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Dieser
Sensor besteht aus einem Gehäuse zur Aufnahme von Sensorkomponenten.
In einer Gehäusewand ist ein Einstellmittel gelagert, welches
um eine Drehachse drehbar und mit einem Stellelement verbunden ist.
Bei Drehung des Einstellmittels ist in eine erste Drehrichtung das
Stellelement in mechanischem Kontakt mit einem ersten Kontaktelement.
In diesem wird ein Stromsignal generiert und bei Drehung des Einstellmittels
in die zweite Drehrichtung ist das Stellelement in mechanischem
Kontakt mit einem zweiten Kontaktelement, in welchem ein Stromsignal
generiert wird.
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Mit
dem Einstellmittel können durch Drehen in unterschiedlichen
Richtungen Stromsignale in verschiedenen Kontaktelementen generiert
werden. Durch die in den einzelnen Kontaktelementen generierten
Stromsignale können Parameterwerte in unterschiedlichen
Richtungen geändert werden. Da allein durch Änderung
der Drehrichtung des Einstellmittels die Richtung bei der Parametereinstellung
variiert werden kann, reicht ein einzelnes Einstellmittel für
den Einstellvorgang aus. Dieses einzelne Einstellmittel weist einen
geringen Platzbedarf auf und kann somit auch in Gehäusen
von Sensoren mit sehr kleinen Baugrößen integriert
werden.
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Die
Funktionalität der Einstellvorrichtung ist dadurch erhöht,
dass bei Ausüben von Druck auf das Einstellmittel beide
Kontaktelemente mit dem Stellelement kontaktiert werden, so dass
dann beide Kontaktelemente Stromsignale liefern. Damit bildet das Einstellmittel
ein tristabiles System, welches drei diskrete Einstellmöglichkeiten
aufweist, mittels derer drei verschiedene Einstellmodi vorgesehen
werden können.
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Das
Einstellmittel liefert somit bei kompaktem Aufbau eine vielfältige
Einstellmöglichkeit insbesondere für Parameter
des jeweiligen Sensors.
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Besonders
vorteilhaft wird mit der Einstellvorrichtung eine Parametrierung
des Sensors während eines Einlernvorgangs vorgenommen.
Durch Drehen des Einstellmittels in die eine oder andere Richtung
kann ein bestimmter Parameterwert erhöht oder verkleinert
werden. Durch Drehen auf das Einstellmittel wird durch die Stromsignale
beider Kontaktelemente vorzugsweise ein Steuersignal generiert. So
kann dadurch beispielsweise der Einlernvorgang gestartet und/oder
beendet, beziehungsweise der eingestellte Parameterwert für
den nachfolgenden Arbeitsbetrieb des Sensors übernommen
werden.
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In
einer mechanisch besonders kompakten und einfachen Ausführungsform
kann das Einstellmittel von einem Stift gebildet sein, dessen oberes Ende
als Drehkopf ausgebildet ist, der an der Außenseite des
Gehäuses freiliegt und mit einem Schraubendreher betätigt
werden kann. Dem so ausgebildeten Einstellmittel ist als Stellelement
eine federnd gelagerte und um eine Achse kippbare Wippe zugeordnet.
Zur Ankopplung des Einstellmittels an die Wippe ist am unteren Ende
des Stifts ein Führungselement vorgesehen, welches in einer
Mulde an der Oberseite geführt ist, wobei sich die Mulde
in Richtung der Achse der Wippe erstreckt. So wird auf konstruktiv
einfache Weise eine Ankopplung des Einstellmittels über das
Stellelement auf die Kontaktelemente zur Generierung der Stromsignale
erreicht. Bei Drehen des Einstellmittels mittels eines Schraubendrehers
liegt das Führungselement an einer der Flanken der Mulden
an, so dass die Wippe in die eine oder andere Richtung gekippt wird,
gegen das jeweilige Kontaktelement drückt und dadurch in
diesem das Stromsignal generiert. Durch Ausüben eines Drucks
auf das Einstellmittel wird dagegen die Wippe gegen die Federkräfte
der Federlagerung nach unten gedrückt, so dass dadurch
die Wippe gegen beide Kontaktelemente gedrückt wird und
dadurch in beiden Kontaktelementen Stromsignale generiert werden.
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Die
hierfür eingesetzten Kontaktelemente weisen an ihren Oberseiten
Kontaktpads auf, wobei diese bei Andrücken des Stellelements
verformt werden, wodurch Kontaktfedern im Innern des jeweiligen Kontaktelements
leitend verbunden werden.
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Die
so ausgebildeten Kontaktelemente weisen einen einfachen Aufbau und
eine kleine Baugröße auf.
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Besonders
vorteilhaft werden die Stromsignale der Kontaktelemente in der Auswerteeinheit
verarbeitet, in welcher auch die mit den Sensorkomponenten generierten
Sensorsignale ausgewertet werden. Damit ist kein zusätzlicher
Hardwareaufwand zur Auswertung der Sensorsignale notwendig.
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Die
Einstellvorrichtung kann für Sensoren unterschiedlicher
Ausprägung eingesetzt werden. Insbesondere können
diese Sensoren als induktive, kapazitive oder optische Sensoren,
wie Lichttaster, Lichtschranken, Distanzsensoren oder dergleichen ausgebildet
sein.
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Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in
DE 10 2007 008 400 beschriebene
Einstellvorrichtung eines Sensors hinsichtlich ihres konstruktiven
Aufwands zu vereinfachen.
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Zur
Lösung dieser Aufgabe sind die Merkmale des Anspruchs 1
vorgesehen. Vorteilhafte Ausführungsformen und zweckmäßige
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen
beschrieben.
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Diese
Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
dass das Stellelement als federndes Element ausgebildet ist, das
heißt das federnde Element ersetzt die Wippe und die zugeordneten
Federelemente. Damit besteht das Stellelement nur noch aus einem
Teil, welches kostengünstig herstellbar ist. Besonders
vorteilhaft ist das federnde Element einstückig mit einem
Käfig ausgebildet, der als Halterung für das federnde
Element dient. Dabei kann besonders vorteilhaft das federnde Element
mit dem Käfig von einem kostengünstig herstellbaren
Blechteil gebildet sein.
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Das
federnde Element weist vorteilhaft ein zentrales Segment mit einer
Mulde und zwei an gegenüberliegenden Rändern des
Segments nach unten abstehende Arme auf, wobei mit jeweils einem Arm
des federnden Elements eines der Kontaktelemente kontaktierbar ist.
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Dabei
liegt in der Mulde des federnden Elements ein Führungselement,
welches Bestandteil des Einstellmittels ist. Die Kontur der Unterseite
des Führungselements ist an die Kontur der Mulde angepasst.
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Damit
kann die Biegefähigkeit des federnden Elements konstruktiv
einfach zur Kontaktierung der Kontaktelemente genutzt werden, nämlich
derart, dass bei Drehen des Einstellmittels nur auf eine Flanke
der Mulde des federnden Elements mittels des Führungselements
eine Druckkraft ausgeübt wird und so nur diese Flanke aufgebogen
wird, so dass nur der an diese Flanke anschließende Arm
des federnden Elements das zugeordnete Kontaktelement kontaktiert.
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Wird
dagegen auf das Einstellmittel eine Druckkraft ausgeübt,
so wird diese auf das federnde Element so übertragen, dass
durch Biegen beider Flanken der Mulde beide Anne des federnden Elements
das jeweils zugeordnete Kontaktelement kontaktieren.
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Das
als federndes Element ausgebildete Stellelement gewährleistet
so eine zuverlässige und reproduzierbare Kontaktierung
der Kontaktelemente.
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Die
Erfindung wird im Nachstehenden anhand der Zeichnungen erläutert.
Es zeigen:
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1:
Blockabschaltbild eines optischen Sensors mit einer Einstellvorrichtung
zur Vorgabe von Parameterwerten.
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2:
Detaildarstellung der Einstellvorrichtung des Sensors aus
1 gemäß der
DE 10 2007 008 400 .
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3:
Detaildarstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen
Einstellvorrichtung.
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1 zeigt
schematisch ein Ausführungsbeispiel eines optischen Sensors 1.
Der optische Sensor 1 ist im vorliegenden Fall als Lichttaster
ausgebildet. Die Komponenten des Lichttasters sind in einem Gehäuse 2 integriert.
Der Lichttaster dient zur Objekterfassung in einem Erfassungsbereich.
Hierzu weist der Lichttaster einen Sendelichtstrahlen 3 emittierenden
Sender 4 und einen Empfangslichtstrahlen 5 empfangenden
Empfänger 6 auf. Der Sender 4 ist beispielsweise
von einer Leuchtdiode gebildet, der Empfänger 6 kann
von einer Photodiode und dergleichen gebildet sein. In der dem Erfassungsbereich
zugewandten Frontwand des Gehäuses 2 ist ein Fenster 7 vorgesehen.
Die vom Sender 2 emittierten Sendelichtstrahlen 3 gelangen
durch das Fenster 7 in den Erfassungsbereich. Die Sendelichtstrahlen 3 werden
an einem zu detektierenden Objekt 8 reflektiert und gelangen
als Empfangslichtstrahlen 5 über das Fenster 7 zum
Empfänger 6.
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Der
Sender 4 und der Empfänger 6 sind an eine
Auswerteeinheit 9 angeschlossen. Die Auswerteeinheit 9 ist
von einem Microcontroller oder dergleichen gebildet. Die Auswerteeinheit 9 steuert
den Sender 2 an. Weiterhin erfolgt in der Auswerteeinheit 9 die
Auswertung der Empfangssignale des Empfängers 6 zur
Generierung eines Objektfeststellungssignals. Im vorliegenden Fall
ist das Objektfeststellungssignal von einem binären Schaltsignal
gebildet, dessen Schaltzustände angeben, ob sich ein Objekt 8 innerhalb
eines von einer Tastweite begrenzten Bereichs befindet oder nicht.
Zur Generierung des Schaltsignals wird das Empfangssignal mit einem Schwellwert
bewertet.
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Die
Tastweite bildet einen einstellbaren Parameter des Lichttasters.
Zur Einstellung dieses Parameters weist der Lichttaster eine Einstellvorrichtung 10 auf.
Diese Einstellvorrichtung 10 weist ein Einstellmittel 11 auf,
das im Gehäuse 2 so gelagert ist, dass es an der
Außenseite des Gehäuses 2 zugänglich
ist und von einer Bedienperson betätigbar ist. Als weitere
Komponenten sind ein in Wirkverbindung mit dem Einstellmittel 11 stehendes
Stellelement 12 und zwei diesem zugeordnete Kontaktelemente 13a, 13b vorgesehen,
die an die Auswerteeinheit 9 angeschlossen sind. Durch
Betätigen des Einstellmittels 11 wird das Stellelement 12 mit
einem oder beiden Kontaktelementen 13a, 13b kontaktiert. Sobald
ein Kontakt eines Kontaktelements 13a, 13b mit
dem Stellelement 12 vorliegt, wird in diesem ein Stromsignal
generiert, welches in die Auswerteeinheit 9 eingelesen
wird.
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Anhand
dieser Stromsignale erfolgt in der Auswerteeinheit 9 eine
Parametereinstellung.
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2 zeigt
in einer Detaildarstellung den Aufbau der Einstellvorrichtung
10 gemäß der
DE 10 2007 008 400 .
Das Einstellmittel
11 ist von einem zylindrischen Stift
14 gebildet,
dessen oberes Ende als Drehkopf
15 ausgebildet ist. Der
Stift
14 weist als Bestandteil seiner Mantelfläche
eine Anlagefläche
16, mit welcher dieser in der
Gehäusewand drehbar gelagert ist, auf. Weiterhin ist der
Stift
14 auch in axialer Richtung bewegbar gelagert. Der
Drehkopf
15 steht über die Oberseite der Gehäusewand
hervor. An der Oberseite des Drehkopfs
15 befinden sich
gekreuzte Schlitze
17, so dass dieser mit einem Schraubendreher
betätigt werden kann. Die Komponenten des Einstellmittels
11 bestehen
aus nicht leitendem Kunststoff.
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Das
Stellelement 12 ist in Form einer Wippe ausgebildet, die
ebenfalls aus nicht leitendem Kunststoff besteht. Die längsseitigen
Enden der Wippe sind federnd gelagert. Hierzu liegen diese auf Federelementen 18 auf,
die Bestandteil eines Käfigs 19 sind.
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In
der Ruhestellung ist die Wippe auf den Federelementen 18 so
gelagert, dass deren Längsachse in horizontaler Richtung
verläuft. Der Käfig 19 sitzt auf einer
Leiterplatte 20 auf, auf welcher in Abstand zueinander
liegend die beiden Kontaktelemente 13a, 13b angeordnet
sind. Die Kontaktelemente 13a, 13b liegen innerhalb
des Käfigs 19 unterhalb der Wippe.
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Die
Wippe ist spiegelsymmetrisch zu einer quer zu deren Längsachse
verlaufenden Achse A ausgebildet.
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Die
Wippe weist an Ihrer Oberseite eine Mulde 21 auf. Diese
Mulde 21 verlauft entlang der Achse A und ist spiegelsymmetrisch
zu dieser ausgebildet. Der Boden der Mulde 21 in deren
Zentrum bildet eine ebene Fläche. Daran grenzen die Flanken
der Mulde 21 an, die von gekrümmten Randflächen
der Wippe gebildet sind.
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Zur
Ankopplung des Einstellmittels 11 an die das Stellelement 12 bildende
Wippe ist an der Unterseite des Stifts 14 ein Führungselement 22 vorgesehen.
Wie aus 2 ersichtlich, weist der Stift 14 eine ebene
kreisscheibenförmige Unterseite auf. Von dieser ebenen
Unterseite steht das Führungselement 22, das mit
dem Stift 14 einstückig ausgebildet ist, hervor.
Das Führungselement 22 ist balkenförmig ausgebildet
und verläuft längs einer Geraden vom Mittelpunkt
der Unterseite des Stifts 14 bis zu dessen Rand, das heißt
die Länge des Führungselements 22 entspricht
im Wesentlichen dem Radius des Stifts 14.
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Mit
dem Führungselement 22 wird die Wirkverbindung
des Einstellmittels 11 zum Stellelement 12 realisiert. 2 zeigt
dabei das Einstellmittel 11 in seiner Nullpunktstellung.
In dieser Nullpunktstellung liegt das Führungselement 22 auf
dem Boden der Mulde 21. In dieser Stellung übt
das Einstellmittel 11 keinen oder einen geringen Anpressdruck
auf die Wippe auf, so dass diese in der in 2 dargestellten
Gleichgewichtsposition liegt, in welcher die Unterseite der Wippe
in Abstand zu beiden Kontaktelementen 13a, 13b liegt.
In die ser Stellung werden in den Kontaktelementen 13a, 13b keine
Stromsignale generiert.
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Wird
der Stift 14 dagegen in eine Drehrichtung bezüglich
seiner Längsachse gedreht, so wird das Führungselement 22 an
dessen Unterseite je nach Drehrichtung mit Anpressdruck auf eine
der beiden Flanken der Mulde 21 geführt. Dadurch
wird die Wippe in die entsprechende Kipprichtung bezüglich der
Achse A gekippt, so dass die nach unten gekippte Seite der Wippe
gegen das Kontaktelement 13a oder das Kontaktelement 13b drückt,
wodurch nur in diesem ein Stromsignal generiert wird.
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Wird
durch Ausüben eines Drucks auf den Drehkopf 15 des
Stifts 14 in seiner Nullpunktstellung liegend ein Druck
ausgeübt, so wird über den Stift 14 die
Wippe gegen die Federkräfte nach unten gedrückt,
so dass die Wippe gegen beide Kontaktelemente 13a, 13b drückt,
wodurch in beiden Kontaktelementen 13a, 13b Stromsignale
generiert werden.
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Die
Kontaktelemente 13a, 13b sind identisch ausgebildet
und weisen an ihrer Oberseite jeweils ein Kontaktpad 23a, 23b auf.
Bei Andrücken der Wippe gegen ein Kontaktpad 23a, 23b werden
im Innern des jeweiligen Kontaktelements 13a, 13b elektrisch leitende
Kontaktfedern aneinander geführt, wodurch ein Stromkreis
geschlossen und ein Stromsignal generiert wird.
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Im
vorliegenden Fall erfolgt mit der Einstellvorrichtung 10 eine
Einstellung der Tastweite des Lichttasters. Diese Einstellung erfolgt
in einem Einlernvorgang. Der Einlernvorgang wird durch ein Drücken
auf den Drehkopf 15 des Einstellmittels 11 ausgelöst.
Durch dieses Drücken wird in beiden Kontaktelementen 13a, 13b ein
Stromsignal generiert, welche in der Auswerteeinheit 9 registriert
werden.
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Innerhalb
des Einlernvorgangs wird ein in der Tastweite angeordnetes Objekt 8 detektiert.
Der Schwellwert, mit dem die dabei im Empfänger 6 generierten Empfangssignale
bewertet werden, wird als Parameter eingestellt. Dabei wird auch
durch Drehen des Einstellmittels 11 in die eine oder andere
Richtung in dem Kontaktelement 13a oder in dem Kontaktelement 13b ein
Stromsignal generiert, wodurch der Schwellwert vergrößert
oder verkleinert wird. Die Dauer des jeweiligen Stromsignals ist
dabei proportional zum Grad der Veränderung des Schwellwerts.
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Vorzugsweise
ist an der Außenseite eine Anzeigeeinheit vorgesehen, mittels
derer die Parametereinstellung visualisiert wird, wodurch der Einstellvorgang
kontrolliert werden kann. Insbesondere kann mit der Anzeigeeinheit
angezeigt werden, ob das in der Tastweite angeordnete Objekt 8 erkannt
wird oder nicht. Die Tastweite ist dann korrekt eingestellt, wenn
diese Anzeige gerade von „Objekt nicht erkannt" auf „Objekt
erkannt" wechselt. Diese Anzeige ist im einfachsten Fall von einer
Leuchtdiode gebildet. Weiter kann die Anzeigeeinheit auch Anzeigeelemente
aufweisen, die einerseits die Nullpunktstellung des Einstellmittels 11 anzeigen
und weiter anzeigen, ob durch Generieren eines Stromsignals in dem einen
Kontaktelement 13a oder im andern Kontaktelement 13b der
Parameter in die eine oder andere Richtung verändert wird.
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3 zeigt
in der Detaildarstellung den Aufbau der erfindungsgemäßen
Einstellvorrichtung 10, welche hinsichtlich ihrer Funktionsweise
der Ausführungsform gemäß 2 entspricht.
Das Einstellmittel 11 ist wieder von einem im Wesentlichen
zylindrischen Stift 14 gebildet, dessen oberes Ende als Drehkopf 15 ausgebildet
ist. Der Stift 14 weist als Bestandteil seiner Mantelfläche
wieder eine Anlagefläche 16, mit welcher dieser
in der Gehäusewand drehbar gelagert ist, auf. Weiterhin
ist der Stift 14 auch in axialer Richtung bewegbar gelagert.
Dabei wird der Stift 14 bei Ausüben von Druck
auf den Drehkopf nach unten gedrückt. Eine Feder 24 sorgt
für eine Rückstellkraft, die den Stift 14 wieder
in seine Ausgangsstellung bringt, nachdem die Druckkraft nicht mehr
wirkt.
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Das
an der Unterseite des Stifts 14 angeordnete Führungselement 22 entspricht
der Ausführungsform gemäß 2.
Auch die auf der Leiterplatte 20 angeord neten Kontaktelemente 13a,
b entsprechen der Ausführungsform gemäß 2.
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Im
Unterschied zur Ausführungsform gemäß 2 ist
das Stellelement 12 erfindungsgemäß als federndes
Element ausgebildet, welches einstückig mit dem Käfig 19 ausgebildet
ist. Das Stellelement 12 und der Käfig 19 bestehen
aus einem Blechteil.
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Das
Stellelement 12 weist ein zentrales Segment auf, dessen
Oberseite die Mulde 21 bildet, in welcher die Unterseite
des Führungselements 22 liegt. An die seitlichen,
gegenüberliegenden Ränder dieses Segments schließen
Arme 12a, b als weitere Bestandteile des Stellelements 12 an.
Die freien Enden der Arme 12a, b sind aufgebogen, so dass
diese in horizontalen Ebenen verlaufen. Die Unterseiten der Enden
der Arme 12a, b bilden Auflageflächen, mit welchen
die Arme 12a, b die Kontaktelemente 13a, b kontaktieren
können.
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3 zeigt
eine Draufsicht auf die Vorderseite des Führungselements 22.
Hier ist die Kontur des Führungselements 22 an
die Kontur der Mulde 21 angepasst. Dagegen ist die Unterseite
des Führungselements 22 am rückwärtigen
Teil nach oben abgeschrägt, so dass an der Rückseite
des Führungselements 22 dessen Unterseite nicht
auf der Mulde 21 aufliegt.
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3 zeigt
den Stift 14 und das Stellelement 12 in der Nullpunktstellung,
in welcher beide Arme 12a, b in Abstand zu den zugeordneten
Kontaktelementen 13a, b liegen, so dass in diesen keine
Stromsignale generiert werden. Hierzu sind die Längen der Arme 12a,
b an die Höhe des auf der Leiterplatte 20 aufsitzenden
Käfigs entsprechend angepasst.
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Wird
mit einem Schraubendreher der Drehkopf 15 so betätigt,
dass der Stift 14 um seine Drehachse in eine Drehrichtung
gedreht wird, so wird entsprechend der Drehrichtung durch eine der
abgeschrägten Segmente der Unterseite des Führungselements 22 auf
eine Flanke der Mulde 21 des Stellelements 12 eine Druckkraft
ausgeübt. Diese Druckkraft bewirkt ein Durchbiegen der
Flanke der Mulde 21. Dadurch wird der an die Flanke anschließende Arm 12a oder 12b nach
unten gebogen, so dass dessen Unterseite auf das zugeordnete Kontaktelement 13a oder 13b gedrückt
wird, wodurch in diesem ein Stromsignal generiert wird.
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Bei
Ausüben einer Druckkraft auf den Drehkopf 15 wird
diese Druckkraft über das Führungselement 22 auf
das Stellelement 12 übertragen, so dass beide
Arme 12a und 12b gegen die Kontaktelemente 13a und 13b gedrückt
werden, wodurch in beiden Kontaktelementen 13a, 13b ein
Stromsignal generiert wird.
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- 1
- Sensor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Sendelichtstrahlen
- 4
- Sender
- 5
- Empfangslichtstrahlen
- 6
- Empfänger
- 7
- Fenster
- 8
- Objekt
- 9
- Auswerteeinheit
- 10
- Einstellvorrichtung
- 11
- Einstellmittel
- 12
- Stellelement
- 12a
- Arm
- 12b
- Arm
- 13a
- Kontaktelement
- 13b
- Kontaktelement
- 14
- Stift
- 15
- Drehkopf
- 16
- Anlagefläche
- 17
- Schlitz
- 18
- Federelement
- 19
- Käfig
- 20
- Leiterplatte
- 21
- Mulde
- 22
- Führungselement
- 23a
- Kontaktpad
- 23b
- Kontaktpad
- 24
- Feder
- A
- Achse
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 102007008400 [0001, 0012, 0022, 0028]