DE1041395B

DE1041395B - Optische, elektrische Sicherheitseinrichtung

Info

Publication number: DE1041395B
Application number: DEB34541A
Authority: DE
Inventors: Dr Walter Brandt
Original assignee: WALTER BRANDT DR
Current assignee: WALTER BRANDT DR
Priority date: 1955-02-16
Filing date: 1955-02-16
Publication date: 1958-10-16

Description

Optische, elektrische Sicherheitseinrichtung Die Erfindung nimmt ihren Ausgang von sogenannten Ausschlag-Anzeigevorrichtungen für hydraulische Schmiedepressen, durch die das Ausweichen des Zylinderholmes beim einseitigen Schmieden festgestellt und angezeigt werden soll. Es sind derartige Anzeigevorrichtungen bekannt, die auf elektro-mechanischer oder optisch-elektrischer Grundlage arbeiten. In einer Abwandlung der optischen Geräte sind auch solche mit einem Lichtstrahl bzw. einem auswandernden Lichtpunkt arbeitenden Geräte bekanntgeworden, bei denen hinter der Optik eine Fotozelle angeordnet ist. Die Lageänderung der Lichtquelle, die vom Oberholm der Presse getragen wird, wird umgesetzt in Beleuchtungsänderung der raumfest angeordneten Zelle und damit in Änderung des Fotostromes und Ausschl agänderung eines Zeigers, der die Lageänderung gewissermaßen abbildet. Dies geschieht, indem eine gegebenenfalls ringförmige Fotozelle von einem flächigen Lichtpunkt mehr oder weniger angeschnitten wird. Es sind auch schon zwei Fotozellen so angeordnet worden, daß die Bewegung des Lichtpunktes in zwei zueinander senkrecht stehenden Richtungen durch zwei Zeigerinstrumente angezeigt werden.
Es ist auch auf einem sehr entfernt liegenden Gebiet für fotoelektrische Längenmessungen, nämlich zum Fernmessen von Längen an Walzgutkörpern, vorgeschlagen worden, durch eine über der zu messenden Bramme angebrachte Optik und durch einen über dieser angeordneten Rahmen mit parallel liegenden Meßlatten mit nebeneinanderliegenden Fotozellen in der Bildebene der zu messenden Bramme eine Lichtanzeige durch eine den Zellen auf der Meßlatte entsprechende Anzahl von. Glühlampen zu bewirken.
Den bekannten Anordnungen haftet als Nachteil an, daß viele Fehlereinflüsse stören, die nur bei häufiger Kontrolle zu bemerken und dann mehr oder weniger umständlich zu beheben sind. Die Empfindlichkeit auf Trübung im Strahlengang, z. B. durch eine verschmutzte Optik, oder auf Fremdlicht beeinträchtigt die Wirkungsweise dieser auf der Grundlage von Beleuchtungsänderungen arbeitenden Vorrichtungen in ausschlaggebender Weise.
Die gestellte Aufgabe bestand darin, unter Verwendung der Fotozelle eine einfache und sicher arbeitende Ausschlag-Anzeigevorrichtung für Schmiedepressen zu entwickeln, die unempfindlich auf Trübung im Strahlengang ist und demgemäß entweder richtig oder gar nicht anzeigt.
Die Lösung der gestellten Aufgabe besteht aus einer Kombination von mehreren an sich bekannten Merkmalen, und zwar a) der Bewegungsbereich des Lichtpunktes ist mit einer Vielzahl von auf einer Fläche möglichst dicht beieinanderliegenden lichtelektrischen Organen besetzt; b) die lichtelektrischen Organe bestehen aus Fotowiderständen, sogenannten Fotodioden, deren Strom bei durch Lichteinfall veränderlichem Widerstand jeweils eine Glimmentladungslampe zündet; c) die Glimmentladungslampen sind in gleichartiger flächiger Verteilung wie die Fotowiderstände angeordnet und stellen die Anzeigevorrichtung zur zweidimensionalen Anzeige des auswandernden Lichtpunktes dar.
Eine derart ausgebildete Ausschlag-Anzeigevorrichtung für hydraulische Schmiedepressen hat den großen Vorteil, daß ihre Wirkungsweise nicht von einer Trübung im Strahlengang des Lichtpunktes, beispielsweise durch starken Staub oder Verschmutzung einer Linsenoptik, beeinträchtigt ist. Gegenüber einfachen optischelektrischen Sicherheitseinrichtungen, die eine Lichtquelle bis zum Anzeigegerät weiterspiegeln, hat das Anzeigegerät weiterhin den Vorteil, daß es auch in heliebig entfernter Lage von der Schmiedepresse aufgestellt werden kann. Die beliebig lange Fernübertragung ist allein bei der bekannten, mit einem Fotoelement arbeitenden optisch-elektrischen Einrichtung möglich. Gegenüber dieser Einrichtung besitzen aber Fotowiderstände, insbesondere als Fotodioden dienende Kadmiumsulfltzellen, den Vorteil, daß sie bei Lichteinfall nicht einen Strom erzeugen, sondern eine angelegte Spannung verändern bzw. steuern, so daß sie auf Grund ihrer hohen Spannungsausbeute die Zündung von Glimmentladungslampen auch bei schwachem Lichteinfall sicherstellen. Es wird also stets die richtige Glimmentladungslampe gezündet und damit der Ausschlag des Schmiedeholmes beim exzentrischen Schmieden der Richtung und Größe nach unmittelbar räumlich sichtbar. Der Nachteil der bekannten optisch-elektrischen Sicherheitseinrichtungen, die eine Fotozelle besitzen, darin bestehend, daß mit veränderlicher Intensität des Lichteinfalls auch eine andere Zeigerstellung verbunden ist, wird hierdurch vermieden.
Der Bauaufwand der neuen Sicherheitseinrichtung ist sehr gering, denn es werden nur einfache Elemente der 5 chwachstromtechnik, im wesentlichen Foto dioden und Glimmentladungslampen, benötigt.
Diese Wirkungen waren auf Grund des Standes der Technik in bezug auf das Bekanntsein der Einzelmerkmale nicht vorherzusehen. So ist die flächige Anordnung einer Vielzahl von Fotozellen bei Verwendung von Selen-Zellen bekannt, deren Fotoströme wiederum von der Intensität des einfallenden Lichtes abhängig sind. Das Zusammenwirken einer Fotodiode mit einer Glimmlampe ist als Einzelschaltung für die Betätigung eines Relais bekannt. Die Anordnung von Glimmentladungslampen in einer bestimmten Verteilung ist beispielsweise bei Lampentablos für die Fernübertragung von Wasserständen bekannt.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer optisch-elektrischen Sicherheitseinrichtung gemäß der Erfindung schematisch dargestellt.
An dem Oberholm 1 einer Schmiedepresse ist an einem Ausleger 2 eine Punkt-Lichtquelle 3 angeordnet, die über das Kabel 4 gespeist wird. Der Lichtstrahl 5 trifft auf eine ortsfeste, in einem senkrechten Rohr 6 befindliche Optik. Am unteren Ende dieses Rohres ist eine Platte 7 angeordnet, die mit einer Vielzahl von kleinen Fotozellen mosaikartig besetzt ist. In der Ebene dieser Platte wird die Lichtquelle 3 als Punkt abgebildet.
Von jeder Fotozelle führt über ein vieladriges Isaivel 8 eine Leitung zum Anzeigegerät 9, dessen Bildfläche 10 in ähnlicher Weise wie die Fotozellenplatte - etwa in vergrößertem N1 aß stab - mit einer gleichen Anzahl Glimmlampen besetzt ist. Die Anschlüsse der Leitungen erfolgen jeweils an den lagemäßig den zugehörigen Fotozellen entsprechenden Anzeigelampen.
Die Fotozellen erzeugen bei Lichteinfall den Fotostrom nicht selbst, sondern sind - ebenfalls über das vieladrige Kabel 8 und die Netzleitung 11 - an eine Spannungsquelle angeschlossen und haben einen bei Lichteinfall sinkenden Widerstand. Hierdurch liefern sie zwar auch abhängig von der Intensität des Lichtes jedesmal, wenn sie vom auswandernden Lichtpunkt getroffen werden, einen veränderten, und zwar höheren Fotostrom, der die zugeordneten Anzeigelampen, z. B.
Glimmlampen oder gewöhnliche Lampen mit vorgeschalteten Glimmentladungslampen als Schaltorgane, zum Aufleuchten bringt; jedoch wird bei Änderung der Stromstärke, z. B. durch Trübung im Strahlengang, kein anderer Zeigerwert od. dgl. angezeigt, wie es bei den bisherigen Geräten der Fall war, sondern es kommt wegen der in Einzelzellen aufgelösten Empfängeranordnung stets eine, und zwar die richtige Anzeigelampe zum Aufleuchten, wenn auch unter Umständen mit weniger Helligkeit.
Die Vorrichtung zeigt außerdem die Ausschläge des Oberholmes in jeder Richtung, d. h. zweidimensional unmittelbar an, so daß von der Steuerstelle das Schmiedestück unter Berücksichtigung von Ausschlägen-geführt und dadurch allein schon die Erreichung der Gefahrenzone vermieden werden kann. In die Leitungen zu den auf der Peripherie der Bildfläche 10 angeordneten Anzeigelampen, die die äußersten zulässigen Ausschläge anzeigen, können Verstärker eingebaut werden, damit diese Lampen stärker aufleuchten.
Außerdem können akustische oder optische Warnsignale 12 bzw. 13 vorgesehen werden.
Damit stets eine Anzeigelampe brennt, soll der Bewegungsbereich des Lichtpunktes so dicht mit Fotozellen besetzt sein oder der Lichtpunkt selbst eine entsprechend große Ausdehnung haben, daß stets mindestens eine Zelle vom Lichtpunkt getroffen wird. Die Verwendung von Fotodioden, beispielsweise Kadmiumsulfitzellen, hat den Vorteil, daß solche Zellen über einen großen Widerstand an eine Spannungsquelle angeschlossen werden können und daß ohne Verstärkung der Fotostrom in der Lage ist, Glimmentladungslampen sicher zu zünden. Bei Verwendung von sogenannten Fotoelementen, bei denen der Fotostrom ausschließlich aus der Lichtenergie erzeugt wird, muß der Fotostrom bedeutend verstärkt werden, wodurch die Einrichtung Verstärker-Elemente der Elektronik erhält und aufwendig würde.
In der Zeichnung ist der Fall dargestellt, daß die Lichtquelle beweglich ist und über eine Optik auf die raumfeste Zellenanordnung projiziert wird. Der umgekehrte Fall ist auch denkbar, wenn eine bewegliche Fotozellenplatte gegenüber einem festen Lichtstrahl Lageänderungen vollführt. Über diesen Sonderfall hinaus können gemäß der weiteren Erfindung sowohl die Lichtquelle als auch die Fotozellenplatte raumfest sein, wenn in dem Lichtstrahl eine Linsen- oder Spiegeloptik beweglich, d. h. am Oberholm angeordnet wird, die das Bild des Lichtpunktes lageabhängig auf die Zellenplatte wirft. Man könnte auf diese Weise die Lichtquelle und Fotozellenplatte in einem Gerät vereinigen.
Selbstverständlich ist die bisher beschriebene Anordnung auch ausführbar, wenn sich statt eines Lichtpunktes ein Lichtschatten über die Fotozellenplatte bewegt.

Claims

PATENTASPROCHE: 1. Optischvelektrische Sicherheitseinrichtung zur Anzeige der Ausschläge des Oberholmes einer hydraulischen Schmiedepresse bei theflastung, z. B. bei einseitigem Schmieden, bei der ein mit den Ausschlägen des Oherholmes auf einer Fläche auswandern der Lichtpunkt Fotoströme erzeugt, die einer Anzeigevorrichtung zugeleitet werden, gekennzeichnet durch die Vereinigung folgender an sich bekannter Merkmale: a) der Bewegungsbereich des Lichtpunktes ist mit einer Vielzahl von auf einer Fläche möglichst dicht beieinanderliegenden lichtelektrischen Organen besetzt; b) die lichtelektrischen Organe bestehen aus Fotowiderständen, sogenannten Fotodioden, deren Strom bei durch Lichteinfall veränderlichem Widerstand jeweils eine GlimmLentladungslampe zündet; c) die Glimmentladungslampen sind in gleichartiger flächiger Verteilung wie die Fotowiderstände angeordnet und stellen die Anzeigevorrichtung zur zweidimensionalen Anzeige des auswandernden Lichtpunktes dar.
2. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Fotodioden Kadmiumsulfitzellen eingesetzt sind.
3. Sicherheitseinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei raumfester Lichtquelle und Zellenanordnung eine am Oberholm befestigte Linsen- oder Spiegeloptik im Strahlengang beweglich ist, die das Bild des Lichtpunktes lageabhängig auf die Zellenanordnung wirft.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 930 899, 895 262, 957 194; Nentwig, Geffken & Richter, »Die Glimmröhre in der Technik«, Deutsches Literarisches Institut, Berlin-Tempelhof, 1939, S. 63, Abb. 67; USA.-Patentschrift Nr. 2480113; britische Patentschrift Nr. 565 390.