DE8808219U1 - Detektor zur Erkennung von Etiketten auf einem zumindest teilweise transparenten, bahnenförmigen Träger - Google Patents

Description

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PATENTANWÄLTE
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EGGERS Elektronik GmbH, Schulstraße 1, 7530 Pforzheim

Detektor Zur Eerkennung von Etiketten auf einen zumindest teilweise
transparenten, bahnenförmigen Träger

Die Erfindung betrifft einen Detektor zur Erkennung von Etiketten, auf einem zumindest teilweise transparenten, bahnenförmigen Träger mit Hilfe eines auf einer Seite der Auflagenebene der Etikettenbahn angeordneten Lichtsenders und eines auf der anderen Seite der Auflagenebene angeordneten Empfängers.

Solche Detektoren, auch als "Markentäster" bezeichnet, werden beispielsweise in der Verpackungsindustrie eingesetzt, wo sie den Vorschub der Etikettenbahnen zur Aufbringung auf entsprechende Verpackungen steuern. Beim gattungsgemäßen Detektor handelt es sich um einen Durchstrahlungs-Detektor, d.h. der Empfänger auf der Unterseite des Trägers registriert die unterschiedliche Absorption des vom Lichtsender ausgestrahlten Lichtes von den Etiketten einerseits und den transparenten Zwischenräumen des Trägers andererseits; in der Regel ist hierbei eine einstellbare Schaltschwelle vorgesehen, die zwischen die entsprechenden Granwerte dieser beiden Extrensverte gestellt wird, so daß beim Wechsel vom Etikefcteribereich in den Zwischenbereich bzw. umgekehrt die entsprechende Änderung des Grauwertes zu einem Schaltvorgang führt, "der dann zu den erwähnten Steuerungen herangezogen werden kann.

An Etikettiermaschinen werden beispielsweise Erikettenaufträgermaterialien ii Rollenform verarbeitet. Es handelt sich hierbei um auf eine Verpackung (Flasche, Karton o.a.) aufzubringende Selbstklebe-Etiketten

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zwischen denen durch Abziehen des Stanzgitters auf dem Träger die erwähnten Zwischenräume entstehen* Diese Zwischenräume werden dann üazu benutzt Z₄ B. mit Hilfe des gattungsgemäßen, nach dem Lichtschranken-Prinzip arbeitenden Detektors Anfang bzw&igr; Ende der Etiketten zu bestimmen und damit den Vorzug der Rolle in die Ubergabeposition des nächsten Etikettes zu steuern*

Es ist ohne weiteres einsichtig, daß das beschriebene Verfahren nur dann arbeiten kann, wenn zwischen den beiden Absorptionszuständen (Träger mit Etiketten und Trägerfolie allein) ein signifikanter Absorptionsunterschied im Spektralbereich des verwendeten Lichts gegeben ist, der eine einwandfreie Definition einer SChaltschwelle gestattet. Daraus ergibt sich von selbst, daß dieses Verfahren bei der Verwendung von transparenten Trägem in Verbindung mit glasklaren Etiketten nicht oder nicht ausreichend zuverlässig arbeiten kann.Solche Etiketten können bisher weder mit dem oben beschriebenen Lichtschranken bzw. Durchlichtverfahren, noch mit dem sonst üblichen Reflektionsverfahren erkannt werden, so daß mit handelsüblichen Geräten bisher keine befriedigenden Ergebnisse in dieser Hinsicht erzielt werden können.

Auch auf anderen physikalischen Prinzipien beruhende Lösungsmöglichkeiten haben erhebliche Nachteile, beispielsweise das Einfärben der glasklaren Etiketten, derart, daß sie unter UV-Licht fluoreszieren: die hier erforderlichen UV-Taster kosten ein Mehrfaches als beispielsweise handelsübliche Gabellichtschranken, die Etiketten zeigen einen unerwünschten Blauschimmer.

Eine weitere solche "Notlösung" sieht die Verwendung einer mechanischen Abtastung über die Dickenänderung durch das Etikett vor, was die Verwendung eines hinsichtlich seiner Dicke besonders konstanten und maßhaltigen Trägermaterials, &zgr;*&Bgr;» Kfylar-Folie) verlangt, die wiederum wesentlich teuerer ist als übliche Papierträger; auch dieses Verfahren führt zu keinem befriedigenden Ergebnis·.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine einwandfreie Erkennung von Etiketten auch darm zu erreichen, wenn diese transparent oder glasklar auf einer ebenso transparenten Trägerfolie aufgebracht sind.

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Erfindungsgemäß wirü diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die licntempfindliche Fläche des Empfängers in der Auf lageebene angeordnet ist j und daß der Lichtsender derart oberhalb der Auflageebene angeordnet ist, daß sein emitiertes Licht schräg auf die lichtempfindliche Fläche des Empfängers oder einen mit diesem optisch gekoppelten Lichtleiter fallt.

Die Grundidee der Erfindung ist also mechanisch-optischer Natur inscw&it, als daß erkannt wurde» daß durch die (mechanische) Dicken-änderung beim Übergang von der Trägerfolie £üm Etikett bzw. umgekehrt eine "Stufe" gebildet wird, die bei schräger Bestrahlung mit Licht einen ihrer Höhe proportionalen Schatten wirft, der dann seinerseits den nötigen Kontrast vermittelt, um (optisch) von einem Empfänger erkannt und umgesetzt zu werden*

Überraschenderweise hat sich also ergeben, daß trotz der Transparenz der Etiketten, die beim "normalen" Durchlichtverfahren zu keinen befriedigenden Ergebnissen führt, ein solcher Schatteneffekt stark genug ist, um von einem optischen Empfänger zuverlässig als Signal erkannt zu werden.

Vorteilhafterweise wird der Einfallswinkel des Senderlichtes auf die Auflageebene hierbei zwischen 10° und 20° gewählt. Gemäß eircr besonderen Ausgestaltung der Erfindung befindet sich in der Auflageebene für den Etikettenträger ein quer zur Transportrichtung verlaufender Spalt, in dem ein Lichtleiter angeordnet ist, der die "optische Information¹' (Schatten oder Nicht-Schatten) an einen unterhalb der Auflageebene mit dem Lichtleiter optisch verbundenen Empfänger weitergibt, beispielsweise ein übliches Fotoelement. Dies eröffnet einfache konstruktive Möglichkeiten für die Signalübermittlung von der Auflageebene zum Ldchtempfänge*-.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung sieht vor, daß das vorumen des Spaltes flächeribündig mit der Auflageebene nach oben abgeschlossen ist, und zwar mit einer Mischung aus glasklarem Kleber und Quarzpulver als Lichtleiter-, und nach unten von der lichtempfindlichen

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Seite der Fotodiode abgeschlossen ist. Diese Methode der "Ankoppelung" des Fotoelementes ist besonders einfach und wirtschaftlich.

Eine weitere Ausgestaltung sieht vor, daß der Querschnitt des Spaltes sich nach unten zu verjüngt, so daß ein als "optischer Trichter" bezeichenbarer lichtleiter gebildet wird, mit dem Effekt, daß der Eintrittsquerschnitt des Lichtes vergrößert, die am Fotoelement anstehende Lichtstärke somit erhöht wird, was zu einem deutlicheren Signal führt. Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind weiteren Unteransprüchen zu entnehmen.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Detektors wird nun anhand von Zeichnungen näher erläutert, es zeigen:

Fig. 1 eine erste Seitenansicht des Detektors in Richtung

des Pfeiles B der Fig. 2,

Fig. 2 eine zweite Seitenansicht des Detektors in Rich

tung des Pfeiles A der Fig. 1,

Fig. 3 eine Aufsicht auf den Detektor,

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Detektors,

Fig. 5 ein erstes Ausführungsbeispiel eines Lichtleiters

im Spalt des Gehäuoe-Unterteils und

Fig. 6 ein zweites Ausführungsbeispiel für einen Lichtlei

ter im Spalt des Gehäuse-Unterteils.

Der erfindungsgernäße Detektor 10 besteht aus einem Gehäuse-Oberteil 20 und einem Gehäuse-Unterteil 30, die miteinander gabelförmig ein Schwenkteil 40 umschließen, derart, daß zwischen dem Gehäuse-Oberteil 20 und dem Gehäuse-Unterteil 30 ein Spalt 39 verbleibt, dessen Oberseite die Auflagefläche 32 für den Träger 50 mit den Etiketten 51 (Fig. 3) bildet. Das Schwenkteil 40 ist hierbei um die Achse X-X (Fign. 1-3) verschwenkbar. Unterhalb des Schwerikteils 40 sind randseitig zwei Andruckelemente 42 und 43 angebracht, deren Zweck darin besteht, den durchlaufenden Träger 50 fest auf die Auflageebene 32 aufzupressen, um eine einwandfreie Messung, wie unten beschrieben, zu ermclgl icheni

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Die Trägerbahn 50 mit den Etiketten 51 wird also in Richtung des Pfeiles M durch den Spalt 39 und auf der Auflageebene 32 hindurchgezogen und überfährt hierbei einen in der Auflageebene 32 quer zur Richtung M angeordneten Spalt 34, der zur optischen Erkennung der Etiketten 51 auf dem Träger 50 dient.

Im Schwenkteil 40 ist als wesentlicher Teil der Lichtsender 41 enthalten, dessen Lichtrichtung mit der Auflageebene 32 einen spitzen Winkel oC bildet, beispielsweise etwa 15°. Als Lichtsender kann in üblicher Weise eine Fotodiode (LED) verwendet v/erden, die von einem Generator beaufschlagt wird, der seinerseits mit einer Gleichstromversorgung 44 (Fig. 4) verbunden ist. Wegen des spitzen Einfallswinkels des Lichtes der Fotodiode 41 auf die Trägerbahn 50 mit den Etiketten 51 werfen die in Bewegungsrichtung zeigenden Schnittkanten der Etiketten 5] einen Schatten S (Fig. 5), der folglich beim Transport der Trägerbahn 50 auch über den Spalt 34 im Gehäuse-Unterteil 30 wandert. Zur Erfassung dieses Schattens S der Etiketten-Vorderkante ist die Wellenlänge des emitierten Lichtes der LED an sich unerheblich, es wird jedoch ein Typ mit möglichst hoher Lichtstärke (1000 mcd) zweckmäßigerweise eingesetzt. Höhere Lichtstarken sind zwar technisch auch möglich, jedoch wesentlich teurer.

Es ist auch ohne weiteres einsichtig, daß bei insbesondere den in Fig. 5 dargestellten Detailverhältnissen lediglich die Etiketten-Vorderkante einen Schatten wirft, der den Spalt 34 zeitweise überdeckt. Die Verschwenkung des Schwenkteils 40 um die Vertikalachse X-X ist vorgesehen, danit das Gerät bei fest vorgesehenen Montagebecingungen in beiden Bewegungsrichtungen, rlso in Richtung des Pfeiles M und auch entgegengesetzt dazu betrieben werden kenn.

Zur Registrierung des Schattens S dient nun in an sich bekannter Weise ein Lichtempfänger in Form einer Fotodiode mit einer bestrahlungsempfindlichen Fläche von ca. 1,5 &khgr; 3,5 mm. Diese Fotodiode sitzt unterhalb des Spaltes 34 im Gehäuse-Unterteil 30, also unterhalb der Auflagefläche 32 für den Träger SO mit den Etiketten Sl. Die optische Ankoppeiung d@r Fotodiode 31 an die Auflägeebene 32 erfolgt

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über einen Lichtleiter 33, der oben bündig mit der Auflageebene 32 abschließt, so daß. die Trägerbahn 50 plan über diesen Spalt gleiten kann. Hierzu ist für diesen Lichtleiter 33 ein abriebfestes Material erforderlich, wozu in den FIgn. 5 und 6 zwei Ausführungsbeispiele dargestellt sind:

Bei dem in Fig. 5 dargestellten ersten Ausführungsbeispiel ist in den Spalt 34 ein Glasplättchen 3jA. als Lichtleiter 33 mit einem lichtundurchlässigen Kleber 35 in eine Bohrung des Gehäuse-Unterteils

30 eingeklebt. Die Schnittkante, die den Spalt für das einfallende licht fcdldet urid somit parallel zu der zu erfassenden Etikettenkante liegt, wird mattiert und bildet damit eine Art Mattscheibe. Dadurch wird der Kontrast verbessert (besonders bei der Abtastung von glasklaren Etiketten auf glasklarem Trägermaterial). Die Fotodiode

31 wird dann innerhalb des Gehäuse-Unterteils 30 cäuf die gegenüberliegende Schnittkante des Glasplättchens 33A mit einem lichtleitenden Kleber aufgeklebt, so daß hiermit der "optische Weg" vom Sender 41 zum Empfänger 31 2^escnl°^ssen ist.

Bei dem in Fig. 6 dargestellten zweiten Ausführungsbeispiel ist anstelle der separaten Bestandteile Glasscheibe/Kleber ein Gemisch aus glasklarem Kleber und Quarzyulver vorgesehen. IiLerL^i wird wie folgt vorgegangen:

Zunächst wird der Spalt 34 beim Guß des Gehäuses bereits vorgesehen, auf seine Unterseite wird die Fotodiode 31 geklebt, wodurch der Spalt 34 nach unten abgeschlossen ist. Das dadurch entstehende Volumen wird mit einer Mischung aus glasklarem Kleber und Quarzpalver als Lichtleiter 33E ausgefüllt, . wodurch ebenfalls eine matte und harte Lichtleiter-Oberfläche entsteht, die plan mit der Auflageebene

32 ausgeführt wird.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 6 ist noch eine weitere Variante möglich, nämlich eine Verjüngung des Spaltes 34 in Richtung zur

Fotodiode 31, derart, daß die Breite A^ von beispielsweise 5 mm auf die Lange der Fotodiode (z*B_s 3,5 mm) reduziert wird. Infolge des däftit vergrößerten Eiritrittsquerschnittes des Lichtes des Senders 41 kann sins größere Lichtstärke und ein stärkeres Signal erreicht werden.

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■ Die beiden Andruckelemente 42 und 43 bilden einen wesentlichen Bestandteil des Gerätes, da nur bei einwandfreiem Kontakt zwischen der Unterseite der Trägerbahn 50 und der Oberseite des Lichtleiters 33 ein ungestörter "optischer Weg" gewährleistet ist. Die Abtastspur (Breite des Spaltes 34 zumindest) bleibt aber frei. Die Andruckelemente 42 j 43 sind zweckmäßigerweise beidseitig des Lichtleiters 33 angebracht. Ihre Unterseite (Kontaktfläche mit dein Träger 50) ist mit ETEE (Teflon) beschichtet, so daß sich ein einwandfreies Gleiten ergibt. Zweckmäßigerweise sind die Andruckelemente schienen- oder bahnartig ausgeführt und federbeaufschlagt oder selbst als Feder ausgebildet. Die elektrotechnische Arbeitsweise des Detektors ist in Fig. 4 anhand eines Blockschaltbildes skizziert urd soll abschließend noch kurz erläutert werden:

Das vom Lichtsender 41 ausgesandt Licht gelangt an den Empfänger 31, dessen Signal wird von einem Verstärker 36 verstärkt und über einen Integrator 37 zu einem Schaltglied 25 gegeben, dessen Schaltschwelle mittels eines Potentiometers 23 (von der Oberseite des Gehäuse-Oberteils 20 her (Fig. 3)) einstellbar ist. Die Aktivierung der Schaltschwelle wird von einer Leuchtdiode 21 angezeigt. Dieser Schaltschwelleneinheit 25 ist eine Signalverlängerungs-Einheit nachgeschaltet, die ein Ausgangssignal mit einer festen Daut,r vow 50 ms erzeugt, wahrend dieser Zeit wird eine weitere Schaltanzeige 22 aktiviert, die ebenfalls auf der Oberseite des Gehäuse-Cberteils 20 aufleuchtet. Mit dem Ausgangssignal der Einheit 24 wird schließlich ein Ausgangstransistor 27 angesteuert, dessen Ausgangssignal dann an der Ausgangsleitung 26 ansteht und dort zu desi gewünschten Schaltzwecken herangezogen werden kann.

Claims (14)

ti ·■ U · C* Schutzansprüche

1. Detektor zur Erkennung von Etiketten auf einem zumindest teilweise transparenten, bahnenförmigen Träger mit Hilfe eines auf einer Seite der Auflagenebene der Etikettenbahn angeordneten Lichtsenders und eines auf der anderen Seite der Auflagenebene angeordneten Empfängers,

dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche des Empfängers (31) in der Aui'lageebene (32) des Etikettenträgers (50) angeordnet ist, und daß der Lichtsender (41) derart oberhalb der Auflageebene (32) angeordnet ist, daß sein emitiertes Licht schräg auf die lichtempfindliche Fläche des Empfängers (31) oder einen mit diesem optisch gekoppelten Lichtleiter (33A, 33B) fällt.

2. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Einfallswinkel (tC ) des Lichts des Senders (41) auf die Auflageebene (32) zwische- 10° und 20° beträgt.

3. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die lichtempfindliche Fläche des Empfängers (31) unterhalb eines Spaltes (34) der Auflageebene (32) angeordnet ist.

4. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Spalt (34) mit einem lichtleitenden Material flächenbündig mit der Auflageebene (32) nach oben abgeschlossen ist.

5. Detektor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß in den Spalt (34) als Lichtleiter (33) ein Glaseinsatz (33A) mit lichtundurchlässigem Kleber (35) eingesetzt ist, an dessen Unterseite mit lichtdurchlässigem Kleber die lichtempfindliche Fläche des Empfängers (31) befestigt ist.

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6. Detektor nach Anspruch 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Volumen des Spalts (34) mit einer Mischung (33B) aus glasklarem Kleber und Quarzpulver als Lichtleiter (33) ausgefüllt ist.

7. Detektor nach Anspruch 1 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß beidseitig des Lichtleiters (33) bzw. Spaltes (34) mindestens je ein Andruckelement (42, 43) vorgesehen ist, das den Träger (50) mit den Etiketten (51) auf die Auflageebene (32) preßt.

8. Detektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Kontaktflächen der Andruckelemente (42, 43) PTFE-beschichtet sind.

9. Detektor nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Andruckelemente (42, 43) federbeaufschlagt sind.

10. Detektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender (41) um eine vertikale Achse (X-X) schwenkbar über der Auflageebene (32) gehalten ist.

11. Detektor nach Anspruch 1 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß :er aus einem Gehäuseoberteil (CO) und einem oehäussuntert^il (30) aufgebaut ist, die zwischen sich ein Schwenkteil (40) mit dem Sender (41) gabelförmig aufnehmen und einen Querspalt (39) zum Durchschub des Trägers (50) mit Etiketten (51) auf der Auflageebene (32) freilassen.

12. Detektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseoberteil (20) die Stromversorgung (44), der Schaltschwellenabgleich (25), der Sender (41) und der Schaltausßang (26) angeordnet sind.

13. Detektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseünterteil (30) mit der Auflagefläche (32) als Abdeckung d*r Fötoempfänger (31) und ein Signalverstärker (36) angeordnet sind.

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14. Detektor nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet j daß der Querschnitt des Spalte* (34) sich nach unten hin verringert.