NL7920057A - Inrichting voor het detecteren van een continu draadvormig materiaal. - Google Patents

Description

PCT N/29.747-dV/f. 7 ί]ιΑ „ - 7 ί w £, u Ci b /

Inrichting voor het detecteren van een continu draadvormig materiaal.

De uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het detecteren van een continu draadvormig materiaal, voorzien van een geleidingsorgaan voor het geleiden van dit materiaal in een hoofdbewegingsrichting, een optische 5 sensor met een lichtbron en een lichtdetector.

Er zijn verschillende inrichtingen bekend voor het detecteren van een draad of streng, terwijl deze wordt voortbewogen. Veel van deze bekende inrichtingen maken gebruik van een lichtbron, waarbij het door de streng gere-10 flecteerde licht wordt gebruikt voor het bekrachtigen van een lichtsensor, waardoor een aanwezigheidssignaal wordt verkregen.

Een dergelijke inrichting wordt bijvoorbeeld beschreven in het Amerikaanse octrooischrift 4.010.908, waar-15 in een geleidingsorgaan voor een draad of streng wordt beschreven, alsmede een vezeloptieksysteem, dat licht toevoert aan het geleidingsorgaan en dat het door de streng gereflecteerde licht ontvangt. Andere bekende inrichtingen, die gebruik maken van gereflecteerd licht voor het vaststellen van 20 de aanwezigheid van de streng worden bijvoorbeeld beschreven in de Britse octrooischriften 1.124.590 en 779.548.

Bij deze bekende inrichtingen dient echter de draaddetectiezone met slaglicht te worden verlicht of moet de draad in de detectiezone worden gehouden, waardoor in het 25 eerstgenoemde geval een lage signaal/ruis—verhouding ontstaat, terwijl in het tweede geval de draad zelf aan slijtage onderhevig is. Bovendien is bij deze bekende inrichtingen een krachtiger lichtbron nodig dan een vaste stof-lichtbron, welke volgens de uitvinding kan worden toegepast.

30 De uitvinding beoogt een inrichting van de in de aanhef genoemde soort te verschaffen, waarbij de genoemde bezwaren op eenvoudige doch niettemin doeltreffende wijze zijn ondervangen.

Volgens de uitvinding heeft de inrichting 35 hiertoe het kenmerk, dat het geleidingsorgaan de beweging van het materiaal beperkt in een richting, die nagenoeg . loodrecht op de hoofdbewegingsrichting staat, waarbij de 792 00 57 -2- sensor een brandspuntszone bezit en zodanig nabij het materiaal is opgesteld, dat de brandpuntszone zich althans nagenoeg aan de buitengrens van de beperkte dwarsbeweging bevindt, waarbij de detector het door het materiaal gereflecteerde 5 licht van de lichtbron waarneemt als het materiaal in de brandpuntszone komt tijdens de beweging van het materiaal in dwarsrichting, en waarbij de sensor buiten de brandpuntszone althans nagenoeg ongevoelig is voor het gereflecteerde licht.

Volgens de uitvinding zijn de detector 10 en de lichtbron, welke een vaste stof-lichtbron kan zijn, in een sensorlichaam gemonteerd, waarbij het brandpunt van de sensor op een afstand van het sensorlichaam ligt. De gevoeligheid of responsie van de sensor is maximaal binnen de brandpuntszone en is althans nagenoeg nul buiten deze brandpunts-15 zone. Voorts is een geleidingslichaam aanwezig met een gelei-dingsopening, door welke opening het draad- of strengvormige materiaal wordt geleid. De sensor is zodanig ten opzichte van het geleidingsorgaan gemonteerd, dat het brandpunt zich althans nagenoeg op het binnenoppervlak van het geleidingsor-20 gaan bevindt. De draad of streng, die door het geleidingsorgaan passeert, kan in elke richting in het vlak van het geleidingsorgaan bewegen, waarbij de sensor een signaal levert, als het materiaal de lichtbundel opvangt en de lichtbundel naar de lichtdetector reflecteert.

25 Het uitgangssignaal van de sensor is im pulsvormig en wordt intermitterend opgewekt in responsie op de beweging van de draad of streng voor de brandpuntszone van de optische sensor.

Het impulsvormige uitgangssignaal van de 30 lichtsensor wordt te zamen met een geschikt kloksignaal aan een besturingsorgaan geleverd. Het kloksignaal heeft tot gevolg, dat het besturingsorgaan een uitgangssignaal levert, dat aangeeft, dat de streng niet aanwezig is, als een signaal van de sensor niet Binnen een voorafbepaalde tijdsperiode 35 wordt ontvangen. Als het sensorsignaal binnen de bepaalde tijdsperiode wordt ontvangen, wordt het besturingsorgaan door dit signaal teruggesteld en een nieuwe periode gestart.

De inrichting volgens, de uitvinding heeft twee belangrijke voordelen.

40 Door toepassing van een sensor met een 782 0 0 57 -3- kleine brandpuntszone binnen het meest nabij de sensor gelegen deel van het geleidingsorgaan wordt bereikt, dat alleen een signaal wordt geleverd als de draad in de brandpuntszone komt, waardoor een signaalpuls door de lichtdetector wordt 5 opgewekt. Hierdoor wordt op doelmatige wijze het totale aantal door de sensor opgewekte pulsen verkleind, aangezien de brandpuntszone slechts een klein gedeelte uitmaakt van de totale opening van het geleidingsorgaan. Dit kleinere aantal signalen heeft het voordeel, dat een hogere signaal/ruis-10 verhouding wordt verkregen, daar het gemiddelde signaalniveau ten opzichte van de puls lager is.

Bovendien kan door toepassing van een kleine brandpuntszone een kleine lichtbron worden benut, terwijl bij de bekende inrichtingen een grote lichtbron, zoals een gloei-15 lamp nodig was om een geheel gebied te bestrijken. Hierdoor kan een vaste stof-lichtbron, zoals een lichtemitterende diode, worden toegepast. Dit heeft een verkleining van het energieverbruik van de eenheid tot gevolg, terwijl voorts de sig-naal/ruis-verhouding verder wordt verbeterd.

20 Het bij het beschreven uitvoeringsvoorbeeld toegepaste geleidingsorgaan is niet essentieel voor de toepassing van de uitvinding. Het wordt gebruikt voor de bevestiging van de sensor. Elke andere geschikte bevestiging kan worden gebruikt voor het aanbrengen van de sensor nabij de baan van 25 de streng.

Het afgebeelde geleidingsorgaan verricht twee functies. Het dient als bevestiging voor de sensor en kan voorts de beweging van de streng of vezel beperken tot een richting, welke in hoofdzaak dwars op de hoofdbewegings-30 richting staat. De in de hoofdbewegingsrichting' of langsrich-ting bewegende streng of vezel beweegt ook in een richting, die in hoofdzaak dwars op de lengterichting staat, waarbij de streng of vezel in en uit de brandpuntszone van de sensor beweegt.

35 Opgemerkt wordt echter, dat de uitvinding in overeenstemming met de beschreven principes kan worden toe^-gepast, zonder de aangegeven vorm van het geleidingsorgaan of zonder dat het sensorlichaam in het geleidingsorgaan wordt gemonteerd.

40 Als de dwarsbeweging van de streng of draad 792 0 0 57 -4- bijvoorbeeld door de aard van het proces is beperkt, kan de sensor door middel van elk geschikt bevestigingsorgaan-zodanig worden geplaatst, dat het brandpunt zich in de baan van de dwarsbeweging van de streng of draad bevindt en wel al-5 thans nagenoeg nabij de buitengrens van deze beperkte dwarsbeweging.

Het geleidingsorgaan kan bijvoorbeeld bestaan uit de eindklemmen van de wikkel- en voorraadhaspels of kan bestaan uit geleidingen, die op afstand liggen van de 10 sensor, zoals rollen of pennen voor het wijzigen van de richting van de streng of draad of kan bestaan uit elektrostatische of pneumatische geleidingsmiddelen. Welke soort geleidingsmiddelen ook wordt toegepast, de draad of streng zal tijdens de beweging in de hoofdbewegingsrichting tevens, 15 en althans willekeurig en intermitterend, door het brandpunt van de sensor passeren. Voor toepassing van de uitvinding is het niet noodzakelijk, dat de draad of streng doorlopend in het brandpunt ligt, doch dient de draad of streng willekeurig door het brandpunt van de sensor te passeren met een inter-20 mitterende frequentie, welke hoog genoeg is om een tijdige responsie bij het optreden van een breuk te waarborgen.

De uitvinding maakt het mogelijk, dat de optische sensor zodanig wordt opgesteld, dat het brandpunt wordt doorkruist door het draadvormige materiaal als dit 25 in de hoofdbewegingsrichting en dwars op deze richting beweegt. Door toepassing van een optische sensor, welke buiten t de grenzen van deze dwarsbeweging is opgesteld, doch waarbij het brandpunt van de sensor binnen het gebied van de dwars-bewegingen ligt, wordt door de willekeurige en intermitteren-30 de beweging van het materiaal in en uit de brandpuntszone een signaal opgewekt.: Dit signaal geeft de aanwezigheid van de streng aan zonder dat de energie nodig is voor het verlichten van het gehele gebied van de dwarsbewegingen of voor de benodigde besturing van het licht over de streng, of voor 35 het aanraken van de streng of voor het onderwerpen van het materiaal aan elektrische velden.

De uitvinding wordt hierna nader toegelicht aan de hand van de tekening, waarin een uitvoeringsvoorheeld : is weergegeven.

40 i Fig. 1 is een perspectivisch aanzicht van 782 0 0 57 -5- het geleidingsorgaan in uiteengenomen toestand, waaruit blijkt op welke wijze de sensoreenheid in het geleidingsorgaan kan worden geschoven.

Fig. 2 is een onderaanzicht van het geheel 5 samengestelde geleidingsorgaan volgens het vlak II-II uit fig. 1.

Fig. 3 is een gedeeltelijk weergegeven zijaanzicht van het volledig samengestelde geleidingsorgaan volgens het vlak III-III uit fig. 1.

10 Fig. 4 is een blokschema van een besturings- orgaan, dat volgens de uitvinding kan worden toegepast.

Fig. 5 geeft schematisch weer op welke wijze een aantal lichtsensoren kan worden aangesloten.

Fig. 6 is het schema van een besturingsor-15 gaan, dat volgens de uitvinding kan worden toegepast.

In fig. 1 is een geleidingsorgaan 1 weergegeven, dat is voorzien van een uitsparing of groef 3, waarin een sensor 5 kan worden opgenomen. De vorm van de groef 3 is aangepast voor het opnemen van de sensor, welke een smal 20 einde 7 heeft en geleidelijk breder wordt tot een breder einde 9. De werkzame eenheden van de sensor, welke een licht-emitterende diode 11 en een detector 13 voor het gereflecteerde licht omvatten, zijn aan het smalle einde 7 aangebracht en bezitten een brandpuntszone 15, waarin de gevoeligheid 25 maximaal is en die op enige afstand onder het smalle einde 7 ligt. Aansluitingen 21 en 23 zijn respectievelijk verbonden met de lichtbron 11 en de lichtdetector 13, Via welke aansluitingen resp. energie aan de lichtbron 17 wordt toegevoerd en signalen van de lichtdetector 13 worden ontvangen. Het 30 sensorlichaam 5 wordt in de richting van de pijl 25 in de groef 3 geschoven en kan door elk geschikt bevestigingsorgaan op zijn plaats worden gehouden, bijvoorbeeld door een schroef of dergelijke.

De divergerende wanden van het sensorlichaam 35 5 komen tegen overeenkomstige divergerende wanden 27 van de groef 3 te liggen, die zijn gevormd voor het op de juiste wijze opnemen van het sensorlichaam 5.

Het geleidingsorgaan 1 bezit een opening 29, waardoor een draad·*· of strengvormig materiaal 31 passeert, 40 De draad beweegt in een hoofdrichting 31 volgens de as van de 782 0 0 57 ' -6- opening 29 en kan tevens in elke dwarsrichting bewegen, zoals door de pijlen 33 is aangeduid. Het brandpunt 15 van de lichtsensor is aangegeven op althans nagenoeg het inwendig oppervlak van de geleidingsopening 29.

5 In fig. 2 is een onderaanzicht van het sa mengestelde geleidingsorgaan weergegeven volgens het vlak II-II uit fig. 1. De lichtbron 11 en de lichtdetector 13 van de sensoreenheid 5 zijn hierbij gericht naar het inwendig oppervlak van de geleidingsopening 29, waarbij de brandpuntszone 10 15 zich althans nagenoeg in dit inwendig Oppervlak van de geleidingsopening 29 bevindt.

Fig. 3 toont een gedeeltelijk weergegeven zijaanzicht van de sensor volgens het vlak III-III uit fig. 1 waarbij het geleidingsorgaan weer geheel is samengesteld.

15 De brandpuntszone 15 is weer althans nagenoeg in het inwendige oppervlak van de geleidingsopening 29 afgebeeld. Het draadvormige materiaal 35, dat dwars op de hoofdbewegingsrichting beweegt, zoals door de pijlen 33 is aangegeven, vangt het licht van de lichtbron in de brandpuntszone 15 op en 20 reflecteert dit licht naarde lichtdetector 13, welke dan een signaal opwekt.

Een geschikt besturingsorgaan voor het detecteren van het signaal en het besturen van het proces is in fig. 4 afgebeeld. Het besturingsorgaan heeft een ingang 25 23', waaraan het pulsignaal van de lichtdetector 13 kan worden geleverd. Voorts levert eenklokgenerator 37 een ingangssignaal aan het besturingsorgaan. Het besturingsorgaan levert een uitgangssignaal , dat aangeeft, dat de streng niet aanwezig is, tenzij binnen een door de klokgenerator 37 bepaalde 30 tijdsduur een signaal op het aansluitklemmenpaar 23’ wordt ontvangen.

Verschillende bekende inrichtingen kunnen worden toegepast. Het besturingsorgaan kan bijvoorbeeld een teller omvatten, welke door een signaal op de klemmen 23’ 35 wordt teruggesteld op een voorafbepaalde telstand, waarna onder besturing van de klokgenerator 37 tot nul wordt geteld en een uitgangssignaal op de lijn 39 wordt geleverd, tenzij binnen het op deze wijze bepaalde tijdinterval een nieuw ; signaal op de klemmen 23’ wordt ontvangen.

40 «9AAAAPT Fig. 6 geeft een besturingsorgaan weer, 79 Z 0 0 57 * -7- dat volgens de uitvinding kan worden toegepast. De met een streeplijn aangeduide eenheid is de optische sensor, welke uit de LED (lichtemitterende diode) en de lichtdetector bestaat. In serie met de voedingsaansluiting van de LED op een 5 constante stroombron van 40 ma is een weerstand van 82 JL· opgenomen.Door reflectie van licht door de streng wordt een signaal door de sensor opgewekt en een pulsingangssignaal aan de transistor geleverd, waardoor ς>χ geleidend wordt en een ;condensator C ontladen wordt. Bij afwezigheid van een sensor-10 signaal wordt de condensator C opgeladen, aangezien de transistor dan niet-geleidend is. Na een tijdperiode, die wordt bepaald door de tijdconstante RC, bereikt de spanning over de condensator C de drempelspanning van een Schmitt -trekker, waardoor de uitgang hiervan omschakelt van een 15 "strengaanwezig" -signaal naar een "strengafwezig”-signaal.

In de handel is een geschikte sensor verkrijgbaar, welke hierbij kan worden toegepast en wel de Optron OPB-125A.

In fig. 5 is weergeven op welke wijze de 20 uitvinding kan worden toegepast met een aantal detectoren en een aantal LED lichtbronnen, die in serie op een constante stroombron zijn aangesloten. De constante stroombron is met de streeplijn 41 aangeduid. De uitgang 43 van de stroombron 4.1 is aangesloten op een met de accolade 45 aangeduide reeks 25 lichtemitterende dioden, welke reeks anderzijds op een aan-sluitpen 47 is aangesloten. De constante stroombron, die op de serieschakeling van de lichtemitterende dioden is aangesloten, waarbij elke diode overeenkomt met een lichtbron 17 van een sensor 5, verschaft een althans nagenoeg gelijke 30 lichtopbrengst voor alle lichtsensoren en waarborgt het handhaven van een althans nagenoeg uniforme responsie voor het aantal geleidingsorganen.

De constante stroombron 41 is slechts bij wijze van voorbeeld weergegeven en dient niet als beperking 35 voor de uitvinding te worden beschouwd, aangezien elk bekend type constante stroombron kan worden gebruikt, De variabele weerstand met een bereik van 35 - 50 JL wordt in de praktijk op 40 ma bij kortsluiting ingesteld, zodat 12 in serie geschakelde lichtemitterende dioden met een stroom van 40 ma en 40 een gelijkspanning van 24 V kunnen worden gevoed. De verster- 7112 0 0 57 Λ -8- ker is in de handel verkrijgbaar als type CA-3085 A.

782 0 0 57

Claims (8)

1. Inrichting voor het detecteren van een continu draadvormig materiaal, voorzien van een geleidingsorgaan voor het geleiden van dit materiaal in een hoofdbewegingsrichting, en van een optische sensor met een lichtbron en een 5 lichtdetector, met het kenmerk, dat het geleidingsorgaan de beweging van het materiaal beperkt in . een richting, die nagenoeg loodrecht op de hoofdbewegingsrichting staat, waarbij de sensor een brandpuntszone bezit en zodanig nabij het materiaal is opgesteld, dat de brandpuntszone zich i 10 althans nagenoeg aan de buitengrens van de beperkte dwarsbe-weging beviridt, waarbij de detector het door het materiaal gereflecteerde licht van de lichtbron waarneemt, als het materiaal in de brandpuntszone komt tijdens de beweging van het materiaal in dwarsrichting en waarbij de sensor buiten de 15 brandpuntszone althans nagenoeg ongevoelig is voor het gereflecteerde licht.

2. Inrichting volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat het geleidingsorgaan bestaat uit een lichaam met een opening, waarbij het brandpunt van de sensor 20 zich aan de binnenzijde van de opening bevindt.

3. Inrichting volgens conclusie 2, m e t het kenmerk, dat de gevoeligheid van de sensor in het brandpunt maximaal is en buiten het brandpunt minimaal is, waarbij de sensor de draad alleen detecteert, als de draad binnen 25 het brandpunt van de sensor ligt.

4. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, met het kenmerk, dat de opening aanmerkelijk groter is dan de afmeting van het draadvormige materiaal.

5. Inrichting volgens conclusie 4, met 30 het kenmerk, dat de lichtbron een vaste stof- lichtbron is.

6. Inrichting volgens conclusie 5, m e t het kenmerk, dat de lichtbron een lichtemitterende diode is.

7. Inrichting volgens conclusie 6, m e t het kenmerk, dat de sensor een lichaam met een smal en een breed einde heeft, waarbij het geleidingsorgaan een opening bezit met een smal gedeelte aan de genoemde binnenzijde van 782 0 0 57 * -ίο- de genoemde opening en een breed gedeelte, dat öp enige afstand van de genoemde binnenzijde ligt, voor het opnemen van de sensor.

8. Inrichting volgens conclusie 2 of 3, g e k e n-5 merkt door een aantal sensoren voor het detecteren van een aantal draden, waarbij elke sensor is uitgevoerd als een optische sensor met een lichtbron en een detector voor het gereflecteerde licht, terwijl de lichtbronnen in serie op een constante stroombron zijn aangesloten, zodat de lichtop-10 brengst van elke lichtbron althans nagenoeg dezelfde waarde heeft, waarbij elke sensor zodanig is gemonteerd, dat het brandpunt aan de binnenzijde van de meest nabijgelegen gelei-dingsopening ligt. 792 0 0 57