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Die
Erfindung betrifft eine optoelektronische Sensoranordnung gemäß dem Oberbegriff
des Schutzanspruchs 1.
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Bekannte
optoelektronische Sensoranordnungen wie beispielsweise Lichtschranken,
Lichttaster, Lichtvorhänge
und Lichtgitter weisen ein Gehäuse
auf, in welchem wenigstens ein Lichtsender und/oder ein Lichtempfänger angeordnet
ist. Das Gehäuse
ist dabei im Wesentlichen quaderförmig mit vier Längsseiten
und zwei Stirnseiten ausgebildet. In einer der Längsseiten weist das Gehäuse in der
Regel wenigstens eine Frontscheibe auf, welche für das von dem Lichtsender ausgesandte
Licht oder das von dem Lichtempfänger
detektierte Licht durchlässig
ist. Dabei bezieht sich der Begriff „Licht" nicht nur auf sichtbares Licht, sondern
auf elektromagnetische Wellen unterschiedlichster Frequenzen, die
für den Betrieb
einer optoelektronischen Sensoranordnung geeignet sind. Je nach
Ausgestaltung der optoelektronischen Sensoranordnung können sich
in dem Gehäuse
entweder nur ein oder mehrere Lichtsender oder nur ein oder mehrere
Lichtempfänger
befinden, wie beispielsweise bei Einweglichtschranken oder Einweglichtgittern.
Es ist jedoch auch möglich,
in einem Gehäuse
der optoelektronischen Sensoranordnung sowohl wenigstens einen Lichtsender
als auch wenigstens einen Lichtempfänger vorzusehen, wie beispielsweise
bei Lichttastern, Reflexionslichtschranken oder Reflexionslichtgittern.
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Derartige
optoelektronische Sensoranordnungen werden beispielsweise an Gebäudewänden, an
Rahmengestellen von Maschinen oder an Anlagen befestigt, um entsprechende Überwachungsbereiche
abzusichern. Dazu muss einerseits ein entsprechendes Befestigungselement
vorgesehen werden, um die optoelektronische Sensoranordnung an feststehenden
Wänden
oder Maschinenteilen oder Rahmengestellen von Anlagen oder Maschinen
befestigen zu können,
welches in der Regel einen hohen Platzbedarf aufweist. Weiterhin
müssen
an dem Gehäuse
herkömmliche
Steckverbinder angeordnet sein, um die Stromzufuhr gewährleisten
zu können und
gegebenenfalls Daten oder Steuersignale an die oder von der optoelektronischen
Sensoranordnung übertragen
zu können.
Die Montage ist oft aufwändig und
erlaubt kein einfaches Auswechseln eines Lichtgitters, beispielsweise
zur Reparatur oder zum Einbau eines leistungsfähigeren Lichtgitters.
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Durch
die aufwändige
elektrische Ankontaktierung oder die entsprechenden mechanischen
Befestigungselemente weist die optoelektronische Sensoranordnung
einen vergleichsweise großen
Platzbedarf auf. Nachteilig ist zudem, dass insbesondere bei optoelektronischen
Sensoranordnungen mit mehreren Lichtsendern und/oder Lichtempfängern die elektrischen
Kontaktelemente und die mechanischen Befestigungselemente Platz
beanspruchen, der somit nicht durch die optoelektronische Sensoranordnung
mit Hilfe der Lichtsender und/oder Lichtempfänger überwacht werden kann. Es entstehen
somit unerwünschte
Tot- oder Blindzonen, welche verhindern, dass ein Bereich optimal überwacht
wird.
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Die
US 2001/0040213 A1 zeigt eine optoelektronische Sensoranordnung
mit einem Gehäuse, in
welchem wenigstens ein Lichtsender und/oder ein Lichtempfänger angeordnet
ist, wobei an dem Gehäuse
wenigstens ein erstes Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung
und wenigstens ein Befestigungselement zur Befestigung des Gehäuses an einer
der Stirnseiten des Gehäuses
angeordnet sind. Soll eine derartige optoelektronische Sensoranordnung
an einem eng begrenzten Überwachungsbereich
angeordnet werden, entsteht im Bereich des Befestigungselements
eine Blindzone, da in diesem Bereich kein Lichtsender und/oder Lichtempfänger angeordnet
werden kann. Es ist mit einer derartigen optoelektronischen Sensoranordnung
somit nicht möglich,
die volle Breite des Überwachungsbereichs zuverlässig zu überwachen,
wenn der Überwachungsbereich
seitlich beispielsweise durch feststehende Wände oder Maschinenteile begrenzt
wird.
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Die
Aufgabe der Erfindung besteht daher darin, eine kostengünstige,
montagefreundliche und platzsparende Befestigungsmöglichkeit
für eine
optoelektronische Sensoranordnung bereitzustellen.
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Die
Aufgabe der Erfindung wird gelöst
durch eine optoelektronische Sensoranordnung mit den Merkmalen des
Schutzanspruchs 1.
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Die
Erfindung beruht auf der Erkenntnis, dass Blindzonen im Bereich
der Stirnseiten der Gehäuse
einer optoelektronischen Sensoranordnung vermieden werden können, wenn
das an dem Gehäuse
angeordnete erste Kontaktelement zur elektrischen Kontaktierung
der optoelektronischen Sensoranordnung und das wenigstens eine Befestigungselement
an einer der Längsseiten
angeordnet sind. Die optoelektronische Sensoranordnung kann somit derart
dimensioniert werden, dass die beiden Stirnseiten beispielsweise
an Wänden
oder Maschinenteilen, die den Überwachungsbereich
begrenzen, bündig
anliegen, wobei jedoch über
die volle Länge
des Gehäuses
Lichtsender und/oder Lichtempfänger
angeordnet werden können,
so dass der Überwachungsbereich
optimal überwacht
wird und keine seitlichen Blindzonen entstehen.
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Vorzugsweise
ist das erste Kontaktelement als mit einem Kontaktstift in Kontakt
bringbare Kontaktfläche
ausgebildet. Ein derartiges erstes Kontaktelement kann besonders
platzsparend ausgebildet werden und ermöglicht zudem eine einfache
Montage.
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Bei
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
ist das erste Kontaktelement mit einem an dem Befestigungselement
angeordneten zweiten Kontaktelement in Kontakt bringbar. Dadurch
wird bei Befestigen des Befestigungselements an der optoelektronischen
Sensoranordnung automatisch gleichzeitig auch die elektrische Kontaktierung
hergestellt, was die Montage weiter vereinfacht und zudem die Zahl
der notwenigen Bauteile reduziert.
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Insbesondere
für besonders
kleine und leichte optoelektronische Sensoranordnungen wirkt das erste
Kontaktelement mit einem zusammenwirkenden zweiten Kontaktelement
als Befestigungselement, was die Zahl der nötigen Bauteile weiter reduziert
und den Platzbedarf weiter verringert.
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Besonders
bevorzugt ist das Befestigungselement als Rast-, Klemm- oder Schnappmechanismus
oder als formschlüssige
oder kraftschlüssige Verbindung
ausgebildet, so dass das Gehäuse
besonders einfach über
das Befestigungselement an der Wand oder dergleichen angeordnet
oder auch wieder demontiert werden kann, ohne zusätzliche Werkzeuge
zu benötigen.
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Vorzugsweise
ist das erste Kontaktelement mit einem zusammenwirkenden zweiten
Kontaktelement und/oder das Befestigungselement mit einer Abdichtung
umgeben, die vorzugsweise die einschlägigen Sicherheitsanforderungen,
insbesondere der Schutzgrade IP65 und/oder IP67 erfüllen, um
die optoelektronische Sensoranordnung in verschiedenen Umgebungen
verwenden zu können
und dabei insbesondere einen Schutz gegen Verschmutzung durch Staub
oder Spritzwasser zu vermeiden.
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Vorzugsweise
ist eine der Stirnflächen
durch eine Abdeckung gebildet, an welcher insbesondere innen in
dem Gehäuse
liegend eine abgewinkelte Fläche
angeordnet ist, auf welcher das erste Kontaktelement angeordnet
ist, welches bei aufgesetzter Abdeckung in einer Öffnung in
einer der Seitenflächen
zu liegen kommt. Diese Anordnung des ersten Kontaktelements auf
einer an der Stirnfläche
angeordneten Fläche
ermöglicht
eine einfache Montage und eine exakte Positionierung des Kontaktelements.
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In
Weiterbildung der Erfindung ist zu dem Gehäuse ein zweites Gehäuse mit
wenigstens einem Lichtsender und/oder einem Lichtempfänger zur
Bildung eines Lichtgitters angeordnet.
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Lichtgitter
werden eingesetzt, um Gefahrenbereiche vor Eingriffen zu schützen. Das
kann beispielsweise eine Maschine wie eine Presse sein, deren Arbeitsgang
sofort gestoppt werden muss, wenn Bedienpersonal der Maschine zu
nahe kommt. Das Lichtgitter bildet dabei eine virtuelle Wand, deren
Berührung
ein Warn-, meist direkt ein Ausschaltsignal erzeugt.
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Dazu
wird eine Reihe von Lichtsendern verwendet, die jeweils einen Lichtstrahl
auf einen gegenüberliegenden
Lichtempfänger
richten. Auf diese Weise entsteht ein Gitter aus zumindest parallelen Lichtstrahlen,
dessen Auflösung
und damit die minimale sicher detektierte Objektgröße vom Abstand der
Lichtsender zueinander abhängt.
Meist wird dabei nicht sichtbares Licht, sondern infrarotes Licht verwendet.
Das Prinzip funktioniert aber bei nahezu beliebiger Wellenlänge.
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Das
Lichtgitter weist ein Empfängergehäuse mit
Lichtempfängern
und ein Sendergehäuse
mit Lichtsendern auf. Meist werden alle Lichtsender in einem Gehäuse und
alle Lichtempfänger
in dem anderen Gehäuse
untergebracht, um die mögliche
Variantenzahl zu reduzieren. Das muss aber nicht notwendig der Fall
sein, es können
auch in jedem Gehäuse Lichtsender
und Lichtempfänger
gemischt angeordnet werden, solange jeweils eine Paarzuordnung jedes
Lichtsenders zu einem Lichtempfänger
möglich ist.
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In
einer bevorzugten Ausführungsform
findet das erfindungsgemäße Befestigungselement
Verwendung bei Miniaturlichtgittern. Solche Lichtgitter weisen einen
sehr kleinen Querschnitt, beispielsweise lediglich 2 cm2 auf.
Aufgrund der kleinen länglichen
Bauform solcher Lichtgitter ist eine seitliche Befestigungsmöglichkeit
mit gleichzeitiger Kontaktierung aus Bauraumgründen von besonderem Vorteil. Die
seitliche Befestigung kann hierbei auch an mehreren Abschnitten
des Miniaturlichtgittergehäuses angebracht
werden.
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Die
Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren ausführlich erläutert. Es
zeigen:
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1a eine
perspektivische Darstellung eines ersten Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen
Sensoranordnung mit einem ersten Kontaktelement und einem Befestigungselement,
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1b die
optoelektronische Sensoranordnung gemäß 1a mit
an dem Gehäuse
angeordneten Befestigungselement,
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2a eine
perspektivische Darstellung eines zweiten Ausführungsbeispiels einer optoelektronischen
Sensoranordnung mit zwei Befestigungselementen,
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2b eine
Ausschnittsvergrößerung aus 2a,
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2c eine
perspektivische Darstellung eines der Befestigungselemente der optoelektronischen
Sensoranordnung gemäß 2a,
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2d eine
perspektivische Darstellung eines Teils des Gehäuses der optoelektronischen
Sensoranordnung gemäß 2a und
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2e eine
perspektivische Darstellung einer Abdeckung der Stirnseite des Gehäuses der
optoelektronischen Sensoranordnung gemäß 2d.
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Die 1a und 1b zeigen
zwei perspektivische Darstellungen einer optoelektronischen Sensoranordnung 10 mit
einem Gehäuse 20,
in welchem nicht dargestellt mehrere Lichtsender und/oder mehrere
Lichtempfänger
angeordnet sind. Das Gehäuse 20 weist
eine im Wesentlichen langgestreckte quaderförmige Form mit zwei Stirnseiten 21, 22 und
vier Längsseiten 23, 24, 25, 26 auf.
Die beiden Stirnseiten liegen parallel zueinander und werden über die Längsseiten 23, 24, 25, 26 verbunden.
In der Längsseite 24 ist
eine Frontscheibe 27 angeordnet, die für von den Lichtsendern ausgesandtes
Licht bzw. von den Lichtempfängern
empfangenes Licht durchlässig ist.
Die dieser Längsseite 24 gegenüberliegende Längsseite 26 bildet
den Boden des Gehäuses 20, die
Längsseiten 23 und 25 bilden
die vorder- und rückseitige
Seitenflächen
des Gehäuses 20.
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Um
die Stromzufuhr für
die in dem Gehäuse 20 angeordneten
optoelektronischen Komponenten gewährleisten und gegebenenfalls
Ansteuerungssignale und/oder Datensignale ins Innere des Gehäuses 20 übertragen
zu können,
ist an dem Gehäuse 20 ein erstes
Kontaktelement 30 angeordnet, welches als Kontaktfläche 32 ausgebildet
ist.
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Die
optoelektronische Sensoranordnung 10 wird zur Überwachung
eines Überwachungsbereichs an
feststehenden Wänden,
Maschinenteilen, Anlagen oder Rahmen oder Stützprofilen von Maschinen oder
Anlagen angeordnet. Dazu dient ein Befestigungselement 40,
welches vorliegend im Wesentlichen als Winkelelement mit einer winkligen
Auflagefläche 42 ausgebildet
ist. Wie in 1b dargestellt, liegt die Auflagefläche 42 an
zwei Längsseiten 23, 26 des
Gehäuses 20 an
und stabilisiert so das Gehäuse 20.
Das Gehäuse 20 kann
mit Hilfe von Schrauben 44 an dem Befestigungselement 40 fixiert
werden. Über
einen nicht dargestellten Befestigungsmechanismus wird das Befestigungselement 40 an
der Wand oder dergleichen fixiert.
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In
dem Bereich der Auflagefläche 42,
der wie in 1b dargestellt über dem
ersten Kontaktelement 30 zu liegen kommt, ist ein mit dem
ersten Kontaktelement 30 zusammenwirkendes zweites Kontaktelement
angeordnet, um den elektrischen Kontakt zwischen dem Gehäuse 20 und
dem Befestigungselement 40 herzustellen. Im Innern des
Befestigungselements 40 ist ein elektrisch leitender Kontakt
zwischen dem zweiten Kontaktelement und einem aus dem Befestigungselement 40 herausgeführten Kabel 45 vorhanden.
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Wesentlich
ist, dass sowohl das erste Kontaktelement 30 als auch das
Befestigungselement 40 an den Längsseiten 23, 26 des
Gehäuses 20 und nicht
an den Stirnseiten 21, 22 angeordnet sind. Die gesamte
Länge des
Gehäuses 20 in
Richtung der Längsseiten 23, 24, 25, 26 kann
somit ausgenutzt werden, um Lichtsender und/oder Lichtempfänger nebeneinander
anzuordnen, so dass keine Blindzone im Bereich der Stirnseiten 21, 22 des
Gehäuses 20 entsteht.
Die Länge
des Gehäuses 20 kann
somit derart dimensioniert werden, dass das Gehäuse 20 mit seinen
Stirn seiten 21, 22 bündig zu eventuell vorhandenen
Maschinenteilen oder sonstigen Schutzfeldbegrenzungen anliegt, wobei
der Platz jedoch optimal ausgenutzt wird, um Lichtsender und/oder Lichtempfänger anzuordnen
und somit den zu überwachenden
Bereich optimal zu überwachen.
Insbesondere wird dazu auch das Kabel 45 auf Seite des Befestigungselements 40,
welche der dem Befestigungselement 40 näher liegenden Stirnseite 21 abgewandt
ist, aus dem Befestigungselement 40 herausgeführt.
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Um
die elektrische Kontaktierung zwischen dem Befestigungselement 40 und
dem Gehäuse 20 und
somit das erste Kontaktelement 30 mit dem mit ihm zusammenwirkenden
zweiten Kontaktelement gegen Verschmutzung, beispielsweise durch
Staub oder Spritzwasser, zu schützen,
ist um das erste Kontaktelement 30 eine Abdichtung angeordnet,
die dicht an der Auflagefläche 42 des
Befestigungselements 40 anliegt.
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Da
das erste Kontaktelement 30 in der Längsseite 22 des Gehäuses 20 liegt,
welche dazu eine Öffnung
aufweist, ist eine Abdichtung 50 vorgesehen, um eine Abdichtung
zwischen dem ersten Kontaktelement 30 und der Öffnung der
Längsseite 22 des
Gehäuses 20 vorzusehen,
damit das Gehäuseinnere
gegen Verschmutzung geschützt
ist.
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Die
Abdichtung 50 kann, je nach Ausgestaltung, auch als Abdichtung
der elektrischen Kontaktierung zwischen dem Befestigungselement 40 und dem
ersten Kontaktelement 30 dienen.
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In
den 2a, 2b, 2c und 2e sind
verschiedene perspektivische Darstellungen verschiedener Teile eines
weiteren Ausführungsbeispiels
einer optoelektronischen Sensoranordnung 60 dargestellt.
Die optoelektronische Sensoranordnung 60 weist ein Gehäuse 70 auf,
welches eine im Wesentlichen langgestreckte quaderförmige Form
aufweist. Das Gehäuse 70 weist
dabei zwei Stirnseiten 71, 72, die einander gegenüberliegen,
und vier Längsseiten 73, 74, 75, 76 auf.
Die Längsseite 74 wird
dabei durch eine nicht dargestellte Frontscheibe abgedeckt, welche
für das
von den in dem Gehäuse 70 angeordneten
Lichtsendern und/oder Lichtempfängern
emittierte bzw. detektierte Licht durchlässig ist.
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Das
Gehäuse 70 wird über zwei
Befestigungselemente 90 an einem nicht dargestellten Maschinenträger, einer
Wand oder dergleichen befestigt. Die Befestigungselemente 90 weisen
dazu jeweils eine Auflagefläche 92 auf,
welche in etwa L-förmig
ausgebildet ist, so dass das Gehäuse 70 auf
die Auflagefläche 92 formschlüssig aufgelegt
werden kann. An dem freien Ende des in 2a horizontal verlaufenden
Schenkels der Auflageflächen 22 ist
ein parallel zum vertikal verlaufenden Schenkel der L-förmigen Auflagefläche 92 verlaufender
weiterer vertikal verlaufender Schenkel angeordnet, der jedoch gegenüber dem
vertikal verlaufenden Schenkel der L-förmigen
Auflagefläche 92 deutlich
verkürzt
ist, wodurch sich eine Ausnehmung ergibt, in die das Gehäuse 70 in
vertikaler Richtung von oben eingesetzt werden kann. Bereits durch
die beiden vertikal verlaufenden Schenkel kann eine formschlüssige Befestigung
oder eine klemmende Befestigung des Gehäuses 70 an den Befestigungselementen 90 erreicht
werden. Zusätzlich
kann das Gehäuse 70 in der
Auflagefläche 92 der
Befestigungselemente 90 mit Hilfe von Klemmschrauben 94,
welche die beiden vertikal verlaufenden Schenkel der Auflagefläche 92 gegeneinander
drücken,
festgeklemmt werden. Wie bei dem in den 1a und 1b dargestellten
Ausführungsbeispiel
sind die Befestigungselemente 90 derart ausgebildet, dass
die Auflageflächen 92 an den
Längsseiten 73, 75, 76 des
Gehäuses 70 anliegen.
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In
der Längsseite 75 des
Gehäuses 70 ist eine Öffnung 75a angeordnet,
in welcher ein erstes Kontaktelement 80 angeordnet ist,
das als Kontaktfläche 82 ausgebildet
ist. Das erste Kontaktelement 80 wirkt mit einem zweiten
Kontaktelement 85 zusammen, welches mehrere mit der Kontaktfläche 82 zusammenwirkende
Kontaktstifte 87 aufweist, wobei das zweite Kontaktelement 85 in
der Auflagefläche 92 des
Befestigungselements 90 angeordnet ist, so dass die elektrische
Kontaktierung des Gehäuses 70 automatisch
gleichzeitig mit der mechanischen Befestigung des Gehäuses 70 an
den Befestigungselementen 90 erfolgt. Die Kontaktstifte 87 sind
in dem Befestigungselement 90 elektrisch leitend mit einem aus
dem Befestigungselement 90 herausgeführten Kabel 95 verbunden.
Das andere Ende des Kabels 95 endet in einem Stecker 96.
Auch in diesem Fall wird das Kabel 95 derart aus dem Befestigungselement 90 herausgeführt, dass
es nicht in Richtung der dem Befestigungselement 90 am
nächsten
liegenden Stirnseite 71 des Gehäuses 70, sondern in
entgegengesetzte Richtung weist.
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Die Öffnung 75a in
der Längsseite 75 weist eine
Abdichtung 98 zu dem ersten Kontaktelement 80 auf,
so dass kein Schmutz in das Gehäuse 70 eindringen
kann. Vorzugsweise ist die Abdichtung 98 derart ausgebildet,
dass der elektrische Kontakt zwischen dem ersten Kontaktelement 80 und
dem zweiten Kontaktelement 85 abgedichtet wird und die
Abdichtung 98 somit an der Auflagefläche 92 zu liegen kommt.
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Wie
insbesondere 2e zu entnehmen ist, wird die
Stirnseite 71 des Gehäuses 70 durch
eine Abdeckung 77 gebildet, an welcher eine Fläche 78 im rechten
Winkel zur Stirnseite 71 angeordnet ist. Die Fläche 78 kommt
bei geschlossenem Gehäuse 70 im Innern
des Gehäuses 70 zu
liegen. Das erste Kontaktelement 80 ist auf der abgewinkelten
Fläche 78 angeordnet,
wobei die Abdeckung 77 derart positioniert ist, dass das
erste Kontaktelement 80 bei aufgesetzter Abdeckung 77 in
der Öffnung 75a der
Längsseite 75 zu
liegen kommt. Durch die Anordnung des ersten Kontaktelements 80 auf
der Fläche 78,
welche mit der Stirnseite 71 fest verbunden ist, wird eine
besonders stabile Positionierung des ersten Kontaktelements 80 ermöglicht.
Zudem kann die Stirnseite 71 als separates Teil gefertigt
werden, so dass auch die Montage des ersten Kontaktelements 80 auf
der Abdeckung 77 vergleichsweise einfach ist.
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- 10
- Sensoranordnung
- 20
- Gehäuse
- 21
- Stirnseite
- 22
- Stirnseite
- 23
- Längsseite
- 24
- Längsseite
- 25
- Längsseite
- 26
- Längsseite
- 27
- Frontscheibe
- 30
- erstes
Kontaktelement
- 32
- Kontaktfläche
- 40
- Befestigungselement
- 42
- Auflagefläche
- 44
- Schraube
- 45
- Kabel
- 50
- Abdichtung
- 60
- Sensoranordnung
- 70
- Gehäuse
- 71
- Stirnseite
- 72
- Stirnseite
- 73
- Längsseite
- 74
- Längsseite
- 75
- Längsseite
- 76
- Längsseite
- 75a
- Öffnung
- 77
- Abdeckung
- 78
- Fläche
- 80
- erstes
Kontaktelement
- 82
- Kontaktfläche
- 85
- zweites
Kontaktelement
- 87
- Kontaktstift
- 90
- Befestigungselement
- 92
- Auflagefläche
- 94
- Klemmschraube
- 95
- Kabel
- 96
- Stecker
- 98
- Abdichtung