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Die
Erfindung betrifft einen Umlenkspiegel nach dem Oberbegriff des
Anspruchs 1. Derartige Umlenkspiegel werden in der Regel verwendet,
um Lichtstrahlen eines optischen Sensors um verschiedene Winkel,
beispielsweise 90°, umzulenken.
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Aus
der
DE 203 17 617
U1 ist ein Umlenkspiegel für eine Sender/Empfängereinheit
bekannt. Der genannte Spiegel ist jedoch nicht für den
Einsatz in der Lebensmittelindustrie geeignet.
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Weiter
sind von der Anmelderin Lichtschranken für den Einsatz
in der verarbeitenden und verpackenden Lebensmittel- und Getränkeindustrie
sowie der Pharmabranche bekannt. Diese Lichtschranken weisen ein
Edelstahlgehäuse auf und sind resistent gegen aggressive
Reinigungs- und Desinfektionsmittel. Umlenkspiegel sind wegen der
Hygieneprobleme dafür nicht vorgesehen.
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Für
den Bereich Lebensmittelverarbeitung sind bestimmte Werkstoffe,
wie z. B. Glas verboten. Deshalb werden häufig auch Kunststoffe
verwendet. Diese Kunststoffe haben jedoch eine geringe Beständigkeit
gegen Temperatureinflüsse, Wasser und Chemikalien.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen verbesserten und kostengünstigen
Umlenkspiegel für einen optischen Sensor bereitzustellen,
der geeignet ist, in der Lebensmittelverarbeitung eingesetzt zu
werden.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß nach Anspruch 1 dadurch
gelöst, dass der Umlenkspiegel für einen optoelektronischen
Sensor mit einem Befestigungsmittel zur Befestigung des Umlenkspiegels eine
Spiegelfläche aus Edelstahl aufweist. Die Spiegelfläche
aus Edelstahl ist robust gegen äußere Einflüsse
und da der Umlenkspiegel kein Glas enthält, auch für
die Lebensmittelverarbeitungsbranche zugelassen, da der Umlenkspiegel
problemlos mit den schärfsten Reinigungs- und Desinfektionsmitteln
behandelt werden kann und damit alle Hygieneanforderungen erfüllt.
Auch ist gewährleistet, dass die Spiegelfläche
bei einer möglichen Beschädigung nicht splittern
kann, was besonders in der Lebensmittelindustrie vorteilhaft ist.
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Der
Umlenkspiegel aus Edelstahl ist chemisch hoch beständig
und durch einen robusten und stabilen Aufbau unempfindlich gegen
Beschädigungen. Er ist rostfrei, so dass die Spiegeleigenschaften nicht
verloren gehen. Einfache Stöße, beispielsweise durch
Reinigungsvorrichtungen, führen nicht zu Beschädigungen
oder Funktionseinschränkungen des Umlenkspiegels.
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Die
Spiegelfläche ist vorzugsweise aus V4A-Edelstahl oder einem
vergleichbaren Werkstoff. Vorzugsweise wird für den Umlenkspiegel
V4A mit der Materialnummer 1.4301 oder 1.4404 verwendet, da dieser
Edelstahl eine besonders hohe chemische Beständigkeit aufweist
und wirkungsvoll gereinigt werden kann.
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Vorzugsweise
ist die Spiegelfläche chemisch oder mechanisch poliert.
Dadurch kann die Reflektivität auf ca. 40 bis 60% gebracht
werden. Insbesondere beträgt die Reflektivität
der Oberfläche 47 bis 52% der eingestrahlten Lichtenergie,
wodurch eine eindeutige Auswertung der Lichtsignale durch den optoelektronischen
Sensor gewährleistet ist.
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In
Weiterbildung der Erfindung weisen die Kanten des Umlenkspiegels
Radien auf, wodurch verhindert wird, dass sich Partikel, Schmutz
oder sonstige Rückstände an dem Umlenkspiegel
ablagern können und optimale Reinigungsmöglichkeit
besteht. Damit wird eine besondere Eignung für den Lebensmittelbereich
erzielt.
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In
einer besonderen Ausführungsform sind zwischen dem Befestigungsmittel
und der Spiegelfläche Justiermittel angeordnet. Dadurch
ist es einfach möglich, nach dem Befestigen des Umlenkspiegels beispielsweise
an einem Sensor, z. B. einer Lichtschranke, eine optische Justage
oder Ausrichtung vorzunehmen. Das Justiermittel kann beispielsweise durch
einen biegbaren oder verformbaren Abschnitt zwischen der Spiegelfläche
und dem Befestigungsmittel vorgesehen werden.
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In
Weiterbildung der Erfindung sind die Justiermittel durch eine Dreipunktjustiervorrichtung
gebildet. Bei der Dreipunktjustiervorrichtung ist die Spiegelfläche über
drei einstellbare Befestigungspunkte ausrichtbar. Über
die einstellbaren Befestigungspunkte kann die Spiegelfläche
in jede beliebige Richtung verstellt werden.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform der Erfindung sind die Spiegelfläche
und das Befestigungsmittel zwei Teile, welche über eine
verformbare Kunststoffschicht, insbesondere Silikonmatte beweglich
miteinander verbunden sind, und die Spiegelfläche und das
Befestigungsmittel sind durch wenigstens drei Schrauben, die in
den Eckpunkten eines Dreiecks angeordnet sind und eine Dreipunktjustiervorrichtung
bilden, miteinander verbunden.
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In
einer Ausführungsform ist der Umlenkspiegel einstückig
ausgebildet. Dadurch können zusätzliche Kanten
und Spalten vermieden werden, wodurch eine besondere Eignung für
den Einsatz in der Lebensmittel verarbeitenden Branche besteht.
Durch die einstückige Herstellung ist der Umlenkspiegel des
Weiteren besonders preiswert herstellbar. Da der einstückige
Umlenkspiegel keine beweglichen Teile aufweist, ist er robuster
gegen Beschädigungen und auch gegen mechanische Verstellungen
geschützt, wodurch der Umlenkspiegel eine hohe Verfügbarkeit aufweist.
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Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
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In
der Zeichnung zeigt:
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1;
eine schematische Darstellung einer ersten Ausführungsform
eines Umlenkspiegels und einen optoelektronischer Sensor;
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2;
den Umlenkspiegel aus 1;
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3;
eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels
des Umlenkspiegels mit Justiermitteln.
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1 zeigt
einen erfindungsgemäßen Umlenkspiegel 1 und
einen optoelektronischen Sensor 2. Der Umlenkspiegel 1 ist
gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel
einstückig aus Edelstahl ausgebildet und weist eine chemisch
oder mechanisch polierte Spiegelfläche 6 auf.
Der Umlenkspiegel umfasst eine Platte 20 mit einem Spiegelabschnitt 18, der
die Spiegelfläche 6 aufweist, einem Befestigungsabschnitt 24,
der ein Befestigungsmittel 4 bildet und einem diese Abschnitte
verbindenden Justierabschnitt 22.
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Je
nach Einbausituation der Anwendung ist es notwendig, dass der optische
Strahlengang umgelenkt werden muss. Die Spiegelfläche 6 des
Umlenkspiegels 1 dient dazu, einen oder mehrere Sende- und/oder
Empfangslichtstrahlen 16 des optoelektronischen Sensors 2 in
einem bestimmten Winkel umzuleiten. In dem dargestellten Beispiel
gemäß 1 beträgt der Umlenkwinkel
90°. Es können jedoch auch andere Umlenkwinkel,
beispielsweise in einem Bereich von 30° bis 150° mit
dem erfindungsgemäßen Umlenkspiegel 1 durchgeführt
werden.
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Eine
Umlenkung des Lichtstrahles 16 ist beispielsweise dann
notwendig, wenn der optoelektronische Sensor aufgrund seiner Baugröße
nicht direkt in der gewünschten Strahlrichtung montiert
werden kann. Weiter ist eine Umlenkung notwendig, wenn eine Überwachungsstrecke
sich über mehrere Bereiche in verschiedenen Richtungen
erstreckt.
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Bei
dem verwendeten Edelstahl handelt es sich vorzugsweise um Edelstahl
mit der Handelsbezeichnung V4A mit den Materialnummern 1.4301 oder
1.4404. Jedoch ist es auch möglich, andere Edelstahlarten
zu verwenden, die für den Lebensmittelbereich zugelassen
sind. Der Umlenkspiegel 1 wird dabei einfach aus einem
Blechbogen gewonnen, z. B. durch Laserschneiden, Wasserstrahlschneiden
oder Stanzen und anschließend in die gewünschte
Form gebogen. Rohedelstahlbleche mit bereits chemisch behandelter
Oberfläche sind im Handel erhältlich. Die Oberfläche
ist dabei mit einer Schutzfolie bedeckt. Vor Inbetriebnahme des
Umlenkspiegels 1 wird die Schutzfolie abgezogen, um vor
Einsatz eine Beschädigung oder Verschmutzung der Spiegelfläche 6 zu
vermeiden.
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Zusätzlich
zu der Spiegelfläche 6 weist der Umlenkspiegel 1 noch
Befestigungsmittel 4 auf zur Befestigung des Umlenkspiegels 1 direkt
an dem Sensor 2 oder an einer Oberfläche. Die
Befestigungsmittel 4 in dieser Ausführungsform
weisen eine Bohrung auf, in der der optoelektronische Sensor 2, in
dem Ausführungsbeispiel nach 1 ist dies
ein Zylindersensor mit einer Zylinderform mit Außengewinde,
aufgenommen werden kann. Die Lichtaustrittseite und/oder Lichteintrittseite
ist dabei an einer Stirnseite des optoelektronischen Sensors vorgesehen.
Der Sensor 2 wird dann mit zwei nicht dargestellten Muttern,
welche mit runden Konturen versehen sind, um Flüssigkeitsansammlungen
zu reduzieren bzw. zu vermeiden, mit dem Befestigungsmittel 4 verschraubt.
Der zylindrische Sensor 2 mit dem daran befestigten Umlenkspiegel 1 ist
dann insgesamt sehr platzsparend ausgebildet. Auf die gleiche Weise kann
der Umlenkspiegel 1 mit einer Haltevorrichtung oder einem
Maschinenteil verbunden und befestigt werden.
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Bei
dem optoelektronischen Sensor 2 kann es sich beispielsweise
um Lichtschranken, Einweglichtschranken, Reflexionslichtschranken,
entfernungsmessende Lichttaster, Lichtgitter oder andere optoelektronische
Sensoren handeln.
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Der
erfindungsgemäße Umlenkspiegel 1 wird
in der verarbeitenden und verpackenden Lebensmittel- oder Getränkeindustrie,
der Pharmabranche oder auch in der Halbleiter-Solar-Industrie eingesetzt.
Der Umlenkspiegel 1 wird also überall dort eingesetzt,
wo sehr hohe Anforderungen an die Sauberkeit und Reinheit gestellt werden.
Ob es sich um aggressive Reinigungs- und Desinfektionsmittel z.
B. in Abfüllanlagen handelt, um die Behandlung von Pharma-Sterilboxen
mit Wasserstoffperoxid H2O2 oder
um ätzende Sprühnebel und Dämpfe, wie
sie in nasschemischen Prozessen bei der Herstellung von Solarzellen
auftreten, überall gewährleistet der erfindungsgemäße
Umlenkspiegel 1 über viele Einsatzjahre eine zuverlässige
Funktion.
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2 zeigt
den einstückigen Umlenkspiegel 1 aus 1 ohne
den optoelektronischen Sensor.
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3 zeigt
eine weitere Ausführungsform des Umlenkspiegels 1 mit
Justiermitteln 8 und Befestigungsmittel 4. Der
Umlenkspiegel 1 besteht wenigstens aus dem Spiegelabschnitt 18 mit
der Spiegelfläche 6, dem Befestigungsmittel 4 und
einer Kunststoffschicht 12. Die Kunststoffschicht 12,
beispielsweise eine Silikonmatte verbindet den Spiegelabschnitt 18 und
das Befestigungsmittel 4 über jeweils einen flachen
Abschnitt. In dem flachen Abschnitt des Befestigungsmittels 4 sind
drei Gewinde eingebracht, die in den Eckpunkten eines Dreiecks liegen.
In der Silikonmatte und dem Spiegelabschnitt 18 sind entsprechende
Bohrungen angebracht. In den Bohrungen und den zugeordneten Gewinden
sind drei Einstellschrauben 14 angeordnet, um den Spiegelabschnitt 18 mit
der Spiegelfläche 6 zu justieren. Bei dem Justiermittel 8 handelt
es sich somit um eine Dreipunktjustiervorrichtung 10 mit
den drei Einstellschrauben 14. Durch Drehen der jeweiligen
Einstellschrauben 14 in den Eckpunkten des Dreiecks wird
der Spiegelabschnitt 18 jeweils in eine bestimmte Richtung
verschwenkt. Wird beispielsweise die Einstellschraube 14,
die dem Befestigungsmittel am nächsten ist, angezogen,
so wird der Winkel zwischen Spiegelfläche 6 und
Befestigungsmittel 4 vergrößert. Die
Silikonmatte wird dabei verformt und dient gleichzeitig als Federelement,
welches den Gegendruck zur Einstellschraube 14 erzeugt.
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Die
Silikonmatte ist vorzugsweise bündig mit dem Befestigungsmittel 4 und
dem Spiegelabschnitt 18 angeordnet, so dass keine überstehenden
Kanten entstehen.
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In
allen Ausführungsformen sind die Kanten des Umlenkspiegels
und des Befestigungsmittels vorzugsweise mit Radien versehen, so
dass keine Kanten entstehen, an denen sich Partikel, Schmutz, Rückstände
oder sonstige Ablagerungen bilden können.
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- 1
- Umlenkspiegel
- 2
- optoelektronischer
Sensor
- 4
- Befestigungsmittel
- 6
- Spiegelfläche
- 8
- Justiermittel
- 10
- Dreipunktjustiervorrichtung
- 12
- Kunststoffschicht
- 14
- Schraube
- 16
- Lichtstrahl,
Sende-/Empfangslichtstrahl
- 18
- Spiegelabschnitt
- 20
- Platte
- 22
- Justierabschnitt
- 24
- Befestigungsabschnitt
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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