DE2033308A1

DE2033308A1 - Weft monitor - with photo-electric light source in a rubber tubular assembly to reduce vibration shocks

Info

Publication number: DE2033308A1
Application number: DE19702033308
Authority: DE
Inventors: Erwin 8021 Icking. M Sick
Original assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Current assignee: Erwin Sick GmbH Optik Elektronik
Priority date: 1970-07-04
Filing date: 1970-07-04
Publication date: 1972-01-13
Also published as: DE2033308C3; DE2033308B2

Abstract

The light source mounting for a photo-electric weft yarn monitor consists of two concentric rubber tubular housings, held and separated by two circular sprung carriers. The lamp and one lens are mounted in the inner assembly, with the second lens mounted in the outer housing to inhibit lamp swing during the vibration of the loom, and to concentrate the light beam on to the photoelectric cell.

Description

Photoelekrischer Tastkopf Die Erfindung betrifft einen photoelektrischen Tastkopf, insbesondere für photoelektrische Schußspulenffihler, enthaltend eine Glühlampe als Lichtquelle, einen photoelektrischen :Empfänger und eine Abbildungsoptik zum Abbilden der Lampenwendel auf einem Abtastobjekt und zum Abbilden des Abtastobjktes auf dem Empfänger. Photoelectric probe head The invention relates to a photoelectric probe Probe head, in particular for photoelectric shot coil sensors, containing a Incandescent lamp as a light source, a photoelectric receiver and imaging optics for mapping the lamp filament on a scanning object and for mapping the scanning object on the receiver.

Bei vorbekannten photoelektrischen Schußspulenfühlern ist die Lampe zusammen mit dem Empfänger starr in einem Gehälse gehaltert, welches an dem Webstuhl angebracht ist.In previously known photoelectric shot coil sensors, the lamp is together with the receiver rigidly held in a housing which is attached to the loom is appropriate.

Es hat sich zeigt, daß bei einer solchen Anordnung die Lebensdauer insbesondere der Lampe begrenzt ist, da die Lampe starken Erschütterungen während des betriebs des Webstuhls ausgesetzt ist. Der Erfindung liegt die Aufbe zu,;runde, einen photoelektrischen Tastkopf für photoelektrische Schußspulenfühler oder ähnliche Anwendungen zu schaffen, dessen Lebensdauer durch Schläge oder Beschleunigungen an der Maschine nicht beeinträchtigt ist.It has been found that with such an arrangement the service life in particular the lamp is limited because the lamp shocks strong during the loom is suspended. The invention is the task of; round, a photoelectric probe head for photoelectric shot coil sensors or the like Applications to create its service life through impacts or accelerations on the machine is not impaired.

Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß die Glühlampe sowie wenigstens ein Teil der Abbildungsoptik in einem Innengehäuse gehaltert sind, welches seinerseits federnd in einem Außengehäuse aufgehängt ist.According to the invention this is achieved in that the incandescent lamp as well at least a part of the imaging optics are held in an inner housing, which in turn is resiliently suspended in an outer housing.

Ein solcher Photo elektrischer Tastkopf kann in blicher Weise mit seinem Außengehäuse starr an der Maschine angebracht werden, ohne daß die empfindlichen Teile, insbesondere die Glühlampe den Stößen und Schwingungen der Maschine ausgesetzt ist. Die durch die federnde Aufhängung bedingte SchwingunÓ des Abtastpunktes kann bei vielen Anwendungen vernachlässigt oder dllrch geeignete Maßnahmen gering oder sogar null gemacht werden0 Vorteilhafterweise erfolgt die federnde Aufhängung über Gummipuffer Solche Gummipuffer haben den aTorteil, daß sie nicht nur federnde sondern auch stark dämpfende Eigensciiaften besitzen.Such a photo electric probe head can be used in the usual way its outer housing can be rigidly attached to the machine without the sensitive Parts, especially the light bulb, are exposed to the machine's shocks and vibrations is. The oscillation of the scanning point caused by the resilient suspension can neglected in many applications or insufficient or suitable measures can even be made zero0 Advantageously, the resilient suspension takes place via Rubber buffers Such rubber buffers have the aTorteil that they are not only resilient but also have strong damping properties.

Weiterhin ist es vorteilhaft, wenn das rohrförmige Innengehäuse über zwei ringförmige Gummikörper in der Nähe seiner Enden in einem zylindrischen Au.ßengehäuse gehaltert sind0 Eine solche Anordnung ist klein und sta'bil, und die Anordnung der Gummikörper in größtmöglichem Abstand voneinander gewährleistet eine weitgehende Sicherheit gegen Verkanten des Innengehäuses gegenüber dem Außengehäuse, so daß das Abtastlichtbündel nicht verschwenlçt sondern höchstens mit der Amplitude der Schwingungen seitlich bewegt wird. Diese Wirkung kann noch dadurch unterstützt werden, daß die ringförmigen Gummikörper bei gleichen Federungseigenschaften symmetrisch zum Schwerpunkt des Innengehäuses und der darin gehalterten Teile angeordnet sind. Auf diese Weise bewirken nämlich die in dem Schwerpunkt angreifenden Trägheitskräfte eine reine Translationsbewegung.Furthermore, it is advantageous if the tubular inner housing over two ring-shaped rubber bodies near its ends in a cylindrical outer housing are held0 Such an arrangement is small and sta'bil, and the arrangement of the Rubber bodies at the greatest possible distance from each other ensures a far-reaching Security against tilting of the inner housing with respect to the outer housing, so that the scanning light bundle is not swiveled but at most with the amplitude of the Side vibrations is moved. This effect can still be due to it be supported that the annular rubber body with the same suspension properties arranged symmetrically to the center of gravity of the inner housing and the parts held therein are. In this way, the forces of inertia acting in the center of gravity act a pure translational movement.

Die Anordnung kann so getroffen sein, daß die Abbildungsoptik zwei Linsen enthält, die fluchtend eine in dem Innen- und die andere in dem Außengehäuse gehaltert sind, wobei die Lampenwendel im Brennpunkt der ersteren und das Abtastobåekt im Brennpunkt der letzteren liegt.The arrangement can be made so that the imaging optics two Contains lenses, one in alignment in the inner and the other in the outer housing are held, with the lamp filament in the focus of the former and the scanning object lies in the focus of the latter.

Bei einer solchen optischen Anordnung bleibt die Abbildung von Xampenwendel und Abtastobjekt aufeinander von Translationsschwingungen des Innengehäuses unbeeinflußt.With such an optical arrangement, the image of the Xampe filament remains and scanning objects on one another are unaffected by translational vibrations of the inner housing.

Es ist aber auch möglich, daß die gesamte Abbildungsoptik nebst photoelektrischem Empfänger an dem Innengehäuse gehaltert ist. Die geringe bei den Translationsschwingungen auftretende Verlagerung des Abtastlichtbündels ist für viele Anwendungen ohne Bedeutung.But it is also possible that the entire imaging optics together with the photoelectric Receiver is supported on the inner housing. The small one with the translational vibrations Any displacement of the scanning light beam that occurs is irrelevant for many applications.

Der photoelektrische Empfänger kann auf der optischen Achse der Abbildungsoptik abgeschirmt gegen direktes Licht von der Lampe angeordnet sein und vor dem Empfänger im mittleren Teil des Strahlenbündels kann eine Zusatzlinse sitzen, welche von dem Abtastobjekt reflektiertes Licht auf dem Empfänger sammelt.The photoelectric receiver can be on the optical axis of the imaging optics shielded from direct light from the lamp and placed in front of the receiver in the middle part of the beam an additional lens can sit, which of the The object being scanned collects reflected light on the receiver.

Weitere Maßnahmen zur Verlängerung der Lebensdauer des photoelektrischen Tastkopfes bestehen darin, daß die Lampe eine dicke Wendel aufweist, deren Eigenfrequenz wesentlicher höher als die Eigenfrequenz der Innengehäuseaufhängung ist, daß die Lampe mit Unterspannung betrieben wird und daß die Lampenwendel mit einem Abbildungsverhältnis in der Größenordnung von 1:10 auf dem Abtastobjekt abgebildet wird0 Die Verwendung einer dicken Wendel mit hoher Eigenfrequenz, welche Eigenfrequenz durch die Innengehäuseaufhängung abgeschirmt wird, vermindert die mechanische Beanspruchung der Lampenwendel erheblich. Im gleichen Sinne wirkt es, wenn die Lampe mit Unterspannung von beispielsweise 1 bis 2 Volt betrieben wird0 Allerdings bringt dies eine Verminderung der Lampenleistung mit sich, Durch die erfindungsgemäße Wahl des Vergrößerungsverhältnisses ergibt sich jedoch ein guter optischer Wirkungsgrad, da ein großer Raumwinkel des von der Lampe ausgehenden Lichtbündels ausgenutzt wird0 Vorteilhafterweise enthält die Abbildungsoptik wenigstens eine asphärische Linse.Other measures to extend the life of the photoelectric Probe head consist in that the lamp has a thick filament, the natural frequency of which more essential higher than the natural frequency of the inner housing suspension is that the lamp with undervoltage is operated and that the lamp filament with an aspect ratio of the order of magnitude 1:10 is mapped onto the object being scanned 0 The use of a thick helix with a high natural frequency, which natural frequency is shielded by the inner housing suspension reduces the mechanical stress on the lamp filament considerably. In the same It works sensibly when the lamp has an undervoltage of, for example, 1 to 2 volts is operated0 However, this brings with it a reduction in lamp power The choice of the enlargement ratio according to the invention results however, a good optical efficiency, since a large solid angle of the lamp outgoing light bundle is exploited0 Advantageously, the imaging optics contain at least one aspherical lens.

Einige ausuhrungsbeispiele der Erfindung sind nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert: Figo 1 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Tastkopfes.Some exemplary embodiments of the invention are given below by reference explained in more detail on the accompanying drawings: Figo 1 shows schematically a Section through a first embodiment of a probe head according to the invention.

Fig. 2 zeigt schematisch einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform eines Tastkopfes. Fig. 2 shows schematically a section through a second embodiment a probe.

Fig. 3 zeigt im Längsschnitt eine weitere AusführuIlgs-. Fig. 3 shows a further embodiment in longitudinal section.

form. shape.

Fig. 4 zeigt eine vierte konstruktive Möglichkeit. Fig. 4 shows a fourth constructive possibility.

zeigt 5 veranschaulicht den optischen Strahlengang. Fig. 5 illustrates the optical beam path.

In einem Außengehäuse 10 von zylindrischer Grundform ist ein rohrförmiges Innengehäuse 12 mit Hilfe von Schwingmetallringen 14, 16 federnd aufgehängt0 In einem Sockel 18 des Innengehäuses sitzt eine Glühlampe 20 mit einer Wendel 22. In einem Durchbruch des Innengehäuses 12 sitzt eine Linse 24, die vorteilhaft als asphärische Linse ausgebildet ist und deren Brennpunkt mit der Lampenwendel 22 zusammenfällt. Fluchtend mit der Linse 24 ist in einem radialßrorspringenden Stutzen 26 des Außengehäuses eine Linse 28 gehaltert. Im Brennpunkt der Linse 28 befindet sich ein Abtastobjekt 30. Dieses xbtastobjekt 30 kann beispielsweise ein Umkehrreflektor auf einer Schußspule sein, der bei normalem Betrieb von dem auf der Schußspule befindlichen Garnvorrat abgedeckt ist und freigelegt wird, wenn der Garnvorrat seinem Ende zugeht, In dem Stuten 26 sitzt ein Träger 32 aus durchsichtigem Werkstoff, der einmal zentral auf der optischen Achse des Abbildungssystems 24, 26 einen photoelektrischen Empfänger 34 und davor angeordnet eine Linse 36 trägt. Die Linse 36 sammelt das von dem Abtastobjekt 30 in den mittleren Teil des Strahlenganges reflektierte Licht auf dem Empfänger 34.In an outer housing 10 of cylindrical basic shape is a tubular Inner housing 12 resiliently suspended with the help of vibration metal rings 14, 16 0 In a base 18 of the inner housing sits an incandescent lamp 20 with a filament 22. In an opening of the inner housing 12 sits a lens 24, which is advantageous as an aspherical Lens is formed and the focal point of which coincides with the lamp filament 22. Aligned with the lens 24 is in a radially protruding stub 26 of the outer housing a lens 28 supported. In the focal point of the lens 28 there is a scanning object 30. This scanning object 30 can, for example, be a reversing reflector on a weft reel be that of the yarn supply located on the weft bobbin during normal operation is covered and is exposed when the yarn supply is nearing its end, In the Mares 26 are seated on a carrier 32 made of transparent material, which is centered on the optical axis of the imaging system 24, 26 a photoelectric receiver 34 and a lens 36 arranged in front of it. The lens 36 collects that from the sensing object 30 light reflected on the receiver in the middle part of the beam path 34.

Die Schwingmetallkörper 14 und 16 sind untereinander gleich ausgebildet und an den äußeren Enden des rohrförmigen Innengehäuses 12 angeordnet. Der Schwerpunkt des Innengehäuses 12 und der darin gehalterten Teile 18, 29, 24 liegt in der Mitte zwischen den Schwingmetallkörpern 14, 16. Hierdurch wird sichergestellt, daß das Innengehäuse relativ zu dem Außengehäuse praktisch nur translatorische Schwingungen ausführen kann0 Da die Lampenwendel 22 im Brennpunkt der Linse 24 sitzt, wird ein paralleles Lichtbündel erzeugt, welches auf die Linse 28 fällt Die Linse 28 sammelt dieses parallele Licht wieder in ihrem Brennpunkt also auf dem Abtastobjekt 30, und daran ändert sich durch die translatorischen Schwingungen des Innengehäuses mit der Linse 24 nichts. Es wird hierdurch möglich, die Lampe 20 federnd aufzuhängen, ohne daß der Abtastpunkt sich bei Schwingungen des Innengehäuses 12 verlagert, Das von dem Abtastobjekt 30 in den mittleren Teil des Strahlenganges zurückgeworfene Licht wird von der Linse 26 erfaßt und auf den photoelektrisch-en Empfänger 34 gesammelt. Dieser Strahlengang ist am besten aus ligo 5 ersichtlich0 einer Verlängerung Im gleichen Sinne, nämlich/der Lebensdauer der Lampe 20, wirkt die Maßnahme, daß eine dicke Lampenwendel 22 verwendet wird, deren Eigenfrequenz wesentlich höher liegt als die relativ niedrige Eigenfrequenz der Aufhängung des Gehäuses 12o Weiterhin kann die Lampe 20 mit Niederspannung von 1 bis 2 Volt betrieben werden, was sich ebenfalls in einer Erhöhung der Lebensdauer auswirkt, Die dadurch bedingte relativ geringe Leistung der Lampe 20 wird ausgeglichen durch einen im Vergleich zu vorbekannten Anordnungen hohen optischen Xtlirkunsgrad, nämlich ein großes Abbildungsverhältnis der Lampenwendel.The vibrating metal bodies 14 and 16 are designed to be identical to one another and arranged at the outer ends of the tubular inner housing 12. The focus of the inner housing 12 and the parts 18, 29, 24 held therein lies in the middle between the vibrating metal bodies 14, 16. This ensures that the Inner housing practically only translational vibrations relative to the outer housing can perform 0 Since the lamp filament 22 is at the focal point of the lens 24 sits, a parallel light beam is generated which falls on the lens 28 Die Lens 28 collects this parallel light again in its focal point, ie on the Sensing object 30, and changes to it due to the translational vibrations of the Inner housing with the lens 24 nothing. This makes it possible for the lamp 20 to be resilient hang up without the scanning point moving when the inner housing 12 shifted that from the scanning object 30 in the middle part of the beam path returned light is detected by lens 26 and applied to the photoelectric Receiver 34 collected. This beam path can best be seen from ligo 50 an extension in the same sense, namely / the service life of the lamp 20, acts the measure that a thick lamp filament 22 is used, its natural frequency is much higher than the relatively low natural frequency of the suspension Housing 12o Furthermore, the lamp 20 can be operated with a low voltage of 1 to 2 volts which also results in an increase in the service life The relatively low power of the lamp 20 caused is compensated for by an im Compared to previously known arrangements, high optical efficiency, namely a large aspect ratio of the lamp filament.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung istdieses Abbildungsverhältnis 10:1, doho die Abmessungen des Lampenwendelbildes/Rd mal so groß wie die der Lampenwendel selbst, Dabei wird von der abbildenden Optik das Licht der Lampenwendel 22 in einem relativ großem Raumwinkel erfaßt. Bei vorbekannten Geräten ist das Abbildungsverhältnis 3:10 Man verwendet Lampen wesentlicli höherer Leistung, was wiederum größere Gehäuse erforderlich macht, um eine ausreichende Wärmeableitung zu gewährleisten0 Fig, 2 zeigt eine Anordnung ähnlich Fig. 1, bei welcher jedoch einmal die optische Achse mit der Längsachse des Außen- und Innengehäuses zusammenfällt und zum anderen auch der photoelektrische Empfänger mit seiner Vorsatzlinse 36 am Innengehäuse angebracht ist0 Im übrigen ist die \firkungsweise der Anordnung nach Fig. 2 die gleiche wie bei der Anordnung nach Fig. 1, und für entsprechende Teile sind die gleichen Bezugszeichen verwendetOwie dorte Bei der Anordnung nach Figo 3 ist in einem Gehäuse 40 ein Innengehäuse 42 über Schwingmetallringe 44, 46 ähnlich wie bei Figo 1 und 2 gehaltert0 In dem Innengehäuse 42 sitzt eine Lampe 48o Außerdem ist in dem Innengehäuse eine Abbildungsoptik bestehend aus den Linsen 50 und 52 gehaltert0 Das Außengehäuse ist durch eine Planplatte 54 abgeschlossen. Bei dieser Anordnung würde sich tlleoretisch nicht nur eine Kipp- sondern auch eine Translationsbewegung des Innengehäuses 42 auf die Lage des Abtastpunktes 56 auswirken. Diese theoretische Möglichkeit kann aber in diesen Pällen in Kauf genommen werden, insbesondere wenn durch besondere Maßnahmen diese Verlagerung klein gehalten wird.. Die Amplituden der Translationss-chwingungen sind sehr gering. Außerdem sind durch die Eigendämpfung des Gummis in den Schwingmetallringen 44 und 46 die Schwingungen stark gedämpft0 Eine reine Translationsschwingung würde nur zu einer entsprechend geringen translatorischen Bewegung des Abtastpunktes 56 führen. Einer Kippschwingung des Innengehäuses 42 relativ zu dem Außengehäuse 44 kann durch.In a preferred embodiment of the invention, this aspect ratio is 10: 1, doho the dimensions of the lamp filament image / Rd times as large as those of the lamp filament itself, the imaging optics emit the light from the lamp filament 22 in one detected relatively large solid angle. This is the case with known devices Aspect ratio 3:10 Lamps are used with significantly higher power, which in turn means larger housings necessary to ensure adequate heat dissipation0 Fig, 2 shows an arrangement similar to FIG. 1, but in which once the optical axis coincides with the longitudinal axis of the outer and inner housing and on the other hand, too the photoelectric receiver with its ancillary lens 36 attached to the inner housing ist0 Otherwise the mode of operation of the arrangement according to FIG. 2 is the same as in the arrangement according to FIG. 1, and for corresponding parts are the same reference numerals As used there. In the arrangement according to FIG. 3, an inner housing is in a housing 40 42 on vibratory metal rings 44, 46 similar to Figo 1 and 2 held in the Inside housing 42 sits a lamp 48o. In addition, imaging optics are located in the inner housing consisting of lenses 50 and 52. The outer housing is supported by a flat plate 54 completed. This arrangement would theoretically not only result in a tilting but also a translational movement of the inner housing 42 to the location of the scanning point 56 impact. However, this theoretical possibility can be accepted in these cases be taken, especially if this shift is small due to special measures is held .. The amplitudes of the translation vibrations are very low. aside from that are due to the self-damping of the rubber in the vibrating metal rings 44 and 46 the Vibrations strongly damped0 A pure translational vibration would only become one lead correspondingly small translational movement of the scanning point 56. One Tilting vibration of the inner housing 42 relative to the outer housing 44 can be caused by.

geeignete Wahl der Schwerpunktlage des Innengehäuses und durch einen hinreichend großen Abstand der Schwingmetallrine 44 und 46 entgegengewirkt werden.suitable choice of the center of gravity of the inner housing and by a sufficiently large distance between the vibrating metal tines 44 and 46 are counteracted.

Ein rücklaufendes Strahlenbündel ist bei der Anordnung nach Fig. 3 nicht gezeigt. Die empfängerseitige Anordnung könnte bei Pigo 3 ähnlich ausgebildet sein wie bei Pigo 2.A returning beam is in the arrangement according to FIG. 3 Not shown. The arrangement on the receiver side could be designed similarly in Pigo 3 be like Pigo 2.

Figo 4 zeigt eine ähnliche Anordnung wie Figo 3 und entsprechende Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen versehen wie dort. Jedoch besteht das abb-ildende optische System statt aus den Linsen 50 und 52 aus einer einzigen asphärischen Linse 58.FIG. 4 shows an arrangement similar to FIG. 3 and corresponding ones Parts are provided with the same reference numerals as there. However, there is Imaging optical system instead of the lenses 50 and 52 from a single aspherical Lens 58.

Claims

Photo Photoelectric probe, especially for photoelectric Shot coil sensor containing an incandescent lamp as a light source, a photoelectric one Receiver and imaging optics for imaging the lamp filament on a scanning object and for imaging the scanning object on the receiver, characterized in that the incandescent lamp (20) and at least a part (24) of the imaging optics in an inner housing (12) are held, which in turn is resiliently suspended in an outer housing (10) ist0 2e photoelectric probe head according to claim 1, characterized in that the resilient suspension takes place via rubber bodies (14, 16), 3. photoelectric Probe head according to Claim 2, characterized in that the tubular inner housing (12) via two ring-shaped rubber bodies (14, 16) in the vicinity of its ends in one cylindrical outer housing (10) are held by 0 40 photoelectric probe head Claim 3, characterized in that the annular rubber body (14, 16) at same suspension properties symmetrically to the center of gravity of the inner housing (12) and the parts (18, 20, 24 ..) held therein are arranged, So Photoelectric probe head according to Claim 4, characterized in that the imaging optics contains two lenses (24, 26), one in alignment in the interior and the other in the outer housing (12 or 10) are held, with the lamp filament (22) in the focal point the former and the object to be scanned (30) at the focal point of the latter is 0 6o Photoelectric Probe head according to Claim 4, characterized in that the entire imaging optics together with the photoelectric receiver is held on the inner housing (12).

70 photoelectric probe head according to claim 5 or 6, characterized in that that the photoelectric receiver (34) on the optical axis of the imaging optics (24, 28) shielded from direct light from the lamp and placed in front of the Receiver (34) has an additional lens (36) in the middle part of the beam, which collects light reflected from the scanning object (30) on the receiver (34) 0 8. Photo electrical probe head according to one of claims 1 to 7, characterized in that that the lamp (20) has a thick filament (22), the natural frequency of which is substantial is higher than the natural frequency of the inner housing suspension0 9. Photoelectric probe head according to Claim 8, characterized in that the lamp (20) is operated with undervoltage (1 to 2 volts) 0 10. Photoelectric probe head according to claim 9, characterized in that the lamp filament (-22) has an imaging ratio in the order of magnitude of 10: 1 is imaged on the scanning object (30) 0 11o Photoelectric Probe head according to Claim 10, characterized in that the imaging optics are at least contains an a.spherical lens (24).