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Die Erfindung betrifft ein Lichtgitter gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige Lichtgitter dienen für die Sicherheitstechnik beispielsweise zur Absicherung von gefahrbringenden Maschinen, wie Gesenkbiegepressen, Stanzmaschinen, Schneidwerkzeugen, Schweißrobotern und dergleichen. Das Sicherheitslichtgitter schützt dabei vor unzulässigem Eindringen in Gefahrenbereiche, indem das durch das Sicherheitslichtgitter aufgespannte Schutzfeld auf Verletzung durch ein Objekt überwacht wird. Wird das Schutzfeld verletzt, gibt das Sicherheitslichtgitter ein entsprechendes Sicherheitsschaltsignal aus, das z. B. ein Abschaltsignal für die gefahrbringende Maschine sein kann. Derartige Lichtgitter als Sicherheitssensoren müssen zuverlässig arbeiten und deshalb hohe Sicherheitsanforderungen erfüllen, beispielsweise die Gerätenorm EN61496 für berührungslos wirkende Schutzeinrichtungen (BWS) und in der Applikation die Norm EN13849 für Maschinensicherheit.
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Die Sicherheitslichtgitter bestehen in der Regel aus zwei elektrooptischen Einheiten, wobei in der einen Einheit eine Reihe Lichtsender und in der anderen eine entsprechende Reihe Lichtempfänger angeordnet ist, so dass einzelne Lichtsender und Lichtempfänger sich paarweise gegenüberliegen und zwischen sich das Schutzfeld des Sicherheitslichtgitters bilden. Bei Unterbrechung wenigstens eines Lichtstrahls, was durch einen Lichtempfänger detektiert wird, erfolgt die Ausgabe des Sicherheitsschaltsignals.
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An heutige Lichtgitter werden eine Reihe von Anforderungen gestellt. Die Lichtgitter sollen möglichst klein sein, um an einer Maschine nur wenig Bauraum zu beanspruchen. Sie sollen nicht störend wirken aber trotzdem in einfacher Weise an der Maschine zu montieren sein. Trotz ihrer möglichst kleinen Ausdehnung sollen keine Abstriche an Funktion und Leistung, Reichweite bzw. Detektionsvermögen gemacht werden. Und eine der wohl wichtigsten Anforderung ist, dass es möglichst kostengünstig sein soll, also einfach herzustellen und einfach an einer Maschine zu montieren.
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Hinzu kommt, dass für unterschiedliche Anwendungen eine Vielzahl von Varianten etwa mit unterschiedlicher Baulänge, unterschiedlicher Strahlanzahl oder unterschiedlichem Strahlabstand bereitgestellt werden müssen. Deshalb wird häufig ein modularer Aufbau gewählt, bei dem jeweils Gruppen mit einer kleineren Anzahl von Einzelstrahlen in einem Modul zusammengefasst sind. Die Lichtgitterlänge kann dabei zwischen 12 cm und mehr als zwei Metern variieren. Des Weiteren sollen die Lichtgitter über einen großen Temperaturbereich einsetzbar sein, der sich von –30°C bis +70°C erstreckt. In diesem großen Temperaturbereich macht sich die unterschiedliche thermische Ausdehnung der einzelnen Komponenten bemerkbar, so dass sich insbesondere bei großer Lichtgitterlänge eine Verschiebung der optischen Module ergibt und damit eine Fehleranfälligkeit des Lichtgitters.
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Eine einfache und damit kostengünstige Herstellung sowie eine einfache Montage an einer Maschine macht nicht nur einen neuen inneren Aufbau notwendig, sondern es sind auch neue Halterungen für das Lichtgitter gesucht.
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Ausgehend von diesem Stand der Technik ist es Aufgabe der Erfindung, ein verbessertes Lichtgitter bereitzustellen, das die vorgenannten Nachteile vermeidet und das insbesondere kostengünstiger herstellbar ist, kostengünstiger in der Wartung ist und kostengünstiger montierbar ist.
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Diese Aufgabe wird nach einem ersten Aspekt der Erfindung gelöst durch ein Lichtgitter mit Lichtsendern und Lichtempfängern, die paarweise einzelne, parallel zueinander ausgerichtete Lichtschranken bilden, wobei die Lichtsender und Lichtempfänger in wenigstens einem länglichen Aluminiumgehäuse angeordnet und jeweils Optikmodulen zugeordnet sind, und das Gehäuse ein Frontfenster aufweist, durch das die Lichtstrahlen der Lichtschranken hindurchtreten und das Gehäuse über wenigstens eine Halterung an einer Befestigungsfläche festlegbar ist. Ein Optikmodul umfasst:
eine einstückige Mehrfachlinse mit mehreren in Längsrichtung des Gehäuses benachbart angeordneten Linsen, die miteinander verbunden sind,
einen einstückigen Tubuskörper mit mehreren in Längsrichtung des Gehäuses benachbart angeordneten Tuben,
und einen einstückigen Blendenträger mit mehreren in Längsrichtung des Gehäuses benachbart angeordneten Blendenöffnungen,
wobei jeweils ein Tubus, eine Linse und eine Blendenöffnung zueinander ausgerichtet sind und eine optische Achse eines Lichtstrahls definieren,
wobei durch Zusammenstecken von Tubuskörper, Mehrfachlinse und Blendenträger zu dem Optikmodul die Ausrichtung erfolgt,
und wobei die Wärmeausdehnungskoeffizienten von Tubuskörper, Blendenträger und Aluminiumgehäuse gleich sind.
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Wegen der gleichen Wärmeausdehnungskoeffizienten bleibt die jeweilige optische Ausrichtung von Tubus, eine Linse und eine Blendenöffnung über die volle Länge des Lichtgitters und über den gesamten möglichen Temperaturbereich erhalten, da sich alle relevanten Komponenten, wie Tubuskörper, Blendenträger und Gehäuse gleichermaßen mit der Temperatur ausdehnen. Dadurch gibt es im gesamten Temperaturbereich keine Funktionsbeeinträchtigung und damit insbesondere keine Beeinträchtigung der funktionalen Sicherheit.
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Dadurch, dass alle relevanten Komponenten gleiche Wärmeausdehnung haben, muss im Gehäuse kein Platz für eine Ausdehnung vorgehalten werden. Das wurde bisher durch Vorsehen von Gummipuffern an den Enden des Gehäuses realisiert. Solche Gummipuffer sind nicht mehr notwendig und der äußerste Randstrahl kann dadurch bis ganz an das Gehäuseende platziert werden, wodurch Totzonen an den beiden Gehäuseenden vermieden sind, was für Lichtgitter beliebiger Länge gilt. Lange Leiterplatten sind problemlos einsetzbar.
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Eine Berücksichtigung der Längenausdehnung bei der Bestimmung des Detektionsvermögens (also der Auflösung) des Lichtgitters ist nicht mehr notwendig. Die optoelektronischen Komponenten, also Lichtsender und Lichtempfänger behalten unabhängig von der Temperatur ihre Platzierung in Bezug auf die optische Blende des Optikmoduls bei.
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Durch die jeweils einstückige Ausbildung von Mehrfachlinse, Blendenträger und Tubuskörper wird das gleiche Temperaturverhalten noch weiter gefördert und ermöglicht eine besonders einfache Herstellung durch einfaches Zusammenstecken zu einem Modul.
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Besonders bevorzugt sind Blendenträger und/oder Tubuskörper Spritzgussteile, wobei dem eigentlichen Spritzmaterial (beispielsweise Polycarbonat) Glasfasern und/oder Kohlefasern, die durch die Spritzgussprozessführung geeignet ausgerichtet sind, zugesetzt sind, zur Einstellung der Wärmeausdehnungskoeffizienten an den Wärmeausdehnungskoeffizienten von Aluminium. Damit werden diese Bauteile sehr kostengünstig herstellbar und die Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten in einfacher Weise erreicht.
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Mehrfachlinse, Linsenträger und/oder Tubuskörper weisen bevorzugt jeweils Steckverbindungselemente auf, welche beim Zusammenstecken die relative Lage von Mehrfachlinse, Linsenträger und Tubuskörper zueinander festlegen. Derartige Steckverbindungselemente sind beispielsweise Buchsen, Stecker oder Pins. Aufgrund der Steckverbindungselemente bestehen für das Zusammenstecken des Optikmoduls keine Freiheitsgrade, die nachjustiert werden müssten, so dass die Elemente des Optikmoduls automatisch und reproduzierbar die richtige Lage und Orientierung zueinander haben.
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Die Linsen sind bevorzugt untereinander gleichartig ausgebildet, weisen insbesondere dieselben optischen Eigenschaften, Geometrien und Abmessungen auf. Zu den optischen Eigenschaften der Linse zählen beispielsweise deren Material, Brennweite und sonstige Linseneigenschaften. Damit sind die Strahlformungseigenschaften in allen optischen Kanälen untereinander identisch.
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Die Tuben sind bevorzugt untereinander gleichartig ausgebildet, weisen insbesondere dieselben Geometrien und Abmessungen auf. Damit sind auch die Blendeneigenschaften und die Führungscharakteristik für einfallendes Licht in den optischen Kanälen untereinander identisch, wie dies bei einem Lichtgitter in der Regel gefordert ist.
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Der Blendenträger und/oder der Tubuskörper weisen bevorzugt seitliche, sich in Längsrichtung erstreckende erste Montageelemente auf. Mit Hilfe der ersten Montageelemente kann ein Optikmodul in ein Lichtgittergehäuse eingeschoben werden, wobei die Ausrichtung des Optikmoduls durch einen Eingriff der ersten Montageelemente und zweiter Montageelemente des Lichtgittergehäuses festgelegt ist. Dieser Eingriff sorgt auch dafür, dass die Steckverbindungen zwischen den drei Elementen Tubuskörper, Mehrfachlinse und Blendenträger des Optikmoduls aufrechterhalten wird.
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Die Enden der Führungsnuten dienen bevorzugt als Schraubkanal für Endkappen des Gehäuses. Damit können die Führungsnuten eine Doppelfunktion erfüllen, denn zusätzliche Schraublöcher für die Montage der Endkappen werden so verzichtbar. Die doppelte Verwendung der Führungsnuten auch als Schraubkanal verringert den Platzbedarf. Die derart nach Innen verlagerten Schraubkanäle haben damit keinen Einfluss auf das Design und die Außengeometrie des Lichtgitters.
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Nach einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Lichtgitter zwischen dem Gehäuse und dem Frontfenster eine Dichtung so auf, dass das Frontfenster von außen auf der Dichtung aufliegt und dass das Gehäuse an seiner Außenseite zwei parallele Längsnuten aufweist zur Aufnahme von jeweils einer Fixierleiste, wobei die Fixierleiste einen Frontfensterhalteabschnitt und einen Längsnutfestlegeabschnitt aufweist, so dass die Fixierleisten von außen und senkrecht zur Längsnut zum Festlegen des Frontfensters in die Längsnut eingedrückt werden können.
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Das erfindungsgemäße Festlegen des Frontfensters von außen auf das Gehäuse ermöglicht eine stark vereinfachte Herstellung, denn ein Einschieben des Frontfensters von einer Stirnseite ist nicht notwendig, was umso vorteilhafter ist je größer die Länge des Lichtgitters ist. Die erfindungsgemäße Befestigung des Frontfensters ist kompakt und platzsparend. Die Fixierleisten müssen in einfachster Weise von außen über die Länge des Frontfensters lediglich seitlich eingeklipst werden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist die Längsnut in Längsrichtung der Längsnut mindestens eine Klemmrille auf, vorzugsweise drei Klemmrillen. Die mindestens eine Klemmrille führt dazu, dass der Längsnutenhalteabschnitt in der Längsnut kraftschlüssig gehalten wird und dort fixiert ist. Das Lösen der Fixierleiste kann daher nur mit einer erhöhten Kraft durchgeführt werden.
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In Weiterbildung der Erfindung weist der Längsnutfestlegeabschnitt eine Klemmnase auf, welche in montiertem Zustand in Eingriff mit einer Klemmrille steht. Die Klemmnase weist einen zahnförmigen Profilquerschnitt auf, der formschlüssig in die Klemmrille passt. Durch Eingreifen der Klemmnase in die Klemmrille in montiertem Zustand entsteht eine formschlüssige Verbindung zwischen Klemmnase und Klemmrille, so dass die Fixierleiste in der Längsnut fixiert ist. Zum Lösen der Fixierleiste ist daher eine weiter erhöhte Kraft erforderlich.
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Bevorzugt bildet der Frontfensterhalteabschnitt einen Montageschwenkabschnitt zur Schwenkmontage der Fixierleiste. Dabei wird die Fixierleiste mit dem Frontfensterhalteabschnitt an einer Befestigungsposition auf dem Frontfenster positioniert. Danach wird die Fixierleiste um den Montageschwenkabschnitt in Richtung der Längsnut geschwenkt bis der Längsnuthalteabschnitt in die Längsnut eingeschwenkt ist und dort gehalten wird. In der finalen Position hält der Frontfensterhalteabschnitt das Frontfenster in seiner finalen Position fest. Das Frontfenster wird dabei in Richtung der Dichtung zwischen Frontfenster und Gehäuse gedrückt, so dass das Frontfenster staub- und flüssigkeitsdicht mit dem Gehäuse verbunden wird.
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Bevorzugt ist der Längsnutfestlegeabschnitt U-förmig ausgebildet, wobei der U-förmige Abschnitt elastisch zusammendrückbar ausgebildet ist. Durch den U-förmigen elastischen Abschnitt ist es möglich, dass die Klemmnase vereinfacht in die Klemmrillen eingreift. Die Elastizität des U-förmigen Abschnittes ist dabei so gewählt, dass der Längsnutfestlegeabschnitt fest in der Längsnut fixiert ist. Ein Lösen der Fixierleiste ist dann nur noch mit Werkzeugen möglich.
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In einem weiteren Aspekt der Erfindung weist das Lichtgitter eine Halterung auf, wobei die Halterung umfasst: eine Federklammer, deren Federarme in Halterungslängsnuten an der Außenseite des Gehäuses eingreifen, ein Spannelement, das über die Federklammer gestülpt wird und geeignet ist, die Federarme zusammenzudrücken und ein Spannmittel, mit dem das Spannelement einerseits an der Befestigungsfläche festlegbar ist und andererseits gegen die Federklammer gedrückt werden kann, wodurch Innenseiten des Spannelements gegen die Federarme zu liegen kommen und diese zusammendrücken.
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Dadurch ist eine Halterung geschaffen, die im Inneren des Gehäuses keinerlei Platz beansprucht, die bei der Montage einfach zu bedienen ist und die zum Montieren längs der Halterungsnuten verschiebbar ist, aber dennoch sehr einfach durch Anziehen des Spannmittels festlegbar ist.
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In einfacher Ausbildung der Halterung weisen die Innenseiten des Spannelements Schrägen auf, so dass bei Verspannen aufgrund der Schrägen die Federarme zusammengedrückt werden.
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Um die Halterung von außen bedienen zu können, besteht das Spannmittel aus einer Schrauben-Mutter Kombination, wobei die Federklammer eine Aufnahme für die Mutter oder den Schraubenkopf zur verdrehsicheren Aufnahme desselben aufweist. Dann kann der andere Teile des Spannmittels, also der Schraubenkopf oder die Mutter, zum Festziehen der Halterung und damit Festlegen des Lichtgitters betätigt werden.
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Im Folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
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1 eine schematische Darstellung eines erfindungsgemäßen Lichtgitters;
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2 eine Ansicht einer Halterung des erfindungsgemäßen Lichtgitters;
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3a eine perspektivische Ansicht eines Tubuskörpers eines Optikmoduls;
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3b eine perspektivische Ansicht einer Mehrfachlinse eines Optikmoduls;
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3c eine perspektivische Ansicht eines Blendenträgers eines Optikmoduls;
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4 eine Querschnittsdarstellung des Optikmoduls gemäß 3;
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5 eine Querschnittsdarstellung des in das Gehäuse eingeschobenen Optikmoduls;
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6 das erfindungsgemäße Lichtgitter in einer teilweisen Explosionsdarstellung;
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7 einen Querschnitt von Gehäuse mit Frontfenster und Fixierleisten im Montageprozess;
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8 eine Ansicht wie 7 im montierten Zustand;
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9 eine vergrößerte Ausschnittsdarstellung aus 8.
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1 zeigt beispielhaft ein erfindungsgemäßes Lichtgitter 10. Das Lichtgitter 10 weist eine Sendeeinheit 12 mit mehreren Lichtsendern 14, z. B. LEDs, sowie eine Empfangseinheit 16 mit mehreren, jeweils einem Lichtsender 14 zugeordneten Lichtempfängern 18, z. B. Photodioden, auf. Zwischen jedem Lichtsender 14 und dem jeweils zugeordneten Lichtempfänger 18 besteht ein Lichtpfad 20, über den der Lichtempfänger 18, zumindest in Abwesenheit eines Objekts, in dem zwischen den Lichtsendern 14 und den Lichtempfängern 18 vorhandenen Überwachungsbereich 21 ein von dem jeweiligen Lichtsender 14 gesendetes Lichtsignal empfangen kann. Somit bilden Lichtsender 14 und Lichtempfänger 18 paarweise einzelne, parallel zueinander ausgerichtete Lichtschranken 20. Die optischen Achsen der Lichtpfade 20 werden durch jeweils den Lichtsendern 14 und den Lichtempfängern 18 zugeordnete Optikmodule 22 definiert. Die Gehäuse 24 der Sendeeinheit 12 und der Empfangseinheit 16 sind mit Frontfenstern 26 abgeschlossen, durch die die Lichtpfade 20 hindurchtreten.
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In der Sendeeinheit 12 müssen nicht ausschließlich Lichtsender 14 und in der Empfängereinheit 16 nicht ausschließlich Lichtempfänger 18 vorgesehen sein. Es ist auch denkbar, dass einige Lichtempfänger in der Sendeeinheit und die entsprechenden Lichtsender dann in der Empfängereinheit angeordnet sind. Weitere Ausführungsformen der Lichtgittereinheiten sind denkbar, z. B. können alle Sender und Empfänger in einer Einheit angeordnet sein und auf der gegenüberliegenden Seite kann dann ein Reflektor angeordnet sein. Der Einfachheit halber sei aber im Folgenden von einem Lichtgitter mit der beschriebenen Sendeeinheit 12 und der Empfangseinheit 16 ausgegangen, da es auf die Details von Sende- und Empfängereinheit nicht ankommt.
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In bekannter Weise weist das Lichtgitter 10 eine nicht näher dargestellte Steuereinrichtung 28 zur Ansteuerung der Lichtsender 14 und eine Auswerteeinheit 30 zur Auswertung der von den Lichtempfängern 18 gelieferten Empfangssignale auf. Die Auswerteeinheit 30 umfasst üblicherweise eine Erkennungseinheit 32 zur Erkennung eines Objekteingriffs in den Überwachungsbereich 21 und zur Ausgabe eines Objektfestellungssignals an einem Ausgang 34.
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Die Gehäuse 24 von Sendeeinheit 12 und die Empfangseinheit 16 sind im Regelfall gleichartig als längliche Aluminiumgehäuse 24 ausgebildet. Die Gehäuse 24 sind an geeigneter Stelle an einer Befestigungsfläche 36 einer Maschine, die mit dem Lichtgitter 10 ausgerüstet werden soll, mittels einer Halterung 38 festlegbar.
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Die Halterung 38 (2) umfasst eine Federklammer 40, deren Federarme 42 in Halterungslängsnuten 44 an der Außenseite des Gehäuses 24 eingreifen. Weiter weist die Halterung 38 ein Spannelement 46, das über die Federklammer 40 stülpbar ist, auf. Gegenüberliegende Innenseiten 48 des Spannelements 46 weisen Schrägen auf, die beim Überstülpen über die Federklammer 40 an den Federarmen 42 zu liegen kommen. Weiter weist die Halterung 38 ein Spannmittel 50 auf, das aus einer Kombination einer Schraube 52 mit einer Mutter 54 besteht. Die Mutter ist in einer Aufnahme 56 der Federklammer 40 verdrehsicher aufgenommen. Beim Festziehen der Schraube 52, die auch die Befestigungsfläche 36 durchsetzt, wird die Halterung 38 an der Befestigungsfläche 36 festgelegt und das Spannelement 46 gegen die Federklammer 40 gedrückt, wodurch die schrägen Innenseiten 48 des Spannelements 46 die Federarme 42 zusammendrücken. Dadurch verkrallen sich die Federarme 42 in den beiden Halterungslängsnuten 44 und das Lichtgitter 10 ist an der Befestigungsfläche 36 festgelegt.
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In einer alternativen Ausführungsform kann die Schraube 52 andersherum eingeführt sein. Dann wird der Schraubenkopf in der Aufnahme 56 verdrehsicher gehalten und das Festziehen durch Drehen der Mutter bewirkt.
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3 mit den 3a bis c zeigt in perspektivischen Ansichten drei Komponenten einer Ausführungsform des bereits oben erwähnten Optikmoduls 22, nämlich in 3a einen Tubuskörper 110, in 3b eine Mehrfachlinse 130 und in 3c einen Blendenträger 150.
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Der in 3a gezeigte einstückige Tubuskörper 110 umfasst in etwa kegelförmige Tuben 112, in deren Spitze sich jeweils eine Blende befindet, unterhalb derer dann im zusammengebauten Zustand des Lichtgitters 10 ein Lichtsender bzw. ein Lichtempfänger angeordnet wäre. Zu beiden Seiten der Tuben 112 weist der Tubuskörper 110 Montagevorsprünge 120 auf.
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Die in 3b gezeigte einstückige Mehrfachlinse 130 umfasst in diesem Beispiel fünf miteinander verbundene Linsen 132. Steckelemente 136 an Zwischenbereichen 134 sorgen dafür, dass die Linsen 132 beim Zusammenstecken des Optikmoduls 22 richtig angeordnet werden und vergrößern die Stabilität des Optikmoduls 22.
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Der in 3c gezeigte Blendenträger 150 ist in seiner Grundform wie ein Deckel ausgestaltet, dessen Seitenwände sich mit trapezförmigem Querschnitt nach außen neigen. Unten an den Seitenwänden befinden sich zu beiden Enden des Blendenträgers 150 weitere Montagevorsprünge 152. Wie im Vergleich mit 3a erkennbar, sind die Montagevorsprünge 152 des Blendenträgers 150 gegenüber den Montagevorsprüngen 120 des Tubuskörpers 110 versetzt angeordnet, so dass sie nach dem Zusammensetzen des Optikmoduls 22 gemeinsam einen durchgehenden Montagevorsprung bilden. Auf der Oberseite des Blendenträgers 150 sind fünf Blendenöffnungen 154 vorgesehen. Eine Steckbuchse befindet sich auf der Rückseite der gezeigten Oberseite und ist deshalb in der Darstellung nicht zu sehen. Tubuskörper 110, Mehrfachlinse 130 und Blendenträger 150 sind einstückig als Spritzgussteile hergestellt.
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Dem eigentlichen Spritzgussmaterial, z. B. Polycarbonat, für den Tubuskörper 110 und dem Blendenträger 150 sind Glasfasern und/oder Kohlefasern, die durch die Spritzgussprozessführung geeignet ausgerichtet sind, zugesetzt. Damit werden diese Bauteile sehr kostengünstig herstellbar, bei gleichzeitiger Anpassung des Wärmeausdehnungskoeffizienten der Komponenten des Optikmoduls 22 an die des Aluminiumgehäuses 24.
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4 zeigt das Optikmodul 22, das durch Zusammenstecken von Tubuskörper 110, Mehrfachlinse 130 und Blendenträger 150 entsteht, im Querschnitt. Die Montagevorsprünge 120, 152 greifen dabei ineinander und sorgen für zusätzliche Stabilität. Somit werden die drei Einzelkomponenten 110, 130, 150 lediglich zusammengesteckt und erhalten ihre genaue Position durch Pin/Buchse-Paare an den jeweiligen Einzelteilen.
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Das Optikmodul 22 bildet optische Kanäle, die jeweils in dieser Reihenfolge des Strahlwegs eine Blendenöffnung 154, eine Linse 132 und einen Tubus 112 mit einer Blende, die durch das spitze offene Ende des Tubus gebildet ist, aufweisen.
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Wie in 3a und 4 zu erkennen, sind auf der Unterseite des Tubuskörpers 110 eine Reihe von Abstandselementen 122a–b vorgesehen. Diese dienen dazu, das Optikmodul nach der später noch beschriebenen Endmontage in einem Lichtgittergehäuse nach unten abzustützen.
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5 zeigt das Gehäuse 24, wobei hier ein Optikmodul 22 in das Gehäuse 24 eingesetzt ist. Der Fertigungsschritt, mit dem das Optikmodul 22 in das Gehäuse 24 eingeschoben wird, verläuft wie folgt: Zunächst wird das Gehäuse 24 geringfügig in Querrichtung zusammengepresst. Dann werden die Montagevorsprünge 20, 52 in Führungsnuten 174 eingesetzt und das Optikmodul 22 in Längsrichtung des Gehäuses 24 so weit wie erforderlich in das Gehäuse 24 eingeschoben.
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Der Eingriff der Montagevorsprünge 20, 52 in die Führungsnuten 174 lässt eine Verschiebung in Längsrichtung nur dann ohne Widerstand zu, wenn das Gehäuse 24 zusammengepresst bleibt. Sobald die seitliche Kraft nicht mehr ausgeübt wird, federt das Gehäuse 24 in seine Ausgangsstellung zurück. Dieser Zustand ist in 5 gezeigt. Die Führungsnut 174 hat innen eine kleinere Öffnung und hält deshalb in dem zurückgefederten Zustand die Montagevorsprünge 120, 152 fest. Solange das Gehäuse 24 dagegen leicht zusammengedrückt ist, sind die Montagevorsprünge im Inneren der Führungsnuten 174 angeordnet und deshalb ohne Kraftaufwand einführbar und in Längsrichtung verschiebbar.
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In dem zusammengebauten Zustand werden die Komponenten des Optikmoduls 22, also Tubuskörper 110, Mehrfachlinse 130 und Blendenträger 150 sowie eine zugehörige, nicht dargestellte Leiterplatte, auf der die Lichtsender 14 bzw. Lichtempfänger 18 mit gegebenenfalls weiterer Ansteuerungs- und Auswertungselektronik angeordnet sind, miteinander verriegelt, so dass auf zusätzliche Fügeprozesse verzichtet werden kann. Außerdem verspannen sich die Komponenten des Optikmoduls 22 durch das Zurückfedern des Gehäuses 24 und sind so ohne Fügeprozess gegen Verschieben gesichert.
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Sind alle im Inneren des Gehäuses 24 vorgesehenen Komponenten eingebaut, werden an den Enden des Gehäuses 24 Endkappen 208 montiert. Dabei kann die Führungsnut 174 zugleich als Schraubkanal genutzt werden.
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Am Ende des Herstellprozesses wird das Gehäuse 24 an den Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseiten noch durch das schützende und für die Lichtstrahlen der Lichtsender durchlässige Frontfenster 26 geschlossen.
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7 zeigt die Montage der Frontfenster 26, die die Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseite (in 6 und 7 die Oberseite) verschließt. Die Lichtaustritts- bzw. Lichteintrittsseite weist eine Ablagefläche für eine Dichtung 210 auf. Die Dichtung 210 besteht aus einer Gummi- oder Silikonschnur mit ovalem oder kreisförmigem Querschnitt. Die Dichtung 210 kann als Ringschnur ausgebildet sein.
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Auf die Dichtung 210 wird anschließend das Frontfenster 26 aufgelegt. Das Frontfenster 26 besteht aus Polymethylmethacrylat, PMMA, also Acrylglas oder auch Plexiglas genannt oder schlagzäherem Polycarbonat (für ATEX-Anwendungen). Das Frontfenster 26 ist glasklar oder auch rot eingefärbt, um als optisches Filter zu wirken. Das aufgelegte Frontfenster 26 wird mit zwei Fixierleisten 220 an den Längsseiten befestigt, indem die Fixierleisten 220 einerseits mit Längsnuthalteabschnitten 230 in den Längsnuten 226 gehalten sind und andererseits indem Frontfensterhalteabschnitte 228 das Frontfenster 26 auf die Dichtung drücken.
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Damit die Fixierleisten 220 einfach montierbar sind haben diese eine wannenförmige Form und weisen an einem längsseitigen Ende den Frontfensterhalteabschnitt 228 und an dem gegenüberliegenden längsseitigen Ende den Längsnuthalteabschnitt 230 auf. Zur Montage wird die Fixierleiste 220 mit dem Frontfensterhalteabschnitt 228 längs auf das Frontfenster 26 aufgelegt (7). Der Frontfensterhalteabschnitt 228 weist einen Montageschwenkabschnitt 232 auf. Die Fixierleiste 220 wird nun um den Montageschwenkabschnitt 232 in Pfeilrichtung R in die Längsnuten 226 gedreht bis der Längsnuthalteabschnitt 230 in die Längsnuten 226 eingreift. Der Längsnuthalteabschnitt 230 ist U-förmig und elastisch ausgebildet, so dass er beim Einfügen in die Längsnut 226 zusammengedrückt werden kann, um anschließend durch Kraftschluss die Fixierleiste 220 in der Längsnut 226 zu halten. Die Fixierung der Längsnuthalteabschnitte 230 der Fixierleiste 220 in der Längsnut 226 des Gehäuses 26 ist in 9 vergrößert dargestellt. Der Längsnuthalteabschnitt 230 weist eine Klemmnase 222 auf, die aus der Fixierleiste 220 herausragt. Zur Aufnahme der Klemmnase 222 weist die Längsnut 226 wenigstens eine Klemmrille 224 auf. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel sind drei Klemmrillen 224 nebeneinander angeordnet. Bei der Montage der Fixierleiste 220 greift die Klemmnase 222 in die Klemmrillen 224 und fixiert den Längsnuthalteabschnitt 230 in der Längsnut 226. Der Längsnuthalteabschnitt 228 ist dadurch in der Längsnut 226 gehalten.
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8 zeigt die Fixierleisten 220 in montiertem Zustand. Der Frontfensterhalteabschnitt 228 drückt das Frontfenster 26 gegen die Dichtung 210. Die Längsnuthalteabschnitte 230 sind vollständig in die Längsnuten 226 versenkt. Die Fixierleisten 220 sind dabei vorteilhaft so geformt, dass die Fixierleisten 220 im montierten Zustand die Außenkontur des Gehäuses 24 vervollständigen. Das Gehäuse 24 weist dann einen grob kreisförmigen Profilquerschnitt auf.
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Für einen optisch ansprechenden und ebenen Abschluss der Befestigung des Frontfensters 26 werden an Stirnseiten im Bereich der Endkappen 208 noch Abschlusskappen 234 auf das Frontfenster geklipst, die selbst mit den Längsnuten 226 verrasten und im montierten Zustand wie eine Verlängerung der Fixierleisten 220 aussehen und das Gehäuse 24 eben abschließen.
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Zum Tausch des Frontfensters können die Fixierleisten und die Abschlusskappen einfach entfernt werden und ein Austauschfenster neu aufgelegt und wieder fixiert werden.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- EN61496 [0002]
- EN13849 [0002]
