DE4318637C1 - Handdensitometer - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Handdensitometer nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Ein derartiges Densitometer ist bspw. nach der EP 0 171 360 bekannt, wobei der Meß­ kopf in einem motorisch verschiebbar im Gehäuse des Densitometers gelagerten Meßwagen angeordnet ist. Ein Antriebsmotor für den Meßwagen ist im bzw. am Meß­ wagen befestigt und mit diesem mitbeweglich. Zum Antrieb des Meßwagens dient ein vom Antriebsmotor betätigtes Kurbelstangengetriebe oder ein Kulissenantrieb. Der An­ trieb des Meßwagens ist dabei so ausgebildet, daß der Meßkopf auch bei laufendem Antriebsmotor während der Meßdauer praktisch bewegungslos in der Arbeitsposition stillsteht. Der Meßwagen wird dabei in Richtung der Längsachse des Densitometerge­ häuses bewegt, und zwar offenbar deshalb, weil das ziemlich aufwendige Bewe­ gungsgetriebe eine relativ große Länge beansprucht, d. h., eine Meßkopfbewegung quer zur Längsachse des Gehäuses, wenn dieses nicht breiter als üblich bemessen werden soll, ist bei diesem Densitometer nicht möglich. Gleiches gilt praktisch auch für ein bereits 1973 bekanntes Densitometer nach der US-PS 3 734 630, bei dem der Meßkopf über eine wesentlich einfachere und von Hand zu betätigende Verstellme­ chanik in Meßstellung verstellt und wieder aus dieser zurückgestellt werden kann.

Eine Verstellung des Meßkopfes quer zur Längsachse des Densitometergehäuses ist aber aus Gründen der bequemeren Handhabung des ganzen Densitometers beim Auf­ setzen des Suchers auf ein Meßfeld des Druckkontrollstreifens wünschenswert, weil hierbei der Sucher und der Meßkopf auf der dem Bediener zugewandten Seite des Densitometers angeordnet sind. Die seitliche Anordnung des Suchers erleichtert die Positionierung der Meßblende in den Meßfeldern insbesondere auch, wenn Druckkon­ trollstreifen am oberen Rand des Druckbogens gemessen werden müssen und das Densitometer im größeren Abstand vom Bediener gehalten und positioniert werden muß.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Handdensitometer anzugeben, wobei die seitliche Anordnung von Sucher und Meßkopf mit einem motorischen Verstellantrieb möglichst einfacher und raumsparender Art erzielt werden soll, der es auch ermöglicht, relativ aufwendige Kulissen- oder Schwingenführungen, wie sie beim Gerät nach der EP 0 171 360 zwecks Stillstandes des Meßkopfes bei weiterlaufendem Motor erforderlich sind, außer Betracht lassen zu können.

Darüber hinaus soll es möglich sein, den Meßkopf auch für eine längere Dauer in der Meßposition verharren zu lassen, als es mit einem durchlaufenden Motor und einer entsprechend geformten Kulisse erreichbar ist. Eine längere Meßdauer ist z. B. er­ wünscht, wenn niedrige Remissionswerte mit hoher Genauigkeit gemessen werden müssen, was man vorteilhaft durch eine zeitliche Integration des remittierten Lichts ausführt. Hierbei wird der vom remittierten Licht in den Photoelementen erzeugte Strom für eine längere Meßdauer als elektrische Ladung in einem Kondensator gesammelt und als Meßsignal ausgewertet. Dabei wird meist derart verfahren, daß der Meßvor­ gang nach Erreichen einer bestimmten Ladung des Kondensators automatisch been­ det wird. Die für den Ladungsvorgang benötigte Meßdauer ist ein Maß für die Stärke des remittierten Lichts. Die Verweildauer des Meßkopfs in der Meßposition soll deshalb von der Steuerelektronik des Densitometers an die Verhältnisse jeder Messung automatisch angepaßt und eventuell auch verkürzt werden können, was mit einem durchlaufenden Motor nicht möglich ist.

Schließlich soll es möglich sein, die Messung genau dann beginnen zu lassen, wenn der Meßkopf seine Meßposition erreicht hat. Der Antrieb soll deshalb derart ausgebil­ det sein, daß er ein geeignetes Signal an die Steuerelektronik abgibt, mit dem die Messung gestartet wird. Außerdem sollen mit dem Start der Messung der Motor und der Antrieb zum vollständigen Stillstand kommen, um Schwingungen zu vermeiden, die auf den Meßkopf einwirken könnten.

Diese Aufgabenstellung wird durch ein Densitometer mit den Merkmalen im Anspruch 1 gelöst.

Der innere Aufbau des Meßkopfes entspricht z. B. der in DE 34 21 577 C2 beschriebenen Ausführung und bedarf keiner näheren Erläuterung.

Bei dem Kurbeltrieb handelt es sich um einen solchen einfachster Art, d. h., die Kurbel­ stange (Pleuel) ist direkt am Meßkopf und mit dem anderen Ende an der Kurbel ange­ lenkt, die auf der Welle des fest im Gehäuse eingebauten Antriebsmotors sitzt. Da der Motor ein kleiner mit Gleichstrom angetriebener Umkehrmotor ist, kann seine Drehrich­ tung durch einfaches Umpolen der elektrischen Spannung geändert werden. Durch die raumsparende Anordnung des Motors mit seiner Längsachse parallel zur Längsachse des Gehäuses und quer zur Bewegungsrichtung des Meßkopfes muß der Motor für die Hin- und Herbewegung des Meßkopfes jeweils maximal eine halbe Umdrehung ausfüh­ ren. Für derartig kleine Bewegungen werden vorteilhaft Getriebemotore eingesetzt, die die Antriebsdrehzahl reduzieren und als einbaufertige Einheiten im Handel sind. Die maximale halbe Umdrehung des Antriebs ist auszuführen, wenn die aktive Länge der Kurbel die Hälfte der Distanz beträgt, die der Meßkopf bei der Hin- oder Herbewegung zurücklegt. Hierbei kommt ein charakteristischer Vorteil des einfachen Kurbeltriebs zum Tragen, der darin besteht, daß in der Nähe der Endpositionen der Meßkopf verzögert bewegt wird. Zum Anfang und gegen Ende seiner Bewegung wird deshalb der Meßkopf nicht stoßartig sondern allmählich bewegt. Aufgrund dieses Bewegungsablaufs ist es möglich, die beiden Endpositionen durch Anschläge zu bestimmen, die im Gehäuse fest angeordnet sind und den Weg der Kurbel in den Endpositionen sehr genau begrenzen. In Verbindung mit den fest angeordneten Anschlägen, kann auf besonders einfache Weise ein elektrisches Signal gewonnen werden, an dem die Steuerelektronik das Erreichen der Endpositionen erkennt. Das Signal besteht in dem Anstieg des Motorstroms, der unweigerlich eintritt, wenn einer der Anschläge erreicht wird, wobei aus der Drehrichtung bzw. der Polarität der Motorspannung hervorgeht, welcher der zwei Anschläge erreicht worden ist. Mit dem Signal kann die Steuerelektronik des Densitometers nach Erreichen eines der Anschläge den Motorstrom ausschalten und, sofern damit auch die Meßposition erreicht wurde, die Messung starten. Anstatt den Motorstrom in der Meßposition völlig abzuschalten, ist es vorteilhaft, den Motorstrom nur soweit zu reduzieren, daß ein Haltemoment aufrechterhalten wird, das den Meßkopf oder die Kurbel gegen den Anschlag hält und so die Meßposition während der Messung exakt eingehalten wird.

Die Verwendung eines Umkehrmotors macht nicht nur aufwendige Kulissen- oder Schwingenmechanismen entbehrlich, sondern vermeidet außerdem, daß Motor und Antriebssystem während der Messung weiterlaufen und davon ausgehende Schwingungen auf den Meßkopf übertragen werden können.

Der Bewegungsablauf und die Endpositionen des Meßkopfes können weiterhin mit ei­ nem Impulsgeber kontrolliert werden, der mit dem Motor oder dem Getriebemotor eine einbaufertige, handelsübliche Einheit bildet. Der Bewegungsablauf kann von der Steuerelektronik des Geräts über die Impulsrate - das ist die Anzahl der Impulse pro Zeiteinheit - gesteuert werden. Hierdurch sind praktisch beliebige Bewegungsabläufe realisierbar. Die Endposition wird anhand der Anzahl der Impulse erkannt, die zwischen den beiden Endpositionen einen festen Wert hat. Beim Einsatz eines Impulsgebers kann grundsätzlich auf feste Anschläge verzichtet werden. Es ist aber auch die Kombination des Impulsgebers mit einem oder zwei festen Anschlägen möglich, die dank des steuerbaren Bewegungsablaufs besonders stoßfrei angefahren werden kön­ nen. Beim Erreichen eines der Anschläge wird die Impulsrate null. Damit steht für die Steuerelektronik neben dem Anstieg des Motorstroms und der Anzahl der Impulse ein weiteres Signal zur Verfügung, mit dem das Erreichen einer Endposition erkannt wird. Der gegenüber den bloßen Anschlägen höhere Aufwand eines Impulsgebers wird durch den Vorteil aufgewogen, daß programmierte Bewegungsabläufe möglich sind, die durch Änderung der Gerätesoftware an verschiedene Meßaufgaben angepaßt werden können.

Eine weitere Möglichkeit die Endpositionen zu bestimmen, besteht darin, den Meßkopf oder die Kurbel durch Endschalter oder durch Lichtschranken zu begrenzen. Auch hier ist die Kombination mit einem oder zwei festen Anschlägen möglich.

Das Verweilen des Meßkopfes in der Meßposition, d. h. über der Blendenöffnung des Suchers, wird über die im Gerätegehäuse mit enthaltene Steuerelektronik bewirkt. Sie bewirkt außerdem, daß nach Abschluß der Messung der Meßkopf automatisch zurückgestellt wird. Für die Messung bzw. die Folgemessungen ist jeweils nur der Umkehrmotor mittels eines Druckknopfschalters am Gerätegehäuse in Gang zu setzen.

Die neuartige Verwendung und Anordnung eines Umkehrmotors in Verbindung mit ei­ nem Kurbeltrieb einfachster und bekannter Art ist zwar einerseits insbesondere wegen seiner geringen Raumanforderung für eine Verschiebung des Meßkopfes quer zur Längsachse des Densitometergehäuses vorgesehen und konzipiert, andererseits steht natürlich nichts entgegen, diese neuartige Ausbildung auch dann zur Anwendung zu bringen, wenn der Meßkopf an der wesentlich schmaleren Stirnseite dieses Densitome­ tergehäuses angeordnet ist und dort ein- und ausgefahren werden soll.

Das erfindungsgemäße Handdensitometer wild nachfolgend an­ hand der zeichnerischen Darstellung von Ausführungsbeispie­ len näher erläutert.

Es zeigt

Fig. 1 perspektivisch das Densitometergehäuse mit quer zu dessen Längsachse herausfahrbarem Meßkopf;

Fig. 2 einen Schnitt durch das Gehäuse längs der Linie I-I in Fig. 1;

Fig 3 eine schematische Darstellung des Verstellantriebs mit festen Anschlägen und der Steuerelektronik;

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Verstellantriebs mit Endschaltern und der Steuerelektronik und

Fig. 5 eine schematische Darstellung des Verstellantriebs mit Impulsgeber und der Steuerelektronik.

Das Densitometer besteht aus einem quaderförmigen Gehäuse 1 mit Standfläche 2 und mit einem geradlinig und parallel zur Standfläche 2 im Gehäuse 1 verschiebbar an­ geordneten Meßkopf 3, der mit einer motorischen Verstellmechanik zwischen einer im Gehäuse 1 eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen, durch eine sich in der Ebene der Standfläche 2 erstreckende Meßblende 4 definierten Meßstellung hin und her beweglich ist. Dargestellt ist in Fig. 1 das Densitometer mit eingezogenem Meßkopf 3 , wobei die Sucheröffnung 4′ in der Blende 4 freiliegt.

Unter Bezug auf Fig. 2 ist für dieses Densitometer wesentlich, daß der Meßkopf 3 mit einem an ihm angeordneten Führungsausleger 5 auf der Führungsschiene 5′ zur Längsachse 6 des Gehäuses 1 quer verschiebbar ist, und auf der Bodenplatte 7 ein mit der Schaltelektronik 21, 24, 26 (siehe Fig. 3-5) verbundener Umkehrmotor 8 mit seiner Welle 9 parallel zur Längsachse 6 des Gehäuses 1 angeordnet ist, wobei an der Welle 9 des Umkehrmotors 8 ein direkt mit dem Meßkopf 3 gekoppelter, zwischen Endstellungen begrenzt beweglicher Kurbeltrieb 11 angeordnet und der aus Umkehrmotor 8 und Kurbeltrieb 11 gebildete Verstellantrieb des Meßkopfes 3 mit Endstellungsimpulsgebern ausgestattet ist.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 2 besteht der Kurbeltrieb 11 aus dem Kurbelarm 11′ und der am Meßkopf 3 direkt angelenkten Kurbelstange 12. Um die Meßkopföffnung 3′ über die Sucheröffnung 4′ der Blende 4 zu verstellen, muß der Meßkopf aus der eingefahrenen Position einen Weg zurücklegen, der von der aktiven Länge der Kurbel 11 und dem Drehwinkel des Umkehrmotors 8 abhängt, wobei der Drehwinkel durch die Höhe von Anschlägen 10 bestimmt wird. Wie aus Fig. 2 ersichtlich, nimmt der Verstellantrieb weniger als zwei Drittel der Breite B des Gehäuses 1 ein. Der Umkehrmotor 8 ist in einem Block 13 gehalten, der mit der Bodenplatte 7 fest verschraubt ist und der außerdem die Führungsschiene 5, trägt, auf der der Führungsausleger 5 quer zur Längsachse 6 des Gehäuses 1 gleitet.

An dieser vorteilhaften Anordnung ändert sich auch nichts, wenn, was auch möglich ist, der Meßkopf 3 beispielsweise an der schmalen Stirnfläche 14 des Gehäuses 1 (siehe Fig. 1) ein- und ausgefahren werden soll, wobei dann die Stirnfläche 14 mit einer ent­ sprechenden Ein- und Ausfahröffnung 15 für den Meßkopf versehen sein muß. Hand­ habungsbequemer ist dabei für das ganze Gerät die Ein- und Ausfahrbarkeit des Meß­ kopfes in Querrichtung, wie in Fig. 1 dargestellt.

Anstelle der Anschläge 10 oder in Verbindung mit ihnen können Endschalter oder Lichtschranken angebracht werden, die vom Kurbelarm 11′ bei Erreichen der beiden Endstellungen des Meßkopfes 3 betätigt werden. Weiter kann die Position des Kurbel­ armes 11 und dessen Bewegungsablauf durch einen Impulsgeber kontrolliert werden, der mit dem Umkehrmotor 8 oder dem Umkehrgetriebemotor eine Einheit bildet.

Fig. 3 zeigt schematisch den mit der Steuerelektronik 16 verbundenen Verstellantrieb mit den festen Anschlägen 10, die gemeinsam mit dem Umkehrmotor 8 und dem Halteklotz 13 auf der Bodenplatte 7 angeordnet sind. Die Kurbel 11 ist einmal während der Bewegung (strichliert) und einmal auf einem der Anschläge 10 ruhend dargestellt. Mit 20 ist die gesamte Meß- und Steuerelektronik des Gerätes bezeichnet, deren wesentliche Teile die Steuerelektronik 16, die Meßelektronik 17, das Tastenfeld 18 und die Anzeige 19 sind. Mit 21 ist eine elektronische Schaltung für die Kontrolle des Motorstroms bezeichnet, die den Anstieg des Motorstroms beim Erreichen des Anschlags 10 durch den Kurbelarm 11′ erkennt und den Motorstrom unterbricht oder soweit reduziert, daß der Kurbelarm 11′ auf dem Anschlag gehalten wird.

Fig. 4 zeigt ebenfalls schematisch den Verstellantrieb, dessen Wegbegrenzung entweder durch Druckschalter 23 oder durch Lichtschranken 22 erfolgt. Derartige Druckschalter und Lichtschranken sind handelsübliche Erzeugnisse. Im Fall der Lichtschranke taucht der Kurbelarm 11′ in den Spalt der Lichtschranke ein und verursacht so den Schaltvorgang. Mit 24 ist eine elektronische Schaltung bezeichnet, die die Schaltvorgänge der Druckschalter oder Lichtschranken überwacht und den Motorstrom beim Erreichen der Endposition abschaltet oder auf ein Haltemoment reduziert, wenn die Druckschalter oder Lichtschranken derart ausgeführt sind, daß sie neben der Schaltfunktion auch die Funktion eines Anschlags übernehmen können.

Fig. 5 zeigt schematisch den mit einem Impulsgeber 25 ausgerüsteten Verstellantrieb. Der Impulsgeber 25 ist an den Umkehrmotor 8 angeflanscht und als einbaufertige Einheit im Handel erhältlich. Mit 26 ist eine elektronische Schaltung bezeichnet, die die Impulse zählt, die bei der Bewegung des Meßkopfes von der einen Endposition in die andere vom Impulsgeber 25 abgegeben werden. Außerdem kann die Schaltung 26 die Impulsrate, d. h. die pro Zeiteinheit anfallenden Impulse feststellen. Mit den beiden Größen Impulsrate und Impulsanzahl kann die Schaltung 26 den Motorstrom in der Weise regulieren, daß der Verstellantrieb einen programmierten Bewegungsablauf ausführt und den Motorstrom nach Erreichen einer Grenzposition ausschaltet oder auf ein Haltemoment reduziert, wenn der Verstellantrieb zusätzlich mit einem oder zwei Anschlägen 10 (strichliert) ausgerüstet ist.

Beim Verstellantrieb nach Fig. 3 und 4 wird die Drehrichtung des Kurbelarmes 11′ durch die Polarität der Motorspannung erkannt. Auf diese Weise erkennt die Steuer­ elektronik, ob augenblicklich die Meßposition oder die Ruheposition angefahren wird. Die handelsüblichen Impulsgeber sind meistens derart ausgebildet, daß sie auch die Drehrichtung erkennen und als Information an die Steuerelektronik geben können. Im Fall des Verstellantriebes nach Fig. 5 stehen damit für die Erkennung der Drehrichtung zwei Größen zur Auswahl, nämlich die Polarität der Motorspannung und die Information des Impulsgebers.

Claims (7)

1. Handdensitometer, bestehend aus einem quaderförmigen, die Meß- und Steuerelek­ tronik (20) enthaltenden Gehäuse (1) mit Standfläche (2) und mit einem geradlinig und parallel zur Standfläche (2) im Gehäuse (1) verschiebbar angeordneten Meßkopf (3), der mit einer motorischen Verstellmechanik zwischen einer im Gehäuse (1) eingefahrenen Stellung und einer ausgefahrenen, durch eine sich in der Ebene der Standfläche (2) erstreckende Meßblende (4) definierten Meßstellung hin und her beweglich ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (3) mit einem an ihm angeordneten Führungsausleger (5) quer zur Längsachse (6) des Gehäuses (1) verschieblich gelagert und ein mit der Steuerelektronik (16) verbundener Umkehrmotor (8) mit seiner Welle (9) parallel zur Längsachse (6) des Gehäuses (1) im Gehäuse (1) auf dessen Boden (7) angeordnet ist, wobei an der Welle (9) des Umkehrmotors (8) ein direkt mit dem Meßkopf (3) gekoppelter, zwischen Endstellungen begrenzt beweglicher Kurbeltrieb (11) angeordnet ist und der aus Umkehrmotor (8) und Kurbeltrieb (11) gebildete Verstellantrieb des Meßkopfes (3) mit Elementen zur Erzeugung von Endstellungsimpulsen ausgestattet ist.

2. Densitometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrmotor (8) mit dem Kurbeltrieb (11), Führungsschiene (5′), Führungsausleger (5) und der Meßkopf (3) als einbaufertiger Block ausgebildet und dem Gehäuse (1) zugeordnet sind.

3. Densitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Erzeugung von Endstellungsimpulsen als auf dem Boden (7) im Schwenkbereich des Kurbelarmes (11′) angeordnete Anschläge (10) ausge­ bildet sind und zwischen Umkehrmotor (8) und Steuerelektronik (16) eine Motor­ stromkontrollelektronik (21) angeordnet ist.

4. Densitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Erzeugung von Endstellungsimpulsen als auf dem Boden (7) im Schwenkbereich des Kurbelarmes (11′) angeordnete Druckschalter (23) ausge­ bildet und diese über eine Schaltwächterelektronik (24) mit der Steuerelektronik (16) verbunden sind.

5. Densitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Elemente zur Erzeugung von Endstellungsimpulsen als auf dem Boden (7) im Schwenkbereich des Kurbelarmes (11′) angeordnete Lichtschranken (22) aus­ gebildet und diese über eine Schaltwächterelektronik (24) mit der Steuerelektronik (16) verbunden sind.

6. Densitometer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Umkehrmotor (8) mit einem angeflanschten Impulsgeber (25) als Element zur Erzeugung von Impulsraten und Endstellungsimpulsen versehen und dieser über eine Impulszählerelektronik (26) mit der Steuerelektronik (16) verbunden ist.

7. Densitometer nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß auf dem Boden (7) im Schwenkbereich des Kurbelarmes (11′) Anschläge (10) angeordnet sind.