DE1219863B

DE1219863B - Vorrichtung zur Steuerung von Stapelhoehen

Info

Publication number: DE1219863B
Application number: DEW37946A
Authority: DE
Inventors: Josef Konrad; Siegfried Nissler
Original assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Current assignee: Weitmann and Konrad GmbH and Co KG
Priority date: 1964-11-12
Filing date: 1964-11-12
Publication date: 1966-06-23
Also published as: US3407303A; GB1120451A; CH442146A

Description

Vorrichtung zur Steuerung von Stapelhöhen Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Stapelhöhen unter Verwendung wenigstens einer seitlich am wachsenden oder abnehmenden Stapel angeordneten Photozelle oder anderen lichtempfindlichen Einrichtungen, welche bei Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe Steuersignale, insbesondere zur Stapelabsenkung oder Stapelanhebung, liefert.
Es ist bekannt, beim Auf- oder Abbau von Stapeln aus Stapelgütern die Stapelhöhe lichtelektrisch zu überwachen und bei Erreichen einer bestimmten Höhe Steuersignale zum Entfernen, Absenken oder Anheben des Stapels auszulösen. Bei Papierschneide-, Druck- und Sortiermaschinen oder ähnlichen Einrichtungen werden Papierbogen einzeln oder im Paket zugeführt und entweder nach einem bestimmten Bearbeitungsvorgang auf einer vertikal verstellbaren Plattform aufgestapelt oder umgekehrt vor dem Bearbeitungsvorgang von dem auf einer Plattform sitzenden Stapel abgenommen. In beiden Fällen muß die Stapeloberfläche auf einem bestimmten Niveau gehalten werden. Bei bekannten Maschinen tastet ein von einer künstlichen Lichtquelle mit Kondensor beleuchtetes, lichtelektrisches Fühlorgan die Stapelhöhe ab und meldet das Ergebnis über zugehörige Schaltorgane einem Hubaggregat, welches in Tätigkeit tritt, wenn das vorgewählte Niveau der Stapeloberfläche erreicht oder überschritten ist. Es ist ferner bekannt, zwei Photozellen als lichtelektrische Fühlorgane zu verwenden und aus ihnen einen Vergleichswert zu gewinnen, der zu Steuerzwecken ausgenutzt werden kann.
Die bekannten lichtelektrischen Fühlorgane arbeiten entweder nach dem Lichtschranken- oder dem Refiexionsprinzip. Beim Lichtschrankenprinzip befinden sich eine Lichtquelle und eine auf diese eingestellte Lichtempfängerzelle auf gegenüberliegenden Seiten des Stapels, der z. B. beim Anwachsen das aus der Lichtquelle in die Zelle einfallende Strahlenbündel unterbricht und dadurch Steuersignale auslöst. Eine derartige Anordnung muß gut justiert sein.
Die im Betrieb häufig ausfallenden, als Lichtquellen verwendeten Glühlampen führen zu unerwünschten Störungen des Betriebsablaufes. Durchfallende Papierbogen, besonders bei schneller Stapelfolge, können ferner den Steuerstrahl längere Zeit unterbrechen, was zu Fehlsteuerungen Anlaß gibt.
Bei dem obenerwähnten Reflexionsprinzip sind Lichtquelle und Lichtempfängerzelle auf derselben Seite des Stapels angeordnet. Die Zelle spricht auf das vom Stapel reflektierte Licht an. Diese Anordnung reagiert nur auf Stapelgüter mit starkem Refle- xionsvermögen, also z. B. nicht auf schwarzes oder dunkles Papier. Außerdem führen auch hier rasch durchfallende weiße Papierbogen zu Fehlsteuerungen.
Ferner hat die als Lichtquelle verwendete Glühlampe auch hier nur begrenzte Lebensdauer, so daß sich auch für diese Anordnung beträchtliche Wartungs-und Ausfallzeiten ergeben. Daneben sind weitere Nachteile des Refiexionsprinzips: zunehmende Verstaubung des Tastkopfes, direkte Sonneneinstrahlung oder Fremdlichteinfluß, was ebenfalls zum Ausfall oder zu Störungen der Steuerung führen kann.
Die Erfindung geht von der Aufgabe aus, den ge schilderten Nachteilen bisheriger lichtelektrischer Stapelabtastsysteme abzuhelfen und eine Vorrichtung vorzuschlagen, bei der eine besondere Lichtquelle zur Beleuchtung der Photozelle oder anderen lichtempfindlichen Einrichtungen nicht erforderlich ist.
Die Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Photozelle oder andere lichtempfindliche Einrichtung ausschließlich von diffusem Umgebungslicht beleuchtet ist und der vor der Photozelle wachsende oder abnehmende Stapel den Einfall dieses diffusen Lichtes in die Photozelle zum Zwecke der Steuersignalauslösung sperrt bzw. freigibt.
Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens erfordert keine besondere Lichtquelle, so daß sich ein einfacher Aufbau ohne optische Systeme ergibt. Das lichtempfindliche Organ kann in einem kleinen, überall anzubringenden Tastkopf eingebaut werden. Der Wegfall einer besonderen Lichtquelle macht die Anordnung praktisch wartungsfrei, und diese funktioniert zuverlässig ohne Rücksicht auf die Farbe der Stapelgüter.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform einer Vorrichtung gemäß der Erfindung sind zwei vom gleichen diffusen Umgebungslicht beleuchtete Photozellen oder andere lichtempfindliche Einrichtungen in den Zweigen einer elektrischen Brückenschaltung angeordnet, und der im Nullzweig der Brückenschaltung fließende Strom dient der Steuersignalauslösung.
Als besonders vorteilhaft hat es sich bei dieser Ausführungsform erwiesen, wenn die Brückenschaltung bei gleichem diffusem Lichteinfall in die beiden Photozellen unsymmetrisch abgestimmt ist.
Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zweckmäßigerweise wenigstens eine der Photozellen oder anderen lichtempfindlichen Einrichtungen in einem Gehäuse mit Fenster eingeschlossen, wobei der Stapel in seitlicher Anlage an das Fenster wächst bzw. abnimmt.
Die nachstehende Beschreibung bevorzugter Ausführungsformen von Vorrichtungen gemäß der Erfindung dient im Zusammenhang mit der Zeichnung der weiteren Erläuterung. Es zeigt F i g. 1 einen Tastkopf einer Vorrichtung gemäß der Erfindung mit zwei Fenstern, F i--g. 2 den Tastko-pf aus Fig. 1 bei der Abtastung eines Papierstapels und Fig.3 ein Bild einer bevorzugten Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung.
Die in Fig. 1 dargestellte Ausführungsform des lichtelektrischen~Tåstkopfes besitzt ein Gehäuse 1, in welches ein vorzugsweise mehradriges elektrisches Kabel 2 eingeführt ist. Das Gehäuse 1 weist bei der dargestellten Ausführungsform zwei Fenster 3, 3' auf, hinter denen lichtempfindliche Organe 4, 4', z. B.
Photozellen, Photowiderstände, Phototransistoren od. dgl. angeordnet sind. Die lichtempfindlichen Organe sind an die elektrischen Leiter des Kabels 2 angeschlossen; das Kabel 2 dient der Stromversorgung und der Weiterleitung der Steuerimpulse aus dem Tastkopf.
Aus später noch zu erläuternden Gründen sind bei dem in Fig. 1 und: 2 dargestellten Tastkopf zwei Fenster 3, 3' mit -jeweils dahinter angeordneten Photozellen od. dgl, vorgesehen. Die Anordnung ist grundsätzlich jedoch auch mit einem einzigen Fenster und einer einzigen dahinter angeordneten Photozelle funktionsfähig.
Wie aus Fig. 2 ersichtlich, wird der Tastkopf seitlich am StapelS angeordnet, der im vorliegenden Fall aus Papierbögen besteht. Wie durch die Pfeile 6 angedeutet, werden die im Tastkopf angeordneten Photozellen 4, 4' od. dgl. ausschließlich von diffusem Licht, wie es in der Umgebung der Vorrichtung herrscht, beleuchtet. Der unmittelbar vor dem Fenster 3 der Photozelle 4 emporwachsende Stapel 5 deckt nach und nach die Photozelle gegenüber dem Einfall des diffusen Lichtes ab, so daß sich die Zelle verdunkelt und somit in bekannter Weise ein Steuersignal liefern kann, das dann z. B. die Stapelabsenkung bewirkt. Umgekehrt ist bei abnehmendem Stapel die Photzelle 4 zunächst völlig zum Stapel abgeschattet, so daß kein diffuses Licht auf sie auftreffen kann. Bei abnehmender Stapelhöhe löst dann das einfallende diffuse Licht ein entsprechendes Steuersignal aus, das in diesem Falle beispielsweise der Stapelanhebung dienen kann. Für beide Betriebsweisen reicht grundsätzlich ein einziges Fenster 3 mit einer einzigen dahinter angeordneten Photozelle 4 od. dgl. aus. Zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Vermeidung von Fehisteuerungen ist es empfehlenswert, bei bestimmten Anwendungsfällen zwei Photzellen 4, Photowiderstände od. dgl. im Gehäuse 1 vorzusehen, wobei die zweite Zelle als Vergleichszelle dient und mit der eigentlichen Tastzelle in einer elektrischen Brückenschaltung angeordnet ist. Bei dem in Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispiel dient die untere Photozelle als Tast- und die obere Photozelle als Vergleichszelle.
Wie aus Fig.3 hervorgeht, liegen zwei Photowiderstände.14 und 14' mit zugehörigen Brückenwiderständen R1, R2 in den Zweigen einer Brückenschaltung. In der Fig.4 sind die WiderständeR, und R2 als ein einziger Widerstand mit verschieblichem Abgriff7 dargestellt. Die Brücke wird von einer Spannungsquelle U unter Zwischenschaltung eines Begrenzungswiderstandes Rv gespeist. Ein die Brückenzweige verbindender Nullzweig 0 dient der Entnahme der Steuerströme.
Durch die beschriebene Brückenschaltung, bei der die Differenzströme der Photowiderstände 14 und 14' zur Messung und Steuerung ausgenutzt werden, wird eine selbsttätige Anpassung an das für die Messung und Steuerung ausgenutzte, diffuse Licht je nach vorliegender Raumhelligkeit sowie eine wesentliche Empfindlichkeitssteigerung der Einrichtung (etwa um den Faktor 10) erreicht. Außerdem können nunmehr durchfallende Papierbogen keine Fehlschaltung wie beim Lichtschranken- oder Reflexionsprinzip bringen, da in diesem Falle nur die Umgebungshelligkeit reduziert wird, was durch die selbsttätige Arbeitspunktanpassung zu keiner Fehlsteuerung führt.
Die Gewinnung des Steuerstromes aus dem Nullzweig 0 der Brücke kann auf zweierlei Weise erfolgen. Man kann entweder die Brücke so abstimmen, daß bei gleichem diffusem Lichteinfall auf die Photowiderstände 14 und 14' im Nullzweig 0 kein Steuerstrom fließt. Man kann die Brücke auch unsymmetrisch einstellen, d. h., die Brücke wird so abgestimmt, daß bei gleichem Lichteinfall auf die Photowiderständel4 und 14' der Strom im Nullzweig 0 oberhalb eines bestimmten Wertes liegt. Erst wenn der eine Photowiderstand 14 - entsprechend F i g. 2 - abgedunkelt wird, gelangt die Brücke ins Gleichgewicht, wobei dann der Strom im Nullzweig 0 unter einen vorgegebenen Schwellenwert absinkt, was ebenfalls zur Steuerung beispielsweise einer Stapelabsenkung ausgenutzt werden kann. Die bei gleichem Lichteinfall unsymmetrisch abgestimmte Brückenschaltung hat den Vorteil, daß bei völliger Dunkelheit im Raum keine Steuersignale ausgelöst werden.
Die beschriebene Anordnung ist also eigensicher.
Es ist möglich, bei der Vorrichtung mehrere lichtempfindliche Organe, insbesondere auch in den einzelnen Brückenzweigen, zur Stapelabtastung und als Vergleichszellen zu benutzen. Gleichgültig ist es ferner, ob bei der Vorrichtung Photowiderstände, Photoelemente mit eigener EMK, Phototransistoren od. dgl. verwendet werden. Dies hätte nur geringfügige Änderungen der Schaltung zur Folge, z.B.
Wegfall einer Brückenversorgungsspannung bei Photo elementen. Phototransistoren können gegenpolig gekoppelt werden; wobei der Differenzstrom zur Steuerung ausgenutzt werden kann.
Wie aus F i g. 2 ersichtlich ist, ist es zweckmäßig, den Stapel 5 möglichst dicht vor den Fenstern 3, 3' oder in direkter Anlage damit anwachsen oder absinken zu lassen, weil hierdurch die beste Abschattung der lichtempfindlichen Organe im Tastkopf möglich ist. In diesem Falle liegen die Fenster 3 und 3' mit der Außenfläche des Tastkopfes bündig oder nahezu bündig. Die direkte Anlage des Stapels am Tastkopffenster kann ferner zu einer selbsttätigen Staubbefreiung des Fensters ausgenutzt werden.
Die vorgesehene Ausnutzung des diffusen Umgebungslichtes zu Steuerzwecken sowie die hier vorgeschlagene Brückenschaltung beschränken sich nicht auf Stapelsteuerungen. Das diffuse Umgebungslicht kann in der vorgeschlagenen Weise auch zur Niveausteuerung in Silos oder ähnlichen Anlagen, zur Kontrolle und Zählung von durchlaufenden Gütern an Förderbändern u. dgl. verwendet werden.

Claims

Patentansprüche: 1. Vorrichtung zur Steuerung von Stapelhöhen unter Verwendung wenigstens einer seitlich am wachsenden oder abnehmenden Stapel angeordneten Photozelle oder anderen lichtempfindlichen Einrichtung, welche bei Erreichen einer bestimmten Stapelhöhe Steuersignale, insbesondere zur Stapelabsenkung oder Stapelanhebung, liefert, dadurch gkennzeichnet, daß die Photozellen (4, 4') oder andere lichtempfindliche Einrichtung (14, 14') ausschließlich von diffusem Umgebungslicht (6) beleuchtet ist und der vor der Photozelle wachsende oder abnehmende Stapel (5) den Einfall dieses diffusen Lichtes in die Photozelle zum Zwecke der Steuersignalauslösung sperrt bzw. freigibt.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder mehr vom gleichen diffusen Umgebungslicht (6) beleuchtete Photozellen (4, 4') oder andere lichtempfindliche Einrichtungen (14, 14') in den Zweigen einer elektrischen Brückenschaltung angeordnet sind und der im Nullzweig (0) der Brückenschaltung fließende Strom der Steuersignalauslösung dient.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenschaltung bei gleichem diffusem Lichteinfall (6) in die beiden Photozellen (4, 4') unsymmetrisch abgestimmt ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine der Photozellen (4, 4') oder anderen lichtempfindlichen Einrichtungen (14, 14') in einem Gehäuse mit Fenstern (3, 3') eingeschlossen ist und der Stapel (5) in seitlicher Anlage an das Fenster wächst bzw. abnimmt.

In Betracht gezogene Druckschriften: AEG-Mitteilungen 1955, H. 1/2, S. 150, 151.