EP3371579A1 - Beleuchtungseinheit für eine vorrichtung zur fremdteilerkennung für die spinnereivorbereitung - Google Patents

Beleuchtungseinheit für eine vorrichtung zur fremdteilerkennung für die spinnereivorbereitung

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Publication number
EP3371579A1
EP3371579A1 EP16778798.5A EP16778798A EP3371579A1 EP 3371579 A1 EP3371579 A1 EP 3371579A1 EP 16778798 A EP16778798 A EP 16778798A EP 3371579 A1 EP3371579 A1 EP 3371579A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
optical
lighting unit
light
optical body
rows
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP16778798.5A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Guido Engels
Peer Duschneit
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Truetzschler Group SE
Original Assignee
Truetzschler GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Truetzschler GmbH and Co KG filed Critical Truetzschler GmbH and Co KG
Publication of EP3371579A1 publication Critical patent/EP3371579A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/89—Investigating the presence of flaws or contamination in moving material, e.g. running paper or textiles
    • G01N21/8901—Optical details; Scanning details
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8806—Specially adapted optical and illumination features
    • G01N2021/8812—Diffuse illumination, e.g. "sky"
    • G01N2021/8816—Diffuse illumination, e.g. "sky" by using multiple sources, e.g. LEDs

Definitions

  • the present invention relates to a lighting unit for a device for detecting foreign particles in spinning preparation, wherein the lighting unit has a plurality of light-emitting diodes in at least indirect arrangement on at least one circuit board and is adapted to radiate into an inspection channel of the device, can be passed through the fiber material to be cleaned , and wherein the light-emitting diodes each having an optical body is assigned, which is used for beam shaping of the light emitted by the light emitting diodes. Furthermore, the invention is directed to an optical array with a carrier plate and a plurality of optical bodies for such a lighting unit.
  • DE 10 2013 010 468 A1 discloses a device for detection of foreign parts in the spinning preparation with a lighting unit having a plurality of light-emitting diodes in at least indirect arrangement on at least one board and is adapted to irradiate in an inspection channel of the device, through the fiber material to be cleaned can be passed. It is indicated that the individual light-emitting diodes are arranged in a circle with associated optical bodies, furthermore it is disclosed that an individual alignment of the individual light sources on the Inspection location within the inspection channel is desirable. For this purpose, it is described that the LEDs are arranged in segments on a flat surface such as an electronic circuit board.
  • the illumination is partially equipped, for example, with Fresnel lenses, which direct the light in the desired direction.
  • Fresnel lenses which direct the light in the desired direction.
  • holographically imaging directional deflection films can also be used.
  • the lighting units necessary for this purpose are equipped with a large number of light-emitting diodes, and, for example, a lighting unit may have some 100 to 1 000 light-emitting diodes, to each of which an optical body must be assigned.
  • the light emitting diodes are arranged in segments on preferably a plurality of circuit boards, and the boards are lined up to form a lighting unit with a greater length in a main extension direction.
  • each LED is assigned its own optical body, such as a lens body having a reflector shape and in which the LED can radiate via a Einstrahlö réelle.
  • the optic body must be mounted with the help of a holder. Consequently, a holder with an optical body must be mounted for each light-emitting diode, for example by means of a gluing process.
  • the object of the invention is the development of a lighting unit for a device for foreign parts detection in the spinning preparation, which is simple in construction and in particular has a reduced installation costs.
  • the structure of the lighting unit should be developed so that incorrect assembly can be avoided.
  • the invention provides that a plurality of optical bodies form an integrally formed optical array, wherein a plurality of optical arrays are arranged in front of the light emitting diodes so that each optical body is associated with a light emitting diode.
  • an optically array embodied in one piece comprises a plurality of optic bodies, so that a significantly reduced number of individual parts has to be mounted in order to form the illumination unit.
  • this has a carrier plate, with which the plurality of optical body are integrally formed and by means of which the optical body are rigidly interconnected.
  • the arrangement of the optical body to each other and in particular in the carrier plate corresponds to the arrangement of the LEDs on the board. If the optical array is arranged above the board, all the optical bodies of the optical array can be assigned to the respective light-emitting diodes on the board with only one assembly step.
  • the support plate is preferably formed flat and made in one piece and of the same material with the optic bodies, for example by plastic injection molding.
  • the carrier plate forms in particular a plan side, wherein the preferably circular trained radiating surfaces of the optical body are integrated in the plane emitting side of the support plate.
  • the overall formed plane surface of the carrier plate may have surface structures in the emission regions of the optical body, so that the plane surface does not have to be understood in the mathematical sense as a completely flat surface.
  • the optical bodies can form both lenses and reflectors, and, for example, the optical bodies are funnel-shaped, and the light irradiated into the optical bodies can be at the interface of the Reflect funnel-shaped optical body and leave the optic body over the front radiating surface.
  • the optical body is used as a light guide, which also has a beam-forming property.
  • the funnel-shaped optical body extend on the back of the support plate out of this and open into a Einstrahlö réelle, which is designed for the irradiation of light via the light-emitting diodes.
  • the light emitting diodes can at least partially be seated in the irradiation opening of the respective optical body, so that the light generated by the light emitting diodes can radiate substantially completely into the assigned optical body.
  • the optical bodies are accommodated in rows in the carrier plate, with a plurality of optical arrays being arranged adjacent to one another such that the rows of optical bodies continue in adjacent optical arrays.
  • the lighting unit has a main extension direction, and with the elongated design of the lighting unit, this can be arranged transversely to the conveying direction of the fiber material flow through the inspection channel.
  • the inspection channel is in particular likewise designed with a main extension direction which runs parallel to the main extension direction of the illumination unit.
  • the rows may also run in the main extension direction in the case of a plurality of optical arrays arranged next to one another, so that the rows of the optical bodies and thus of the light sources have a length which together corresponds overall to the length of the illumination unit in the main extension direction.
  • twelve optical bodies are accommodated in a total of four superimposed rows on a carrier plate, so that a carrier plate for forming an optical array has three optical bodies in a row next to each other, and with four superimposed rows, an optical array comprises by way of example twelve optical bodies on a carrier plate.
  • the optical bodies can be offset from one another in the carrier plate.
  • the offset of the optic bodies of adjacent, superimposed rows may, for example, correspond to half the coverage of the substantially circular optic bodies, thereby increasing the areal density of the optic bodies in the carrier plate, wherein, according to alternative embodiments of the optic arrays, a different number of optic bodies may also be combined to form an optic array, especially in an alternative embodiment of the division of optical bodies in the rows and the number of rows.
  • the carrier plate is planar, and it is particularly provided that the optical body in different rows have a different beam guide shape.
  • the optical bodies can have, within a row, an identical beam guiding form. This results in the advantage that in order to form a line focus through the illumination unit, the optic bodies are formed in different superimposed rows parallel to the line focus so that the light emitted by the optic bodies in the different rows falls into the line focus.
  • the focus in the sense of the present invention describes any form of increase in intensity without a focus in the optical sense of a light bundling is actually formed.
  • the light can leave the respective optic bodies via a radiation cone, but if the optic bodies are shaped such that the center axes of the emission cones fall into a common point within the inspection channel, the inspection point within the inspection channel is particularly strongly illuminated.
  • the cameras of the device for foreign part recognition can with their Main observation axis also look through the area of the highest intensity of light.
  • the individual optical bodies along a respective row are formed equal to each other, but the optical body in the superimposed rows at least partially different from each other, and it can, for example, two different types of optical bodies may be provided.
  • the line focus may be midway between the four rows such that optic bodies in the inner rows immediately above and below the height of the line focus have a first optical configuration, and the optic bodies in the outer, more spaced rows relative to the center line focus have a second one optical design for beam shaping. Due to the non-changing line focus along the main extension direction of the illumination unit, the optic bodies are formed equal to each other within a row. In the case of a plurality of juxtaposed optical arrays, therefore, optical bodies are also lined up, which are equal to one another within a common row.
  • the different beam shaping characteristics of the optic bodies can be generated, for example, by a different geometric configuration of the funnel shape of the optic bodies. It is also conceivable, via a surface structuring of the emission side of the optics body, to produce the different emission characteristics of the optic bodies on the plane surface of the carrier plate.
  • the invention is further directed to an optical array with a carrier plate, in which a plurality of optical bodies are accommodated, wherein the optical body are designed to focus light in a common focus.
  • the optic bodies are accommodated in rows in the carrier plate, the optic bodies having a different beam guidance form in different rows and, in particular, the optic bodies within a row have a beam guidance form which is identical to one another.
  • the optical array is formed in one piece, so that the optical body with the support plate are integrally formed and in particular of the same material.
  • the optical body can be injection molded together with the carrier plate in a single injection molding process in the plastic.
  • the optical array to a plastic which is optically transparent in particular, the optical arrays are made of a polymethyl methacrylate (PMMA).
  • PMMA polymethyl methacrylate
  • FIG. 1 shows a front view of an optical array with a carrier plate and with a plurality of optical bodies
  • FIG. 2 shows a side view of the optical array with exemplarily shown emitted light converging in a focus
  • Figure 3 is a perspective view of an optical array of a
  • FIG. 4 shows a view of an optical array from a rear side on which the optical bodies extend over the carrier plate
  • FIG. 5 shows a partial view of a lighting unit with a plurality of arranged on a cooling and receiving body boards and optical arrays and
  • Figure 6 is a cross-sectional view through the lighting unit according to the cross-sectional line A-A.
  • FIG. 1 shows an optical array 14, and the optical array 14 has a carrier plate 15 in which, by way of example, twelve optical bodies 12 are accommodated.
  • the optic bodies 12 are shown by way of example from a front side, which reproduces the emission side for emitting light from the optics array.
  • a plurality of mounting holes 18 are introduced in the support plate 15, the example in the intermediate regions between the optical bodies 12 in the support plate 15th are introduced.
  • the embodiment shows a total of six mounting holes 18, through the fasteners, For example, screw elements can be passed to secure the optical array 14 to the spacer bolt.
  • FIG. 2 shows a side view of the optical array 14 according to FIG. 1, so that the plan view formed carrier plate 15 is shown in the side view, and on the rear side opposite the radiating side, the plurality of optical body 12 extend.
  • Radiation paths assigned by the Optical body 12 can be transmitted through light 13, and the optical body 12 are formed so that each light beam of the light 13 passes through a focus 16.
  • the simplified illustration shows a focusing of the light 3, wherein the illustrated rays of the light 13 can only form main axes forming central axes of cone-shaped emitted light through the optical body 12, so that the light emitted by each of the optical body 12 does not focus itself in the focus 16 got to.
  • the optical bodies 2 are designed such that the main emission axes of the emitted light 13 pass through the optical body 12 through the focus 1 6.
  • the optical body 12 are formed differently depending on the position in the support plate 15 to each other, as shown in more detail in connection with Figures 3 and 4.
  • FIGS. 3 and 4 show perspective views of an optical array 14, FIG. 3 showing the optical array 14 from a front emission side, and FIG. 4 showing the optical array 14 from a rear side.
  • the views in each case show the carrier plate 15 from the emission side and from the back, and by way of example, twelve optical bodies 12 are present in the carrier plate 15.
  • the optical bodies 12 On the back side, the optical bodies 12 have injection openings 21, and if the optical arrays 14 are arranged above the light emitting diodes, then light supplied by the light emitting diode can be radiated into each of the injection openings 21.
  • the optical body 12 are solid and thus form a solid material body, so that light is radiated into the dome-shaped recess of the Einstrahlö réelle 21, and on the emission side, the light from the optic bodies 12 on the front plane surface of the support plate 15 emerge again.
  • the actual optic body 12 with a funnel shape is formed of solid plastic, in particular PMMA.
  • the view also shows the mounting holes 18, which are introduced in the intermediate regions between the optical bodies 12 in the support plate 15.
  • the optical arrays have opposite lateral edge regions 19, which are provided with projections 20.
  • the projections 20 fit puzzle-like into the recesses of adjacent optical arrays 14 present between the protrusions 20, so that a plurality of optical arrays 14 can be arranged side by side, and the rows 1-IV of the optical bodies 12 can be arranged with the illustrated offset arrangement of the optical bodies 12 between the various rows l-IV from array 14 to array 14.
  • the optical bodies 14, which are located in each case a row l-IV, are formed geometrically similar to each other, and the optical body 12 in the various rows I to IV are formed differently from each other.
  • the focus 16 to be generated according to FIG. 2 lies with a corresponding distance in front of the optical array 4 with respect to the height approximately in the middle between the rows II and III, so that the optical bodies 12 in the second row II and in the third row III are equal to one another may be formed, and the optical body 2 in the first row I and in the fourth row IV are also formed equal to each other.
  • the optical bodies 12 of the rows I and IV are formed differently than the optical bodies of the rows II and III, wherein the geometric difference of the configuration of the optical body 12 is provided so the outer optic bodies 12 in the rows I and IV radiate inwards more strongly than the optic bodies in the rows II and III.
  • FIG. 5 shows a partial view of a lighting unit 1 for a device for detection of extraneous parts in spinning preparation, and the lighting unit 1 has a cooling and receiving body 17 as an essential structural component.
  • a cooling and receiving body 17 On a front side of the cooling and receiving body 17 several sinkers 11 are arranged next to one another. wherein the arrangement of the boards 1 1 side by side in a main extension direction L of the elongated cooling and receiving body 17 is provided.
  • the illumination device 1 is shown only partially for better representation with the cooling and receiving body 7, on which not continuously over the entire skin extension direction L boards 1 1 and optical arrays 14 are arranged with the plurality of optical bodies 12.
  • the boards sit directly on 1 1, on which the light-emitting diodes 10 are arranged. The arrangement of the boards is thus carried out such that in the light-emitting diodes 10 generated heat through the cooling and receiving body
  • the optical arrays 14 are arranged in front of the circuit boards 11, wherein the planar extent of the boards 1 1 has an approximately same layout as the planar extension of the carrier plates 15.
  • the projections 20 in the edge region 19 shown in FIG. 4 are designed such that a plurality of optical arrays 14 can be arranged side by side, and the rows, shown by way of example in Figure 5 with the row I, the optical body 12 continue uninterrupted from the optical array 14 to the optical array 14.
  • FIG. 6 shows a cross-sectional view through the illumination unit 1 according to the section line AA from FIG. 5.
  • the cooling and receiving body 17 with cooling channels 22 is shown in cross-section, and a coolant can be passed through the cooling channels 22 in order to supply the cooling and receiving body 17 segregated heat removal.
  • On the receiving side of the cooling and receiving body 17 is the circuit board 1 1, the flat rests on the receiving body 17 to dissipate introduced into the board 1 1 heat through the operation of the LEDs 10.
  • the cross-sectional view further shows spacer bolts 23, which are passed through the circuit board 1 1 and screwed into the cooling and receiving body 17.
  • the optical array 14 is screwed by screw elements 24 at the free ends of the spacer bolts 23, so that the individual optical body 12 are arranged in front of the LEDs 10, and so that light of the LEDs 10 can be coupled directly into the optical body 12.
  • the cross-sectional view continues to show the one-piece design of the support plate 15 with the optical bodies 12 by means of the continuous hatching.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit (1) für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, wobei die Beleuchtungseinheit (1) eine Vielzahl von Leuchtdioden (10) in wenigstens mittelbarer Anordnung auf zumindest einer Platine (11) aufweist und dazu eingerichtet ist, in einen Inspektionskanal der Vorrichtung einzustrahlen, durch den zu reinigendes Fasermaterial hindurchführbar ist, und wobei den Leuchtdioden (10) jeweils ein Optikkörper (12) zugeordnet ist, der zur Strahlformung des von den Leuchtdioden (10) emittierten Lichtes (13) dient. Erfindungsgemäß bilden mehrere Optikkörper (12) ein einteilig ausgeführtes Optikarray (14), wobei mehrere Optikarrays (14) vor den Leuchtdioden (10) so angeordnet sind, dass jedem Optikkörper (12) eine Leuchtdiode (10) zugeordnet ist.

Description

Titel: Beleuchtungseinheit für eine Vorrichtung zur
Fremdteilerkennung für die Spinnereivorbereitung
Beschreibung
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Beleuchtungseinheit für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, wobei die Beleuchtungseinheit eine Vielzahl von Leuchtdioden in wenigstens mittelbarer Anordnung auf zumindest einer Platine aufweist und dazu eingerichtet ist, in einen Inspektionskanal der Vorrichtung einzustrahlen, durch den zu reinigendes Fasermaterial hindurchführbar ist, und wobei den Leuchtdioden jeweils ein Optikkörper zugeordnet ist, der zur Strahlformung des von den Leuchtdioden emittierten Lichtes dient. Weiterhin richtet sich die Erfindung auf ein Optikarray mit einer Trägerplatte und mehreren Optikkörpern für eine solche Beleuchtungseinheit.
Die DE 10 2013 010 468 A1 offenbart eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung mit einer Beleuchtungseinheit, die eine Vielzahl von Leuchtdioden in wenigstens mittelbarer Anordnung auf zumindest einer Platine aufweist und dazu eingerichtet ist, in einen Inspektionskanal der Vorrichtung einzustrahlen, durch den zu reinigendes Fasermaterial hindurchführbar ist. Dabei ist angegeben, dass die einzelnen Leuchtdioden mit zugeordneten Optikkörpern kreisförmig angeordnet sind, weiterhin ist offenbart, dass eine individuelle Ausrichtung der einzelnen Lichtquellen auf den Inspektionsort innerhalb des Inspektionskanals wünschenswert ist. Hierzu ist beschrieben, dass die Leuchtdioden segmentweise auf einer ebenen Fläche wie einer elektronischen Leiterplatte angeordnet werden. Da die Lichtquellen dann teilweise nicht auf den eigentlichen Inspektionsort gerichtet sind, wird die Beleuchtung partiell zum Beispiel mit Fresnel- Linsen ausgestattet, welche das Licht in die gewünschte Richtung lenken. Alternativ hierzu ist angegeben, dass auch holografisch abbildende Richtungsablenkungsfolien eingesetzt werden können.
Zusätzlich zu den Beleuchtungseinheiten für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung werden Kameras eingesetzt, um Fremdteile im Fasermaterialstrom zu erkennen und von beispielsweise den Baumwollflocken des Fasermaterialstroms zu trennen und auszusortieren. Die hierzu notwendigen Beleuchtungseinheiten werden mit einer großen Anzahl von Leuchtdioden ausgestattet, und beispielsweise kann eine Beleuchtungseinheit einige 100 bis zu 1 .000 Leuchtdioden aufweisen, denen jeweils ein Optikkörper zugeordnet werden muss. Die Leuchtdioden werden segmentweise auf vorzugsweise mehreren Platinen angeordnet, und die Platinen werden aneinander gereiht und ergeben so eine Beleuchtungseinheit mit einer größeren Länge in einer Haupterstreckungsrichtung.
Die Fertigung der Leuchtdioden auf den einzelnen Platinen ist dabei häufig kostengünstig möglich, beispielsweise durch oberflächenmontierte Leuchtdioden, die automatisiert auf die Platine aufgebracht werden können. Allerdings müssen die Leuchtdioden zusätzlich mit den Optikkörpern ausgestattet werden, und in der Regel wird jeder Leuchtdiode ein eigener Optikkörper zugeordnet, beispielsweise ein Linsenkörper, der eine Reflektorform aufweist und in den die Leuchtdiode über eine Einstrahlöffnung einstrahlen kann. Der Optikkörper muss dabei mit Hilfe eines Halters montiert werden. Für jede Leuchtdiode muss folglich ein Halter mit einem Optikkörper montiert werden, beispielsweise mittels eines Klebevorgangs. Sollen verschiedene Abstrahlcharakteristiken der Optikkörper bestimmten Leuchtdioden zugeordnet werden, beispielsweise mit Fresnel-Linsen, so entsteht bei bis zu 1 .000 Leuchtdioden für eine Beleuchtungseinheit ein erheblicher Montageaufwand, insbesondere aufgrund von notwendigen Sortierungen.
Aufgabe der Erfindung ist die Weiterbildung einer Beleuchtungseinheit für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, die einfach aufgebaut ist und insbesondere einen verringerten Montageaufwand aufweist. Insbesondere soll der Aufbau der Beleuchtungseinheit so weitergebildet werden, dass Fehlmontagen vermieden werden. Weiterhin ist es die Aufgabe der Erfindung, die Optikkörper derart weiterzubilden und insbesondere anzuordnen, dass eine verbesserte Fokussierung auf einen Inspektionsort im Inspektionskanal einer Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird ausgehend von einer Beleuchtungseinheit für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1 und mit einem Optikarray gemäß Anspruch 9 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den abhängigen Ansprüchen angegeben.
Die Erfindung sieht vor, dass mehrere Optikkörper ein einteilig ausgeführtes Optikarray bilden, wobei mehrere Optikarrays vor den Leuchtdioden so angeordnet sind, dass jedem Optikkörper eine Leuchtdiode zugeordnet ist.
Kern der Erfindung ist zunächst die Reduktion von zu montierenden Einzelteilen, da ein einteilig ausgeführtes Optikarray mehrere Optikkörper umfasst, sodass eine deutlich reduzierte Anzahl von Einzelteilen montiert werden muss, um die Beleuchtungseinheit zu bilden. Insbesondere müssen nicht mehr die Optikkörper einzeln zu den Leuchtdioden ausgerichtet werden, und es ist hinreichend, das gesamte Optikarray zu mehreren Leuchtdioden gleich mittels eines Montagevorgangs auszurichten. Ein weiterer Vorteil entsteht dadurch, dass die einzelnen Optikkörper eines Optikarray bereits relativ zueinander ausgerichtet sind, und das Optikarray muss schließlich nur noch zur Platine mit den aufgebrachten Leuchtdioden ausgerichtet werden, so dass diese eine geforderte Einstrahlposition in den jeweiligen Optikkörper aufweisen, wobei die Ausrichtung durch Distanzbolzen erfolgen kann, an denen das Optikarray aufgenommen wird.
Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform des Optikarrays weist dieses eine Trägerplatte auf, mit der die mehreren Optikkörper einteilig ausgebildet sind und mittels der die Optikkörper starr miteinander verbunden sind. Die Anordnung der Optikkörper zueinander an und insbesondere in der Trägerplatte entspricht dabei der Anordnung der Leuchtdioden auf der Platine. Wird das Optikarray über der Platine angeordnet, können mit nur einem Montageschritt sämtliche Optikkörper des Optikarrays den jeweiligen Leuchtdioden auf der Platine zugeordnet werden. Die Trägerplatte ist dabei vorzugsweise plan ausgebildet und einteilig und materialeinheitlich mit den Optikkörpern beispielsweise im Kunststoff-Spritzgussverfahren hergestellt. Auf der Abstrahlseite bildet die Trägerplatte insbesondere eine Planseite, wobei die vorzugsweise kreisrund ausgebildeten Abstrahlflächen der Optikkörper in der planen Abstrahlseite der Trägerplatte integriert sind. Die insgesamt gebildete Planfläche der Trägerplatte kann in den Abstrahlbereichen der Optikkörper Oberflächenstrukturen aufweisen, sodass die Planfläche nicht im mathematischen Sinne als vollständig ebene Fläche zu verstehen sein muss.
Die Optikkörper können sowohl Linsen als auch Reflektoren bilden, und beispielsweise sind die Optikkörper trichterförmig ausgeführt, und das in die Optikkörper eingestrahlte Licht kann an der Grenzfläche des trichterförmigen Optikkörpers reflektieren und über die vordere Abstrahlfläche den Optikkörper verlassen. Somit wird der Optikkörper als Lichtleitkörper genutzt, der zugleich eine strahlformende Eigenschaft aufweist. Die trichterförmigen Optikkörper erstrecken sich auf der Rückseite der Trägerplatte aus dieser heraus und münden in einer Einstrahlöffnung, die zur Einstrahlung von Licht über die Leuchtdioden ausgebildet ist. Wird das Optikarray über der Platine angeordnet, können die Leuchtdioden wenigstens teilweise in der Einstrahlöffnung des jeweiligen Optikkörpers einsitzen, sodass das von den Leuchtdioden erzeugte Licht im Wesentlichen vollständig in den zugeordneten Optikkörper einstrahlen kann.
Gemäß einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung sind die Optikkörper in Reihen in der Trägerplatte aufgenommen, wobei mehrere Optikarrays derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass sich die Reihen der Optikkörper in benachbarten Optikarrays fortsetzen. Die Beleuchtungseinheit weist eine Haupterstreckungsrichtung auf, und mit der länglichen Ausbildung der Beleuchtungseinheit kann diese quer zur Förderrichtung des Fasermaterialstroms durch den Inspektionskanal angeordnet werden. Der Inspektionskanal ist insbesondere ebenfalls mit einer Haupterstreckungsrichtung ausgebildet, die parallel zur Haupterstreckungsrichtung der Beleuchtungseinheit verläuft. Sind die Optikkörper in Reihen an der Trägerplatte aufgenommen, können die Reihen bei mehreren nebeneinander angeordneten Optikarrays ebenfalls in der Haupterstreckungsrichtung verlaufen, sodass die Reihen der Optikkörper und damit der Lichtquellen eine Länge aufweisen, die insgesamt gemeinsam der Länge der Beleuchtungseinheit in Haupterstreckungsrichtung entspricht. Beispielsweise sind an einer Trägerplatte zwölf Optikkörper in insgesamt vier übereinander liegenden Reihen aufgenommen, sodass eine Trägerplatte zur Bildung eines Optikarrays drei Optikkörper in einer Reihe nebeneinander aufweist, und mit vier übereinanderliegenden Reihen umfasst ein Optikarray beispielhaft zwölf Optikkörper an einer Trägerplatte.
Zur Erhöhung der Flächendichte können die Optikkörper versetzt zueinander in der Trägerplatte integriert sein. Der Versatz der Optikkörper benachbarter, übereinanderliegender Reihen kann beispielsweise einer halben Überdeckung der im Wesentlichen kreisrunden Optikkörper entsprechen, wodurch die Flächendichte der Optikkörper in der Trägerplatte erhöht wird, wobei gemäß alternativer Ausführungen der Optikarrays auch eine andere Anzahl von Optikkörpern zu einem Optikarray zusammengefasst sein kann, insbesondere auch in einer alternativen Ausführung der Aufteilung von Optikkörpern in den Reihen und der Anzahl der Reihen.
Mit besonderem Vorteil ist die Trägerplatte plan ausgebildet, und es ist insbesondere vorgesehen, dass die Optikkörper in unterschiedlichen Reihen eine voneinander abweichende Strahlführungsform aufweisen. Dabei können die Optikkörper jedoch innerhalb einer Reihe eine zueinander gleiche Strahlführungsform aufweisen. Dadurch entsteht der Vorteil, dass zur Bildung eines Linienfokus durch die Beleuchtungseinheit die Optikkörper in unterschiedlichen übereinander liegenden Reihen parallel verlaufend zum Linienfokus so ausgebildet sind, dass das jeweils von den Optikkörpern in den unterschiedlichen Reihen abgestrahlte Licht in den Linienfokus fällt. Der Fokus im Sinne der vorliegenden Erfindung beschreibt dabei jede Form der Intensitätserhöhung, ohne dass ein Fokus im optischen Sinne einer Lichtbündelung tatsächlich gebildet ist. Das Licht kann über einen Abstrahlkegel die jeweiligen Optikkörper verlassen, sind jedoch die Optikkörper derart geformt, dass die Mittelachsen der Abstrahlkegel in einen gemeinsamen Punkt innerhalb des Inspektionskanals fallen, so wird der Inspektionspunkt innerhalb des Inspektionskanals besonders stark ausgeleuchtet. Die Kameras der Vorrichtung zur Fremdteilerkennung können dabei mit ihrer Hauptbeobachtungsachse ebenfalls durch den Bereich der höchsten Intensität des Lichtes schauen.
Aufgrund des Verlaufes des Linienfokus entlang der Haupterstreckungsrichtung der Beleuchtungseinheit ist es folglich von besonderem Vorteil, wenn die einzelnen Optikkörper entlang einer jeweiligen Reihe gleich zueinander ausgebildet sind, jedoch sind die Optikkörper in den übereinander liegenden Reihen wenigstens teilweise zueinander anders ausgebildet, und es können beispielsweise zwei unterschiedliche Arten von Optikkörpern vorgesehen sein.
Beispielsweise kann der Linienfokus in der Mitte zwischen den vier Reihen liegen, sodass Optikkörper in den inneren Reihen unmittelbar oberhalb und unterhalb der Höhe des Linienfokus eine erste optische Ausgestaltung aufweisen, und die Optikkörper in den äußeren, weiter beabstandeten Reihen relativ zum mittigen Linienfokus weisen eine zweite optische Ausgestaltung zur Strahlformung auf. Aufgrund des sich nicht ändernden Linienfokus entlang der Haupterstreckungsrichtung der Beleuchtungseinheit sind dabei die Optikkörper innerhalb einer Reihe zueinander gleich ausgebildet. Bei mehreren nebeneinander angeordneten Optikarrays sind folglich auch Optikkörper aneinander gereiht, die innerhalb einer gemeinsamen Reihe zueinander gleich sind.
Die unterschiedlichen Strahlformungscharakteristiken der Optikkörper können beispielsweise durch eine voneinander abweichende geometrische Ausgestaltung der Trichterform der Optikkörper erzeugt werden. Auch ist es denkbar, über eine Oberflächenstrukturierung der Abstrahlseite der Optikkörper auf der Planfläche der Trägerplatte die unterschiedlichen Abstrahlcharakteristiken der Optikkörper zu erzeugen. Die Erfindung richtet sich weiterhin auf ein Optikarray mit einer Trägerplatte, in der mehrere Optikkörper aufgenommen sind, wobei die Optikkörper zur Fokussierung von Licht in einem gemeinsamen Fokus ausgebildet sind. Dabei sind die Optikkörper in Reihen in der Trägerplatte aufgenommen, wobei die Optikkörper in unterschiedlichen Reihen eine voneinander abweichende Strahlführungsform aufweisen und insbesondere weisen die Optikkörper innerhalb einer Reihe eine zueinander gleiche Strahlführungsform auf.
Mit besonderem Vorteil ist das Optikarray einteilig ausgebildet, sodass die Optikkörper mit der Trägerplatte einteilig und insbesondere materialeinheitlich ausgebildet sind. Dabei können die Optikkörper gemeinsam mit der Trägerplatte in einem einzigen Spritzgussvorgang im Kunststoff spritzgussverfahren hergestellt werden. Beispielsweise weist das Optikarray einen Kunststoff auf, der optisch transparent ist, insbesondere sind die Optikarrays aus einem Polymethylmethacrylat (PMMA) hergestellt.
Weitere, die Erfindung verbessernde Maßnahmen werden nachstehend gemeinsam mit der Beschreibung der Figuren näher dargestellt. Es zeigt:
Figur 1 eine Vorderansicht eines Optikarrays mit einer Trägerplatte und mit mehreren Optikkörpern,
Figur 2 eine Seitenansicht des Optikarrays mit beispielhaft gezeigtem emittiertem Licht, das in einem Fokus zusammenläuft,
Figur 3 eine perspektivische Ansicht eines Optikarrays von einer
Abstrahlseite zur Abstrahlung von Licht,
Figur 4 eine Ansicht eines Optikarrays von einer Rückseite, auf der sich die Optikkörper über der Trägerplatte erstrecken,
Figur 5 eine Teilansicht einer Beleuchtungseinheit mit mehreren auf einem Kühl- und Aufnahmekörper angeordneten Platinen und Optikarrays und
Figur 6 eine Querschnittsansicht durch die Beleuchtungseinheit gemäß der Querschnittslinie A-A.
In Figur 1 ist ein Optikarray 14 dargestellt, und das Optikarray 14 weist eine Trägerplatte 15 auf, in der beispielhaft zwölf Optikkörper 12 aufgenommen sind. Die Optikkörper 12 sind beispielhaft von einer Vorderseite gezeigt, die die Abstrahlseite zur Abstrahlung von Licht des Optikarrays wiedergibt. Um das Optikarray 14 beispielsweise an mehreren Distanzbolzen zu befestigen, insbesondere zu Anordnung vor der Platine und damit am Kühl- und Aufnahmekörper der Beleuchtungseinheit, sind in der Trägerplatte 15 mehrere Montagelöcher 18 eingebracht, die beispielhaft in den Zwischenbereichen zwischen den Optikkörpern 12 in die Trägerplatte 15 eingebracht sind. Das Ausführungsbeispiel zeigt insgesamt sechs Montagelöcher 18, durch die Befestigungselemente, beispielsweise Schraubelemente hindurchgeführt werden können, um das Optikarray 14 an den Distanzbolzen zu befestigen.
Figur 2 zeigt eine Seitenansicht des Optikarrays 14 gemäß Figur 1 , sodass in der Seitenansicht die plan ausgebildete Trägerplatte 15 dargestellt ist, und auf der der Abstrahlseite gegenüberliegenden Rückseite erstrecken sich die mehreren Optikkörper 12. Beispielhaft sind jedem der Optikkörper 12 Strahlengänge zugeordnet, die durch die Optikkörper 12 hindurchstrahlbares Licht 13 wiedergeben, und die Optikkörper 12 sind so ausgebildet, dass jeder Lichtstrahl des Lichtes 13 einen Fokus 16 durchläuft. Die vereinfachte Darstellung zeigt eine Fokussierung des Lichtes 3, wobei die dargestellten Strahlen des Lichtes 13 lediglich Hauptachsen bilden können, die Mittelachsen von kegelförmig abgestrahltem Licht durch die Optikkörper 12 bilden, sodass das von jedem der Optikkörper 12 abgestrahlte Licht selbst nicht im Fokus 1 6 fokussieren muss. Die Optikkörper 2 sind jedoch so ausgebildet, dass die Haupt-Abstrahlachsen des ausgesendeten Lichtes 13 durch die Optikkörper 12 den Fokus 1 6 durchwandern. Hierfür ist vorgesehen, dass die Optikkörper 12 abhängig von der Position in der Trägerplatte 15 zueinander unterschiedlich ausgebildet sind, wie in Zusammenhang mit den Figuren 3 und 4 näher dargestellt.
Die Figuren 3 und 4 zeigen in jeweils perspektivischen Ansichten ein Optikarray 14, wobei Figur 3 das Optikarray 14 von einer vorderen Abstrahlseite zeigt, und Figur 4 zeigt das Optikarray 14 von einer Rückseite. Die Ansichten zeigen jeweils die Trägerplatte 15 von der Abstrahlseite und von der Rückseite, und es sind beispielhaft zwölf Optikkörper 12 in der Trägerplatte 15 vorhanden. Auf der Rückseite weisen die Optikkörper 12 Einstrahlöffnungen 21 auf, und werden die Optikarrays 14 über den Leuchtdioden angeordnet, so kann in jede der Einstrahlöffnungen 21 von der Leuchtdiode bereitgestelltes Licht eingestrahlt werden. Die Optikkörper 12 sind massiv ausgebildet und bilden damit einen Vollmaterialkörper, sodass Licht in die kalottenförmige Vertiefung der Einstrahlöffnung 21 eingestrahlt wird, und auf der Abstrahlseite kann das Licht aus den Optikkörpern 12 über die vordere Planfläche der Trägerplatte 15 wieder austreten. Der eigentliche Optikkörper 12 mit einer Trichterform ist dabei aus massivem Kunststoff, insbesondere PMMA ausgebildet. Die Ansicht zeigt weiterhin die Montagelöcher 18, die in den Zwischenbereichen zwischen den Optikkörpern 12 in die Trägerplatte 15 eingebracht sind.
Zur Anordnung mehrere Optikarrays 14 nebeneinander weisen die Optikarrays sich gegenüberliegende seitliche Randbereiche 19 auf, die mit Vorsprüngen 20 versehen sind. Die Vorsprünge 20 passen puzzleartig in die zwischen den Vorsprüngen 20 vorhandenen Aussparungen benachbarter Optikarrays 14, sodass eine Vielzahl von Optikarrays 14 nebeneinander angeordnet werden kann, und die Reihen l-IV der Optikkörper 12 können mit der dargestellten versetzten Anordnung der Optikkörper 12 zwischen den verschiedenen Reihen l-IV von Array 14 zu Array 14 fortgesetzt werden.
Die Optikkörper 14, die sich in jeweils einer Reihe l-IV befinden, sind zueinander geometrisch gleich ausgebildet, und die Optikkörper 12 in den verschiedenen Reihen I bis IV sind zueinander unterschiedlich ausgebildet. Der zu erzeugende Fokus 16 gemäß Figur 2 liegt mit einem entsprechenden Abstand vor dem Optikarray 4 mit Bezug auf die Höhe etwa in der Mitte zwischen den Reihen II und III, sodass die Optikkörper 12 in der zweiten Reihe II und in der dritten Reihe III zueinander gleich ausgebildet sein können, und die Optikkörper 2 in der ersten Reihe I und in der vierten Reihe IV sind ebenfalls zueinander gleich ausgebildet. Jedoch sind die Optikkörper 12 der Reihen I und IV anders ausgebildet als die Optikkörper der Reihen II und III, wobei der geometrische Unterschied der Ausgestaltung der Optikkörper 12 so vorgesehen ist, dass die äußeren Optikkörper 12 in den Reihen I und IV stärker nach innen strahlen als die Optikkörper in den Reihen II und III. Im Ergebnis ergibt sich der Vorteil, dass trotz einer plan ausgebildeten Trägerplatte 15 das Licht 13 mit den jeweils in den Fokus 1 6 gerichteten Strahlengängen von allen Optikkörpern 12 aus jeder der Reihen I bis IV durch den Fokus
16 geführt werden kann, wie in Figur 2 gezeigt.
Figur 5 zeigt eine teilweise Ansicht einer Beleuchtungseinheit 1 für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, und die Beleuchtungseinheit 1 besitzt als wesentliches Strukturbauteil einen Kühl- und Aufnahmekörper 17. Auf einer Vorderseite des Kühl- und Aufnahmekörpers 17 sind mehrere Platinen 1 1 nebeneinander angeordnet, wobei die Anordnung der Platinen 1 1 nebeneinander in einer Haupterstreckungsrichtung L des länglich ausgeführten Kühl- und Aufnahmekörpers 17 vorgesehen ist.
Die Beleuchtungseinrichtung 1 ist zur besseren Darstellung mit dem Kühl- und Aufnahmekörper 7 nur teilweise gezeigt, auf dem nicht durchgehend über der gesamten Hauterstreckungsrichtung L Platinen 1 1 und Optikarrays 14 mit den mehreren Optikkörpern 12 angeordnet sind. Auf der Aufnahmefläche des Kühl- und Aufnahmekörpers 17 sitzen die Platinen 1 1 unmittelbar auf, auf denen die Leuchtdioden 10 angeordnet sind. Die Anordnung der Platinen erfolgt damit derart, dass in den Leuchtdioden 10 erzeugte Wärme über den Kühl- und Aufnahmekörper
17 abgeführt werden kann. Vor den Platinen 1 1 sind die Optikarrays 14 angeordnet, wobei die flächige Erstreckung der Platinen 1 1 einen etwa gleichen Grundriss aufweist wie die flächige Erstreckung der Trägerplatten 15. Die in der Figur 4 gezeigten Vorsprünge 20 im Randbereich 19 sind so gestaltet, dass mehrere Optikarrays 14 nebeneinander angeordnet werden können, und die Reihen, in Figur 5 beispielhaft gezeigt mit der Reihe I, der Optikkörper 12 setzen sich unterbrechungsfrei von Optikarray 14 zu Optikarray 14 fort. Figur 6 zeigt eine Querschnittsansicht durch die Beleuchtungseinheit 1 gemäß der Schnittlinie A-A aus Figur 5. Im Querschnitt ist der Kühl- und Aufnahmekörper 17 mit Kühlkanälen 22 gezeigt, und durch die Kühlkanäle 22 kann ein Kühlmittel hindurchgeführt werden, um den Kühl- und Aufnahmekörper 17 zu entwärmen. Auf der Aufnahmeseite des Kühl- und Aufnahmekörpers 17 befindet sich die Platine 1 1 , die plan am Aufnahmekörper 17 anliegt, um in die Platine 1 1 eingebrachte Wärme durch den Betrieb der Leuchtdioden 10 abzuführen.
Die Querschnittsansicht zeigt weiterhin Distanzbolzen 23, die durch die Platine 1 1 hindurchgeführt und im Kühl- und Aufnahmekörper 17 eingeschraubt sind. Das Optikarray 14 ist durch Schraubelemente 24 an den freien Enden der Distanzbolzen 23 verschraubt, sodass die einzelnen Optikkörper 12 vor den Leuchtdioden 10 angeordnet sind, und sodass Licht der Leuchtdioden 10 unmittelbar in die Optikkörper 12 eingekoppelt werden kann. Die Querschnittsansicht zeigt dabei weiterhin die einteilige Ausführung der Trägerplatte 15 mit den Optikkörpern 12 mittels der durchgehenden Schraffur.
Die Erfindung beschränkt sich in ihrer Ausführung nicht auf das vorstehend angegebene bevorzugte Ausführungsbeispiel. Vielmehr ist eine Anzahl von Varianten denkbar, welche von der dargestellten Lösung auch bei grundsätzlich anders gearteten Ausführungen Gebrauch macht. Sämtliche aus den Ansprüchen, der Beschreibung oder den Zeichnungen hervorgehenden Merkmale und/oder Vorteile, einschließlich konstruktiver Einzelheiten oder räumlicher Anordnung, können sowohl für sich als auch in den verschiedensten Kombinationen erfindungswesentlich sein. Bezugszeichen
1 Beleuchtungseinheit
10 Leuchtdioden
1 1 Platine
12 Optikkörper
13 Licht
14 Optikarray
15 Trägerplatte
16 Fokus
17 Kühl- und Aufnahmekörper
18 Montageloch
19 Randbereich
20 Vorsprung
21 Einstrahlöffnung
22 Kühlkanal
23 Distanzbolzen
24 Schraubelement
I erste Reibe
II zweite Reihe
III dritte Reihe
IV vierte Reihe
L Haupterstreckungsnchtung

Claims

Patentansprüche
1 . Beleuchtungseinheit (1 ) für eine Vorrichtung zur Fremdteilerkennung in der Spinnereivorbereitung, wobei die Beleuchtungseinheit (1 ) eine
5 Vielzahl von Leuchtdioden (10) in wenigstens mittelbarer Anordnung auf zumindest einer Platine (1 1 ) aufweist und dazu eingerichtet ist, in einen Inspektionskanal der Vorrichtung einzustrahlen, durch den zu reinigendes Fasermaterial hindurchführbar ist, und wobei den Leuchtdioden (10) jeweils ein Optikkörper (12) zugeordnet ist, der zur i o Strahlformung des von den Leuchtdioden (10) emittierten Lichtes
(13) dient, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere Optikkörper (12) ein einteilig ausgeführtes Optikarray (14) bilden, wobei mehrere Optikarrays (14) vor den Leuchtdioden (10) so angeordnet sind, dass jedem Optikkörper (12) eine Leuchtdiode (10) zugeordnet ist.
15
2. Beleuchtungseinheit (1 ) nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass das Optikarray (14) eine Trägerplatte (15) aufweist, mit der die mehreren Optikkörper (12) einteilig ausgebildet sind und mittels der die Optikkörper (12) starr miteinander verbunden
20 sind.
3. Beleuchtungseinheit (1 ) nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikkörper (12) in Reihen (I, II, III, IV) in der Trägerplatte (15) aufgenommen sind, wobei mehrere Optikarrays
25 (14) derart benachbart zueinander angeordnet sind, dass sich die
Reihen (I, II, III, IV) der Optikkörper (12) in benachbarten Optikarrays
(14) fortsetzen.
4. Beleuchtungseinheit (1 ) nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikkörper (12) benachbarter Reihen (I, II, III, IV) zur Erhöhung der Flächendichte versetzt zueinander angeordnet sind.
5
5. Beleuchtungseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Trägerplatte (15) plan ausgebildet ist und/oder dass die Optikkörper (12) in unterschiedlichen Reihen (I, II, III, IV) eine voneinander abweichende i o Strahlführungsform aufweisen.
6. Beleuchtungseinheit (1 ) nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikkörper (12) innerhalb einer Reihe (I, II, III, IV) eine zueinander gleiche Strahlführungsform aufweisen.
15
7. Beleuchtungseinheit (1 ) nach einem der vorgenannten Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikkörper (12) der Optikarrays (14) zur Fokussierung von Licht (13) in einem gemeinsamen Fokus (1 6) ausgebildet sind.
20
8. Beleuchtungseinheit (1 ) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Fokus (1 6) einen Linienfokus bildet, der sich in einer parallel zu den Reihen (I, II, III, IV) verlaufenden Richtung erstreckt und damit parallel zu einer
25 Haupterstreckungsrichtung (L) der Beleuchtungseinheit (1 ) verläuft.
9. Optikarray (14) mit einer Trägerplatte (15), in der mehrere Optikkörper (12) aufgenommen sind, wobei die Optikkörper (12) zur Fokussierung von Licht (13) in einem gemeinsamen Fokus (16)
30 ausgebildet sind.
10. Optikarray (14) nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Optikkörper (12) in Reihen (I, II, III, IV) in der Trägerplatte (15) aufgenommen sind, wobei die Optikkörper (12) in unterschiedlichen Reihen (I, II, III, IV) eine voneinander abweichende
5 Strahlführungsform aufweisen und/oder die Optikkörper (12) innerhalb einer Reihe (I, II, III, IV) eine zueinander gleiche Strahlführungsform aufweisen.
1 1 . Optikarray (14) nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, i o dass die Optikkörper (12) mit der Trägerplatte (15) einteilig und materialeinheitlich ausgebildet sind.
12. Optikarray (14) nach einem der Ansprüche 9 bis 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die die Optikkörper (12) mit der Trägerplatte
15 (15) in einem einzigen Spritzgussvorgang im
Kunststoffspritzgussverfahren hergestellt sind.
20
25
30
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