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Dokumentenidentifikation DE102006016913B4 09.10.2008
Titel Optischer Sensor
Anmelder Leuze electronic GmbH & Co KG, 73277 Owen, DE
Erfinder Argast, Martin, 72584 Hülben, DE;
Schwartz, Günther, 73235 Weilheim, DE;
Doll, Manfred, 70372 Stuttgart, DE;
Dümmel, Thomas, 72584 Hülben, DE
Vertreter Ruckh, R., Dipl.-Phys. Dr.rer.nat., Pat.-Anw., 73277 Owen
DE-Anmeldedatum 11.04.2006
DE-Aktenzeichen 102006016913
Offenlegungstag 25.10.2007
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 09.10.2008
Veröffentlichungstag im Patentblatt 09.10.2008
IPC-Hauptklasse G01V 8/10(2006.01)A, F, I, 20060411, B, H, DE

Beschreibung[de]

Derartige optische Sensoren sind typischerweise als Lichtschranken, Reflexionslichtschranken, Lichttaster, Distanzsensoren und dergleichen ausgebildet und weisen einen Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einen Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger auf, welche in einem gemeinsamen Gehäuse oder in gesamten Gehäusen untergebracht sind. Dem Sender und Empfänger als erste Optikelemente können als weitere Optikelemente Optiken wie Linsen oder auch Blenden zugeordnet sein.

Um eine fehlerfreie Funktion bei der Detektion von Objekten zu gewährleisten, müssen bei optischen Sensoren dieser Art einzelne Optikelemente justiert werden, um eine exakte vorgegebene Strahlführung der Sendelichtstrahlen bzw. Empfangslichtstrahlen zu erhalten.

Zu dieser Justage wird bei optischen Sensoren typischerweise die Position eines Optikelements wie einem Sender, Empfänger oder einer diesen Elementen zugeordneten Linse, mittels einer Einstellschraube verschoben. Die Einstellung erfolgt dabei gegen die Federkraft einer Feder.

Nachteilig hierbei ist einerseits, dass die Positionsgenauigkeit des Optikelements nur ungenügend ist. Zudem ist mit derartigen Einstellungsschrauben nur eine mangelhafte Lagefixierung des Optikelements in der eingestellten Justageposition möglich.

Aus der DE 299 07 270 U1 ist eine Verbindungsvorrichtung für optoelektronische Bauteile eines optischen Sensors bekannt. Die Verbindungsvorrichtung umfasst zwei korrespondierende Kopplungselemente, insbesondere eine Anordnung von Führungsstiften als ersten Kopplungselementen und eine das optoeletrische Bauteil tragenden Platte mit Bohrungen, welche in die Führungsstifte eingeführt werden. Die Platte mit dem optoelektronischen Bauteil wird manuell an den Führungsstiften ausgerichtet und dann mit einer Klebmasse oder mit Lötzinn lagefixiert.

Nachteilig bei dieser Verbindung ist, dass die Justage des optoelektronischen Bauteils nur bei geeigneten optischen Sensoren erfolgen kann. Weiterhin ist nachteilig, dass das Aufbringen der Klebmasse oder des Lötzinns einen zusätzlichen, zeitaufwendigen Fertigungsschritt bei der Herstellung des optischen Sensors bedeutet.

Die einen nachveröffentlichten Stand der Technik bildende DE 10 2005 026 611 B3 betrifft einen Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich, mit in wenigstens einem Gehäuse integrierten Sensorkomponenten, und mit wenigstens einem beweglichen Bedienelement, zu dessen Aufnahme feststehende Komponenten am Gehäuse oder innerhalb des Gehäuses vorgesehen sind. Wenigstens ein Hohlraum ist zwischen dem Bedienelement und einer feststehenden Komponente mit einer Niederdruckspritzmasse befüllt, welche nur an der feststehenden Komponente und nicht an dem Bedienelement haftet.

Die DE 44 08 294 A1 betrifft eine Reflexionslichtschranke zum Erkennen von Objekten innerhalb einer von einem Strahlenbündel durchsetzten Strecke, an deren einem Ende ein Sensor mit einem Strahlungssender und einem Strahlungsempfänger untergebracht ist, während sich am anderen Ende der Strecke ein von der Strahlung beaufschlagter Retroreflektor befindet. Der Verlauf des Strahlquerschnittprofils ist über der Lichtschrankenstrecke durch eine von der Außenseite des Sensorgehäuses zugängliche Einstellanordnung veränderbar, weiche eine Schraubenwelle mit einem von außen zugänglichen Bedienkopf aufweist.

Die DE 10 2004 011 804 A1 betrifft einen optischen Sensor in einem Gehäuse, dessen Stecker oder Kabel und dessen Deckel durch einen Niederdruckspritzvorgang fixiert, verschlossen und abgedichtet werden.

Die DE 103 26 848 A1 betrifft einen optischen Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender, mit einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfänger, mit einer diesem zugeordneten Empfangsoptik mit einem vorgegebenen von den Empfangslichtstrahlen beaufschlagten Sichtfeld, mit einer Ablenkeinheit zur periodischen Ablenkung der Sendelichtstrahlen innerhalb eines vorgegebenen, den Überwachungsbereich definierenden Winkelbereichs und mit einer Auswerteeinheit, in welcher in Abhängigkeit der Empfangssignale am Ausgang des Empfängers ein Objektfeststellungssignal generierbar ist. Im Sichtfeld der Empfangsoptik ist eine Nahbereichsoptik angeordnet, wobei mittels einer Justiereinheit der von der Nahbereichsoptik umfasste Teil des Sichtfelds der Empfangsoptik einstellbar ist.

Die DE 199 07 548 C2 betrifft eine optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Objekten in einem Überwachungsbereich mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden Sender und einem Empfangslichtstrahlen empfangenden Empfangselement, wobei zur Erfassung des Objekts die auf das Empfangselement auftreffende Lichtmenge der Empfangslichtstrahlen in einer Auswerteeinheit bewertet wird. Das Empfangselement ist in mehrere Segmente aufgeteilt und weist ein zentrales kreisförmiges Segment und mehrere äußere Segmente auf, wobei die äußeren Segmente sich zu einem das zentrale Segment umschließenden Ring ergänzen. Zur Justage der optoelektronischen Vorrichtung wird jeweils die Lichtmenge der auf ein Segment auftreffenden Empfangslichtstrahlen ermittelt und die relative Verteilung der Lichtmengen auf den Segmenten mittels einer an einer Außenseite der optoelektronischen Vorrichtung angeordneten Anzeigeeinheit dargestellt wird.

Die DE 199 34 870 C1 betrifft eine Befestigungsvorrichtung zur Befestigung einer Ausrichtvorrichtung an wenigstens einem Gehäuse eines optischen Sensors, wobei der Sensor wenigstens einen in einem ersten Gehäuse integrierten Sender aufweist und die von diesem emittierten Sendelichtstrahlen mittels der Ausrichtvorrichtung auf wenigstens einen in einem zweiten Gehäuse integrierten Empfänger ausgerichtet sind. Die Ausrichtvorrichtung ist dabei so auf einem Träger mit einem Arm montiert, auf welchem ein Hebel drehbar und mit Spiel gelagert ist, dass der Arm und der Hebel im Wesentlichen parallel zueinander verlaufend in einen Spalt zwischen einer Wand eines Gehäuses und einem Wandelement einführbar sind, bis durch Rastmittel am Arm und in der Wand des Gehäuses der Arm relativ zum Gehäuse fixiert ist, und dass durch Verschwenken des Hebels über ineinander greifende Führungsmittel am Arm und am Hebel dieser gegenüber dem Arm aufspreizbar ist, so dass der Hebel mit dem Arm zwischen dem Wandelement und der Wand des Gehäuses festgeklemmt ist.

Die DE 297 24 515 U1 betrifft eine Befestigungsvorrichtung für einen optoelektronischen Sensor, welcher wenigstens ein in einem ersten Gehäuse integriertes, Sendelichtstrahlen emittierendes Sendeelement und wenigstens ein in einem zweiten Gehäuse integriertes Empfangselement aufweist, wobei jedes Gehäuse mittels einer Befestigungsvorrichtung an einer Unterlage befestigbar ist. Wenigstens ein Gehäuse sitzt auf einer Bodenplatte der Befestigungsvorrichtung auf, wobei die Bodenplatte bezüglich dem Unterteil der Befestigungsvorrichtung in ihrer Neigung verstellbar und drehbar gelagert ist. Dabei sind erste und zweite Einstellmittel zur Einstellung des Drehwinkels beziehungsweise der Neigung der Bodenplatte an der Oberseite der Befestigungsvorrichtung betätigbar angeordnet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde einen optischen Sensor der eingangs genannten Art bereitzustellen, bei welchem mit konstruktiv geringem Aufwand eine genaue und reproduzierbare Justage von Optikelementen ermöglicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale der Ansprüche 1 und 2 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben.

Ein wesentlicher Vorteil der Erfindung besteht darin, dass die Niederdruckmasse, die zur Abdichtung des Gehäuses des optischen Sensors dient, gleichzeitig zur Lagefixierung des justierenden Optikelements dient. Damit ist zur Lagefixierung des justierenden Optikelements kein separater Fertigungsschritt notwendig, wodurch die Fertigungszeiten zur Herstellung des optischen Sensors und auch deren Herstellkosten signifikant reduziert werden können.

Gemäß einer ersten Variante der Erfindung können die Stellelemente an der Außenseite des Gehäuses des optischen Sensors angeordnet sein, so dass die mit den Stellelementen durchgeführte Justage bei geschlossenem Gehäuse durchführbar ist. Besonders vorteilhaft ist dabei das Stellelement in das Gehäuse integrierbar, d. h. es bildet einen Bestandteil einer Gehäusewand des Gehäuses. Damit wird die Anzahl der einzelnen Bestandteile des optischen Sensors weiter reduziert.

Als Stellelement kann wenigstens ein Stift vorgesehen sein. Das so ausgebildete Stellelement kann auch in optischen Sensoren mit sehr kleinen Bauformen zur Justage von Optikelementen vorgesehen werden. Vorteilhaft hierbei ist insbesondere, dass durch eine geeignete Ausbildung der Spitze eines Stifts, die gegen das Optikelement geführt ist, die Verschieberichtung des Optikelements zur Durchführung der Justage vorgegeben werden kann. Besonders vorteilhaft liegt der wenigstens eine Stift in einer Bohrung in der Gehäusewand des Gehäuses, so dass mit diesem bei geschlossenem optischen Sensor an dessen Außenseite die Justage des Optikelements durchführbar ist. Dabei ist insbesondere vorteilhaft, dass durch das Einspritzen der Niederdruckmasse die den Stift aufnehmende Bohrung abgedichtet und der Stift zugleich in der Bohrung lagefixiert wird.

Weiterhin kann das Stellelement von einem in einer Gehäusewand elastisch und somit lageveränderbar gelagerten Segment gebildet sein, wobei elastische Lagerung und das Segment selbst Bestandteil des Gehäuses sind. Diese Variante zeichnet sich durch eine geringe Anzahl von Einzelteilen zur Bereitstellung der Justageanordnung für ein Optikelement aus.

Gemäß einer weiteren Variante können Anzeigeelemente wie zum Beispiel an der Außenseite des Gehäuses sichtbar angeordnete Lichtleiter als Stellelemente mitgenutzt werden. Durch die Doppelfunktion der Anzeigeelemente gelingt eine Reduktion der Einzelteile des optischen Sensors.

Gemäß einer weiteren Variante der Erfindung wird die Niederdruckmasse selbst als Stellelement zur Justage verwendet. Diese Variante zeichnet sich durch einen besonders einfachen Aufbau aus, wobei besonders vorteilhaft ist, dass keine separaten Teile zur Ausbildung des Stellelements benötigt werden. Weiterhin ist vorteilhaft, dass in diesem Fall der Justagevorgang des Optikelements und dessen Lagefixieren durch das Einspritzen der Niederdruckmasse in einem einzigen Arbeitsgang durchgeführt werden kann. Besonders vorteilhaft sind zur Justage des Optikelements auf dieses von der Außenseite des Gehäuses her mehrere räumlich zueinander abgesetzte Einspritzkanäle vorgesehen. So kann die Position des Optikelements durch die Vorgabe der Reihenfolge, in welcher die Niederdruckmasse in die Einspritzkanäle eingespritzt wird, sowie der Vorgabe des jeweiligen Einspritzdrucks, mit welchem Niederdruckmasse in einen der Einspritzkanäle eingespritzt wird, genau vorgegeben werden.

Die Stellelemente können einerseits direkt auf die zu justierenden Optikelemente einwirken oder andererseits auf Bauteile, auf oder in welchen die Optikelemente einzeln oder in Mehrfachanordnungen angeordnet sind.

Die Optikelemente können einerseits von dem Sender und/oder dem Empfänger des optischen Sensors gebildet sein oder andererseits von diesen zugeordneten Elementen zwei Optiken, insbesondere Linsen, Blenden oder auch einem Sendelichtleiter, dessen Position relativ zum Sender in Form eines Sonderchips ausgerichtet werden muss.

Die Optikelemente wie ein Sender oder ein Empfänger können auf einer Leiterplatte angeordnet sein, deren Position mittels des Stellelements justierbar ist. Weiterhin kann eine Sendeoptik oder eine Empfangsoptik in Form einer Linse in einem Tubus als zu justierendes Bauteil angeordnet sein. Weiterhin kann ein Kollimator, in welchem ein Sender und eine Sendeoptik integriert sind, als zu justierendes Bauteil vorgesehen sein. Schließlich können Blenden als justierende Optikelemente vorgesehen sein.

Die Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

1: Blockschaltbild eines optischen Sensors.

2: Erste Ausführungsform eines Stellelements zur Justierung eines Optikelements und optischen Sensors.

3: Zweite Ausführungsform eines Stellelements zur Justierung eines Optikelements und optischen Sensors.

4: Dritte Ausführungsform eines Stellelements zur Justierung eines Optikelements und optischen Sensors.

5: Vierte Ausführungsform eines Stellelements zur Justierung eines Optikelements und optischen Sensors

  • a) Längsschnittdarstellung
  • b) Seitenansicht.

6: Spritzvorrichtung für die Ausführungsform gemäß den 5a und 5b.

7: Fünftes Ausführungsbeispiel zur Justierung eines Optikelements eines optischen Sensors.

8a: Längsschnitt durch eine Variante des optischen Sensors gemäß 7.

8b: Querschnitt durch den optischen Sensor gemäß 8a.

9a: Letztes Ausführungsbeispiel zur Justierung eines Optikelements eines optischen Sensors.

9b: Schematische Darstellung der Sende- und Empfangsoptik des optischen Sensors gemäß 9a.

10: Siebtes Ausführungsbeispiel zur Justierung eines Optikelements eines optischen Sensors.

11: Achtes Ausführungsbeispiel zur Justierung eines Optikelements eines optischen Sensors.

1 zeigt schematisch den Aufbau eines als Lichttaster ausgebildeten optischen Sensors 1. Der optische Sensor 1 umfasst einen Sender 2 in Form einer Leuchtdiode oder dergleichen, welcher Sendelichtstrahlen 3 emittiert. Weiterhin ist ein Empfangslichtstrahlen 4 empfangender Empfänger 5 vorgesehen, welcher von einer Photodiode oder dergleichen gebildet ist. Bei der Erfassung von Objekten 6 in einem Überwachungsbereich werden die Sendelichtstrahlen 3 zum jeweiligen Objekt 6 geführt und von dort als Empfangslichtstrahlen 4 zurück zum Empfänger 5 reflektiert. Zur Strahlformung der Sendelichtstrahlen 3 ist dem Sender 2 eine Sendeoptik 7 vorgeordnet. Mittels einer Empfangsoptik 8 erfolgt die Fokussierung der Empfangslichtstrahlen 4 auf den Empfänger 5. Aus den Empfangssignalen am Ausgang des Empfängers 5 wird in einer Auswerteeinheit 9, die von einem Mikroprozessor oder dergleichen gebildet ist, ein binäres Objektfeststellungssignal generiert, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt 6 im Überwachungsbereich befindet oder nicht. Das Objektfeststellungssignal wird über einen nicht dargestellten Schaltausgang ausgegeben. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind der Sender 2 und der Empfänger 5 auf einer gemeinsamen Leiterplatte 10 angeordnet. Weiterhin ist dem Sender 2 zur Ausblendung eines Teils der Sendelichtstrahlen 3 eine Blende 11 nachgeordnet. Sämtliche Komponenten des optischen Sensors 1 sind in einem Gehäuse 12 angeordnet.

2 zeigt eine erste Ausführungsform eines optischen Sensors 1 gemäß 1 in einer Längsschnittdarstellung. Die Leiterplatte 10, die im vorliegenden Fall zur Aufnahme der Auswerteeinheit 9 sowie des Senders 2 und des Empfängers 5 als Optikelementen dient, liegt an den Gehäusewänden an der Ober- und Unterseite des Gehäuses 12 an. Das Gehäuse 12 besteht im vorliegenden Fall aus einem Kunststoff-Spritzteil. Zur Justierung der Optikelemente, d. h. des Senders 2 und des Empfängers 5, kann die Leiterplatte 10 in der in 2 mit x bezeichneten Richtung verschoben werden. Die Justage erfolgt mittels eines Stellelements, welches im vorliegenden Fall von einem Segment 12a des Gehäuses 12 gebildet ist, welches in einer Gehäusewand elastisch und damit verstellbar gelagert ist. Die elastische Lagerung wird erzielt durch einen dünnen ringförmigen Steg 12b, der ebenfalls Bestandteil der Gehäusewand ist. Der Steg 12b besteht aus einem Wandsegment des Gehäuses 12 mit stark reduzierter Wandstärke und ist daher elastisch verformbar, so dass durch Ausüben eines Anpressdrucks an der Außenseite des Gehäuses 12 auf das Segment 12a die Leiterplatte 10 im Gehäuse 12 verschoben werden kann. Die Positionsverstellung des Segments 12a kann mittels einer nicht dargestellten Vorrichtung erfolgen. Sobald durch Andrücken gegen das Segment 12a die Leiterplatte 10 in ihrer Sollposition liegt, wird eine Niederdruckmasse 13 über Einspritzkanäle 14, 14' in den Gehäuseinnenraum eingespritzt. Mit der Niederdruckmasse 13 wird einerseits das Gehäuse 12 gegen Eindringen von Feuchtigkeit und Verschmutzungen abgedichtet. Zugleich wird auch die Leiterplatte 10 in ihrer Sollposition lagefixiert. Bei der Niederdruckmasse 13 handelt es sich um eine Kunststoffmasse, die im flüssigen Zustand in einem Niederdruckspritzvorgang in das Gehäuse 12 eingespritzt wird und dann bei Erkalten erstarrt.

3 zeigt eine Variante der Ausführungsform gemäß 2. Auch in diesem Fall liegt die den Sender 2 und den Empfänger 5 aufnehmende Leiterplatte 10 an gegenüberliegenden Seiten des Gehäuses 12 des optischen Sensors 1 an. Als Stellelement zur Justage der Leiterplatte 10 ist im vorliegenden Fall ein Anzeigeelement in Form eines Lichtleiters 15 vorgesehen. Der kuppelförmige obere Teil des Lichtleiters 15 liegt an der Außenseite des Gehäuses 12 frei. Ein stiftförmiger Teil des Lichtleiters 15 ist durch eine Bohrung 12c im Gehäuse 12 geführt und an die Leiterplatte 10 angekoppelt. Der Lichtleiter 15 liegt mit Spiel in der Bohrung 12c, so dass durch Ausüben eines Drucks auf den Lichtleiter 15 an der Außenseite des Gehäuses 12 die Leiterplatte 10 in der mit x bezeichneten Richtung verschoben werden kann. Sobald bei der so durchgeführten Justage die Leiterplatte 10 mit den Optikelementen in ihrer Sollposition liegt, wird wiederum die Niederdruckmasse 13 über die Einspritzkanäle 14, 14' in den Innenraum des Gehäuses 12 zur Lagefixierung der Leiterplatte 10 eingespritzt. Dabei erfolgt wiederum zugleich die Abdichtung des Gehäuses 12 mittels der Niederdruckmasse 13, insbesondere auch der Bohrung 12c.

4 zeigt eine weitere Variante der Ausführungsform gemäß 2. Die Leiterplatte 10 mit dem Sender 2 und dem Empfänger 5 im Gehäuse 12 des optischen Sensors 1 wird wiederum über ein Stellelement justiert. Als Stellelement ist im vorliegenden Fall ein Stift 16 vorgesehen, der in einer Bohrung 12c des Gehäuses 12 geführt ist. Mittels einer geeigneten Vorrichtung wird von der Außenseite des Gehäuses 12 ein Druck auf den Stift 16 ausgeübt, wodurch dieser in den Innraum des Gehäuses 12 geschoben wird. Dadurch wird die Leiterplatte 10 zur Justage des Senders 2 und des Empfängers 5 verschoben. Wie aus 4 ersichtlich, ist der Stift 16 an einer Vorderseite abgeschrägt und liegt an einem entsprechend abgeschrägten Rand der Leiterplatte 10 an. Dadurch wird erreicht, dass bei Einschieben des Stifts in x-Richtung die Leiterplatte 10 senkrecht hierzu in y-Richtung verschoben wird. Die Fixierung der Leiterplatte 10 erfolgt wiederum durch Einspritzen von Niederdruckmasse 13 über einen Einspritzkanal 14.

Die 5a und 5b zeigen eine erweiterte Ausführungsform eines optischen Sensors 1. 5a zeigt den optischen Sensor 1 in einem Längsschnitt, 5b zeigt eine Seitenansicht des Gehäuses 12 des optischen Sensors 1. In diesem Fall sind als zu justierende Optikelemente der Sender 2 und die Sendeoptik 7 in einem Tubus 17 angeordnet. In der Frontwand des Gehäuses 12 ist ein Austrittsfenster 18 integriert. Der Tubus 17 liegt an den Innenseiten des Gehäuses 12 dicht an, so dass mit dessen der Bereich des Austrittsfensters 18 abgedichtet wird, so dass bei Einspritzen von Niederdruckmasse 13 über den Einspritzkanal 14 die Niederdruckmasse 13 nicht an das Austrittsfenster 18 gelangen kann.

Zur Justage des Senders 2 und der Sendeoptik 7 als Optikelementen wird die Position des Tubus 17 mittels zweier Stifte 16, 16' als Stellelementen eingestellt, welche wiederum in Bohrungen 12c in einer Gehäusewand geführt sind. Durch den Stift 16 wird der Tubus 17 in der x-y-Ebene gedreht. Durch den Stift 16' wird der Tubus in der x-z-Ebene gedreht. Die Lagefixierung des Tubus 17 erfolgt durch Einspritzen von Niederdruckmasse 13 in den Einspritzkanal 14. 6 zeigt den optischen Sensor 1 gemäß den 5a, 5b in einer Spritzvorrichtung 19, die zum Einspritzen der Niederdruckmasse 13 in den Einspritzkanal 14 dient. Mit Schiebern 19a als Bestandteilen der Spritzvorrichtung 19 wird ein Anpressdruck auf die Stifte 16, 16' ausgeübt um die Justage des Tubus vor Einspritzen der Niederdruckmasse 13 vorzunehmen. Der Justagevorgang wird dadurch kontrolliert, dass der optische Sensor 1 innerhalb der Spritzvorrichtung liegend ein Objekt 6 als Target vermisst. Durch Beobachten des Sendelichtflecks auf dem Target wird die Güte der Justage kontrolliert.

7 zeigt eine weitere Ausführungsform eines optischen Sensors 1, bei welchem der Sender 2 auf einer ersten Leiterplatte 10' und der Empfänger 5 auf einer zweiten Leiterplatte 10 angeordnet sind. Die Leiterplatten 10, 10' sind zur Justage des Senders 2 und des Empfängers 5 positionsverstellbar angeordnet. Der Sender 2, der Empfänger 5 sowie die diesen zugeordnete Sendeoptik 7 und Empfangsoptik 8 sind in einem gemeinsamen Tubus integriert. Im vorliegenden Fall wird die Niederdruckmasse 13, die in das in 7 nicht dargestellte Gehäuse 12 eingespritzt wird, zugleich als Stellelement zur Positionsverstellung der Leiterplatten 10, 10' als auch als Mittel zur Lagefixierung der Leiterplatten 10, 10' genutzt. Die Positionsverstellung der Leiterplatten 10, 10' erfolgt bevorzugt derart, dass an diese räumlich abgesetzte Einspritzkanäle 14, 14' herangeführt sind. Durch eine geeignete Vorgabe der Reihenfolge, in welcher die Niederdruckmasse 13 in die Einspritzkanäle 14, 14' eingeführt wird, und durch die Vorgabe des Einspritzdrucks in dem jeweiligen Einspritzkanal 14, 14' kann die Positionierung der Leiterplatten 10 durchgeführt werden.

Die 8a, b zeigen eine Variante der Ausführungsform gemäß 7. 8a zeigt einen Längsschnitt durch den optischen Sensor 1, 8b zeigt einen Querschnitt durch den optischen Sensor 1. Im Innenraum des Gehäuses 12 liegt eine Leiterplatte 10 zur Aufnahme des Empfängers 5 und der Auswerteeinheit 9. In die Leiterplatte 10 sind Schlitze so eingefräst, dass eine über Leiterplattenstege 10a an die Leiterplatte 10 gekoppelte weitere Leiterplatte 10' gebildet wird, auf welcher der Sender 2 liegt. Die Leiterplattenstege 10a sind so dünn, dass diese gebogen werden können, so dass zur Justage des Senders 2 die Leiterplatte 10' in der mit x bezeichneten Richtung gegenüber der Leiterplatte 10 verschoben werden kann. Durch selektives Einspritzen von Niederdruckmasse 13 in die Einspritzkanäle 14, 14' kann die Position der Leiterplatte 10' gezielt verändert und zugleich fixiert werden. Wie aus 8b ersichtlich, sind die Einspritzkanäle 14, 14' durch einen Trennsteg 20 als Bestandteil des Gehäuses 12 getrennt.

Zudem sind die Zwischenräume zwischen den Leiterplatten 10, 10' durch Abdeckungen 21 abgedichtet, so dass die Niederdruckmasse 13 nicht in den Bereich des Austrittsfensters 18 gelangen kann. Wie aus 8a ersichtlich, wird zuerst Niederdruckmasse 13 in den Einspritzkanal 14' eingespritzt, wodurch die Leiterplatte 10' zur Justierung des Senders 2 in der Zwischenebene nach links ausgelenkt wird. Nach Erkalten der Niederdruckmasse 13 wird zur weiteren Lagefixierung der in 8a dargestellten Justageposition des Senders 2, Niederdruckmasse 13 auch in den Einspritzkanal 14 eingespritzt.

Die 9a, b zeigen eine weitere Ausführungsform eines optischen Sensors 1. 9a zeigt einen ersten Querschnitt durch den optischen Sensor 1 mit einer im Gehäuse 12 gelagerten Leiterplatte 10, auf welcher als zu justierende Optikelemente der Sender 2 und der Empfänger 5 angeordnet sind.

9b zeigt einen zweiten Querschnitt durch den optischen Sensor 1 mit einer Sendeoptik 7 und einer Empfangsoptik 8, welche stationär innerhalb des Gehäuses 12 gelagert sind. Zur Ausrichtung des Senders 2 relativ zur Sendeoptik 7 und zur Ausrichtung der Empfangsoptik 8 relativ zum Empfänger 5, kann die Leiterplatte 10 in ihrer Position verändert werden. Hierzu ist die Leiterplatte 10 mit einer muldenförmigen Aussparung 22 auf einer Wippe 23 an der Unterseite des Gehäuses 12 kippbar gelagert. Die Sollposition der Leiterplatte, die in 9a durch ein Verkippen um &Dgr; y aus der Horizontalen angedeutet ist, kann durch nicht dargestellte Stellelemente, wie sie in den Ausführungsbeispielen gemäß den 2 und 4 beschrieben sind, vorgenommen werden. Die Lagefixierung an der Leiterplatte 10 erfolgt wiederum durch Einspritzen von Niederdruckmasse 13 in das Gehäuse 12.

10 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors 1. Im Gehäuse 12 des optischen Sensors 1 ist eine Leiterplatte 10 ortsfest gelagert, auf welcher der Sender 2 und der Empfänger 5 angeordnet sind. In Öffnungen 12d, e der Frontwand des Gehäuses 12 sind eine dem Sender 2 zugeordnete Sendeoptik 7 und eine dem Empfänger 5 zugeordnete Empfangsoptik 8 zugeordnet. Die komplette Baueinheit der Sendeoptik 7, der Empfangsoptik 8 sowie dem Sender 2 und dem Empfänger 5 ist in einem Tubus 17 integriert. Zur Justage der Sendeoptik 7 relativ zum Sender 2 und der Empfangsoptik 8 relativ zum Empfänger 5 kann auf diese ein Justierring 24 von der Außenseite des Gehäuses 12 auf die Sendeoptik 7 bzw. auf die Empfangsoptik 8 aufsetzt werden. 10 zeigt einen auf die Sendeoptik 7 aufgesetzten Justierring 24. Mit dem Justierring 24 wird die Sendeoptik 7 und in gleicher Weise auch die Empfangsoptik 8 in y-Richtung ausgerichtet. Die Lagefixierung erfolgt wiederum durch Einspritzen von Niederdruckmasse 13 in das Gehäuse 12.

11 zeigt eine Variante der Ausführungsform des optischen Sensors 1 gemäß 10. Der Sender 2 und der Empfänger 5 sind wiederum auf einer ortsfest angeordneten Leiterplatte 10 angeordnet und mit der Sendeoptik 7 und der Empfangsoptik 8 in einem Tubus 17 integriert. Im Unterschied zur Ausführungsform gemäß 10 sind bei dem optischen Sensor 1 gemäß 11 die Sendeoptik 7 und die Empfangsoptik 8 ortsfest in der Frontwand des Gehäuses 12 gelagert. Als zu justierendes Optikelement ist dem Sender 2 im vorliegenden Fall eine Blende 11 nachgeordnet. Ein Rand der Blende 11 ist in einem Sockel 25 als Bestandteil des Gehäuses 12 gelagert. Der gegenüberliegende Rand der Blende 11 liegt in einem Schlitz 26 der Gehäusewand. Dadurch ist die Blende 11 in y-Richtung verschiebbar. Mittels eines Werkzeugs kann von der Außenseite des Gehäuses 12 gegen die Blende 11 gedrückt werden, wodurch diese zur Justage in y-Richtung verschoben wird. Sobald die Blende 11 in ihrer Sollposition liegt, erfolgt deren Lagefixierung durch Einspritzen der Niederdruckmasse 13 in das Gehäuse 12.

1
Optischer Sensor
2
Sender
3
Sendelichtstrahlen
4
Empfangslichtstrahlen
5
Empfänger
6
Objekt
7
Sendeoptik
8
Empfangsoptik
9
Auswerteeinheit
10
Leiterplatte
10'
Leiterplatte
10a
Leiterplattensteg
11
Blende
12
Gehäuse
12a
Segment
12b
Steg
12c
Bohrung
12d
Öffnung
12e
Öffnung
13
Niederdruckmasse
14
Einspritzkanal
14'
Einspritzkanal
15
Lichtleiter
16
Stifte
16
Stifte
17
Tubus
18
Austrittsfenster
19
Spritzvorrichtung
19a
Schieber
20
Trennsteg
21
Abdeckung
22
Aussparung
23
Wippe
24
Justierung
25
Sockel
26
Schlitz


Anspruch[de]
Optischer Sensor zur Erfassung von Objekten (6) in einem Überwachungsbereich, mit Optikelementen umfassend wenigstens einen Sendelichtstrahlen (3) emittierenden Sender (2) und/oder einen Empfangslichtstrahlen (4) empfangenden Empfänger (5), welche innerhalb eines Gehäuses (12) angeordnet sind, wobei wenigstens ein Optikelement durch wenigstens ein Stellelement justierbar ist, und das justierte Optikelement durch eine in das Gehäuse (12) eingespritzte Niederdruckmasse (13), welche ein Dichtmittel für das Gehäuse (12) bildet, lagefixiert ist, wobei das Stellelement von der Niederdruckmasse (13) gebildet ist, welche durch Einspritzkanäle (14, 14') zu dem zu justierenden Optikelement oder einem das Optikelement aufnehmenden Bauelement geführt ist, und wobei die Justageposition des Optikelements durch Vorgabe der Reihenfolge des Einspritzens von Niederdruckmasse (13) in die einzelnen Einspritzkanäle (14, 14') und/oder durch Vorgabe des Einspritzdrucks, mit welchem Niederdruckmasse (13) in einen Einspritzkanal (14, 14') einspritzbar ist, bestimmt ist. Optischer Sensor zur Erfassung von Objekten (6) in einem Überwachungsbereich, mit Optikelementen umfassend wenigstens einen Sendelichtstrahlen (3) emittierenden Sender (2) und/oder einen Empfangslichtstrahlen (4) empfangenden Empfänger (5), welche innerhalb eines Gehäuses (12) angeordnet sind, wobei wenigstens ein Optikelement durch wenigstens ein Stellelement justierbar ist, und das justierte Optikelement durch eine in das Gehäuse (12) eingespritzte Niederdruckmasse (13), welche ein Dichtmittel für das Gehäuse (12) bildet, lagefixiert ist, und wobei das Stellelement von einem elastisch gelagerten Segment (12a) einer Gehäusewand des Gehäuses (12) gebildet ist, oder als Stellelement wenigstens ein Stift (16, 16') vorgesehen ist, welcher von der Außenseite des Gehäuses (12) betätigbar ist, oder das Stellelement von einem mit dem Optikelement verbundenen Anzeigeelement gebildet ist, welches an der Außenseite des Gehäuses sichtbar installierbar ist. Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Segment (12a) über elastisch verformbare Stege (12b) mit dem Grundkörper der Gehäusewand verbunden ist. Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Stege (12b) Bestandteil der Gehäusewand sind. Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Stift (16, 16') in einer Bohrung (12c) einer Gehäusewand des Gehäuses (12) geführt ist. Optischer Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der oder jeder Stift (16, 16') in dessen Längsrichtung verschiebbar ist. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement mittels eines Stifts (16) in Verschieberichtung des Stifts (16) verschiebbar ist. Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Optikelement mittels eines Stifts (16) quer zur Verschieberichtung des Stifts (16) verschiebbar ist. Optischer Sensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Spitze des Stifts (16) eine Abschrägung aufweist. Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Anzeigeelement von einem Lichtleiter (15) gebildet ist, wobei ein stiftförmiger Teil des Lichtleiters (15) mit Spiel in einer Bohrung (12c) in einer Gehäusewand verschiebbar gelagert ist. Optischer Sensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtleiter (15) lagefixiert ist, indem die Bohrung (12c) mit Niederdruckmasse (13) befüllt ist. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (2) und/oder der Empfänger (5) als Optikelement auf einer Leiterplatte (10) angeordnet ist, wobei mittels des Stellelements die Position der Leiterplatte (10) justierbar ist. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass als Optikelement eine Sendeoptik (7) oder eine Empfangsoptik (8) in einem Tubus (17) gelagert ist, dessen Position mittels eines Stellelements justierbar ist. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Sender (2) und eine Sendeoptik (7) als Optikelement in einem Kollimator integriert sind, dessen Position mittels eines Stellelements justierbar ist. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass als Optikelement eine Blende (11) dem Sender (2) oder Empfänger (5) zugeordnet ist, dessen Position mittels eines Stellelements justierbar ist. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 1 bis 15, dadurch gekennzeichnet, dass mittels eines Stellelements die Position eines Sendelichtleiters bezüglich des Senders (2) justierbar ist.






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