DE202008004711U1

DE202008004711U1 - Lichtgitterkaskadierung

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Publication number: DE202008004711U1
Application number: DE202008004711U
Authority: DE
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2008-04-05
Filing date: 2008-04-05
Publication date: 2009-08-13
Anticipated expiration: 2018-04-06

Abstract

Lichtgittervorrichtung mit zwei oder mehreren Schutzfeldteilflächen zur optoelektronischen Überwachung eines abgewinkelten Schutzfeldes, wobei
– für jede Schutzfeldteilfläche ein Lichtgittermodul vorhanden ist,
– jedes Lichtgittermodul ein eigenes Gehäuse hat in dem Mittel vorhanden sind, um die Lichtgittermodule kaskadenförmig elektrisch miteinander zu verbinden,
– in jedem Lichtgittermodul mehrere nebeneinander angeordnete Lichtsendereinheiten und mehrere nebeneinander angeordnete Lichtempfängereinheiten zur Schaffung mehrerer miteinander korrespondierender Lichtschrankenpaare vorhanden sind,
– jedes Lichtschrankenpaar jeweils einzeln, zeitlich nacheinander und zyklisch aktivierbar ist,
– in einer Gehäuseaußenwand des Lichtgittermoduls mehrere, den einzelnen Lichtsender- und Lichtempfängereinheiten zugeordnete reelle Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen vorhanden sind,
dadurch gekennzeichnet, dass vor den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen des Lichtgittermoduls eine Lichtablenkeinheit angebracht ist, in der zur Bildung von virtuellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen, die zu den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen geometrisch verlagert sind, eine optische Reflexionseinheit vorhanden ist.

Description

Die Erfindung betrifft eine Lichtgittervorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Derartige Lichtgittervorrichtungen werden beispielsweise zur Vermeidung von Unfällen oder Betriebsstörungen an einer Zugangsöffnung zu einem Gefahrenbereich einer Werkzeugmaschine angeordnet. Dabei übernimmt die Lichtgittervorrichtung die Aufgabe, mögliche Eingriffe von Personen oder Gegenständen in einen Gefahrenbereich der Werkzeugmaschine zu erkennen, um dann gegebenenfalls ein Abschaltsignal für die Werkzeugmaschine oder ein Warnsignal auszulösen. Zu diesem Zweck werden am Rande des Gefahrenbereiches die Zugangsöffnungen mittels einem oder mehrerer Lichtgitter flächenhaft mit einem Schutzfeld überwacht. Die bekannten Lichtgitter dieser Art arbeiten entweder nach dem Einwegprinzip oder nach dem Reflexionsprinzip. Beim Einwegprinzip sind in einem Sendergehäuse auf einer Seite eines zu überwachenden Schutzfeldes mehrere Lichtsendereinheiten eingebaut. In jeder Lichtsendereinheit ist eine Lichtquelle und eine Abbildungsoptik vorhanden, mit der ein Überwachungsstrahl erzeugt wird. Weiterhin ist in dem Sendergehäuse des Lichtgitters jedem Überwachungsstrahl eine Strahlaustrittsfläche zugeordnet, durch welche der Überwachungsstrahl in Richtung des Schutzfeldes austritt. Die Lichtsendereinheiten und damit auch die Strahlaustrittsflächen der Überwachungsstrahlen sind, jeweils um einen Strahlabstand zueinander versetzt, entlang einer Längsachse im Sendergehäuse des Lichtgitters angeordnet. In einem Empfängergehäuse auf der gegenüberliegenden Seite des Schutzfeldes befinden sich in der gleichen geometrischen Anordnung wie auf der Lichtsenderseite mehrere Strahleintrittsflächen, durch welche der aus dem Schutzfeld kommende Überwachungsstrahl in das Empfängergehäuse des Lichtgitters eintreten kann. Weiterhin ist hinter jeder Strahleintrittsfläche eine Lichtempfängereinheit vorhanden. In allen Lichtempfangseinheiten ist eine Abbildungsoptik sowie ein Photoempfänger vorhanden, mit dem ein einfallender Überwachungsstrahl erfasst wird. Jede Lichtsendereinheit kommuniziert dabei nach einem genauen vorgegebenen Timing mit einer dazugehörenden Lichtempfängereinheit. Auf diese Weise werden jeweils Paare aus Lichtsendereinheit/Lichtempfängereinheit aktiviert, so dass das gesamte Schutzfeld mit mehreren, parallel zueinander verlaufenden Überwachungsstrahlen linienförmig überdeckt ist. Dringt nun ein Objekt in das Schutzfeld ein, so wird dies dann sicher erkannt, wenn der Querschnitt eines Überwachungsstrahls vollständig unterbrochen ist. Um sicher zu stellen, dass ein Objekt auch dann einen Überwachungsstrahl vollständig unterbricht, wenn das Objekt genau zwischen zwei Überwachungsstrahlen in das Schutzfeld eindringt, muss das Objekt so groß sein, dass gleichzeitig zwei nebeneinander angeordnete Überwachungsstrahlen unterbrochen werden. Aufgrund dieser Voraussetzung ist die minimale Objektgröße, die von einem Lichtgitter sicher erkannt wird, abhängig von dem Querschnitt der Überwachungsstrahlen und dem aktuellen Strahlabstand, den zwei nebeneinander liegende Überwachungsstrahlen zueinander aufweisen. In der Praxis wird diese minimale Objektgröße als Detektionsvermögen eines Lichtgitters bezeichnet.
Beim Lichtgitter nach dem Reflexionsprinzip sind in einem gemeinsamen Gehäuse auf einer Seite des Schutzfeldes die Lichtsendereinheiten mit den Strahlaustrittsflächen, als auch die Lichtempfängereinheiten mit den entsprechenden Strahleintrittsflächen eingebaut. Dabei wird der ausgesandte Überwachungsstrahl von einer Reflektoreinheit, die am gegenüberliegenden Ende des Schutzfeldes angebracht ist, zurück reflektiert und nach erneutem Durchlauf durch das Schutzfeld der Lichtempfängereinheit zugeführt. Auch bei diesem Lichtgitter nach dem Reflexionsprinzip kommuniziert nach einem vorgegebenen Zeitplan eine Lichtsendereinheit mit einer dazugehörenden Lichtempfängereinheit, so dass, ebenso wie beim Einwegprinzip, das Schutzfeld mit parallel zueinander verlaufenden Überwachungsstrahlen linienförmig überdeckt wird.
Der Begriff „Licht” ist hierbei nicht auf das sichtbare Licht beschränkt. Unter dem Begriff „Licht” sind ganz allgemein jene elektromagnetischen Strahlen, also vom UV- Licht über den sichtbaren Bereich bis zum IR-Licht zu verstehen, die üblicherweise für den Betrieb von Lichtgittern eingesetzt werden.
Insbesondere dann, wenn der Gefahrenbereich mehrere Zugangsöffnungen aufweist und deshalb ein Eingriff in den Gefahrenbereich mit mehreren zueinander abgewinkelten Lichtgittern überwacht werden muss, wird eine Lichtgittervorrichtung eingesetzt, die aus mehreren einzelnen Lichtgittermodulen besteht. Jedes Lichtgittermodul besitzt dabei ein eigenes Gehäuse, in welchem die jeweiligen Lichtsendereinheiten, als auch die Lichtempfängereinheiten eingebaut sind, so dass mit jedem Lichtgittermodul eine eigene Schutzfeldteilfläche erzeugt wird. Die Lichtgittermodule sind dazu jeweils mit wenigstens einer Übertragungsschnittstelle zur Verbindung der Versorgungs- und Informationsleitungen ausgerüstet, so dass die einzelnen Lichtgittermodule kaskadenförmig miteinander verbunden werden können.
Nachteilig an der aus mehreren einzelnen Lichtgittermodulen bestehenden Lichtgittervorrichtung ist der Zustand, dass die Lichtgittervorrichtung, insbesondere an den Übergangsstellen von einem Lichtgittermodul zum benachbarten Lichtgittermodul, ein vermindertes Detektionsvermögen aufweist. Der Grund für dieses verminderte Detektionsvermögen liegt darin, dass die Strahlaustrittsflächen, als auch die Strahleintrittsflächen aufgrund baulicher Maßnahmen nie ganz am Rande von dem Gehäuse des Lichtgittermoduls angeordnet sind. Wenn nun zwei Lichtgittermodule nebeneinander oder abgewinkelt miteinander eingesetzt werden, ist dadurch zwangsläufig der Strahlabstand zwischen beispielsweise dem letzten Überwachungsstrahl vom ersten Lichtgittermodul und dem ersten Überwachungsstrahl vom zweiten Lichtgittermodul größer als der Strahlabstand innerhalb eines Lichtgittermoduls. Daraus folgt, dass an diesem Übergangsbereich zwischen den beiden Lichtgittermodulen das Detektionsvermögen der Lichtgittervorrichtung nachteilig verringert ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Lichtgittervorrichtung der eingangs genannten Gattung so auszubilden, dass an den Übergangsstellen von einem Lichtgittermodul zu einem benachbarten Lichtgittermodul das Detektionsvermögen der Lichtgittervorrichtung nicht oder nur unwesentlich geringer ist als das Detektionsvermögen innerhalb der einzelnen Lichtgittermodule. Darüber hinaus soll mit der Lichtgittervorrichtung eine vielseitige Anpassung an unterschiedliche Schutzfeldgeometrien möglich sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen.
Vorteilhafte Ausführungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindungsgedanke ist darin zu sehen, dass von den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen des Lichtgittermoduls mittels einer davor angeordneten Lichtablenkeinheit, in der mindestens eine optische Reflexionsfläche vorhanden ist, virtuelle Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen erzeugt werden, die zu den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen scheinbar einen geometrischen Versatz aufweisen. Die Lichtablenkeinheit bewirkt damit eine scheinbare Verlagerung der Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen in eine Ebene, die fiktiv hinter der Lichtablenkeinheit liegt. Die geometrischen Abmessungen der Lichtablenkeinheit müssen dabei nur so groß sein, dass die Querschnitte der Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen in ihrer optischen Öffnung von der Lichtablenkeinheit nicht begrenzt werden. Mit anderen Worten, die Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen liegen scheinbar ganz an dem äußersten Gehäuserand der Lichtablenkeinheit. Wenn nun mehrere Lichtgittermodule in einer Lichtgittervorrichtung zur Überwachung eines abgewinkelten Schutzfeldes nebeneinander eingesetzt werden, können die jeweiligen Lichtablenkeinheiten und damit die Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen der benachbarten Lichtgittermodule unmittelbar nebeneinander platziert werden. Dadurch ist es erfindungsgemäß möglich, dass zum Beispiel der Strahlabstand des letzten Überwachungsstrahles vom ersten Lichtgittermodul mit dem ersten Überwachungsstrahl des zweiten Lichtgittermoduls keinen größeren Wert aufweist als der Strahlabstand innerhalb eines einzelnen Lichtgittermoduls. Das Detektionsvermögen der Lichtgittervorrichtung ist damit auch im Übergangsbereich von einem zum nächsten Lichtgittermodul nicht geringer als das Detektionsvermögen innerhalb der einzelnen Lichtgittermodule.
Nach einer Ausführungsvariante der Erfindung ist die optische Lichtablenkeinheit mittels einem oder mehrerer Verbindungselemente als Zubehör von außen an dem Lichtgittermodul anbringbar. Damit ist es auf einfache Art und Weise möglich, mit standardisierten Lichtgittermodulen eine Lichtgittervorrichtung an die unterschiedlichsten Schutzfeldgeometrien anzupassen.
Eine weitere Ausführungsvariante der Erfindung sieht vor, dass die optische Lichtablenkeinheit im Gehäuse des jeweiligen Lichtgittermoduls eingebaut ist. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Lichtablenkeinheit am Einsatzort beispielsweise einer hohen Umweltbelastung ausgesetzt ist oder die Gefahr einer mechanischen Beschädigung besteht. Auch dann, wenn die Lichtgittermodule eine große Gehäuselänge aufweisen, ist mit der Integration der Lichtablenkeinheit in das jeweilige Lichtgittermodulgehäuse eine konstruktiv robuste Ausführungsvariante vorhanden.
Nach einer besonders vorteilhaften Erfindungsvariante besteht die optische Reflexionseinheit in der Lichtablenkeinheit aus einem einfachen und preiswert herstellbaren Umlenkspiegel, der sich über die gesamte Lichtmodullänge erstreckt. In analoger Weise kann diese Umlenkfunktion von mit einem 90° Umlenkprisma oder einem Pentagonprisma realisiert werden. Insbesondere dann, wenn diese Umlenkspiegel oder Prismen aus Kunststoff in einem Strang gezogen hergestellt werden, ist eine preiswerte Variante zur Herstellung von langen Lichtablenkeinheiten gegeben.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung werden die virtuellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen mittels der Lichtablenkeinheit zu den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen scheinbar parallel versetzt. Zu diesem Zweck ist in der Lichtablenkeinheit eine optische Reflexionseinheit vorhanden, in der zwei in Form eines Parallelogramms zueinander ausgerichtete Umlenkspiegel angeordnet sind. Dies bedeutet, dass ein aus der Strahlaustrittsfläche austretender Überwachungsstrahl in der Lichtablenkeinheit in einem ersten Schritt durch einen beispielsweise um 45° geneigten Umlenkspiegel um 90° quer zur Längsachse des Lichtgittermoduls abgelenkt wird. Nach dem Durchlaufen einer kurzen Wegstrecke wird der Überwachungsstrahl in einem zweiten Schritt durch einen weiteren Umlenkspiegel wiederum um 90° in seine ursprüngliche Ausbreitungsrichtung zurück gelenkt. Die ursprüngliche Ausbreitungsrichtung des Überwachungsstrahls bleibt dabei erhalten, die Strahlaustrittsfläche erscheint jedoch parallel zum Lichtgittermodul versetzt. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsvariante, in der die Ausbreitungsrichtung der Überwachungsstrahlen erhalten bleibt, ist darin zu sehen, dass es damit möglich ist, nur einzelne, zum Beispiel die am Anfang bzw. am Ende angeordneten Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen mit der Lichtablenkeinheit scheinbar zu verschieben. Bei diesem Prinzip wird jedoch der Strahlabstand zwischen den betreffenden Überwachungsstrahlen leicht vergrößert und damit das Detektionsvermögen etwas schlechter. Dieser Einfluß kann jedoch dadurch reduziert werden, dass der Versatz zwischen den betroffenen Überwachungsstrahlen nicht in einem einzelnen Sprung erfolgt, sondern stufenweise auf mehrere nebeneinander liegende Überwachungsstrahlen verteilt wird. Damit bleibt nur noch eine geringfügige Vergrößerung des Strahlabstandes zwischen den betroffenen Überwachungsstrahlen erhalten. Insbesondere bei einem langen Lichtgittermodul ist es damit möglich, eine wesentlich kleinere und damit preiswertere Lichtablenkeinheit herzustellen.
In einer vorteilhaften Weiterbildung ist es vorgesehen, diese geringfügige Vergrößerung des Strahlabstandes zwischen den betroffenen Überwachungsstrahlen dadurch zu vermeiden, dass jedes zusammenwirkende Umlenkspiegelpaar unter einem unterschiedlichen Einbauwinkel zur Längsachse des Lichtgittermoduls in der Lichtablenkeinheit angeordnet ist. Damit werden die virtuellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen zu den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen nicht nur rechtwinklig zur Längsachse des Lichtgittermoduls versetzt, sondern es wird dem Versatz noch eine vom Einbauwinkel abhängige Verschiebung in Richtung der Längsachse des Lichtgittermoduls überlagert. Auf diese Weise ist es möglich, die virtuellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen speziell im Übergangsbereich von einem Lichtgittermodul zu einem benachbarten Lichtgittermodul auf einer kreisförmigen Linie anzuordnen. Mit diesem Vorgehen wird erreicht, dass sich das Detektionsvermögen der Lichtgittervorrichtung nicht verringert.
Nach einer weiteren Ausführungsvariante der Erfindung ist es vorgesehen, dass die Lichtablenkeinheit mindestens ein Verbindungselement aufweist, mit dem zwei benachbarte Lichtgittermodule innerhalb der Lichtgittervorrichtung mechanisch miteinander verbunden werden können. Dabei kann das Verbindungselement so beschaffen sein, dass die zwei benachbarten Lichtgittermodule nur unter Einhaltung eines bestimmten Winkels oder in einem frei wählbaren Winkel aneinander gekoppelt werden können. Der wesentliche Vorteil dieser Ausführungsvariante ist darin zu sehen, dass mit einem derartigen Verbindungselement an der Lichtablenkeinheit erreicht wird, dass die einzelnen Lichtgittermodule auf einfache Art und Weise um einen Gefahrenbereich herum angeordnet werden können und dabei gleichzeitig sichergestellt ist, dass das Detektionvermögen der Lichtgittervorrichtung speziell im Übergangsbereich zweier Lichtgittermodule nicht beeinträchtigt ist.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielsweise anhand der Zeichnung beschrieben; in dieser zeigt
1 eine perspektivische Ansicht einer nach dem Stand der Technik bekannten Lichtgittervorrichtung zur Überwachung mehrerer Zugangsöffnungen zu einem Gefahrenbereich einer Werkzeugmaschine,
2 eine schematische Ansicht eines Lichtgittermoduls mit einer erfindungsgemäßen Lichtablenkeinheit in Vorderansicht, Seitenansicht und Draufsicht,
3 einen Ausschnitt zweier nebeneinander angeordneten Lichtgittermodule mit Lichtablenkeinheit in perspektivischer Ansicht,
4 in schematischer Darstellung einen Ausschnitt zweier nebeneinander angeordneten Lichtgittermodule mit einer, nur für einzelne Überwachungsstrahlen wirksamen, Lichtablenkeinheit.
5 eine Draufsicht auf eine Ausführungsvariante von zwei nebeneinander angeordneten Lichtablenkeinheiten.
In 1 ist schematisch eine Werkzeugmaschine 1 dargestellt. Im Zentrum dieser Werkzeugmaschine 1 ist als Werkzeug ein Formstempel 2 gezeigt, der sich beispielsweise pneumatisch angetrieben auf ein Gegenlager 3 zubewegt. Der den Formstempel 2 bzw. das Gegenlager 3 umgebende Raum bildet aus naheliegenden Gründen einen Gefahrenbereich 4. Wie aus 1 ersichtlich, ist der Zugang in diesen Gefahrenbereich 4 von drei Zugangsöffnungen aus möglich. Es ist deshalb bekannt, einen solchen Gefahrenbereich 4 mit einem abgewinkelten Schutzfeld zu umgeben, damit ein Objekt 5, das von außen in den Gefahrenbereich 4 eindringt, erkannt wird. Damit ist es zur Gefahrenabwehr möglich, gegebenenfalls ein Abschaltsignal für die Werkzeugmaschine 1 oder ein Warnsignal auszulösen. Bei dem, wie in 1 dargestellten, abgewinkelten Schutzfeld ist es nach dem Stand der Technik bekannt, eine Lichtgittervorrichtung, die aus den drei Lichtgittermodulen 6, 7 und 8 besteht, einzusetzen. In jedem der Lichtgittermodule 6, 7 und 8 sind entlang einer Längsachse 9 mehrere Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen angeordnet. Hinter jeder Strahlaustrittsfläche befindet sich eine Lichtsendereinheit und hinter jeder Strahleintrittsfläche befindet sich eine Lichtempfängereinheit. Zum Zwecke der Übersichtlichkeit wurden die einzelnen Lichtsender- und Lichtempfängereinheiten in den Figuren im Detail nicht dargestellt. Zwischen den Lichtsendereinheiten und den damit korrespondierenden Lichtempfängereinheiten verlaufen in jedem der drei Lichtgittermodule 6, 7 und 8 eine Vielzahl optischer Überwachungsstrahlen 10, die um einen Strahlabstand S voneinander entfernt angeordnet sind. In 1 ist von diesen Überwachungsstrahlen 10, die natürlich alle eine endliche Strahlausdehnung X besitzen, überwiegend nur dessen Achse dargestellt. Wie weiterhin aus 1 zu entnehmen ist, wird das abgewinkelte Schutzfeld durch die drei zusammenwirkenden Schutzfeldteilflächen 11, 12 und 13 gebildet. Damit ein Objekt 5 beim Eindringen in den Gefahrenbereich 4 sicher erkannt wird, müssen an jeder Stelle im gesamten Schutzfeld zwei zueinander benachbarte Überwachungsstrahlen 10 gleichzeitig unterbrochen werden. Damit ist die minimale Größe für das kleinste noch sicher erkennbare Objekt 5 bestimmt durch die Summe aus der Strahlausdehnung X und dem Strahlabstand S.
Dies gilt insbesondere auch dann, wenn die beiden benachbarten Überwachungsstrahlen zu zwei verschiedenen Lichtgittermodulen gehören. In 1, die eine nach dem Stand der Technik bekannte Lichtgittervorrichtung zeigt, ist zu erkennen, dass der Strahlabstand S* beim Übergang vom Lichtgittermodul 6 zum Lichtgittermodul 7 deutlich größer ist, als der Strahlabstand S innerhalb der Lichtgittermodule 6, 7 oder 8. Der Grund dafür liegt darin, dass aufgrund konstruktiver Maßnahmen die Strahlaustrittsflächen, als auch die Strahleintrittsflächen entlang der Längsachse 9 nicht am Rande der Lichtgittermodule 6, 7 oder 8 angeordnet sein können. Dies hat bei den aus dem Stand der Technik bekannten Lichtgittervorrichtungen den Mangel, dass das Schutzfeld in diesen Bereichen nur deutlich größere Objekte sicher erkennen kann. Um diesen Nachteil zu vermeiden, werden die Lichtgittermodule 6, 7, 8 mit einer, wie in den nachfolgenden Figuren beschriebenen Lichtablenkeinheit verbunden.
In 2 wird das Zusammenwirken eines Lichtgittermoduls mit einer Lichtablenkeinheit 30 am Beispiel eines nach dem Einwegprinzip arbeitenden Lichtgittermoduls beschrieben. Bei diesem nach dem Einwegprinzip arbeitenden Lichtgittermodul sind auf einer Seite eines zu überwachenden Schutzfeldes in einem Sendermodul 20 mehrere Lichtsendereinheiten eingebaut. In der gleichen geometrischen Anordnung wie im Sendermodul 20 sind in einem nicht dargestellten Empfängermodul auf der gegenüberliegenden Seite des Schutzfeldes mehrere Lichtempfangseinheiten vorhanden. Die aus dem Sendermodul 20 und der Lichtablenkeinheit 30 bestehende Baugruppe ist in 2 in einer Vorderansicht A, einer Seitenansicht B und einer Draufsicht C dargestellt. In einer Außenfläche 22 des Sendermoduls 20 sind entlang einer Längsachse 9 mehrere Strahlaustrittsflächen 23 nebeneinander angeordnet. Dabei sind die Zentren der Strahlaustrittsflächen 23 jeweils um einen Strahlabstand S voneinander entfernt. Durch diese Strahlaustrittsflächen 23 treten die Überwachungsstrahlen 10 aus dem Sendermodul 20 aus und gelangen sodann in die Lichtablenkeinheit 30. Wie in der Draufsicht C gut zu erkennen ist, befindet sich in der Lichtablenkeinheit 30 ein unter 45° zur Ausbreitungsrichtung der Überwachungsstrahlen 10 angeordneter Umlenkspiegel 31. Der Umlenkspiegel 31 erstreckt sich über die gesamte Lichtablenkeinheit 30, so dass alle Überwachungsstrahlen 10 um 90° umgelenkt werden. Durch diesen Umlenkspiegel 31 werden von den reellen Strahlaustrittsflächen 23, die sich in der Außenfläche 22 des Sendermodul 20 befinden, virtuelle Strahlaustrittsflächen 24 gebildet, die scheinbar unter bzw. hinter dem Umlenkspiegel 31 angeordnet sind. Insbesondere beim Blick auf die Seitenansicht B entsteht bei einem Betrachter der Eindruck, dass die Überwachungsstrahlen 10 nicht von den reellen Strahlaustrittsflächen 23 ausgehen, sondern von den virtuellen Strahlaustrittsflächen 24. Wie weiterhin aus den Darstellungen in 2 ersichtlich ist, müssen die geometrischen Abmessungen der Lichtablenkeinheit 30 nur so groß sein, dass die reellen Strahlaustrittsflächen 23, bzw. die virtuellen Strahlaustrittsflächen 24, gerade nicht beschnitten werden. Während die reellen Strahlaustrittsflächen 23, insbesondere in Richtung der Längsachse 9, noch einen großen Abstand zum äußeren Rand des Sendermoduls 20 aufweisen, liegen die virtuellen Strahlaustrittsflächen 24 in unmittelbarer Randnähe der Lichtablenkeinheit 30.
Analog zu 2 sind bei dem in 3 dargestellten Ausschnitt von der Lichtgittervorrichtung zwei Sendermodule 40 und 50 in perspektivischer Ansicht zu sehen. Darüber hinaus sind zum besseren Verständnis von den beiden Lichtablenkeinheiten jeweils nur die beiden Umlenkspiegel 41 und 51 gezeigt. Gleichzeitig ist aus 3 zu erkennen, dass die virtuellen Strahlaustrittsflächen 43 und 53 unterhalb der Umlenkspiegel 41, 51 auch im Übergangsbereich von Sendermodul 40 zum Sendermodul 50 eng beieinander liegen. Damit ist der Strahlabstand S der Überwachungsstrahlen 10 auch im Übergangsbereich von Sendermodul 40 zum Sendermodul 50 nicht größer als innerhalb von einem der beiden Sendermodule 40, 50.
Bei dem in 4 dargestellten Ausschnitt einer Lichtgittervorrichtung wird anhand von zwei Lichtablenkeinheiten 60 und 70 das Prinzip einer Ausführungsvariante der Lichtablenkeinheit erläutert. Wie bei den vorhergehenden Figuren wird das Zusammenwirken der Lichtablenkeinheiten 60, 70 beispielhaft an den beiden Sendermodulen 40 und 50 aufgezeigt. Ein wesentliches Merkmal dieser Lichtablenkeinheiten 60, 70 ist darin zu sehen, dass die Lichtablenkeinheiten 60 und 70, im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ausführungsformen, nur bei einzelnen am Rand angeordneten Überwachungsstrahlen 10 zum Einsatz kommen. Das Funktionsprinzip soll zunächst an der Lichtablenkeinheit 70 beschrieben werden. Ein Überwachungsstrahl 10¹ tritt durch die reelle Strahlaustrittsfläche 52 aus dem Sendermodul 50 aus und wird in der Lichtablenkeinheit 70, von einem unter 45° zur Ausbreitungsrichtung des Überwachungsstrahls 10¹ ausgerichteten ersten Umlenkspiegel 71 um 90° umgelenkt. Nach Durchlaufen einer Wegstrecke 72 wird der Überwachungsstrahl 10¹ erneut durch einen zweiten Umlenkspiegel 73, der parallel zum ersten Umlenkspiegel 71 ausgerichtet ist, um 90° umgelenkt. Der Überwachungsstrahl 10¹ hat somit wieder seine ursprüngliche Ausbreitungsrichtung eingenommen. Aufgrund der beiden Umlenkungen an den Umlenkspiegeln 71 und 73 wird eine virtuelle Strahlaustrittsfläche 53 unterhalb des Umlenkspiegels 73 erzeugt. Von außen betrachtet scheint der Überwachungsstrahl 10¹ jetzt nicht mehr von der reellen Strahlaustrittsfläche 52 zu kommen, sondern von der virtuellen Strahlaustrittsfläche 53, die um die Wegstrecke 72 parallel versetzt zur reellen Strahlaustrittsfläche 52 angeordnet ist. Nach dem gleichen Prinzip einer doppelten Umlenkung um 90° werden durch die Lichtablenkeinheit 60 von den reellen Strahlaustrittsflächen 42 des Sendermoduls 40 ebenfalls virtuelle Strahlaustrittsflächen 43 erzeugt. Für die doppelte 90° Umlenkung des Überwachungsstrahles 10² ist ein erster Umlenkspiegel 61 und ein zweiter Umlenkspiegel 63 vorhanden. Für die doppelte 90° Umlenkung des Überwachungsstrahles 10³ ist wiederum der erste Umlenkspiegel 61 und ein zweiter Umlenkspiegel 64 vorhanden. Die optische Wegstrecke zwischen dem Umlenkspiegel 61 und dem Umlenkspiegel 63 ist dabei größer, als die optische Wegstrecke zwischen dem Umlenkspiegel 61 und dem Umlenkspiegel 64. Aus diesem Grunde ist der Parallelversatz zwischen der reellen Strahlaustrittsfläche 42 und der virtuellen Strahlaustrittsfläche 43 bei dem Überwachungsstrahl 10² größer als beim Überwachungsstrahl 10³ . Auf diese Weise ist es möglich, den Strahlabstand S zwischen zwei benachbarten Überwachungsstrahlen 10 auch an den Übergangsbereichen der Lichtgittermodule so anzupassen, dass im gesamten Schutzfeld der Lichtgittervorrichtung keine ausgeprägten Lücken vorhanden sind.
Analog zu den vorhergehenden Figuren sind auch in 5 von der Lichtgittervorrichtung nur die zwei Sendermodule 40 und 50 ausschnittsweise zu sehen. Im Gegensatz zu der in 4 dargestellten Lichtablenkeinheit 60, ist bei einer in 5 dargestellten Lichtablenkeinheit 80 für jeden Überwachungsstrahl 10 eine eigenständige Reflexionseinheit 81, 82 vorhanden. Ebenso sind in einer Lichtablenkeinheit 90 für jeden Überwachungsstrahl 10 eigenständige Reflexionseinheiten 91, 92 eingebaut. Diese Reflexionseinheiten 81, 82 bzw. 91, 92 sind, wie in 4 beschrieben, aus zwei in Form eines Parallelogramms zueinander ausgerichteten Umlenkspiegeln zusammengebaut. Es ist aber auch genauso möglich, dass dafür ein Glas- oder Kunststoffprisma verwendet wird, um die Überwachungsstrahlen 10 durch zweimalige Reflexion bzw. Totalreflexion parallel zu verschieben. Der wesentliche Unterschied zu den in 4 gezeigten Lichtablenkeinheiten 60, 70 ist, dass die Reflexionseinheiten 81, 82 bzw. 91, 92 in 5 zu den Längsachsen 9 der Sendermodule 40, 50 jeweils eine vom rechten Winkel abweichende Winkelausrichtung α hat. Diese Winkelausrichtung α kann bei jeder Reflexionseinheit 81, 82 bzw. 91, 92 einen anderen Wert haben. Dadurch wird erreicht, dass der Strahlabstand S zwischen den Überwachungsstrahlen 10, sowohl innerhalb eines Sendermoduls 40, 50, als auch im Übergangsbereich zwischen den zwei Sendermodulen 40 und 50 einen konstanten Wert hat, wodurch das Detektionsvermögen in der gesamten Lichtgittervorrichtung den gleichen Wert aufweist.
Weiterhin ist aus 5 zu sehen, dass entsprechend einer besonderen Ausführungsvariante an den Lichtablenkeinheiten 80 und 90 jeweils ein Verbindungselement 100 vorhanden ist, mit dem die zwei benachbarten Sendermodule 40, 50 unter einem wählbaren Winkel φ mechanisch miteinander verbunden sind. Diese mechanische Verbindung stellt eine große Erleichterung beim Anbau der Lichtgittervorrichtung am Einsatzort dar.

Claims

Lichtgittervorrichtung mit zwei oder mehreren Schutzfeldteilflächen zur optoelektronischen Überwachung eines abgewinkelten Schutzfeldes, wobei – für jede Schutzfeldteilfläche ein Lichtgittermodul vorhanden ist, – jedes Lichtgittermodul ein eigenes Gehäuse hat in dem Mittel vorhanden sind, um die Lichtgittermodule kaskadenförmig elektrisch miteinander zu verbinden, – in jedem Lichtgittermodul mehrere nebeneinander angeordnete Lichtsendereinheiten und mehrere nebeneinander angeordnete Lichtempfängereinheiten zur Schaffung mehrerer miteinander korrespondierender Lichtschrankenpaare vorhanden sind, – jedes Lichtschrankenpaar jeweils einzeln, zeitlich nacheinander und zyklisch aktivierbar ist, – in einer Gehäuseaußenwand des Lichtgittermoduls mehrere, den einzelnen Lichtsender- und Lichtempfängereinheiten zugeordnete reelle Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen vorhanden sind, dadurch gekennzeichnet, dass vor den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen des Lichtgittermoduls eine Lichtablenkeinheit angebracht ist, in der zur Bildung von virtuellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen, die zu den reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen geometrisch verlagert sind, eine optische Reflexionseinheit vorhanden ist.
Lichtgittervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Lichtablenkeinheit mittels einem oder mehrerer Verbindungselemente als Zubehör von außen an dem jeweiligen Lichtgittermodul anbringbar ist.
Lichtgittervorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Lichtablenkeinheit im Gehäuse des jeweiligen Lichtgittermoduls eingebaut ist.
Lichtgittervorrichtung nach einem davor genannten Anspruch, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Reflexionseinheit der Lichtablenkeinheit ein Umlenkspiegel oder ein Umlenkprisma ist.
Lichtgittervorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der virtuellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen in der optischen Reflexionseinheit der Lichtablenkeinheit zwei, in Form eines Parallelogramms zueinander ausgerichtete, Umlenkspiegel vorhanden sind.
Lichtgittervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die optische Reflexionseinheit in der Lichtablenkeinheit so dimensioniert ist, dass nur von den am Rand eines Lichtgittermoduls angeordneten reellen Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen virtuelle Strahlaustritts- und Strahleintrittsflächen erzeugt werden.
Lichtgittervorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die in Form eines Parallelogramms zueinander ausgerichteten Umlenkspiegel über die Länge eines Lichtgittermoduls einen stufenweise unterschiedlich großen Parallelogrammabstand haben.
Lichtgittervorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die einzelnen in Form eines Parallelogramms zueinander ausgerichteten Umlenkspiegel eine unterschiedliche Winkelausrichtung zur Längsachse des Lichtgittermoduls aufweisen.
Lichtgittervorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lichtablenkeinheit mindestens ein Verbindungselement aufweist, mit dem zwei benachbarte Lichtgittermodule unter einem wählbaren Winkel miteinander mechanisch verbindbar sind.