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Die Erfindung betrifft ein Lichtgittergehäuse nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Ein solches Lichtgitter mit einem Lichtgittergehäuse findet beispielsweise Anwendung an Maschinen zur Absicherung von gefahrbringenden Bewegungen für Personen. Greift eine Person unerlaubt in ein durch Lichtstrahlen gebildetes Schutzfeld ein, wird wenigstens ein Lichtweg unterbrochen. Das führt über einen sicheren Ausgang zur Ausgabe eines Signals an eine Maschinensteuerung, um eine gefahrbringende Bewegung zum Schutz der Person zu stoppen.
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Lichtgitter finden Anwendung als Durchgangs- oder Durchgriffsicherung zur Maschinenabsicherung, um Bedienpersonal vor gefahrbringenden Bewegungen der Maschine zu schützen. Die entsprechenden Sicherheitsnormen, wie z. B. EN 954 und/oder IEC 61508, müssen dabei erfüllt werden.
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Bekannte Lichtgitter weisen Gehäuse auf, in welchen wenigstens ein Lichtsender und/oder ein Lichtempfänger angeordnet wird. Die Gehäuse werden nach dem Stand der Technik als zylindrisches Hohlprofil beispielsweise im Aluminiumstrangpressverfahren oder im Extrusionsverfahren hergestellt. Die Hohlprofile weisen eine Frontseite mit einer Frontscheibe auf. Die Frontseite des Gehäuses ist dabei die Seite, durch welche das von den Lichtsendern emittierte Licht aus dem Gehäuse austritt bzw. das von den Lichtempfängern zu detektierende Licht in das Gehäuse eintritt. Die Frontseite steht somit im Wesentlichen senkrecht zur optischen Achse des Lichtgitters.
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Bekannt sind beispielsweise als O-Profil bezeichnete stranggepresste Hohlprofile aus Aluminium, welche einstückig ausgebildet sind. Öffnungen in der Frontseite, welche nötig sind, damit das von den im Gehäuse angeordneten Lichtsendern emittierte Licht aus dem Gehäuse austreten bzw. das von den Lichtempfängern zu detektierende Licht in das Gehäuse eintreten kann, werden durch nachträgliche Bearbeitung, wie beispielsweise Fräsen, Bohren, Stanzen ohne Matrize oder mit lanzenförmiger Matrize mit beschränkten Gestaltungsmöglichkeiten hergestellt.
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Weiterhin bekannt sind auch als U-Profil ausgebildete Hohlprofile, deren verbleibende offene Seite durch ein Frontscheibenelement aus einem für Licht durchlässigem Material über die gesamte Länge geschlossen wird. Die Montage der optoelektronischen Bauelemente kann entweder über die Frontseite, die erst nachträglich geschlossen wird, oder auch von den Stirnseiten her erfolgen.
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Ein solches U-förmiges Gehäuse weist eine geringe Verwindungssteifigkeit auf. Eine Verbesserung der Verwindungssteifigkeit bei einem extrudierten Aluminiumprofil macht höhere Materialquerschnitte notwendig.
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Aus der
EP 0 863 697 A2 ist beispielsweise ein Sensorgehäuse bekannt, das aus einem Aluminium-Strangpressprofil hergestellt ist.
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Aus der
DE 44 38 798 A1 ist eine Lichtschranke bekannt, bei der das Gehäuse einen quadratischen oder rechteckförmigen Querschnitt aufweist, das als Vierkantrohr mit geschlossenem Profil ausgebildet ist.
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Aus der
DE 41 16 210 ist ein Befestigungssystem für mehrere Lichtschrankenelemente bekannt, das ein Aufnahmeelement aufweist, das im Wesentlichen als offenes Profil aus VA-Stahl besteht.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbessertes, preiswerteres, rohstoffschonendes und/oder stabileres Lichtgittergehäuse bereitzustellen.
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Die Aufgabe wird durch ein Lichtgittergehäuse gelöst, das aus Bandstahl gefaltet, gebogen und/oder rollumgeformt ist.
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Als Bandstahl wird Stahlblech bezeichnet, das in großen Längen aufgerollt ist, und als Bandmaterial von einer Rolle abgerollt direkt verarbeitet wird. Charakteristische Eigenschaften des Bandstahls sind hohe Festigkeit bei gleichzeitig guter Umformbarkeit und relativ geringem Gewicht. Weiter ist Bandstahl wesentlich günstiger als Aluminium. Weiter weist Bandstahl eine genaue Dickentoleranz sowohl über eine Länge als auch eine Breite eines Bandes auf.
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Dadurch dass das Lichtgittergehäuse aus Bandstahl gefaltet ist, wird die Wandstärke des Gehäuses enorm reduziert. Dadurch steht bei identischen Außenabmessungen zum Stand der Technik mehr Platz im Innenraum zur Verfügung. Ebenso werden die Außenabmessungen reduziert, aufgrund der dünneren Wanddicke des Bandstahls gegenüber Lichtgitterprofilen aus Aluminium.
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Vorzugsweise weist der Bandstahl eine Dicke von ca. 0,5 bis 2 mm auf. Diese Wanddicke führt dazu, dass gefaltete Lichtgittergehäuse in Längen bis zu ca. 2500 mm eine optimale Verwindungssteifigkeit aufweisen. Bevorzugt weist ein Lichtgittergehäuse eine Wanddicke von ca. 1,5 mm auf. Dadurch weisen Lichtgittergehäuse in handelsüblich häufig vorkommenden Längen von 300 mm bis 1500 mm eine notwendige Verwindungssteifigkeit auf bei gleichzeitiger guter Verformbarkeit des Lichtgittergehäuses bei dessen Herstellung.
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Bevorzugt wird der Bandstahl kaltgeformt zur Herstellung des Lichtgittergehäuses. Dadurch können die finalen Abmessungen des Lichtgittergehäuses sehr genau hergestellt werden, da eine Veränderung der Abmessungen aufgrund eines Abkühlprozesses nicht entsteht. Das Lichtgittergehäuse steht nach der Faltung direkt zur Weiterverarbeitung zur Verfügung.
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Um eine Korrosion des Lichtgittergehäuses zu vermeiden, wird der Bandstahl vorzugsweise verzinkt oder es wird bereits verzinkter Bandstahl verwendet. Dadurch ist das Lichtgittergehäuse auch in Umgebungen einsetzbar, in denen Korrosionsgefahr besteht, beispielsweise in Außenbereichen oder in Bereichen, in denen regelmäßig und häufig Reinigungsintervalle durchgeführt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung ist der Bandstahl des Lichtgittergehäuses aus Edelstahl. Geeignete Materialien sind beispielsweise Edelstähle mit den Handelsbezeichnungen V2A oder V4A. Durch die Ausbildung aus Edelstahl kann eine Oberflächenbehandlung, beispielsweise eine Lackierung zur Korrosionsvermeidung, vorteilhaft entfallen. Weiter ist es möglich, das Lichtgittergehäuse in der Lebensmittel verarbeitenden Industrie einzusetzen, da dort nur korrosionsbeständige Materialien erlaubt sind.
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Bevorzugt weist das Gehäuse einen U-förmigen oder ringförmig geschlossenen Gehäusequerschnitt auf. Ein U-förmiger Gehäusequerschnitt hat dabei den Vorteil, dass elektronische, optische und/oder optoelektronische Bauteile und/oder Baugruppen direkt über eine längsseitige Öffnung in das Lichtgittergehäuse eingeführt und montiert oder befestigt werden können. Ein ringförmig geschlossener Gehäusequerschnitt hat den Vorteil, dass das Lichtgittergehäuse noch stabiler und verwindungssteifer ausgeführt ist. Die Baugruppen werden dann auf einer Stirnseite eingeführt. Für Sende- und/oder Empfangselemente werden separate Öffnungen entlang des Lichtgittergehäuses angebracht. Die Öffnungen werden beispielsweise durch Fräsen, Bohren oder Stanzen hergestellt. Die Öffnungen werden dabei bevorzugt während der Formung des Lichtgittergehäuses erzeugt, so dass ein zusätzlicher Arbeitsschritt entfällt. Der geschlossene Gehäusequerschnitt des Lichtgittergehäuses weist dabei eine Falz auf, mit der der Bandstahl zusammengefügt wird. Die Falz ist dabei bevorzugt im Innern des Lichtgitters angeordnet, so dass die äußere Oberfläche des Lichtgittergehäuses eben ohne hervorstehende Abschnitte ausgebildet ist. Die Falz im Gehäuseinnern kann bevorzugt zur Arretierung oder zur Montage von Baugruppen genutzt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist das Lichtgittergehäuse eine integrierte Frontscheibendichtung auf. Hierzu werden vorgefertigte Extrusions-Profildichtungen während eines Rollumformprozesses zur Herstellung des Lichtgittergehäuses in dieses als Frontscheibendichtung integriert. Somit entfällt ein nachträgliches Aufbringen der Dichtung in einem separaten Arbeitsschritt.
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Bevorzugt ist im Innenraum des Lichtgittergehäuses ein Träger für elektronische, optische und/oder optoelektronische Bauteile und/oder Baugruppen angeordnet oder befestigt. Dadurch ist die Anordnung der Baugruppen unabhängig von den Gehäusetoleranzen des Lichtgittergehäuses. Auf dem Träger können die Baugruppen auch bequem vormontiert und dann anschließend als kompakte Baugruppe komplett in dem Lichtgittergehäuse montiert werden. Der Träger wird beispielsweise auf Schweißbolzen befestigt, welche in dem Lichtgittergehäuse vorgesehen sind. Durch den getrennten Träger wirkt sich eine Verwindung des Gehäuses weniger stark auf die optoelektronischen Baugruppen aus, da der Träger nur an wenigen Punkten und nur an einer einzigen Wand mit dem Lichtgittergehäuse verbunden ist.
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In Weiterbildung der Erfindung sind Öffnungen vorgesehen, die eine optische Funktion aufweisen. Beispielsweise sind die Öffnungen als Blenden ausgebildet, die den Sendeelementen und/oder Empfangselementen zugeordnet sind. Die Öffnungen werden während der Formung des Lichtgittergehäuses in das Gehäuse eingebracht, beispielsweise durch Stanzen. Durch die Blenden kann ein Sendelichtkegel oder ein Empfangslichtkegel festgelegt werden. Durch die integrierte Blende wird das Lichtgittergehäuse kompakter und preiswerter.
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Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
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In der Zeichnung zeigt:
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1 bis 3; jeweils eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtgittergehäuses;
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1 zeigt ein Lichtgittergehäuse 1 aus Bandstahl 12. Das Lichtgittergehäuse 1 ist dabei einstückig aus dem Bandstahl 12 geformt. Der Bandstahl 12 weist eine Dicke von 0,5 bis 2 mm auf. Besonders bevorzugt weist der Bandstahl 12 eine Dicke von 1,5 mm auf. Der Bandstahl 12 wird dabei durch einen Rollumformprozess kaltgeformt gefaltet oder gebogen. Bei dem Lichtgittergehäuse 1 gemäß 1 ist das Lichtgittergehäuse 1 geschlossen ausgebildet. Dazu wird das Lichtgittergehäuse 1 in einem finalen Arbeitschritt des Rollumformprozesses mit einer Falz 10 versehen, um das Lichtgittergehäuse 1 zu schließen. Während des Rollumformprozesses werden auch Öffnungen 8 als Blenden für Sendeelemente und/oder Empfangselemente des Lichtgitters vorgesehen. Dadurch werden Sendelichtkegel oder Empfangslichtkegel festgelegt. Zur Abdichtung des Lichtgittergehäuses 1 ist im Bereich der Öffnungen 8 eine transparente Frontscheibe 2 vorgesehen. Die Frontscheibe 2 ist dabei lediglich in dem Wellenlängenbereich des verwendeten Lichts transparent, vorzugsweise im infraroten Wellenlängenbereich. Die Frontscheibe 2 wird dabei entweder seitlich eingeschoben oder frontal von vorne eingelegt und ggf. mit dem Lichtgittergehäuse 1 verklebt oder verklemmt.
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Zur Vermeidung von Korrosion wird Bandstahl 12 verwendet, der verzinkt ist oder Bandstahl 12 aus Edelstahl. Dadurch entfällt eine nachträgliche Oberflächenbehandlung, beispielsweise ein Lackieren oder ein Eloxieren. Lichtgittergehäuse 1 aus Edelstahl können dadurch in der Lebensmittelindustrie eingesetzt werden. Geeignete Gehäuse müssen resistent gegen scharfe Reinigungsmittel sein. Zur weiteren Eignung für den Einsatz in der Lebensmittelindustrie weist das Lichtgittergehäuse 1 an seiner Außenseite gerundete Kanten auf, um eine Reinigung zu erleichtern und das Festsetzen von Schmutzpartikeln zu verhindern.
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In einem weiteren Ausführungsbeispiel gemäß 2 ist das Lichtgittergehäuse 1 U-förmig ausgebildet. Das U-förmige Lichtgittergehäuse erlaubt einen Einbau der elektronischen, optoelektronischen und/oder optischen Baugruppen direkt über eine offene Längsseite des Lichtgittergehäuses 1. Um eine ausreichende Verwindungssteifigkeit zu erreichen, wird hier bei gleicher Gehäuselänge eine dickere Wanddicke vorgesehen, als bei dem Ausführungsbeispiel gemäß 1. In dem U-förmigen Lichtgittergehäuse 1 werden während eines Rollumformprozesses zur Faltung des Lichtgittergehäuses 1 vorgefertigte Extrusions-Profildichtungen integriert. Diese Profildichtung oder Frontscheibendichtung 4 nimmt nach Montage der Baugruppen die Frontscheibe auf und dichtet so das Lichtgittergehäuse 1 final ab.
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3 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einem U-förmigen Lichtgittergehäuse 1 mit montierten Baugruppen 14 und einer eingesetzten Frontscheibe 2. Die Baugruppen 14 sind dabei auf einem Träger 6 vormontiert. Bei einer Montage ist der komplette Träger 6 über Bolzen 16 an dem Lichtgittergehäuse 1 befestigt. Dadurch wird eine Montage des Trägers 6 in dem Lichtgittergehäuse 1 auf minimal wenige Arbeitsschritte beschränkt. Eine Verwindung des Lichtgittergehäuses 1 aufgrund äußerer Kräfte wirkt sich minimal auf die Baugruppen 14 aus, da der Träger nur an einer Seite des Lichtgitterprofils 1 befestigt ist.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Lichtgittergehäuse
- 2
- Frontscheibe
- 4
- Frontscheibendichtung
- 6
- Träger
- 8
- Öffnungen
- 10
- Falz
- 12
- Bandstahl
- 14
- Baugruppen
- 16
- Bolzen
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- EP 0863697 A2 [0008]
- DE 4438798 A1 [0009]
- DE 4116210 [0010]
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN 954 [0003]
- IEC 61508 [0003]
