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Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Sensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Derartige optoelektronische Sensoren, insbesondere Lichtgitter dienen der 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 wird 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.
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Des Weiteren sollen die Lichtgitter in Umgebungen einsetzbar sein, in denen Schweißarbeiten durch Schweißroboter durchgeführt werden. Dadurch wird das Lichtgitter selbst und insbesondere die Frontscheibe des Lichtgitters einem Funkenflug ausgesetzt, der die Frontscheibe beschädigt. Die Frontscheibe ist üblicherweise aus Kunststoff gefertigt und fest mit dem Lichtgittergehäuse verbunden. Die heißen Schweißfunken beschädigen die Oberfläche der Frontscheibe, so dass die optischen Eigenschaften der Frontscheibe beeinträchtigt werden.
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Es liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen optoelektronischen Sensor, insbesondere ein Lichtgitter bereitzustellen, dessen Frontscheibe bei Schweißfunkenflug nicht beschädigt oder weniger beschädigt wird.
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Die Aufgabe wird gelöst durch einen optoelektronischen Sensor mit einer transparenten Frontscheibe, wobei die Frontscheibe an der Außenseite eine transparente selbstklebende Schutzfolie aufweist.
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Durch die transparente selbstklebende Schutzfolie wird die Frontscheibe vor Beschädigungen durch Schweißfunken geschützt. Die Schweißfunken führen zwar auch zu Beschädigungen an der Oberfläche der Schutzfolie, jedoch kann diese Schutzfolie jederzeit ausgetauscht werden und durch eine neue Schutzfolie ersetzt werden.
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Bevorzugt besteht die Schutzfolie aus Polyurethan. Polyurethan weist eine hohe Temperaturbeständigkeit auf und ist besonders widerstandsfähig gegen das Auftreffen von heißen Partikeln wie beispielsweise Schweißfunken. Weiter kann Polyurethan einfach als transparente Folie hergestellt werden.
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Bevorzugt weist die Schutzfolie eine Dicke von mindestens 200µm auf. Dadurch ist gewährleistet, dass die Schweißfunken durch die Schutzfolie gelöscht werden, bevor diese die Frontscheibe erreichen. Eine bevorzugte maximale Dicke beträgt 400µm. Dadurch werden die optischen Eigenschaften des Sensors so wenig wie möglich verändert.
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Bevorzugt ist der Sensor als Lichtgitter ausgebildet. Lichtgitter werden beispielsweise bei der Fertigung von Karosserien im Automobilbau eingesetzt, um Bereiche, in denen Schweißroboter agieren, abzusichern. Da ein Austausch von Lichtgittern in derartigen Fertigungsstraßen aufwendig ist, wird das Lichtgitter mit der Schutzfolie versehen, um die Frontscheibe des Lichtgitters vor Beschädigungen zu schützen.
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Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist es vorgesehen, auch Teile des Gehäuses oder das gesamte Gehäuse mit der Schutzfolie vor Schweißfunken zu schützen. Dies ist notwendig, wenn das Gehäuse des Sensors selbst aus Kunststoff besteht und durch die Schweißfunken beschädigt werden könnte.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Vorteile und Merkmale unter Bezugnahme auf die beigefügte Zeichnung anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Die Figuren der Zeichnung zeigen in:
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1 jeweils eine Ansicht eines erfindungsgemäßen optoelektronischen Sensors;
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2 eine Querschnittsdarstellung des optoelektronischen Sensors.
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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. 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 bzw. transparenten Frontscheiben 26 abgeschlossen, durch die die Lichtpfade 20 hindurchtreten. Auf der Frontscheibe ist eine transparente selbstklebende Schutzfolie aufgeklebt. Diese Schutzfolie 8 schützt die Frontscheibe vor Beschädigungen, insbesondere bei Schweißfunkenflug. Die Schutzfolie 8 ist bevorzugt aus Polyurethan hergestellt. Vorzugsweise weist die Schutzfolie 8 eine Dicke von mindestens 200µm auf. Eine maximale Dicke beträgt bevorzugt 400µm. Die Schutzfolie 8 ist austauschbar an dem Sensor angeordnet. Hierzu wird die bisherige Schutzfolie 8 von der Frontscheibe 26 abgezogen. Hierbei bleibt der Kleber der Schutzfolie 8 an der Schutzfolie 8 kleben. Ggf. müssen Klebereste noch von der Frontscheibe 26 entfernt werden. Die neue Schutzfolie 8 wird von einer Rolle mit einer Breite, die dem Frontscheibenfenster entspricht, auf ein gewünschtes Maß abgeschnitten und auf die Frontscheibe 26 aufgeklebt.
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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. Jedoch ist es auch möglich, das Lichtgittergehäuse selbst aus Kunststoff auszuführen. Die Gehäuse 24 sind an geeigneter Stelle an einer Befestigungsfläche 36 einer Maschine, die mit dem Lichtgitter 10 ausgerüstet werden soll, mittels einer Halterung festlegbar.
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2 zeigt ein erfindungsgemäßes Lichtgittergehäuse im Querschnitt mit der transparenten Frontscheibe 26 und der angeordneten transparenten selbstklebenden Schutzfolie 8. Beispielsweise drücken Fixierleisten 42 die Frontscheibe 26 gegen die Dichtung 40. Die Fixierleisten 42 sind dabei beispielsweise vorteilhaft so geformt, dass die Fixierleisten 42 im montierten Zustand die Außenkontur des Gehäuses 24 vervollständigen. Das Gehäuse 24 weist dann einen grob kreisförmigen Profilquerschnitt auf. Der Gehäusequerschnitt kann jedoch auch andere Formen aufweisen, beispielsweise quadratisch oder rechteckförmig.
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Zum Tausch der Frontscheibe 26 können die Fixierleisten 42 und die Abschlusskappen einfach entfernt werden und eine Austauschfrontscheibe neu aufgelegt und wieder fixiert werden. Jedoch gibt es auch Sensoren oder Lichtgitter, bei denen die Frontscheibe 26 fest in das Gehäuse 24 eingeklebt ist. In beiden Fällen kann die Schutzfolie 8 jederzeit entfernt und nachgerüstet werden.
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Bezugszeichenliste
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- 8
- Schutzfolie
- 10
- Lichtgitter
- 12
- Sendeeinheit
- 14
- Lichtsender
- 16
- Empfangseinheit
- 18
- Lichtempfänger
- 20
- Lichtpfad
- 21
- Überwachungsbereich
- 22
- Optikmodule
- 24
- Gehäuse
- 26
- Frontscheibe
- 28
- Steuereinrichtung
- 30
- Auswerteeinheit
- 32
- Erkennungseinheit
- 34
- Ausgang
- 36
- Befestigungsfläche
- 40
- Dichtung
- 42
- Fixierleisten
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
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Zitierte Nicht-Patentliteratur
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- Gerätenorm EN61496 [0002]
- Norm EN13849 [0002]
