DE69230432T2

DE69230432T2 - Photoelektischer schalter

Info

Publication number: DE69230432T2
Application number: DE69230432T
Authority: DE
Inventors: Jeffrey G. Herman; Mark C. Matzka
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1991-10-25
Filing date: 1992-10-21
Publication date: 2000-06-21
Anticipated expiration: 2012-10-22
Also published as: US5367158A; WO1993008487A1; DE69230432D1; MX9206130A; EP0564641B1; US5665961A; EP0564641A1; EP0564641A4; ES2143477T3

Description

I. Hintergrund der Erfindung

Einsatzbereich der Erfindung:

Diese Erfindung betrifft elektrische Schalter und speziell einen fotoelektrischen Schalter zum Einleiten oder Ändern der Betriebsweise einer Maschine auf für den Benutzer sichere Art und Weise.

II. Beschreibung des Stands der Technik:

Schon seit langem werden zwei räumlich voneinander getrennte und manuell betätigte Schalter zum Aktivieren der Betriebsweisen von Maschinen benutzt, wie z. B. bei Stanzpressen, Nietmaschinen, Rohrbiegemaschinen, Punktschweißmaschinen oder ähnlichen Maschinen. Mit der räumlichen Trennung der beiden Schalter soll gewährleistet werden, daß beide Hände des Bedieners vor ihrem Einsatz von der Maschine entfernt positioniert sind. Für die weitere Sicherheit des Bedieners müssen diese zwei Schalter gleichzeitig betätigt werden und im Abstand voneinander positioniert sein, um die gleichzeitige Betätigung beider Schalter mit einer Hand zu vermeiden. Die Federal Occupational Safety and Health Administration (OSHA) [föderales Berufssichterheits- und Gesundheitsamt] legte das Kriterium fest, dem solche Maschinen entsprechen müssen, um die Sicherheit des Bedieners ausreichend zu gewährleisten.
Der Stand der Technik benutzte zuerst einen mechanisch betätigten einpoligen Grobhandumschalter. Diese Grobhandschalter stehen üblicherweise in einer offenen Stellung unter Federdruck, d. h. es ist konstanter Druck erforderlich, um den normalerweise offenen Kontakt zu schließen. Die Verwendung von zwei räumlich getrennten Grobhandschaltern erwies sich für den vorgesehenen Zweck als ausreichend. Da der Bediener jedoch einen konstanten Druck auf die Grobhandschalter ausüben muß, um eine Betätigung herbeizuführen, litten Bediener infolge des wiederholten und kräftigen Einsatzes ihrer Finger und Handgelenke an Sehnenscheidenentzündungen. Diese Sehnenscheidenentzündungen der Finger und des Handgelenks sind als Handwurzeltunnelsyndrom bekannt. Als Folge dieser Erkrankungen traten Ermüdungen und Beschwerden bei den Arbeitern auf. Dadurch nahm die Produktivität ab, wobei gleichzeitiger häufiger Arbeitsunfähigkeitsansprüche gemäß den Arbeiterschutzgesetzen und -programmen geltend gemacht wurden.
Das mit Grobhandschaltern verbundene Problem wurde größtenteils durch den fotoelektrischen Schalter nach Herman u. a. in US Patent Nr. 4 939 358 beseitigt. Dieses Schaltgerät bedient sich einer infraroten Lichtquelle und einer Fotodiode, die an sich gegenüberstehenden Seiten eines Schlitzes positioniert werden, wobei der Schlitz zur Aufnahme eines oder mehrerer Finger des Bedieners ausgeführt ist. Wenn die Finger des Bedieners in den Schlitz eingeführt werden, versperren oder unterbrechen sie den Lichtweg zwischen der Lichtquelle und der Fotodiode. Ansprechend auf die Unterbrechung oder Versperrung aktiviert die Fotodiode ein Relais, um den Pol dieses Relais von einem normalerweise geschlossenen in einen normalerweise offenen Kontakt umzuschalten. Wenn der infrarote Strahl umgekehrt wiederhergestellt wird, kommt es zum Deaktivieren des Relais, und der Relaispol versetzt sich wieder in die normalerweise geschlossene Stellung zurück. Obwohl der von Herman u. a. entwickelte fotoelektrische Schalter die meisten mit den Grobhandschaltern verbundenen Probleme löste, erwies sich das Einführen der Finger in den Schlitz filz den Bediener als unangenehm, und die Seiten der Finger wurden wund, weil sie wiederholt mit der Unterseite des Schlitzes in Berührung kamen.
Diese Erfindung beschreibt einen verbesserten fotoelektrischen Schalter, der bedienerfreundlich ist und mehrere Sicherheitsmerkmale beinhaltet, die von Schaltern des Stands der Technik nicht geboten wurden.

Zusammenfassung dieser Erfindung:

Diese Erfindung vermittelt dementsprechend einen fotoelektrischen Schalter zum Einsatz mit einer Maschine bestehend aus:
einer Abdeckung mit vorgeformter Finger-Auflagefläche;
einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Lichtstrahles quer über die besagte Finger- Auflagefläche, wobei der besagte Lichtstrahl dadurch unterbrochen wird, daß der Bediener mindestens einen Finger auf die besagte Finger-Auflagefläche legt;
einer Ausgangsvorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals;
Vorrichtungen zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung zur Erzeugung des besagten Ausgangssignals als Antwort auf die Unterbrechung des besagten Strahls;
Vorrichtungen zur Deaktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung, um das besagte Ausgangssignal als Antwort auf die beendete Unterbrechung des besagten Lichtstrahles zu beenden;
gekennzeichnet dadurch, daß folgende Elemente vorgesehen sind:
Fehlerschutzvorrichtungen zur Deaktivierung der besagten Vorrichtungen zur Aktivierung der Ausgangsvorrichtung als Antwort auf das Erkennen von mindestens einem Fehler, wobei die besagte Maschine durch eine elektrische Wechselstromquelle, die eine Wechselspannung innerhalb eines vorher eingestellten Wechselspannungsbereiches liefert, betrieben wird und wobei die besagten Fehlerschutzvorrichtungen aus folgendem bestehen:
einer Niederspannungsschutzvorrichtung, die anspricht, wenn die besagte Wechselspannung unter einen vorher eingestellten Wert fällt und ein Niederspannungssignal erzeugt, welches die Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung sperrt.
Dieses Erfindung vermittelt weiter
einen fotoelektrischen Schalter bestehend aus:
einer Abdeckung mit vorgeformter Finger-Auflagefläche;
einer Vorrichtung zur Erzeugung eines Infrarot-Lichtstrahles quer über die besagte Finger-Auflagefläche, wobei der besagte Lichtstrahl dadurch unterbrochen wird, daß der Bediener mindestens einen Finger auf die besagte Finger-Auflagefläche legt;
einer Ausgangsvorrichtung zur Erzeugung eines Ausgangssignals;
Vorrichtungen zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung zur Erzeugung des besagten Ausgangssignals als Antwort auf die Unterbrechung des besagten Strahles;
Vorrichtungen zur Deaktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung, um das besagte Ausgangssignal als Antwort auf die beendete Unterbrechung des besagten Lichtstrahles zu beenden;
gekennzeichnet dadurch, daß folgende Elemente vorgesehen sind:
Fehlerschutzvorrichtungen zur Deaktivierung der besagten Vorrichtungen zur Aktivierung der Ausgangsvorrichtung als Antwort auf das Erkennen von mindestens einem Fehler;
und die besagten Fehlerschutzvorrichtungen, die aus folgendem bestehen:
einer Schutzvorrichtung gegen starkes Umgebungslicht zur Sperrung der Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung als Antwort auf hohe infrarote Umgebungsstrahlung, die über einen vorher eingestellten Wert hinausgeht.
Bei einer bevorzugten Ausführung dieser Erfindung besteht jeder fotoelektrische Schalter aus einer vorgeformten Finger-Auflagefläche, Vorrichtungen zum Erzeugen eines Lichtstrahles über der Finger-Auflagefläche, der durch die Auflage von mindestens einem Finger auf die Finger-Auflagefläche der Abdeckung durch den Bediener versperrt wird und einem Relais, das einen aktivierten Zustand annehmen kann, in dem es ein Eingangssignal an eine Maschinensteuerungsschaltung erzeugt. Jeder fotoelektrische Schalter vertilgt außerdem über eine Vorrichtung zum Aktivieren des Relais als Antwort auf das Versperren des Strahles durch wenigstens einen Finger des Bedieners, der auf die Finger-Auflagefläche der Abdeckung gelegt wird und einer Vorrichtung zum Deaktivieren des Relais als Antwort auf die Beendung der Versperrung des Strahls.
Die bevorzugte Ausführung des fotoelektrischen Schalters beinhaltet eine Schutzschaltung gegen zu starke Umgebungslichtpegel, die das Aktivieren des Relais bei zu starker Umgebungsbeleuchtung verhindern sowie eine Vorrichtung zum Einschalten einer Fehlermeldelampe, wenn ein oder mehrere Relaiskontakt(e) feststecken oder in der eingeschalteten Stellung verschweißen.
Der Schalter ist ein bedienerfreundlicher fotoelektrischer Schalter, der wenigstens eine oder mehrere Fehlererkennungsschaltungen und eine vorgeformte Abdeckung mit einer benutzerfreundlichen Finger-Auflagefläche aufweist. Der fotoelektrische Schalter erzeugt ein Ausgangssignal, wenn der Bediener einen oder mehrere Finger auf die Finger-Auflagefläche legt.
An sich gegenüberliegenden Seiten der Finger-Auflagefläche sind zwei erhabene Fingerführungen gebildet, die die Finger des Bedieners auf die Finger-Auflagefläche leiten. Über der Finger-Auflagefläche wird ein infraroter Impulslichtstrahl erzeugt, der durch das Plazieren wenigstens eines Fingers auf der Finger-Auflagefläche unterbrochen oder versperrt wird.
Aus praktischen Erwägungen wird die Abdeckung aus einem transparenten Kunststoff oder einem gefärbten oder roten Stoff hergestellt werden, damit Schalter am Arbeitsplatz auffällt.
Es ist vorteilhaft, eine infrarote Leuchtdiode in eine der erhabenen Fingerführungen an einer Seite der Finger-Auflagefläche einzulassen, während in die erhabene Fingerführung der gegenüberliegenden Seite der Finger-Auflagefläche ein Fototransistor eingelassen wird, der das Auflegen wenigstens eines Fingers auf die Finger-Auflagefläche auf der Abdeckung feststellt. Ein Relais erzeugt ein Ausgangssignal, das Brummen und Leitungsstößen gegenüber immun ist, wobei die Aktivierung des Relais verhindert wird, wenn die Wechselstromspannung unter einen festgelegten Spannungswert abfällt, um die Aktivierung der Maschine zu verhindern, wenn die Wechselstromspannung unter einer Minimumbetriebsspannung liegt.
Der fotoelektrische Schalter kann auch eine Schutzschaltung gegen festsitzende oder verschweißte Kontakte beinhalten, die eine Fehlermeldelampe einschaltet, wenn sich die Kontakte im aktivierten Zustand festfressen oder verschweißen.
Es kann eine Anti-Tease-Schaltung vorgesehen werden, die das Aktivieren des Schalters verhindert, wenn die zum Unterbrechen des Lichtstrahls erforderliche Zeit länger ist als ein festgelegter Zeitraum.
Diese Erfindung wird nachfolgend beispielhaft näher erläutert, wobei auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird. Es zeigt/zeigen:
Fig. 1 eine aufgegliederte Ansicht des fotoelektrischen Schalters.
Fig. 2 zwei fotoelektrische Schalter, die auf einer Schalttafel montiert sind sowie das Plazieren der Finger auf der Finger-Auflagefläche zum Aktivieren des fotoelektrischen Schalters.
Fig. 3 eine alternative Montageanordnung des fotoelektrischen Schalters auf einer Schalttafel.
Fig. 4A und Fig. 4B zugehörige Abschnitte des Schaltbildes der auf der Leiterplatte enthaltenen Schaltung.
Fig. 5 ein Blockschaltbild, aus dem das Verhältnis der fotoelektrischen Schalter zur Steuerung und der logischen Schaltung der Maschine hervorgeht.
Fig. 5A eine Grafik, aus der die Aktivitätskurven der beiden RC-Schaltungen hervorgehen, die zum Aktivieren des Relais-Flipflops benutzt werden.

Detaillierte Beschreibung der Erfindung und deren bevorzugter Ausführung

Fig. 1 ist eine aufgegliederte Ansicht des verbesserten fotoelektrischen Schalters 10. Der fotoelektrische Schalter 10 beinhaltet eine elektronische Leiterplatte 12, mit der eine Abdeckung 14 verbunden ist. Die Leiterplatte 12 und die Abdeckung 14 sind miteinander zementiert und mit Hilfe von Schraubbefestigungen 18 an ihren vier Ecken in einem Gehäuse 16 untergebracht. Alternativ können die Leiterplatte 12 und die durchsichtige Abdeckung 14 unmittelbar auf einer Schalttafel 48 montiert werden, siehe Fig. 3. Die Schalttafel 48 weist eine rechteckige Öffnung 50 auf, in der der fotoelektrische Schalter 10 aufgenommen wird, sowie Gewindebohrungen 52, in die die Schraubbefestigungen 18 aufgenommen werden.
Die Abdeckung 14 weist eine flache Unterseite 20 auf, die mit der Peripherie der Leiterplatte 13 zementiert ist und eine vorstehende Finger-Auflagefläche 22. Die vorstehende Finger-Auflagefläche weist eine zentral ausgeführte Finger-Auflagefläche 24 auf, die zum angenehmen Abstützen von wenigstens zwei Fingern des Bedieners ausgeführt ist, siehe Fig. 2. An gegenüberliegenden Seiten der Finger-Auflagefläche 24 sind zwei räumlich voneinander getrennte Fingerführungen 26 und 28 ausgeführt, die eine positive Lokalisierung eines oder mehrerer Finger(s) auf der Finger-Auflagefläche 24 bilden.
Die Fingerführungen 26 und 28 sind hohl und enthalten jeweils eine Leuchtdiode 30 und einen Fototransistor 32, die mit der Leiterplatte 12 verbunden sind. Die Leuchtdiode 30 und der Fototransistor 32 sind so in die Fingerführungen 26 und 28 eingebettet, daß der direkte Lichtweg 34 zwischen diesen zwei Elementen extern von der Abdeckung 14 und über die Finger-Auflagefläche 24 verläuft.
Die Abdeckung 14 besteht vorzugsweise aus einem infrarotdurchlässigen Kunststoff, so daß das aus der Leuchtdiode 30 ausgestrahlte Licht durch die Seitenwände gestrahlt wird, wie z. B. durch die Seitenwand 36 der Fingerführungen 26 und 28 und vom Fototransistor 32 empfangen wird. Der durchsichtige Kunststoff ist vorzugsweise gefärbt oder rot, damit er in einer industriellen Umgebung auffällt.
Alternativ kann die Abdeckung 14, wie in Fig. 3 abgebildet, aus einem milchigen Material hergestellt werden, in das Fenster, wie z. B. Fenster 54, das infrarotdurchlässig ist, an den Seitenwänden gegenüber den Fingerführungen 26 und 28 eingelassen sind, die einen infrarotdurchlässigen Lichtweg zwischen der Leuchtdiode 30 und dem Fototransistor 32 bilden.
Die Leiterplatte 12 beinhaltet eine elektronische Schaltung 38, die in Fig. 4A und 4B abgebildet wird sowie ein Relais 40 mit mehreren Kontakten, die Leuchtdiode 30, den Fototransistor 32 und einen elektrischen Anschluß 42. Der elektrische Anschluß ermöglicht die Versorgung der elektronischen Schaltung 38 mit Wechselstrom und ermöglicht das Senden der durch den fotoelektrischen Schalter erzeugten Stromsignale an ein Nutzgerät, wie z. B. eine Maschinensteuerung.
Das Gehäuse 16 weist einen Hohlraum auf, in dem sich das Relais 40 mit mehreren Kontakten und der Elektroanschluß 42 befindet/befinden. Weiter weist das Gehäuse 16 mindestens einen elektrischen Ausgang 44 auf. Das Gehäuse 16 weist ebenfalls einen oder mehrere Befestigungsvorsprung/Befestigungsvorsprünge 46 auf, der/die der Montage des Gehäuses 16 an einer angemessenen Stelle im Verhältnis zur vom Schalter 10 gesteuerten Maschine dient/dienen.
Beim Betrieb von Maschinen, wie z. B. Stanzpressen, Nietmaschinen, Rohrbiegemaschinen, Punktschweißmaschinen und ähnlichen Maschinen, bei denen die Gefahr besteht, daß die Hand des Bedieners versehentlich verletzt oder sogar amputiert werden könnte, wenn sie nicht vor der Aktivierung entfernt würde, werden normalerweise zwei fotoelektrische Schalter 10 und 10', d. h. ein Schalter pro Hand, vorgesehen, um die Kriterien zu erfüllen, die von der Federal Occupational Safety and Health Administration (OSHA) [föderales Berufssichterheits- und Gesundheitsamt] vorgegeben werden. Die beiden fotoelektrischen Schalter 10 und 10', wie sie in Fig. 2 abgebildet sind, werden auf einer Schalttafel 48 montiert und befinden sich vorzugsweise in einem Abstand zueinander, der groß genug ist, um der gleichzeitigen Aktivierung durch dieselbe Hand vorzubeugen. Allgemein werden diese Schalter im Abstand von 304,8 bis 406,4 mm voneinander entfernt montiert, wobei es sich um die Schulterbreite eines Bedieners handelt. Dieser Abstand wurde von Bedienern in der Praxis bei der gleichzeitigen Betätigung beider Schalter als angenehm empfunden.
Wie Fig. 5 zeigt, sind die fotoelektrischen Schalter 10 und 10' mit einer elektrischen Maschinensteuerung und logischen Schaltung 56 verbunden, die die Funktionen der Maschine 58 steuert. Die Maschinensteuerung und logische Schaltung 56 ist von herkömmlicher Konstruktionsweise und dem Fachmann bekannt. In der bevorzugten Ausführung der Steuerung und der logischen Schaltung 56 werden zwei Steuersignale von jedem fotoelektrischen Schalter 10 und 10' empfangen. Das erste Steuersignal ist mit einem Öffnerkontakt (N/C) des Relais 40 über mehrere Kontakte verbunden, während das zweite Steuersignal mit einem Schließerkontakt des Relais 40 über mehrere Kontakte verbunden ist. Der Zustand des Relais 40, in dem entweder die Schließer- oder die Öffnerkontakte geschlossen sind, hängt davon ab, ob der Fototransistor 32 Licht aus der Leuchtdiode 30 empfängt oder der Lichtweg zwischen der Leuchtdiode 30 und dem Fototransistor durch einen Finger des Bedieners, der auf die Finger-Auflagefläche 24 gelegt wird, unterbrochen oder versperrt wird.
Wenn die Maschinensteuerung und logische Schaltung 56 ein Signal aus beiden fotoelektrischen Schaltern 10 und 10' empfängt, wird dadurch angezeigt, daß die Schließerkontakte geöffnet sind, d. h. die Funktion der Maschine wird deaktiviert. Umgekehrt bedeutet das, daß wenn die Steuerung und logische Schaltung ein Signal empfängt, das anzeigt, daß das Relais aktiviert wurde, um die Schließerkontakte zu schließen, die Maschine aktiviert wird. Wie noch im Zusammenhang mit dem Schaltbild in Fig. 4A und 4B erläutert wird, wird das Relais 40 aktiviert, wenn der Lichtweg zwischen der Leuchtdiode 30 und dem. Fototransistor 32 unterbrochen oder durch das Auflegen wenigstens eines Fingers durch den Bediener auf die Finger- Auflagefläche 24 blockiert wird.
Da die Maschinensteuerung und logische Schaltung 56 nicht Bestandteil dieser Erfindung und ihre Funktion dem Fachmann einschlägig bekannt ist, wird diese hier, um ein besseres Verständnis der Erfindung herbeizuführen, nicht weiter erörtert.
Die Details der elektronischen Schaltung 38, die in der Leiterplatte 12 enthalten ist, werden in Fig. 4A und 4B abgebildet. Der Wechselstrom wird über die Eingangsklemmen 100 und 102 geleitet, siehe Fig. 4B. Dieser Wechselstrom weist eine Nennspannung im Bereich von 90 bis 140 V auf und wird durch Kondensator 106 und Induktoren 108 sowie 110 auf einen Ganzwellengleichrichter 104 angesetzt. Die Induktoren 108 und 110 bilden zusammen mit dem Kondensator 112 und den stegverbundenen Zener-Dioden 114 und 116 einen Übergangsfilter an der Stromeingangsseite der Schaltung. Dieser Übergangsentstörungsfilter verzögert die Übergangsanstiegszeit und reduziert die Amplitude des Hochfrequenzrauschens der Wechselstromleitungen. Die stegverbundenen Zener-Dioden 114 und 116 beschränken gleichfalls die maximale Wechselstromspannung auf ca. 150 V und blockieren weiter das Stromleitungsgeräusch sowie die Übergangsspannungsspitzen. So werden diese Störungen daran gehindert, in die Schaltung einzudringen, was zu Fehlauslösungen oder einer Aktivierung des Relais 40 führen könnte.
Der Ganzwellengleichrichter 105 richtet den Wechselstrom gleich aus und erzeugt einen positiven Gleichstromspannungsausgang, der für den elektrischen Antrieb der Leuchtdiode 30, des Fototransistors 32 und der restlichen Schaltung dient. Eine Zener- Diode 118, wie sie in Fig. 4A abgebildet ist, beschränkt die Ausgangsspannung des Ganzwellengleichrichters 104 auf 12 V DC. Der Kondensator 120 filtriert den 12 V DC des Ganzwellengleichrichters 104.
Der filtrierte 12 V Gleichstromausgang des Ganzwellengleichrichters 104 wird, wie dargestellt, auf die B+ Leistungen 122 und 124 angesetzt.
Der Eingang eines 700 Hertz Oszillators, der aus einem Funktionsverstärker 126, den Widerständen 128 bis 134 und einem Kondensator 136 besteht, ist über einen Widerstand 138 mit der Unterseite eines Transistors 140 verbunden. Der Transistor 140 ist seriell mit der infraroten Leuchtdiode 30 zwischen der B+ Leitung 122 und der Masse verbunden. Der Ausgang der infraroten Leuchtdiode 30 ist deshalb ein pulsierender Lichtstrahl mit einem 40% Dienstzyklus und einer 700 Hertz-Frequenz.
Wie schon angedeutet, wird der infrarote Impulslichtstrahl, der von der infraroten Leuchtdiode 30 erzeugt wird, vom Fototransistor 32 empfangen. Dieser ist seriell mit dem Widerstand 142 zwischen der B+ Leitung 124 und der Masse eingebunden. Die Verbindung zwischen dem Fototransistor 32 und dem Widerstand 142 ist durch die Kapazitanz 146 und den Widerstand 148 mit dem Minuseingang des Funktionsverstärkers 144 verbunden. Der Pluseingang des Funktionsverstärkers 144 ist mit der Verbindung der Widerstände 150 und 152 verbunden, die einen Spannungsteiler zwischen der B+ Leitung 124 und der Masse bilden. Die Werte der Widerstände 150 und 152 werden so ausgewählt, daß der Funktionsverstärker 144 unter normalen Betriebsbedingungen ein Impulsausgangssignal als Antwort auf den Empfang des pulsierenden Lichtstrahles aus der infraroten Leuchtdiode 30 durch den Fototransistor 32 erzeugt.
Der pulsierende Ausgang des Funktionsverstärkers 144 wird von der Schaltung gerichtet, die sich aus den Dioden 154 und 156, den Kondensatoren 158 und 160 sowie dem Widerstand 162 zusammensetzt. Die Kapazitanz des Kondensators 160 und der Widerstandswert des Widerstands 162 werden so ausgewählt, daß sich eine verhältnismäßig kurze RC-Zeitkonstante ergibt, die durch Kurve 60 in Fig. 6 angegeben wird. Das Potential über dem Kondensator 160 wird mittels der Diode 166 auf den Eingang eines Wechselrichters 154 und unmittelbar an den Eingang des Wechselrichters 168 angesetzt. Eine RC-Verzögerungsschaltung, bestehend aus einem Kondensator 170 und Widerstand 172, der eine in Figur als Kurve 62 abgebildete Zeitkonstante aufweist, die länger als die Zeitkonstante der Kurve 60 ist.
Der Ausgang des Wechselrichters 164 wird unmittelbar auf den Takteingang eines Fehler-Flipflops 174 und durch den Wechselrichter auf den D-Eingang des Relais- Flipflops 178 angesetzt. Der Ausgang des Wechselrichters 168 wird unmittelbar an den Takteingang des Relais-Flipflops 178 und durch den Kondensator 180 an einen Eingang des NAND-Gatters 182 geleitet. Der Ausgang des NAND-Gatters 182 ist durch die Diode 184 mit dem RÜCKSTELL-Eingang des Relais-Flipflops 178 verbunden. Der RÜCKSTELL-Eingang des Relais-Flipflops 178 ist gleichfalls über den Widerstand 186 mit der Erde verbunden. Der Ausgang des NAND-Gatters 182 wird durch die Diode 188 über die Leitung 118 mit dem RÜCKSTELL-Eingang des Fehler-Flipflops 174 verbunden.
Der Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 ist mit der Unterseite des Transistors 190 verbunden, der mit der Spule 192 des Relais 40 zwischen der Wechselstromeingangsleitung und der Erde seriell verbunden ist. Der Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 ist mit dem D-Eingang des Fehler-Flipflops 174, mit einem Eingang des NAND-Gatters 194 und der Unterseite des Transistors 186 verbunden. Der Transistor 196 ist seriell mit einem Leuchtmelder, wie z. B. einer Leuchtdiode 198 zwischen dem Q-Ausgang des Fehler-Flipflops 174 und dem Ausgang eines Komparators 200 über die Leitung 210 verbunden. Wenn kein Fehler besteht, ist der Q- Ausgang des Fehler-Flipflops 174 ein Erdpotential und der Ausgang des Komparators 200 ein positives Potential.
Die Schaltung wirkt, wenn kein Fehler ansteht, wie folgt: Vor der Unterbrechung des Strahles befindet sich das Relais-Flipflop 178 im RÜCKSTELL-Zustand, wobei der Q-Ausgang ein Erdpotential ist und sein Q-Ausgang auf einem positiven Potential steht. Wenn der Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 ein Erdpotential darstellt, leitet der Transistor 190 nicht, und die Spule 192 des Relais 40 ist deaktiviert. Die Stellung der Pole des Relais 40 geht aus Fig. 4B hervor. Der positive Q-Ausgang des Relais- Flipflops 178 versetzt den Transistor 196 in einen leitenden Zustand, wodurch die Leuchtdiode 198 aktiviert wird, was darauf hinweist, daß das Relais 40 deaktiviert ist. Das Fehler-Flipflop 174 befindet sich ebenfalls im Rückstellzustand, bei dem sein Q- Ausgang auf einem Erdpotential steht.
Solange der infrarote Strahl nicht unterbrochen wird, erzeugt der Fototransistor 32 ein Impulssignal am Eingang des Funktionsverstärkers 144, der ein verstärktes Impulssignal erzeugt. Dieses verstärkte Impulssignal wird zum Erzeugen eines positiven Potentials über dem Kondensator 160 durch die Dioden 154 und 156 gerichtet. Das positive Potential über dem Kondensator 160 wird mit den seriell verbundenen Wechselrichtern 164 und 176 auf den D-Eingang des Relais-Flipflops 178 angesetzt. Ein negatives Taktsignal aus dem Wechselrichter 168 wird auf den Takteingang des Flipflops 178 angesetzt. Das auf den Takteingang angesetzte Minussignal hält das Flipflop 178 in seinem bestehenden Rückstellzustand, solange sich sein Q-Ausgang auf einem Erdpotential und sein Q-Ausgang auf einem Positiven Potential befindet.
Wenn der Bediener einen oder mehrere Finger auf die Finger-Auflagefläche 24 der Abdeckung 14 legt, wird der Lichtstrahl unterbrochen, wodurch das Impulssignal am Eingang des Funktionsverstärkers 144 beendet wird. Das Potential über dem Kondensator 160 beginnt mit einer Rate schneller als das Potential über dem Kondensator 170 zu zerfallen. Das Flipflop 178 spricht auf die Vorderkante des Plussignals an, das vom Wechselrichter 168 und dem Takt-Flipflop 178 ausgegeben wird, während das Signal über dem Kondensator 170 noch positiv ist. Dadurch verändert sich der Zustand des Relais-Flipflops 178, und sein Q-Ausgang nimmt ein positives Potential an, während sein Q-Ausgang ein Erdpotential annimmt. Das positive Potential am Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 versetzt den Transistor 190 in einen leitenden Zustand. Die Spule 192 des Relais 40 wird dann durch den Strom aus der Wechselstrom-Eingangsklemme 100 durch die Induktanz 108, die Diode 109 und den Transistor 190 aktiviert. Dadurch wechseln die Pole des Relais 40 ihren Zustand. Auch der Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 stellt ein Erdpotential an die Unterseite des Transistors 196, was zum Deaktivieren des Leuchtmelders (LED) 198 führt, wodurch angezeigt wird, daß das Relais 40 aktiviert wurde.
Wenn der Bediener seinen Finger zwischen der infraroten Leuchtdiode 30 und dem Fototransistor 32 entfernt, wird wieder ein Impulssignal auf den Minuseingang des Funktionsverstärkers 144 angesetzt, der einen verstärkten Impulsausgang erzeugt. Dieser Impulsausgang wird von den Dioden 154 und 156 gerichtet, was ein positives Potential an die Eingänge der Wechselrichter 164 und 168 stellt. Der Wechselrichter 168 erzeugt ein negatives Ausgangssignal, das durch einen Kondensator 180 auf einen Eingang des NAND-Gatters 182 angesetzt wird. Der Ausgang des NAND-Gatters 182 wird als Antwort auf das Minuspotential, das auf seinen Eingang angesetzt wird, zum positiven Potential, das auf den RÜCKSTELL-Eingang des Relais-Flipflops 178 angesetzt wird. Das positive Potential, das auf den RÜCKSTELL-Eingang angesetzt wird, stellt das Relais-Flipflop 178 zurück, wodurch sein Q-Ausgang auf das Erdpotential und sein Q-Ausgang auf ein positives Potential zurückgebracht wird.
Das Erdpotential am Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 wird an der Unterseite des Transistors 190 angesetzt, wodurch dieses nichtleitend wird, was zum Deaktivieren der Relaisspule 192 des Relais 40 führt. Dadurch kehrt der Schalter in seinen Ruhezustand zurück, was die Kontakte des Relais 40 in ihre nicht aktivierten Stellungen zurückführt, d. h. die Öffnerkontakte schließen sich, und die Schließerkontakte öffnen sich. Das positive Potential am Q-Ausgang des Relais-Flipflops 178 versetzt den Transistor 196 in den leitenden Zustand, wodurch der Leuchtmelder (LED) 198 ein sichtbares Signal erzeugt, womit auf den deaktivierten Zustand des Relais 40 hingewiesen wird.
Die Diode 111 und der Kondensator 113, die parallel mit der Relaisspule 192 verbunden sind, sind zum Entstören des induktiven Rücklaufpotentials vorgesehen, das erzeugt wird, wenn die Relaisspule 192 deaktiviert wird.
Der fotoelektrische Schalter 10 verfügt über mehrere Fehlerschutzschaltungen, die dem Erhöhen der Sicherheit und Zuverlässigkeit des fotoelektrischen Schalters dienen. Der Fehlerschutz wirkt bei den folgenden Bedingungen:
1) wenn der Wechselstrom schwächer als der Minimumbetriebsstrom des gesteuerten Geräts ist,
2) wenn eine zu starke infrarote Umgebungsbeleuchtung herrscht, die die Funktion des Schalters beeinträchtigen könnte.
Im Zusammenhang mit den o. g. Bedingungen kann ein Fehlerschutz für die folgenden Bedingungen vorgesehen werden:
3) wenn einer oder mehrere der Kontakte des Relais 40 verschweißt ist/sind oder in der aktivierten Stellung festsitzt/festsitzen und
4) wenn der infrarote Lichtstrahl blockiert oder durch Schmutz in den Seitenwänden der Fingerführungen versperrt wird;
5) wenn, nach dem ersten Anlauf, der Strahl nicht unterbrochen wird und es zu keiner Aktivierung des Relais kommt.
Ein Komparator 202 erzeugt ein Fehlersignal, wenn die Wechselstromspannung schwächer als das Minimumbetriebspotential des gesteuerten Geräts ist. Dieses Fehlersignal deaktiviert das Relais 40 und schaltet einen Leuchtmelder (LED) 204 ein, wie es in diesem Text noch erläutert wird.
Der positive Eingang des Komparators 202 ist über einen Widerstand 206 mit der 12 V B+ Leitung 122 und durch die Zener-Diode 208 mit der Erde verbunden. Die Zener-Diode 208 hält das Potential am Pluseingang des Komparators 202 auf einer festgelegten Bezugsspannung von ca. 5,1 V. Der Minuseingang des Komparators 202 ist eine angeschlossene Verbindung zwischen dem permanenten Widerstand 210 und einem variablen Widerstand 212, die einen Spannungsteiler zwischen der B+ Leitung 122 und Erde bilden. Der variable Widerstand 212 wird so eingestellt, daß der Ausgang des Komparators 202 auf der Leitung 203 ein positives Potential darstellt, wenn die Wechselspannung über den Eingangsklemmen 100 und 102 unter die Minimumbetriebsspannung für das gesteuerte Gerät fällt.
Der positive Potentialausgang des Komparators 202 stellt das Relais-Flipflop 178 durch die Diode 213 so, daß sein Q-Ausgang ein Erdpotential und sein Q-Ausgang ein positives Potential wird. Das positive Potential am Ausgang des Komparators 202 auf Leitung 203a versetzt auch den Transistor 214, Fig. 4B, in den leitenden Zustand, wodurch die Unterseite des Transistors 190 auf ein Erdpotential gestellt wird, was den Transistor 190 nichtleitend macht, wodurch wiederum das Relais 40 deaktiviert wird. Deshalb bleibt der Transistor 190 nichtleitend, während die elektronische Schaltung zunächst mit Strom versorgt wird, was eine versehentliche Aktivierung des Relais 40 verhindert. Weiter setzt das positive Potential am Ausgang des Komparators 202 auf der Leitung 203b das Fehler-Flipflop 174, wodurch der Q-Ausgang ein positives Potential und sein Q-Ausgang ein Erdpotential wird. Wenn der Q-Ausgang des Fehler-Flipflops 178 ein positives Potential wird, wird der Transistor 196 nichtleitend, was zum Deaktivieren des Leuchtmelders (LED) 198 führt. Das Erdpotential am Q-Ausgang des Fehler-Flipflops 174, das auf einen Eingang des NAND-Gatters 216 angesetzt wird, führt dazu, daß dessen Ausgang ein positives Potential wird, wodurch der Transistor 218 in einen leitenden Zustand versetzt wird. Das aktiviert eine Fehlerlampe, wie z. B. die Leuchtdiode 204, wodurch auf das Erkennen eines Fehlers hingewiesen wird.
Die Niederspannungsauswerteschaltung schaltet ebenfalls kurzfristig den Leuchtmelder (LED) 204 ein, wenn der Strom dem fotoelektrischen Schalter 10 erstmals zugeführt wird. Wenn die Wechselstromspannung jedoch höher als die Minimumbetriebsspannung des zu steuernden Geräts geht, wird der Ausgang des Komparators 202 zum Erdpotential, was zum Beenden des Ansetzens des positiven Potentials auf den Eingang des Wechselrichters 220 führt. Dessen Eingang wird dann über den Widerstand 248 zum Erdpotential. Ansprechend darauf, daß sein Eingang zum Erdpotential wird, erzeugt der Wechselrichter 248 ein positives Potential an seinem Ausgang, das über Leitung 221 auf den RÜCKSTELL-Eingang des Fehler-Flipflops 174 angesetzt wird. Der Q-Ausgang des Fehler-Flipflops 174 wird dann zum Erdpotential und sein Q-Ausgang wird zum positiven Potential.
Wie schon erläutert, wird das Relais-Flipflop 178, wenn der Ausgang des Komparators 202 ein positives Potential ist, so zurückgestellt, daß sein Q-Ausgang ein positives Potential wird, das an der Unterseite des Transistors 196 angesetzt wird, wodurch dieser leitend gemacht wird. Der Sender des Transistors 196 ist mit dem Q- Ausgang des Fehlerrelais verbunden, der auf einem Erdpotential steht. Dadurch wird der Transistor 196 leitend und erregt den Leuchtmelder (LED) 198. Gleichzeitig ist der Ausgang des NAND-Gatters 194 ein positives Potential als Antwort auf das am Ausgang des Wechselrichters 250 erzeugte Erdpotential. Der Eingang des Wechselrichters 250 ist durch einen Öffnerkontakt 252 des Relais 40 mit der B+ Leitung verbunden.
Der zweite Eingang des NAND-Gatters 216 ist mit dem Q-Ausgang des Fehler- Flipflops 174 verbunden, der gleichfalls ein positives Potential darstellt. Wenn beide Eingänge des NAND-Gatters 216 positiv sind, wird sein Ausgang zum Erdpotential, was zur Folge hat, daß der Transistor 218 nichtleitend und der Leuchtmelder (LED) 204 deaktiviert wird. Dadurch wird die Schaltung in ihren Normalbetrieb versetzt, bevor der infrarote Lichtstrahl zwischen der infraroten Leuchtdiode 30 und dem Fototransistor 32 unterbrochen wird.
Für den Fall, daß eine starke infrarote Umgebungsbeleuchtung vorhanden ist, die den normalen Betrieb der Schaltung unzuverlässig oder unmöglich machen würde, beinhaltet die Schaltung 38 eine Schaltung zum Erkennen eines hohen infraroten Umgebungsfehlers, die auf hohe infrarote Umgebungsbeleuchtung anspricht und die das Relais 40 deaktiviert sowie den Fehlerleuchtmelder (LED) 204 aktiviert. Diese Fehlerschutzschaltung besteht aus einem Komparator 200, dessen positiver Eingang mit einem Spannungsteiler, bestehend aus den Widerständen 226 und 228, zwischen der B+ Leitung 124 und der Erde verbunden ist. Der negative Eingang des Komparators 200 ist an die Verbindung zwischen dem Fototransistor 32 und dem Widerstand 142 angeschlossen. Unter normalen Betriebsbedingungen liegen die Spitze oder das maximale Potential dieser Verbindung zwischen dem Fototransistor 32 und dem Widerstand 142 unter dem Potential des positiven Einganges des Komparators 200, so daß der Ausgang des Komparators 200 ein ununterbrochenes positives Potential darstellt. Dieses positive Potential am Ausgang des Komparators 200 wird, wie schon erörtert, über die Leitung 232 auf einen Eingang des NAND-Gatters 230 und die Anode des Leuchtmelders (LED) 198 angesetzt (siehe Fig. 4B). Der zweite Eingang des NAND-Gatters 230 wird über den Widerstand 234 mit der B+ Leitung 124 verbunden. Wenn der Ausgang des Komparators 200 ein positives Potential ist, erzeugt das NAND- Gatter 230 an seinem Ausgang ein Erdpotential, das vom Wechselrichter 236 zum positiven Potential gewandelt wird. Dieses positive Potential am Ausgang des Wechselrichters 236 wird auf einen Eingang des NAND-Gatters 182 angesetzt. Der zweite Eingang des NAND-Gatters 182 wird durch den Widerstand 238 mit der B+ Leitung 124 und durch den Kondensator 190 mit dem Ausgang des Wechselrichters 168 verbunden.
Wenn die infrarote Umgebungsbeleuchtung ein festgelegtes Niveau übersteigt, wird das Potential an der Verbindung zwischen dem Fototransistor 32 und dem Widerstand 142 größer als das Potential am positiven Eingang des Komparators 200, wodurch sein Ausgang ein Erdpotential wird. Dieses Erdpotential deaktiviert den Leuchtmelder (LED) 198 und verleitet den Ausgang des NAND-Gatters 230 dazu, sich in ein positives Potential zu verändern, das durch den Wechselrichter 236 in ein Erdpotential gewandelt wird. Der Ausgang des NAND-Gatters 182 wird dann zum positiven Potential, das das Relais-Flipflop 178 zurückstellt, wodurch das Relais 40, wie schon erläutert, deaktiviert wird. Weil der Ausgang des Komparators 200 auf der Leitung 232 ein Erdpotential ist, wird der Leuchtmelder (LED) 204 durch die Diode 240 aktiviert, deren Anode mit dem Leuchtmelder (LED) 198 durch den Widerstand 242 und dessen Kathode mit Hilfe der Leitung 232 mit dem Erdpotential am Ausgang des Komparators 200 verbunden ist.
Wenn ein Kontakt oder mehrere Kontakte im Relais 40 verschweißt oder in der aktivierten Stellung festgefressen ist/sind, steckt der Öffnerkontakt 252 des Relais 40, der mit dem Eingang des Wechselrichters 250 verbunden ist, in einem normalerweise geöffneten Zustand fest. Dadurch wird das positive Potential am Eingang des Wechselrichters 250 beendet. Der Eingang des Wechselrichters 250 wird dann zum Erdpotential, und sein Ausgang wird zu einem positiven Potential. Dieses positive Potential führt dazu, daß der Ausgang des NAND-Gatters 194 ein negatives Potential wird, was wiederum zur Folge hat, daß der Ausgang des NAND-Gatters 216 positiv wird. Der positive Ausgang des NAND-Gatters 216 führt dazu, daß der Transistor 218 leitend wird, wodurch der Fehlerleuchtmelder (LED) 204 aktiviert wird.
Wenn die Fenster zwischen der Leuchtdiode 30 und dem Fototransistor 32 schmutzig werden oder der Lichtstrahl sonstwie ununterbrochen oder versperrt wird, wird das Potential über dem Kondensator 160, Fig. 4A, zum Erd- oder fast zum Erdpotential. Dadurch wird ein Erdpotential an den Eingang des Wechselrichters 164 und ein positives Potential an den Eingang des Wechselrichters 176 gestellt, wodurch ein Erdpotential am D-Eingang des Relais-Flipflops 178 entsteht. Das Erdpotential über dem Kondensator 160 führt dazu, daß der Wechselrichter 168 einen positiven Taktimpuls erzeugt, der das Relais-Flipflop 178 so taktet, daß ein Erdpotential an seinem Q-Ausgang entsteht, wodurch das Relais 40, wie schon erläutert, deaktiviert wird, während ein positives Potential an seinem Q-Ausgang entsteht, das auf den D- Eingang des Fehler-Flipflops 174 angesetzt wird. Der Takteingang aus dem Ausgang des Wechselrichters 164, der über die Leitung 165 erfolgt, taktet das Fehler-Flipflop 174 auf seinen eingestellten Zustand, während sein Q-Ausgang ein positives Potential und sein Q-Ausgang ein Erdpotential annimmt. Wenn der Q-Ausgang des Fehler-Flipflops 174, wie schon erläutert, ein positives Potential ist, wird der Leuchtmelder (LED) 198 deaktiviert. Wenn der Q-Ausgang des Flipflops 174 ein Erdsignal ist, wird der Fehlerleuchtmelder (LED) 204 aktiviert. Weiter wird der positive Ausgang des Wechselrichters 164 über die Diode 244 auf den Eingang des Wechselrichters 220 angesetzt, wodurch dessen Ausgang ein Erdsignal wird. Dieses Erdsignal wird über den Kondensator 246 und Leitung 221 auf den RÜCKSTELL-Eingang des Fehler-Flipflops 174 angesetzt, um sicherzustellen, daß das Fehler-Flipflop 174 durch die Vorderkante des Taktimpulses aus dem Ausgang des Wechselrichters 164 getaktet wird.
Die unterschiedlichen Zeitkonstanten der RC-Schaltungen, die mit dem D- Eingang des Relais-Flipflops 178 verbunden sind, insbesondere die erste RC-Schaltung, bestehend aus dem Kondensator 160 und dem Widerstand 162 sowie die zweite RC- Schaltung, bestehend aus dem Kondensator 170 und dem Widerstand 172, stellen gleichfalls eine Anti-Teasing-Schaltung dar, die es verhindert, daß der Bediener eine abnormale Betriebsweise des fotoelektrischen Schalters 10 erzeugt. Der fotoelektrische Schalter 10 dient Applikationen, bei denen der infrarote Lichtstrahl in weniger als 20 ms durch das Auflegen eines oder mehrerer Finger auf der Finger-Auflagefläche 24 zwischen den Fingerführungen 26 und 28 vollständig unterbrochen wird. Der Bediener kann versuchen, den fotoelektrischen Schalter 10 durch langsames Vorschieben seines Fingers entlang der Finger-Auflagefläche zu täuschen, um die Intensität des infraroten Lichtstrahls von dessen Maximumwert auf Null zu reduzieren. Um den abnormalen Betrieb zu verhindern, wird die Zerfallrate der ersten RC-Schaltung so ausgewählt, daß sie bedeutend kürzer ist als die Zerfallrate der zweiten RC-Schaltung (siehe Fig. 6), so daß der von der ersten RC-Schaltung erzeugte Taktimpuls mindestens 20 ms eher auftritt, als das Potential, das durch die zweite RC-Schaltung erzeugt wird, auf einen Wert unter dem abfällt, der zum Auslösen des Relais-Flipflops 178 erforderlich ist, um den Zustand, ansprechend auf das Taktsignal, zu wechseln. Wenn die von der Fotodiode empfangene Intensität des Lichtsignals langsam mit einer Rate gleich der oder geringer als die Zerfallrate der zweiten RC-Schaltung abnimmt, dann zerfallen beide RC- Schaltungen ungefähr mit der gleichen Geschwindigkeit, und das Taktsignal wird erzeugt, wenn das Potential des D-Eingangs des Relais-Flipflops 178 unter das Potential abfällt, das zum Wandel des Zustands des Relais-Flipflops 178, ansprechend auf das Taktsignal, erforderlich ist. Wenn also der infrarote Lichtstrahl langsam unterbrochen wird, d. h. getäuscht wird, wechselt das Relais-Flipflop seinen Zustand nicht, und das Relais 40 wird nicht aktiviert.
Zusammenfassend ist die elektronische Schaltung des fotoelektrischen Schalters 10 eine DC-Relais-Antriebsschaltung, die sich ohne weiteres auf eine festgelegte Minimumspannung sowie zum Eliminieren von Relaischatter einstellen läßt. Diese Schaltung ist verhältnismäßig immun gegenüber Geräuschen und Eingangsleitungsstößen. Der fotoelektrische Schalter beinhaltet mindestens vier Fehlerschutzschaltungen, die eine Aktivierung des Relais 40 verhindern und einen Leuchtmelder erregen oder einschalten, wenn die Eingangs-Wechselstromspannung schwächer als die Minimumbetriebsspannung des zu steuernden Geräts abfällt, wenn der Umgebungslichtpegel über einem festgelegten Niveau liegt, das den normalen Betrieb des fotoelektrischen Schalters stören würde, wenn sich ein oder mehrere Kontakt(e) des Relais im aktivierten Zustand verschweißt(en) oder festfrißt/festfressen oder wenn die Fenster in der Sichtlinie zwischen der infraroten Leuchtdiode und dem Fototransistor verschmutzt oder ununterbrochen versperrt werden.
Diese Erfindung beschränkt sich in keiner Weise nur auf die genauen Ausführungen, die aus den Zeichnungen hervorgehen oder die bezüglich der Spezifikation erörtert wurden. Es wird anerkannt, daß der Fachmann gewisse Änderungen und Verbesserungen an dieser Erfindung durchführen kann, ohne vom Konzept der Erfindung, wie sie oben beschrieben und in den folgenden Ansprüchen dargelegt wird, abzuweichen.

Claims

1. Ein fotoelektrischer Schalter zum Einsatz mit einer Maschine bestehend aus:

einer Abdeckung (14) mit vorgeformter Finger-Auflagefläche (24);

einer Vorrichtung (30) zur Erzeugung eines Lichtstrahles quer über die besagte Finger-Auflagefläche (24), wobei der besagte Lichtstrahl dadurch unterbrochen wird, daß der Bediener mindestens einen Finger auf die besagte Finger-Auflagefläche (24) legt;

einer Ausgangsvorrichtung (40) zur Erzeugung eines Ausgangssignals;

Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) zur Erzeugung des besagten Ausgangssignals als Antwort auf die Unterbrechung des besagten Strahles;

Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Deaktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40), um das besagte Ausgangssignal als Antwort auf die beendete Unterbrechung des besagten Lichtstrahles zu beenden;

gekennzeichnet dadurch, daß folgendes vorgesehen ist:

Fehlerschutzvorrichtungen (202, 214, 220, 174; 200, 230, 174; 174, 194, 250; 160, 164, 176, 174) zur Deaktivierung der besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der Ausgangsvorrichtung (40) als Antwort auf das Erkennen von mindestens einem Fehler, wobei die besagte Maschine durch eine elektrische Wechselstromquelle, die eine Wechselspannung innerhalb eines voreingestellten Wechselspannungsbereiches liefert, betrieben wird, und wobei die besagten Fehlerschutzvorrichtungen (202, 214, 220, 174; 200, 230, 174; 174, 194, 250; 160, 164, 176, 174) bestehen aus:

einer Niederspannungsschutzvorrichtung (202), die anspricht, wenn die besagte Wechselspannung unter einen voreingestellten Wert fällt, und ein Niederspannungssignal erzeugt, welches die Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) sperrt.

2. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 1 gekennzeichnet dadurch, daß der besagte Lichtstrahl aus einem Infrarotstrahl besteht.

3. Ein fotoelektrischer Schalter zum Einsatz mit einer Maschine bestehend aus:

einer Abdeckung (14) mit vorgeformter Finger-Auflagefläche (24);

einer Vorrichtung (30) zur Erzeugung eines Infrarot-Lichtstrahles quer über die besagte Finger-Auflagefläche (24), wobei der besagte Lichtstrahl dadurch unterbrochen wird, daß der Bediener mindestens einen Finger auf die besagte Finger- Auflagefläche (24) legt;

einer Ausgangsvorrichtung (40) zur Erzeugung eines Ausgangssignals;

gekennzeichnet dadurch, daß folgendes vorgesehen ist:

Fehlerschutzvorrichtungen (202, 214, 220, 174; 200, 230, 174; 174, 194, 250; 160, 164, 176, 174) zur Deaktivierung der besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der Ausgangsvorrichtung (40) als Antwort auf das Erkennen von mindestens einem Fehler;

und die besagten Fehlerschutzvorrichtungen bestehen aus:

einer Schutzvorrichtung gegen starkes Umgebungslicht (200) zur Sperrung der Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) als Antwort auf hohe infrarote Umgebungsstrahlung, die über einen voreingestellten Wert hinausgeht.

4. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 2 oder 3 gekennzeichnet dadurch, daß der besagte Lichtstrahl ein infraroter Impulslichtstrahl ist.

5. Ein fotoelektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 4 gekennzeichnet dadurch, daß der besagte Lichtstrahl quer über die Finger-Auflagefläche (24) außen auf der besagten Abdeckung (14) generiert wird.

6. Ein fotoelektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 5 gekennzeichnet dadurch, daß Aktivierungsvorrichtungen (144, 168, 178, 190) funktionsfähig sind, um die besagte Ausgangsvorrichtung (40) als Antwort auf die Unterbrechung des besagten Lichtstrahles innerhalb einer festgelegten Zeitspanne zu aktivieren.

7. Ein fotoelektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 6 gekennzeichnet dadurch, daß die Ausgangsvorrichtung (40) ein Relais in aktiviertem Zustand ist, in dem es das besagte Ausgangssignal erzeugt.

8. Ein fotoelektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 7 gekennzeichnet dadurch, daß:

die besagte Abdeckung (14) transparent und mit einem Paar hohler Fingerführungen (26, 28) versehen ist, die auf gegenüberliegenden Seiten der besagten Finger- Auflagefläche (24) angeordnet sind;

die besagten hohlen Fingerführungen (26, 28) sich über die besagte Finger- Auflagefläche (24) erstrecken;

die besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) die besagte Vorrichtung (30) zur Erzeugung des besagten Lichtstrahles, angeordnet in einer der besagten Fingerführungen (26, 28), sowie einen Fototransistor (32), angeordnet in der jeweils anderen Fingerführung, umfassen;

die besagte Vorrichtung (30) zur Erzeugung des besagten Lichtstrahles den besagten Lichtstrahl quer über die besagte Finger-Auflagefläche (24) erzeugt;

und der besagte Fototransistor (32) die Unterbrechung des besagten Lichtstrahles erkennt; die Unterbrechung erfolgt dadurch, daß ein Bediener mindestens einen Finger auf die besagte Finger-Auflagefläche (24) zwischen die besagte Vorrichtung (30) zur Erzeugung des besagten Lichtstrahles und den besagten Fototransistor (32) legt.

9. Ein fotoelektrischer Schalter nach den Ansprüchen 1 bis 8 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Vorrichtung (30) zur Erzeugung des besagten Lichtstrahles folgendes umfaßt: eine Leuchtdiode (30).

10. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 9 gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung (30) zur Erzeugung des besagten Lichtstrahles auch folgendes umfaßt:

eine Oszillatorschaltung (126) zur periodischen Erregung der besagten Leuchtdiode (30), um einen Impulslichtstrahl zu generieren.

11. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 10 gekennzeichnet dadurch, daß die besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) folgendes umfassen:

eine fotoempfindliche Vorrichtung (144) zur Erzeugung eines Impulsausgangssignals als Antwort auf den besagten Impulslichtstrahl; und

Schaltkreisvorrichtungen (160, 168, 178, 190) als Antwort auf die Beendigung des besagten Impulsausgangssignals zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40).

12. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 2 oder den Ansprüchen 4 bis 11, wenn verbunden mit Anspruch 2, gekennzeichnet dadurch, daß

es sich bei dem besagten Lichtstrahl um einen infraroten Lichtstrahl handelt;

und besagte Fehlerschutzvorrichtungen bestehen aus:

13. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 3 oder Anspruch 12, wenn verbunden mit Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß die Schutzvorrichtung gegen starkes Umgebungslicht besteht aus:

einem Komparator (200) zur Generierung eines ersten Signals als Antwort auf das besagte Ausgangssignal der besagten fotoempfindlichen Schaltkreisvorrichtung (144) mit einem Höchstwert, der unter einem voreingestellten Wert liegt, sowie zur Generierung eines zweiten Signals als Antwort auf das besagte Ausgangssignal der besagten fotoempfindlichen Schaltkreisvorrichtung (144) mit einem Wert, der größer als der besagte voreingestellte Wert ist;

und einer Logikschaltkreis-Vorrichtung (182, 230, 236) zur Sperrung der besagten Aktivierung des Transistors (190) im besagten leitenden Zustand als Antwort auf die Generierung des besagten zweiten Signals durch den besagten Komparator (200).

14. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 13 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Schaltkreisvorrichtung besteht aus:

einem Flip-Flop Schaltkreis (178) mit einem Schaltzustand, in dem er ein Signal generiert, das die besagte Ausgangsvorrichtung (40) aktiviert, und einem Rücksetzzustand, bei dem die besagte Ausgangsvorrichtung (40) deaktiviert wird;

und Vorrichtungen (160, 168), die auf die Beendigung des besagten gepulsten Ausgangssignals ansprechen, um die besagte Flip-Flop Schaltung (178) in den besagten Schaltzustand zu schalten.

15. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 14, wenn verbunden mit Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die besagten Vorrichtungen zur Deaktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) Vorrichtungen (168, 182) umfassen, ansprechend auf die Initiierung des besagten Fototransistors (32), der das besagte Ausgangssignal zur Umschaltung des besagten Flip-Flop Schaltkreises (178) in den besagten Rücksetzzustand generiert.

16. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 14 oder 15 gekennzeichnet dadurch, daß die besagten Vorrichtungen, ansprechend auf die Beendigung des besagten gepulsten Signals zur Umschaltung des besagten Flip-Flop Schaltkreises (178), Anti-Tease-Vorrichtungen (160, 162, 170, 172) umfassen, die das Umschalten des besagten Flip-Flop Schaltkreises sperren, wenn die Zeitdauer, die zur Unterbrechung des besagten gepulsten Lichtstrahles benötigt wird, einen voreingestellten Wert überschreitet.

17. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 11 oder einem der Ansprüche 12 bis 16, wenn verbunden mit Anspruch 11, gekennzeichnet dadurch, daß:

die besagte Ausgangsvorrichtung (40) aus einem Relais mit einer Relaisspule (192) besteht;

und daß die besagte Schaltkreisvorrichtung (178, 190) besteht aus:

Vorrichtungen (154, 156, 160) zur Generierung eines ersten Gleichstrom-Signals als Antwort auf das besagte gepulste Ausgangssignal;

Vorrichtungen (166, 170) zur Generierung eines zweiten Gleichstrom-Signals als Antwort auf das besagte erste Gleichstrom-Signal;

einem Transistor (190), der mit der besagten Relaisspule (192) in Reihe geschaltet ist; und

Vorrichtungen (178), ansprechend auf das Abklingen der ersten und zweiten Gleichstrom-Signale nach Beendigung des besagten gepulsten Signals zur Aktivierung des besagten Transistors (190) in einen leitenden Zustand, bei dem die besagte Relaisspule (192) erregt wird.

18. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 3 oder einem der Ansprüche 4 bis 17, wenn verbunden mit Anspruch 3, zum Einsatz in Verbindung mit einer Maschine, die durch eine elektrische Wechselstromquelle betrieben wird, wobei diese Wechselstromquelle eine Wechselspannung innerhalb eines voreingestellten Wechselspannungsbereiches bereitstellt,

gekennzeichnet dadurch, daß die besagten Schutzvorrichtungen (202, 214, 220, 174; 200, 230, 174; 174, 194, 250; 160, 164, 176, 174) bestehen aus:

19. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 1 oder Anspruch 17

gekennzeichnet dadurch, daß

der besagte fotoelektrische Schalter durch einen elektrischen Wechselstrom aus der besagten Wechselstromquelle betätigt wird:

die besagten Vorrichtungen (30) zur Erzeugung eines Lichtstrahles, die besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der Ausgangsvorrichtung (40) und die besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Deaktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) einen geregelten elektrischen Gleichstrom benötigen.

20. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 19 gekennzeichnet dadurch, daß der besagte fotoelektrische Schalter einen Filter (108, 110) zur Unterdrückung von Eingangsstromspitzen umfaßt, welcher Filter zwischen dem besagten elektrischen Wechselstrom und der besagten Vorrichtung (104) zur Gleichrichtung geschaltet ist.

21. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 19 oder Anspruch 20 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Gleichspannnung zur Spannung des besagten elektrischen Wechselstroms proportional ist.

22. Ein fotoelektrischer Schalter nach den Ansprüchen 18, 19 oder 20 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Niederspannungsschutzvorrichtung (202) besteht aus:

einer Vorrichtung (208), angeschlossen an den besagten elektrischen Gleichstrom, zur Generierung einer Referenzspannung;

einem Spannungsteiler (210, 212), angeschlossen an den besagten elektrischen Gleichstrom, zur Generierung einer geteilten Spannung, welche proportional zur Spannung des besagten elektrischen Gleichstromes ist; und

einem Komparator, ansprechend auf die besagte Referenzspannung und die besagte geteilte Spannung zur Generierung des besagten Niederspannungssignals, wenn die geteilte Spannung kleiner ist als die besagte Referenzspannung.

23. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 22 gekennzeichnet dadurch, daß: die besagte Referenzspannung und die besagte geteilte Spannung selektiert werden, um den besagten Komparator (202) zur Generierung des besagten Niederspannungssignals zu veranlassen, wenn die Spannung des besagten elektrischen Wechselstroms unter einen voreingestellten Spannungswert abfällt.

24. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 23 gekennzeichnet dadurch, daß der besagte Spannungsteiler einen variablen Widerstand (212) umfaßt, wobei der besagte variable Widerstand so justierbar ist, daß die Spannung der besagten geteilten Spannung derart variiert werden kann, daß der besagte Komparator (202) das besagte Niederspannungssignal generiert, wenn die Spannung des besagten elektrischen Wechselstroms kleiner ist als die besagte Mindestwechselspannung für den Betrieb.

25. Ein fotoelektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 19 bis 24 gekennzeichnet dadurch, daß: die besagte Vorrichtung (104) zur Gleichrichtung des besagten elektrischen Wechselstroms eine Vorrichtung (118) umfaßt zur Begrenzung der Höchstspannung des besagten elektrischen Gleichstroms auf einen voreingestellten Spannungswert, um die Spannung des besagten elektrischen Gleichstroms zu regulieren.

26. Ein fotoelektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 18 bis 24 in gekennzeichnet dadurch, daß der voreingestellte Wert der besagten Wechselspannung die Mindestbetriebsspannung der besagten Maschine ist, die durch den besagten fotoelektrischen Schalter (10) geregelt wird.

27. Ein fotoelektrischer Schalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, daß er weiterhin umfaßt: eine Fehleranzeigeleuchte (204) sowie Vorrichtungen (216, 218) zur Aktivierung der besagten Fehleranzeigeleuchte als Antwort darauf, daß die besagten Fehlerschutzvorrichtungen (202, 214, 220, 174; 200, 230, 174; 174, 194, 250; 160, 164, 176, 174) die besagten Vorrichtungen (144, 168, 178, 190) zur Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) deaktivieren.

28. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 27, wenn verbunden mit einem der Ansprüche 18 bis 26, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Niederspannungsschutzvorrichtung (202) eine Vorrichtung (174) zur Erregung der besagten Fehleranzeigeleuchte (204) als Antwort auf die Generierung des besagten Signals zur Sperrung der Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) umfaßt.

29. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 28, wenn verbunden mit Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Schutzvorrichtung gegen starkes Umgebungslicht eine Vorrichtung (174) zur Erregung der besagten Fehleranzeigeleuchte (204) als Antwort darauf umfaßt, daß der besagte Komparator (200) das zweite Signal generiert.

30. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 29 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Schutzvorrichtung gegen starkes Umgebungslicht eine Vorrichtung (174) umfaßt zur Deaktivierung der besagten Fehleranzeigeleuchte (204) als Antwort darauf, daß der besagte Komparator (200) das erste Signal generiert.

31. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 27 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Ausgangsvorrichtung ein Relais (40) ist; und daß der besagte fotoelektrische Schalter Vorrichtungen (194, 250) umfaßt, welche ansprechen darauf, daß die Kontakte des besagten Relais (40) in aktivierter Stellung kleben bleiben, um ein Fehlersignal zur Aktivierung der besagten Fehleranzeigeleuchte zu generieren.

32. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 31 gekennzeichnet dadurch, daß: das besagte Relais (40) zwei Kontaktsätze (252) hat; und daß die Erkennung des besagten Kontaktklebezustandes anspricht darauf, daß mindestens einer der besagten zwei Kontaktsätze in erregter Stellung kleben bleibt, um ein Signal zu erzeugen, das die besagte Fehleranzeigeleuchte aktiviert.

33. Ein fotoelektrischer Schalter nach einem der vorangegangenen Ansprüche gekennzeichnet dadurch, daß der weiterhin ausgestattet ist mit einer Pilotleuchte (198), die in Abwesenheit einer Aktivierung der besagten Fehlerschutzvorrichtungen als Antwort darauf aufleuchtet, daß die besagte Ausgangsvorrichtung (40) deaktiviert wird, und als Antwort darauf wieder erlischt, daß die besagte Ausgangsvorrichtung (40) aktiviert wird.

34. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 33, wenn verbunden mit einem der Ansprüche 17 bis 26 oder 28, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Niederspannungsschutzvorrichtung (202) eine Vorrichtung (196) umfaßt zur Deaktivierung der besagten Pilotleuchte (198) als Antwort auf die Generierung des Signals, welches die Aktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40) sperrt.

35. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 33, wenn verbunden mit Anspruch 12, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Schutzvorrichtung gegen übermäßige Infrarotstrahlung in der Umgebung eine Vorrichtung umfaßt zur Abschaltung der besagten Pilotleuchte als Antwort auf die Deaktivierung der besagten Ausgangsvorrichtung (40).

36. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 33, wenn verbunden mit Anspruch 13, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Schutzvorrichtung gegen starkes Umgebungslicht eine Vorrichtung (196) umfaßt zur Abschaltung der besagten Pilotleuchte (198) als Antwort darauf, daß der besagte Komparator (200) das besagte zweite Signal erzeugt.

37. Ein fotoelektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 18 bis 26, 28 und 34 gekennzeichnet dadurch, daß er einen Filter umfaßt, der das Rauschen und die Einzelimpulse an der besagten Eingangswechselspannung unterdrückt.

38. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 8 oder einem der Ansprüche 9 bis 37, wenn verbunden mit Anspruch 8, gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Abdeckung (14) besteht aus:

einem mittig angeordneten angehobenen Teil (22);

einem im wesentlichen flachen Sockel (20), der den angehobenen Teil umgibt;

und gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Finger-Auflagefläche (24), welche auf dem besagten angehobenen Teil ausgebildet ist, so vorgeformt ist, daß sie mindestens einen Finger bequem aufnehmen kann;

und daß das besagte Paar an Fingerführungen (26, 28) über die besagte Finger- Auflagefläche (24) angehoben sind, um die richtige Plazierung von mindestens einem besagten Finger auf der besagten Finger-Auflagefläche (24) zu unterstützen.

39. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 38 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Abdeckung (14) aus einem Kunststoffmaterial besteht.

40. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 38 gekennzeichnet dadurch, daß der besagte fotoelektrische Schalter eine elektronische Schaltplatine (12) umfaßt, auf der die besagte Vorrichtung (30) zur Generierung des besagten Lichtstrahles sowie der besagte Fototransistor (32) montiert sind; und daß die besagte Abdeckung (14) dicht schließend auf der besagten elektronischen Schaltplatine (12) angebracht werden kann und mindestens eine Oberfläche derselben abdeckt.

41. Ein fotoelektrischer Schalter nach einem der Ansprüche 38 bis 40 gekennzeichnet dadurch, daß die besagte Abdeckung (14) eine rote Farbgebung hat, um in einer industriellen Umgebung eine hohe Sichtbarkeit zu gewährleisten.

42. Ein fotoelektrischer Schalter nach Anspruch 38 gekennzeichnet dadurch, daß

das besagte Paar an hohlen Fingerführungen (26, 28) einander gegenüberstehende Oberflächen auf entgegengesetzten Seiten der besagten Finger-Auflageflächen (24) hat;

und daß jede der beiden gegenüberstehenden Oberflächen mit einem transparenten Fenster versehen ist, das koaxial zur besagten Sichtlinie zwischen der besagten Vorrichtung (30) zur Erzeugung des besagten Lichtstrahles und dem besagten Fototransistor (32) angeordnet ist, so daß der besagte Fototransistor (32) auf das Licht.