DE9401413U1 - Gehäuse für eine optoelektronische Vorrichtung - Google Patents

Description

Leuze electronic GmbH + Co.
73277 Owen/Teck

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Optoelektronische Vorrichtungen dieser Art können insbesondere als Lichtschranken, Lichttaster oder als optoelektronische Distanzsensoren ausgebildet sein. Das Sensorelement besteht aus einem einen Sendelichtstrahl emittierenden Sender und einem einen Empfangslichtstrahl empfangenden Empfänger. Bei einer Lichtschranke sind der Sender und der Empfänger in getrennten Gehäusen untergebracht, bei Lichttastern und Distanzsensoren sind der Sender und der Empfänger üblicherweise in einem gemeinsamen Gehäuse angeordnet.

Die Sende- und Empfangslichtstrahlen werden zur Detektion der Gegenstände durch das bzw. die Austrittsfenster geführt.

Üblicherweise werden bei der Fertigung der Vorrichtung die Austrittsfenster in Ausnehmungen in der Gehäusewand eingeklebt. Nachteilig hierbei ist, daß das Einlegen und das Einkleben der Austrittsfenster in die Ausnehmungen relativ zeitaufwendig ist. Der Grund hierfür liegt darin, daß der Klebstoff sorgfältig auf die Nahtstellen zwischen Gehäuse und Austrittsfenster aufgebracht werden muß, um einerseits eine gute Abdichtung der Nahtstellen zu erzielen und um andererseits das Austrittsfenster nicht mit dem Klebstoff zu verschmutzen, da diese Verschmutzungen den Sendelichtstrahl aufweiten würden und so die Messungen verfälscht werden könnten. Alternativ können die Austrittsfenster in das Gehäuse eingeschweißt werden, wobei vorzugsweise ein Ultraschallschweißverfahren eingesetzt wird.

Nachteilig hierbei ist jedoch, daß die Schweißnaht von der Gehäuseoberfläche vorsteht und nachträglich abgeschliffen werden muß, was zeit-und kostenaufwendig ist

Diese Arbeitsvorgänge sind insbesondere dann schwierig zu bewerkstelligen, wenn das Austrittsfenster und demzufolge die zu klebende Fläche groß sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Gehäuse einer optoelektronisehen Vorrichtung mit einem oder mehreren Austrittsfenstern so auszubilden, daß eine sichere und kostengünstige Abdichtung der Nahtstelle zwischen Gehäuse und den Austrittsfenstern gewährleistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des kennzeichnenden Teils des Anspruchs 1 vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung sind in den Ansprüchen 2-11 beschrieben.

Da die Gehäusewand und das oder die Austrittsfenster von einem Teil gebildet sind, entfallen die Nahtstellen zwischen Austrittsfenster und Gehäusewand.

Demzufolge braucht das Gehäuse an diesen Stellen nicht mehr abgedichtet werden. Zudem ist die Dichtwirkung erheblich größer als bei mehrteilig ausgebildeten Gehäuseteilen und Austrittsfenstern. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß an der Verbindungsstelle zwischen Austrittsfenster und Gehäuse keine Vertiefungen auftreten, in denen sich Schmutzpartikel ablagern können.

In einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung bestehen das Gehäuseteil und die darin integrierten Austrittsfenster aus einem Kunststoffteil. Dieses Kunststoffteil wird in einem Spritzgußverfahren hergestellt. Dadurch kann das Teil besonders kostengünstig hergestellt werden. Zudem können mit dem Spritzgußverfahren auch geometrisch komplex ausgebildete Gehäuseteile und Austrittsfenster maßgenau hergestellt werden. Dies ist insbesondere dann von Vorteil, wenn aufgrund der Anforderungen an die Meßgenauigkeit der optoelektronischen Vorrichtung hohe Anforderungen an die Qualität des Austrittsfensters gestellt werden.

Um eine hohe Meßgenauigkeit zu erzielen, wird als Sender üblicherweise ein Laser verwendet. Der Sendelichtstrahl weist einen geringen Durchmesser auf,

der typischerweise im cm- oder mm-Bereich liegt und der auch in großer Entfernung von der Vorrichtung nicht aufgeweitet werden darf.

Um dies zu gewährleisten, sind an die Planität der Oberfläche des Austrittsfensters sowie die Homogenität und der Materialbeschaffenheit des Austrittsfensters hohe Anforderungen zu stellen. Diese Anforderungen können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfüllt werden.

Das Gehäuse und die Austrittsfenster bestehen vorzugsweise aus Macrolon. Dadurch ist eine hohe Steifigkeit und Stabilität des Gehäuses gewährleistet. Zudem ist dieses Material resistent gegen äußere Umwelteinflüsse wie z. B. Alterung aufgrund von Lichteinwirkung und von Temperatureinflüssen.

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

Fig. 1 eine Seitenansicht eines Gehäuses einer optoelektronischen Vor

richtung,

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen Teil des Gehäuses nach Figur 1.

In Figur 1 ist ein Gehäuse 1 einer optoelektronischen Vorrichtung zum Erfassen von Gegenständen aller Art dargestellt. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel handelt es sich bei der optoelektronischen Vorrichtung um einen Distanzsensor. Der Distanzsensor weist als Sensorelement einen Sender, der von einem Laser gebildet ist, und einen Empfänger, der vorzugsweise von einer Fotodiode gebildet ist, auf. Der Sender und der Empfänger sind im Gehäuse 1 integriert und in den Zeichnungen nicht dargestellt.

Die vom Sender emittierten Sendelichtstrahlen 2 werden in einer nicht dargestellten Sendeoptik fokussiert und über eine ebenfalls nicht dargestellte Ablenkvorrichtung durch ein Austrittsfenster 3 geführt. Die von den zu detektierenden

Gegenständen reflektierten Empfangslichtstrahlen 4 gelangen durch das Austrittsfenster 3 über die Ablenkvorrichtung und eine nicht dargestellte Empfangsoptik zum Empfänger. Die Empfangssignale werden in einer Auswerteeinheit, die ebenfalls nicht dargestellt ist, ausgewertet
5

Die Ablenkvorrichtung ist so angeordnet, daß die Sendelichtstrahlen 2 in axialer Richtung in der Mitte des Austrittsfensters 3 austreten, wogegen die Empfangslichtstrahlen 4 auf die Randbereiche des Austrittsfensters 3 treffen.

Durch eine Rotation der Ablenkvorrichtung werden die Sendelichtstrahlen 2 periodisch über die gesamte Länge des Austrittsfensters 3 geführt. Entsprechend trifft für die jeweilige Winkelstellung des Sendelichtstrahls 2 in diesem Winkelbereich das Empfangslicht auf das Austrittsfenster 3.

Durch die periodische Bewegung des Sendelichtstrahls 2 in Umfangsrichtung des Austrittsfensters 3 wird von der Vorrichtung eine ebene Fläche abgetastet. Derartige Vorrichtungen können zur Überwachung von Hindernissen in einem Überwachungsbereich eingesetzt werden, wobei zur Absolutortsbestimmung eines Hindernisses im Überwachungsbereich der mit dem Sensorelement ermittelte Distanzwert und die aktuelle Winkelposition des Sendelichtstrahls ausgewertet werden.

Das Gehäuse 1 weist ein Gehäuseteil 5 auf, welches auf einer Grundplatte 6 aufsitzt Das Gehäuseteil 5 ist mit nicht dargestellten Schrauben an der Grundplatte 6 befestigt. Die Schrauben werden durch nicht dargestellte Bohrungen in der Grundplatte 6 gesteckt und in Aufnahmen 8 im Gehäuseteil 5, in die Gewindeeinsätze eingesetzt sind, eingeschraubt.

Um die Materialanhäufungen im Gehäuseteil 5 so gering wie möglich zu gestalten, schließen sich am oberen Ende der Aufnahmen 8 Ausnehmungen 8' an der Oberfläche des Gehäuseteils 5 an. Am Gehäuseteil 5 sind weitere Ausnehmungen 7 vorgesehen, in die Schrauben zur Befestigung des Gehäuses 1 an einer

&ngr; &ngr; &ngr; &ngr; vv vv vwv w* *

Unterlage, beispielsweise an einem Fahrzeug oder an einer Wand, greifen.

Auf der Grundplatte 6 sind die Ablenkvorrichtung, das Sensorelement und die Auswerteelektronik befestigt. Am Gehäuseteil 5 selbst ist lediglich ein Stecker für den Anschluß von Kabeln zur Stromversorgung angebracht. Der Stecker sitzt in einer Aufnahme 9 am Gehäuseteil 5 auf. Zur Montage des Gehäuses 1 kann das Gehäuseteil 5 einfach auf die Grundplatte 6 aufgesetzt und verschraubt werden. Die Nahtstelle zwischen dem Gehäuseteil 5 und der Grundplatte 6 wird beispielsweise mit einer Formdichtung abgedichtet.

In dem Gehäuseteil 5 ist das Austrittsfenster 3 integriert, wobei das Gehäuseteil 5 und das Austrittsfenster 3 aus einem Kunststoff-Spritzgußteil bestehen. Als Kunststoff wird vorzugsweise Macrolon verwendet. Durch die einteilige Ausbildung des Gehäuseteils 5 und des Austrittsfensters 3 muß die Nahtstelle am Austrittsfenster nicht abgedichtet werden.

Um beim Austritt des Sendelichtstrahls 2 durch das Austrittsfenster 3 eine unerwünschte Strahlaufweitung zu vermeiden, weist das Austrittsfenster 3 ebene polierte Oberflächen auf. Durch geeignete Wahl des Spritzgußwerkzeugs wird erreicht, daß die Dicke und die Materialbeschaffenheit eine hohe Homogenität aufweisen. Dadurch ist gewährleistet, daß der Sendelichtstrahl 2 über die gesamte Länge des Austrittsfensters 3 beim Austritt aus dem Gehäuse 1 einen konstanten Durchmesser aufweist.

Um das Austrittsfenster 3 vom Rest des Gehäuseteils 5 optisch hervorzuheben, weist das Gehäuseteil 5 eine strukturierte Oberfläche auf. Dadurch kann ein Anwender der Vorrichtung die Stelle des Austritts des Sendelichtstrahls 2 ohne Schwierigkeit erkennen.

Das Gehäuseteil 5 und das Austrittsfenster 3 sind zweckmäßigerweise für sichtbares Licht undurchlässig, dagegen für Infrarotlicht, insbesondere im Wellenlängenbereich in dem der Sender emittiert, durchlässig. Auf diese Weise wirken

das Gehäuseteil 5 und das Austrittsfenster 3 als Fremdlichtfilter für die optoelektronische Vorrichtung.

Das Austrittsfenster 3 erstreckt sich in Längsrichtung entlang eines Kreisbogens von ca. 180°. In axialer Richtung ist das Austrittsfenster 3 winkelförmig ausgebildet, wobei die beiden Teilflächen in einem Winkel von ca. 140° gegeneinander geneigt sind. Dadurch wird die Streifigkeit des Gehäuses 1 beträchtlich erhöht. Diese Ausbildungsform des Austrittsfensters 3 ist insbesondere dann günstig, wenn am oberen und unteren Rand des Austrittsfensters 3 an der Innenwand des Gehäuseteils 5 ein zusätzliches Sensorelement angeordnet ist, dessen Sendelichtstrahl 2 das Austrittsfenster 3 in axialer Richtung durchsetzt. Durch die winkelförmige Ausbildung des Austrittsfensters 3 wird mit dem Sendelichtstrahl 2 ein großer Teil des Austrittsfensters 3 überstnchen. Vorzugsweise kann mit diesem Sendelichtstrahl 2 der Verschmutzungsgrad des Austrittsfensters 3 vermessen werden, da die Schwächung des Sendelichtstrahls 2 mit steigender Verschnmutzung kontinuierlich zunimmt.

Claims (11)

Leuze electronic GmbH + Co. 73277 Owen/Teck Gehäuse für eine optoelektronische Vorrichtung 5 Schutzansprüche

1. Optoelektronische Vorrichtung zum Erfassen von Gegenständen aller Art mit einem Sendelichtstrahlen emittierenden und/oder Empfangslichtstrahlen empfangenden Sensorelement, wobei das Sensorelement in einem Gehäuse angeordnet ist, und wobei in einem Gehäuseteil des Gehäuses wenigstens ein Austrittsfenster integriert ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (5) und das Austrittsfenster (3) einteilig ausgebildet sind.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (5), in dem das Austrittsfenster (3) integriert ist, und das Austrittsfenster (3) aus Kunststoff bestehen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Kunststoff Macrolon verwendet wird.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (5) und das Austrittsfenster (3) in einem Spritzgußverfahren hergestellt werden.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächen des Austrittsfensters (3) von ebenen Flächen gebildet sind.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-5, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (5) eine strukturierte Oberfläche aufweist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsfenster (3) für Infrarotlicht durchlässig ist und für sichtbares Licht undurchlässig ist, wobei die Wellenlängen der Sendelichtstrahlen (2) im Infrarotbereich liegen.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-7, dadurch gekennzeichnet, daß sich das Austrittsfenster (3) in Längsrichtung entlang eines Kreisbogens erstreckt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß sich der Kreisbogen über einen Winkel von ca. 180° erstreckt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Austrittsfenster (3) in axialer Richtung winkelförmig ausgebildet ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 - 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuseteil (5) mit dem Austrittsfenster (3) auf einer Grundplatte (6) befestigt ist