DE102008059661A1

DE102008059661A1 - Optischer Sensor

Info

Publication number: DE102008059661A1
Application number: DE200810059661
Authority: DE
Inventors: Jürgen Hässler; Andreas Behringer; Manfred Wiezel
Original assignee: Sensopart Industriesensorik GmbH
Current assignee: Sensopart Industriesensorik GmbH
Priority date: 2008-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2010-06-10
Anticipated expiration: 2028-11-29
Also published as: DE102008059661B4

Abstract

Ein optischer Sensor weist ein Gehäuse 1 auf, in welchem sich eine elektronische Sensorbaugruppe 2 sowie eine Kabelanschlusseinrichtung 3 befinden. Als elektrische Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe 2 und der Kabelanschlusseinrichtung 3 dienen Kontaktfedern 5 sowie Metallpads 9, welche auf einer Leiterplatte 4 der Sensorbaugruppe 2 sowie auf einer Leiterplatte 8 der Kabelanschlusseinrichtung 3 angeordnet sind. Durch Einsetzen der Sensorbaugruppe 2 in das Gehäuse 1 erfolgt selbstständig die e 2 und der Kabelanschlusseinrichtung 3.

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Optische Sensoren senden Licht aus, das an einem zu untersuchenden Objekt reflektiert oder gestreut und vom Sensor wieder empfangen wird. Auf diese Weise kann beispielsweise ein Objekt erkannt (Präsenzdetektion) oder der Abstand zu einem Objekt bestimmt werden. Die von diesen optischen Sensoren gewonnenen Informationen werden meist zum Steuern von automatisch arbeitenden Anlagen verwendet.
Optische Sensoren weisen grundsätzlich ein Gehäuse auf. Innerhalb dieses Gehäuses befindet sich eine elektronische Sensorbaugruppe. Diese wird bei der Montage des optischen Sensors in das Gehäuse eingesetzt. Weiterhin ist ein Kabelanschluß vorgesehen, mittels welchem der optische Sensor über ein Kabel an externe elektronische Geräte angeschlossen werden kann. Zwischen der elektronischen Sensorbaugruppe und dem elektrischen Kabelanschluß befindet sich im Innern des Gehäuses eine elektrische Verbindung.
Diese interne elektrische Verbindung wird bislang als Lötverbindung, als Steckverbindung oder als Einpreßverbindung realisiert. Der Nachteil liegt zum einen in den hohen Kosten (nämlich bei den Steckverbindern bei den Materialkosten sowie bei den Montagekosten) und bei der Handlötung ebenfalls bei den Montagekosten. Zum anderen ist die Fertigungssicherheit durch schlechte Lötstellen, Kurzschlüsse, Verschmutzung etc. nicht optimal.
Davon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem optischen Sensor der eingangs angegebenen Art die elektrische Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe und dem Kabelanschluß zu verbessern.
Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.
Dadurch ist ein optischer Sensor mit einer in jeglicher Hinsicht verbesserten elektrischen Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe und dem Kabelanschluß geschaffen. Die Grundidee besteht darin, daß bei der Montage des Gerätes die Sensorbaugruppe und der Kabelanschluß zur elektrischen Kontaktierung definiert positioniert werden. Für die elektrische Kontaktierung bedarf es daher lediglich des Einsetzens der Sensorbaugruppe in das Gehäuse. Eine zusätzliche Kontaktiererfordernis ist nicht notwendig. Dadurch ist ein vom Grundgedanken her modulares Einbausystem mit automatischer Kontaktierung der Sensorbaugruppe mit dem Kabelanschluß geschaffen. Durch die lötfreie Endmontage wird die Arbeitszeit dabei deutlich reduziert. Dadurch gestaltet sich die Montage flexibler, denn durch die verkürzte Endmontage können Bestellungen schneller abgeschlossen werden. Darüber hinaus kann hinsichtlich der Kosten auf teure Steckverbinder verzichtet werden. Weiterhin erhöht sich die Fertigungssicherheit. Denn ein Vertauschen von Litzen, Kurzschlüsse sowie schlechte (”kalte”) Lötstellen sind ausgeschlossen. Schließlich wird eine Verschmutzung durch Flußmittelspritzer beim Löten vermieden.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 2 schlägt eine bevorzugte technische Realisierung der elektrischen Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe und dem Kabelanschluß vor. Das Grundprinzip besteht aus zwei Leiterplatten, nämlich eine Leiterplatte für die Sensorbaugruppe und eine Leiterplatte für den elektrischen Kabelanschluß. Diese beiden Leiterplatten tragen die für die Kontaktierung notwendigen Elemente. Beim Einbau der Sensorbaugruppe liegen dabei die beiden Leiterplatten sehr nahe parallel beieinander. Die Kontaktelemente auf den beiden Leiterplatten können maschinell bestückt werden, insbesondere Kontaktfedern. Gleichermaßen gilt diese maschinelle Bestückung für die elektrischen Gegenkontaktelemente auf der anderen Leiterplatte. Die Leiterplatte, welche dem Kabelanschluß zugeordnet ist, kann auf einem entsprechenden Buchsengehäuse ggf. maschinell angelötet werden. Dieses Buchsengehäuse definiert dabei mit der Leiterplatte eine Baueinheit. Indem die beiden Leiterplatten im eingebauten Zustand parallel zueinander angeordnet sind, so daß sich dazwischen nur die elektrischen Kontaktelemente befinden, wird dadurch aufgrund der sehr platzsparenden Kontaktierung Bauraum eingespart.
Die Weiterbildung gemäß Anspruch 3 schlägt eine Kabelanschlußeinrichtung in Form eines Buchsengehäuses mit Kontaktstiften für einen Kabelstecker vor. Die dem Kabelanschluß zugeordnete Leiterplatte ist dabei fest auf die Kontaktstifte des Buchsengehäuses aufgelötet und definiert somit einerseits die elektrische Kontaktierung mit der Leiterplatte und gewährleistet andererseits die mechanische Fixierung der Leiterplatte.
Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 4 handelt es sich bei der Kabelanschlußeinrichtung mit der Leiterplatte vorzugsweise um eine Baueinheit. Diese Baueinheit kann auf einfache Weise in das Gehäuse eingesetzt werden und bildet somit die Basis für das anschließende Einsetzen der Sensorbaugruppe.
Alternativ zu der Kabelanschlußeinrichtung kann gemäß Anspruch 5 das Kabel für den Anschluß des externen Gerätes auch direkt an der Leiterplatte angelötet sein.
Vorzugsweise handelt es sich gemäß der Weiterbildung in Anspruch 6 bei den elektrischen Kontaktelementen um Kontaktfedern. Diese haben den Vorteil, daß sie beim Einsetzen der Sensorbaugruppe eine zuverlässige elektrische Kontaktierung herstellen.
Gemäß der Weiterbildung in Anspruch 7 handelt es sich bei den Kontaktfedern vorzugsweise um eine Art Blattfedern. Diese erstrecken sich im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte. Dies hat den Vorteil, daß diese Art der Kontaktierung mittels Federkontakten sehr platzsparend ist.
Schließlich schlägt die Weiterbildung gemäß Anspruch 8 vor, daß es sich bei den elektrischen Gegenelementen um sogenannte Metallpads auf der Leiterplatte handelt. Diese Metallpads sind vorzugsweise vergoldet. Dadurch wird die elektrische Kontaktierung optimiert.
Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Sensors wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:
1 den optischen Sensor vor dem Einbau der Sensorbaugruppe in einer schematischen Längsschnittdarstellung;
2 eine Darstellung entsprechend der in 1 nach dem Einsetzen der Sensorbaugruppe.
Der optische Sensor weist ein Gehäuse 1 auf sowie weiterhin eine Sensorbaugruppe 2 sowie schließlich eine Kabelanschlußeinrichtung 3.
Die Sensorbaugruppe 2 besitzt eine abknickbare Leiterplatte 4. Auf dieser sind die optoelektronischen Einrichtungen angeordnet sowie vor allem unterseitig Kontaktfedern 5, welche im Wesentlichen als Blattfedern ausgebildet sind. Die Leiterplatte 4 der Sensorbaugruppe 2 wird dabei maschinell mit diesen Kontaktfedern 5 bestückt.
Die Kabelanschlußeinrichtung 3 dient dazu, daß an den Sensor ein Kabel eines externen elektronischen Gerätes angeschlossen werden kann. Zu diesem Zweck weist die Sensorbaugruppe 2 als hierzu separate Baueinheit ein Buchsengehäuse 6 zum Aufschrauben eines Kabelsteckers auf. Dieses Buchsengehäues 6 besitzt Kontaktstifte 7. Diese durchragen das Buchsengehäuse 6 ins Innere des Gehäuses 1. Auf diesen Kontaktstiften 7 ist eine Leiterplatte 8 beispielsweise durch Anlöten befestigt. Die Leiterplatte 8 ist mit vergoldeten Metallpads 9 bedruckt.
Die Montage des optischen Sensors wird wie folgt durchgeführt:
In das Gehäuse wird zunächst das Buchsengehäuse 6 der Kabelanschlußeinrichtung 3 eingesetzt und positionsmäßig fixiert.
Anschließend wird die Sensorbaugruppe 2 in das Gehäuse 1 eingesetzt (1). Nachdem die Sensorbaugruppe 2 die Endposition in dem Gehäuse 1 erreicht hat (2), kontaktieren die Kontaktfedern 5 der Leiterplatte 4 die Metallpads 9 der Leiterplatte 8. Die beiden Leiterplatten 4, 8 weisen dabei einen geringen parallelen Abstand zueinander auf. Dazwischen befinden sich die Kontaktfedern 5, welche die elektrische Kontaktierung der Sensorbaugruppe 2 mit den Kontaktstiften 7 des Buchsengehäuses 6 über die Metallpads 9 der Leiterplatte 8 herstellen.

1: Gehäuse
2: Sensorbaugruppe
3: Kabelanschlußeinrichtung
4: Leiterplatte
5: Kontaktfeder
6: Buchsengehäuse
7: Kontaktstift
8: Leiterplatte
9: Metallpad

Claims

Optischer Sensor mit einem Gehäuse (1), mit einer innerhalb des Gehäuses (1) angeordneten elektronischen Sensorbaugruppe (2), mit einem elektrischen Kabelanschluß für die Kontaktierung eines Kabels eines externen Gerätes an den Sensor sowie mit einer elektrischen Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe (2) und dem Kabelanschluß, dadurch gekennzeichnet, daß für die elektrische Verbindung zwischen der Sensorbaugruppe (2) und dem Kabelanschluß die Sensorbaugruppe (2) sowie der Kabelanschluß derart elektrische Kontaktierelemente sowie dazu korrespondierende elektrische Gegenelemente aufweisen, daß beim Einsetzen der Sensorbaugruppe (2) in das Gehäuse (1) zwischen der Sensorbaugruppe (2) und dem Kabelanschluß selbstständig eine elektrische Kontaktierung erfolgt.
Optischer Sensor nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Sensorbaugruppe (2) als auch der Kabelanschluß eine Leiterplatte (4, 8) aufweisen, daß die elektrischen Kontaktelemente sowie die dazu korrespondierenden elektrischen Gegenelemente an diesen beiden Leiterplatten (4, 8) angeordnet sind und daß im eingesetzten Zustand der Sensorbaugruppe (2) in das Gehäuse (1) die beiden Leiterplatten (4, 8) parallel zueinander angeordnet sind und dazwischen sich die elektrischen Kontaktelemente befinden.
Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für den Kabelanschluß eine Kabelanschlußeinrichtung (3) in der Wand des Gehäuses (1) in Form eines Buchsengehäuses (6) mit Kontaktstiften (7) für einen Kabelstecker eines Kabels eines externen Gerätes vorgesehen ist, wobei die Leiterplatte (8) mit den Kontaktstiften (7) elektrisch kontaktiert ist.
Optischer Sensor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei der Kabelanschlußeinrichtung (3) mit der Leiterplatte (8) um eine Baueinheit handelt, welche in das Gehäuse (1) einsetzbar ist.
Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel für das externe Gerät direkt an der Leiterplatte (8) des Kabelanschlusses angelötet ist.
Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrischen Kontaktelementen um Kontaktfedern (5) handelt.
Optischer Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den Kontaktfedern (5) um Blattfedern handelt, welche sich im Wesentlichen parallel zur Leiterplatte (4) erstrecken.
Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrischen Gegenelementen um Metallpads (9) auf der Leiterplatte (8) handelt.