DE765353C

DE765353C - Lichtstrahlengitter fuer lichtelektrische Anlagen

Info

Publication number: DE765353C
Application number: DER108145D
Authority: DE
Inventors: Hans Dr Richter
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1940-08-16
Filing date: 1940-08-16
Publication date: 1953-09-28

Description

Lichtstrahlengitter für lichtelektrische Anlagen Lichtstrahlengitter gelangen zur Anwendung, wenn es sich darum handelt, das Durchdringen einer Schutzzone durch lichtabdeckende Körper zu melden. Sie bestehen gewöhnlich aus einem Scheinwerfer, dessen Lichtstrahlenbündel über eine mehr oder weniger große Zahl von Spiegeln im Zickzack hin und her geführt wird und schließlich auf eine Photozelle gelangt, die ihrerseits über Verstärker und Relais anlagen die gewünschte Auslösung bewirkt. Ebene Lichtstrahlengitter dienen in erster Linie zum Schutz von Personen bei Arbeitsmaschinen, wie Pressen und Stanzen. Es hat sich gezeigt, daß die Einstellung des Lichtstrahlengitters bei den bekannten Einrichtungen die genaue Justierung eines jeden Spiegels erforderlich macht, was mit großem Zeitaufwand verbunden ist und geschultes Personal erfordert. Des weiteren können geringfügige Verschiebungen einzelner Spiegel oder Spiegelgruppen zu einer sich summierenden oder vervielfachenden Fehlleitung des Lichtstrahlenbündels führen. Die Erfindung betrifft ein ebenes Lichtstrahlengitter, bei dem die Justierung erleichtert bzw. überflüssig wird und trotzdem ein mehrfaches Hinundherführen des Lichtstrahlenbündels ermöglicht ist.
Das erfindungsgemäße Lichtstrahlengitter ist dadurch gekennzeichnet, daß mindestens auf einer Seite die einander gegenüberstehenden spiegelnden Elemente durch rechtwinklige Prismen gebildet werden, deren die rechtwinklig aufeiiianderstehenden total reflektierenden Flächen begrenzende Kanten in der Ebene des Lichtstrahlengitters liegen. Bei der erfindungsgemäßen Beschaffenheit und Anordnung der Prismen wird erreicht, daß jeder Lichtstrahl an der Umkehrstelle (Spiegelstelle) zweimal reflektiert wird und der reflektierte Lichtstrahl unabhängig von der Lage des Prismas stets in der Ebene des Lichtstrahlengitters bleibt.
Eine besonders günstige Ausgestaltung der Erfindung gewinnt man durch Anordnung der spiegelnden Elemente einer jeden Seite auf einem gemeinsamen Träger. Es wird dadurch die Älontage des Lichtstrahlengitters wesentlich vereinfacht, da sich lediglich die Befestigung der beiden Träger an der Niaschine oder in der Gitterebene erforderlich macht. Eine weitere Nereinfachung gewinnt in an nach der Erfindung. wenn die spiegelnden Elemente mindestens einer Seite durch ein langgestreclutes Prisma gebildet werden, an dem eine mehrfaclie kefleion stattfindet. Eine der beiden Seiten lsann jedoch auch in an sich bekannter NVeise mit einem langgestreckten Planspiegel ausgerüstet sein. Er ist dabei vorteilhaft, das langgestreckte Prisma bzw. den langgestreckten Planspiegel an einem gehäuseartigen Träger anzuordnen, in dessen Innerem das Lichtstrahlenbündel bis zum ersten Austrittsfenster bzw. vom Eintrittsfenster aus plarallcl zum Prisma bzw. Spiegel geführt ist.
Eine Erläuterung der Erfindung bzw. Ausflihrungsbeispiele geben die Abbildungen.
In Abb. I sind auf den einander zugekehrten Seiten der als Spiegelträger ausgebildeten Gehäuse I und 2 erfindungsgemäße Prismen 3 und + die beide langgestreckte Gestalt aufweisen, angeordnet. Im Inneren des Gehäuses I befindet sich die Glühlampe«D, deren Lichtstrahlen parallel zum Prisma 3 über den Spiegel 6 auf das Prisma 4 geleitet werden.
Zwischen den Prismen 3 und 4 wird das Lichtstrahlenbündel mehrfach hin ii und her geführt.
Es gelangt dann durch das Lichteintrittsfenster S über den Spiegel 9 und die Optik 10 durch die Blende 11 auf die Photozelle 12.
Infolge der Anordnung der Prismen 3 und 4 bleiben die Lichtstrahlen in der Gitterebene, auch dann. wenn die Prismen 3 und 4 um ihre Längsachse etwas verdreht sind, sofern noch Totalreflexion stattfindet. Bei der Alontage der beiden Gehäuse I und 2 ist es daher praktisch nicht erforderlich. die (Gehäuse bzw die Prismen fein einzustellen. um eine richtige Lichtstrahlenführung zu gewährleisten, sondern es genügt lediglich, den dem Lichtaustrittsfenster 7 zugeordneten Spiegel 6, der nach der Erfindung allseitig verstellbar ausgebildet ist, so einzuregulieien, daß das Licht nach mehrfacher Reflexion auf das Lichteintrittsfenster 8 gelangt, sowie den allseitig verstellbaren Spiegel 9 so einzustellen, daß das einfallende Lichtstrahlenbündel über die Blende 1 1 auf die Photozelle 12 geführt wird. Wenn eines der beiden Prismen 3 oder 4 in der Gitterebene geneigt werden kann, was mit Hilfe einer Stellschraube erzielbar ist, dann genügt es, wenn die Spiegel 6 und 9 nur um eine in der Gitterebene liegende Achse verstellbar sind.
Bei der im Ahbildungsbeispiel gewählten Anordnung ergibt sich eine günstigste Raumverteilung dadurch, daß in einem der beiden Gehäuse I die Glühlampe und im anderen der beiden Gehäuse 2 die Photozelle angeordnet ist.
Die gleiche günstige Strahlenführung gewinnt man nach der Erfindung, wenn nur auf der einen Seite ein Prisma angeordnet ist und auf der anderen Seite des Lichtgitters sich ein Planspiegel befindet. Auch dann entfällt die summierende Felllleitung des Lichtstrahles bei nicht genauer Justierung der Prismen bzw. der Spiegel. Die beste Ausnutzung der Spiegelelemente gewinnt man, wenn das Lichtstrahlenbündel etwa so breit gewählt ist, wie die Hypothenuse des Prismenquerschnittes.
Nach der Erfindung ist es jedoch vorteilhaft, durch geeignete Formgebung des Glübfadens der Glühlampe 5 bzw. durch die Einstellung der Optik 10 eine Divergenz des Lichtstrahlenbündels herbeizuführen, so daß dessen Querschnitt beim Auffallen auf das gegenüberliegende Spiegelelement großer ist als dessen wirksamer Durchmesser. Man erreicht dadurch, daß auch dann noch das gegenüberliegende Spiegelelement bzw. das Lichteintrittsfenster voll ausgeleuchtet wird, wenn kleine Verlagerungen des Scheinwerferstrahles auftreten.
Die Abb. 2 zeigt ein Lichtstrahlengitter gemäß Abb.I im Querschnitt, jedoch mit der Abänderung, daß nur der Träger 2 mit einem Prisma 4 ausgerüstet ist, während der Träger I einen Planspiegel I3 enthält.
Bei dem oben angezührten Beispiel (Abb. I) ist es erforderlich, das Austritts- bzw. EintrittslidltstrahlenbiindeI mit Hilfe der Spiegel 6 und 9 zu justieren. Nach der Erfindung läßt sich dies vermeiden, wenn die Spiegelelemente je die Kombination eines rechtwinkligen Prismas mit einer Planspiegelfläche bilden, wobei jeweils die die senkrecht aufeinanderstehenden Flächen begrenzende Kante des Prismas eine Normale der Planspiegelfläche ist. Bei derart angeordneten Kombinationen ist sowohl eine geringfügige Verdrehung um die Längsachse der Spiegelreihen als auch eine Neigung in der Gitterebene zulässig, ohne daß eine summierende Verschiebung des Lichtstrahlenbündels auftritt. Es ist also lediglich erforderlich, die Spiegelelemente angenähert richtig an den beiden Längsseiten der Gitterebene anzubringen, um eine richtige Strahlenführung zu erhalten. Auch anschlie-Bende Verlagerungen der Spiegelelemente beeinträchtigen die richtige Strahlenführung nicht.
In der Abb. 3 ist ein derartiges Lichtstrahlengitter mit kombinierten Spiegelelementen dargestellt. Vom Scheinwerfer 14 aus gelangt das Lichtstrahlenbündel auf das kombinierte Prisma 15, welches aus einem rechtwinkligen Prisma I6 und der Planspiegelfläche I7 besteht. über zwei weitere Kombinationen 15 gelangt das Lichtstrahlenbündel auf die Photozellenanordnung I8.
Es ist nicht erforderlich, daß die Prismenspiegelflächenkombinationen Ig je aus zwei Teilen zusammengesetzt sind. Vielmehr läßt sich die Kombination in einem Glasblock vereinigen.
Ein Beispiel dafür zeigt die Abb. 4. Das Licht, das an der Stelle des Pfeiles 19 in den Glasblock 20 eindringt, wird auf die senkrecht aufeinanderstehenden Flächen 2I und 22 reflektiert und gelangt im Inneren des Glaskörpers 20 auf die Planspiegelfläche 23, zu der die Kante 24, welche die beiden senkrecht aufeinanderstehenden Prismenflächen 2I und 22 begrenzt, senkrecht steht. Das Licht tritt nach Reflexion an der Fläche 23 in Richtung des Pfeiles 25 aus dem Glaskörper 20 aus. Das Lichtstrahlenbündel ist in Abb. 4 kreisförmig angenommen.
Da eine Justierung der erfindungsgemäßen P rismenspiegelanordnung nicht erforderlich ist, ist es nach der Erfindung vorteilhaft, das Scheinwerfer- und Photozellengehäuse von der Spiegelanordnung zu trennen. Es ist dann ohne weiteres möglich, je nach Größe der zu schützenden Fläche, verschieden lange Prismenspiegel und Planspiegel oder Prismenspiegelkombinationen in beliebigen Abständen voneinander anzuordnen und somit das Strahlengitter je nach Bedarf zusammenzu setzen. Befispielsweise können langgestreckte Prismen nach Abb. I fest in die Ständer einer Presse eingebaut werden, wobei lediglich Scheinwerfer und Empfänger zusätzlich hinzugefügt werden müssen. Man erhält auf diese Weise eine außerordentlich starke Abwandlungs- und Anpassungsfähigkeit trotz der gleichbleibenden Bauelemente.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Lichtstrahlengitter für lichtelektrische Anlagen mit mehrmals in einer Ebene zwischen spiegelnden Elementen hin und her geführtem Lichtstrahlenbündel, insbesondere zum Schutz von Personen bei Pressen und Stanzen, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Elemente mindestens auf einer Seite des Strahlengitters durch rechtwinklige Prismen (3, 4, I6) gebildet werden, deren die rechtwinklig aufeinanderstehenden total reflektierenden Flächen begrenzende Kanten in der Gitterebene liegen.
2. Lichtstrahlengitter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Elemente auf jeder Seite des Strahlengitters auf einem gemeinsamen Träger angeordnet sind.
3. Lichtstrahlengitter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Elemente mindestens einer Seite des Strahlengitters durch ein langgestrecktes Prisma (3, 4) gebildet werden, während eine der beiden Seiten in an sich bekannter Weise mit einem langgestreckten Planspiegel (I3) ausgerüstet sein kann.
4. Lichtstrahlengitter nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die langgestreckten Prismen (3, 4) bzw. das langgestreckte Prisma (4) und der langgestreckte Planspiegel (I3) an einem gehäuseartigen Träger (I, 2) angeordnet sind, in dessen Innerem das Lichtstrahlenbündel bis zum ersten Austrittsfenster (7) bzw. vom Eintrittsfenster (8) aus parallel zum Prisma (3, 4) bzw. Spiegel (I3) geführt ist.
5. Lichtstrahlengitter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß den Lichtaustrittsfenster (7) und dem Lichteintrittsfenster (8) je ein allseitig verstellbarer Spiegel (6, 9) zugeordnet ist.
6. Lichtstrahlengitter nach den Ansprüchen 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß in einem der beiden Gehäuse (I) die Lichtquelle (5) und im anderen Gehäuse (2) die Photozelle (12) angeordnet ist.
7. Lichtstrahlengitter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die spiegelnden Elemente je aus der Kombination (I5) eines rechtwinkligen Prismas (I6) mit einer Planspiegelfläche (I7) bestehen, wobei jeweils die die senkrecht aufeinanderstehenden Flächen begrenzende Kante des Prismas (I6) eine Normale der Planspiegelfläche (I7) bildet.
8. Lichtstrahlengitter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Scheinwerfer (5, IO) mit einer derart geformten Lichtquelle (5) bzw. einer derart eingestellten Optik (Io) ausgerüstet ist, daß der Querschnitt des austretenden Lichtstrahlenbündels beim Auftreffen auf das erste Spiegelelement (4, I6) größer ist als die wirksame Spiegelfläche.
9. Lichtstrahlengitter nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß ein Scheinwerfer (14) zur Bündelung der Lichtstrahlen, ein Photozellengehäuse (IS) zum Auffangen der Lichtstrahlen und spiegelnde Elemente (3, 4, I3) bzw. Prismenspiegelkombinationen (15) getrennte Bauelemente bilden.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden: Deutsche Patentschrift Nr. 663 93I; kritische Patentschrift Nr. 500 I68; Als-Thom Sr. I354, August 1932; Buch Fischer und Lichte »Tonfilm«, I931, Kapitel IV; Standard-Liste 60I des Visomat; Les Commandes Photo-Electriques Industrielles Ig34 des Als-Thom Nr. 10 55', 5. I6 und I7.