DD290529A5 - Beruehrungslos arbeitender optischer schalter - Google Patents

Abstract

Die Erfindung bezieht sich auf einen beruehrungslos arbeitenden optischen Schalter zum Erfassen und Signalisieren von Schaltzustaenden, mit dem nichtelektrische Groeszen in ein elektrisches digitales Signal umgewandelt werden. Durch die Erfindung soll ein unempfindlicher beruehrungslos arbeitender optischer Schalter nach dem Prinzip der Reflexlichtschranke geschaffen werden, der einen einfachen miniaturisierten Aufbau aufweist und ohne besonderen Justageaufwand sofort einsetzbar ist. Der Schalter ist dadurch gekennzeichnet, dasz ein zylindrischer Hohlkoerper (1) einseitig geschlossen ausgefuehrt ist und in dieser Stirnseite mit einem Schlitz (8) versehen ist, der mit einem Ausloeseelement (7) korrespondiert. Die in dem Hohlkoerper (1) befestigte und mit einem Reflexkoppler * bestehend aus einem Sende- und Empfaengerteil (12; 13) versehene Elektronikplatte (3) ist derart angeordnet, dasz der Sende- und Empfaengerteil (12; 13) unterhalb des Schlitzes * diesen Bereich aber frei lassend, liegt. Die dem Sende- und Empfaengerteil (12; 13) gegenueberliegende Innenseite des Hohlkoerpers (1) dient gleichzeitig als Reflektor * Die Fixierung der Elektronikplatte (3) erfolgt durch einen ueber den Schlitz (8) eingefuellten Klebstoff * Figur{optischer Schalter; Reflexlichtschranke; Hohlkoerper; Sender; Empfaenger; Ausloeseelement; Schlitz; Klebstoff}

Description

Hierzu 1 Seite Zeichnungen

Anwendungsgebiet der Erfindung

Die Erfindung bezieht sich auf einen berührungslos arbeitenden optischen Schalter zum Erfassen und Signalisieren von Schaltzuständen, mit dem nichtelektrische Größen in ein elektrisches digitales Signal umgewandelt werden.

Charakteristik des bekannten Standes der Technik

Es sind verschiedene berührungslos arbeitende Schalter (Sensoren) bekannt, die nach induktiven, kapazitiven oder fotoelektrischen Wirkprinzipien arbeiten und hauptsächlich bei elektrischen Sensoren angewendet werden. Jedem dieser physikalischen Wirkprinzipien ist eil besonderes Einsatzgebiet vorbehalten.

Bei kapazitiven und induktiven Sensoren ist die Einsatzbreite durch die verwendeten Betätigungselemente, deren Materialbeschaffenheit und Abmessungen eingeschränkt.

Wesentlich für die Schaltsicherheit sind die Einbauverhältnisse im Metall und die gegenseitige Beeinflussung der Sensoren.

Sensoren, die nach optischen Wirkprinzipien arbeiten, z.B. Lichtschranken oder Reflexlichtschranken, erfordern Maßnahmen gegen Fremdlichtbeeinfiussung und Verschmutzung.

Derartige Lösungen werden beispielsweise in der DE-OS 2812952 beschrieben.

Bei der Lichtschranke stehen Sender und Empfänger in einem vorgegebenen Abstand gegenüber und der Strahlengang zwischen Lichtsender und Empfänger wird durch ein Auslöseelement unterbrochen.

Bei diesen Sensoren sind der Miniaturisierung Grenzen gesetzt, da sich Sender und Empfänger in verschiedenen Ebenen befinden. Außerdem ist die Trägerplatte für die Elektronik aufwendiger zu gestalten. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, daß ein derartiger Sensor aus einer größeren Anzahl von Teilen herzustellen ist.

Darüber hinaus besteht eine ständige Verschmutzungsgefahr und die Notwendigkeit, Maßnahmen gegen Fremdlicht, wie z. B.

Pulslicht oder Polarisationsfilter zu verwenden.

Das Prinzip der Reflexlichtschranke beruht darauf, daß der Sender und der Empfänger nebeneinander in einem Gehäuse angeordnet sind und das ausgesendete Licht von einem außerhalb des Gehäuses befindlichen Reflektor auf den Empfänger reflektiert wird. Bei einer Unterbrechung des Lichtstrahles erfolgt eine entsprechende Signalabgabe des Sensors.

Bei dieser Ausführung wirken besonders viele Faktoren, die einen Einfluß auf die Schaltsicherheit besitzen.

Neben der Verwendung von Pulslicht, was einen höheren elektrischen Aufwand bedeutet, muß einer eventuellen Verschmutzung von Reflektor, Sender und Empfänger besondere Beachtung geschenkt wurden. Der nicht definierte Abstand des Reflektors und des Auslöseelementes vom Sender/Empfänger erfordert ein präzises Justieren des Sensors mittels einer Empfindlichkeitsmeßschaltung. Das heißt, es ist eine Anpassung an das Objekt erforderlich.

Diese Nachteile lassen eine universelle durchgehende Anwendung der optischen Sensoren für Maschinensteuerungen nicht zu.

Besondere Verbreitung fanden deshalb induktive Sensoren, die aber einen erhöhten Aufwand für die Induktionsspule und die zugehörige Elektronik erfordern. Außerdem sind die Einbaubedingungen zu berücksichtigen.

Ziel der Erfindung

Durch die Erfindung soll ein unempfindlicher berührungslos arbeitender optischer Schalter nach dem Prinzip der Reflexlichtschranke geschaffen werden, der einen einfachen miniaturisierten Aufbau aufweist und ohne besonderen Justageaufwand sofoit einsetzbar ist.

Darlegung des Wesens der Erfindung

DerErfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen berührungslos arbeitenden optischen Schalter zu schaffen, der aus möglichst wenig Einzelteilen besteht, einfach zu montieren ist, eine geringe Empfindlichkeit gegen Fremdlici il und Verschmutzung aufweist und eine gute Schaltzustandsanzeige besitzt.

Gemäß der Erfindung besteht der berührungslos arbeitende optische Schalter aus einem einseitig geschlossenen zylindrischen Hohlkörper, der in dieser Stirnseite mit einem Schlitz versehen ist, der mit einem Auslöseelement korrespondiert. Die die in dem Hohlkörper befestigte und mit einem Reflexkoppler, bestehend aus einem Sende- und Empfängerteil, versehene Elektronikplatte ist derart angeordnet, daß deren Sende- und Empfängerteil unterhalb des Schlitzes, diesen Bereich aber frei lassend, liegt. Die dem Sende- und Empfängerteil gegenüberliegende Innenseite des Hohlkörpers dient gleichzeitig als Reflektor. Die Fixierung der Elektronikplatte erfolgt durch einen über den Schlitz eingefüllten Klebstoff.

In einer zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung ist der Reflektor zur Erhöhung der Empfindlichkeit mit einer reflektierenden Folie versehen.

Zur Erhöhung der Anwendungsbreite des berührungslos arbeitenden optischen Schalters ist es vorteilhaft, neben dem Reflexkoppler auf der Elektronikplatte einen weiteren Reflexkoppler anzuordnen.

Zur Anzeige des Schaltzustandes ist es zweckmäßig jedem Reflexkoppler eine aus einer Leuchtdiode bestehende Schaltzustandsanzeige in jeweils einer Bohrung in der Wandung des Hohlkörpers zuzuordnen.

Durch die feste Fixierung von Sender, Empfänger und Reflektor, sowie die definierte Zuordnung des Auslöseelementes im Schlitz, ist eine hohe Schaltsicherheit gewährleistet. Ein Justieren entfällt vollständig.

Das Gehäuse kann aus Metall oder einem Plastwerkstoff bestehen, wobei in letzterem Fall an die reflektierte Stelle ein Stück reflektierende Folie geklebt werden muß.

Durch die vorteilhafte Anordnung eines weiteren Reflexkopplers auf der Elektronikplatte ist es möglich, auf kleinstem Raum einen Doppelsensor zu realisieren. Beide Reflexkoppler senden ihr Licht an die zylindrische Innenwand des Gehäuses. Das reflektierte Licht wird von den Empfängern aufgenommen. Beim Eintauchen das Auslöseelementes in den Schlitz, welcher über beiden fleflexkopplern liegt, wird zuerst der erste Reflexkoppler abgedunkelt, so daß die zugehörige Elektronik ein Signal abgibt.

Beim tieferen Eintauchen des Auslöseelementes wird der zweite Reflexkoppler abgedunkelt und die Elektronik gibt ein weiteres Signalab.

Ausführungsbelspiei

Die Erfindung soll nachstehend an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. In der zugehörigen Zeichnung zeigen

Fig. 1: eine Ausführung des berührungslos arbeitenden Schalters und Fig. 2: eine Ausführung des Schalters als Doppelsensor.

Der berührungslos arbeitende optische Schalter besteht aus einem einseitig verschlossenen zylindrischen Hohlkörper 1, in dem eine mit einem Klebstoff 2 fixierte Elektronikplatte 3 befestigt ist. Der Hohlkörper 1 ist in der verschlossenen Stirnseite 11 mit einem Schlitz 8 versehen, der mit eine Auslöseelement 7 korrespondiert. Die Elektronikplatte 3 ist mit einem Reflexkoppler 4 versehen, der aus einem Sende- und Empfängerteil 12,13 einer Schaltzustandsanzeige 5 und einer zugehörigen Elektronik 16 besteht, wobei die Elektronikplatte 3 unterhalb des Schlitzes 8,diesen Bereich für das Auslöseelement 7 freilassend, fixiert ist.

Die Elektronikplatte 3 ist mit einem Anschlußkabel 6 versehen, welches am offenen Ende des Hohlkörpers 1 ebenfalls mit dem Klebstoff 2 fixiert ist.

Die dem Sende- und Empfängerteil 12,13 gegenüberliegende Innenseite des Hohlkörpers 1 dient gleichzeitig als Reflektor 9 und ist bei der Verwendung von Plastmaterial für den Hohlkörper 1 mit einr reflektierenden Folie versehen.

In Fig. 2 ist ein Doppelsensor dargestellt, bei dem auf der Elektronikplatte 3 ein weiterer Reflexkoppler 14 angeordnet ist, dem eine weitere Schaltzustandsanzeige 15 einschließlich der zugehörigen Elektronik 17 zugeordnet ist.

Die Schaltzustandsanzeigen 5,15 bestehen aus je einer Leuchtdiode, die in jeweils einer Bohrung in der Wandung des Hohlkörpers 1 angeordnet sind.

Das Licht des Sendeteiles 12 des Reflexkopplers 4 wird an der Innenseite des Hohlkörpers 1 reflektiert. Beim Eintauchen des Auslöseelementes 7 in den Schlitz 8 wird das vom Reflektor 9 reflektierte Licht zum Empfängerteil 13 auf bekannte Weise unterbrochen und ein gewünschtes Signal ausgelöst. Ein wesentlich differenzierteres Ergebnis wird bei der Ausführung als Doppelsensor erreicht, bei dem mehrere Schaltzustände gleichzeitig ausgewertet werden können.

Die Befestigung der Elektronikplatte 3 und des Anschlußkabels 6 in dem Hohlkörper 1 erfolgt durch Vergießen mit einem geeigneten Klebstoff 2, der durch den Schlitz 8 eingefüllt wird.

Die erfindungsgemäße Anordnung der einzelnen Bauelemente reduziert die Anzahl der Einzelteile und auch den Justageaufwand erheblich. Gleichzeitg wird eine Senkung der Empfindlichkeit gegen Umwelteinflüsse erreicht.

Claims (4)

1. Berührungslos arbeitender optischer Schalter, bestehend aus einem zylindrischen Hohlkörper, in dem sich eine mit einem Anschlußkabel versehene Elektronikplatte befindet, gekennzeichnet dadurch, daß der zylindrische Hohlkörper (1) einseitig geschlossen ausgeführt ist und in dieser Stirnseite mit einem Schlitz (8) versehen ist, der mit einem Auslöseelement (7) korrespondiert, daß die in dem Hohlkörper (1) befestigte und mit einem Reflexkoppler (4), bestehend aus einem Sende- und Empfängerteil (12; 13) versehene Elektronikplatte (3) derart angeordnet ist, daß der Sende-und Empfängerteil (12; 13) unterhalb des Schlitzes (8), diesem Bereich aber frei lassend, liegt, daß die dem Sende- und Empfängerteil (12; 13) gegenüberliegende Innenseite des Hohlkörpers (1) gleichzeitig als Reflektor (9) dient und daß die Fixierung der Elektronikplatte (3) durch einen über den Schlitz (8) eingefüllten Klebstoff (2) erfo'gt.

2. Berührungslos arbeitender optischer Schalter, gekennzeichnet dadurch, daß der Reflektor (9) mit einer reflektierenden Folie versehen ist.

3. Berührungslos arbeitender optischer Schalter, gekennzeichnet dadurch, daß neben dem Reflexkoppler (4) auf der Elektronikplatte (3) ein weiterer Reflexkoppler (14) angeordnet ist.

4. Berührungslos arbeitender optischer Schalter, gekennzeichnet dadurch, daß jedem Reflexkoppler (4; 14) eine aus einer Lichtdiode bestehende Schaltzustandsanzeige (15) in jeweils einer Bohrung im Gehäuse des Hohlkörpers (1) zugeordnet ist.