung ausrichtbar sind.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung (74) starre Gelenkelemente aufweist, welche relativ zueinander beweglich sind.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung eine erste Schwenkachse (76) aufweist, welche quer zu einer Hauptrichtung (36) der Strahlungskeule (26) orientiert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung (74) eine zweite Schwenkachse (78) aufweist, welche quer zur ersten Schwenkachse (76) orientiert ist und quer zu der Hauptrichtung (36) der Strahlungskeule (26) orientiert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung (74) als Kugelgelenk ausgebildet ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung (74) einen Haltekörper (50; 88) aufweist, an welchem die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) fixiert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (50; 88) mindestens während der Herstellung der Lichtschrankenvorrichtung schwenkbar an dem Gehäuse (12) gelagert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Haltekörper (50; 88) mindestens in einem Lagerbereich eine sphärische Oberfläche (72) aufweist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger (28) in einer Ausnehmung (52; 90) des Haltekörpers (50; 88) sitzt.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltekörper (50; 88) für die Lichtquelle (24) und/oder ein Haltekörper für den Lichtempfänger (28) an einem Halteelement (54) sitzt, welches an dem Gehäuse (12) angeordnet ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (54) mindestens einen ersten Haltearm (64) und einen zweiten Haltearm (66) aufweist, zwischen welchen der Haltekörper (50; 88) sitzt.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Haltearm (64) und/oder der zweite Haltearm (66) federnd ausgebildet sind.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Haltearm (64) und/oder der zweite Haltearm (66) mindestens eine Ausnehmung (70a; 70b) aufweist, in welche der Haltekörper (50; 88) mindestens teilweise eingetaucht ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Halteelement (54) als Gehäuseeinschubelement ausgebildet ist, welches an dem Gehäuse (12) fixiert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein Haltekörper (50; 88) der Gelenkeinrichtung (74) einen oder mehrere Angriffsbereiche (80a; 80b) für ein Positionierelement (82) aufweist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an einem Haltekörper (50; 88) der Gelenkeinrichtung (74) mindestens ein Positionierelement (82) fest angeordnet ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) und/oder der Lichtempfänger in einer bestimmten Schwenkposition relativ zum Gehäuse (12) fixiert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gelenkeinrichtung einen plastisch verformbaren Haltekörper umfasst, durch dessen plastische Verformung die Lichtquelle und/oder der Lichtempfänger ausrichtbar ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Gehäuse (12) mindestens im Bereich der Lichtquelle (24) und/oder des Lichtempfängers mit einem Füllmaterial (84) ausgegossen ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) eine Leuchtdiode (48) umfasst.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtquelle (24) eine Laserdiode (86) umfasst.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch einen ersten Arm (14; 100), an welchem die Lichtquelle (24; 104) angeordnet ist, und einen zweiten Arm (16; 102), an welchem der Lichtempfänger (28; 104) angeordnet ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass Schwenkachsen (76, 78) der Gelenkeinrichtung (74) im Wesentlichen parallel zu einer Gehäuseseite (20a) des ersten Arms (14) sind, welche dem zweiten Arm (16) zugewandt ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (14) und der zweite Arm (16) im Wesentlichen parallel zueinander sind.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der Ansprüche 23 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (14) und der zweite Arm (16) durch einen Steg (18) verbunden sind.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass der Steg (18) senkrecht zwischen dem ersten Arm (14) und dem zweiten Arm (16) liegt.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 26 oder 27, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steg (18) eine elektrische Schaltungsanordnung (38) positioniert ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach einem der Ansprüche 26 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Steg (18) ein Steckeranschlusselement (46) angeordnet ist.
Lichtschrankenvorrichtung nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Arm (100) und der zweite Arm (102) direkt miteinander verbunden sind.