DE3621961A1

DE3621961A1 - Reflexlichtschranke zur beruehrungslosen nachfuehrung eines geraetes

Info

Publication number: DE3621961A1
Application number: DE19863621961
Authority: DE
Inventors: Dieter Baur
Original assignee: Wenglorz Sensoric GmbH
Current assignee: Wenglor Sensoric Elektronische Geraete GmbH
Priority date: 1986-07-01
Filing date: 1986-07-01
Publication date: 1988-01-14

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Reflexlichtschranke zur berührungslosen Nachführung eines Gerätes, beispiels weise einer Operationslampe, und besteht aus Infrarot- Licht-Sender und Infrarot-Licht-Empfänger, deren von einem Trippel-Prisma-Reflektor aufgenommenen Signale mittels einer Logikschaltung auswertbar sind.

Bei den bekannten Vierquatrantenreflexlichtschranken sind vier einzelne handelsübliche Lichtsender sowie vier Lichtempfänger derart in einem Viereck angeordnet, daß die Einschaltkeulen ebenfalls ein Viereck bilden. Wird in den Überschneidungsbereich dieser vier Empfangskeulen ein Trippelspiegel als Reflektor gehalten, sind alle vier Ausgänge geschaltet. Bewegt man den Trippelspiegel aus dem Überschneidungsbereich heraus, schalten ein oder zwei Ausgänge ab. Mit einer Logikschaltung in Verbindung mit Servomotoren kann somit die Vierquatrantenreflexlicht schranke und das zu steuernde Gerät dem Trippelspiegel nachgeführt werden. Beispielsweise kann auf diese Weise der Leuchtfleck einer Operationsleuchte exakt auf einen bestimmten Punkt ausgerichtet werden, ohne die Lampe zu berühren.

Diese Anordnung der Lichtsender und der Lichtempfänger in einem Gehäuse erfordert einen großen Bauraum und Bau aufwand, zumal die einzelnen Bauteile auch die zugehörige Elektronik beinhaltet. Außerdem ist das Ausrichten der einzelnen Bauteile mit großen Schwierigkeiten und Zeitauf wand verbunden, da die Lichtsender und/oder Lichtempfänger, um den Überschneidungsbereich relativ klein zu halten, geringfügig schräg zur Längsachse gestellt sind und die Empfangskeulen eines Empfangsgerätes, bedingt durch die Toleranzen der Opto-Bauelemente, nicht parallel zu dessen mechanischer Achse verläuft. Des weiteren können Inter ferenzen zwischen den mit getakteten Infrarotlicht arbei tenden Lichtsendern auftreten. Dies kann bei zwei benach barten Sendern zum Flattern am Schaltpunkt führen. Die bekannten Reflexlichtschranken erfordern demnach eine hohe Investition und sind nicht einfach in der Handhabung.

Aufgabe der Erfindung ist es somit, eine Reflexlicht schranke der vorgenannten Gattung zu schaffen, die ein facher in der konstruktiven Ausgestaltung und damit kosten günstiger herstellbar als die bekannte Ausführungsart ist und die vor allem kleiner als diese baut. Des weiteren soll vermieden werden, daß die einzelnen Opto-Bauelemente auszurichten sind und daß Interferenzen auftreten.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß um einen zentralen Infrarot-Licht-Sender drei oder mehrere, vorzugsweise vier Infrarot-Licht-Empfänger gleichmäßig über den Umfang verteilt auf einem Träger angeordnet sind.

Sehr zweckmäßig ist es hierbei, den Infrarot-Licht- Sender als Breitstrahler mit einem großen Öffnungswinkel α von ca. 10-20° auszulegen und daß die Infrarot-Licht- Empfänger jeweils einen kleinen Öffnungswinkel β von ca. 2-6° zur Bildung gebündelter Empfängerkeulen aufweisen, wobei der Öffnungswinkel α des Infrarot-Licht- Senders und die Öffnungswinkel β der Infrarot-Licht-Empfänger derart aufeinander abgestimmt sein sollten, daß die Empfän gerkeulen der Infrarot-Licht-Empfänger innerhalb der Sende keule des Infrarot-Senders angeordnet sind.

Zur Bildung der unterschiedlichen Öffnungswinkel α und β bei gleichen in einer Ebene angebrachten und im Durchmesser gleich bemessenen Optiklinsen sollte der Infrarot-Licht- Sender mit einem geringeren Abstand zu diesen angeordnet sein als die Infrarot-Licht-Empfänger, bei in einer Ebene mit den Infrarot-Licht-Empfängern angeordnetem Infrarot-Licht- Sender sollte dieser dagegen mit einer Optiklinse versehen sein, die eine größere Brennweite als die Optiklinsen der Infrarot-Licht-Empfänger aufweist.

Wird eine Reflexlichtschranke gemäß der Erfindung ausgebil det, ist nur noch ein Infrarot-Licht-Sender, der als Breit strahler ausgelegt werden kann und mitunter keine Linse auf weisen muß, erforderlich, um mit Hilfe eines Trippel-Prisma- Reflektors und den konzentrisch um den Lichtsender angeord neten Licht-Empfängern ein Gerät berührungslos auf eine be stimmte Stelle auszurichten. Da gegenüber der bekannten Aus gestaltung drei Lichtempfänger weniger benötigt werden, ist der Bauaufwand, vor allem aber der Platzbedarf, erheblich verringert, auch sind aufwendige Ausrichtarbeiten nicht mehr erforderlich und Interferenzen können nicht mehr auftreten. Des weiteren wird der Schaltungsaufwand reduziert und die Stromaufnahme verkleinert. Und da mehr Bauraum zur Verfügung steht, können für die Opto-Bauelemente größere Brennweiten gewählt werden, so daß sich Toleranzen nicht auswirken. Die erfindungsgemäße Reflexlichtschranke bietet demnach Vortei le wirtschaftlicher Art und ist einfach in der Montage und der Handhabung.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Reflexlichtschranke zur be rührungslosen Nachführung eines Gerätes dargestellt, das nachfolgend im einzelnen erläutert ist. Hierbei zeigt:

Fig. 1 die Anordnung eines Infrarot-Licht-Senders und der zugeordneten Infrarot-Licht-Empfänger in einem Blockschaltbild,

Fig. 2 die Anordnung des Lichtsenders und der Licht empfänger nach Fig. 1 in einem Gehäuse in Vorderansicht,

Fig. 3 den Verlauf der Sendekeule und der Empfangs keulen der Opto-Bauelemente nach den Fig. 1 und 2 und

Fig. 4 und 5 die Anordnung der Opto-Bauelemente in einem Gehäuse, jeweils in einem achssenkrechten Schnitt in unterschiedlichen Ausgestaltungen.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte und mit 1 bezeich nete Reflexlichtschranke besteht aus einem auf einem Trä ger 2 zentrisch angeordneten Infrarot-Licht-Sender 3 und vier konzentrisch zu diesem angebrachten Infrarot- Licht-Empfängern 5, 6, 7 und 8, die über Logik-Schal tungen 14, 15, 16 und 17 sowie Steuerleitungen 18, 19, 20 und 21 mit einem Steuergerät 13 verbunden sind. Der Lichtsender 3 ist hierbei als Breitstrahler ausgebildet, so daß, wie dies der Fig. 3 entnommen werden kann, eine großflächige Sendekeule 4 besteht, die Lichtempfänger 5, 6 , 7 und 8 dagegen weisen gebündelte Empfangskeu len 9, 10, 11 und 12 auf. Die Opto-Bauelemente der Re flexlichtschranke 1 sind somit nicht in besonderer Weise zueinander auszurichten, auch werden Toleranzen ausge glichen.

Der Öffnungswinkel α des Lichtsenders 3 beträgt etwa 10-20°. Dies kann gemäß Fig. 4 dadurch bewerkstelligt werden, daß der Abstand des Lichtsenders 3 zwischen die sem und der zugeordneten Optik-Linse 22 kürzer gewählt wird, als der Abstand zwischen den Lichtempfängern 5 bzw. 6 und deren Optik-Linsen 23 bzw. 24.

Bei Anordnung des Lichtsenders 3 und der Lichtempfänger 5 und 6 in einer Ebene kann, wie dies der Fig. 5 zu entnehmen ist, zu dem gleichen Zweck die Optiklinse 22′ des Lichtsenders 3 mit einer anderen, d.h. einer länge ren Brennweite ausgestattet werden als die Optiklinsen 23′ und 24′ der Lichtempfänger 5 bzw. 6. Den Infrarot- Licht-Empfängern 5, 6, 7 und 8 sind somit Empfänger-Keulen 9, 10, 11 und 12 zugeordnet, die unter einem Winkel b 2-6° verlaufen.

Mittels eines Trippel-Prisma-Reflektors, durch den die vorzugsweise gepulst abgegebenen Lichtstrahlen des Infra rotsenders 3 zurückgeworfen und von den Lichtempfängern 5, 6, 7 und 8 aufgenommen werden, kann somit mit Hilfe der Logikschaltungen 14, 15, 16 und 17 und des Steuer gerätes 13 ein mit der Reflexlichtschranke 1 versehenes Gerät, z.B. eine Operationslampe, berührungslos ausge richtet werden.

Claims

1. Reflexlichtschranke zur berührungslosen Nachführung eines Gerätes, beispielsweise einer Operationslampe oder dgl., bestehend aus Infrarot-Licht-Sender und Infrarot-Licht-Empfänger, deren von einem Trippel- Prisma-Reflektor aufgenommenen Signale mittels einer Logikschaltung auswertbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß um einen zentralen Infrarot-Licht-Sender (3) drei oder mehrere, vorzugsweise vier Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6, 7, 8) gleichmäßig über den Umfang verteilt auf einem Träger (2) angeordnet sind.

2. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Infrarot-Licht-Sender (3) als Breitstrahler mit einem großen Öffnungswinkel α von ca. 10-20° ausgelegt ist.

3. Reflexlichtschranke nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6, 7, 8) jeweils einen kleinen Öffnungswinkel β von ca. 2-6° zur Bildung gebündelter Empfängerkeulen (9, 10, 11, 12) aufweisen.

4. Reflexlichtschranke nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Öffnungswinkel α des Infrarot-Licht-Senders (3) und die Öffnungswinkel β der Infrarot-Licht- Empfänger (5, 6, 7, 8) derart aufeinander abgestimmt sind, daß die Empfängerkeulen (9, 10, 11, 12) der Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6, 7, 8) innerhalb der Sendekeule (4) des Infrarot-Licht-Senders (3) ange ordnet sind.

5. Reflexlichtschranke nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der unterschiedlichen Öffnungswinkel α und β bei gleichen in einer Ebene angebrachten und im Durchmesser gleich bemessenen Optiklinsen (22, 23, 24) der Infrarot-Licht-Sender (3) mit einem geringeren Abstand zu diesen angeordnet ist als die Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6).

6. Reflexlichtschranke nach einem oder mehreren der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bildung der unterschiedlichen Öffnungswinkel α und β bei in einer Ebene mit den Infrarot-Licht- Empfängern (5, 6) angeordneten Infrarot-Licht-Sender (3) dieser mit einer Optiklinse (22′) versehen ist, die eine größere Brennweite als die Optiklinsen (23′, 24′) der Infrarot-Licht-Empfänger (5, 6) aufweist.