DE1585349A1

DE1585349A1 - Kettenwirkmaschinenwaechter

Info

Publication number: DE1585349A1
Application number: DE19661585349
Authority: DE
Inventors: Winfried Dipl-Ing Piepenbrink; Erwin Sick
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-09-10
Filing date: 1966-10-12
Publication date: 1971-04-22
Also published as: US3490253A; DE1585348A1; GB1195897A; CH491232A; FR1538773A; DE1585348B2

Description

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Erwin Sick

Kettenwirkaasohinenwäcliter

Zusatz zu Patent · · . . * (Anmeldung P 1 585 34-8.2)

Das Hauptpatent ..... (Anmeldung P 1 585 348.2) betrifft einen Kettenwirkmaschinenwächter zum punktweisen photoelektrischen Abtasten von Wirkware, bei dem die Wirkware unter einem flachen Winkel beleuchtet und beobachtet wird und von dem durchtretenden Licht ein Fehlersignal auslösbar ist.

Das Hauptpatent offenbart verschiedene Ausführungsformen dieses Gedankens. Bei einigen Ausführungsformen ist die abzutastende Wirkware mit einem Heflektor oder einem Umkehrreflektor hinterlegt. Die Wirkware wird dann mittels eines darüber geführten Kopfes mit Beleuchtungs- und Empfängeroptik abgetastet. Bei anderen Ausführungsformen ist über der Wirkware eine langgestreckte Lichtquelle angeordnet, welche durch einen Satz von zur Ebene der Wirkware geneigten Blendenschirmen Licht nur unter einem flachen Einfallswinkel über die gesamte Breite der eu untersuchenden Wirkware hinweg auf diese fallen läßt.

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Die Abtastung erfolgt wieder mittels eines über die Wirkware geführten Kopfes mit einer Empfängeroptik, welche das durchtretende Licht unter einem der Neigung der Blendenschirme entsprechenden Winkel beobachtet. Schließlich schlägt das Hauptpatent auch noch eine Anordnung vor,·bei welchem die Beleuchtung punktweise unter flachem Winkel mittels eines über die Wirkware geführten Kopfes mit einer Lichtquelle und Beleuchtungsoptik erfolgt und das bei einem Fehler durch die Wirkware hindurchtretende Licht von einem auf der anderen Seite der Wirkware angeordneten Lichtleitstab auf einen photoelektrischen Empfänger geleitet wird, der feststehend vor einer Stirnfläche des Lichtleitstabes angeordnet ist. Um den Eintritt des Lichts in den Lichtleitstab zu ermöglichen, während nach dem Eintreten eine Lichtleitung unter Totalreflexion der Strahlen erfolgt, ist der Lichtleitstab an seiner der Wirkware zugekehrten Seite auf seiner ganzen Länge mit sägezahnartig angeordneten Lichteintrittsflächen versehen.

Obwohl diese im Hauptpatent vorgeschlagenen Lösungen durchaus funktionieren, haben sich bei der praktischen Durchbildung der Erfindung Verbesserungen ergeben, die Gegenstand der vorliegenden Zusatzerfindung sind. Die Verwendung von Umkehrreflektoren oder sägezahnartig angeordneten Hohlspiegeln und auch die Anwendung eines Lichtleitstabes mit sägezahnartigen Lichteintrittsflächen erfordert in der Praxis eine hohe Präzision der Teile, welche die Herstellung verteuert. Außerdem müssen bei den vorgeschlagenen Anordnungen aktive Teile (Lampen, Photozellen) über die zu kontrollierende Wirkwaren-Bahn geführt und dabei über ein flexibles Kabel, Spiralkabel angeschlossen werden, welches störend ist.

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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine optische Kontrollvorrichtung für Wirkware zu schaffen.

Der Erfindung liegt spezieller die Aufgabe zugrunde, bei Kettenwirkmaschinenwächtern nach dem Prinzip des Hauptpatentes mit feststehend angeordneten "aktiven", also eine Stromversorgung erfordernden, Gliedern zu arbeiten, so daß Spiralkabel-Anschlüsse o.dgl· vermieden werden.

Der Erfindung liegt weiterhin die Aufgabe zugrunde, bei

einem, nach dem Prinzip des Hauptpatentes arbeitenden,

Kettenwirkmaschinenwächter die vorstehend geschilderten Fertigungsprobleme zu vermeiden«.

Die Erfindung besteht darin, daß durch eine feststehende erste Kollimatoroptik ein sich quer über die Wirkware erstreckendes paralleles Lichtbündel erzeugt wird und in einem längs des Lichtbündels verfahrbaren ersten Schlitten eine Abbildungsoptik angeordnet ist, durch welche das Licht fokussiert unter einem flachen Winkel auf die Wirkware geleitet wird, und/oder

daß auf einem zweiten Schlitten, welcher auf der anderen Seite der Wirkware synchron mit dem ersten verfahrbar ist und eine zweite Kollimatoroptik angeordnet ist, durch welche das durch die Wirkware hindurchtretende licht parallel-gerichtet auf eine feststehende Sammeloptik geleitet wird, die das Lichtbündel auf einem photoelektrischen Empfänger sammelt.

Man kann hierbei die "aktiven" Glieder, also Lichtquelle und photoelektrischen Empfänger ruhend|am Rande der abzutastenden Wirkware anordnen und fest verkabeln. Die Schlitten enthalten nur "passive" optische Glieder. Die Strahlungs-r energie wird durch die parallelen Strahlengänge "drahtlos"

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durch Luft zu den beweglichen Schlitten und von diesen zurück zu dem stationären Empfänger geleitet.

Damit der bei einem Fehler auf den Empfänger fallende •Lichtstrom an jeder Stelle des abgetasteten Gutes der gleiche ist, ist es vorteilhaft, wenn die Öffnung der ersten Kollimatoroptik wesentlich größer ist als die der Abbildungsoptik und die Öffnung der besagten Sammeloptik größer als die der zweiten Kollimatoroptik.

Ferner werden die optischen Glieder zweckmäßigerweise so bemessen, daß das Verhältnis des Lichtquellendurehmessers zur Brennweite der ersten Kollimatoroptik kleiner ist als das Verhältnis des Pupillendurchmessere der ersten Kollimatoroptik zur Abtastbreite der Wirkware.

Die Lichtquelle, die ja einen endlichen Durchmesser hat, erscheint in der Abbildung durch die erste Kollimationsoptik im Unendlichen unter einem Winkel, der sich aus dem Verhältnis von Lichtquellendurchmesser und Brennweite der Kollimatoroptik ergibt. Wenn bei - zunächst angenommener - unendlich kleiner Öffnung der Abbildungsoptik der erste Schlitten von der ersten Kollimatoroptik entfernt wird, so daß diese unter einem immer kleiner werdenden Winkel erscheint, so tritt Vignettierung und damit ein Abfall des Lichtstromes ein, wenn die Kollimatoroptik unter einem kleineren Winkel erscheint als die durch die Kollimatoroptik im Unendlichen abgebildete Lichtquelle (Grenzentfernung)· Es kommt nicht mehr von allen Punkten der Lichtquelle Licht durch die Pupille der ersten Kollimatoroptik zu dem Beobachtungspunkt. Die Verhältnisse werden noch ungünstiger, wenn man die endliche Öffnung der Abbildungsoptik berücksichtigt. Man muß daher trachten, die öffnung der ersten Kollimatoroptik möglichst groß zu machen und die öffnung d«r

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Abbildungsoptik wesentlich kleiner zu wählen. Dann ergibt sich innerhalb der erläuterten "Grenzentfernung" eine Übertragung eines im wesentlichen konstanten Lichtstromes.

Die Abbildungsoptik kann eine sphärische Optik sein. Vorteilhaft ist es jedoch, wenn die Abbildungsoptik von einer Kreuzzylinder-Optik gebildet wird.

Die Schlitten können magnetisch durch die Wirkware hindurch miteinander gekuppelt sein.

Um bei der Übertragung der Lichtenergie über relativ große Strecken keine Fehler durch Störlichteinflüsse zu erhalten, ist es zweckmäßig, wenn das Lichtbündel periodisch zerhackt wird.

Es ist natürlich am vorteilhaftesten, wenn sowohl der Lichtstrom von einer stationären Lichtquelle zu dem ersten Schlitten als auch der Lichtstrom von dem zweiten Schlitten zu einem stationären Empfänger in der beschriebenen Weise mittels paralleler Lichtbündel übertragen wird. Es ist natürlich auch schon vorteilhaft, wenn das eine oder das andere allein geschieht, also entweder Licht von einer stationären Lichtquelle zu einem beweglichen Schiit ten mittels eines parallelen Lichtstromes geleitet wird oder nur ein paralleles Lichtbündel von dem "zweiten" d.h., empfängerseitigen Schlitten auf den stationären Empfänger geleitet wird, Ee könnte beispielsweise die Beleuchtung durch ein auf die geaamte zu prüfende Wirkware geleitetes stationäre· paralleles Strahlenbündel erfolgen und nur die Beobachtung punktweise mit einem beweglichen Schlitten oder Kopf vorgenommen werden« Umgekehrt könnt· z.B. bei punktweiser Beleuchtung mit einem beweglichen, eine Beleuch-

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tungsoptik enthaltenden Schlitten oder Kopf die Beobachtung mit einem Lichtleitstab erfolgen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Abbildungen schematisch dargestellt und im folgenden beschrieben:

Mg. 1 zeigt das Sender- und Empfänger-Teil.

Pig« 2 zeigt die beiden über die zu kontrollierende Bahn bewegten Abtastschlitten.

Das von einer Lampe 31 ausgehende Licht wird über einen Kondensator 2 auf eine Zerhackerscheibe 33 in einer Blende 34 abgebildet. Eine erste Kollimatoroptik in Gestalt eines Objektives 35 bildet den zerhackten Lichtpunkt ins Unendliche ab. Die Abbildung sollte sehr gut sein. Bei einer praktischen Ausführung wurden Achromate verwendet.

Auf einem ersten Schlitten 36 ist eine Abbildungsoptik in Gestalt eines Kreuzzylinder-Systems angeordnet. Das Kreuzzylindersyetem besteht aus einer Zylinderlinse 37 und einem dazu gekreuzten zylindrischen Hohlspiegel 38. Durch den Hohlspiegel 38 wird das Licht unter einem flachen Winkel auf die Wirkware geleitet. Bei 39 ist eine Fehlerstelle der Wirkware dargestellt. Die Kreuzzylinderoptik greift sich aus dem relativ großen im wesentlichen parallelen Lichtbündel einen kleinen Bereich 4-0 von beispielsweise 10 Millimeter Durchmesser heraus. Im optischen System 37, 38 auf dem Schlitten erscheint die Lichtquelle (Blende 34-) wie ein Stern der unter einem endliohen Winkel gesehen wird und im Unendlichen liegt. Dabei bleibt der LiohtstroB gleich, unabhängig von der

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Lage des Schlittens 36 zur Kollimatoroptik 35. Das gilt aber nur bis zu einer gewissen Grenzentfernung, die umso größer sein kann, je größer die Pupille der Kollimatoroptik 35 ist. Erscheint beispielsweise die als Lichtquelle wirkende Blende 34 unter einem Winkel 1:100, so ist die G-renzentfernung etwa gleich dem Hundertfachen des Pupillendurchmessers der Optik 35· Durch das Kreuzzylindersystem 37, 38 wird das Licht scharf auf dem zu kontrollierenden Gut konzentriert.

Nach der Durchleuchtung der Fehlerstelle 39 wird das Licht über die Umlenkspiegel 41 und 42 auf die zweite Kollimatoroptik 43 gelenkt, welche das Lichtbündel wieder parallelrichtet und parallel zu dem vorlaufenden Bündel auf die Sender- und Empfängereinheit (Fig. 1) zurückleitet. Dort wird das rücklaufende Parallellichtbündel von einer Sammeloptik 44 erfaßt und auf einen photoelektrischen Empfänger 45 geleitet. Mit 46 und sind Umlenkspiegel des Sender- und Empfänger-Teiles bezeichnet. Auch das Bündel, welches aus der zweiten Kollimatoroptik 43 austritt, ist wesentlich kleiner als die Öffnung der Sammeloptik 44. Es gelten hier.ia wesentlichen die gleichen Bedingungen wie hinsichtlich der Kollimatoroptik 35 und der Abbildungsoptik 37,

Die Spiegel 41 und 42 und die Linse 43 sitzen auf einem zweiten Schlitten 48. Die beiden Schlitten 46 und 48 sind durch die Wirkware hindurch durch Magnete 49 miteinander gekuppelt. Der eine der beiden Schlitten wird durch einen Seilantrieb ο. dgl. über die Breite der abzutastenden Bahn bewegt. Der andere wird durch die Magnete mitgenommen.

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Claims

Patentansprüche

· Kettenwirknasch.inenwach.ter zum punktweisen photoelektrischen Abtasten von Wirkware, bei dem die Wirkware unter einem flachen Winkel beleuchtet und beobachtet wird und von dem durchtretenden Licht ein Fehlersignal auslösbar ist, nach Patent (Anmeldung P 1 585 348.2), dadurch gekennzeichnet, daß durch eine feststehende erste Kollimatoroptik (35) ein sich quer über die Wirkware erstreckendes paralleles Lichtbündel erzeugt wird und in einem längs des Lichtbündels verfahrbaren ersten Schlitten (36) eine Abbildungsoptik (37, 38) angeordnet ist, durch welche das Licht fokussiert unter einem flachen Winkel auf die Wirkware geleitet wird, und/ oder daß auf einem zweiten Schlitten (48), welcher auf der anderen Seite der Wirkware synchron mit dem ersten verfahrbar ist, eine zweite Kollimatoroptik (43) angeordnet ist, durch welche das durch die Wirkware hindurchtretende Licht parallelgerichtet auf eine feststehende Sammeloptik (44) geleitet wird, die das Lichtbündel auf einem photoelektrischen Empfänger (45) sammelt.

2. Kettenwirkmaschinenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Öffnung der ersten Kolli- »atoroptik (35) wesentlich größer ist als die der Abbildungsoptik (37, 38) und die öffnung der besagten Sammeloptik (44) größer als die der zweiten Kollimatoroptik (43).

3· Kettenwirkmaschinenwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Verhältnis des Lichtquellendurchmessers (34) zur Brennweite der ersten Kolli-

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matoroptik (35) kleiner oder nicht wesentlich größer ist als das Verhältnis des Pupillendurchmessers der ersten Kollimatoroptik (35) zum maximalen Abstand des Schlittens von der Kollimatoroptik.

4· Kettenwirkmaschinenwächter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Abbildungsoptik von einer Kreuzzylinder-Optik (37» 38) gebildet wird·

5β Kettenwirkmaschinenwächter nach einem der Ansprüche 1 bis 4» dadurch gekennzeichnet, daß die Schlitten (36, 48) magnetisch durch die Wirkware hindurch miteinander gekuppelt sind.

6. Kettenwirkmaschinenwächter nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß das Idchtbündel periodisch zerhackt wird·

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