DE9302324U1

DE9302324U1 - Fork light barrier

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Publication number: DE9302324U1
Application number: DE9302324U
Authority: DE
Original assignee: KUGLER ADOLF 5600 WUPPERTAL DE
Current assignee: KUGLER ADOLF 5600 WUPPERTAL DE
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-02-18
Publication date: 1993-05-27
Anticipated expiration: 2003-02-19

Description

DR.-ING. DIPL-PHYS. H. STURIES
PATENTANWÄLTEDR.-ING. DIPL-PHYS. H. STURIES
PATENT ATTORNEYS

DIPL-ING. P. EICHLER DIPL-ING. P. EICHLER

Adolf Kugler, Schwartnerstr. 16, 5600 Wuppertal 2Adolf Kugler, Schwartnerstrasse 16, 5600 Wuppertal 2

Fork light barrier

Die Erfindung betrifft eine Gabellichtschranke mit zwei an ihrem einen Ende über einen Gabelsteg fest miteinander verbundenen, das Licht leitenden Gabelschenkeln, an deren in Höhe des Gabelstegs gelegenen Enden einerseits ein Lichtsender und andererseits ein Lichtempfänger angeordnet sind, während an ihren freien Enden aufeinanderzu gerichtete Reflektoren für die Umlenkung des vom Sender emittierten, den Gabelspalt passierenden und am Empfänger einfallenden Lichtes vorgesehen sind.The invention relates to a fork light barrier with two fork legs that are firmly connected to one another at one end via a fork bridge and that conduct the light. At the ends of the fork legs that are located at the level of the fork bridge, a light transmitter and a light receiver are arranged on the one hand, while at their free ends, reflectors directed towards one another are provided for deflecting the light emitted by the transmitter, passing through the fork gap and incident on the receiver.

Gabellichtschranken obiger Art sind z.B. durch die DE-OS 41 13 720 bekannt. Sie dienen zum lichtoptischen Abtasten oder Messen von in den Gabelspalt der Lichtschranke einzubringenden Gegenständen, die dabei vereinzelt oder auch periodisch die den Spalt passierenden Lichtstrahlen unterbrechen und auf diese Weise über den Lichtempfänger und eine ihm nachgeschaltete Auswerteelektronik eine entsprechende Beobachtung bzw. Messung ermöglichen. Bei der bekannten Gabellichtschranke bestehen die das Licht leitenden Gabelschenkel sowie auch der sie miteinander verbindende Gabelsteg aus massivem Lichtleitermaterial, wie insbesondere aus Acrylglas, das an den freien SchenkelendenFork light barriers of the above type are known, for example, from DE-OS 41 13 720. They are used for the optical scanning or measurement of objects that are to be placed in the fork gap of the light barrier, which in the process interrupt the light rays passing through the gap either individually or periodically, thus enabling the corresponding observation or measurement to be carried out via the light receiver and the evaluation electronics connected downstream of it. In the known fork light barrier, the fork legs that conduct the light and the fork bridge that connects them to one another are made of solid light guide material, such as acrylic glass in particular, which is attached to the free leg ends.

aussen unter 45° abgeschrägt ist, damit diese Schrägflächen die Reflektoren für die jeweils um 90° erfolgende Umlenkung des den Gabelspalt passierenden Lichtes bilden sollen. Lichtsender und Lichtempfänger, die in in den Gabelstegenden des U-förmigen massiven Lichtleiters vorhandenen Bohrungen liegen, sind auf einer Leiterplatte angeordnet, die zusammen mit dem gläsernen Verbindungssteg von einem Gehäuse umgeben sind, aus dessen entsprechend gelegenen Öffnungen die beiden Gabelschenkel des U-förmigen massiven Lichtleiters herausragen. Diese bekannte Gabellichtschranke ist zwar insofern vorteilhaft, als durch die starre Verbindung der massiven Lichtleiter und ihrer abgeschrägten, lichtreflektierenden Enden eine gleichbleibende Ausrichtung der lichtoptischen Elemente erzielt wird und somit keine besondere Justage am Aufstellungsort der Lichtschranke erforderlich ist. Sie hat jedoch den großen Nachteil, daß ihre Lichtausbeute bzw. der Lichtkoppeleffekt zwischen Empfänger und Sender vergleichsweise gering ist und daß weiterhin das mit ihr erzielbare Abtast- bzw. Meßergebnis durch Fremdlichteinfall in ihre nach außen unabgeschirmten Massiv-Lichtleiter beeinträchtigt wird. Die Lichtausbeute ist hier insbesondere auch deswegen so gering, weil die abgeschrägten Außenseiten der freien Enden der massiven Lichtleiter das auffallende Licht nur zu einem geringen Teil um 90° umlenken.is bevelled at 45° on the outside so that these bevelled surfaces form the reflectors for the 90° deflection of the light passing through the fork gap. The light transmitter and light receiver, which are located in holes in the fork ends of the U-shaped solid light guide, are arranged on a circuit board which, together with the glass connecting bar, is surrounded by a housing from whose correspondingly located openings the two fork legs of the U-shaped solid light guide protrude. This known fork light barrier is advantageous in that the rigid connection of the solid light guides and their bevelled, light-reflecting ends achieves a consistent alignment of the light-optical elements and therefore no special adjustment is required at the installation location of the light barrier. However, it has the major disadvantage that its light output or the light coupling effect between receiver and transmitter is comparatively low and that the scanning or measuring result that can be achieved with it is also impaired by extraneous light entering its solid light guides, which are not shielded from the outside. The light output is particularly low here because the beveled outer sides of the free ends of the solid light guides only deflect a small part of the incident light by 90°.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Gabellichtschranke der eingangs erwähnten Art dahingehend zu verbessern und zu vervollkommnen, daß sie mit geringstmöglichem Fremdlichteinfall und wesentlich verbessertem Lichtkoppeleffekt zwischen Empfänger und Sender arbeitet und daher eine optimale Abtastung bzw. Messung des in das den Gabelspalt durchdringende Lichtstrahlenbündel einzubringenden Beobachtungsobjekts ermöglicht. Diese Aufgabe wird ausgehend von einer gattungsgemäß beschaffenen Gabellichtschranke erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß ihre Gabelschenkel als von lichtundurchlässigen Gehäusewänden umschlossene, vom Licht durchstrahlte Gehäusehohlräume ausgebildet sind, an deren freien Enden als Lichtreflektoren dienende Lichtumlenkelemente untergebracht und dem Gabelspalt zugewandt liegende Fenster für den Lichtaus- bzw. -eintritt vorgesehen sind. Auf diese Weise wird das Meß- bzw. Beobachtungsergebnis störender Fremdlichteinfall weitestgehend vermieden. The invention is based on the task of improving and perfecting a forked light barrier of the type mentioned at the beginning so that it works with the least possible incidence of extraneous light and a significantly improved light coupling effect between the receiver and transmitter and therefore enables optimal scanning or measurement of the object to be observed that is to be introduced into the bundle of light rays penetrating the forked gap. This task is solved according to the invention on the basis of a forked light barrier of the generic type in that its fork legs are designed as housing cavities enclosed by opaque housing walls and through which light shines, at the free ends of which light deflection elements serving as light reflectors are housed and windows facing the forked gap are provided for the light to exit or enter. In this way, the measurement or observation result is largely avoided due to interference from extraneous light.

Durch die an den freien Enden der Gabelschenkel-Hohlräume untergebrachten, vorzugsweise als auswechselbare Spiegel ausgebildeten Lichtumlenkelemente wird eine wesentlich wirksamere, praktisch verlustfreie Lichtumlenkung an diesen Stellen erzielt. Beides führt zu einem optimalen Lichtkoppeleffekt zwischen Sender und Empfänger.The light deflection elements, which are housed at the free ends of the fork leg cavities and are preferably designed as replaceable mirrors, achieve a much more effective, practically loss-free light deflection at these points. Both lead to an optimal light coupling effect between the transmitter and receiver.

Die Gabelschenkel und der Gabelsteg bilden vorteilhaft einen gemeinsamen U-förmigen Gehäuse-Hohlraum, in dessen Stegteil eine den Lichtsender und den Lichtempfänger sowie weitere elektronische Ausrüstungselemente tragende Leiterplatte untergebracht ist. Auch diese Leiterplatte kann leicht montiert und im Bedarfsfall ausgewechselt werden.The fork legs and the fork web advantageously form a common U-shaped housing cavity, in the web part of which a circuit board carrying the light transmitter and the light receiver as well as other electronic equipment elements is housed. This circuit board can also be easily installed and replaced if necessary.

Weiterhin können in die Lichtaus- und -eintrittsfenster der beiden Gabelschenkel für besondere Meß- und Beobachtungszwecke auch geeignet gestaltete Lichtblenden auswechselbar eingesetzt werden. Ebensogut können in den Gabelschenkel-Hohlräumen den Lichtstrahlengang beeinflussende optische Linsen auswechselbar untergebracht werden.Furthermore, suitably designed light shields can be interchangeably inserted into the light exit and entry windows of the two fork legs for special measuring and observation purposes. Likewise, optical lenses that influence the light beam path can be interchangeably housed in the fork leg cavities.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung besteht das U-förmige Hohlraum-Gehäuse vorteilhaft aus zwei äquatorial zusammenzufügenden, im wesentlichen identisch beschaffenen Gehäusehälften. Diese können als Spritzgußteile, insbesondere als Spritzkunststoffteile leicht hergestellt werden. Dabei können dann im U-förmigen Gehäuse innenwandseitig auch Haltevorsprünge für die Aufnahme der darin einzusteckenden Leiterplatte, die Spiegel, Blenden und Linsen angeformt sein.According to a further feature of the invention, the U-shaped cavity housing advantageously consists of two housing halves that are joined together equatorially and are essentially identical. These can easily be manufactured as injection-molded parts, in particular as injection-molded plastic parts. In this case, retaining projections for receiving the circuit board to be inserted into it, the mirrors, apertures and lenses can also be molded into the inner wall of the U-shaped housing.

Normalerweise ist die Gabellichtschranke so beschaffen, daß die Spiegel an den freien Enden der Gabelschenkel-Hohlräume jeweils unter einem schrägen Winkel von 45° angebracht sind und die ihnen zugeordneten Fenster für den Lichtaus- und -eintritt sich beidseitig des Gabelspaltes parallel gegenüberliegen. Der Gabelspalt wird dabei von dem Lichtstrahlenbündel also jeweils quer durchstrahlt.Normally, the fork light barrier is designed in such a way that the mirrors are attached to the free ends of the fork leg cavities each at an oblique angle of 45° and the windows assigned to them for the light exit and entry are parallel to each other on both sides of the fork gap. The light beam thus passes through the fork gap transversely.

Es ist aber auch grundsätzlich möglich, die Lichtumlenkelemente und Lichtaus- und -eintrittsfenster im U-förmigen Ge-However, it is also possible to install the light deflection elements and light exit and entry windows in a U-shaped structure.

häuse so anzuordnen, daß damit auch schräg durch dessen Fenster hindurchtretendes, vom Meß- bzw. Abtastobjekt reflektiertes Licht empfangen werden kann, wie das für mancherlei Meß- und Beobachtungszwecke wünschenswert sein kann. Dazu können als Lichtumlenkelemente wiederum Spiegel in entsprechender Anordnung verwendet werden. Für weniger stark umzulenkendes Licht können aber in die freien Enden der Gabelschenkel-Hohlräume auch als Lichtumlenkelemente dienende Umlenkprismen unmittelbar eingesetzt und die Lichtaus- und -eintrittsfenster stirnendig in den Gabelschenkelenden angeordnet werden.housing in such a way that light reflected from the object being measured or scanned that passes through its window at an angle can also be received, as may be desirable for many measuring and observation purposes. For this purpose, mirrors in an appropriate arrangement can be used as light deflection elements. For light that is less strongly deflected, however, deflection prisms that serve as light deflection elements can also be inserted directly into the free ends of the fork leg cavities and the light exit and entry windows can be arranged at the front in the fork leg ends.

In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer erfindungsgemäß gestalteten Gabellichtschranke dargestellt. Dabei zeigenThe drawing shows two embodiments of a forked light barrier designed according to the invention.

Fig.l die Draufsicht auf die untere Hälfte einer bevorzugt ausgebildeten Gabellichtschranke, also bei deren abgenommener oberer Gehäusehälfte,Fig.l the top view of the lower half of a preferred designed fork light barrier, i.e. with the upper housing half removed,

Fig.2 eine Frontansicht der Lichtschranke in Pfeilrichtung A der Fig.l undFig.2 a front view of the light barrier in the direction of arrow A of Fig.l and

Fig.3 eine geschnittene Teildraufsicht auf eine mit Reflexion am Beobachtungs- bzw. Meßobjekt arbeitender Lichtschranke.Fig.3 is a partial plan view of a light barrier that works with reflection on the object being observed or measured.

Die in den Fig.l und 2 dargestellte Gabellichtschranke besitzt ein U-förmiges Gehäuse 1, das aus zwei äquatorial zusammenzufügenden, im wesentlichen identischen Gehäusehälften, nämlich der oberen Hälfte 1 ' und der unteren Hälfte 1 ' ' besteht. Das Gehäuse bzw. die beiden Gehäusehälften bestehen zweckmäßig aus Spritzkunststoff, der ihre überaus einfache Herstellung erlaubt. Durch die nur angedeuteten, im äquatorialen Bereich liegenden Verbindungs- oder Kiemmittel 2 können die beiden Gehäusehälften l',l'' fest miteinander verbunden werden.The forked light barrier shown in Fig. 1 and 2 has a U-shaped housing 1, which consists of two essentially identical housing halves that are joined together equatorially, namely the upper half 1 ' and the lower half 1 ''. The housing or the two housing halves are expediently made of injection-molded plastic, which allows them to be manufactured extremely easily. The two housing halves 1', 1'' can be firmly connected to one another by means of the connecting or gill means 2, which are only indicated and are located in the equatorial area.

Wie insbesondere Fig.l zeigt, umschließt das Gerätegehäuse 1 einen entsprechend U-förmig gestalteten, grundsätzlich mit 3 bezeichneten Hohlraum, von dem die beiden Gabelschenkel-Hohlräume 3',3'' zur von außen unbeeinflußten Leitung des gestrichelt angedeuteten Lichtstrahlenbündels 4 dienen. In dem im Gabelsteg gelegenen Hohlraum 3' ist eine Leiterplatte 5 un-As shown in particular in Fig. 1, the device housing 1 encloses a U-shaped cavity, generally designated 3, of which the two fork leg cavities 3', 3'' serve to guide the light beam 4 indicated by dashed lines without being influenced from the outside. A circuit board 5 is located in the cavity 3' in the fork web.

tergebracht, auf deren einem Ende der Lichtsender 6 und auf deren anderem Ende der Lichtempfänger 7 sowie weiterhin über entsprechende Verdrahtungen 8 die nur schematisch angedeuteten elektronischen Ausrüstungselemente 9 befestigt sind. Die Stromversorgung des beispielsweise als Sendediode für Infrarotstrahlung ausgebildeten Lichtsenders 6 sowie der vom Lichtempfänger 7 entsprechend gesteuerten Auswerteelektronik und auch deren Anzeige erfolgen über das Anschlußkabel 10.on one end of which the light transmitter 6 and on the other end the light receiver 7 are attached, as well as the electronic equipment elements 9, which are only indicated schematically, via corresponding wiring 8. The power supply of the light transmitter 6, which is designed, for example, as a transmitting diode for infrared radiation, as well as the evaluation electronics controlled by the light receiver 7, and also their display are carried out via the connecting cable 10.

An den freien Enden der Gabelschenkel-Hohlräume 3',3'' sind unter einem Schrägwinkel von jeweils 45° zu den zueinander parallel verlaufenden Gabelschenkeln S',S'' die als Lichtumlenkelemente dienenden Spiegel 11 angeordnet, die das vom Empfänger 6 emittierte Licht 4 jeweils um 90° umlenken und es dadurch durch den Gabelspalt S ' ' ' hindurch zum Lichtempfänger 7 umlenken. Zur Beeinflussung des Lichtstrahlenganges 4 können in die beiden Gabelschenkel-Hohlräume 3',3'' noch jeweils optische Linsen 12 eingebaut sein. Weiterhin können in die an den freien Enden der Gabelschenkel S',S'' vorhandenen Fenster 13,14 für den Lichtaustritt bzw. -eintritt Vorkehrungen getroffen sein, um darin den Lichtdurchtritt beeinflussende Blenden 15 bzw. 16 auswechselbar einsetzen zu können. Für die Halterung der Leiterplatte 5 sowie der Spiegel 11, der Linsen 12 und der Blenden 15,16 sind im U-förmigen Gehäuse 1 innenwandseitig jeweils entsprechend gestaltete Haltevorsprünge z.B. 17,18,19 oder 20 angeformt, von denen letztere zur zweckentsprechenden Aufnahme der Linsen 12 vorzugsweise halbkreisbogenförmig ausgebildet sein können.At the free ends of the fork leg cavities 3', 3'', the mirrors 11 serving as light deflection elements are arranged at an oblique angle of 45° to the fork legs S', S'' running parallel to one another. These mirrors deflect the light 4 emitted by the receiver 6 by 90° and thereby redirect it through the fork gap S ' ' ' to the light receiver 7. To influence the light beam path 4, optical lenses 12 can be installed in each of the two fork leg cavities 3', 3''. Furthermore, provisions can be made in the windows 13, 14 for the exit and entry of light at the free ends of the fork legs S', S'' in order to be able to replaceably insert apertures 15 and 16 influencing the passage of light. For holding the circuit board 5 as well as the mirror 11, the lenses 12 and the apertures 15, 16, appropriately designed retaining projections, e.g. 17, 18, 19 or 20, are formed on the inner wall of the U-shaped housing 1, the latter of which can preferably be semicircular in shape for the appropriate reception of the lenses 12.

Wie die Zeichnung ohne weiteres erkennen läßt, können die für die Lichtoptik maßgeblichen Elemente bei abgenommener Gehäuseoberhälfte 1 ' leicht in die entsprechenden Haltevorsprünge der unteren Gehäusehälfte 1 ' ' eingesteckt werden, so daß dann lediglich noch die Gehäuseoberhälfte 1' aufzusetzen und mit der unteren Gehäusehälfte 1'' über die Elemente 2 fest zu verbinden ist. Eine besondere Justierung der lichtoptischen Elemente ist nicht notwendig. Durch die die Gabelschenkel-Hohlräume 3',3'' umschließenden lichtundurchlässigen Gehäusewände 1^IV ist gewährleistet, daß das optische Abtasten bzw. Messen der in den Gabelspalt S''' einzubringenden Gegenstände durch Fremdlichtein-As can be seen from the drawing, the elements relevant for the light optics can be easily inserted into the corresponding retaining projections of the lower housing half 1 ' when the upper housing half 1 ' is removed, so that the upper housing half 1 ' then only needs to be put on and firmly connected to the lower housing half 1'' via the elements 2. A special adjustment of the light-optical elements is not necessary. The opaque housing walls 1 ^IV surrounding the fork leg cavities 3', 3'' ensure that the optical scanning or measuring of the objects to be introduced into the fork gap S''' is not affected by external light.

flüsse weitestgehend ungestört bleibt. Durch die das Licht umlenkenden Spiegel 11 wird eine praktisch verlustfreie Umlenkung des Lichtstrahlenbündels 4 und damit insgesamt ein optimaler Lichtkoppeleffekt zwischen Sender 6 und Empfänger 7 erzielt.flows remain largely undisturbed. The light-deflecting mirrors 11 result in a practically loss-free deflection of the light beam 4 and thus an overall optimal light coupling effect between the transmitter 6 and the receiver 7.

Grundsätzlich können die die Lichtumlenkelemente bildenden Spiegel 11 sowie auch die Lichtaus- und eintrittsfenster 13 bzw. 14 im U-förmigen Gehäuse auch so angeordnet werden, daß damit auch schräg durch die Fenster hindurchtretendes Licht, das dann noch zusätzlich am Abtast- bzw. Meßobjekt reflektiert wird, empfangen werden kann. Eine solche Anordnung ist beispielsweise in Fig.3 dargestellt, wo der das Licht 4' reflektierende Gegenstand G strichpunktiert dargestellt ist. Für diesen Fall, also mit entsprechend geringer Strahlenumlenkung an den freien Gabelschenkelenden, können anstelle von Spiegeln 11 grundsätzlich auch entsprechend beschaffene Umlenkprismen 21 vorgesehen sein, wobei die Lichtaus- und -eintrittsfenster 13' bzw. 14' an den Stirnenden der Gabelschenkel S',S'' vorhanden sein können. Auch in diesem Fall können mit der im übrigen so wie vorbeschrieben ausgebildeten Gabellichtschranke entsprechende lichtoptische Abtastungen bzw. Messungen an Gegenständen G vorgenommen werden, sofern diese nur hinreichend reflektierenden Flächen aufweisen.In principle, the mirrors 11 forming the light deflection elements as well as the light exit and entry windows 13 and 14 in the U-shaped housing can also be arranged in such a way that light passing through the windows at an angle, which is then additionally reflected on the object being scanned or measured, can also be received. Such an arrangement is shown, for example, in Fig. 3, where the object G reflecting the light 4' is shown in dash-dot lines. In this case, i.e. with a correspondingly low beam deflection at the free ends of the fork legs, in principle appropriate deflection prisms 21 can also be provided instead of mirrors 11, whereby the light exit and entry windows 13' and 14' can be present at the front ends of the fork legs S', S''. In this case too, the forked light barrier, which is otherwise designed as described above, can be used to carry out corresponding light-optical scanning or measurements on objects G, provided that they have sufficiently reflective surfaces.

Claims

DR.-ING. DIPL-PHYS. H. STURIES PATENT ATTORNEYS DIPL-ING. P. EICHLER Claims:

1. Fork light barrier with two fork legs (S', S'') which are firmly connected to one another at one end via a fork web (S ^IV ) and which conduct the light, at the ends of which, located at the level of the fork web (S ^IV ), a light transmitter (6) and a light receiver (7) are arranged on the one hand, while reflectors (11) directed towards one another are provided at their free ends for deflecting the light (4) emitted by the transmitter (6), passing through the fork gap (S''') and incident on the receiver (7), characterized in that the fork legs (S', S'') are designed as housing cavities (3', 3'') enclosed by opaque housing walls (1 ^IV ) and through which light shines, at the free ends of which light deflection elements (11) serving as light reflectors are accommodated and windows (13, 14) facing the fork gap (S''') are provided for the light to exit or enter. are.

2. Fork light barrier according to claim 1, characterized in that the fork legs (S', S'') and the fork web (S ^IV ) form a common, U-shaped housing cavity (3), in the web part (3''') of which a circuit board (5) carrying the light transmitter (6) and the light receiver (7) as well as further electronic equipment elements (9) is accommodated.

3. Fork light barrier according to claim 1 or 2, characterized in that the light deflection elements arranged at the free ends of the fork leg cavities (3', 3'') consist of replaceable mirrors accommodated therein

(11) exist.

4. Fork light barrier according to one of claims 1 to 3, characterized in that replaceable light shields (15, 16) are to be inserted into the light exit and entry windows (13, 14).

5. Fork light barrier according to one of claims 1 to 4, characterized in that optical lenses (12) influencing the light beam path can be interchangeably inserted in the fork leg cavities (3', 3'').

6. Fork light barrier according to one of claims 1 to 5, characterized in that the U-shaped housing (1) consists of two equatorially joined, essentially identical housing halves (l',l'').

7. Fork light barrier according to claim 6, characterized in that the housing (1) consists of injection molding, in particular injection molded plastic.

8. Fork light barrier according to claim 7, characterized in that the U-shaped housing (1') is provided on the inner wall side with retaining projections (17-21) formed thereon for receiving the circuit board (5) to be inserted therein, the mirrors (11), diaphragms (15, 16) and lenses (12).

9. Fork light barrier according to one of claims 1 to 8, characterized in that the mirrors (11) are attached to the free ends of the fork leg cavities (3', 3'') each at an oblique angle of 45° and the windows (13, 14) associated with them for the light exit and entry are located parallel to each other on both sides of the fork gap (S''').

10. Fork light barrier according to one of claims 1 to 8, characterized in that the light deflection elements (eg 21) and light exit and entry windows (13, 14) in the U-shaped housing (1) are arranged in such a way that light passing obliquely through the windows (13, 14) from the

Light reflected from the measuring or scanning object (G) is to be received.

11. Fork light barrier according to claim 10, characterized in that deflection prisms (21) interchangeably inserted into the free ends of the fork leg cavities (3', 3'') serve as light deflection elements and the light exit and entry windows (13', 14') are arranged at the front in the fork legs (S', S'').