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DE102008059661A1 - Optical sensor for receiving information regarding to-be-inspected object, to control automated system, has electrical contact that is automatically established between sensor module and cable connection - Google Patents

Optical sensor for receiving information regarding to-be-inspected object, to control automated system, has electrical contact that is automatically established between sensor module and cable connection Download PDF

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DE102008059661A1 DE200810059661 DE102008059661A DE102008059661A1 DE 102008059661 A1 DE102008059661 A1 DE 102008059661A1 DE 200810059661 DE200810059661 DE 200810059661 DE 102008059661 A DE102008059661 A DE 102008059661A DE 102008059661 A1 DE102008059661 A1 DE 102008059661A1
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Abstract

The sensor has an electrical cable connection for contacting a cable of an external electronic device to the sensor, and an electrical connection between an electronic sensor module (2) and the cable connection. The sensor module and the cable connection have contact springs (5) i.e. flat springs, and corresponding metal pads (9) for the electrical connection. An electrical contact is automatically established between the sensor module and the cable connection, during insertion of the module into a housing (1).

Description

Die Erfindung betrifft einen optischen Sensor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The The invention relates to an optical sensor according to the preamble of Claim 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.optical Sensors emit light that is attached to an object to be examined reflected or scattered and received by the sensor again. In this way, for example, an object detected (presence detection) or the distance to an object can be determined. The ones of these Information obtained from optical sensors is usually used to control used by automatically working equipment.

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.optical Sensors basically have a housing on. Inside this case There is an electronic sensor module. This is added the assembly of the optical sensor inserted into the housing. Furthermore is a cable connection provided, by means of which the optical sensor via a cable to external electronic equipment can be connected. Between the electronic sensor module and the electrical cable connection is located inside the Housing one electrical connection.

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.These internal electrical connection has so far been used as a solder joint, realized as a plug connection or as a press-in connection. Of the Disadvantage lies on the one hand in the high cost (namely in the connectors at the material costs as well as at the assembly costs) and at the hand soldering also with the installation costs. On the other hand, the manufacturing reliability due to bad solder joints, short circuits, pollution etc. not 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.From that Based on the object of the invention, in an optical Sensor of the type specified the electrical connection between the sensor assembly and the cable connection to improve.

Die technische Lösung ist gekennzeichnet durch die Merkmale im Kennzeichen des Anspruchs 1.The technical solution is characterized by the features in the characterizing part of claim 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.Thereby is an optical sensor with an improved in every way created electrical connection between the sensor assembly and the cable connection. The basic idea is that at the assembly of the device the sensor module and the cable connection for electrical contacting be positioned defined. For the electrical contact therefore requires only the insertion the sensor assembly in the housing. A additional Contacting requirement is not necessary. This is one of the basic idea Modular built-in system with automatic contacting of the sensor module created with the cable connection. Through the solderless Final assembly, the working time is significantly reduced. Thereby the assembly is more flexible, because of the shortened final assembly can Orders are completed faster. In addition, regarding the Costs are waived on expensive connectors. Further increases the production security. Because a swap of strands, short circuits as well bad ("cold") solder joints are excluded. After all is a pollution caused by flux splash during soldering avoided.

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.The Training according to claim 2 hits a preferred technical realization of the electrical connection between the sensor assembly and the cable connector. The Basic principle consists of two printed circuit boards, namely a printed circuit board for the sensor assembly and a circuit board for the electrical cable connection. These two circuit boards carry the necessary for contacting Elements. When installing the sensor assembly are the two PCBs very close parallel to each other. The contact elements on the two circuit boards can be equipped by machine, in particular contact springs. Likewise, this machine applies assembly for the electrical mating contact elements on the other circuit board. The printed circuit board, which is assigned to the cable connection, can open a corresponding socket housing possibly soldered by machine become. This socket housing defines with the circuit board a unit. By the both printed circuit boards in the installed state arranged parallel to each other are, so that therebetween only the electrical contact elements are characterized, due the space-saving contact space saved.

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.The Training according to claim 3 beats a cable connection device in the form of a female housing with contact pins for a cable connector. The cable connection associated PCB is soldered firmly on the pins of the female housing and thus defines on the one hand the electrical contact with the PCB and guaranteed on the other hand, the mechanical fixation of the circuit board.

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.According to the training in claim 4 is in the cable connection device with the circuit board preferably to a unit. This unit Can be easily inserted into the housing and forms thus the basis for the subsequent one Inserting the sensor assembly.

Alternativ zu der Kabelanschlußeinrichtung kann gemäß Anspruch 5 das Kabel für den Anschluß des externen Gerätes auch direkt an der Leiterplatte angelötet sein.alternative to the cable connection device can according to claim 5 the cable for the connection of the external device also be soldered directly to the circuit board.

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.Preferably it is according to the training in claim 6 in the electrical contact elements to contact springs. These have the advantage that they establish a reliable electrical contact when inserting the sensor assembly.

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.According to the training in claim 7, the contact springs are preferably a kind of leaf springs. These extend essentially parallel to the circuit board. This has the advantage that this type of contacting by means of spring contacts is very space-saving.

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.Finally, the training suggests according to claim 8 before that it in the electrical counter-elements to so-called metal pads on the circuit board. These metal pads are preferred gilded. This optimizes the electrical contact.

Ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen optischen Sensors wird nachfolgend anhand der Zeichnungen beschrieben. In diesen zeigt:One embodiment an optical according to the invention Sensors will be described below with reference to the drawings. In this shows:

1 den optischen Sensor vor dem Einbau der Sensorbaugruppe in einer schematischen Längsschnittdarstellung; 1 the optical sensor prior to installation of the sensor assembly in a schematic longitudinal sectional view;

2 eine Darstellung entsprechend der in 1 nach dem Einsetzen der Sensorbaugruppe. 2 a representation according to the in 1 after inserting the sensor assembly.

Der optische Sensor weist ein Gehäuse 1 auf sowie weiterhin eine Sensorbaugruppe 2 sowie schließlich eine Kabelanschlußeinrichtung 3.The optical sensor has a housing 1 on and continue a sensor assembly 2 and finally a cable connection device 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.The sensor assembly 2 has a bendable printed circuit board 4 , On this the optoelectronic devices are arranged and especially on the underside contact springs 5 which are formed substantially as leaf springs. The circuit board 4 the sensor assembly 2 is doing machine with these contact springs 5 stocked.

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.The cable connection device 3 serves to connect a cable of an external electronic device to the sensor. For this purpose, the sensor assembly 2 as this separate unit a socket housing 6 for screwing on a cable connector. This bushing case 6 has contact pins 7 , These protrude through the socket housing 6 inside the case 1 , On these pins 7 is a circuit board 8th attached for example by soldering. The circuit board 8th is with gilded metal pads 9 printed.

Die Montage des optischen Sensors wird wie folgt durchgeführt:
In das Gehäuse wird zunächst das Buchsengehäuse 6 der Kabelanschlußeinrichtung 3 eingesetzt und positionsmäßig fixiert.The assembly of the optical sensor is carried out as follows:
In the housing, first, the socket housing 6 the cable connection device 3 inserted and fixed in position.

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.Subsequently, the sensor assembly 2 in the case 1 used ( 1 ). After the sensor assembly 2 the end position in the housing 1 has reached ( 2 ), contact the contact springs 5 the circuit board 4 the metal pads 9 the circuit board 8th , The two circuit boards 4 . 8th have a small parallel distance from each other. In between are the contact springs 5 , which the electrical contact of the sensor assembly 2 with the contact pins 7 of the socket housing 6 over the metal pads 9 the circuit board 8th produce.

11
Gehäusecasing
22
Sensorbaugruppesensor assembly
33
KabelanschlußeinrichtungCable connecting device
44
Leiterplattecircuit board
55
Kontaktfedercontact spring
66
Buchsengehäusesocket housing
77
Kontaktstiftpin
88th
Leiterplattecircuit board
99
Metallpadmetal pad

Claims (8)

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.Optical sensor with a housing ( 1 ), with one inside the housing ( 1 ) arranged electronic sensor assembly ( 2 ), with an electrical cable connection for contacting a cable of an external device to the sensor and with an electrical connection between the sensor assembly ( 2 ) and the cable connection, characterized in that for the electrical connection between the sensor assembly ( 2 ) and the cable connection, the sensor assembly ( 2 ) as well as the cable connection have such electrical contacting elements as well as corresponding electrical counter-elements that upon insertion of the sensor assembly ( 2 ) in the housing ( 1 ) between the sensor assembly ( 2 ) and the cable connection automatically an electrical contact takes place. 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.Optical sensor according to the preceding claim, characterized in that both the sensor assembly ( 2 ) as well as the cable connection a printed circuit board ( 4 . 8th ), that the electrical contact elements and the corresponding electrical counter-elements on these two circuit boards ( 4 . 8th ) are arranged and that in the inserted state of the sensor assembly ( 2 ) in the housing ( 1 ) the two printed circuit boards ( 4 . 8th ) are arranged parallel to each other and in between the electrical contact elements are located. 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.Optical sensor according to claim 2, characterized in that for the cable connection a cable connection device ( 3 ) in the wall of the housing ( 1 ) in the form of a female housing ( 6 ) with contact pins ( 7 ) is provided for a cable plug of a cable of an external device, wherein the circuit board ( 8th ) with the contact pins ( 7 ) is electrically contacted. 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.Optical sensor according to claim 3, characterized in that it is in the cable connection device ( 3 ) with the printed circuit board ( 8th ) is a structural unit, which in the housing ( 1 ) can be used. Optischer Sensor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel für das externe Gerät direkt an der Leiterplatte (8) des Kabelanschlusses angelötet ist.Optical sensor according to claim 2, characterized in that the cable for the external device is connected directly to the printed circuit board ( 8th ) of the cable connection is soldered. Optischer Sensor nach einem der Ansprüche 2 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrischen Kontaktelementen um Kontaktfedern (5) handelt.Optical sensor according to one of Claims 2 to 5, characterized in that the contact elements ( 5 ). 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.Optical sensor according to claim 6, characterized in that it is in the contact springs ( 5 ) are leaf springs which are substantially parallel to the printed circuit board ( 4 ). Optischer Sensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei den elektrischen Gegenelementen um Metallpads (9) auf der Leiterplatte (8) handelt.Optical sensor according to one of the preceding claims, characterized in that, in the case of the electrical counter-elements, they are metal pads ( 9 ) on the printed circuit board ( 8th ).
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