-
Lichtelektrische Steuereinrichtung zur berührungslosen Kantenabtastung
an Werkstoffbahnen Die Erfindung betrifft eine lichtelektrische Einrichtung zur
berührungslosen Kantenabtastung an Werkstoffbahnen, insbesondere Textilbahnen, wobei
die lichtelektrische Einrichtung zur Seitenstenerung der Werkstoffbahn dient und
wobei der Kantenbereich der Werkstoffbahn von einer Lichtquelle angestrahlt wird,
die auf der gleichen Seite der Warenbahn liegt wie ein zur Aufnahme von reflektiertem
Licht geeignetes Organ, das die Seitenstenerung beeinflußt.
-
Bei den bekannten Einrichtungen dieser Art treten in der Praxis außergewöhnliche
Schwierigkeiten auf, wenn das Material der abzutastenden Warenbahn durch Verschmutzung,
durch verschiedene Zellenalterung, durch eingewebte Muster oder Streifen, durch
mechanische Einflüsse auf die Warenbahnfläche, durch Faserflugbelag oder durch andere
Einflüsse ein ungleichmäßiges Reflexionsvermögen und ein ungleichmäßiges Liehtdurchlaßvermögen
besitzt.
-
Es kann auch nicht gewährleistet werden, daß die reflektierende Bahnunterlage
stets in der Beschaffenheit gleichbleibt. Sie kann verschmutzten, oder sie kann
durch die Warenbahn auch bis zur Spiegelglätte poliert werden; sie wird sich also
verändern.
-
Ein anderer außerordentlich störender Faktor ist es, daß die Lichtquelle
in ihrer Dauerintensität Schwankungen unterworfen ist, beispielsweise durch Spannungsschwankungen
im Netz. Diese Umstände führen zum fehlerhaften Funktionieren und zu Fehlsteuerungen.
-
Eine bekannte Einrichtung verwendet zum seitlichen Steuern von Werlsstoffbahnen
eine Anordnung, bei der sowohl eine Lichtquelle als auch ein für die Aufnahme von
Reflexlicht bestimmtes und die Seitenbewegung der Bahn mittelbar steuerndes Organ
auf der gleichen Warenbahnseite vorgesehen sind. Hierbei läuft die Werkstoffbahnkante
im Abtastbereich auf einer seitlich auskragenden Unterlage, und das zur Steuerung
mittelbar dienende reflektierte Licht setzt sich aus zwei qualitativ verschiedenen
Anteilen zusammen, nämlich dem von einem Werkstoffbahnkantenflächenteil reflektierten
Licht und dem auf einem Bahnunterlagenflächenteil reflektierten Licht, wobei die
Steuerung dann nach Maßgabe des gegenseitigen Verhältnisses dieser beiden reflektierten
Lichtmengen erfolgt. Da aber eine Bahnunterlage im Dauerbetrieb notwendigerweise
Veränderungen ihrer Oberflächenqualität erfährt, wird die Funktion bei jeder solchen
Änderung gestört und verändert; es werden falsche Steuerungsvorgänge ausgelöst,
die nicht gewollt sind.
-
Eine andere bekannte Vorrichtung befaßt sich zwar nicht mit der Seitensteuerung
von Warenbahnen, sondern lediglich mit der Abtastung von Sichtmarken zur Steuerung
eines Querschneiders; wenngleich bei dieser Vorrichtung die Lichtquelle und das
lichtaufnehmende Organ auf der gleichen Seite der Warenbahn angeordnet sind, kann
der der Erfindung zugrunde liegende Zweck nicht erfüllt werden.
-
Eine andere ältere Einrichtung, die zur Regelung der Geschwindigkeit
von dünnen Fl achbahngütern dient, besitzt die Lichtquelle und das lichtaufnehmende
Organ auf der gleichen Seite der Warenbahn, wobei jedoch keine Lichtreflexion an
der Warenbahn stattfindet, sondern in prinzipiell abweichender Weise ein Durchhang
der Warenbahn zur Unterbrechung des Lichtstrahls und zur Folgegeschwindi gkeitssteuerung
dient. Zur Lösung des der Erfindung dienenden Problems sind die Merkmale dieser
älteren Offenbarung ungeeignet.
-
In einer anderen älteren Veröffentlichung ist allgemein auf die Anwendung
von Wechsellicht bei lichtelektrischen Signal- und Steuergeräten und speziell für
die Steuerung von Garagentoren hingewiesen, ohne daß aber in der genannten Veröffentlichung
ein Hinweis auf die Anwendung des Merkmals bei der eingangs definierten Einrichtung
gegeben wäre.
-
Somit umfaßt der ältere Stand der Technik teils grundsätzlich anders
arbeitende Vorrichtungen, teils solche Vorrichtungen, die ebenfalls unter Anwendung
anderer Mittel die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe nicht einwandfrei lösen,
und schließlich teils Vorschläge mit Merkmalen, deren Anwendung auf dem Spezialgebiet
der Erfindung nicht naheliegend war.
-
Der Fortschritt der Erfindung gegenüber dem älteren Stand der Technik
liegt in der Beseitigung sämtlicher oben angeführter Schwierigkeiten und
Nachteile,
also insbesondere darin, daß der Einfluß der notwendigerweise eintretenden Verschmutzung,
der Einfluß verschiedenartiger Warenbahnmuster, der Einfluß von unvermeidlichem
Faserflugbelag, der Einflue, ungleichmäßigen Reflexions- und/oder Lichtdurchlaß
vermögens und auch der Einfluß von Lichtintensitätsschwanliungen ausgeschaltet bzw.
unschädlich gemacht werden.
-
Die Erfindung erreicht die Lösung des Problems dadurch. daß das anstrahlende
Licht in an sich bekannter Weise ein Ävechsellicht ist, wobei das oder die lichtaufnehmenden
Organe in an sich bekannter Weise selelitiv auf die Wechsellichtfrequenz abgestimmt
ist bzw. sind und wobei im Abtastbereich bzw. Reflexionsbereich der Warenbahnkante
keine reflektierenden Mittel oder Eauteile vorgesehen sind, derart, daß nur solches
Reflexlicht in das bzw. die lichtaufnehmenden Organe gelangt, welches von der Warenbahnkante
reflektiert wird.
-
An Stelle von Fotozellen können auch andere lichtempfindliche Bauteile,
wie Fotowiderstände, Fotodioden, Fototransistoren u. dgl., angewandt werden.
-
Ferner sieht die Erfindung vor, daß das Wechsellicht ein periodisch
seine Intensität veränderndes Licht ist.
-
Eine andere Möglichkeit liegt darin, daß das Wechsellicht ein periodisch
in seiner Frequenz schwan-Endes Licht ist.
-
Sowohl intensitätsveränderliches Wechsellicht als auch periodisch
frequenzschwankendes Wechsellicht vermögen die geforderten Funktionen zu erfüllen.
-
Zur Vermeidung von Störungen durch nicht gewünschten Lichteinfall
ist ferner vorgesehen, daß die Fotozelle bzw. die Fotozellen in an sich bekannter
Weise beispielsweise in Kanälen oder Röhren, gegebenenfalls auch durch Vorsehung
entsprechender optischer Mittel, wie Linsen oder Linsensysteme, und gegebenenfalls
durch Vorsehung von festen oder veränderlichen Blenden so angeordnet sind, daß im
wesentlichen nur von der Warenkante abgestrahltes bzw. reflektiertes Licht in die
Fotozelle bzw. in die Fotozellen gelangen kann, wobei die Wechsellichtquelle für
die Bestrahlung der Warenkante so angeordnet ist, daß eine direkte Einstrahlung
von der Wechsellichtquelle in die Fotozelle oder die Fotozellen unmöglich ist.
-
Mit Vorteil kann die Maßnahme angewandt werden, daß das Beobachtungsfeld
der Fotozelle bzw. jeder Fotozelle in an sich bekannter Weise kegelförmig ausgestaltet
ist, wobei die Ävarenkante je nach momentaner Lage ganz oder teilweise in das Beobachtungsfeld
bzw. in die Beobachtungsfelder eintritt oder ganz oder teilweise aus dem Beobachtungsfeld
bzw. aus den Eeobachtungsfeldern austritt.
-
Ferner ist es möglich, daß zwei Fotozellen in an sich bekannter Art,
vorzugsweise in Parallelanordnung nebeneinander angeordnet sind, derart, daß der
Abstand der optischen Achsen derjenigen Zone entspricht, innerhalb deren sich die
Kante der Werkstofibahn bewegen kann, ohne einen Seitenverstellvorgang oder Korrekturvorgang
auszulösen.
-
Hierbei ist es vorteilhaft und zweckmäßig, daß die Achsen bzw. die
Rohre in an sich bekannter Art so verstellbar sind, daß der Abstand bezüglich seiner
Größe und/oder bezüglich seiner Lage verändert werden kann, wobei die Verstellmöglichkeit
eine Parallelverschiebung oder eine Verschwenkung eines oder heider Fotozellenträger
sein kann.
-
Im Hinblick auf einwandfreie Funktion kann weiterhin vorgesehen sein,
daß die Selektivabstimmung da-
durch bewirkt ist, daß der Fotozelle bzw. den Fotozellen
ein Mittel, wie z. B. ein Verstärker, von solcher Art nachgeschaltet ist, daß das
Mittel nur auf das von der Warenkante reflektierte oder diffus rückgestrahlte Wechsellicht
anspricht.
-
Hierbei kann der Verstärker ein üblicher Wechsel stromverstärker
sein.
-
Es kann auch die Maßnahme getroffen werden, daß in an sich bekannter
Art dem bzw. den Verstärkern bekannte Mittel für die Kantensteuerung bzw. Seitensteuerung
nachgeschaltet sind, derart, daß je nach Abdeckung keiner, einer oder beider Fotozellen
die entsprechenden Seitenverstellorgane bzw. Kantenführungsorgane in Wirksamkeit
treten oder nicht.
-
Schließlich kann das Wechsellicht ein an sich bekanntes intermittierendes,
d. h. rhythmisch zerhacktes Licht sein, beispielsweise erzeugt durch einen Einweggleichrichter
in der Wechselstromspeisung der Lichtquelle oder durch eine die Lichtquelle rhythmisch
abdeckende und freigebende Blende.
-
Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung und ein Schaltungsbeispiel
sind an Hand von Zeichnungen dargestellt; es zeigt Fig. 1 eine Anordnung von Lampe
und Fotozelle zu einer hauptsächlich diffus reflektierenden Werkstoffbahn, teilweise
im Schnitt, Fig. 2 eine Draufsicht von oben gemäß Fig. 1, Fig. 3 eine Anordnung
von Lampe und einer Fotozelle zu einer hauptsächlich regulär reflektierenden Werkstoffbahn,
teilweise im Schnitt, Fig. 4 ein Schaltungsbeispiel eines Steuergerätes, an das
der Fühler nach Fig. 1 angeschlossen werden kann.
-
Die Glühlampe 1 in Fig. 1 strahlt auf die sich senkrecht zur Zeichenebene
bewegende Werkstoffbahn 2.
-
Damit die Glühlampe 1 Wechsellicht aussendet, wird sie mit Wechselspannung
gespeist. (Auch Gleichstromspeisung, aber mit Vorschaltung einer z. B. mit konstanter
Drehzahl rotierenden Blende od. dgl. wäre möglich.) Mit Hilfe eines Einweggleichrichters,
der hier nicht näher aufgezeigt ist, kann der Stromfluß während einer Halbperiode
unterbunden werden, wodurch sich eine wesentlich höhere Wechsellichtkomponente (stärkeres
Flimmern) der Lampe 1 erzielen läßt.
-
Die Werkstoffbahn 2 steht im kegelförmigen Beobachtungsfeld 3 der
Fotozelle 4. Durch diffuse Reflexion an der Werkstoffbahn 2 gelangt Licht von der
Lampe 1 auf die Fotokatode 8 der Fotozelle 4. Die Blende 5 bewirkt eine Abgrenzung
des Beobachtungsfeldes 3 der Fotozelle4. Die Innenwandung des Kanals oder Rohres
6 ist mit einer stark lichtabsorbierenden Oberfläche versehen, so daß z. B. ein
Lichtstrahl 7, der durch die Blende 5 in das Rohr 6 eintritt, nicht an der Innenwandung
des Rohres 6 reflektiert wird, da sonst dieser Strahl auf die Fotokatode8 gelangen
könnte.
-
Fotozelle 9, Kanal oder Rohr 10 und Blende 11 stellen die gleiche
Einrichtung wie die Teile4, 6 und 5 dar.
-
Im Beobachtungsfeld 12 der Fotozelle9 befindet sich gemäß Fig. 1 kein
Körper, so daß die Fotokatode 13 der Fotozelle 9 von der Lampe 1 kein Licht durch
Reflexion erhalten kann. Die Fotozellen 4 und 9 steuern über hier nicht näher aufgezeigte
Verstärker und Relais Seitenverstelleinrichtungen für die Warenbahn oder deren Kante.
Liegen die Ansprechpunkte dieser Verstelleinrichtungen auf den Mittellinien 14 und
15 der Fotozelle 4 und 9, so entspricht das Wegstück 52 zwischen den beiden Mittellinien
14 und 15 derjenigen Zone, innerhalb deren sich die Kante 16 der Werkstoffbahn 2
seitlich bewegen kann, ohne eine Seitenverstelleinrichtung zu betätigen. Ordnet
man die Rohre 6 und
10 derart an, daß sie um die Achse 17 drehbar
gelagert sind, so können die Ansprechpunkte für die Seitenverstelleinrichtung, bezogen
auf die Richtung des seitlichen Kantenverlaufs, beliebig eng aneinandergebracht
werden, d. h., man kann die Strecke 52 verkleinern.
-
Fig. 3 zeigt die Anordnung einer Wechsellicht aussendenden Lampe
18 und einer Fotozelle 19 an einer stark spiegelnden Werkstoffbahn 20 (reguläre
Re flexion). Der Einfachheit halber ist hier nur eine Fotozelle dargestellt. Zur
Erzeugung eines abgegrenzten Blickfeldes 21 der Fotozelle 19 wird in diesem Falle
eine Optik verwendet, die durch die Linie 22 und die Blende 23 angedeutet ist. Die
Achse 27 der Optik trifft unter einem solchen Winkel auf dieWerkstoffebene20, daß
ein Strahlengang 53, 54 von der Lampe 18 zur Fotozelle 19, unter Berücksichtigung
des Ein- und Ausfallwinkels an der Werkstoffhahn, möglich ist. Die Linse 22 bildet
in der Ebene 23 ein Werkstück der Werkstoffebene ab. Durch Veränderung der Blendenöffnung
kann das Blickfeld 21 der Fotozelle 19 genau abgegrenzt werden. Die Trennwand 26
soll andeuten, daß Maßnahmen getroffen sind, die eine direkte Einstrahlung der Lampe
18 auf die Fotozelle 19 verhindern.
-
Die Fotozellen 4, 9 in Fig. 4 bilden Fotozellenkreise.
-
Die in diesen Fotozellenkreisen entstehenden Wechselspannungen, die
durch das auf die Fotozellen auftretende Wechsellicht erzeugt werden, gelangen über
die Kopplungskondensatoren 30, 31 an die Steuergitter der Röhren 32, 33.
-
Die in den Röhren 32, 33 verstärkten Wechselspannungen gelangen über
die Kopplungskondensatoren 34, 35 an Gleichrichterschaltungen, bestehend aus den
Gleichrichtern36,37 und dem Kondensator 38 bzw. aus Gleichrichtern 39, 40 und dem
Kondensator 41.
-
Trifft auf die Schaltungen Wechselspannung, so bauen sich an den
Kondensatoren 38, 41 Spannungen auf, die die Röhren 42, 43 sperren. Das Relais 44
mit Arbeitskontakt 46 und Relais 45 mit Ruhekontakt 47 befinden sich dann in Ruhelage.
Die Kontakte 46, 47 schalten die Spulen 48,49 eines Kontaktwerkes 50, das z. B.
in Form eines Wendeschützes aufgebaut sein kann. Der Motor 51, der über das Kontaktwerk
50 Strom erhält, betätigt eine hier nicht näher aufgezeigt Verstelleinrichtung für
die Warenbahn bzw. deren Kante.
-
Der Steuervorgang der Seitenverstelleinrichtung läuft folgendermaßen
ab: Gelangt kein von der Lampe 1 (Fig. 4) ausgesandtes und an der Warenbahn 2 reflektiertes
Licht in die beiden Fotozellen 4 und 9, so sind die Röhren 42 und 43 geöffnet und
die Relais 44 und 45 angezogen. Kontakt 46 ist geschlossen und Kontakt 47 geöffnet.
-
Die Spule des Wendeschützes 48 bekommt Strom und schaltet den Motor
51 für die Drehrichtung I. Der Motor verschiebt in Drehrichtung I über eine Verstelleinrichtung
den Fühler oder die Werkstoffbahn derart, daß das von der Werkstoffhahn reflektierte
Licht in die Fotozelle 4 (nicht in die Fotozelle 9) gelangen kann. Wird dieser Zustand
erreicht, so wird gemäß der Beschreibung im vorhergehenden Absatz die Röhre 42 gesperrt;
das Relais 44 fällt ab, der Kontakt 46 öffnet den Stromkreis für die Schützspule
48, und der Motor 51 bleibt stehen.
-
Wandert die Werkstoffkante so weit ab, daß auch in die Fotozelle
9 (also in beide Fotozellen) Wechsellicht gelangt, so wird die Röhre 43 ebenfalls
gesperrt, und das Relais 45 fällt ab. Der Kontakt 47 schließt den Stromkreis für
die Schützspule 49 eines Wendeschützes, der den Motor 51 in Drehrichtung II schaltet.
-
Der Motor verschiebt nun in Drehrichtung II über eine Verstelleinrichtung
den Fühler oder die Werkstoffbahn derart, daß von letzterer kein Licht mehr in die
Fotozelle 9 (also nur noch in die Fotozelle 4) reflektiert werden kann und die Röhre
43 damit wieder leitend wird.