DE19622495A1 - Fadenerkennungsgerät - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Fadenerkennungsgerät, mit einem Lichtsender und mit ei­ nem Lichtempfänger, wobei zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger ein Fadenerkennungsbereich verwirklicht ist.

Fadenerkennungsgeräte - bzw. Fadenerkennungsanlagen - der eingangs beschriebe­ nen Art sind vielfach bekannt. Während bei einem Fadenerkennungsgerät der Licht­ sender und der Lichtempfänger baulich miteinander verbunden sind, sind bei einer Fadenerkennungsanlage der Lichtsender und der Lichtempfänger nicht baulich, son­ dern nur funktional miteinander verbunden. In dem einen wie in dem anderen Fall ist zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger ein Fadenerkennungsbereich verwirklicht. Fadenerkennungsbereich ist der räumliche Bereich, in dem durch das Zusammenwirken von Lichtsender und Lichtempfänger ein Faden erkannt werden kann, wenn er sich in diesem Bereich befindet. Bei einem Fadenerkennungsgerät ist der Fadenerkennungsbereich durch die bauliche Vereinigung von Lichtsender und Lichtempfänger vorgegeben. Demgegenüber wird bei einer Fadenerkennungsanlage der Fadenerkennungsbereich durch die räumliche Anordnung des Lichtsenders ei­ nerseits und des Lichtempfängers andererseits bestimmt.

Statt Fadenerkennungsgerät bzw. Fadenerkennungsanlage kann man auch von Fa­ denüberwachungsgerät bzw. Fadenüberwachungsanlage sprechen. Es ist eine Frage der Betrachtung, ob ein Faden in einem bestimmten Bereich erkannt oder sein Vor­ handensein in diesem Bereich überwacht werden soll.

Für ein Fadenerkennungsgerät der in Rede stehenden Art stehen zwei Parameter in einer gewissen Wechselwirkung. Das ist einmal die Höhe, Breite oder Tiefe des Fa­ denerkennungsbereiches, also die Ausdehnung senkrecht zur Bewegungsrichtung des zu erkennenden Fadens, zum anderen die Dicke des zu erkennenden Fadens. Ist der zu erkennende Faden relativ dick im Verhältnis zur Ausdehnung des Fadener­ kennungsbereiches senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fadens, so treten Proble­ me praktisch nicht auf. Befindet sich der Faden innerhalb des Fadenerkennungsbe­ reiches, so wird durch den Faden ein erheblicher Teil des vom Lichtsender abgegebe­ nen Sendelichtstrahls dran gehindert, den Lichtempfänger zu erreichen. Ist jedoch der zu erkennende Faden relativ dünn im Verhältnis zur Ausdehnung des Fadenerken­ nungsbereiches senkrecht zur Bewegungsrichtung des Fadens, so wird durch den im Fadenerkennungsbereich vorhandenen Faden nur ein sehr geringer Teil des vom Lichtsender abgegebenen Sendelichtstrahls gehindert, den Lichtempfänger zu errei­ chen. Hat z. B. der zu erkennende Faden nur einen Durchmesser von 0,1 mm und be­ trägt die Ausdehnung des Fadenerkennungsbereiches senkrecht zur Bewegungsrich­ tung des zu erkennenden Fadens z. B. 16 mm, so wird nur 8% des vom Lichtsender abgegebenen Sendelichtstrahls daran gehindert, den Lichtempfänger zu erreichen. Befindet sich kein Faden im Fadenerkennungsbereich, so fällt 100% des vom Licht­ sender abgegebenen Sendelichtstrahls auf den Lichtempfänger, befindet sich dage­ gen ein solcher Faden im Fadenerkennungsbereich, so erreicht 92% des vom Licht­ sender abgegebenen Sendelichtstrahls den Lichtempfänger. Der Lichtempfänger muß also zwischen 100% des vom Lichtsender abgegebenen Sendelichtstrahls und 92% des vom Lichtsender abgegebenen Sendelichtstrahls eindeutig unterscheiden kön­ nen.

Das zuvor im einzelnen aufgezeigte Problem hat man bereits im Stand der Technik dadurch zu lösen versucht, daß man den eigentlich - aus welchen Gründen auch im­ mer - erforderlichen Fadenerkennungsbereich relativ großer Ausdehnung in eine Viel­ zahl von Teil-Fadenerkennungsbereichen aufgeteilt hat, was eine Vielzahl von Licht­ sendern und - logisch miteinander verknüpften - Lichtempfängern erfordert, also rela­ tiv aufwendig ist.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, ein Fadenerkennungsgerät der ein­ gangs beschriebenen Art anzugeben, das bei relativ einfachem Aufbau auch dann problemlos funktioniert, wenn relativ dünne Fäden in einem Fadenerkennungsbe­ reich zu erkennen sind, der eine relativ große Ausdehnung senkrecht zur Bewe­ gungsrichtung des zu erkennenden Fadens hat.

Das erfindungsgemäße Fadenerkennungsgerät, bei dem die zuvor hergeleitete und aufgezeigte Aufgabe gelöst ist, ist nun zunächst und im wesentlichen dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger so angeordnet sind und der Fadenerkennungsbereich so ausgebildet ist, daß der Sendelichtstrahl mehrfach den zu erkennenden Faden kreuzt. Jedesmal, wenn der Sendelichtstrahl den zu er­ kennenden Faden kreuzt, wird der Sendelichtstrahl entsprechend geschwächt. Für das weiter oben erläuterte Zahlenbeispiel beträgt bei dem zum Stand der Technik ge­ hörenden Fadenerkennungsgerät der Kontrast 8%, nämlich 1-(0,92)ⁿ mit n = 1. Kreuzt der Sendelichtstrahl den zu erkennenden Faden viermal, ist also n = 4, so er­ hält man für den Kontrast 1-(0,92)⁴, also 28%, - was ohne weiteres für ein sicheres und eindeutiges Funktionieren ausreichend ist.

Bei den im Stand der Technik bekannten Fadenerkennungsgeräten, von denen die Erfindung ausgeht, stimmen die Lichtsenderausrichtung und die Lichtempfängeraus­ richtung überein. Der Lichtsender ist auf den Lichtempfänger bzw. der Lichtempfän­ ger auf den Lichtsender ausgerichtet. Demgegenüber weichen bei dem erfindungs­ gemäßen Fadenerkennungsgerät die Lichtsenderausrichtung und die Lichtempfän­ gerausrichtung voneinander ab, - weil ja der Sendelichtstrahl nicht auf direktem Wege vom Lichtsender zum Lichtempfänger gelangen soll. Der Fadenerkennungsbe­ reich weist Lichtleit- oder -führungsmittel auf, die den - vom Lichtsender kommenden - Sendelichtstrahl - auf dem Weg zum Lichtempfänger - so leiten oder führen, daß er mehrfach den zu erkennenden Faden kreuzt.

Im einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Faden­ erkennungsgerät auszugestalten und weiterzubilden. Solche Ausgestaltungen und Weiterbildungen ergeben sich aus den dem Patentanspruch nachgeordneten Patent­ ansprüchen und aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines ersten Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes,

Fig. 2 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines zweiten Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes,

Fig. 3 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines dritten Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes,

Fig. 4 eine schematische Darstellung zur Erläuterung eines vierten Ausfüh­ rungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes,

Fig. 5 eine Seitenansicht eines konkreten Ausführungsbeispiels eines erfin­ dungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes,

Fig. 6 eine Stirnansicht des erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes nach Fig. 5 und

Fig. 7 eine Draufsicht auf das erfindungsgemäße Fadener­ kennungsgerät nach den Fig. 5 und 6, bei abgenommenem Gehäusedeckel.

In den Figuren ist, teilweise nur sehr schematisch, Fig. 1 bis 4, teilweise konkret, Fig. 5 bis 7, ein Fadenerkennungsgerät dargestellt. Zu diesem Fadenerkennungsgerät ge­ hört zunächst natürlich, was nur in den Fig. 5 bis 7 dargestellt ist, ein Gerätegehäuse 1 mit einem Gehäusedeckel 2, wobei im dargestellten Ausführungsbeispiel der Gehäu­ sedeckel 2 über Schrauben 3 mit dem Gerätegehäuse 1 verbunden ist.

Funktionsnotwendig gehören zu dem erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerät ein Lichtsender 4, ein Lichtempfänger 5 und ein Fadenerkennungsbereich 6. Der Faden­ erkennungsbereich 6 ist zwischen dem Lichtsender 4 und dem Lichtempfänger 5 ver­ wirklicht. Damit ist gemeint, daß der vom Lichtsender 4 ausgehende Sendelicht­ strahl 7 in den Fadenerkennungsbereich 6 eintritt, im Fadenerkennungsbereich 6 auf den zu erkennenden Faden 8 trifft und schließlich auf den Lichtempfänger 5 auftrifft. Funktional ist der Fadenerkennungsbereich 6 also in gewisser Weise durch den Lichtsender 4 und den Lichtempfänger 5 begrenzt.

Erfindungsgemäß sind der Lichtsender 4 und der Lichtempfänger 5 so angeordnet und ist der Fadenerkennungsbereich 6 so ausgebildet, daß der Sendelichtstrahl 7 - auf dem Weg vom Lichtsender 4 zum Lichtempfänger 5 - mehrfach den zu erkennenden Faden 8 kreuzt. Dazu weichen die Lichtsenderausrichtung und die Lichtempfänger­ ausrichtung voneinander ab, weist der Fadenerkennungsbereich 6 Lichtleit- oder -führungsmittel auf und wird der Sendelichtstrahl 7 von den Lichtleit- oder -füh­ rungsmitteln so geleitet bzw. geführt, daß er auf dem Weg vom Lichtsender 4 zum Lichtempfänger 5 mehrfach den zu erkennenden Faden 8 kreuzt.

In den Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 1 und 2 angedeutet sind, und in dem in den Fig. 5 bis 7 dargestellten Ausführungsbeispiel sind die Lichtleit- oder -führungs­ mittel als an zwei gegenüberliegenden Seiten des Fadenerkennungsbereiches 6 ange­ ordnete Spiegel 9, 10 verwirklicht. Der Lichtsender 4 und der Lichtempfänger 5 sind unter einem spitzen Winkel zu den Spiegeln 9, 10 ausgerichtet. Konkret sind der Lichtsender 4 und der Lichtempfänger 5 an der gleichen Seite des Fadenerkennungs­ bereiches 6 unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet.

Für das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel gilt, daß die Lichtleit- oder -füh­ rungsmittel als an zwei gegenüberliegenden Seiten des Fadenerkennungsbereiches 6 angeordnete Lichtleiter 11, 12 und 13 verwirklicht sind. Dabei sind der Anfang 11a des ersten Lichtleiters 11 gegenüber dem Lichtsender 4 und sein Ende 11b mit Ab­ stand neben dem Anfang 11a vorgesehen, der Anfang 12a des zweiten Lichtleiters 12 gegenüber dem Ende 11b des ersten Lichtleiters 11 und sein Ende 12b mit Abstand neben dem Anfang 12a vorgesehen und der Anfang 13a des dritten Lichtleiters 13 gegenüber dem Ende 12b des zweiten Lichtleiters 12 und sein Ende 13b gegenüber dem Lichtempfänger 5 vorgesehen.

Bei dem erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerät kann der Lichtsender 4 als akti­ ves Sendeelement eine nicht dargestellte Laserdiode aufweisen, so daß der Licht­ sender 4 einen räumlich eng begrenzten Sendelichtstrahl 7 abgibt. Dadurch kann bei dem in Fig. 1 dargestellten Ausführungsbeispiel ein Problem dergestalt auftreten, daß der zu erkennende Faden 8 praktisch in seinem eigenen Schatten liegt. Die Folge da­ von ist dann, daß der den zu erkennenden Faden 8 mehrfach kreuzende Sendelicht­ strahl 7 nur einmal geschwächt wird, so daß der eingangs erläuterte erfindungsge­ mäße Effekt der mehrfachen Schwächung des Sendelichtstrahls 7 und der damit ver­ bundenen Erhöhung des Kontrastes nicht auftritt. Dieses Problem läßt sich dadurch lösen, daß, wie das in Fig. 4 dargestellt ist, der zu erkennende Faden 8 unter einem spitzen Winkel zu der durch die Anordnung des Lichtsenders 4 und des Lichtemp­ fängers 5 definierten Lichtführungsebene 14 geführt ist. In der Fig. 4, die eine gegen­ über den Fig. 1 bis 3 um 90° versetzte Darstellung ist, sind links der Lichtsender 4 und rechts der Lichtempfänger 5 angedeutet. Rechts neben dem Lichtsender 4 ist eine Reflexionsfläche 15 auf dem dem Lichtsender 4 fernen Spiegel 10 angedeutet. Rechts neben der Reflexionsfläche 15 ist eine Reflexionsfläche 16 auf dem dem Spiegel 10 gegenüberliegenden Spiegel 9 angedeutet. Rechts daneben ist schließlich wieder eine Reflexionsfläche 17 auf dem dem Lichtsender 4 fernen Spiegel 10 ange­ deutet. Dadurch, daß der zu erkennende Faden 8 unter einem spitzen Winkel zu der Lichtführungsebene 14 geführt ist, ist verhindert, daß der Faden 8 stets in seinem ei­ genen Schatten liegt.

Das zuvor erläuterte Problem "Faden 8 im eigenen Schatten" tritt dann praktisch nicht auf, wenn, wie das in Fig. 2 angedeutet ist, der Lichtsender 4 und der Lichtemp­ fänger 5 einen relativ großen Öffnungswinkel aufweisen, der Sendelichtstrahl also nicht in der Weise gebündelt ist, wie das dann der Fall ist, wenn der Lichtsender 4 als aktives Sendeelement eine Laserdiode aufweist. Bei dem in Fig. 2 skizzierten Ausfüh­ rungsbeispiel kann der Lichtsender 4 als aktives Sendeelement eine normale Leucht­ diode aufweisen.

Das erläuterte Problem "Faden 8 im eigenen Schatten" ist auch dann unbeachtlich, wenn für das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel als Lichtleiter 11, 12 und 13 solche verwendet sind, die nicht-abbildend sind, bei denen also am jeweiligen Ende ein homogenes Licht auch dann austritt, wenn der Anfang inhomogen beleuchtet wird.

Im übrigen empfiehlt es sich, für das in Fig. 3 dargestellte Ausführungsbeispiel als Lichtleiter 11, 12, 13 solche zu verwenden, die einen relativ kleinen Akzeptanzwinkel α haben. Ferner kann bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, was jedoch nicht dargestellt ist, am Anfang 11a, 12a, 13a jedes Lichtleiters 11, 12, 13 eine Sammellinse vorgesehen sein.

Bei allen dargestellten Ausführungsbeispielen eines erfindungsgemäßen Fadenerken­ nungsgerätes sind der Lichtsender 4 und der Lichtempfänger 5 räumlich getrennt an­ geordnet, nämlich der Lichtsender 4 praktisch am Anfang des Fadenerkennungsbe­ reiches 6 und der Lichtempfänger 5 am Ende des Fadenerkennungsbereiches 6. Es ist jedoch auch möglich, was jedoch nicht dargestellt ist, den Lichtsender und den Lichtempfänger als Lichtsender und -empfänger auszubilden. Sind der Lichtsender und der Lichtempfänger als Lichtsender und -empfänger ausgebildet - und dann na­ türlich am Anfang des Fadenerkennungsbereiches angeordnet, dann muß man - am Ende des Fadenerkennungsbereiches - einen Retroreflektor vorsehen. Lichtsender und -empfänger sind für sich vielfach bekannt und weisen in der Regel eingangssei­ tig einen Strahlungsteiler auf.

Schließlich sei noch darauf hingewiesen, daß für das in den Fig. 5 bis 7 konkret dar­ gestellte Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Fadenerkennungsgerätes gilt, daß der Fadenerkennungsbereich 6 einen die Beweglichkeit des zu erkennenden Fa­ dens 8 begrenzenden Fadenführungskanal 18 aufweist. In diesem Fadenführungska­ nal 18 kann sich der Faden 8 schlaufenförmig ausbilden, ohne daß die Gefahr einer Fadenverdrehung besteht.

Claims (14)

1. Fadenerkennungsgerät, mit einem Lichtsender und mit einem Lichtempfänger, wo­ bei zwischen dem Lichtsender und dem Lichtempfänger ein Fadenerkennungsbe­ reich verwirklicht ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Lichtsender (4) und der Lichtempfänger (5) so angeordnet sind und der Fadenerkennungsbereich (6) so aus­ gebildet ist, daß der Sendelichtstrahl (7) mehrfach den zu erkennenden Faden (8) kreuzt.

2. Fadenerkennungsgerät, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ senderausrichtung und die Lichtempfängerausrichtung voneinander abweichen, daß der Fadenerkennungsbereich (6) Lichtleit- oder -führungsmittel aufweist und daß die Lichtleit- oder -führungsmittel den Sendelichtstrahl (7) so leiten oder führen, daß er auf dem Weg vom Lichtsender (4) zum Lichtempfänger (5) mehrfach den zu erken­ nenden Faden (8) kreuzt.

3. Fadenerkennungsgerät, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ leit- oder -führungsmittel als an zwei gegenüberliegenden Seiten des Fadenerken­ nungsbereiches (6) angeordnete Spiegel (9, 10) verwirklicht sind.

4. Fadenerkennungsgerät, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ sender (4) und der Lichtempfänger (5) unter einem spitzen Winkel zu den als Spiegel (9, 10) verwirklichten Lichtleit- oder -führungsmitteln ausgerichtet sind.

5. Fadenerkennungsgerät, nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Licht­ sender (4) und der Lichtempfänger (5) an der gleichen Seite des Fadenerkennungsbe­ reiches (6) unter einem spitzen Winkel zueinander angeordnet sind.

6. Fadenerkennungsgerät, nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Licht­ leit- oder -führungsmittel als ans zwei gegenüberliegenden Seiten des Fadenerken­ nungsbereiches (6) angeordnete Lichtleiter (11, 12, 13) verwirklicht sind.

7. Fadenerkennungsgerät, nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der An­ fang (11a) des ersten Lichtleiters (11) gegenüber dem Lichtsender (4) und sein Ende (11b) mit Abstand neben dem Anfang (11a) vorgesehen sind, daß der Anfang (12a) des zweiten Lichtleiters (12) gegenüber dem Ende (11b) des ersten Lichtleiters (11) und sein Ende (12b) mit Abstand neben dem Anfang (12a) vorgesehen sind usw. und daß der Anfang (13a) des letzten Lichtleiters (13) gegenüber dem Ende (12b) des vorletzten Lichtleiters (12) und sein Ende (13b) gegenüber dem Licht­ empfänger (5) vorgesehen sind.

8. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeich­ net, daß der zu erkennende Faden (8) unter einem spitzen Winkel zu der durch die Anordnung des Lichtsenders (4) und des Lichtempfängers (5) definierten Lichtfüh­ rungsebene (14) geführt ist.

9. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeich­ net, daß der Lichtsender (4) und der Lichtempfänger (5) einen relativ großen Öff­ nungswinkel aufweisen.

10. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Lichtleiter (11, 12, 13) solche verwendet sind, die nicht-abbildend sind.

11. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekenn­ zeichnet, daß als Lichtleiter (11, 12, 13) solche verwendet sind, die einen relativ klei­ nen Akzeptanzwinkel α haben.

12. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 6 bis 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß am Anfang jedes Lichtleiters eines Sammellinse vorgesehen ist.

13. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtsender und der Lichtempfänger als Lichtsender und -empfänger ausgeführt sind und daß zusätzlich ein Retroreflektor vorgesehen ist.

14. Fadenerkennungsgerät, nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Fadenerkennungsbereich einen die Beweglichkeit des zu erken­ nenden Fadens (8) begrenzenden Fadenführungskanal (18) aufweist.