JP5032488B2 - 光学的な測定装置に用いられるハウジングおよびハウジングを製作するための方法 - Google Patents

Description

本発明は、特に糸監視のための光学的な測定装置に用いられるハウジングであって、当該ハウジングが、プラスチックから成形によって製作されるようになっており、当該ハウジングが、測定装置の構成エレメント、たとえば光源、センサまたはレンズを収容するようになっている形式のものに関する。

さらに、本発明は、光学的な測定装置のこのような形式のハウジングを製作するための方法に関する。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１５０５８１号明細書には、糸センサに用いられるハウジングが記載されている。このハウジングはプラスチックから射出成形法により製作され、糸センサの電子的な構成エレメントを収容するために働く。ハウジングは、測定ギャップを備えた測定装置を有している。測定ギャップを通して、糸が測定の間に案内される。測定装置は光学的なセンサと光源とを有している。両構成部材は測定装置内で取り囲まれていて、測定ギャップの、糸に面した側に配置されている。測定装置の表面は、糸の通過案内の間、糸に付着した艶出し剤もしくは繊維またはダストによって汚染される。このことは、測定結果の損害に繋がる。表面の所要のクリーニングには問題がある。なぜならば、侵食性のクリーナの不適切な使用時にまたはクリーニング時の機械的な負荷によって、測定装置の表面が直接損傷され得るからである。

米国特許第４７２８８００号明細書に基づき、繊維織物における不連続の欠陥を検出するための光学的な測定装置が公知である。この公知の測定装置では、この測定装置を防護するために、この測定装置がガラスディスクの背後に配置される。装置はハウジングを有している。このハウジングは、検出器システムの光学的な構成エレメントを収容するために働く。ガラスディスクの近傍を通って、監視したい繊維織物が案内される。ガラスディスクは、ハウジング内部へのダストおよび別の異物の侵入を阻止している。これによって、測定装置の光学的な構成エレメントの機能が維持される。ガラスディスクは、ハウジングの一方の側に設けられた溝内に収容され、ハウジングに対して適切なシール部材によってシールされ、この場合、シール材料によって溝内で取り囲まれる。

さらに、公知先行技術に基づき、このような形式のガラスディスクを接着剤によってハウジングに接着することが公知である。この接着の目的も同じく、測定装置内への、ハウジングとガラスディスクとの間に生ぜしめられる接合誤差に基づき形成されるギャップを通るダストまたは別の異物の侵入を阻止するだけでなく、ガラスディスクの落下に対する機械的な強度も発生させることである。

しかし、この公知先行技術に基づき公知の、ガラスディスクを光学的な測定装置のハウジングに取り付けるための方法は、一連の望ましくない影響を排除するかまたは回避することを不可能にする。したがって、ガラスディスクを接着するために使用される接着剤が、ガラスディスクの、必要となる規則的なクリーニングのために使用されるクリーニング媒体によって侵食されるかまたは分解される傾向にある。これは、ガラスディスクがもはや十分に落下に対して位置固定されていないことに繋がり得る。

このことは、米国特許第４７２８８００号明細書により使用されたシール材料にも同様に当てはまる。さらに、ガラスディスクの、ハウジングを越えて突出した縁部で繊維が接着剤もしくはシール材料に堆積され得る。このことは、特に測定装置が反射光検出および陰影の検出を実施するために形成されている場合に、繊維またはダストによる汚染に基づく測定装置の機能性の損害に繋がる。

したがって、本発明の課題は、公知先行技術に基づき公知の欠点を回避した、光学的な測定装置に用いられるハウジングを提案し、さらに、簡単にかつ廉価に実施可能である、光学的な測定装置に用いられるハウジングを製作するための方法を提供することである。

この課題を解決するために本発明の構成では、当該ハウジングに１つのガラスインサートが配置されており、該ガラスインサートが、構成エレメントを周辺影響に対して防護するために働いており、ガラスインサートが、成形時に生ぜしめられる収縮によって当該ハウジング内に嵌め込まれており、これによって、ガラスインサートを当該ハウジングが、密に枠体状に取り囲んでいるようにした。

本発明の有利な構成によれば、ガラスインサートが、該ガラスインサートを取り囲む当該ハウジングと同一平面を成して終わっている。

本発明の有利な構成によれば、当該ハウジングを製作するために使用されるプラスチックが、僅かな収縮傾向を備えた高強度のプラスチックである。

本発明の有利な構成によれば、プラスチックが、主として、芳香族化された部分結晶質の熱可塑性樹脂から成っている。

本発明の有利な構成によれば、ガラスインサートが、０．５ｍｍ〜２ｍｍの間の材料厚さを有している。

本発明の有利な構成によれば、当該ハウジングが、電気めっきによって被着された金属製のコーティング層を有している。

本発明の有利な構成によれば、ガラスインサートが、当該ハウジングの電気めっきの間にガラスインサートのメタライゼーションを回避する程度に僅かな鉛割合を有しているかまたは全く鉛割合を有していない。

本発明の有利な構成によれば、当該ハウジングの内部にウェブが配置されており、該ウェブが、各ガラスインサートに、当該ハウジングの内部に面した側の縁部で部分的にオーバラップしている。

本発明の有利な構成によれば、ガラスインサートが、平らな表面と、湾曲させられた表面とを備えて形成されている。

本発明の有利な構成によれば、測定対象物を供給するために働く測定スリットの領域に、互いに反対の側に位置する２つのガラスインサートが配置されている。

さらに、前述した課題を解決するために本発明の方法では、少なくとも１つのガラスインサートを、ハウジングの成形前に、該ハウジングを製作するために使用される金型内に配置し；少なくとも１つのガラスインサートを、ハウジングの成形時に、少なくとも１つのガラスインサートがその正確な位置を獲得しかつ測定装置の構成エレメントのために必要となるシールが保証されるように、ハウジングに結合するようにした。

本発明の有利な実施態様によれば、ハウジングを製作するために使用される材料の収縮によってガラスインサートを緊締する。

本発明の有利な実施態様によれば、ハウジングを電気めっきする。

本発明の有利な実施態様によれば、ハウジングを電気めっき後に熱処理する。

請求項１によれば、ハウジングに１つのガラスインサートが配置されており、このガラスインサートが、構成エレメントを周辺影響に対して防護するために働いており、ガラスインサートが、成形時に生ぜしめられる収縮によってハウジング内に嵌め込まれており、これによって、ガラスインサートをハウジングが、密に枠体状に取り囲んでいることが提案されている。こうして、ガラスインサートとハウジングとの間にダスト密な閉鎖が達成される。これによって、ハウジング内に配置された測定装置の品質が維持されたままとなる。少なくとも１つのガラスインサートとハウジングとの間のギャップ内への、測定精度に不利な影響を与え得る望ましくない繊維集積またはダスト堆積は生ぜしめられ得ないので、監視したい糸を測定装置に供給する測定スリットにおいて、この領域を空けておくための手間が著しく減少させられる。接着剤または別のシール・位置固定材料の使用の省略によって、同じくダスト堆積または繊維堆積に対して敏感である張り出した縁部が回避される。

特にガラスインサートは、このガラスインサートを取り囲むハウジングと同一平面を成して終わっていてよい。これによって、望ましくない繊維堆積またはダスト堆積に繋がる、公知先行技術による固定形式の事例のような、ハウジング表面を越えて突出した縁部が形成されないことが達成される。

有利には、ハウジングを製作するために使用されるプラスチックは、僅かな収縮傾向を備えた高強度のプラスチックであってよい。このようなプラスチックは、このプラスチックから製作されたハウジングがねじり剛性的であり、これによって、たとえばガラスインサートの所要のクリーニング時に生ぜしめられるような外的な機械的な負荷に基づくハウジングの僅かなねじりによるガラスインサートの破損を回避することができる点で優れている。もう１つには、ガラスインサートを成形時に密にかつ同一平面を成して嵌め込むためには、前述したような収縮傾向で十分である。

特にプラスチックは、主として、芳香族化された部分結晶質の熱可塑性樹脂、たとえばポリアリルアミドから成っていてよい。この熱可塑性樹脂から、機械的に負荷可能なねじり剛性的なハウジングを製作することができる。このことは、特に熱可塑性樹脂に添加される充填材料、たとえばガラス繊維、無機質の充填物質、炭素繊維またはこれに類するもの使用によって達成される。ハウジングを製作するために使用されるプラスチックの収縮時に生ぜしめられる、特にガラスインサートの外側の縁部に加えられる押圧力はその僅かな量に基づき、収縮の過程によってガラスインサートがハウジング内に嵌め込まれる場合に、ガラスインサートが、このガラスインサートに発生させられる内的な応力によって割れることに繋がらない。

本発明の有利な構成では、ガラスインサートが０．５ｍｍ〜２ｍｍの間の材料厚さを有していてよい。この場合、ガラスインサートは面平行な表面を有していてよい。驚くべきことに、プラスチックの収縮特性が、僅かな材料厚さを備えたガラスインサートの使用を許容することが分かった。ガラスインサートの弾性は、このガラスインサートの破損が生ぜしめられることなしに、収縮時に発生させられる応力を吸収することができれば十分である。もう１つには、ガラスインサートは、表面の、測定値悪化に繋がり得る変形が生ぜしめられない程度に形状安定性である。

ガラスインサートの可能な限り僅かな材料厚さによって、ガラスインサートを通る光の、進行させたい経路が最小限に抑えられる。このことは、測定精度および測定手間に対して特に有利である。なぜならば、材料厚さの増加につれて、光源から出発した光の散乱が、受光器、たとえばフォトダイオードまたはその他の光学的なセンサへの途中で増加するからである。より長い経路を補償するためには、受光器の表面が相応に増加させられなければならない。しかし、このことは、受光器に衝突しかつ受光器の測定精度に不利な影響を与える環境光の影響の増加を随伴する。環境光とは、直接的にまたは間接的にガラスインサートを通って受光器に衝突し得る、たとえば日光または人工的な照明と解される。したがって、僅かな材料厚さのガラスインサートの使用によって、小さな表面を備えた受光器の使用が可能となる。これによって、測定精度が環境光影響の低減によって改善される。さらに、ハウジングのために使用されるプラスチックによって、僅かな材料厚さを備えたガラスの使用が可能になる。なぜならば、ハウジングの高い剛性および形状安定性に基づき、ハウジングに加えられる機械的な負荷が、ガラスインサートを破壊することに繋がらないからである。

さらに、ハウジングは、電気めっきによって被着された金属製のコーティング層を有していてよい。ハウジングのコーティング層は、特に敏感な電子的な構成素子を、測定精度および寿命に不利な影響を与える静電気放電に対して防護するために働く。

このためには、ガラスインサートが、ハウジングの電気めっきの間にガラスインサートのメタライゼーションを回避する程度に僅かな鉛割合を有しているかまたは全く鉛割合を有していない。

有利には、ハウジングの内部にウェブが配置されていてよく、このウェブが、少なくとも１つのガラスインサートに、ハウジングの内部に面した側の縁部で部分的のオーバラップしている。こうして、少なくとも１つのガラスインサートが、外部から表面に加えられる、たとえばガラスインサートの所要のクリーニング時の圧力によってハウジングの内部に押し込まれることを回避することができる。このことは自体、測定装置の損傷または少なくともガラスインサートの破壊に繋がり得る。

ガラスインサートの表面の面平行な構成に対して択一的には、ガラスインサートが、平らな表面と、湾曲させられた表面とを備えて形成されていてよい。また、両表面が湾曲させられて形成されていてもよい。これによって、ガラスインサートがさらに付加的な光学的な機能を引き受けることができる。

有利には、測定対象物を供給するために働く測定スリットの領域に、互いに反対の側に位置する２つのガラスインサートが配置されていてよい。これによって、送光器として光源と、受光器としてのセンサとの、互いに反対の側に位置する配置が可能となる。このことは、測定目的に対して有利な配置であると判明している。

請求項１１によれば、少なくとも１つのガラスインサートを、ハウジングの成形前に、このハウジングを製作するために使用される金型内に配置し、少なくとも１つのガラスインサートを、ハウジングの成形時に、少なくとも１つのガラスインサートがその正確な位置を獲得しかつ測定装置の構成エレメントのために必要となるシールが保証されるように、ハウジングに結合することが提案される。こうして獲得可能な、ハウジング内への少なくとも１つのガラスインサートの正確な嵌込みは、光学的な測定装置の構成エレメントを収容するために働くハウジングの内部が遮蔽され、主として、ダストまたは別の異物から免れているという利点を有している。さらに、成形時には、ハウジングの、少なくとも１つのガラスインサートのために設けられた切欠き内へのガラスインサートの嵌合正確な配置が達成される。

少なくとも１つのガラスインサートをハウジング内に追補的に挿入しかつ後続の１回の作業工程でハウジングに接着することはもはや不要となる。これによって、製作コストが削減される。ガラスインサートを固定しかつシールするための接着剤または別のシール手段または位置固定手段の使用の省略によって、ガラスインサートを取り囲むハウジングに、繊維またはダストの望ましくない集積が生ぜしめられ得る付加的な縁部は生ぜしめられない。さらに、こうして取り付けられたガラスインサートはクリーニング媒体に対して鈍感となる。なぜならば、ガラスインサートとハウジングとの間に、シールもしくは固定のための物質が位置していないからである。この物質はクリーニング媒体によって侵食され得るかまたは分解され得る。

有利には、ハウジングの製作のために使用される材料の収縮によって、ガラスインサートが、取り囲むハウジングによって緊締されてよい。こうして、成形時に常に生ぜしめられる、ハウジングの製作のために使用される材料の収縮を利用することができ、ハウジング内へのガラスインサートの、同一平面を成した形状接続的な嵌込みを達成することができる。この場合、シールまたは固定のための付加的な補助手段に頼る必要はない。

特に成形に続く収縮プロセスによって、ハウジングへのガラスインサートの貫通部なしの配置を達成することができる。ガラスインサートをハウジングに接着剤または相応のシール手段または位置固定手段の使用に対して択一的に固定することができる、たとえばリベット、ねじまたはこれに類するものの使用の省略に基づき、測定領域に付加的な張出し部は形成されない。この張出し部は、縁部への繊維またはダストの集積に対する作用点であるかまたはハウジングのまたはガラスインサートの表面を越えて突出した突出部への繊維またはダストの集積に対する作用点である。

さらに、ハウジングが成形後に電気めっきされてよい。この電気めっきによるコーティング層は均一なかつ空所なしのコーティング層に繋がる。このコーティング層は、化学的に被着されたベース層に廉価に被着することができる。このことは、製造技術的に生ぜしめられる、ハウジングとガラスインサートとの間の移行領域における万が一の毛管ギャップまたは斑を充填しかつ補償することができるという利点を有している。

ハウジングの電気めっきの更なる利点は、電気めっき時にガラスインサートの縁部を取り囲んで狭幅の枠体が形成されることにある。この枠体はハウジングとガラスインサートとの間の移行部を取り囲んでいる。枠体は、ガラスインサートを付加的に位置固定することに貢献している。

ハウジングの電気めっきには、コーティングしたい表面の一貫した材料組成が必要となる。なぜならば、種々異なる材料の使用によって、電気めっき浴内での種々異なる液体の使用が生ぜしめられるからである。これらの液体は各材料に調和されなければならない。したがって、たとえばガラスインサートの縁部を取り囲む緩衝材料または遮断材料の使用が不可能となる。ガラスインサートの表面への保護層の被着も同様に排除される。なぜならば、この保護層が光学的な特性に影響を与えるからである。

さらに、ガラスインサートにおける残りの残留応力を減少させるために、ハウジングが電気めっき後に熱処理されてよい。

以下に、本発明を、図面に示した実施例につき詳しく説明する。

図１に示した、たとえば糸監視装置としてロータ紡績機の紡績箇所に使用することができるような光学的な測定装置は、有利には反射光検出および陰影の検出を実施するために備え付けられている。このような形式の測定装置の機能原理は知られており、したがって、ここでは詳しく説明しない。

糸監視装置はハウジング１内に配置されている。このハウジング１は測定スリット４を有している。この測定スリット４は、監視したい糸を通過案内するために働く。この糸は、ハウジング１内に配置された光学的な手段（図示せず）、たとえばレンズ、センサ、光源およびこれに類するものの近傍で測定スリット４を通過し、これによって、糸の品質が連続的に監視される。光学的な手段を汚染に対して防護するためには、ハウジング１が測定スリット４の測定領域で透明なカバーによって閉鎖される。

このカバーはガラスインサート３として形成されている。カバーとしてのガラスインサート３の使用は、簡単なかつ廉価な製作の利点を有している。さらに、ガラスインサート３は、従来頻繁に使用されていたプラスチックディスクに比べて、艶出し剤およびこれに類するものからカバーをクリーニングするためのクリーニング媒体の使用に対して十分に鈍感となる。さらに、ガラスインサート３は、プラスチックインサートと異なり静的に帯電されない。さもないと、このことは、付着する繊維・ダスト粒子によるカバーの表面の汚染に繋がる恐れがある。

ハウジング１の製作は、プラスチックからの射出成形法での成形によって行われる。ガラスインサート３をハウジング１に固定するために、本発明によれば、ガラスインサート３を射出成形によるハウジング１の製作前に、このハウジング１のために設けられた金型内に配置することが提案されている。この場合、ガラスインサート３はすでに射出成形前に、完全なハウジング１に対して規定された位置をとっている。次いで、金型内に配置されたガラスインサート３がプラスチックの射出成形によって、このプラスチックで取り囲まれる。ハウジング１を製作するために使用されるプラスチック、たとえば芳香族化された部分結晶質の熱可塑性樹脂、たとえば名称ＩＸＥＦまたはＧｒｉｖｏｒｙで知られている、僅かな収縮傾向を備えた高強度のプラスチックであるポリアリルアミドをベースとしたプラスチックの適切な選択によって、ガラスインサート３が、射出成形に続く収縮プロセスの間にハウジング１内に嵌め込まれることが達成される。このプラスチックの僅かな収縮傾向は、ハウジング１の製作のために使用されるプラスチックの収縮時に特にガラスインサート３の外側の縁部に生ぜしめられる押圧力によって、ガラスインサート３が、そこに発生させられた応力に基づき割れないことを生ぜしめる。

ガラスインサート３が、このガラスインサート３に外部から加えられる、たとえばガラスインサート３のクリーニング時の圧力によってハウジング１の内部に押し込まれることを回避するためには、ハウジング１の内部にウェブ２が設けられている。このウェブ２は各ガラスインサート３に、ハウジング１の内部に面した側の縁部で少なくとも部分的にオーバラップしている。

収縮プロセスに続いて、ハウジング１が電気めっきされる。これによって、場合により残された、ハウジング１とガラスインサート３との間のギャップが、電気めっきのために使用される金属で充填され、シールされる。電気めっきの間に金属がガラスインサート３の表面に堆積させられることを回避するためには、ガラスインサート３の製作のために、極めて僅かな鉛割合しか有していないかまたは全く鉛割合を有していないガラスが使用される。

さらに、電気めっき時にガラスインサートの縁部を取り囲んで狭幅の枠体が形成される。この枠体はハウジングとガラスインサートとの間の移行部を取り囲んでいる。枠体によって、ハウジングとガラスインサートとの間の領域における、場合により存在する縁部または斑（むら）が補償される。さらに、枠体は、ガラスインサートを付加的に位置固定し、これによって、このガラスインサートを落下に対して防護することに貢献している。

図２〜図４には、ガラスインサート３の３つの構成が示してある。この場合、図２に示したガラスインサート３が面平行な表面を有しているのに対して、図３に示したガラスインサート３は、平らな表面と、湾曲させられた表面とを有している。図４によれば、両表面が湾曲させられて形成されている。この場合、ガラスインサート３の材料厚さは、０．５ｍｍ〜２ｍｍの間にある。

光学的な測定装置のハウジングの断面図である。 ガラスインサートの第１の構成の断面図である。 ガラスインサートの第２の構成の断面図である。 ガラスインサートの第３の構成の断面図である。

符号の説明

１ ハウジング、 ２ ウェブ、 ３ ガラスインサート、 ４ 測定スリット

Claims (13)

1. 光学的な測定装置に用いられるハウジング（１）であって、当該ハウジング（１）が、プラスチックから成形によって製作されるようになっており、当該ハウジング（１）が、測定装置の構成エレメントを収容するようになっている形式のものにおいて、当該ハウジング（１）に１つのガラスインサート（３）が配置されており、該ガラスインサート（３）が、構成エレメントを周辺影響に対して防護するために働いており、ガラスインサート（３）が、成形時に生ぜしめられる収縮によって当該ハウジング（１）内に嵌め込まれており、これによって、ガラスインサート（３）を当該ハウジング（１）が、密に枠体状に取り囲んでいることを特徴とする、光学的な測定装置に用いられるハウジング。
2. ガラスインサート（３）が、該ガラスインサート（３）を取り囲む当該ハウジング（１）と同一平面を成して終わっている、請求項１記載のハウジング。
3. プラスチックが、芳香族化された部分結晶質の熱可塑性樹脂から成っている、請求項１または２記載のハウジング。
4. ガラスインサート（３）が、０．５ｍｍ〜２ｍｍの間の材料厚さを有している、請求項１から３までのいずれか１項記載のハウジング。
5. 当該ハウジング（１）が、電気めっきによって被着された金属製のコーティング層を有している、請求項１から４までのいずれか１項記載のハウジング。
6. ガラスインサート（３）が、当該ハウジング（１）の電気めっきの間にガラスインサート（３）のメタライゼーションを回避する程度に僅かな鉛割合を有している、請求項１から５までのいずれか１項記載のハウジング。
7. 当該ハウジング（１）の内部にウェブ（２）が配置されており、該ウェブ（２）が、各ガラスインサート（３）に、当該ハウジング（１）の内部に面した側の縁部で部分的にオーバラップしている、請求項１から６までのいずれか１項記載のハウジング。
8. ガラスインサート（３）が、平らな表面と、湾曲させられた表面とを備えて形成されている、請求項１から７までのいずれか１項記載のハウジング。
9. 測定対象物を供給するために働く測定スリット（４）の領域に、互いに反対の側に位置する２つのガラスインサート（３）が配置されている、請求項１から８までのいずれか１項記載のハウジング。
10. 請求項１から９までのいずれか１項記載の、光学的な測定装置のハウジング（１）を製作するための方法において、
    −少なくとも１つのガラスインサート（３）を、ハウジング（１）の成形前に、該ハウジング（１）を製作するために使用される金型内に配置し；
    −少なくとも１つのガラスインサート（３）を、ハウジング（１）の成形時に、少なくとも１つのガラスインサート（３）がその正確な位置を獲得しかつ測定装置の構成エレメントのために必要となるシールが保証されるように、ハウジング（１）に結合することを特徴とする、光学的な測定装置のハウジングを製作するための方法。
11. ハウジング（１）を製作するために使用される材料の収縮によってガラスインサート（３）を緊締する、請求項１０記載の方法。
12. ハウジング（１）を電気めっきする、請求項１０または１１記載の方法。
13. ハウジング（１）を電気めっき後に熱処理する、請求項１２記載の方法。

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