DE1185956B

DE1185956B - Lichtempfindliche Vorrichtung zum Abtasten durchlaufenden Gutes

Info

Publication number: DE1185956B
Application number: DEW30986A
Authority: DE
Inventors: Alfred Keller; Guenter Stiefelmeyer
Original assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Current assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Priority date: 1961-11-02
Filing date: 1961-11-02
Publication date: 1965-01-21
Also published as: GB981745A; CH393537A

Description

Lichtempfindliche Vorrichtung zum Abtasten durchlaufenden Gutes Die Erfindung betrifft eine lichtempfindliche Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle, deren Licht nach Bündelung durch ein Linsensystem und Reflexion an dem abzutastenden Gut auf ein zur optischen Achse des Linsensystems gleichachsig angeordnetes lichtempfindliches Organ einwirkt.
Diese sogenannten Reflex-Lichtschranken werden bereits in vorteilhafter Weise zur Prüfung oder Zählung durchlaufenden Gutes sowie zur Anzeige des fehlerhaften Arbeitens einer Maschine, z. B. einer Verpackungsmaschine oder Druckerpresse, verwendet, und zwar insbesondere dann, wenn es infolge der Dicke des abzutastenden Gutes oder aus räumlichen Gründen nicht möglich ist, die Lichtquelle und das lichtempfindliche Organ auf je einer Seite des abzutastenden Materials anzuordnen.
Bei den Reflex-Lichtschranken sind die Lichtquelle und das lichtempfindliche Organ so weit voneinander - parallel zum Gutdurchlauf gemessen- entfernt angeordnet, daß das von der Lichtquelle schräg zur Gutdurchlaufrichtung abgestrahlte Licht nach Reflexion an der Gutoberfläche auf das entfernte lichtempfindliche Organ auftrifft.
Die stark zur abzutastenden Gutoberfläche geneigte Anordnung der Strahlenführung der Lichtquelle und die Auftreffrichtung auf das lichtempfindliche Organ bedingen jedoch einen großen, nicht unterschreitbaren Mindestweg des Lichtes und damit einen so großen Abstand zwischen der Gutoberfläche und dem lichtempfindlichen Organ, daß dessen Ansprechempfindlichkeit stark abnimmt. Schon bei etwas rauher Gutoberfläche tritt infolge der bei schräger Auftreffrichtung besonders großen diffusen Streuung des Lichtes nur mehr ein Bruchteil des von der Lichtquelle abgestrahlten Lichtes auf das lichtempfindliche Organ auf, wodurch in Verbindung mit dem langen Lichtweg die Lichtintensität so gering wird, daß das lichtempfindliche Organ trotz empfindlichster Einstellung nicht mehr anspricht.
Zur Vermeidung dieses Nachteils wurde daher bereits versucht mittels in den Lichtweg zwischen dem lichtempfindlichen Organ und der Lichtquelle eingeschalteter Prismen oder Umlenkspiegel die Auftreffrichtung und Abstrahlrichtung an der Gutoberfläche weniger schräg verlaufen zu lassen und damit die Lichtintensitätsverluste zu verringern. Hierdurch tritt jedoch auch an den Umlenkspiegeln eine zusätzliche diffuse Streuung des Lichtes auf.
Abgesehen von der wesentlich kostspieligeren Herstellung einer Reflexions-Lichtschranke mit Lichtumlenkorganen haftet ihnen noch der zusätzliche Nachteil an, daß sie infolge ihrer nicht geringen Größe nicht für die Anbringung an jede beliebige Maschine geeignet sind.
Ferner ist eine lichtempfindliche Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle bekanntgeworden, deren Licht nach Bündelung durch ein Linsensystem und Reflexion an dem abzutastenden Gut auf eine zur optischen Achse des Linsensystems gleichachsig angeordnete Photozelle einwirkt. Die Photozelle ist hierbei ringförmig ausgebildet und so angeordnet, daß das durch das Linsensystem gebündelte Licht durch die kreisförmige koaxiale Öffnung der Zelle auf das abzutastende Gut fällt. Bei solchen ringförmigen Photozellen ist es schwierig, die Empfindlichkeit in Umfangsrichtung der Zelle gleich groß zu machen. Außerdem kann man mit ihr wegen des konstruktionsbedingt kleinen Auflösungsvermögens ein Gut kleiner Ausdehnung nur ungenau erfassen.
Zur Schaffung einer Reflex-Lichtschranke, der diese vorbekannten Nachteile nicht anhaften, ist daher gemäß der Erfindung vorgesehen, daß das lichtempfindliche Organ im Zentrum des durch eine Abschirmung im Querschnitt ringförmig gestalteten Lichtbündels vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die lichtundurchlässige Rückseite des lichtempfindlichen Organs der Abschirmung entspricht.
Diese Anordnung ermöglicht ein Mindestmaß an Baugröße, eine Ausrichtung des Lichtstrahls senkrecht zur Gutoberfläche und damit einen beliebig gering einstellbaren Abstand zwischen der Gutoberfläche und dem lichtempfindlichen Organ, was ein Höchstmaß an reflektierter und auf das Organ auftreffender Lichtintensität zur Folge hat. Die Oberfläche des Gutes kann in verschiedenen Höhenlagen liegen, wie dies z. B. bei welligem oder flatterndem Papier vorkommt, ohne daß die Lichtschranke unerwünschte Impulse auslöst. Selbst Gut sehr rauher Oberfläche kann bei entsprechend gering eingestelltem Abstand zwischen der Oberfläche und dem lichtempfindlichen Organ noch abgetastet werden, ohne daß der dem lichtempfindlichen Organ nachgeschaltete Verstärker besonders empfindlich eingestellt werden müßte.
Hierbei kann mindestens eine Linse, vorzugsweise die Frontlinse des Linsensystems, eine zentrale Ausnehmung aufweisen, in die das lichtempfindliche Organ mindestens teilweise hineinragt. Gleichzeitig kann das lichtempfindliche Organ stiftartig ausgebildet sein und dessen Achse im wesentlichen mit der Achse des Linsensystems zusammenfallen.
In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstands der Erfindung in teilweise aufgeschnittener Ansicht dargestellt.
Eine im Schnitt dargestellte Linsenhülse 12 weist einen ringförmigen Ansatz 13 auf, der von einer Trägerkappe 11 umfaßt wird, und zwar so, daß die Linsenhülse 12 und die Trägerkappe 11 zusammen ein zylindrisches Gehäuse bilden.
In eine zentrale, von einem Kragen 37 umgebene Stirnöffnung der Linsenhülse 12 ist eine an ihren Stirnflächen konvex geschliffene zylindrische Linse 22 eingesetzt. Mit der Randzone ihrer einen Stirnfläche liegt diese Linse 22 gegen eine am Kragen 37 angeformte und der konvexen Wölbung der Linse 22 angepaßte Schulter 31 an. Die Linse 22 ist gegen Lösen aus ihrer Lage durch ein geeignetes Haltemittel, beispielsweise eine Kittung 43, gesichert.
Als Lichtquelle ist eine Glühlampe 17 vorgesehen, die in eine im Innern der Kappe 11 angebrachte Fassung 16 einsetzbar ist. Im Strahlengang vor der zylindrischen Linse 22 ist eine Sammellinse 21 vorgesehen. Diese liegt mit ihrer der Linse 22 zugekehrten Randzone gegen eine innere Ringschulter 30 der Hülse 12 an. Auch sie ist wiederum durch eine Kittung 42 in ihrer Lage gesichert.
Zur Stromzuführung zu der Glühlampe 17 ist ein zweiadriges Kabel 18 vorgesehen, das durch eine in der Seitenwandung der Trägerkappe 11 vorgesehene Bohrung 33 in das Innere der Hülse 11 eingeführt und mit seinen Adern 19 a, 19 b mit den den positiven und negativen Polen zugeordneten Kontaktflächen der Fassung 16 stromschlüssig verbunden ist.
Zusammen mit der zylindrischen Linse 22 bildet die Sammellinse 21 ein optisches System, welches das von der in der optischen Achse des Systems liegenden Glühlampe 17 abgestrahlte Licht zunächst achsparallel ausrichtet, um es schließlich bei Austritt aus der Linse 22 so zu brechen, daß es konvengiert und nach Reflexion an der Oberfläche des abzutastenden Gutes 35 zu einem lichtempfindlichen Organ, hier einer Photozelle 26, gelangt. Die stiftförmige Photozelle 26 ist hierbei in einer durchgehenden zentralen Bohrung 24 der Linse 22 befestigt.
Ein in der Zeichnung nicht dargestellter Verstärker, der z. B. einen Zähler, Schreiber od. dgl. steuert, ist mittels zweier mit einem Isolierschlauch 27 überzogener elektrischer Leitungen 28 a, 28 b mit der Photozelle 26 stromschlüssig verbunden. Die elektrischen Leitungen 28 a, 28 b sind hierbei durch eine in der Wandung der Linsenhülse 12 vorgesehenen Bohrung 38 in die Zentralbohrung 24 der Linse 22 hindurchgeführt.

Claims

Patentansprüche: 1. Lichtempfindliche Abtastvorrichtung mit einer Lichtquelle, deren Licht nach Bündelung durch ein Linsensystem und Reflexion an dem abzutastenden Gut auf ein zur optischen Achse des Linsensystems gleichachsig angeordnetes lichtempfindliches Organ einwirkt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Organ im Zentrum des durch eine Abschirmung im Querschnitt ringförmig gestalteten Lichtbündels vorgesehen ist, wobei vorzugsweise die lichtundurchlässige Rückseite des lichtempfindlichen Organs der Abschirmung entspricht.
2. Lichtempfindliche Abtastvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Linse, vorzugsweise die Frontlinse des Linsensystems, eine zentrale Ausnehmung aufweist, in die das lichtempfindliche Organ mindestens teilweise hineinragt.
3. Lichtempfindliche Abtastvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das lichtempfindliche Organ stiftartig ausgebildet ist und dessen Achse im wesentlichen mit der Achse des Linsensystems zusammenfällt. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 609 297.