CN113000484A - 光学传感器的清洁装置和传感器组件 - Google Patents

Abstract

描述了一种用于光学传感器（12）的清洁装置（14）。它包括朝向目标表面（30）定向的气体流动通道，使得流经该气体流动通道的气体被排出到目标表面（30）。此外，气体流动通道的出口（28）面向目标表面（30），并且出口的中心轴线（32）与目标表面（30）大致在其中心（34）相交并且相对于目标表面（30）大致成30°至70°角定向。此外，还提供了一种传感器组件（10），其包括如上所述的具有感测表面（22）的光学传感器（12）和清洁装置（14）。

Description

光学传感器的清洁装置和传感器组件

技术领域

本发明涉及一种用于光学传感器的清洁装置，其包括朝向目标表面定向的气体流动通道，使得流经该气体流动通道的气体被排出到目标表面上。

本发明还涉及一种传感器组件，其包括具有感测表面的光学传感器和如上所述的清洁装置。

此类传感器组件和清洁装置为本领域已知的。

背景技术

一个众所周知的问题是，传感器，尤其是光学传感器，需要保持清洁，以保证其可靠的功能，即确保传感器捕获到正确的值。在工业环境中使用的几乎所有类型的传感器都是这种情况，尤其是用于纸张或纸板加工机器的光学传感器。在这种机器中，光学传感器用于检测待加工纸张或纸板的存在和/或正确位置。

在这一应用领域中，清洁传感器的问题已经通过清洁装置来解决，所述清洁装置设计用来将气体、特别是空气排出到传感器上，从而能够吹走污垢和灰尘颗粒。就清洁效果而言，这些清洁装置仍然不如手动清洁。因此，即使使用了这种清洁装置，仍然需要手动清洁传感器。

发明内容

本发明的一个目的是进一步改进这种清洁装置和配备有这种清洁装置的传感器组件。更准确地说，应提供一种操作高效且有效的清洁装置。因此，应避免手动清洁传感器。

该问题由如上所述的清洁装置解决，其中气体流动通道的出口面向目标表面，并且出口的中心轴线与目标表面大致在其中心处相交并且相对于目标表面大致成30°至70°角定向。已经发现，30°至70°的角度导致应用了清洁装置的传感器的有效和高效清洁。此外，中心轴线与目标表面中心相交的事实导致了良好的清洁效果。在这样做时，排出到目标表面上的气体压力能够使污垢颗粒从目标表面分离，即使这些颗粒附着在目标表面上达到一定程度。此外，这些污垢颗粒可能会被排出的气体带离目标表面。因此，无需手动清洁。

根据一个优选实施方式，出口的中心轴线相对于目标表面大致以40°至50°的角度定向，更优选地成45°±1°的角度。使用这种清洁装置，与上述相同的效果甚至可以更高程度地实现。

根据一个优选实施方式，气体流动通道的出口与待清洁的目标表面之间存在距离。优选地，气体流动通道的出口与待清洁的目标表面之间的距离为至少3mm、4mm或5mm。

气体流动通道的出口可以形成为喷嘴。在这种情况下，喷嘴是气体流动通道的一部分，横截面沿其中心轴线减小。因此，加速了气体流动通道内的气体流动。因此，气体以相对较高的速度从气体流动通道排出。这将导致与清洁装置相关联的传感器的高效和有效的清洁。

根据一个实施方式，所述气体流动通道包括一个入口，其中所述气体流动通道的中心轴线在所述入口和所述出口之间为大致S形，特别地，其中包括气体流动通道的中心轴线的S形的中心平面大致正交于目标表面定向。换句话说，气体流动通道具有鹅颈的形状。因此，出口可如上所述定位，同时入口可设置成易于进入的，以便将其连接到向气体流动通道提供气体的供给管道或供给管。此外，气体流动通道的S形设置只需要非常有限的空间。因此，具有S形气体流动通道的清洁装置是紧凑的。

优选地，气体流动通道的横截面沿气体流动方向减小。这意味着气体流动通道的横截面在从入口到出口的方向上减小。在一个优选的替代方案中，减小的横截面的梯度在喷嘴中比气体流动通道中的其他部分更大。因此，保证足够的气体流动速度，从而获得良好的清洁效果。

在一种变型中，在出口附近设置至少一个吸气空穴，用于提供空气，通过从出口排出的气流将所述空气拖到目标表面上。在这种情况下，空穴应被理解为清洁装置中的孔或与清洁装置相邻的空间，其自身没有任何部件或没有其他部分的任何部件。排出到目标表面的气体可能因此将额外的空气拖向目标表面。因此，排出的气体类似于喷水泵那样工作。根据一个优选方案，当以目标表面在底部时的排出方向观察时，在出口的中心轴线的左侧和/或右侧和/或顶部上设有至少一个吸气空穴。由于出口供给的大部分空气都能达到目标，因此，随着额外的空气被排出气体拖动，清洁效率和有效性得以提高。如果没有提供空穴，则从出口排出的部分气流将经受湍流漩涡，从而无法清洁目标表面。

有利地，所述气体流道包括：包括入口的入口部分、包括出口的出口部分以及介于所述入口部分和所述出口部分之间的中间部分，其中在清洁装置的中间部分和/或基底部件上设置支承出口部分的支承壁。支承壁增加了清洁装置的机械稳定性，使其特别适用于工业环境。因此，所述清洁装置是坚固的并且能够以可靠的方式提供气流。如果清洁装置配备有用于提供被拖到目标上的空气的空穴，则支承壁可将设置在气体流动通道相对侧的两个空穴分开。因此，可以从不同的位置提供被拖动的空气，并且在一定条件下，所述壁可以避免一些湍流漩涡。因此，提高了清洁效率。此外，通过提供支承壁，减少了在清洁装置上设置的底切的数量。因此，更容易制造清洁装置。

请注意，我们计算了通道相对两侧的两个空穴，即使它们可能没有被清晰地分开，也就是说，它们可以通过空气空穴“连接”，如图1中的实施例那样，其中顶部空穴“连接”侧面空穴。重要的是所述空气空穴相对于流动通道的定位。

支承壁可大致垂直于目标表面延伸。这使得气体流动通道的可靠支承和简单制造同时得以实现。

可选地，清洁装置是单件的和/或通过增材制造生产的。作为单件，清洁装置不需要组装。当通过增材制造生产时，清洁装置的所有几何特征，特别是气体流动通道的几何形状，可以自由选择。清洁装置的可制造性对几何形状的限制是最小的。优选地，清洁装置由3D打印技术制造。如果提供了支承壁，由于支承壁减少了外悬几何形状，通过增材制造技术制造清洁装置被进一步简化。

上述传感器组件也可解决该问题，其中感测表面和目标表面大致重合，使得气体流动通道出口的中心轴线与感测表面大致在其中心相交并且相对于感测表面大致成30°至70°的角度定向。在这样做时，光学传感器的感测表面被高效和有效地清洁，从而确保传感器捕获到高度可靠的值。不需要手动清洁。

根据一个优选实施方式，出口的中心轴线相对于感测表面大致以40°至50°的角度定向，更优选地成45°±1°的角度。使用这种清洁装置，与上述相同的效果甚至可以更高程度地实现。

所述光学传感器可以包括光纤，其中所述感测表面是光纤的端面。这种光纤有着广泛的应用。它的一个实施例是纸或纸板加工机，例如印刷机。在这些机器中，光纤被用来检测待加工或待在其上印刷的片材的到达。通常，光纤的端面垂直定向，使其暴露在污垢颗粒和灰尘中。在传感器组件中，该问题通过清洁装置得以缓解。

根据一个实施方式，光学传感器和清洁装置连接到一个共享支承部件。因此，传感器组件易于组装到其应用的机器上。光学传感器和/或清洁装置可以简单地用螺栓或螺丝连接到共享支承部件上。

附图说明

现在将参考附图来描述本发明。在图中，

-图1是根据本发明的传感器组件的透视图，该传感器组件包括根据本发明的清洁装置，

-图2是图1中清洁装置的透视图，以及

-图3是图2中清洁装置的横截面图，其中截面平面与气体流动通道的中心平面重合。

-图4是图2中清洁装置的俯视图，示出了被拖动通过空穴的气流。

-图5是清洁装置的俯视图，该清洁装置具有直壁，而不是在侧面有空穴的鹅颈形状。

具体实施方式

图1示出了传感器组件10，其包括光学传感器12和与光学传感器12相关联的清洁装置14。这种传感器组件可用于纸加工机中，用于检测纸张的存在，例如用于印刷机中。

光学传感器12和清洁装置14都连接到共享支承部件16。

在所示的示例中，光学传感器12包括具有端面20的光纤18。该端面20构成光学传感器12的感测表面22。

在图2和图3中，更详细地示出了清洁装置14。它包括气体流动通道24，其具有入口部分24a、中间部分24b和出口部分24c(参见图3)。

入口部分24a包括可向其提供气流的入口26。

出口部分24c包括用于将气流排放到清洁装置14的目标表面30上的出口28。

为此，出口28面向目标表面30，并且出口28的中心轴线32大致在其中心34处与目标表面30相交。

此外，中心轴线32相对于目标表面30以大致45°的角度定向。

中间部分24b布置在入口部分24a和出口部分24c之间。

在中间部分24b和出口部分24c中，气体流动通道24的横截面A在气体流动方向24d上减小，即气体流动通道24的横截面A在从入口26到出口28的方向上减小。

此外，出口28被特别地设计为喷嘴。这意味着，在出口内，气体流动通道24的横截面也在减小。在所示的示例中，横截面在喷嘴中减小的梯度大于比其余气体流动通道24中减小的梯度。

此外，气体流动通道24的中心轴线36为大致S形。换句话说，气体流动通道24具有S状。这适用于气流通道24整体，因此适用于入口26和出口28之间。

S形的中心平面对应于图3中的截面平面，并且相对于目标表面30大致正交。

此外，设置有支承壁38，支承壁38在清洁装置14的中间部分24b和基底部件40上支承出口部分24c。

支承壁38大致垂直于目标表面30延伸。从图2和图3可以看出，支承壁38至少部分地闭合S形。

清洁装置14还配备有相邻于出口28设置的两个空穴42、44，用于提供空气，所述空气被出口28排出的气流拖到目标表面30上。

根据图2，当以目标表面30在底部时的排出方向观察时，在出口28的中心轴线32的左侧和右侧分别设置有空穴42和44。

清洁装置14被设计为通过增材制造、例如3D打印而生产的单件。

在传感器组件10内，清洁装置14布置在支承部件16上，使得光学传感器12的感测表面22与目标表面30大致重合。

因此，气体流动通道24的出口28的中心轴线32也大致在其中心46处与感测表面22相交，并且相对于感测表面22大致成45°角定向。

在传感器组件10的操作期间，也可以操作清洁装置14。

在这种情况下，在入口26处提供气流，因此气体流过气体流动通道24并被排出到目标表面30上。

由于减小的横截面A和喷嘴，气体以相对较高的速度排出，即以高于入口部分24a中的速度排出。

结合中心轴线32和感测表面22之间的大致45°的角度，以及所排出的气体被引导到感测表面22的中心46的事实，该布置能够将存在于感测表面22上的灰尘和污垢颗粒吹散。这也适用于附着在感测表面22上的灰尘或污垢颗粒。

这将产生良好的清洁效果，即有效清洁。

由于空穴42、44，由气体流动通道24提供的气体25可拖动额外数量的空气43、45。空气拖动在任何情况下都会发生，但在没有空穴的情况下，气体必须来自侧面，从而在气流25的侧面产生一些湍流涡流47。换句话说，在空穴42、44的情况下，大部分(如果不是全部)通过气体流动通道24提供的空气25用于清洁感测表面22。在没有空穴42、44的情况下，从而在不允许空气在气体通道24b、24c附近流动的情况下，气体流动通道提供的部分气体将在湍流47中损失，因此无法到达传感器表面22，如图5所示。换言之，到达传感器表面22的气流将较弱。

因此，高效地实现了清洁效果。

Claims (9)

1.一种用于光学传感器（12）的清洁装置（14），包括朝向目标表面（30）定向的气体流动通道（24），使得流经气体流动通道（24）的气体（25）被排出到目标表面（30）上，

其中，气体流动通道（24）的出口（28）面向目标表面（30），并且出口（28）的中心轴线（32）与目标表面（30）大致在其中心（34）相交并且相对于目标表面（30）大致成30°至70°角定向，以及

其中，气体流动通道（24）的横截面（A）在气体流动方向（24d）上减小，

其特征在于，

在与出口（28）相邻的气体流动通道的相对侧上设置有两个吸气空穴（42,44），用于提供空气，所述空气被出口（28）排出的气流拖到目标表面（30）。

2.根据前述权利要求所述的清洁装置（14），其特征在于，所述气体流动通道（24）的出口（28）形成为喷嘴。

3.根据前述权利要求任一项所述的清洁装置（14），其特征在于，所述气体流动通道（24）包括入口（26），其中所述气体流动通道（24）的中心轴线（36）在入口（26）和出口（28）之间为大致S形，特别地，其中包括气体流动通道（24）的中心轴线（36）的S形的中心平面大致正交于目标表面（30）定向。

4.根据前述权利要求任一项所述的清洁装置（14），其特征在于，所述气体流动通道（24）包括：包括入口（26）的入口部分（24a）、包括出口（28）的出口部分（24c）以及位于入口部分（24a）和出口部分（24c）之间的中间部分（24b），其中在清洁装置（14）的中间部分（24b）和/或基底部件（40）上设置支承出口部分（24c）的支承壁（38）。

5.根据权利要求4所述的清洁装置（14），其特征在于，所述支承壁（38）大致垂直于所述目标表面（30）延伸。

6.根据前述权利要求任一项所述的清洁装置（14），其特征在于，其为单件和/或通过增材制造生产。

7.一种传感器组件（10），包括具有感测表面（22）的光学传感器（12）和根据前述权利要求任一项所述的清洁装置（14），其中感测表面（22）和目标表面（30）大致重合，使得气体流动通道（24）出口（28）的中心轴线（32）大致在其中心（46）处与感测表面（22）相交并且大致以30°至70°的角度相对于感测表面（22）定向。

8.根据权利要求7所述的传感器组件（10），其特征在于，所述光学传感器（12）包括光纤（18），其中所述感测表面（22）是光纤（18）的端面（20）。

9.根据权利要求7或8所述的传感器组件（10），其特征在于，所述光学传感器（12）和清洁装置（14）连接在一个共享支承部件（16）上。

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