DE202008004729U1

DE202008004729U1 - Reflection light barrier for optical detection of a small part

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Publication number: DE202008004729U1
Application number: DE200820004729
Authority: DE
Original assignee: Pepperl and Fuchs SE
Current assignee: Pepperl and Fuchs SE
Priority date: 2008-04-07
Filing date: 2008-04-07
Publication date: 2008-07-10
Anticipated expiration: 2018-04-08

Abstract

Reflexionslichtschranke zum optischen Nachweis eines Kleinteils (4) mit
einer Lichtquelle (6) zum Erzeugen eines optischen Strahls,
einer Optik (8) zum Leiten des optischen Strahls,
einem Reflektor (9) mit einer Reflektorfläche zum Reflektieren und/oder Rückstreuen des optischen Strahls und
einem Empfänger (10) zum Empfangen des reflektierten und/oder rückgestreuten Strahls der Reflektorfläche, wobei
das Kleinteil (4) beim Durchqueren des optischen Strahls (5) nachweisbar ist,
dadurch gekennzeichnet,
dass die Lichtquelle (6) und die Optik (8) derart zueinander angeordnet sind,
dass durch Kollimation ein aufgeweitetes paralleles Lichtstrahlenbündel (11) zwischen Optik (8) und Reflektor (9) vorhanden ist,
dass die Reflektorfläche kleiner als ein Querschnitt des parallelen Lichtstrahlenbündels (11) ist,
dass die Reflektorfläche innerhalb des Querschnitts des Lichtstrahlenbündels (11) positioniert ist und
dass der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels (11) größer als eine effektive Querschnittsfläche (12) des nachzuweisenden Kleinteils ist.Reflection light barrier for optical detection of a small part (4) with
a light source (6) for generating an optical beam,
an optical system (8) for guiding the optical beam,
a reflector (9) having a reflector surface for reflecting and / or backscattering the optical beam and
a receiver (10) for receiving the reflected and / or backscattered beam of the reflector surface, wherein
the small part (4) is detectable when passing through the optical beam (5),
characterized,
that the light source (6) and the optics (8) are arranged in such a way,
that an expanded parallel light beam (11) between the optics (8) and reflector (9) is present by collimation,
the reflector area is smaller than a cross section of the parallel light beam (11),
that the reflector surface is positioned within the cross section of the light beam (11) and
that the cross section of the light beam (11) is greater than an effective cross-sectional area (12) of the small part to be detected.

Description

Die Erfindung betrifft eine Reflexionslichtschranke zum optischen Nachweis eines Kleinteils nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to a reflection light barrier for optical detection a small part according to the preamble of claim 1.

Solche Reflexionslichtschranken sind bekannt und weisen folgende Komponenten auf: Eine Lichtquelle zum Erzeugen eines optischen Strahls, eine Optik zum Leiten des optischen Strahls, einen Reflektor mit einer Reflektorfläche zum Reflektieren und/oder Rückstreuen des optischen Strahls und einen Empfänger zum Empfangen des reflektierten und/oder rückgestreuten Strahls der Reflektorfläche. Dabei ist das Kleinteil beim Durchqueren des optischen Strahls nachweisbar.Such Reflection light barriers are known and have the following components on: A light source for generating an optical beam, a Optics for guiding the optical beam, a reflector with a reflector surface for reflecting and / or backscattering of the optical beam and a receiver for receiving the reflected and / or backscattered Beam of the reflector surface. there the small part is traceable when crossing the optical beam.

Eine derartige bekannte Reflexionslichtschranke zum optischen Nachweis eines Kleinteils ist in den 7 und 8 dargestellt.Such a known reflection light barrier for optical detection of a small part is in the 7 and 8th shown.

7 zeigt eine Prinzipskizze einer Reflexionslichtschranke 3 gemäß dem Stand der Technik. Dazu weist die Lichtschranke eine Lichtquelle 6 auf, deren gesendetes Lichtstrahlenbündel 11 durch eine Optik 8 in einem vorgegebenen Bereich 14 auf einen kleinen Querschnitt 15 gebündelt wird. Dies kann z. B. dadurch erreicht werden, dass als Lichtquelle 6 eine Laserdiode eingesetzt wird und der Lichtstrahl auf einen definierten Punkt fokussiert wird. Von dem Sensorgehäuse 7 aus betrachtet ist dann beispielsweise hinter einem derartigen Fokus 16 ein Reflektor 9 positioniert, der die auftreffende Strahlung reflektiert und/oder rückstreut, wenn kein Objekt in dem Focus 16 angeordnet ist. 7 shows a schematic diagram of a reflection light barrier 3 according to the prior art. For this purpose, the light barrier has a light source 6 on, whose emitted light beam 11 through an optic 8th in a given area 14 on a small cross section 15 is bundled. This can be z. B. be achieved by that as the light source 6 a laser diode is used and the light beam is focused on a defined point. From the sensor housing 7 From this perspective, for example, there is behind such a focus 16 a reflector 9 positioned, which reflects the incident radiation and / or backscattered, if no object in the focus 16 is arranged.

Befindet sich ein Objekt in Form eines Kleinteils 4 im Fokus 16, wie es 8 zeigt, so verdeckt das Kleinteil 4 auch bei äußerst geringen Abmessungen den Lichtweg zwischen Sensorgehäuse 7 und Reflektor 9. 8 stellt somit einen typischen Strahlen verlauf des gesendeten Lichtstrahlenbündels 11 einer konventionellen Reflexionslichtschranke 3 zur Kleinteilerkennung dar. Das von dem Lichtsender bzw. von der Lichtquelle 6 emittierte Licht wird von der Linse einer Optik 8 so abgelenkt, dass der zwischen der Optik 8 und dem Reflektor 9 dargestellte Lichtverlauf entsteht. Das Lichtstrahlenbündel 11 hat im Bereich 14 einen minimalen Querschnitt. Das auf den Reflektor 9 treffende Licht wird nahezu vollständig reflektiert und auf eine nicht dargestellte Empfängereinheit des Sensors 7 geleitet.Is an object in the form of a small part 4 in focus 16 , like it 8th shows, so concealed the hardware 4 even with extremely small dimensions, the light path between the sensor housing 7 and reflector 9 , 8th thus represents a typical beam path of the transmitted light beam 11 a conventional reflection light barrier 3 for small parts detection dar. That of the light emitter or of the light source 6 emitted light is from the lens of an optic 8th so distracted that between the optics 8th and the reflector 9 shown light path is created. The light beam 11 has in the area 14 a minimal cross-section. That on the reflector 9 the incident light is reflected almost completely and onto an unillustrated receiver unit of the sensor 7 directed.

Ob sich ein Kleinteil 4 im Lichtweg befindet, ermittelt eine Auswerteeinheit der Reflektorlichtschranke 3 anhand der Höhe der reflektierten Lichtleistung. Je höher der Kontrast zwischen der Lichtleistung bei freiem Lichtweg, wie er in 7 gezeigt wird, und bei unterbrochenem Lichtweg, wie er mit 8 gezeigt wird, ist, desto zuverlässiger kann die Auswertung erfolgen.Whether a small part 4 located in the light path, determines an evaluation of the reflector light barrier 3 based on the amount of reflected light output. The higher the contrast between the light output with free light path, as in 7 is shown, and when the light path is interrupted, as with 8th is shown, the more reliable the evaluation can be done.

Ein Nachteil einer derartigen konventionellen Reflexionslichtschranke 3 zur Kleinteilerkennung besteht darin, dass ein Kleinteil 4, das nicht vollständig im Fokus 16 des Lichtweges angeordnet ist, bewirkt, dass der Anteil des abgedeckten Lichtes an dem Reflektor 9 vermindert ist. Somit ist die Erkennung eines kleinsten Objektes in Form eines Kleinteils 4 nur im Fokus 16 zuverlässig möglich. Dabei kann der Ort des Fokus 16 stark von Fertigungstoleranzen abhängig sein. Im Allgemeinen ist der Abstand zwischen der Lichtquelle 6 und der Optik 8 deutlich geringer als der Abstand zwischen der Optik 8 und dem Fokuspunkt 16. Somit wirken sich geringste Toleranzen bei der Fertigung des Sensorgehäuses 7 mit Lichtquelle 6 und Optik 8 auf die Nachweisbarkeit eines Kleinteils 4 aus.A disadvantage of such a conventional reflection light barrier 3 for small parts detection is that a small part 4 that is not completely in focus 16 of the light path, causes the proportion of the light covered at the reflector 9 is reduced. Thus, the detection of a smallest object is in the form of a small part 4 only in focus 16 reliable possible. It can be the place of focus 16 be heavily dependent on manufacturing tolerances. In general, the distance between the light source 6 and the optics 8th significantly less than the distance between the optics 8th and the focal point 16 , Thus, the smallest tolerances in the manufacture of the sensor housing 7 with light source 6 and optics 8th on the traceability of a small part 4 out.

Als eine Aufgabe der Erfindung kann angesehen werden, eine Reflexionslichtschranke zu schaffen, mit der eine höhere Zuverlässigkeit für den Nachweis von Kleinteilen in einem Lichtbündel ermöglicht wird und bei der größere Abweichungen in der Positionierung von nachzuweisenden Kleinteilen im Bereich der Reflexionslichtschranke toleriert werden.When An object of the invention can be considered a reflection light barrier to create, with a higher one reliability for proof of small parts in a bundle of light allows will and at the larger deviations in the positioning of small parts to be detected in the area the reflection light barrier can be tolerated.

Diese Aufgabe wird mit dem Gegenstand des unabhängigen Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung und den abhängigen Ansprüchen.These The object is achieved with the subject matter of independent claim 1. Advantageous developments The invention will be apparent from the description and the dependent claims.

Erfindungsgemäß wird eine Reflexionslichtschranke zum optischen Nachweis eines Kleinteils geschaffen. Dazu weist die Reflexionslichtschranke eine Lichtquelle zum Erzeugen eines optischen Strahls auf. Eine Optik leitet den Strahl weiter zu einem Reflektor. Der Reflektor weist eine Reflektorfläche zum Reflektieren und/oder Rückstreuen des optischen Strahls zu einem Empfänger auf. Dabei ist das Kleinteil beim Durchqueren des optischen Strahls mittels des Empfängers nachweisbar. Um diesen Nachweis zu ermöglichen, sind die Lichtquelle und die Optik derart zueinander angeordnet, dass durch Kollimation ein aufgeweitetes paralleles Lichtstrahlenbündel zwischen Optik und Reflektor vorhanden ist. Außerdem ist die Reflektorfläche kleiner als ein Querschnitt des parallelen Lichtstrahlenbündels, und die Reflektorfläche ist innerhalb dieses Querschnitts des Lichtstrahlenbündels positioniert. Ferner ist der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels größer als eine effektive Querschnittsfläche des nachzuweisenden Kleinteils.According to the invention is a Reflection light barrier for optical detection of a small part created. For this purpose, the reflection light barrier has a light source for generating of an optical beam. An optic directs the beam to a reflector. The reflector has a reflector surface for Reflect and / or backscatter of the optical beam to a receiver. This is the small part when traversing the optical beam detectable by the receiver. To enable this proof, the light source and the optics are arranged in such a way that by collimation an expanded parallel light beam between Optics and reflector is present. In addition, the reflector surface is smaller as a cross section of the parallel light beam, and the reflector surface is positioned within this cross section of the light beam. Further, the cross section of the light beam is larger than an effective cross sectional area of the small item to be detected.

Eine derartige Reflektorlichtschranke hat den Vorteil, dass der aus dem Stand der Technik bekannte fokussierte Lichtstrahl durch einen parallelen Strahlengang ersetzt ist. Ein verhältnismäßig hoher Anteil des durch ein kleines Objekt wie ein Kleinteil abgedeckten reflektierten Lichtes wird dadurch realisiert, dass ein sehr kleiner Reflektor mit einer minimalen Reflektorfläche zur Reflexion oder zur Streuung des Lichtes vorhanden ist. Bewegt sich nun ein Objekt wie ein Kleinteil mit sehr kleinen Abmessungen in dem parallelen Lichtstrahlenbündel, so wird die Reflektorfläche nahezu vollständig abgeschattet und somit die Leistung des reflektierten Lichtes nachweisbar geringer als bei einem freien Lichtweg ohne Kleinteil in dem Lichtstrahlenbündel.Such a reflector light barrier has the advantage that the known from the prior art focused light beam is replaced by a parallel beam path. A relatively high proportion of a small object like a small piece Covered reflected light is realized by the fact that a very small reflector with a minimum reflector surface for reflection or scattering of the light is present. Now moves an object such as a small piece with very small dimensions in the parallel beam of light, the reflector surface is almost completely shadowed and thus the power of the reflected light detectable lower than a free light path without hardware in the light beam.

Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass Kleinteile an jedem Ort zwischen dem Reflektor und einem Sensorgehäuse aufgrund des parallelen Lichtstrahlenbündels erfasst werden können. Folglich ist die Position des Kleinteils nicht mehr an einen Fokus eines fokussierten Lichtstrahlenbündels gebunden, sondern kann in jedem beliebigen Punkt zwischen Reflektor und Sensorgehäuse nachgewiesen werden. Darüber hinaus kann sich das Lichtstrahlenbündel bzw. der Querschnitt des Lichtstrahlenbündels aufgrund von Fertigungstoleranzen in der Sensorproduktion in einem durch die Abmessungen des Reflektors und dem Durchmesser des Lichtstrahlenbündels vorgegebenen Bereich bewegen, ohne dass dadurch der Erkennungsbereich für ein Kleinteil vermindert wird. Ferner hat diese Reflexionslichtschranke den Vorteil, dass als Lichtquelle ein Bauele ment mit einer größeren Lichtaustrittsfläche eingesetzt werden kann als es bei den oben erwähnten bekannten Anordnungen von Reflexionslichtschranken möglich ist, da der Bereich des abgeschatteten Lichtes nur von den Dimensionen der Reflektorfläche des Reflektors und nicht von der Austrittsfläche der Lichtquelle abhängt.One Another advantage is that small parts in every place between the reflector and a sensor housing due to the parallel Light beam can be detected. Consequently, the position of the hardware is no longer in focus but can be bound by a focused light beam detected at any point between reflector and sensor housing become. About that In addition, the light beam or the cross section of the Light beam due to of manufacturing tolerances in the sensor production in one the dimensions of the reflector and the diameter of the light beam predetermined Move area without thereby the detection area for a small part is reduced. Furthermore, this reflection light barrier has the advantage that used as a light source a compo element with a larger light exit surface can be as it is in the above-mentioned known arrangements of reflection light barriers possible is because the area of shaded light only of the dimensions the reflector surface of the reflector and does not depend on the exit surface of the light source.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist die Größe der Reflektorfläche der Größe der effektiven Querschnittsfläche des Kleinteils angepasst. In diesem Zusammenhang wird unter effektiver Querschnittsfläche des Kleinteils die Querschnittsfläche verstanden, die für eine Abschattung der Reflektorfläche sorgt.In a preferred embodiment the invention is the size of the reflector surface of the Size of the effective Cross sectional area adapted to the small part. In this context is under effective Cross sectional area of the small part understood the cross - sectional area, which for a shading of the reflector surface provides.

Ferner ist es vorgesehen, dass die Außenkontur der Reflektorfläche der Außenkontur der effektiven Querschnittsfläche des Kleinteils angepasst ist. Dabei kann ein Höchstmaß an Abschattung der Reflektorfläche erreicht werden, wenn die Außenkontur der Reflektorfläche zu der Außenkontur der effektiven Querschnittsfläche weitgehend kongruent ist.Further it is envisaged that the outer contour the reflector surface the outer contour the effective cross-sectional area of the small part is adjusted. In this case, maximum shadowing of the reflector surface can be achieved when the outer contour of the reflector surface to the outer contour the effective cross-sectional area is largely congruent.

Eine derart angepasste Außenkontur der effektiven Querschnittsfläche ist insbesondere von Vorteil, wenn Kleinteile langgestreckte Außenkonturen aufweisen, beispielsweise wenn eine dünne Faser oder ein dünner Faden nachzuweisen sind. In derartigen Fällen ist nicht nur die Anpassung der Außenkontur auf die Außenkontur des Kleinteils, sondern auch eine Anpassung einer Ausrichtung des Reflektors an die Ausrichtung der effektiven Querschnittsfläche des Kleinteils von Vorteil. In dem Fall wird eine maximal mögliche Abschattung der Reflektorfläche durch die langgestreckte Außenkontur des Kleinteils erreicht.A adapted outer contour the effective cross-sectional area is particularly advantageous if small parts have elongated outer contours, for example if a thin one Fiber or a thin one Thread are to prove. In such cases, not just the customization the outer contour on the outer contour of the hardware, but also an adaptation of an orientation of the Reflectors to the orientation of the effective cross sectional area of the Small part of advantage. In the case, a maximum possible shading the reflector surface through the elongated outer contour of the hardware.

Um die Parallelität des Lichtstrahlenbündels zu optimieren, ist die Lichtquelle im Brennpunkt der Optik innerhalb des Sensorgehäuses angeordnet. Wenn dazu die Optik eine Sammellinse aufweist, so leitet die Optik den sich aufweitenden Lichtstrahl der Lichtquelle in ein paralleles Lichtstrahlenbündel um. Dabei sind vorzugsweise die Lichtquelle, die Optik und der Empfänger gemeinsam auf einer Schaltungsplatine angeordnet. Dies ist mit dem Vorteil verbunden, dass bis auf den Reflektor alle optischen Komponenten einschließlich des Empfängers in einem gemeinsamen Sensorgehäuse angeordnet werden können.Around the parallelism of the light beam optimize, the light source is at the focus of optics within of the sensor housing arranged. If the optics has a positive lens, then conducts the optics the expanding light beam of the light source in a parallel light beam around. In this case, preferably the light source, the optics and the receiver are common arranged on a circuit board. This is with the advantage connected to the reflector all the optical components including Recipient in a common sensor housing can be arranged.

Da bei dieser erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke ein paralleles Lichtstrahlenbündel für den Nachweis eines Kleinteils zur Verfügung gestellt wird, kann in einer wei teren Ausführungsform der Erfindung der Reflektor auf einem Rahmen angeordnet sein, der in einem vorgegebenen Abstand das Sensorgehäuse trägt. Ein derartiger Rahmen kann, zumal es auf die exakte Positionierung des nachzuweisenden Kleinteils zwischen dem Sensorgehäuse und dem Reflektor nicht ankommt, an optimalen Positionen im Fertigungsbereich angeordnet werden, um das Durchqueren eines Kleinteils durch das Lichtstrahlenbündel zwischen Sensorgehäuse und Reflektor nachzuweisen.There in this inventive reflection light barrier a parallel beam of light for detection a small part available can be placed in a wei direct embodiment of the invention of Reflector to be arranged on a frame, in a given Distance the sensor housing wearing. Such a frame can, especially as it is on the exact positioning of the detected small part between the sensor housing and the reflector does not arrive, at optimal positions in the manufacturing area be arranged to pass through a small piece through the Light beam between sensor housing and reflector prove.

Als Lichtquelle können grundsätzlich ein Lichtfaserbündel und/oder eine Laserdiode eingesetzt werden. Vorzugsweise werden aus Kostengründen Leuchtdioden eingesetzt.When Light source can in principle a fiber optic bundle and / or a laser diode can be used. Preferably for cost reasons Light emitting diodes used.

Die Optik kann als Koaxialoptik für den gesendeten und für den reflektierten Strahl ausgelegt werden. Derartige Koaxialoptiken haben den Vorteil, dass die optische Achse für gesendeten und reflektierten Strahl zwischen Sensorgehäuse und Reflektor nahezu identisch ist und somit das Kleinteil lediglich diese optische Achse an einer beliebigen Position zwischen Sensorgehäuse und Reflektor zu durchqueren hat, um nachgewiesen zu werden. Um eine derartige Koaxialoptik zu realisieren, kann zwischen Lichtquelle und Optik innerhalb des Sensorgehäuses ein Strahlteiler auf einen Empfänger ausgerichtet sein. Eine Ausführungsform der Erfindung mit einem Strahlteiler, also mit einer Autokollimationsoptik, hat den Vorteil, dass das Sensorgehäuse mit Lichtquelle, Optik, Strahlteiler und Empfänger auf einer entsprechenden Schaltungsplatine kompakt aufgebaut werden kann.The Optics can be used as coaxial optics for the sent and for be designed the reflected beam. Such coaxial optics have the advantage that the optical axis for transmitted and reflected Beam between sensor housing and reflector is almost identical and thus the small part only this optical axis at any position between the sensor housing and Reflector has to cross to be detected. To such a Coaxial optics can be realized between light source and optics inside the sensor housing Beam splitter on a receiver be aligned. An embodiment of the invention with a beam splitter, that is with an autocollimation optics, has the advantage that the sensor housing with light source, optics, Beam splitter and receiver be compact on a corresponding circuit board can.

Andererseits ist es auch möglich, dass die Optik über geteilte Linsensysteme verfügt, wobei ein erstes Linsensystem für den gesendeten und ein zweites Linsensystem für den reflektierten Strahl zur Verfügung steht. In diesem Fall wird ein Kleinteil nachgewiesen, wenn es entweder den gesendeten und/oder den reflektierten Strahl durchquert.On the other hand, it is also possible that the optics has divided lens systems, wherein a first lens system for the transmitted and a second lens system for the reflected beam is available. In this case, a small piece is detected when it traverses either the transmitted and / or the reflected beam.

Während das gesendete Lichtstrahlenbündel aus parallelen Lichtstrahlen besteht, kann als Reflektor auch ein lichtstreuender Retroreflektor eingesetzt werden, da es bei dem Reflektor lediglich auf den Grad der Abschattung des Reflektors ankommt, der durch ein Kleinteil möglich ist.While that emitted light beams consists of parallel light rays, as a reflector, a light-scattering Retroreflector be used, as it is at the reflector only on the degree of shading of the reflector arrives, by a Small part possible is.

Die Erfindung wir im Folgenden anhand der beigefügten Figuren näher erläutert.The Invention will be explained in more detail below with reference to the accompanying drawings.

1 zeigt eine Prinzipskizze einer Reflexionslichtschranke einer ersten Ausführungsform der Erfindung; 1 shows a schematic diagram of a reflection light barrier of a first embodiment of the invention;

2 zeigt eine Prinzipskizze der Reflexionslichtschranke gemäß 1 nach Einführen eines Kleinteils in den Reflexionslichtschrankenbereich; 2 shows a schematic diagram of the reflection light barrier according to 1 after insertion of a small part in the reflection light barrier area;

3 zeigt eine Prinzipskizze einer Reflexionslichtschranke einer zweiten Ausführungsform der Erfindung; 3 shows a schematic diagram of a reflection light barrier of a second embodiment of the invention;

4 bis 6 zeigen Prinzipskizzen der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke mit Kleinteilen in einem parallelen Lichtstrahlenbündel an unterschiedlichen Positionen; 4 to 6 show schematic diagrams of the reflective light barrier according to the invention with small parts in a parallel light beam at different positions;

7 und 8 zeigen Prinzipskizzen einer Reflexionslichtschranke gemäß dem Stand der Technik. 7 and 8th show schematic diagrams of a reflection light barrier according to the prior art.

1 zeigt eine Prinzipskizze einer Reflexionslichtschranke 1 einer ersten Ausführungsform der Erfindung. Dazu weist die Reflexionslichtschranke 1 ein Sensorgehäuse 7 und in einem Abstand a zu dem Sensorgehäuse 7 einen Reflektor 9 auf. Dieser Abstand a kennzeichnet auch den Nachweisbereich für Kleinteile einer derartigen erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1. In dem Sensorgehäuse 7 ist eine Lichtquelle 6 angeordnet, deren Lichtaustrittsfläche 18 größer sein kann als bei konventionellen Reflexionslichtschrankensystemen, wie sie die 7 und 8 zeigen. Die Lichtaustrittsöffnung 18 ist nahezu im Brennpunkt einer Optik 8, beispielsweise einer Sammellinse, angeordnet, so dass von dem Sensorgehäuse 7 ein paralleles Lichtstrahlenbündel 11 ausgeht. Der Querschnitt 15 dieses optischen Strahls 5 ist größer als die Reflektorfläche 17 des in einem Abstand a zu dem Sensorgehäuse 7 angeordneten Reflektors 9. 1 shows a schematic diagram of a reflection light barrier 1 a first embodiment of the invention. For this purpose, the reflection light barrier 1 a sensor housing 7 and at a distance a from the sensor housing 7 a reflector 9 on. This distance a also identifies the detection area for small parts of such a reflection light barrier according to the invention 1 , In the sensor housing 7 is a light source 6 arranged, the light exit surface 18 can be larger than in conventional reflection light barrier systems, like the 7 and 8th demonstrate. The light exit opening 18 is almost the focal point of an optic 8th , For example, a converging lens, arranged so that of the sensor housing 7 a parallel beam of light 11 emanates. The cross section 15 this optical beam 5 is larger than the reflector surface 17 at a distance a from the sensor housing 7 arranged reflector 9 ,

Dieser Reflektor 9 kann ein lichtstreuender Retroreflektor sein oder von einem spiegelnden Reflektor gebildet werden. Entscheidend ist, dass die Reflektorfläche 17 von dem Lichtstrahlenbündel 11 seitlich überstrahlt wird und in Größe, Außenkontur und/oder Ausrichtung der Größe, der Außenkontur und/oder der Ausrichtung des nachzuweisenden Kleinteils angepasst ist. Der von dem Reflektor bzw. von der Reflektorfläche reflektierte oder rückgestreute Lichtanteil wird von einem hier nicht gezeigten jedoch in dem Sensorgehäuse 7 angeordneten Empfänger aufgenommen, wobei sich bei freiem Lichtweg ein maximales Signal am Empfängereingang ergibt und bei abgeschattetem Lichtweg praktisch kein Lichtsignal am Empfänger vorhanden ist.This reflector 9 may be a light-scattering retroreflector or be formed by a specular reflector. It is crucial that the reflector surface 17 from the light beam 11 is laterally outshined and adjusted in size, outer contour and / or orientation of the size, the outer contour and / or the orientation of the small part to be detected. The light component reflected or backscattered by the reflector or by the reflector surface, however, is not shown here in the sensor housing 7 picked receiver arranged, resulting in free light path, a maximum signal at the receiver input and with shaded light path practically no light signal is present at the receiver.

2 zeigt eine Prinzipskizze der Reflexionslichtschranke 1 gemäß 1 nach Einführen eines Kleinteils 4 in den Reflexionslichtschrankenbereich 14. Aufgrund der Parallelität des Lichtstrahlenbündels 11 wird ein effektiver Querschnitt 12 des Kleinteils 4 einen Schatten auf die Reflektorfläche 17 des Reflektors 9 werfen. Dieser Schatten bewirkt, dass im Sensorgehäuse 7 keine von der Reflektorfläche 17 ausgehende Strahlung nachgewiesen wird. Das Ausbleiben eines Empfangssignals ist damit ein sicheres Zeichen, dass die effektive Querschnittsfläche 12 des Kleinteils 4 die Reflektorfläche 17 des Reflektors 9 vollständig abgedeckt hat. Dazu ist es vorteilhaft, wenn das nachzuweisende Kleinteil 4 strahlungsundurchlässig ist und die Lichtstrahlen möglichst vollständig absorbiert oder aus dem Strahlengang herausstreut. 2 shows a schematic diagram of the reflection light barrier 1 according to 1 after inserting a small part 4 in the reflection light barrier area 14 , Due to the parallelism of the light beam 11 becomes an effective cross section 12 of the hardware 4 a shadow on the reflector surface 17 of the reflector 9 toss. This shadow causes in the sensor housing 7 none of the reflector surface 17 outgoing radiation is detected. The absence of a received signal is thus a sure sign that the effective cross-sectional area 12 of the hardware 4 the reflector surface 17 of the reflector 9 completely covered. For this it is advantageous if the small part to be detected 4 is radiopaque and the light rays as completely absorbed or scattered out of the beam path.

3 zeigt eine Prinzipskizze einer Reflexionslichtschranke 2 einer zweiten Ausführungsform der Erfindung. In dieser Ausführungsform sind Komponenten mit gleichen Funktionen wie in den vorhergehenden Figuren mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet und werden nicht extra erörtert. In dieser Ausführungsform der Erfindung sind das gesendete Lichtstrahlenbündel 11 und der reflektierte optische Strahl 5 auf gleicher optischer Achse 19 zwischen Sensorgehäuse 7 und Reflektor 9 angeordnet, wobei in dem Sensorgehäuse 7 zwischen der Optik 8 und der Lichtquelle 6 ein Strahlteiler 13 angeordnet ist, der den reflektierten Lichtstrahl 5 auf einen Empfänger 10 leitet. Ist jedoch, wie in 3 gezeigt, ein Kleinteil mit seinem effektiven Querschnitt 12 in dem parallelen Lichtstrahlenbündel 11 angeordnet, wird die Reflektorfläche 17 des kleinflächigen Reflektors 9 vollständig abgeschattet und kein Signal an den Empfänger 10 weitergeleitet, was ein Indiz dafür ist, dass ein Kleinteil 4 im parallelen Lichtstrahlenbündel 11 angeordnet ist. 3 shows a schematic diagram of a reflection light barrier 2 a second embodiment of the invention. In this embodiment, components having the same functions as in the previous figures are identified by the same reference numerals and will not be discussed separately. In this embodiment of the invention, the transmitted light beam is 11 and the reflected optical beam 5 on the same optical axis 19 between sensor housing 7 and reflector 9 arranged, wherein in the sensor housing 7 between the optics 8th and the light source 6 a beam splitter 13 is arranged, which the reflected light beam 5 to a receiver 10 passes. However, as in 3 shown a small piece with its effective cross section 12 in the parallel light beam 11 arranged, the reflector surface becomes 17 the small-area reflector 9 completely shaded and no signal to the receiver 10 forwarded, which is an indication that a small part 4 in the parallel light beam 11 is arranged.

Die 4 bis 6 zeigen Prinzipskizzen der erfindungsgemäßen Reflexionslichtschranke 1 mit Kleinteilen 4 in einem parallelen Lichtstrahlenbündel 11 an unterschiedlichen Positionen des Reflexionslichtschrankenbereichs 14.The 4 to 6 show schematic diagrams of the reflective light barrier according to the invention 1 with small parts 4 in a parallel light beam 11 at different positions of the reflection light barrier area 14 ,

4 zeigt das Kleinteil 4 in einem geringen Abstand b₁ zu der Optik 8 der Reflexionslichtschranke 1, wobei aufgrund des parallelen Lichtstrahlenbündels 11 trotz des großen Abstands a–b₁ die Reflektorfläche 11 des Reflektors 9 in gleicher Weise abgeschattet wird wie bei dem Fall, der mit 5 gezeigt wird. In 5 entspricht der Abstand b₂ des Kleinteils 4 von der Optik 8 in etwa dem halben Abstand a zwischen der Optik 8 und der Reflektorfläche 17. Dennoch erfolgt auch hier eine gleichförmige Abschattung des Reflektors 9 durch die effektive Querschnittsfläche 12 des Kleinteils 4, wie es bereits mit 4 gezeigt ist. Auch eine weitere Vergrößerung des Abstands b₃ zwischen der Optik 8 der Reflexionslichtschranke 1, wie es 6 zeigt, im Verhältnis zum Gesamtabstand a zwischen Optik 8 und Reflektorfläche 17 ändert nichts an der Abschattungswirkung des effektiven Querschnitts 12 des Kleinteils 4, so dass kein Reflexionssignal oder Rückstreuungssignal über die Optik 8 in einem Sensorgehäuse empfangen werden kann. Somit zeigen diese drei 4 bis 6 eine deutliche Verbesserung der Einsatzmöglichkeiten von Reflexionslichtschranken 1, welche die erfindungsgemäßen Merkmale aufweisen. 4 shows the hardware 4 in a small amount Distance b ₁ to the optics 8th the reflection light barrier 1 , wherein due to the parallel light beam 11 despite the large distance a-b _1, the reflector surface 11 of the reflector 9 is shadowed in the same way as in the case with 5 will be shown. In 5 corresponds to the distance b _{2 of} the small part 4 from the optics 8th in about half the distance a between the optics 8th and the reflector surface 17 , Nevertheless, here is a uniform shading of the reflector 9 through the effective cross-sectional area 12 of the hardware 4 as it already is with 4 is shown. Also, a further increase in the distance b ₃ between the optics 8th the reflection light barrier 1 , like it 6 shows, in relation to the total distance a between optics 8th and reflector surface 17 does not change the shading effect of the effective cross section 12 of the hardware 4 , so no reflection signal or backscatter signal on the optics 8th can be received in a sensor housing. Thus, these three show 4 to 6 a significant improvement in the applications of retro-reflective sensors 1 which have the features according to the invention.

Claims

Reflection light barrier for the optical detection of a small part ( 4 ) with a light source ( 6 ) for generating an optical beam, an optic ( 8th ) for guiding the optical beam, a reflector ( 9 ) with a reflector surface for reflecting and / or backscattering the optical beam and a receiver ( 10 ) for receiving the reflected and / or backscattered beam of the reflector surface, wherein the small part ( 4 ) while traversing the optical beam ( 5 ) is detectable, characterized in that the light source ( 6 ) and the optics ( 8th ) are arranged in such a way that by collimation an expanded parallel light beam ( 11 ) between optics ( 8th ) and reflector ( 9 ), that the reflector surface is smaller than a cross section of the parallel light beam ( 11 ) is that the reflector surface within the cross section of the light beam ( 11 ) is positioned and that the cross section of the light beam ( 11 ) greater than an effective cross-sectional area ( 12 ) of the small part to be detected.

Reflection light barrier according to claim 1, characterized in that the size of the reflector surface of the size of the effective cross-sectional area ( 12 ) of the hardware ( 4 ) is adjusted.

Reflection light barrier according to claim 1 or 2, characterized in that the outer contour of the reflector surface of the outer contour of the effective cross-sectional area ( 12 ) of the hardware ( 4 ) is adjusted.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that the outer contour of the effective cross-sectional area ( 12 ) of the hardware ( 4 ) is elongated.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 4, characterized in that the orientation of the reflector of the orientation of the effective cross-sectional area ( 12 ) of the hardware ( 4 ) is adjusted.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the light source ( 6 ) in the focal point of the optics ( 8th ) is arranged.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 6, characterized in that the light source ( 6 ), the optics ( 8th ) and the recipient ( 10 ) are arranged together on a circuit board.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 7, characterized in that the light source ( 6 ), the optics ( 8th ) and the recipient ( 10 ) together in a sensor housing ( 7 ) are arranged.

Reflection light barrier according to claim 8, characterized in that the reflector ( 8th ) on a frame at a predetermined distance (a) the sensor housing ( 7 ), is fixed.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 9, characterized in that the light source ( 6 ) at least one laser diode preferably has a light emitting diode.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 10, characterized in that the optics ( 8th ) has a positive lens.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 11, characterized in that the optics ( 8th ) a coaxial optic for the transmitted and the reflected beam ( 5 ) having.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 12, characterized in that between light source ( 6 ) and optics ( 8th ) a beam splitter ( 13 ) to the recipient ( 10 ) is aligned.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 12, characterized in that the optics ( 8th ) divided lens systems for the transmitted and the reflected beam ( 5 ) having.

Reflection light barrier according to one of claims 1 to 14, characterized in that the reflector ( 9 ) has a light-scattering retroreflector.