DE3803751A1 - Optoelektronischer fadenwaechter - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen optoelektronischen Fadenwächter zur Überwachung der Anwesenheit insbesondere ruhender Fäden in Textil­ maschinen mit einer aus Sender und Empfänger bestehenden Licht­ schranke, deren Signal durch den Faden veränderbar ist.

Für die berührungslose Überwachung von laufenden Fäden sind bereits Vorschläge gemacht worden.

Nach einem kapazitiven Verfahren wird die Änderung eines elektrischen Feldes durch den bewegten Faden mit Hilfe einer Elektrode gemessen und ausgewertet.

Nach einem anderen, optischen Verfahren erzeugt der sich bewegende Faden eine Änderung des Lichtstromes einer Lichtschranke. Aufgrund dieser Änderung kann eine Aussage darüber gemacht werden, ob der Faden vorhanden ist oder fehlt.

Anders liegen die Verhältnisse, wenn es darum geht, einen stehenden Faden zu überwachen.

Bisher wurde eine solche Überwachung in der Weise durchgeführt, daß ein Fühlhebel vom Faden in Arbeitsstellung gehalten wird. Fehlt der Faden so fällt der Fühlhebel infolge seines Gewichtes in eine Ruhe­ lage zurück, oder er wird durch Federkraft in seine Ruhelage ge­ schwenkt. Der Fühlhebel übt aber dadurch in seiner Arbeitsstellung eine Kraft auf den Faden aus, weshalb es meist notwendig ist, dem Faden vor der Überwachungsstelle eine gewisse Spannung zu geben, damit er in der Lage ist, den Fühlhebel in seiner Arbeitsstellung zu halten. Abgesehen davon, daß dies eine aufwendige mechanische Lösung ist, ist eine solche Fadenspannung in vielen Anwendungsfällen störend.

Erwünscht wäre eine dynamische Auswertung, die jedoch eine Relativ­ bewegung zwischen Faden und Lichtschranke bedingt. Da der Faden jedoch ruhend ist, bliebe die Möglichkeit, die Lichtschranke zu bewegen, eine solche mechanische Bewegung ist jedoch ebenfalls sehr aufwendig.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, einen insbesondere ruhenden Faden berührungslos auf seine Anwesenheit zu überwachen.

Nach der Erfindung wird dies dadurch gelöst, daß die Lichtschranke in mehrere Teilschranken unterteilt ist, die nacheinander alternierend einschaltbar sind, wodurch, wenn eine der Lichtschranken durch den Faden abgeschattet wird, eine Signaländerung auftritt.

Vorzugsweise ist jeder der Teillichtschranken mit einem eigenen Licht emittierenden Sender versehen, es ist jedoch nur ein Empfänger für sämtliche Sender vorgesehen.

Als Sender werden vorteilhafterweise z.B. drei parallel angeordnete Dioden verwendet, die nacheinander alternierend ansteuerbar sind und deren Lichtkegel sich teilweise überdecken. Der Empfänger ist flächig in Form einer Platte ausgebildet, auf die das Licht sämtlicher Dioden nacheinander fällt.

Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist jede Teillichtschranke einen eigenen Empfänger auf, während nur ein Sender für sämtliche Empfänger vorgesehen ist.

Als Sender ist zweckmäßigerweise wieder eine Diode vorgesehen, deren Licht auf sämtliche Empfänger fällt, wobei die Empfänger nacheinander alternierend angesteuert werden.

Als Dioden werden zweckmäßigerweise Infrarot-Leuchtdioden verwendet.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung im Detail erläutert, wobei

Fig. 1 schematisch im Schnitt eine erste Ausführungsform der Erfindung zeigt.

Fig. 2 zeigt die alternierende Abgabe der Lichtimpulse der Dioden der Vorrichtung nach Fig. 1.

Fig. 3 zeigt schematisch im Schnitt eine weitere Ausführungsform der Erfindung.

Fig. 1 zeigt einen optoelektronischen Fadenwächter 10, der generell in Form einer Lichtschranke ausgebildet ist. Der Fadenwächter 10 hat ein Gehäuse 12, in welchem z.B. drei Leuchtdioden 14, 16, 18 parallel zueinander eingebaut sind, wobei je nach Anwendungsfall die Dioden vertikal übereinander, wie dargestellt oder ggf. auch horizontal nebeneinander angeordnet werden können.

Bevorzugt werden drei Dioden, erforderlich sind wenigstens zwei Dioden, ggf. können aber auch z.B. vier Dioden verwendet werden. Den Dioden 14, 16 und 18 gegenüberliegend und im Abstand von ihnen ist ein flächiger Empfänger 20 in Form einer Platte am Gehäuse 12 angebracht, auf den das Licht der Dioden fällt.

Im beschriebenen Beispiel sind die Dioden z.B. Infrarot-Leuchtdioden.

Die Ebene des Empfängers 20 liegt insbesondere parallel zu den Leucht­ dioden, d.h. zu einer Ebene, die beispielsweise durch die Enden der Leuchtdioden gelegt ist.

Die Lichtkegel der drei Dioden 14, 16, 18 fallen alle auf den Empfänger 20, wobei sich, wie dargestellt, die Lichtkegel teilweise überschneiden.

Zwischen den Dioden und dem Empfänger befindet sich im Bereich der Lichtkegel der Faden 22, dessen Vorhandensein oder Nichtvorhandensein festgestellt werden soll.

Der Fadenwächter nach Fig. 1 arbeitet folgendermaßen.

Die Leuchtdioden 14, 16 und 18 werden abwechselnd nacheinander und fortlaufend über ihren jeweiligen Anschluß 24 angesteuert, wobei jeweils nur eine Diode eingeschaltet wird, so daß nur jeweils das Licht einer Diode, d.h. der jeweils eingeschalteten Diode, auf den Empfänger 20 fällt. Dieses Licht erzeugt im Empfänger, wie an sich bekannt, ein elektrisches Signal, das über eine Leitung 26 an einen nicht-gezeigten geeigneten Verstärker gegeben und dort ausgewertet wird.

Befindet sich kein Faden 22 zwischen den Dioden 14, 16, 18 und dem Empfänger 20, so wird im letzteren ein Signal gleichbleibender Stärke oder Höhe erzeugt, da das Licht von keiner der drei Dioden abgeschattet wird und damit von jeder der drei Dioden die gleiche Lichtmenge auf den Empfänger 20 fällt, wodurch ein gleichbleibendes Signal entsteht.

Befindet sich jedoch ein Faden 22 zwischen den Dioden und dem Empfänger, beispielsweise im Bereich des Lichtkegels der Diode 16, so wird, wenn diese Diode 16 eingeschaltet ist, wobei die beiden anderen dann abgeschaltet sind, das Licht der Diode 16 durch den Faden 22 etwas abgeschattet, wodurch die auf den Empfänger 20 fallende Lichtmenge etwas geringer ist als die Lichtmenge, die auf den Empfänger fällt, wenn die Diode 14 oder 18 eingeschaltet ist, da deren Licht nicht durch den Faden 22 in der in Fig. 1 ge­ zeigten Position abgeschattet wird.

Das im Empfänger 20 dann entstehende Signal ist etwas schwächer und dieses schwächere Signal ist dann ein Anzeichen dafür, daß sich ein Faden zwischen den Sendedioden und dem Empfänger befindet.

Fig. 2 zeigt in Form eines Schaubildes die von de Leuchtdioden 14, 16, 18 abgegebenen Lichtimpulse.

In der Reihe a) sind die Lichtimpulse der Diode 14, in der Reihe b) die­ jenigen der Diode 16 und in der Reihe c) sind die Lichtimpulse der Diode 18 dargestellt. Wie Fig. 2 zeigt, schließen die Lichtimpulse un­ mittelbar aneinander an, d.h. das Ende des Lichtimpulses der Diode 14 fällt zusammen mit dem Beginn des Lichtimpulses der Diode 16 und das Ende des Lichtimpulses der Diode 16 fällt zusammen mit dem Beginn des Lichtimpulses der Diode 18. Das Ende des Lichtimpulses der Diode 18 wiederum fällt zusammen mit dem Beginn des nächsten Lichtimpulses der Diode 14 usw.

In der Zeile d) in Fig. 2 ist das im Empfänger 20 durch die auf den letzteren fallenden Lichtimpulse der Dioden entstehende Signal darge­ stellt, das ggf. durch einen Verstärker entsprechend verstärkt worden ist.

Wie dargestellt, wird durch die aufeinanderfolgenden Lichtimpulse 28 der drei Leuchtdioden, wenn kein Faden zwischen den Dioden und dem Empfänger vorhanden ist, ein Ausgangssignal 30 gleichbleibender Stärke am Empfänger 20 bzw. an dem diesem nachgeschalteten Verstärker abge­ geben.

Es soll nun angenommen werden, daß sich ein Faden 22 im Bereich des Lichtkegels der mittleren Diode 16 befindet, wie in Fig. 2 bei 46 schematisch dargestellt ist.

Dieser Faden hat keinen Einfluß auf das Licht der Dioden 14 und 18, das Licht der mittleren Diode 16, deren Lichtimpulse in der Reihe b) in Fig. 2 dargestellt sind, wird jedoch durch die Anwesenheit des Fadens 22 geschwächt, so daß jedesmal, wenn die Diode 16 angesteuert wird, das im Empfänger 20 aufgrund des Einfalls des Lichtes von der Diode 16 entstehende Signal schwächer wird.

Wenn somit ein Faden 22 zwischen den Dioden und dem Empfänger vorhanden ist, so wird das Ausgangssignal 32 des Empfängers bzw. seines ihm nach­ geschalteten Verstärkers jeweils dann schwächer, wenn das Licht derjenigen Diode auf den Empfänger 20 fällt, in deren Lichtkegel sich der Faden 22 befindet. Für die Diode 16, deren Lichtimpulse in der Reihe b) in Fig. 2 dargestellt sind, ist dies im Ausgangssignal 32 des Empfängers 20 bei 44 dargestellt.

Das Auftreten einer Abschwächung des Ausgangssignales des Empfängers zeigt somit an, daß sich ein Faden 22 zwischen den Leuchtdioden 14, 16 und 18 einerseits und dem flächigen, in Form einer Platte ausgebildeten Empfänger 20 andererseits befindet.

Fig. 3 zeigt eine andere Ausführungsform des optoelektronischen Faden­ wächters 10.

Bei dieser Ausführungsform nach Fig. 3 ist nur eine Sendediode in Form einer Leuchtdiode 34 verwendet, jedoch mehrere, im dargestellten Bei­ spiel drei Empfänger 36, 38 und 40.

Das Licht der Leuchtdiode 34 fällt ständig auf sämtliche drei Empfänger, hier werden nun aber nacheinander alternierend und fortlaufend die drei Empfänger über jeweils eine Steuerleitung 42 angesteuert.

Befindet sich kein Faden 22 zwischen der Diode 34 und den Empfängern 36, 38, 40, so gibt jeder der drei Empfänger ein Signal gleicher Stärke ab, so daß ein konstantes Ausgangssignal entsteht, entsprechend dem in Fig. 2 in der Reihe b) gezeigten Signal 30.

Befindet sich jedoch ein Faden 22 zwischen der Diode 34 und den Empfängern 36, 38, 40, so wird das Ausgangssignal desjenigen Empfängers geschwächt, zwischen dem und der Diode 34 sich der Faden 22 befindet.

Mit anderen Worten, befindet sich der Faden in dem Teil des Lichtkegels der Diode 34, der auf den Empfänger 36 trifft, so wird dessen Signal abgeschwächt, befindet sich der Faden in dem Teil des Lichtkegels der Diode, der auf den Empfänger 38 trifft, so wird das Signal dieses Empfängers abgeschwächt, oder wenn sich der Faden in dem Teil des Lichtkegels der Leuchtdiode 34 befindet, der auf den Empfänger 40 fällt, so wird das Signal dieses Empfängers 40 abgeschwächt.

Das Ausgangssignal entspricht dem Signalverlauf 32 von Fig. 2, d.h. jedesmal wenn derjenige der drei Empfänger 36, 38, 40 angesteuert wird, bei dem das auf ihn fallende Licht der Diode 34 durch den Faden 22 teil­ weise abgeschattet wird, entsteht eine Schwächung 44 im Signalverlauf 32 nach Fig. 2.

Diese Schwächung ist ein Anzeichen für die Anwesenheit eines Fadens zwischen der Sendediode und den Empfängern.

In der Ausführungsform nach Fig. 1 wird somit durch mehrere Sendedioden ein gemeinsamer Lichtempfänger beleuchtet. Die Lichtströme der Sende­ dioden ergeben im Empfänger bei ungestörter Lichtschranke alle dasselbe Signal. Befindet sich jedoch in der Lichtschranke ein Hindernis, d.h. ein Faden, so wird wenigstens einer der Lichtströme geschwächt, d.h. das am Empfänger abgenommene Signal ist zu dem Zeitpunkt, in dem die nun abgeschattete Sendediode eingeschaltet ist, kleiner. Da die Um­ schaltung der Sendedioden zweckmäßigerweise mit relativ hoher Frequenz erfolgt ergibt sich also jedesmal ein Spannungsimpuls. Dieser Impuls läßt sich mit Hilfe eines selektiven Verstärkers auswerden. Das Vorhanden­ sein eines solchem Impulses ist aber das Kriterium für das Vorhanden­ sein eines Fadens.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 3 wird umgekehrt vorgegangen, d.h. eine einzige Sendediode beleuchtet gleichzeitig mehrere Empfänger. Der Lichtstrom der Sendediode ergibt in jedem Empfänger bei unge­ störter Lichtschranke dasselbe Signal. Befindet sich nun in der Licht­ schranke ein Hindernis, d.h. ein Faden, so wird wenigstens einer der Lichtströme geschwächt, d.h. das an dem Empfänger abzunehmende Signal, der zu dem Zeitpunkt eingeschaltet ist, in welchem sich zwischen ihm und der Sendediode der Faden befindet, ist nunmehr kleiner. Diese Schwächung wird ebenfalls mit Hilfe eines Verstärkers ausgewertet und stellt das Kriterium für das Vorhandensein des Fadens dar.

Die Erfindung wurde in Verbindung mit der berührungslosen Überwachung eines ruhenden Fadens beschrieben. Sie kann aber auch zur Überwachung bewegter Fäden verwendet werden.

Claims (6)

1. Optoelektronischer Fadenwächter zur Überwachung der Anwesen­ heit insbesondere ruhender Fäden in Textilmaschinen mit einer aus Sender und Empfänger bestehenden Lichtschranke, deren Signal durch den Faden veränderbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke in mehrere Teillichtschranken unterteilt ist, die nacheinander alternierend ansteuerbar sind.

2. Fadenwächter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teillichtschranke einen eigenen Sender aufweist, daß jedoch für sämtliche Sender nur ein Empfänger vorgesehen ist.

3. Fadenwächter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender drei parallel angeordnete Leuchtdioden (14, 16, 18) vorgesehen sind, die nacheinander alternierend ansteuerbar sind und deren Lichtkegel sich teilweise überdecken, und daß der Empfänger (20) flächig in Form einer Platte ausgebildet ist, auf die das Licht sämtlicher Leuchtdioden (14, 16, 18) fällt.

4. Fadenwächter nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß jede Teillichtschranke einen eigenen Empfänger (36, 38, 40) aufweist, daß jedoch nur ein Sender für sämtliche Empfänger vorgesehen ist.

5. Fadenwächter nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß als Sender eine Leuchtdiode (34) vorgesehen ist, deren Licht auf sämtliche Empfänger (36, 38, 40) fällt, und daß die Empfänger (36, 38, 40) nacheinander alternierend ansteuerbar sind.

6. Fadenwächter nach Anspruch 3 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dioden Infrarot-Leuchtdioden sind.