DE2409113B2

DE2409113B2 - Lichtschrankenanordnung

Info

Publication number: DE2409113B2
Application number: DE19742409113
Authority: DE
Inventors: Anmelder Gleich
Priority date: 1973-02-27
Filing date: 1974-02-26
Publication date: 1977-06-02
Also published as: US3875403A; DE2409113A1; SE372085B

Description

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Die Erfindung geht aus von einer Lichtschrankenanordnung zum Überwachen 'jnd/oder Betätigen einer Maschine nach der Gattung des Hauptanspruchs.

In der Patentanmeldung, die in der DT-OS 22 15 136 beschrieben ist, wurde eine Lichtschrankenanordnung mit einer Serie elektrischer Lichtgeber vorgeschlagen, bei der die Lichtgeber (z. B. Leuchtdioden) mit Hilfe einer Deriodischen Impulsquelle im Vergleich zu der Wiederholungsfrequenz der Impulsquelle kurze Lichtimpulse abgeben, die nach Überbrückung des Schutzfeldes der Lichtschranke mittels eines oder mehrerer für jeden Lichtgeber vorgesehenen Lichtimpulsdetekforen empfangen werden. Alle Lichtgeber werden gleichzeitig mit Impulsen beaufschlagt und die Maschine kann nur dann in Gang gesetzt oder betrieben werden, wenn auch von den Lichtimpulsdetektoren ausgelöste und einem Überwachungskreis zugeführte Quittierimpulse gleichzeitig auftreten.

Diese Anordnung ist gegenüber den früher bekannten Anordnungen mit einer kombinierten Lampen- und Fotozellenreihe oder einem rotierenden Spiegel (DT-AS 1108 327. DT-PS 9 13 013) betriebssicherer, bietet aber keine große Sicherheit gegen Störlicht, das gleichzeitig auf alle Lichtimpulsdetektoren fällt.

Die erfindungsgemäße Anordnung mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber eine außerordentlich hohe, bisher nicht gekannte Sicherheit gegen Störlichtquellen, weil die einzelnen Lichtimpulsdetektoren größtenteils gesperrt sind und nur kurzzeitig nacheinander wirksam gemacht werden, jeder einem Lichtgeber und Lichtempfanger bzw. einer Gruppe von solchen zugeordi,ete Impulskontrollkreis löst einen Startimpuls für den nächsten Impulskontrollkreis der Serie aus, wenn er seinen eigenen Lichtgeber zur Abgabe eines Lichtimpulses veranlaßt hat und der entsprechende Impuls vom zugeordneten Lichtempfänger aufgenommen worden ist. Gleichzeitig wird ein Quittierimpuls auf den Überwachungskreis gegeben und anschließend der betreffende Impulskontrollkreis wieder gesperrt. Nur wenn eine vollständige Abtastfolge ohne Unterbrechung der Lichtwege durchgeführt ist. hat der Überwachungskreis alle Quittierimpulse empfangen und registriert, so daß die Maschine in Gang gesetzt bzw. weiterbetrieben wird. Wenn der Startimpuls z. B. eine Lange von einer Mikrosekunde hat und die Impulsperiode eine Millisekunde beträgt, geht die ganze Abtastfolge in äußerst kurzen Zer.ibständen vor sich und die einzelnen Lichtwege sind jeweils nur ganz kurz im Betneb. So wird eine außerordentlich hohe, bisher nicht gekannte Sicherheit gegen Störlichtquellen erzielt.

Durch die in den Unteransprüchen angegebenen Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen der im Hauplanspruch angegebenen Anordnung möglich.

Die erfindungsgemäße Lichtschrankenanordnung ist aus zuverlässigen elektronischen Bauteilen zusammengesetzt, die vorzugsweise in einer einzigen festen mechanischen Einheit zusammengebaut werden können Dank der schnellen Entwicklung der Technik auf den Gebieten der optoelektrischen Halbleiter und der integrierten Kreise kann die neue Vorrichtung sehr klein und wirkungsvoll ausgeführt werden. Durch Anordnung mehrerer Lichtempfänger für jede Leuchtdiode ist es möglich, die Empfindlichkeit beliebig abzustufen. Hierdurch können gewisse kleine Gegenstände durch die Lichtschranke eingeführt werden, ohne daß die Maschine stillgelegt wird. Die Empfindlichkeit kann weiterhin dank der Verwendung von Wechselstromverstärkern sehr konstant und hoch gehalten werden. Hierdurch ist es möglich, große Abstände zu überbrücken, zumal die Anordnung gegen Lichtstreuung völlig unempfindlich ist.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der einzigen Figur der Zeichnung dargestellt und wird nachfolgend näher erläutert.

Gemäß der Figur, die ein Schaltbild einer Lichtschrankenanordnung gemäß der Erfindung darstellt, ist ein Impulsgenerator 1 vorgesehen. Er arbeitet mit einer zweckmäßig gewählten Impulsfrequenz (beispielsweise 1 kHz) und speist über einen Impulsverstärker 2 einen trägheitsarmen Lichtgeber 3, der eine Leuchtdiode oder Gasentladungslampe sein kann. Der dadurch entstehende Lichtimpuls wird mit einer entsprechenden Optik auf einen an der gegenüberliegenden Seite des Schutzfeldes angeordneten Spiegel 4 konzentriert. Von dort wird der Lichtimpuls auf im vorliegenden Fall zwei Lichtimpulsdetektoren 5 reflektiert; diese Lichtimpulsdetektoren sind in Form von Fotodioden oder Fototransistoren zu je einer Seite des Lichtgebers in der Ebene des Schulzfeldes angebracht.

Von dem jeweiligen Lichtimpulsdetekur wi'd ein Ausgangssignal abgeleitet, das einen elektrischen Impuls entsprechend dem empfangenen Lichtimpuls darstellt Diese elektrischen Impulse von den verschiedenen Liehtimpulsdetekicren 5 werden auf getrennte Eingänge eines Impulskontrollkreises 6 gegeben, der einen weiteren, unmittelbar mit der Impulsquelle 1 verbundenen Eingang aufweist. Der Impulskontrollkreis fe ist in den Zeitabschnitten zwischen den von der Impulsquelle 1 erzeugten Impulsen gesperrt. Selbst wenn also die Lichtimpulsdetektoren 5 durch irgendein falsches Licht erregt werden sollten, spricht der Impulskontrollkreis 6 nicht an. Nur wenn ein Impuls von der Inipulsquelle 1 eintrifft, wird der Impulskontrollkreis 6 freigegeben, so daß er in Bereitschaftslage zum Empfang elektrischer Impulse von den Lichümpulsdetektoren 5 versetzt wird. Wenn solche Lichtimpulse an den betreffenden Eingängen innerhalb des durch die Impulsquelle 1 bestimmten Zeitraumes eintreffen (die Laufzeiten der Lichtimpulse sind vernachlässigbar), wird der Impulskontrollkreis 6 in der Weise betätigt, daß er an seiner Ausgangsklemme einen weiteren elektrischen Impuls abgibt, der irn wesentlichen eine Kopie des von der ImpulsqucHe 1 abgeleiteten Impulses ist.

Die Ausgangsklemme des Impulskontrollkreises 6 ist mit einer weiteren Kombination von Verstärker 7. Lichtgeber 8. Spiegel 4, Lichtimpulsdetektor 10 und Impulskontrollkreis 11 verbunden, die völlig übereinstimmend mit der vorstehend beschriebenen Anordnung aufgebaut ist und die gleiche Arbeitsweise hat. Auch hier ist der Impulskontrollkreis 11 so lange völlig gesperrt, bis das Ausgangssignal des Imprlskontrollkreises 6 in der oben beschriebenen Weise auftritt. Durch dieses Signal wird der Impulskontrollkreis 11 wieder in Bereitschaftslage versetzt, so daß er auf die von den Lichtimpulsdetektoren 10 abgegebenen Impulse ansprechen kann Ferner ist die Ausgangsklcmme des Impulskontrollkreises 6 mit einem besonderen 1 Iberwachungskrcis 12 verbunden, der überprüft, ob tatsächlich ein Ausgangsimpuls von dem Kontrollkreis 6 vorliegt Dieser Ausgangsinipuls dient also gleichzeitig ,ils Quittierimpuls, der dem Überwachungskreis zugeführt wird. Wie weiter unten näher ausgeführt wird, ist das Ausgangssignal des Impulskontrollkreises 6 gegenüber dem Speiseimpuls von der Impulsquelle 1 verzögert. Nach Abgabe des Ausgangssignals kehrt der Impulskontrollkreis 6 in den völlig gesperrten Zustand zurück, kann also durch weitere, im faUchen Zeitpunkt eintreffende Lichtimpulse nicht erregt werden.

Weitere Kombinationen von Lichtgebern, Lichtimpulsdetektoren und Impulskontrollvorrichtungen sind mit 13 bis 16 und 17 bis 20 bezeichnet und mit den Kombinationen 2 bis 6 und 7 bis 11 in Kette geschaltet. Der Überwachungskreis 12 besitzt zwei Eingänge, die an jedes zweite Glied der Kette, d. h. an 2 bis 6 und 13 bis 16 angeschlossen sind. Für die Glieder 7 bis 11 und 17 bis 20 ist ein weiterer Überwachungskreis 21 mit ebenfalls zwei Eingängen vorgesehen. An jeden Überwachungskreis ist ein Betäiigungsrelais 22 bzw. 23 angeschlossen. Diese Relais sind zweckmäßig im Steuerkreis einer Arbeitsmaschine angeordnet, beispielsweise einer Presse, wobei der Anschluß zwischen den Klemmen 24 und 25 vorzunehmen ist. Die Klemmen 26, 27 könne; in einen Signnlkrcis eingeschaltet sein. Zum Schließen der Verbindung zwischen 24 und 25. d. h. zum Schließen des Steuerkreises der Maschine, müssen beide Relais 22, 23 angezogen sein Dies bedeutet wiederum, daß alle Impulsvorgänge ungestört von einer Einheit zu der anderen gewandert sind und daß die Überwachungs kreise 12. 21 regelmäßig zur Betätigung ihrer Relais 22 und 23 betätigt worden sind. Sollte eine Störung in einem der Lichtstrahlgänge, z. B. dem von der Leuchtdiode 3 ausgehenden, vorkommen, so wird von einem der Detektoren 5 kein Lichtimpuls in der richtigen Weise empfangen, so daß weder zum folgenden Glied 7 bis 11, noch zum Überwachungskreis 12 ein Impuls ausgeht. Beide Relais 22 und 23 fallen dabei ab. wodurch jegliche Betätigung der Maschine verhindert wird. Die Sicherheit ist somit vollständig.

Dm die Lichtschranke unempfindlich gegen einfallendes Licht bzw. Streulicht oder einen anderen als den beabsichtigten Lichtimpulsdetektor treffende Lichtmi pulse zu machen, ist der Impulskontrollkreis 6 so beschaffen, daß sein Ausgangsimpuls im Verhältnis zu dem die betreffende leuchtdiode 2 steuernden Spei seimpuls verzögert ist Hierdurch erhält man eine Abtastung Linie für Linie entlang dem Schutzfeld. Die Impulslänge und die Wiederholungsfrequenz der Impulsquellc 1 sind so abgepaßt, daß das ganze Schutzfeld Linie fur Linie zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen abgesucht werden kann. Wenn beispielsweise die Lichtschranke vier Leuchtdioden 2, 7, Π, 17 umfaßt und die Impulsfrequenz 1 kHz beträgt, wird die Impulslänge auf weniger als 0.25 Millisekunden eingestellt

Weitere Ausführungsformen sind möglich, bei denen die Anzahl der '...ichtdetektoren und ihre Lage geändert wird Anstelle eines oder mehrerer Spiegel können die Lichtimpulsdetektoren auch am Ort der Spiegel aufgestellt werden

/'eichnungen

Claims

'f Patentansprüche:

1. Lichtschrankenanordnung zum Überwachen und/oder Betätigen einer Maschine mit einer Serie elektrischer Lichtgeber, die mit Hilfe einer periodischen Impulsquelle im Vergleich zu der Wiederholungsfrequenz der Impulsquelle kurze Lichtimpulse abgeben, die nach Überbrückung des Schutzfeldes der Lichtschranke mittels eines oder mehrerer für jeden Lichtgeber vorgesehenen Lichtimpulsdetektoren empfangen werden, und einem Überwachungskreis, dem von den Lichtimpulsdetektoi en ausgelöste Quittierimpulse zugeführt werden and der nur bei Vorhandensein aller Quittierimpulse den Betrieb bzw. das Ingangsetzen der Maschine ermöglicht, dadurch gekennzeichnet, daß jedem

Lichtgeber (3, 8, 14, 18 ) oder jeder Gruppe von

Lichtgebern je ein Impulskontrollkreis (6, ti, 16,

20 ) zugeordnet ist, der beim Empfang eines

elektrischen Impulses den zugehörigen Lichtgeber zur Abgabe eines Lichtimpulses anregt und gleichzeitig in eine Bereitschaftslage geschaltet wird, um nahezu gleichzeitige Empfangsimpulse von einem oder mehreren zugeordneten Lichtimpulsdetektoren (5, 10, 15, 19.. .) empfangen zu können, welche r.nipfangsimpulse den zugehörigen Impulskontrollkreis so steuern, daß er einen Startimpuls für den nächsten Impulskontrollkreis und für den diesem zugeordneten Lichtgeber in der Serie auslöst, gleichzeitig dem Überwachungskreis (12, 21) einen Quittierirnpuls zuführt und ferner der betieffende Impulskontrollkreis wieder gesperrt wird.

2. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei Überwachungskreise (12, 21) vorgesehen sind, die je eine Anzahl Eingänge entsp-echend der halben Anzahl der Lichtgeberkreise (2-6; 13-16 usw.) aufweisen.

3. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder zweite Impulskontrollkreis (6, 16 bzw. 11, 20) an ein und denselben Überwachungskreis (12 bzw. 21) angeschlossen ist.

4. Lichtschrankenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet. daß jeder der Überwachungskreise (12 bzw. 21) mit je einem Steuerglied (22 bzw. 23). z. B. einem Relais, für die zu überwachende oder zu betätigende Maschine zusammenarbeitet.

5 Lichtschrankenanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impulskontrollkreis (6, 11, 16, 20 )

ein Verzögerungsglied enthält und daß ein von diesem Verzögerungsglied abgeleiteter Impuls den betreffenden Überwachungskreis (12,21) speist.