DE3728354C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lichtschrankenanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1, die im Falle einer Unterbrechung der Licht­ strahlen ein Alarmsignal auslöst.

Solche Anordnungen werden hauptsächlich bei der Schaffung von Schutzsperren für gefährliche Zonen industrieller Ausrüstungen verwendet, um im Falle des Eindringens in den zu sichernden Raum durch das Bedienungspersonal während des Betriebes dieser Ausrüstungen rechtzeitig diese still­ zusetzen und somit eine Verletzung der Bedienungspersonen zu verhindern. Darüber hinaus werden solche Einrichtungen in Diebstahlsicherungssystemen zur Abgabe von Signalen beim Eindringen von Einbrechern in den Schutzbereich usw. benutzt.

Zu solchen Systemen gehört beispielsweise eine Licht­ schrankenanordnung, wie sie aus der DE 27 53 571 C2 bekannt ist, die einen Steuergenerator, Lichtquellen, deren Ein­ gänge mit dem Ausgang des Steuergenerators verbunden sind, Lichtdetektoren, die optisch mit den Lichtquellen verbun­ den sind, sowie eine logische Einheit zur Kontrolle der Gleichwertigkeit der Signale an den Ausgängen der Licht­ detektoren, welche EXKLUSIV-ODER-Glieder, von denen ein Ausgang mit dem Ausgang des Steuergenerators in Verbindung steht, und zwei NOR-Glieder umfaßt, enthält. Die EXKLUSIV-ODER- Glieder sind miteinander paarweise derart verbunden, daß der zweite Eingang jedes Paars der EXKLUSIV-ODER- Glieder mit dem Ausgang eines der Lichtdetektoren verbun­ den ist. Der Ausgang eines der EXKLUSIV-ODER-Glieder jedes Paars ist an einen der Eingänge eines der NOR-Glieder angeschlossen, während der Ausgang des anderen NOR- Gliedes verbunden ist. Die Ausgänge der NOR-Glieder dienen als Ausgänge der Lichtschrankenanordnung.

Bei dem Betrieb der bekannten Einrichtung werden sämtliche Lichtquellen durch Impulse des Steuergenerators gleichzei­ tig eingeschaltet und ihre Lichtimpulse werden gleichzei­ tig von sämtlichen Lichtdetektoren aufgenommen. Hierbei gelangen beim Ausbleiben einer Unterbrechung der Licht­ strahlen zu den Eingängen jedes EXKLUSIV-ODER-Gliedes abwechselnd zwei Kombinationen von logisch gleichwertigen Signalen, d. h. 1-1, wenn der Generator Impulse an die Eingänge der Strahler abgibt, und 0-0 in den Pausen zwi­ schen den Impulsen des Steuergenerators. Infolgedessen stehen an den Ausgängen der EXKLUSIV-ODER-Glieder und an den Eingängen der NOR-Glieder 1-Signale und an den Ausgän­ gen der NOR-Glieder 0-Signale, die z. B. als Ausschalt­ signale des Signalgebers, die von dem normalen Betrieb der Einrichtung zeigen, benutzt werden können. Bei einer Un­ terbrechung der Lichtstrahlen erscheinen an den Ausgängen der entsprechenden Lichtdetektoren 0-Signale, die Bedin­ gung der logischen Gleichwertigkeit der Signale an den Eingängen der EXKLUSIV-ODER-Glieder wird gestört und von deren Ausgängen treffen an den Eingängen der NOR-Glieder 0-Signale ein, die z. B. den Signalgeber einschalten kön­ nen.

Jedoch wird bei Benutzung einer großen Menge von Licht­ quellen und Lichtdetektoren in der bekannten Lichtschran­ kenanordnung, was beispielsweise bei der Sicherung von gefährlichen Zonen industrieller Ausrüstungen erforderlich ist, die Zuverlässigkeit der Einrichtung beträchtlich vermindert, da hierbei der gesamte Lichtstrom der Licht­ quellen ansteigt und die Lichtdetektoren Lichtimpulse nicht nur von den eigenen, sondern auch von fremden Licht­ quellen, mit welchen sie nicht optisch gekoppelt sein dürfen, empfangen können. Dabei kann die Unterbrechung nur eines einzigen Lichtstrahls von der Lichtschrankenanord­ nung nicht wahrgenommen werden.

Darüber hinaus nimmt bei einer großen Zahl von Licht­ empfängern die Wahrscheinlichkeit der Induzierung von elektrischen Störungen an deren Eingängen zu, die zur Auslösung von fehlerhaften Alarmsignalen führen können. Hierbei ist die niedrige Störsicherheit einer der Haupt­ mängel der bekannten Anordnung und deshalb können bei ihrer Benutzung in Betrieben als Schutzsperre für gefähr­ liche Zonen industrieller Ausrüstungen, wo elektrische Störungen besonders häufig entstehen, ein häufiges Aus­ schalten dieser Ausrüstungen wegen Fehlansprechen der Lichtschrankenanordnung vorkommen.

Eine weitere Lichtschrankenanordnung z. B. gemäß Fig. 1 der DE 34 03 266 A1 enthält einen Steuergenerator, an den Ausgang des Steuergenerators über eine Impulsverteilungs­ einheit angeschlossene Lichtquellen sowie Kanäle zum Em­ pfang der optischen Signale, von denen jeder in Reihe geschaltet einen Lichtdetektor, der mit einer der Licht­ quellen optisch verbunden ist, eine Einheit zur Kontrolle der Übereinstimmung der Impulse am Ausgang des Lichtdetektors und am Eingang der zugehörigen Lichtquelle und einen Vorintegrierungskreis enthält. Darüber hinaus enthält diese Lichtschrankenanordnung eine Pufferstufe, deren Eingang über eine Diodenkoinzidenzschaltung mit den Aus­ gängen der Vorintegrierungskreise der Kanäle und deren Ausgang über einen Ausgangsintegrierungskreis mit dem Eingang des Signalgebers verbunden sind.

Der Steuergenerator gibt über die Impulsverteilungseinheit abwechselnd Signale an die Eingänge der Lichtquellen ab, welche beim Ausbleiben einer Unterbrechung der Lichtstrah­ len von den Lichtdetektoren als optische Impulse aufgenom­ men werden. Bei Übereinstimmung der Impulse am Eingang der Lichtquelle und am Ausgang des Lichtdetektors in jedem Kanal gelangen vom Ausgang der Kontrolleinheit zum Eingang des Vorintegrierkreises periodisch Impulse von niedrigem Potential, die eine Senkung des Potentials an dessen Aus­ gang sichern. Die Parameter des Vorintegrierkreises sind derart gewählt, daß im Laufe der Zeit zwischen zwei auf­ einanderfolgenden Auslösungen der Lichtquelle das Poten­ tial an dessen Ausgang den Schwellenwert nicht übersteigt, deshalb ist im normalen Betriebszustand der Einrichtung am Ausgang der Pufferstufe ein konstantes Signal von hohem Potential vorhanden, das als Signalgeberausschaltsignal dient.

Bei einer Störung der Übereinstimmung zwischen den Impul­ sen am Eingang der Lichtquelle und am Ausgang des Lichtdetektors hört das Eintreffen von Impulsen niedrigen Po­ tentials am Eingang des Vorintegrierkreises auf, so daß das Potential an dessen Ausgang den Schwellenwert über­ steigt und die Pufferstufe entsperrt. Am Ausgang der Pufferstufe erscheint ein Signal mit niedrigem Pegel, das eine Senkung des Pegels am Ausgang des Ausgangsintegrier­ kreises hervorruft. Wenn der Pegel am Ausgang des Aus­ gangsintegrierkreises den Schwellenwert erreicht, findet eine Einschaltung des Signalgebers statt.

Da die Nichtübereinstimmung zwischen den Impulsen der Lichtquelle und des Lichtdetektors nicht nur infolge einer Unterbrechung des Lichtstrahls durch ein physikalisches Hindernis, sondern auch durch eine kurzzeitige elektrische Störung hervorgerufen sein kann, müssen die Parameter des Ausgangsintegrierkreises so gewählt sein, daß das Poten­ tial an dessen Ausgang den Schwellenwert während einer Zeit, die die Ansprechperiode der Lichtquelle übersteigt, erreicht. In diesem Falle wird, wenn in einem der Kanäle der nächstfolgenden Impuls der Lichtquelle am Ausgang der Kontrolleinheit wegen einer kurzzeitigen Störung nicht eintrifft, der darauffolgende Impuls dem Ausgang der Kon­ trolleinheit früher zugeführt als der Pegel am Ausgang des Ausgangsintegrierkreises den Schwellenwert, bei dem ein Ansprechen des Signalgebers erfolgt, erreicht. Hierbei sinkt der Pegel am Ausgang des Zwischenintegrierkreises und es wird die Pufferstufe gesperrt, während der Signal­ pegel am Ausgang des Ausgangsintegrierkreises wieder auf den Ausgangswert ansteigt. Dies gestattet, ein Fehlanspre­ chen des Signalgebers wegen kurzzeitiger Störungen, die häufig unter Betriebsbedingungen auftreten, wenn die Lichtschrankenanordnung zur Umgrenzung der gefährlichen Zone einer Presse benutzt wird, auszuschließen.

Jedoch wird in der Regel für einen sicheren Schutz der zu überwachenden Zone eine große Anzahl von optischen Kanälen benötigt, was zu einer wesentlichen Vergrößerung der An­ sprechzeit der Lichtquellen führt und die Wirkungsgeschwin­ digkeit der Lichtschrankenanordnung vermindert und somit die Sicherheit des Bedienungspersonals der Presse senkt. Darüber hinaus wird bei einer großen Menge von optischen Kanälen, der jeder einen Lichtdetektor mit einem eigenen Verstärker, eine Kontrolleinheit und einen Vorintegrier­ kreis enthält, die Konstruktion der Lichtschrankeneinrich­ tung wesentlich komplizierter, während die Wahrscheinlich­ keit des Auftretens von Störungen in den Kanälen zunimmt.

Eine Störung in Form eines Impulses niedrigen Potentials kann am Ausgang der Kontrolleinheit eines der Kanäle bei der bekannten Einrichtung dann auftreten, wenn der Strahl dieses Kanals durch ein physikalisches Hindernis, bei­ spielsweise durch die Hand des Pressenbedieners, die in die gefährliche Zone geraten ist, unterbrochen ist. In diesem Falle wird das Potential am Ausgang des Vorinte­ grierkreises gesenkt und sperrt die Pufferstufe, was wie vorstehend beschrieben zum Ausschalten des Signalgebers führt. Infolgedessen kann wegen der auftretenden Störungen die Presse gerade dann in Betrieb gesetzt werden, wenn sich die Hand des Bedieners nach in der gefährlichen Zone befindet.

Der der Erfindung am nächsten kommende Stand der Technik ist aus der SU 9 34 519 bekannt, die eine Lichtschranken­ anordnung zeigt, die zwei Lichtdetektoren, die jeweils optisch zumindest mit einer Lichtquelle verbunden sind, einen über eine Impulsverteilungseinheit an die Eingänge der Lichtquelle angeschlossenen Steuergenerator sowie eine logische Einheit zur Kontrolle der Gleichwertigkeit der Signale an den Ausgängen der Lichtempfänger und einen an den Ausgang der logischen Kontrolleinheit angeschlossenen Signalgeber enthält.

Bei der bekannten Einrichtung gibt die Impulsverteilungs­ einheit Impulse auf die Eingänge der Lichtquellen derart, daß die von den Lichtdetektoren aufgenommenen Lichtimpulse gleiche Frequenz und Dauer haben, sich aber um 180° in der Phase unterscheiden. Infolgedessen ergeben sich im Normal­ betrieb von den Ausgängen der Lichtdetektoren zu den Ein­ gängen der logischen Kontrolleinheit abwechselnd logisch ungleichwertige Signale. Werden die Impulssignale an den Ausgängen der Lichtdetektoren logisch gleichwertig, so wird dadurch eine aufgetretene Störung festgestellt, die durch die Unterbrechung zumindest eines Lichtstrahls durch ein physikalisches Hindernis oder durch irgendeine Störung hervorgerufen sein kann. In diesem Fall schaltet die logi­ sche Kontrolleinheit den Signalgeber ein.

Bei dieser Lichtschrankenanordnung werden zur Bildung einer Lichtschranke nur zwei Lichtdetektoren benötigt, was wesentlich deren Konstruktion vereinfacht, da die Lichtdetektoren einer jeden Lichtschrankenanordnung in der Regel relativ komplizierte Einrichtungen sind. Darüber hinaus wird dank der Verminderung der Anzahl der Lichtdetektoren die Bauart der logischen Kontrolleinheit ver­ einfacht sowie die Wahrscheinlichkeit der Induzierung von Störungen an den Eingängen des Detektorteils der Einrich­ tung gesenkt. Jedoch hat die bekannte Lichtschrankenanord­ nung eine niedrige Störsicherheit, was deren Benutzung in Industriebetrieben, z. B. als Schutzumgrenzung der gefähr­ lichen Zonen einer Presse, wo das Auftreten verschiedenartiger Störungen recht wahrscheinlich wird, erschwert. Das Arbeitsprinzip der bekannten Lichtsicherungsein­ richtung, die einen Vergleich der Signale an den Ausgängen der Lichtdetektoren, die zu jedem Zeitpunkt nicht überein­ stimmen sollen, gestattet es nicht, zur Erhöhung der Stör­ sicherheit Integrierkreise zu benutzen, wie dies bei den anderen bekannten Einrichtungen ähnlicher Zweckbestimmung vorgesehen wird.

Aus der DE 28 27 863 A1 ist ein optisches Sicherheitssystem bekannt, bei dem ein Gefahren­ bereich überwacht wird, indem ein Lichtstrahl durch ihn hindurchgeschickt wird und bei Unterbrechung des Licht­ strahls durch einen Fremdkörper ein Notstopsignal erzeugt wird. Je ein lichtemittierendes Element ist mit einem Lichtempfangselement optisch verbunden. Die Beziehung zwischen den Signalen der lichtemittierenden Elemente und der Lichtempfangselemente wird mittels eines UND- Gatters oder eines EXKLUSIV-ODER-Gatters überwacht. Die ordnungsgemäße Arbeitsweise der Vorrichtung wird kon­ trolliert, indem gelegentlich absichtlich ein Zustand erzeugt wird, der dem Zustand entspricht, daß das Sicher­ heitssystem nicht in Ordnung ist, um zu prüfen, ob ein Nothaltsignal tatsächlich erzeugt wird. Diese Prüfung erfolgt in einer Phase, in der eine Funktion des Sicher­ heitssystems nicht erforderlich ist. Gegen Fehlalarme aufgrund von eingestreuten elektrischen Störungen ist aber auch diese Vorrichtung nicht geschützt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Lichtschrankenanordnung mit zwei Lichtdetektoren und mehreren Lichtquellen anzuge­ ben, die es gestattet, die Funktionssicherheit der gesamten Anordnung zu erhöhen.

Diese Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Lichtschrankenanordnung durch die Merkmale des Kennzeichenteils des Anspruchs 1 gelöst.

Dies gestattet, die Störsicherheit der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung zu erhöhen und damit eine höhere Funktionssicherheit der Einrichtung zu erreichen.

Es ist auch zweckmäßig, in die Lichtschrankenanordnung eine Einheit zur Verzögerung des Signalgebereinschalt­ signals für die Zeit von dem Erscheinen desselben am Ausgang der Schaltung zum Sperren des Signalgebereinschalt­ signals bis zum Ansprechen sämtlicher Lichtquellen einzu­ führen, deren eine Eingänge mit den Ausgängen der Impuls­ verteilungseinheit und deren andere Eingänge mit den Aus­ gängen der Schaltung zum Sperren des Signalgebereinschalt­ signals und deren Ausgang mit dem Eingang des Signalgebers verbunden sind.

Dies erhöht die Betriebssicherheit der Einrichtung durch die zusätzliche Prüfung, dank welcher der Signalgeber nur nach dem abwechselnden Ansprechen sämtlicher Lichtquellen, wobei hierbei kein Lichtstrahl unterbrochen werden darf, eingeschaltet werden kann. Seinerseits gestattet dies, die Sicherheit des Bedienungspersonals zu erhöhen, besonders in denjenigen Fällen, in denen der Signalgeber zur Abstellung der Presse nur für die Zeit der Unterbre­ chung zumindest eines der Lichtstrahlen und zur Ingang­ setzung der Presse bei Beseitigung des Hindernisses aus dem zu sichernden Raum benutzt wird.

Es ist möglich, in die Lichtschrankenanordnung eine Ein­ heit zur Zwangseinschaltung des Signalgebers für die Zeit vom Anlegen der Speisung bis zum Verschwinden des Kontroll­ signals zum Prüfen der Lichtschrankenanordnung einzufüh­ ren, die zwischen dem Eingang des Signalgebers und dem Ausgang der Einheit zur Verzögerung des Signalgeberein­ schaltsignals geschaltet ist.

Dies verhindert die Inbetriebnahme der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung ohne vorherige Prüfung deren vol­ ler Funktionsfähigkeit und erhöht damit deren Sicherheits­ grad, so daß bei Benutzung der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung zur Eingrenzung der gefährlichen Zone einer Presse die Sicherheit des Bedienungspersonals erhöht.

Um die Konstruktion der erfindungsgemäßen Lichtschranken­ anordnung einfach zu machen, ist es zweckmäßig, bei dieser eine Schaltung zum Sperren des Signalgebereinschaltsignals zu benutzen, die ein erstes UND-Glied, wovon einer der Eingänge mit einer Impulsquelle verbunden ist, einem Im­ pulszähler, dessen C-Eingang mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes verbunden ist, zwei RS-Flipflops, deren erster und zweiter R-Eingang mit dem R-Eingang des Impulszählers und mit einem seiner Ausgänge verbunden sind, ein zweites UND-Glied, dessen einer Eingang mit dem Direktausgang des ersten RS-Flipflops und dem anderen Eingang des ersten UND-Gliedes, dessen anderer Eingang mit dem anderen Aus­ gang des Impulszählers und der Ausgang mit dem S-Eingang des zweiten RS-Flipflops verbunden sind, und ein drittes UND-Glied, dessen einer Eingang mit dem S-Eingang des ersten RS-Flipflops und dem Ausgang der logischen Einheit zur Kontrolle der Gleichwertigkeit der Signale an den Ausgängen der Lichtempfänger, dessen anderer Eingang mit dem Direktausgang des zweiten RS-Flipflops verbunden sind, während der Ausgang des dritten UND-Gliedes als Ausgang der gesamten Schaltung zum Sperren des Signalgeberein­ schaltsignals dient, enthält.

Die Einfachheit der Konstruktion der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung wird auch bei Benutzung einer Ein­ heit zur Verzögerung des Signalgebereinschaltsignals gesi­ chert, die ein viertes UND-Glied, bei dem der eine Eingang mit einem der Ausgänge der Impulsverteilungseinheit und der andere Eingang mit dem vierten Ausgang des ersten RS-Flipflops verbunden ist; einen ersten Impulsformer, dessen Eingang mit dem Ausgang des vierten UND-Gliedes verbunden ist, einen zweiten Impulsformer, dessen Eingang mit dem anderen Ausgang der Impulsverteilungseinheit verbunden ist, ein fünftes UND-Glied, bei dem einer der Eingänge mit dem Ausgang des zweiten Impulsformers verbunden ist, ein drittes Flipflop, dessen R-Eingang mit dem Ausgang der Schaltung zum Sperren des Signalgebereinschaltsignals verbunden ist, ein sechstes UND-Glied, bei dem einer der Eingänge mit dem S-Eingang des dritten Flipflops und dem Ausgang des ersten Impulsformers verbunden ist, ein vier­ tes RS-Flipflop, dessen R-Eingang über ein erstes NICHT- Glied mit dem direkten Ausgang des dritten RS-Flipflops und dem anderen Eingang des fünften UND-Gliedes und der S- Eingang mit dem Ausgang des fünften UND-Gliedes verbunden ist, ein fünftes RS-Flipflop, dessen R-Eingang über ein zweites NICHT-Glied mit dem direkten Ausgang des vierten RS-Flipflops und dem anderen Eingang des sechsten UND- Gliedes verbunden ist, während der inverse Ausgang des fünften Flipflops als Ausgang der gesamten Einheit zur Verzögerung des Ausschaltens des Signalgebers enthält.

Darüber hinaus ist es zur Sicherung der Einfachheit der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung zweckmäßig, bei dieser eine Einheit zur Zwangseinschaltung des Signalgebers zu benutzen, die ein sechstes RS-Flipflop, dessen S-Ein­ gang mit dem Ausgang der Signalgeberausschaltverzögerungs­ einheit verbunden ist, einen Monovibrator, dessen Ausgang mit dem R-Eingang des sechsten RS-Flipflops verbunden ist, und ein ODER-Glied, dessen erster und zweiter Eingang jeweils mit dem S-Eingang und dem inversen Ausgang des sechsten RS-Flipflops verbunden sind, während der Ausgang als Ausgang der gesamten Signalgeberzwangseinschalteinheit dient, enthält.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach Anspruch 1 ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Nachstehend wird die erfindungsgemäße Lichtschrankenanord­ nung durch konkrete Ausführungsbeispiele unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das gesamte Blockschema einer erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung;

Fig. 2 eine der Ausführungsformen des Blockschemas der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung;

Fig. 3 eine Schaltung zum Sperren des Signalgeberein­ schaltsignals;

Fig. 4 eine Einheit zur Verzögerung des Signalgeberaus­ schaltsignals;

Fig. 5 eine Einheit zur Zwangseinschaltung des Signal­ gebers.

Die erfindungsgemäße Lichtschrankenanordnung enthält zwei Lichtdetektoren 1 und 2 (Fig. 1), von denen jeder optisch zumindest mit einer Lichtquelle 3 und 4 verbunden ist. Zur Vergrößerung der Abmessungen der Lichtschrankenanordnung kann jeder der Lichtdetektoren 1, 2 auch mit einer größe­ ren Zahl von Lichtquellen, z. B. zusätzlich mit den Licht­ quellen 5 und 6, zusammenwirken, wie dies durch die punktierten Linien in Fig. 1 gezeigt ist. Die Eingänge sämtlicher Strahler 3 und 6 sind mit den Ausgängen einer Impulsverteilungseinheit 7, deren Eingang mit dem Ausgang des Steuergenerators 8 in Verbindung steht, verbunden. Die Ausgänge der Lichtdetektoren 1, 2 sind mit den Eingängen einer logischen Einheit 9 zur Kontrolle der Gleichwertig­ keit der Signale an den Ausgängen der Lichtdetektoren 1, 2, deren Ausgang mit dem Eingang einer Schaltung 10 zum Sperren des Einschaltsignals eines eingangsseitig an den Ausgang der Sperrschaltung 10 gelegten Signalgebers 11 in Verbindung steht, verbunden.

Die Einheit 9 zur Kontrolle der Gleichwertigkeit der Signale an den Ausgängen der Lichtdetektoren 1, 2 kann ein logisches EXKLUSIV-ODER-Glied (Fig. 2) enthalten, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Lichtdetektoren 1, 2 und der Ausgang mit einem der Eingänge eines UND-Gliedes 13 verbunden sind. Der andere Eingang des UND-Gliedes 13 ist über die Reihenschaltung aus einer Verzögerungseinheit 14 und einem Impulsformer 15 mit dem Ausgang des Steuergene­ rators 8 verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 13 dient als Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 und ist mit dem Eingang der Sperrschaltung 10 verbunden.

Darüber hinaus kann zur Erweiterung der Funktionsmöglich­ keiten und Erhöhung der Sicherheit bei der Benutzung als Schutzumgrenzung der gefährlichen Zone von Pressen oder anderen Industrieausrüstungen die erfindungsgemäße Licht­ schrankenanordnung eine Einheit 16 zur Verzögerung des Ausschaltsignals des Signalgebers 11 für die Zeit vom Auftreten desselben am Ausgang der Sperrschaltung 10 bis zum Ansprechen sämtlicher Strahler 3 bis 6 enthalten. Hierbei sind die einen Eingänge der Verzögerungseinheit 16 mit den Ausgängen der Impulsverteilungseinheit 7, die anderen Eingänge - mit den Ausgängen der Sperrschaltung 10 und der Ausgang - mit dem Eingang des Signalgebers 11 verbunden.

Es ist auch zur Verhinderung der Inbetriebsetzung einer fehlerhaften Lichtsicherungseinheit zweckmäßig, in die erfindungsgemäße Anordnung eine Einheit 17 zur Zwangsein­ schaltung des Signalgebers 11 für die Zeit vom Anlegen der Speisung bis zum Verschwinden des Prüfsignals der Siche­ rungseinrichtung, das man an den Eingang der Einheit 9 legt, einzuführen. Die Zwangseinschaltungseinheit 17 ist zwischen dem Eingang des Signalgebers 11 und dem Ausgang der Ein­ heit 16 zur Verzögerung des Signalgebereinschaltsignals geschaltet.

Die Zusammenschaltung der Elemente der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung bei gemeinsamer Benutzung der Sperrschaltung 10, der Verzögerungseinheit 16 und der Zwangseinschalteinheit 17 ist in Fig. 2 gezeigt.

Eine Ausführungsform der Schaltung 10 zum Sperren des Einschaltsignals für den Signalgeber 11 ist in Fig. 3 gezeigt.

Gemäß einer Ausführungsform enthält die Sperrschaltung 10 ein UND-Glied 18, dessen b-Eingang in Abhängigkeit von einzelnen Ausführungsformen der Anordnung entweder an den Ausgang eines eigenen Impulsgenerators 19, wie dies in Fig. 3 gezeigt ist, oder an einen der Ausgänge der Impuls­ verteilungseinheit 7, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, angeschlossen werden kann.

Der Ausgang des UND-Gliedes 18 (Fig. 3) ist mit dem C- Zähleingang eines Impulszählers 20 verbunden, dessen R-Eingang mit den R-Eingängen der RS-Flipflops 21, 22 und mit dem n-Ausgang des Impulszählers 20 in Verbindung steht. Der direkte Ausgang des RS-Flipflops 21 ist mit dem zweiten Eingang des UND-Gliedes 18 und mit einem der Eingänge des UND-Gliedes 23, dessen anderer Eingang an den m-Ausgang des Impulszählers 20 gelegt ist, verbunden. Der Ausgang des UND-Gliedes 23 ist mit dem S-Eingang des RS-Flipflops 22, dessen direkter Ausgang an einen der Eingänge eines UND-Gliedes 24 gelegt ist, verbunden. Der andere Eingang des UND-Gliedes 24 ist mit dem S-Eingang des RS-Flipflops 21, der den a-Eingang der Sperrschaltung 10 bildet und mit dem gleichnamigen Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 in Verbindung steht, verbunden. Der C- Ausgang des UND-Gliedes 24 dient als Ausgang der gesamten Sperrschaltung 10.

Der C-Ausgang der Sperrschaltung 10 kann direkt an den Eingang des Signalgebers 11, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist, oder an den gleichnamigen Eingang der Verzögerungs­ einheit 16, wie dies in Fig. 2 gezeigt ist, angeschlossen werden.

Eine konkrete Ausführungsform der Verzögerungseinheit 16 ist in Fig. 4 gezeigt.

Gemäß dieser Ausführungsform enthält die Verzögerungsein­ heit 16 ein UND-Glied 25, dessen b-Eingang mit dem gleich­ namigen Ausgang der Impulsverteilungseinheit 7 und mit dem gleichnamigen Eingang des UND-Gliedes 18 verbunden ist, wenn durch die Ausführungsform der Sperrschaltung deren Anschluß an die Impulsverteilungseinheit 7 vorgesehen ist. Der andere d-Eingang des UND-Gliedes 25 ist mit dem inver­ sen Ausgang des RS-Flipflops 21 und der Ausgang mit dem Eingang eines Impulsformers 26 verbunden. Die Verzöge­ rungseinheit 16 enthält auch einen Impulsformer 27, dessen e-Eingang mit dem gleichnamigen Ausgang der Impulsvertei­ lungseinheit 7 verbunden ist. Der Ausgang des Impulsfor­ mers 27 ist mit einem der Eingänge eines UND-Gliedes 28 verbunden. Darüber hinaus enthält die Verzögerungseinheit 16 ein RS-Flipflop 29, dessen R-Eingang mit dem c-Ausgang der Sperrschaltung 10 verbunden ist. Der S-Eingang des RS-Flipflops 29 steht mit dem Ausgang des Impulsformers 26 und mit einem der Eingänge eines UND-Gliedes 30 in Ver­ bindung. Der andere Eingang des UND-Gliedes 30 ist mit dem direkten Ausgang des RS-Flipflops 31, dessen R-Eingang über ein NICHT-Glied 32 mit dem direkten Ausgang des RS-Flipflops 29 und dem anderen Eingang des UND-Gliedes 28 und der S-Eingang mit dem Ausgang des UND-Gliedes 28 in Verbindung steht, verbunden. Der direkte Ausgang des RS-Flipflops 31 ist über ein NICHT-Glied 33 mit dem R-Eingang eines RS-Flipflops 34 verbunden, dessen S-Eingang an den Ausgang des UND-Gliedes 30 angeschlossen ist, während der inverse f-Ausgang als Ausgang der gesamten Verzögerungs­ einheit 16 dient.

In Fig. 5 ist eine Ausführungsform der Einheit 17 zur Zwangseinschaltung des Signalgebers 11 gezeigt.

Die Einheit 17 enthält ein RS-Flipflop 35, dessen S- Eingang mit dem f-Ausgang der Verzögerungseinheit 16 und mit einem der Eingänge eines ODER-Gliedes 36 verbunden. Der R-Eingang des RS-Flipflops 35 ist mit dem Ausgang eines Monovibrators 37 verbunden, während der inverse Ausgang an den anderen Eingang des ODER-Gliedes 36 ange­ schlossen ist. Der g-Ausgang des ODER-Gliedes 36 dient als Ausgang der gesamten Zwangseinschalteinheit 17, an den der Eingang des Signalgebers 11 angeschlossen ist, wobei zum bequemen Betrieb der Lichtschrankenanordnung auch Anzeige­ elemente 38 angeschlossen werden können.

Es sei jedoch darauf hingewiesen, daß die vorstehend beschriebenen Ausfüh­ rungsformen der Kontrolleinheit 9, der Sperrschaltung 10, der Verzögerungseinheit 16 und der Zwangseinschalteinheit 17 nicht die einzig möglichen sind, sondern verschieden ausgeführt werden können, wobei sie jedoch ihre Funktions­ bestimmung beibehalten müssen.

Die erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung kann sowohl als Alarmsignaleinrichtung zur Schaffung einer Licht­ schranke, die das Eindringen von Einbrechern in den zu schützenden Raum verhindern, als auch als Schutzeingren­ zung der Arbeitszone von Pressen oder anderen Industrie­ ausrüstungen, die eine gefährliche Zone haben, in welche während des Betriebes derselben keine Fremdgegenstände und besonders Teile des Menschenkörpers geraten sollen, benutzt werden.

Hierbei ist im ersteren Falle der Signalgeber 11 der Lichtschrankenanordnung ein Ausgangsglied derselben, das direkt in der einen oder anderen Form Alarmsignale, z. B. Schallsignale, abgibt, während bei Benutzung der Licht­ schrankenanordnung im Betrieb als Unfallverhütungsmittel der Signalgeber 11 an das Steuersystem der Maschine ange­ schlossen wird, um beispielsweise eine momentane Abstel­ lung des Pressenstempels bzw. eines anderen beweglichen Maschinenteils bei Verletzung der von der Lichtschranken­ anordnung gebildeten Lichtschranke zu sichern.

Je nach den Bedingungen, unter welchen die Lichtschranken­ anordnung und besonders je nach der Form des zu sichernden Raumes können die Lichtdetektoren 1 und 2 relativ zueinan­ der beliebig angeordnet sein. Wenn z. B. der zu sichernde Raum die Form einer Fläche mit kleinen Abmessungen hat, so können die beiden Lichtdetektoren 1 und 2 auf der einen Seite dieses Abschnitts und die optisch mit diesen verbun­ denen zwei Lichtquellen 3 und 4 auf der gegenüberliegenden Seite angeordnet sein. Es ist auch möglich, die Licht­ detektoren 1 und 2 an den gegenüberliegenden Grenzen anzu­ ordnen, hierbei werden die mit diesen Lichtdetektoren 1 und 2 optisch verbundenen Lichtquellen 3 und 4 auch zuein­ ander an den gegenüberliegenden Grenzen des zu sichernden Abschnitts der Ebene angeordnet.

Jedoch hat in den meisten Fällen bei dem Betrieb von Lichtschrankenanordnungen der zu sichernde Raum die Form eines rechteckigen Abschnitts einer Ebene mit wesentlich größeren Abmessungen als derjenige, welcher mit zwei Lichtdetektoren 1 und 2 und zwei Lichtquellen 3 und 4 geschaffen werden kann. In diesem Falle ist es zweckmäßig, den Lichtdetektor 1 an dem einen Ende der Diagonale des zu sichernden Flächenabschnitts und den Lichtdetektor 2 an dem anderen Ende der gleichen Diagonale anzuordnen und hierbei mehrere Lichtquellen 3, 5 und 4, 6, die optisch mit ein und demselben Lichtdetektor 1 bzw. 2 verbunden sind, zu benutzen, wie dies in Fig. 1 und 2 gezeigt ist.

Dies gestattet gleich mehrere technische Probleme, die beim Konstruieren einer jeden Lichtschrankenanordnung entstehen, zu lösen und zwar:

Erstens kann eine rechteckige Form des zu sichernden Rau­ mes mit Hilfe einer sehr einfachen Konstruktion gewährlei­ stet werden, da sie nur zwei Lichtdetektoren 1 und 2 enthält. Dies bedeutet, daß - wenn der Abstand zwischen den Lichtdetektoren 1 und 2 und den mit diesen zusammen­ wirkenden Lichtquellen 3, 4, 5, 6 groß ist und an den Eingängen der Lichtdetektoren 1 und 2 von den Ausgängen der Lichtquellen 3, 4, 5, 6 wegen deren Entlegenheit voneinander schwache optische Signale eintreffen - für die Verstärkung derselben nur zwei Verstärker benötigt werden, die zwar nicht unbedingte Elemente der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung sind, dennoch durch deren Kon­ struktion vorgesehen werden können. Dies ist besonders in denjenigen Fällen wichtig, wenn die Verstärker für die von den Lichtdetektoren 1 und 2 aufgenommenen Signale selbst komplizierte Einrichtungen sind, da nach den Betriebs­ bedingungen der Lichtschrankenanordnungen an diese hohe Forderungen hinsichtlich der Selektivität und Empfindlich­ keit gestellt werden können. Zur gleichen Zeit brauchen die Lichtquellen 3, 4, 5 und 6 in der Regel keinen eigenen Verstärker, oder für diese kann ein gemeinsamer Verstär­ ker, der zur Impulsverteilungseinheit 7 gehört, vorgesehen sein.

Dadurch wird eine einfache Bauart der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung gewährleistet, die die Benutzung einer minimalen Anzahl von Verstärkern bei der Verarbei­ tung der optischen Signale vorsieht.

Zweitens vermindert die Anordnung der Lichtdetektoren 1 und 2 an den Enden einer Diagonale des zu sichernden Flächenabschnitts das Risiko des durch einen der Lichtdetektoren, z. B. durch den Lichtdetektor 1 vorgenommenen Empfanges fremder Lichtimpulse von den Lichtquellen 4 und 6, die optisch nur mit dem anderen Lichtdetektor 2 verbun­ den sein sollen.

Und drittens wird wesentlich und bei Benutzung einer großen Zahl von Lichtquellen 3, 4, 5, 6 usw. fast um das Zweifache die Dichte der Lichtstrahlen, die den zu si­ chernden Flächenabschnitt passieren, im Vergleich zum Fall, wenn die Lichtschrankenanordnung nach dem Prinzip "ein Lichtdetektor wirkt nur mit einer Lichtquelle zusam­ men" aufgebaut wäre, erhöht, was den Zuverlässigkeitsgrad der Lichtschrankenanordnung erhöht. So ist z. B. aus Fig. 1 ersichtlich, daß die Lichtschranke durch vier Strahlen gebildet ist, die mit Hilfe von sechs Elementen - zwei Lichtdetektoren 1 und 2 und vier Lichtquellen 3, 4, 5, 6 - erzeugt werden. Wenn hierbei sechs andere Elemente, ein­ schließlich drei Lichtquellen, von denen jede optisch mit einem eigenen Lichtdetektor verbunden ist, benutzt wären, so bestünde die Lichtschranke nur aus drei Strahlen.

Betrachten wir nun die Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Lichtsicherungseinrichtung zuerst für den Fall, wenn keine Unterbrechung der Lichtschranke vorliegt.

Bei Einschaltung der Speisung erzeugt der Steuergenerator 8 Impulse, die am Eingang der Impulsverteilungseinheit 7 eintreffen, deren Ausgänge mit den Eingängen der Licht­ quellen 3, 5 und 4, 6 derart verbunden sind, daß die von den Lichtdetektoren 1 und 2 empfangenen Lichtimpulse nach der Frequenz und Dauer gleich und nach der Phase um 180° verschoben sind. Infolgedessen treffen von den Ausgängen der Lichtdetektoren 1 und 2 an den Eingängen der logischen Kontrolleinheit 9, die - wie vorstehend erwähnt - von den Eingängen des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 12 gebildet sind, abwechselnd zwei Kombinationen logisch ungleichwertiger Signale 0-1 und 1-0 ein, so daß am Ausgang des EXKLUSIV-ODER- Gliedes 12 ein 0-Signal gebildet wird, das über den entsprechenden Eingang das UND-Glied 13 sperrt.

Der Impulsformer 15 formiert kurze Steuerimpulse mit einer der Ansprechfrequenz der Lichtquellen 3, 4, 5, 6 gleichen Frequenz. Die Impulse des Impulsformers 15 werden von der Verzögerungseinheit 14 derart verzögert, daß eine zeitli­ che Koinzidenz der Steuerimulse mit den 1-Signalen, die abwechselnd an den Eingängen des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 12 von den Ausgängen der Lichtdetektoren 1 und 2 eintreffen, gesichert wird. Vom Ausgang der Verzögerungseinheit 14 gelangen die Steuerimpulse zum anderen Eingang des UND- Gliedes 13.

Somit wird am a-Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 ein konstantes 0-Signal gebildet, das als Ausschaltsignal des Signalgebers 11 dient.

Die Arbeitsweise der Sperrschaltung 10 und der Verzögerungseinheit 16 wird unter der Voraussetzung beschrieben, daß zum Anfangszeitpunkt beim Anlegen der Speisung an die Elemente der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung an den direkten Ausgängen der RS-Flipflops 21, 22 und 29, 31 ein 0-Signal, an den inversen Ausgängen der RS-Flipflops 21 und 34 ein 1-Signal anliegt und der Impulszähler 20 sich im Ausgangszustand befindet.

Unter diesen Bedingungen können die am b-Eingang des UND- Gliedes 18 der Sperrschaltung 10 von dem gleichnamigen Ausgang der Impulsverteilungseinheit 7 oder von dem Aus­ gang des Impulsgenerators 19 eintreffenden Signale den Impulszähler 20 nicht auslösen, während das 0-Signal am a- Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 über den entspre­ chenden Eingang das UND-Glied 24 sperrt.

Von den Ausgängen b und e der Impulsverteilungseinheit 7 werden die Impulse jeweils auf die gleichnamigen Eingänge des UND-Gliedes 25, dessen anderer Eingang durch ein 1- Signal von dem inversen d-Ausgang des RS-Flipflops 21 freigegeben ist, und auf den Eingang des Impulsformers 27 gegeben. Von dem Ausgang des UND-Gliedes 25 gelangen die Impulse zum Eingang des Impulsformers 26. Die Impulsformer 26 und 27 formieren kurze Steuerimpulse, die zeitlich jeweils mit dem Beginn und dem Ende der Abtastung der Lichtschranke übereinstimmen. Zur Vereinfachung der Kon­ struktion können dazu beispielsweise die Zeitpunkte der Bildung der Vorder- und Rückflanke der auf einen der Lichtquellen 3, 4, 5, 6, z. B. auf der Lichtquelle 3 gege­ benen Impulse benutzt werden. Von dem Ausgang des Impuls­ formers 26 trifft der Steuerimpuls, welcher der Vorder­ flanke des auf der Lichtquelle 3 gegebenen Impuls ent­ spricht, am S-Eingang des RS-Flipflops 29 ein und steuert dieses in den 1-Zustand um, in dem an seinem direkten Ausgang ein 1-Signal und an dem inversen Ausgang ein 0- Signal gebildet wird. Zum Zeitpunkt der Bildung der Im­ pulsrückflanke an der Lichtquelle 3 gibt der Impulsformer 27 auch auf den entsprechenden Eingang des UND-Gliedes 28 ein 1-Signal. Am zweiten Eingang des UND-Gliedes 28 liegt ein 1-Signal, der dem direkten Ausgang des RS-Flipflops 29 entnommen wird, deshalb trifft der Impuls vom Ausgang des Impulsformers 27 über das UND-Glied 28 am S-Eingang des RS-Flipflops 31 ein und kippt auch dieses in den 1- Zustand, wodurch der entsprechende Eingang des UND-Gliedes 30 freigegeben wird. Nach der Bildung der nächstfolgenden Impulsvorderflanke an der Impulsquelle 3 steuert der Impuls vom Ausgang des Impulsformers 26 über das entsperrte UND-Glied 30 das RS-Flipflop 34 in den 1-Zustand und an seinem inversen f-Ausgang, der als Ausgang der gesamten Verzögerungseinheit 16 dient, trifft ein 0-Signal ein. Somit trifft am Ausgang der Verzögerungseinheit 16 ein Ausschaltsignal für den Signalgeber 11 ein.

Betrachtet wird jetzt die Funktioin der Einheit 17 zur Zwangseinschaltung des Signalgebers 11.

Beim Anlegen der Speisung an die Elemente der Lichtschranken­ anordnung gibt der Monovibrator 37 ein 1-Signal auf den R-Eingang des RS-Flipflops 35 und steuert dieses in den 0- Zustand um, in dem an seinem inversen Ausgang ein 1-Signal anliegt. Dieses Signal gelangt zum entsprechenden Eingang des ODER-Gliedes 36 und bildet an seinem Ausgang, der als g-Ausgang der gesamten Zwangseinschalteinheit 17 dient, ein 1-Signal, das den Signalgeber 11 einschaltet.

Das 1-Signal am Ausgang des Monovibrators 37 verschwindet erst dann, wenn am f-Ausgang der Verzögerungseinheit 16 ein 0-Signal eintrifft. Im Ergebnis bleibt am inversen Ausgang des RS-Flipflops 35 ein 1-Signal und der Signal­ geber bleibt 11 wie zuvor durch die Zwangseinschalteinheit 17 eingeschaltet. Das Alarmsignal des Signalgebers 11 kann beispielsweise zur Verriegelung des Arbeitshubes einer Presse bzw. zum Sperren des Startes anderer Industrieaus­ rüstungen in der Anfangszeit benutzt werden.

Um den Signalgeber 11 auszuschalten und eine Einschaltung der durch diesen gesteuerten Einrichtung zu sichern, hat man sich davon zu überzeugen, daß die erfindungsgemäße Lichtschrankenanordnung einwandfrei arbeitet und daß das 0-Signal am f-Ausgang der Verzögerungseinheit 16 tatsäch­ lich normal funktioniert und nicht durch während der Ab­ schaltung der Einrichtung bzw. während deren Ausschalt­ zustandes aufgetretene Störungen beeinträchtigt worden ist. Dazu stellt der Bediener der von dem Signalgeber 11 gesteuerten Einrichtung kurzzeitig ein undurchsichtiges Kontrollhindernis im Wege der Lichtstrahlen der Lichtquellen 3, 4, 5, 6. Dieses Hindernis ruft an den Eingängen des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 12 zwei logisch gleichwertige Signale von den Ausgängen der Lichtdetektoren 1 und 2, z. B. "0-0" oder "1-1" hervor. Das EXKLUSIV-ODER-Glied gibt auf den Eingang des UND-Gliedes 13 ein Freigabesignal 1, das den Impulsen des Impulsformers 15 gestattet, das UND-Glied 13 zu passieren. Vom a-Ausgang des UND-Gliedes 13 trifft an dem entsprechenden Eingang der Sperrschaltung 10 ein Im­ pulssignal 1 ein, das von der Nichtübereinstimmung der Impulse an den Ausgängen der Lichtquellen 3, 4, 5, 6 und an den Eingängen der Lichtdetektoren 1 und 2 zeugt.

An dieser Stelle ist zu bemerken, daß ein 1-Signal, wel­ ches als Einschaltsignal für den Signalgeber 11 dient, am Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 auch dann er­ scheint, wenn jedes beliebige Element des optischen Teils der Einrichtung - eine oder mehrere Lichtquellen 3, 4, 5, 6 oder einer oder beide Lichtdetektoren 1, 2 oder auch die Impulsverteilungseinheit 7 ausfallen.

Somit wird bei der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanord­ nung eine stetige Kontrolle der Funktionsfähigkeit des wichtigsten Teils der Einrichtung realisiert.

Gleichzeitig ist zu bemerken, daß wegen der meist elektri­ schen Störungen, die beispielsweise an den Eingängen der Lichtdetektoren 1 und 2 bzw. an den Eingängen irgendeines Elementes der logischen Kontrolleinheit 9 auftreten, an seinem Ausgang auch ein Fehleinschaltsignal für den Si­ gnalgeber 11 erscheinen kann.

Nun sei die Funktion der Sperrschaltung 10 beim Eintreffen an deren a-Eingang eines 1-Signals betrachtet. Dieses Signal trifft am S-Eingang des RS-Flipflops 21 ein und steuert dieses in den 1-Zustand um. Hierbei erscheint an dem inversen d-Ausgang des RS-Flipflops 21 ein 0-Signal, das den gleichnamigen Eingang des UND-Gliedes 25 der Ver­ zögerungseinheit 16 sperrt, während an dem direkten Aus­ gang ein 1-Signal erscheint, das die entsprechenden Ein­ gänge der UND-Glieder 18 und 23 freigibt. Vom a-Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 gelangt ein 1-Signal auch zu einem der Eingänge des UND-Gliedes 24, jedoch ist sein anderer Eingang zu diesem Zeitpunkt durch ein 0-Signal von dem direkten Ausgang der RS-Flipflops 22 gesperrt. Vom b- Ausgang der Impulsverteilungseinheit 7 oder vom Ausgang des Impulsgenerators 19 gelangen die Steuerimpulse über das UND-Glied 18 zum C-Eingang des Impulszählers 20. Beim Eintreffen des M-ten Impulses am C-Eingang, welcher mehre­ ren Ansprechperioden einer der Lichtquellen 3, 4, 5, 6 entspricht, trifft von dem entsprechenden m-Ausgang des Impulszählers 20 ein 1-Signal über das freigegebene UND- Glied 23 am S-Eingang des RS-Flipflops 22 und steuert dieses in den 1-Zustand um. Infolgedessen erscheint an dem direkten Ausgang des RS-Flipflops 22 ein 1-Signal, das das UND-Glied 24 freigibt.

Die Zeit, während der am C-Eingang des Impulszählers 20 "M"-Impulse eintreffen, ist um einige Größenordnungen kleiner als die Unterbrechungszeit der Strahlen der Licht­ quellen 3 bis 6 durch irgendein Hindernis, z. B. als die Zeit, die der "Verletzer" braucht, um die Lichtschranke zu überwinden, bzw. als die Zeit, während der die Hand des Pressenbedieners in die gefährliche Zone gerät. Dies ge­ stattet zu prüfen, ob die Lichtschranke tatsächlich ver­ letzt ist, oder ob das Eindringen durch eine zufällige und kurzzeitige elektrische oder sonstige Störung an den Ein­ gängen der Lichtempfänger 1 und 2 simuliert ist.

Ist das 1-Signal, das am a-Eingang der Sperrschaltung 10 eintrifft, durch eine kurzzeitige Störung hervorgerufen, ist also ein Fehleinschaltsignal des Signalgebers 11, so verschwindet zum Zeitpunkt des Eintreffens der "M"-Impulse am C-Eingang des Impulszählers 20 die Störung und deshalb ist am a-Eingang des UND-Gliedes 24 beim Eintreffen am direkten Ausgang des RS-Flipflops 22 und am entsprechenden Eingang des UND-Gliedes 24 eines 1-Signals wieder ein 0- Signal vorhanden. Infolgedessen wird die Übertragung eines Fehleinschaltsignals von dem a-Eingang der Sperrschaltung 10 auf deren c-Ausgang ausgeschlossen und ein Fehlanspre­ chen des Signalgebers 11 verhindert. Dies sichert eine Erhöhung der Störsicherheit der erfindungsgemäßen Lichtschranken­ anordnung.

Danach funktioniert die Sperrschaltung 10 folgenderweise. Am c-Eingang des Impulszählers 20 treffen Impulse so lange ein, bis deren Zahl den Wert N erreicht und am n-Ausgang des Zählers 20 ein 1-Signal erscheint. In der Zeit zwi­ schen den "M"- und den "N"-Impulsen arbeitet die Sperr­ schaltung 10 im Wartebetrieb, während dessen das UND-Glied 24 durch ein 1-Signal von dem direkten Ausgang des RS-Flipflops 22 entriegelt bleibt. Wenn jetzt wieder ein 1- Signal am a-Ausgang der logischen Kontrolleinheit 9 er­ scheint, so gelangt dieses Signal über das freigegebene UND-Glied 24 ungehindert zum C-Ausgang der Sperrschaltung 10 und schaltet den Signalgeber 11 entweder direkt ein, oder über die Verzögerungseinheit 16, wobei es reihenfolg­ lich über die R-Eingänge die RS-Flipflops 29, 31 und 34 in den Nullzustand umsteuert, und weiter über die Zwangsein­ schalteinheit 17, wie dies weiter unten ausführlich be­ schrieben ist.

Der bei der erfindungsgemäßen Sperrschaltung 10 vorgesehene Wartebetrieb gestattet es, die Funktionssicherheit zu erhöhen, da ein mehrfaches Erscheinen von Einschaltsigna­ len für den Signalgeber 11 am Ausgang der logischen Kon­ trolleinheit 9, wodurch sie auch hervorgerufen sein mö­ gen, in der Regel vom Auftreten irgendwelcher Störungen zeugen, bei welchen der Betrieb der von der Lichtschranken­ anordnung gesteuerten Ausrüstung verboten sein muß. Dies ist besonders wichtig in Fällen, wo die Lichtschranken­ anordnung zur Steuerung von Werkzeugmaschinen benutzt wird und es sich um die Sicherheit des Bedienungspersonals handelt.

Zugleich ist zu bemerken, daß die Möglichkeit, die Perio­ dendauer zwischen den "M"- und den "N"-Signalen zu variie­ ren, noch mehr die Möglichkeiten der Bekämpfung von Stö­ rungen gerade in denjenigen Fällen erweitern, wo sie auf­ einander folgen. Z. B. wenn dies aus den Betriebsbedingungen folgt, so kann die Periode zwischen den "M"- und den "N"-Impulsen sehr kurz sein und einer Impulsperiode des Steuergenerators 8 gleich sein.

Beim Eintreffen eines 1-Signals am n-Ausgang des Zählers 20 werden die RS-Flipflops 21 und 22 und der Zähler 20 selbst in den Ausgangszustand umgesteuert, wobei auch die gesamte Sperrschaltung in den Ausgangszustand zurückkehrt. Falls zu diesem Zeitpunkt die Störung verschwunden ist und kein 1-Signal am a-Eingang der Sperrschaltung anliegt, so bleibt diese im Ausgangszustand.

Beim Vorhandensein eines wirklichen Hindernisses (im be­ schriebenen Falle eines Kontrollhindernisses) im Wege eines oder mehrerer Lichtstrahlen der Lichtquellen 3, 4, 5, 6 ist zum Zeitpunkt der Freigabe des UND-Gliedes 23 durch den M-ten Impuls des Zählers das UND-Glied 13 der logischen Kontrolleinheit 9 durch ein 1-Signal vom Ausgang des EXKLUSIV-ODER-Gliedes 12 geöffnet. In diesem Falle passiert der nächstfolgende Impuls des Impulsformers 15 das UND-Glied 13, das UND-Glied 24 und ruft ein Ansprechen des Signalgebers 11 hervor, wenn dieser direkt an den Ausgang des UND-Gliedes 24 angeschlossen ist, oder es steuert nacheinander die RS-Flipflops 29, 31 und 34 in den Nullzustand um und ruft am f-Ausgang der Verzögerungsein­ heit 16 ein 1-Signal hervor. Dieses 1-Signal schaltet auch direkt den Signalgeber 11 ein, oder es bewirkt eine Um­ steuerung des RS-Flipflops 35 in den 1-Zustand. Hierbei erscheint am inversen Ausgang des RS-Flipflops 35 und am entsprechenden Eingang des ODER-Gliedes 36 ein 0-Signal, aber am Ausgang des ODER-Gliedes 36 ist wie früher ein 1- Signal vorhanden, das vom f-Ausgang der Verzögerungsein­ heit 16 eintrifft und das Ausschalten des Signalgebers 11 verhindert.

In der Zeit, wo am a-Eingang der Sperrschaltung 10 in Form von Stroboskopimpulsen ein Einschaltsignal für den Signal­ geber 11, hervorgerufen durch das Kontrollhindernis im Wege der Lichtstrahlen, eintrifft, kommen am C-Eingang des Impulszählers 20 periodisch Impulse an und an seinen m- und n-Ausgängen erscheinen periodisch 1-Signale. Hierbei wird bei jedem Erscheinen eines 1-Signals am m-Ausgang des Impulszählers 20 die Sperrschaltung 10 in den oben be­ schriebenen Wartezustand umgesteuert, währenddessen die Stroboskopimpulse vom a-Eingang über das freigegebene UND- Glied 24 zum C-Ausgang der Sperrschaltung 10 gelangen. Das hält so lange an, bis das 1-Signal am n-Ausgang des Im­ pulszählers 20 eintrifft und die Sperrschaltung 10 in den Ausgangszustand umsteuert. Hierbei verschwindet das 1- Signal am C-Ausgang der Sperrschaltung 10, während am d- Ausgang deren RS-Flipflops 21 wieder ein 1-Signal er­ scheint, das das UND-Glied 25 der Verzögerungseinheit 16 freigibt. In Abhängigkeit von der Folgefrequenz der am a- Eingang der Sperrschaltung 10 eintreffenden Stroboskopim­ pulse, was seinerseits davon abhängt, wieviel Lichtstrah­ len von den Strahlern 3, 4, 5, 6 unterbrochen sind, wird das Eintreffen eines Impulses von dem b-Ausgang der Im­ pulsverteilungseinheit 7 über das UND-Glied 25 am Eingang des Impulsformers 26 möglich. Der Impulsformer 26 steuert das RS-Flipflop 29 in den 1-Zustand um, wonach, wie be­ reits oben erwähnt, der Impulsformer 27 das RS-Flipflop 31 in den 1-Zustand umsteuert. Jedoch kann das folgende Im­ pulssignal am b-Eingang des UND-Gliedes 25 nur nach einer Ansprechperiode sämtlicher Lichtquellen 3, 4, 5, 6 ein­ treffen. Hierbei trifft am a-Eingang der Sperrschaltung 10, selbst wenn nicht alle, sondern beispielsweise nur ein Lichtstrahl unterbrochen ist, ein 1-Signal ein, das das RS-Flipflop 21 in den 1-Zustand umsteuert und das UND- Glied 25 verriegelt, eher als der Impulsformer 26 wieder­ holt anspricht. Das RS-Flipflop 34 bleibt im Nullzustand und der Signalgeber 11 bleibt eingeschaltet.

Nach einer gewissen Zeit erscheint, wie oben beschrieben, am C-Ausgang der Sperrschaltung 10 erneut ein 1-Signal, das die RS-Flipflops 29 und 31 in den Nullstand um­ steuert und die Verzögerungseinheit 16 kehrt erneut in den Ausgangszustand zurück.

Aus dem Gesagten folgt, daß, sowohl zum Einschalten des Signalgebers 11 und zur Verriegelung der von diesem ge­ steuerten Einrichtung, z. B. einer Presse, eine einzige Sperrschaltung 10 vollkommen ausreicht, die Benutzung der erfindungsgemäßen Anordnung im volleren Umfang, wo die Benutzung der Verzögerungseinheit 16 vorgesehen wird, zweckmäßiger ist. Dies gestattet nicht nur einfach den Signalgeber 11 beim Erscheinen eines entsprechenden Ein­ schaltsignals einzuschalten, sondern auch, diesen in ein­ geschaltetem Zustand zu halten, solange bei der Lichtschranken­ anordnung die Lichtschranke verletzt ist, sondern auch den Signalgeber 11 sofort nach dem Verschwinden des Hindernisses auszuschalten, wie dies weiter unten be­ schrieben wird. Diese Arbeitsweise kann besonders nützlich bei der Steuerung einiger Arbeitsmaschinen sein, die zweckmäßig nur kurzzeitig für die Zeit der Verletzung der Lichtschranke abzustellen und dann diese wieder automa­ tisch in Betrieb zu setzen sind, sowie in einigen Alarm­ anlagen, die beispielsweise zum Verscheuchen wilder Tiere, die versuchen, in die zu sichernde Zone einzudringen, benutzt werden.

Der Signalgeber 11 bleibt so lange eingeschaltet, bis der Bediener die Prüfung der Funktionsfähigkeit der Anordnung geprüft und das Kontrollhindernis aus dem Wege der Licht­ strahlen der Lichtquellen 3, 4, 5, 6 geräumt hat.

Nach dem Eintreffen des nächstfolgenden 1-Signals am n- Ausgang des Impulszählers 20 werden die Sperrschaltung 10 und die Verzögerungseinheit 16 in den Ausgangszustand umgesteuert, wie dies oben beschrieben war. An beiden Eingängen des ODER-Gliedes 36 treffen 0-Signale ein und der Signalgeber 11 wird ausgeschaltet.

Im Verlaufe der weiteren Arbeit der Lichtschrankenanord­ nung wird der Signalgeber 11 durch Signale ein- und ausge­ schaltet, die an seinem Eingang nur über den f-Eingang des ODER-Gliedes 36 eintreffen.

Somit sichert die Zwangseinschalteinheit 17 einen Ein­ schaltzustand des Signalgebers 11 vom Zeitpunkt der Ein­ schaltung der Speisung bis zum Kontrollansprechen der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung, bei dem man sich von dem einwandfreien Zustand sämtlicher Elemente derselben überzeugen kann, während die Sperrschaltung 10 ein Alarmsignal beim Auftreten einer Verletzung nicht sofort auslöst, sondern nach einem anderen Kontrollzeitab­ schnitt, im Verlaufe dessen geprüft wird, ob dieses Signal ein Fehlalarmsignal wegen einer kurzzeitigen Störung ist.

Was die Verzögerungseinheit 16 der erfindungsgemäßen Lichtschrankenanordnung betrifft, so sichert diese die Ausschaltung des Signalgebers 11 nicht sofort nach dem Verschwinden des Alarmsignals an seinem C-Eingang, sondern erst nach einem weiteren Kontrollzeitabschnit, der gleich der Ansprechperiode sämtlicher Lichtquellen 3 bis 6 ist. Im Laufe dieser Zeit kann man sich davon überzeugen, daß keiner der Lichtstrahlen der Lichtschrankenanordnung un­ terbrochen ist. Es liegt auf der Hand, daß diese letztere Eigenschaft der Lichtschrankenanordnung besonders nützlich in denjenigen Fällen sein kann, wo sie zur Steuerung von Arbeitsmaschinen nach einem solchen Prinzip, bei welchem sie nur für die Dauer der Unterbrechung der Lichtstrahlen abgestellt und dann sofort automatisch wieder in Betrieb gesetzt werden, sobald die Unterbrechung der Lichtstrahlen aufgehoben wird, benutzt wird. In diesem Falle läßt sich bei Benutzung der erfindungsgemäßen Einrichtung eine feh­ lerhafte Inbetriebsetzung der Arbeitsmaschinen verhindern, wenn die Unterbrechung nur eines Teils der Lichtstrahlen aufgehoben ist, und da sämtliche Lichtquellen 3 bis 6 abwechselnd ansprechen, so könnte die Inbetriebsetzung beim Ansprechen derjenigen Lichtquellen 3, 4, 5, 6 statt­ finden, deren Strahlen nicht unterbrochen sind.

Somit bietet die Erfindung eine hohe Zuverlässigkeit der Lichtschrankenanordnung, bei der einerseits wesentlich das Risiko von Versagen der Anordnung wegen zufälliger Störun­ gen vermindert wird, und andererseits das Ansprechen des Signalgebers bei geringsten Nichtübereinstimmungen der von den Lichtquellen abgegebenen optischen Signale mit denjenigen Signalen, die von den Lichtdetektoren aufgenom­ men werden, unabhängig davon, ob die Nichtübereinstimmung durch eine Verletzung des gesicherten Raumes oder durch einen Ausfall von Elementen der Lichtschrankenanordnung hervorgerufen ist, gewährleistet wird. Bei Benutzung der erfindungsgemäßen Einrichtung als Schutzumgrenzung der gefährlichen Zone von Industrieausrüstungen gestattet dies, einen hohen Sicherungsgrad des Bedienungspersonals zu erreichen. Eine Erhöhung der Funktionszuverlässigkeit der Lichtschrankenanordnung läßt sich durch Benutzung einfacher und zuverlässiger Einheiten erreichen, deren Herstellung die Benutzung von weitverbreiteten digitalen logischen Elementen vorsieht.

Claims (11)

1. Lichtschrankenanordnung mit zwei Lichtdetektoren (1, 2), die jeweils zumindest mit einer Lichtquelle (3, 4) optisch verbunden sind, einem an die Eingänge dieser Lichtquellen (3, 4) über eine Impulsverteilungs­ einheit (7) angeschlossenen Steuerungsgenerator (8), der die Lichtquellen (3, 4) so ansteuert, daß jeweils einer der beiden Lichtdetektoren (1, 2) Licht von den Licht­ quellen (3, 4) empfängt, einem Impulsgeber (14, 15), dessen Eingang mit dem Ausgang des Steuergenerators (8) und dessen Ausgang mit einem der Eingänge eines UND-Gliedes (13) verbunden ist, einem EXKLUSIV-ODER- Glied (12) zur Erzeugung eines Fehlersignals, dessen Eingänge mit den Ausgängen der Lichtdetektoren (1, 2) verbunden sind und dessen Ausgang mit dem anderen Eingang des UND-Gliedes (13) verbunden ist und einem Signalgeber (11), dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung (10) zur Kontrolle der Impulszahl enthält, deren einer Eingang mit dem Ausgang des UND- Gliedes (13) verbunden ist und deren Ausgang an den Eingang des Signalgebers (11) angeschlossen ist, wobei die Schaltung (10) durch einen Zähler (20) so gesteuert wird, daß nach einer Erfassung eines Fehlersignals erst dann ein Alarmsignal (c) für den Signalgeber (11) erzeugt wird, wenn auch innerhalb eines Zeitintervalls beginnend nach m-Impulsen nach Erfassung des Fehlersignals und endend nach n-Impulsen nach Erfassung des Fehler­ signals ein Fehlersignal erfaßt wird.

2. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber (11) außerdem eine Einrichtung zum Abschalten eines zu überwachenden Gerätes aufweist.

3. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (20) Impulse zählt, die von der Impuls­ verteilungseinheit (7) ausgegeben werden.

4. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Zähler (20) Impulse zählt, die von einem Impuls­ generator (19) erzeugt werden.

5. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Zähler (20) gezählten Impulse jeweils zum Zeitpunkt einer Flanke eines an die Lichtquellen (3, 4) ausgegebenen Impulses erzeugt werden.

6. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß je zwei Lichtquellen (3, 5 und 4, 6) mit je einem Lichtdetektor (1 und 2) optisch verbunden sind.

7. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem eine Verzögerungsschaltung (16) auf­ weist, die zwischen die Schaltung (10) zur Kontrolle der Impulszahl und den Signalgeber (11) geschaltet ist und die nach der Erzeugung des Alarmsignals (c) dessen erneutes Abschalten verzögert, bis sämtliche Lichtquellen (3, 5; 4, 6) der Lichtschrankenanordnung mindestens einmal angesteuert worden sind.

6. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Schaltung (17) zur zwangsweisen Einschaltung aufweist, die zwischen Signalgeber (11) und Verzögerungs­ schaltung (16) geschaltet ist, die den Signalgeber (11) für die Zeit vom Anlegen der Speisespannung bis zum Verschwinden eines Kontrollsignals zur Prüfung der Lichtschrankenanordnung eingeschaltet hält.

9. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (10) zur Kontrolle der Impulszahl aufweist:

• - ein erstes UND-Glied (18), dessen einer Eingang mit einer Impulsquelle (19) verbunden ist,
• - einen Impulszähler (20), dessen C-Zähleingang mit dem Ausgang des ersten UND-Gliedes (18) verbunden ist,
• - ein erstes und ein zweites RS-Flipflop (21 bzw. 22), deren R-Eingänge mit dem R-Eingang des Impulszählers (20) und mit einem seiner Ausgänge verbunden sind,
• - ein zweites UND-Glied (23), dessen einer der Eingänge mit dem direkten Ausgang des ersten RS-Flipflops (21) und dem anderen Eingang des ersten UND-Gliedes (18) und dessen anderer Eingang mit dem anderen Ausgang des Impulszählers (20) und dessen Ausgang mit dem S-Eingang des zweiten RS-Flipflops (22) verbunden sind und
• - ein drittes UND-Glied (24), dessen einer Eingang mit dem S-Eingang des ersten Flipflops (21) und dem Ausgang der logischen Einheit (9) zur Kontrolle der Gleichwertigkeit der Signale an den Ausgängen der Lichtdetektoren (1, 2) verbunden ist und dessen anderer Eingang mit dem direkten Ausgang des zweiten RS-Flipflops (22) verbunden ist, während der Ausgang des 3. UND-Gliedes (24) als Ausgang der Schaltung (10) dient.

10. Lichtschrankenanordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsschaltung (16) aufweist:

• - ein viertes UND-Glied (25), dessen einer Eingang mit einem der Ausgänge der Impulsverteilungseinheit (7) und dessen anderer Eingang mit dem inversen Ausgang des RS-Flipflops (21) verbunden ist,
• - einem ersten Impulsformer (26), dessen Eingang mit dem Ausgang des vierten UND-Gliedes (25) verbunden ist,
• - einen zweiten Impulsformer (27), dessen Eingang mit dem anderen Ausgang der Impulsverteilungseinheit (7) verbunden ist,
• - ein fünftes UND-Glied (28), dessen einer Eingang mit dem Ausgang des zweiten Impulsformers (27) ver­ bunden ist,
• - ein drittes RS-Flipflop (29), dessen R-Eingang mit dem Ausgang der Schaltung (10) verbunden ist,
• - ein sechstes UND-Glied (30), dessen einer Eingang mit dem S-Eingang des dritten RS-Flipflops (29) und dem Ausgang des ersten Impulsformers (26) ver­ bunden ist,
• - ein viertes RS-Flipflop (31), dessen R-Eingang über ein erstes NICHT-Glied (32) mit dem direkten Ausgang des dritten Flipflops (29) und dem anderen Eingang des fünften UND-Gliedes (28) und dessen S-Eingang mit dem Ausgang des fünften UND-Gliedes (28) verbunden ist, und
• - ein fünftes RS-Flipflop (34), dessen R-Eingang über ein zweites NICHT-Glied (33) mit dem direkten Ausgang des vierten RS-Flipflops (31) und dem anderen Eingang des sechsten UND-Gliedes (30) und dessen S-Eingang mit dem Ausgang des sechsten UND-Gliedes (30) verbunden ist, während der inverse Ausgang des RS-Flipflops (34) als Ausgang der gesamten Verzögerungsschaltung (16) dient.

11. Lichtschrankenanordnung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung (17) zur zwangsweisen Einschaltung des Signalgebers (11) aufweist:

• - ein sechstes RS-Flipflop (35), dessen S-Eingang mit dem Ausgang der Verzögerungseinheit (16) verbunden ist,
• - einen Monovibrator (37), dessen Ausgang mit dem R-Eingang des sechsten RS-Flipflops (35) verbunden ist, und
• - ein ODER-Glied (36), dessen erster und zweiter Eingang jeweils mit dem S-Eingang und dem inversen Ausgang des sechsten RS-Flipflops (35) verbunden sind, während der Ausgang desselben als Ausgang der Schaltung (17) dient.