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Lichtelektrische Steuer- oder Sortiereinrichtung Es sind lichtelektrische
Steuer- oder Sortiereinrichtungen bekannt, die nach der Differenzmethode arbeiten.
Diese ist dadurch gekennzeichnet, daß von einer Lichtquelle aus zwei Teillirhtbündel
über Probe und Normal in periodischer Folge abwechselnd auf eine Photozelle gelangen.
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Es ist auch schon eine lichtelektrische Meß-, Registrier= und Sortiereinrichtung
mit modulierten Lichtströmen bekanntgeworden, bei der die von Probe und Normal ausgehenden
Lichtstrahlen abwechselnd auf die Photozelle fallen und bei der die bei Ungleichheit
beider im Ausgang des Verstärkers entstehende Wechselspannung einen zusätzlichen
Lichtstrom steuert, der sich dem vom N ormal bzw. dem von der Probe ausgehenden
Lichtstrom überlagert. Bei dieser Anordnung hat man auch schon den zusätzlichen
Lichtstrom, der zwecks Einstellung und Regelung optisch oder elektrisch veränderbar
sein kann, durch den Modulator für die beiden Hauptlichtströme hindurch geschickt.
Dadurch ergibt sich eine bequeme Einstellung bzw. Regelung.
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Bei dieser bekannten Einrichtung wird die einseitige Aussortierung
der Prüflinge im wesentlichen durch eine Rückkopplung bewirkt, indem die Ausgangswechselspannung
auf eine .steuerbare Lichtquelle wirkt. Diese an sich sehr gute und zweckmäßige
Lösung kann in den Fällen nicht verwendet werden, in denen der labile Charakter
der Rückkopplung störend wirkt. Für ein sicheres Arbeiten der bekannten Anordnung
ist es ferner erforderlich, daß die, Meßwerte der Prüflinge nicht zu stark vom Sollwert
abweichen, weil sonst, z. B. bei einer starken Überschreitung des Sollwertes, der
Prüfling zu denjenigen Stücken ausgeschieden wird, die den Sollwert nicht erreichen.
Die
parallel zum Ausgangskreis der Einrichtung liegende Lichtquelle bringt naturgemäß
auch eine gewisse Verminderung der Empfindlichkeit der gesamten Anordnung mit sich.
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Die bisher bekanntgewordenen Einrich:ungen dieser Art haben im allgemeinen
den \acliteil, daß sie umständliche und kostspielige Zusatzeinrichtungen erfordern,
die benötigt werden, um zu unterscheiden, ob die im Verstärkerausgangenistehende
Spannung einer Abweichung der optischen Eigenschaften des Prüflings vom Normal in
Richtung kleinerer oder größerer Werte entspricht.
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Es ist eine Reihe von Vorschlägen bekanntgeworden, die diese Unterscheidung
durch Anwendung von zusätzlichen Generatoren durchzuführen gestatten, welche mit
dem optischmechanischen Zealeger starr gekuppelt sind.
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Andere Vorschläge beziehen sich auf die Benutzung zusätzlicher Photozellen,
welche unter Verwendung der vorhandenen Zerlegerscheibe periodisch belichtet werden
und in einem Hilfsverstärker eine zusätzliche Wechselspannung erzeugen, welche durch
Zusammenwirken mit der im Hauptverstärker erzeugten Wechselspannung einseitige Steuerimpulse
bei Cber- oder Unterschreitung der Sollwerte ergeben.
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Diese Einrichtungen.weisen alle einen mehr oder minder komplizierten
Aufbau auf und sind schwierig zu bedienen; denn es muß in jedem Falle eine Cbereinstimmung
der Phasenlage beider Wechselspannungen erzielt werden.
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Diese Mängel und Schwierigkeiten zu beseitigen, ist der Zweck der
vorliegenden Erfindung.
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Die Erfindung geht von den bekannten lichtelektrischen Steuer- oder
Soxtiereinrichtungen mit modulierten Lichtströmen aus, bei denen die Photozelle
über Probe und Normal abwechselnd belichtet wird und bei denen ein zusätzlicher
Lichtstrom dem vom Normal bzw. dem von der Probe ausgehenden Lichtstrom überlagert
wird, und besteht darin, daß der zusätzliche Lichtstrom im Takte des Arbeitsspiels
eingeschaltet wird, so daß ein Ansteigen oder ein vorübergehendes Verschwinden des
an der Zelle herrschenden Wechsellichtanteils bewirkt wird, je nachdem der Prüfling
den Sollwert über- oder unterschreitet bzw. umgekehrt.
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Der zusätzliche Lichtstrom wird zweckmäßig von einer im Arbeitsspiel
an- und abgeschalteten trägen Lichtquelle erzeugt.
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Der zusätzliche Lichtstrom kann aber auch im Sinne des Arbeitsspiels
zeitweilig durch an sich bekannte Mittel, wie Blenden, Filter. Spiegel, ILerrzellen
usw., freigegeben werden..
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken kann von der die beiden Lichtbündel
für Probe und Normal liefernden Lichtquelle ein weiteres Lichtbündel abgezweigt
und im Sinne des Arbeitsspiels durch an sich bekannte Mittel zeitweilig freigegeben
werden.
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Im Gegensatz zu der oben eingehend geschildertea b;kannten Einrichtung,
bei der die Ungleichheit der von Probe und Normal ausöelienden Lichtstrahlen im
Ausgang des Ver-_:tärkers eine Wechselspannung erzeugt, die citien zusätzlichen
Lichtstrom steuert, der sich (1-in vom Normal bzw. dem von der Probe ausgehenden
Lichtstrom überlagert, ist beim Gegenstand der Erfindung der Stromkreis der zusätzlichen
Lichtquelle von den Verstärkerstroinkreisen elektrisch getrennt.
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In der Zeichnung ist eine Ausführungsform der Einrichtung nach der
Erfindung beispiels-«-eise dargestellt.
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Nach Fig. i wird der Lichtstrom der Lichtquelle i in der üblichen
Weise in zwei Teillichtbündel aufgespalten und der Probe 2 bzw. dein Normal 3 zugeleitet.
Nach einer den optischen Eigenschaften beider entsprechenden Veränderung werden
beide Strahlenbündel durch den optisch-mechanischen Zerleger.I in rascher Folge
abwechselnd auf die Photozelle 6 geworfen, die eine der Intensitätsditterenz der
beiden Strahlenbündel proportionale \E'echseillicbtkoniponente aufgeprägt erhält,
welche in einem geeigneten Verstärker 2 eine dieser verhältnisgleiche Ausgangsspannung
erzeugt. Die Ausgangsspannung speist ein Relais B. Dieses Relais 8 kann über einen
Ruhekontakt bei geschlossenem Schalter i i, welcher gemäß dem Arbeitsspiel der Sortier-
oder Steuervorrichtung beispielsweise ton Hand betätigt wird, den Stromkreis des
beliebig ausgestalteten Steuer- oder Sortiermechanismus g schließen zur Auslösung
der gewünschten Arbeitsvorgänge. Der Schalter i i schließt den Stromkreis einer
Lichtquelle io.
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Der Lichtstrom #r,, dieser Lichtquelle überlagert sich dem von der
Probe :2 kommenden Lichtstrom :7'". Es kann also nur dann der Lichtstrom ;,., auf
die Photozelle 6 gelangen, wenn der Lichtstrom #Cn der Probe 2 eb°nfalls zur Photozelle
gelangt. In den anderen Zeitabschnitten, in denen der optisch-mechanische Z erlegen
d. den Lichtstrom :" des Normal s 3 auf die Zelle 6 wirft, wird mit dem Liclitatrom
#J,, auch gleichzeitig der Lichtstrom 27., abgesperrt. Die wesentlichsten Arbeitsvorgänge
sind in den Fig. -2 und 3 dargestellt.
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Es möge zunächst angenommen werden, daß der Meßwert der Probe über
dein Sollwert liegt, #l7n > (Jn. Als Folge davon herrscht nach dem Erscheinen
der Probe am Orte der .Messung eine konstante Ausgangsspannung in t Verstärker 7,
welche den Ruhekontakt des Relais S öffnet. Wird nun getn<iß dem Arbeitsspiel
des Gerätes im Zeitpunkt t, der Schalter i i geschlossen und damit die Lichtquelle
io
zum Aufleuchten gebracht, so wird` in dem Maße, wie dieser Lichtstrom 95' infolge
der Wärmeträgheit des Lampenfadens allmählich vom Werte Null bis zu seinem Höchstwert
ansteigt, das von der Probe jeweils auf die Photozelle fallende Licht verstärkt.
Die Wechsellichtkomponente wächst, von dem Ausgangswert ausgehend, stetig bis zu
einem durch @x gegebenen Höchstwert an. Deshalb steigt auch die am Relais 8 liegende
Ausgangsspannung des Verstärkers 7 weiter an, der Ruhekontakt dieses Relais wird
nicht geschlossen, d. h. der eigentliche Sortiermechanismus 9 wird in diesem Falle
nicht betätigt. Zum Zeitpunkt t4 wird der Schalter i i dem Arbeitsspiel des Gerätes
entsprechend nach dem Meßvorgang wieder geöffnet.
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Nimmt man dagegen an, daß der Wert der Probe unter dem Sollwert liegt,
#5p > so wird vom Augenblick des Schließens des Schalters i i im Zeitpunkt t1 die
Lichtquelle io zum Aufleuchten gebracht. Deren Lichtstrom überlagert sich dem Lichtstrom
-(27n der Probe 2. Dadurch werden die durch den optisch-mechanischen Zerleger 4.
jeweils zur Photozelle 6 hin freigegebenen Lichtströme immer mehr angeglichen, d.
h. die Wechsellichtkomponente an der Photozelle wird immer kleiner und mit ihr die
Ausgangsspannung des Verstärkers 7.
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Zu einem gewissen Zeitpunkt t2 ist die Ausgangsspannung so klein geworden,
daß das Relais 8 abfällt, seinen Ruhekontakt schließt und über den noch immer geschlossenen
Schalter i i den Steuer- oder Sortiermechanismus 9 betätigt. Inzwischen .sinkt die
Ausgangsspannung auf Null ab, weil allmählich die Lichtströme (.(5p + fix) und -(Z#7n
gleich groß geworden sind. Da aber 9#x noch weiter ansteigt, wird nun (9S" + 95x)
größer als @n. Es entsteht also an der Photozelle wieder eine sich weiter vergrößernde
Wechsellichtkomponente @p+@x 1 -1 @n 1, welche eine von Null aus anwachsende
Ausgangsspannung zur Folge hat, die im Zeitpunkt ts einen solchen Betrag erreicht
hat, daß das Relais 8 wieder angezogen wird. -Sein Ruhekontakt wird geöffnet und
damit der Arbeitsstromkreis des Steuer- und Sortiermechanismus 9 unterbrochen. Danach
erreicht der Lichtstrom O,; seinen Höchstwert. Etwa gleichzeitig zum Zeitpunkt t4
wird, dem Arbeitsspiel des Gerätes folgend, der Schalter i i wieder geöffnet.
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Kurz zusammengefaßt hat man also folgende Arbeitsweise: Während jedes
Arbeitstaktes, in dem je ein Prüfling erfaßt wird, wird der Schalter i i stets in
der Zeit von t1 bis t4 geschlossen; und der Lichtstrom 97,. der Lichtquelle io steigt
von .Null (oder sehr kleinen Werten) aus zum Höchstwert an. Die Ausgangsspannung
des Photozellenverstärkern steigt während dieser Zeitspanne entweder von einem konstanten
Wert beginnend stetig an, oder sie sinkt zunächst bis auf Null ab, um erst dann
stetig größer zu werden, je nachdem der Meßwert des Prüflings über oder unter dem
Sollwert liegt. In diesem Falle wird über den Ruhekontakt des Ausgangsrelais 8 der
Steuer- und Sortiermechanismus 9 betätigt, im anderen Falle nicht.
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Wie leicht zu übersehen ist, kann man den Lichtstrom -(?7x der Lichtquelle
io statt dem Lichtstrom #6n der Probe a auch dem Lichtstrom Q" des Normals überlagern.
Man erhält dann nur eine Umkehrung der Arbeitsweise des Steuer- oder Sortiermechanismus.
Auf diese Weise wird angezeigt, ob der Meßwert des Prüflings über dem Sollwert liegt
oder nicht.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken wird der zusätzliche Lichtstrom
,2"x nicht einer besonderen Lichtquelle entnommen, sondern es wird dafür auch die
Hauptlichtquelle i verwendet, indem man von dieser ein weiteres Teillichtbündel
abzweigt und gemäß dem Arbeitsspiel des Gerätes jeweils während der Zeit von t1
bis t4 vom Werte Null bis auf den Vollwert aufblendet. Dabei kann nach Belieben
dieser zusätzliche Lichstrorn j("x dem von der Probe oder dem vom Normal aus auf
die Photozelle gelangenden Lichtstrom überlagert werden.
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Eine weitere Ausfiillrungsform des Erfindungsgedankens bestellt darin,
daß man nicht ein weiteres Teilbündel der Hauptlichtquelle oder eine Zusatzlichtquelle
verwendet, sondern den Normallichtstrom J" derart veränderbar gestaltet, daß er
von dein Zeitpunkt t1 an von einem Anfangswert auf einen Endwert zur Zeit t4 absteigt
oder absinkt, je nachdem, was für ein Steuervorgang gewünscht wird.
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Weiterhin gestattet die letzte Ausführungsform eine bereichsweise
Aussortierung der. Prüflinge, die sich bei den bisher bekannten Geräten nach der
Differenzmethode nicht erreichen läßt. Zu diesem Zwecke werden erfindungsgemäß an
Stelle eines Steuer- oder Sortierkreises 9 deren mehrere verwendet und durch einen
Umschalter nacheinander im Zeitraum von tl bis t4 an das Ausgangsrelais 8 angeschlossen.
Der Lichtstrom des Normals sinkt in demselben Zeitraum von einem Höchstwert auf
naax auf einen Mindestwert @n "zin ab.
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Liegt der Meßwert des Prüflings über dem Werte-(27""", so wird stets
in der Zeit von t1 bis t4 eine Wechsellichtkomponente an der Zelle 6 liegen und
gleichzeitig eine Ausgangsspannung am Relais 8, dessen Ruhekontakt damit nicht geschlossen
wird und so auch keine der Steuerkreise betätigen kann. Liegt dagegen der Wert der
Probe zwischen den Werten -(27n ,nax und y5n nl1" so wird zu einem gewissen,
zwischen
t1 und t4 gelegenen Zeitpunkt die Ausgangsspannung den Abfallwert des Relais S erreicht
haben und über den im Arbeitsspiel des Gerätes betätigten Auswahlschalter einen,
dem Meßwert des Prüflings entsprechenden Steuerkreis betätigen.
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Gemäß einem weiteren Erfindungsgedanken kann an die Stelle des Ausgangsrelais
ä auch ein Verstärkerrohr oder ein gittergesteuertes Entladungsgefäß treten, in
dessen Anodenstromkreis der Schalter i i und der Steuerinechanismus g liegen, während
das Gitter durch die Ausgangsspannung des Verstärkers .7 gesteuert wird.