DE2157247A1

DE2157247A1 - Einrichtung zum elektro-optischen feststellen von loechern in bewegten bahnen aus papier und dgl

Info

Publication number: DE2157247A1
Application number: DE2157247A
Authority: DE
Inventors: Paul Lippke
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1971-11-18
Filing date: 1971-11-18
Publication date: 1973-05-24
Also published as: GB1362320A; JPS4863779A; US3812348A

Description

Paul Lippke

Einrichtung zum elektro-optischen Feststellen von Löchern in bewegten Bahnen aus Papier und dgl.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum elektro-optischen Feststellen von Löchern in bewegten Bahnen aus Papier und dgl., bei der auf einer Seite der Bahn eine Beleuchtungseinrichtung und auf der anderen Seite lichtempfindliche Elemente vorgesehen sind, deren Ausgangssignale Verstärkern zugeführt werden. Eine derartige Einrichtung ist in der deutschen Auslegeschrift 1 203 017 beschrieben.

Ein wesentlicher Nachteil der bekannten Einrichtung besteht darin, dass sowohl die Lichtquelle als auch die Fotozellen dicht unter bzw. über der Bahn angeordnet sein müssen, wenn ein in der Bahn befindliches Loch ein Signal für eine Fehleranzeige auslösen soll. Bei grösserem Abstand der Fotozellen von der Bahn gäben diese kein für eine Fehleranzeige ausreichendes, hinreichend starkes Signal mehr ab#, weil das Licht von Leuchtstofflampen mit verhältnismäßig grossen leuchtenden Flächen mit entsprechend geringer Leuchtdichte ausgeht, so dass sich die Beleuchtungsstärke in der Ebene der lichtempfindlichen Elemente nur unerheblich bzw. in einem zu geringen Maße ändern würde. Dies gilt unter der

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Voraussetzung, dass der Durchmesser eines Loches in der Grössenordnung von etwa 1mm liegt, wie es bei in Papierbahnen auftretenden Löchern überwiegend der Fall ist.

Durch die notwendige Anordnung der lichtempfindlichen Elemente bzw. Fotozellen dicht unter foezw. über der Bahn besteht einerseits die Gefahr von Beschädigungen der empfindlichen Prüfeinrichtung im Falle eines Bahnabrisses, weil sich dann innerhalb kurzer Zeit erhebliche Materialmengen vor der Prüfeinrichtung stauen. Andererseits ist es schwierig, nach einem Bahnabriß die Bahn wieder durch den verhältnismäßig engen Spalt zwischen Beleuchtungseinrichtung und Fotozellen hindurch neu aufzuführen.

Die erwähnten Schwierigkeiten und Nachteile werden bei einer anderen bekannten Prüfeinrichtung dadurch vermieden, dass anstelle normaler Glühlampen mit ihrem sichtbaren Licht ultraviolette Strahlung abgebende Strahlungsquellen verwendet werden zusammen mit entsprechend sensibilisierten Detectoren. Die Detectoren bei dieser Einrichtung können in weitaus grösserem Abstand von der Bahn angeordnet werden als die Fototzellen bei der zuerst genannten Einrichtung. Der Grund hierfür besteht darin, dass die verwendete ultraviolette Strahlung vorbestimmter Wellenlänge durch das Papier nahezu vollständig absorbiert wird, so dass ein in der Bahn befindliches Loch trotz des grossen Abstandes zwischen Bahn und Detectoren derart viel mehr ultraviolette Strahlung auf die Detectoren gelangen läßt als im Falle des Nichtvorhandenseins eines Loches, dass die Detectoren eine

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Fehleranzeige auslösen. Wegen des hohen Grades der Absorption der ultravioletten Strahlung durch das Papier ist dabei die Tatsache unerheblich, dass die das Loch passierende ultraviolette Strahlung von einem verhältnismäßig großflächigen Strahler abgegeben wird. Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Einrichtung ist jedoch der beträchtliche wirtschaftliche Aufwand. Einmal verursacht nämlich die Beleuchtungseinrichtung zusammen mit der notwendigen besonderen Stromversorgung hohe Kosten und zum anderen sind die verwendeten, äußerst empfindlichen Fotovervielfacher zusammen mit den notwendigen, auf die verwendete ultraviolette Strahlung abgestimmten Filtern, welche die Einwirkung von Fremdlicht ausschalten sollen, teuer. Darüberhinaus können sich Schädigungen der Augen des Betriebspersonals bei längerm Aufenthalt im Bereich der Prüfeinrichtung ergeben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine mit verhältnismäßig einfachen Mitteln auskommende und in der Funktion sichere Einrichtung zum Feststellen von Löchern zu schaffen, bei der der Abstand zwischen Beleuchtungseinrichtung und lichtempfindlichen Elementen verhältnismäßig groß gehalten sein kann. Diese Aufgaben sind bei einer Einrichtung der eingangs genannten Gattung erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine Be]aichtungseinrichtung mit einer quer zur Bewegungsrichtung der Bahn angeordneten fadenförmigen Lichtquelle vorgesehen ist, dass die lichtempfindlichen Elemente paarweise vorgesehen sind, wobei die die Paare bildenden Elemente in der einen bzw. der anderen von zwei in Bewegungsrichtung der Bahn hintereinanderliegenden, parallel zur Längsausdehnung der Licht-

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quelle verlaufenden Reihen und in einer zur FDene der Bahn parallelen Ebene liegen und dass die Elemente jedes Paares elektrisch gegeneinander geschaltet sind, so dass gleichzeitig auf beide Elemente eines bzw. mehrerer Paare gelangendes Licht kein Signal auslöst. - Beim Auftreten eines Loches in der Bahn wird die fadenförmige Lichtquelle entsprechend der Funktion einer Lochcamera in der Ebene der lichtempfindlichen Elemente abgebildet. Durch die Ausnutzung dieses Effektes ist es möglich, die lichtempfindlichen Elemente in grösserem Abstand von der Bahn anzuordnen und dennoch ein für die Fehleranzeige ausreichendes Signal zu erhalten. Zum Beispiel hat eine Einrichtung der erfindungsgemassen Art beMedigende Prüfergebnisse gebracht, bei der die Lichtquelle bzw. die Lichtquellen und die lichtempfindlichen Elemente Jeweils in einem Abstand von etwa 30 cm von der Bahn angeordnet waren. Die Abbildung der fadenförmigen Lichtquelle in der Ebene der lichtempfindlichen Elemente ist bei den üblicherweise in Papierbahnen auftretenden Löchern derart scharf und hell, verbunden mit einer entsprechenden Erhöhung der Beleuchtungsstärke an dieser Stelle, dass das im Falle eines Loches abgegebene Signal für eine Fehleranzeige ausreicht. Der bei der Erfindung benutzte Effekt würde nicht auftreten, wenn anstelle einer fadenförmigen Lichtquelle beispielsweise Glühlampen mit mattiertem Glaskolben oder entsprechende Leuchtstofflampen verwendet würden. Diese haben einerseits eine zu grosse, Licht abgebende Fläche, als dass sie noch unter Ausnutzung des erwähnten Effektes ein ausreichendes Signal erbringen könnten, andererseits haben sie eine zu geringe Leuchtdichte.

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Beispielsweise haben Glühlampen mit mattiertem Kolben eine Leuchtdichte von 50 cd/cm , während die bei Versuchen mit der erfindungsgemässen Einrichtung verwendete fadenförmige Lichtquelle eine Leuchtdichte von ^OOOcd/cm hatte. Leuchtstoffröhren haben noch weitaus geringere Leuchtdichten als Glühlampen mit mattiertem Kolben.

Bei der vorgeschlagenen Einrichtung, mit deren Hilfe im wesentlichen nur Löcher festgestellt werden sollen,* ergibt sich infolge des verhältnismäßig grossen Abstandes der lichtempfindlichen Elemente von der Bahn zusätzlich der Vorteil, dass die Wolkigkeit bzw. geringe Unregelmäßigkeiten in der Durchlässigkeit einer Papierbahn wegen der starken Lichtstreuung nicht oder nur unerheblich Einfluß auf die Signalbildung haben.

Weiterhin wird vorgeschlagen, dass als Lichtquelle eine oder mehrere rohrförmige, mit Klarglaskolben versehene Glühlampen mit dünnem Glühfaden vorgesehen sind. Hiermit ist die Beleuchtungseinrichtung auf einfache Weise herzustellen. Jedoch ist es auch denkbar, anstelle der vorgescliailgenen Glühlampen die Beleuchtungseinrichtung mit Hilfe anderer Glühlampen bzw. licht abgebenderEinrichtungen aufzubauen, wobei dafür gesorgt werden muß, dass die Stelle des Lichtaustritts fadenförmig ausgebildet ist und das eine genügend hohe Leuchtdichte an der Lichtaustrittsstelle erzielt wird.

An sich ist es möglich, die Wirkung des ständig auf in einer Reihe angeordnete lichtempfindliche Elemente fallenden

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Lichtes, nämlich des von der Papierbahn ausgehenden Lichtes und des aus der Umgebung auf die Elemente gelangenden Lichtes, durch geeignete elektrische Maßnahmen, wie z.B. Anwendung elektrischer Vorspannungen für die Elemente oder nachgeschaltete Verstärker, zu kompensieren. Derartige Maßnahmen reichen jedoch dann nicht aus, wenn sich die Beleuchtungsverhältnisse in der Ebene der lichtempfindlichen Elemente während des Betriebes ändern. Eine Änderung der allgemeinen Beleuchtungsstärke ist aber zu erwarten, weil die lichtempfindlichen Elemente den evtl. schwankenden Einflüssen des Lichtes von in der Nähe der Einrichtung befindlichen Leuchten ausgesetzt sind und weil die mittlere Lichtdurchlässigkeit der zu prüfenden Bahnen sich ändern kann.

Um die erwähnten Schwierigkeiten zu umgehen, sind die lichtempfindlichen Elemente paarweise vorgesehen und bezüglich jedes Paares elektrisch gegeneinander geschaltet. Auf diese Weise können nur solche Lichteinflüsse auch Signale auslösen, die die beiden Elemente eines bzw. mehrerer Paare ungleichmässig treffen. Das ist bei Abbildung der fadenförmigen Lichtquelle in der Ebene der Elemente im Falle eines'in der Bahn befindlichen Loches der Fall. Denn dann erhält erst das eine und danach das andere lichtempfindliche Element jedes Paares eine höhere Beleuchtungsstärke.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnung im folgenden näher erläutert.

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Es zeigen

Fig. 1 eine erfindungsgemäße Einrichtung in der Seitenansicht im Schnitt und in schematischer Darstellung;

Fig. 2 die Anordnung der lichtempfindlichen Elemente auf einem Träger;

Fig. 3 bevorzugte Glühlampen für die Beleuchtungseinrichtung in der Vorderansicht und

Fig. 4 eine elektrische Schaltungsanordnung für die Kompensation des Einflusses des ständig aus der Umgebung auf die lichtempfindlichen Elemente gelangenden Lichtes.

In Fig. 1 ist eine Bahn 1 dargestellt, die z.B. in der angegebenen Richtung über mit 2 bzw. 3 bezeichnete Walzen bewegt wird. Auf der einen Seite der Bahn 1 befindet sich eine Beleuchtungseinrichtung 4, die im wesentlichen aus einem Gehäuse 5 mit Glühlampen 6 besteht.* Die Glühlampen

6 weisen einen vorzugsweise ungewerLelten dünnen Glühfaden

7 auf, der die Lichtquelle bildet. Die Glühfäden 7 der nebeneinander im Gehäuse 5 angeordneten Glühlampen 6 bilden eine nahezu ununterbrochene fadenförmige Lichtquelle, die sich quer zur Bewegungsrichtung der Bahn erstreckt und parallel bzw. annähernd parallel zu den Reihen 8 und 9 der lichtempfindlichen Elemente 10 bzw. 11 liegt. Die Dicke des Glühfadens 7 liegt in der Grössenordnung von 1/10 mm, so dass sich beim Auftreten eines Loches in der Bahn 1 eine ohne irgendwelche optischen Hilfsmittel erzeugte, ver-

* Auf der anderen Seite der Bahn befinden sich lichtempfindliche Elemente 10 bzw. 11 auf einem

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hältnismäßig scharfe Abbildung des bzw. der Glühfaden 7 in der Ebene der lichtempfindlichen Elemente 10 und 11 ergibt. Eine derartige Abbildung eines Glühfadens 7 ist in Fig. 2 dargestellt und mit 12 bezeiche]ot. Die Abbildung 12 reicht - bei ausreichender Beleuchtungsstärke*- über mehrere Elemente 10 bzw. 11 einer Reihe, so dass die vorgeschlagene Einrichtung weiterhin den Vorteil bietet, dass nur verhältnismäßig wenig lichtempfindliche Elemente zur Prüfung der gesamten Breite einer Bahn notwendig sind, weil die Elemente jeder Reihe mit verhältnismäßig grossem Abstand voneinander auf einem hier mit 13 bezeichneten Träger angeordnet werden können. - Es ist denkbar, die hier dargestellten Glühlampen durch eine entsprechende Mehrzahl von dicht benachbart nebeneinander angeordneten Glühlampen mit etwa punktförmigen Lichtquellen zu ersetzen. Abgesehen von der Schwierigkeit, für diesen Verwendungszweck genügend punktförmige Lichtquellen herzustellen und den höheren Aufwand wäre es ausserdem auch notwendig, die lichtempfindlichen Elemente einer Reihe dichter benachbart nebeneinander anzuordnen, so dass auch der Aufwand für diese Elemente höher würde. '

Die Glühlampen 6 weisen Klarglaskolben 14 auf, der die auszunutzende optische Wirkungsweise praktisch nicht beeinflußt. Der Glühfaden 7 einer Glühlampe 6 ist mit den beiden mit 15 und 16 bezeichneten Kontakten für die Stromzufuhr verbunden. Der Glühfaden 7 wird durch eine Stützwendel 17 in der vorgesehenen Lage gehalten.

Infolge der Bewegung der Bahn 1 wird eine Abbildung 12 zunähst die lichtempfindlichen Elemente 11 der Reihe 9 und darauf die Elemente 10 der Reihe 8 überstreichen. Die Aus-

* in der Ebene der Elemente

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gänge der zu Paaren 22 auf dem Träger 13 angeordneten

{few lichtempfindlichen Elemente 10 und 11 sind mit/eine$j bzw. dem anderen Eingang von Differenzverstärkern 18 verbunden, an deren Ausgängen weitere Einrichtungen 19 zur Fehleranzeige angeschlossen sind. Um die Wirkungen von Abbildungen 12 zu verbessern und um Änderungen des aus der Umgebung auf die lichtempfindlichen Elemente und 11 fallenden Lichtes zu kompensieren, wird den Eingängen der Differenzverstärker 18 mittels eines Spannungsteilers 20, 21 eine geeignete Vorspannung zugeführt .

Weiterhin trägt es zur Ausschaltung von Störeinflüssen -z.B. infolge Schattenbildung von Gegenständen in der Ebene der Elemente - bei, dass diese derart innerhalb des Gestells einer Papiermaschine oder dgl. angeordnet werden, dass das umgebende Tageslicht oder das Licht von in der Nähe befindlichen Leuchten nicht bzw. nicht direkt auf die Elemente gelangen kann.

Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemassen Einrichtung besteht darin, dass sie ohne irgendwelche optischen Hilfsmittel auskommt.

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Claims

Paul Lippke * '" . Ansprüche

1. /Einrichtung zum elektro-optischen Feststellen von ^-S Löchern in bewegten Bahnen aus Papier und dgl., bei der auf einer Seite der Bahn eine Beleuchtungseinrichtung und auf der anderen Seite lichtempfindliche Elemente vorgesehen sind, deren Ausgangssignale Verstärkern zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beleuchtungseinrichtung (4) mit einer quer zur Bewegungsrichtung der Bahn (1) angeordneten fadenförmigen Lichtquelle vorgesehen ist, dass die lichtempfindlichen Elemente (10) bzw. (11) paarweise vorgesehen sind, wobei die die Paare (22) bildenden Elemente in der einen bzw. der anderen von zwei in Bewegungsrichtung der Bahn hintereinander liegenden, parallel zur Längsausdehnung der Lichtquelle verlaufenden Reihen (8 bzw. 9) und in einer zur Ebene der Bahn parallelen Ebene liegen und dass die Elemente jedes Paares elektrisch gegeneinander geschaltet sind, so dass gleichzeitig auf beide Elemente eines bzw. mehrerer Paare gelangendes Licht kein Signal auslöst.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Lichtquelle eine oder mehrere rohrförmige, mit Klarglaskolben versehene Glühlampen mit dünnem Glühfaden vorgesehen sind.

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3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingänge des Differenzverstärkers (18) eine elektrische Vorspannung erhalten zur Kompensation des Einflusses des auf die lichtempfindlichen Elemente (10 und 11 ) aus der Umgebung und von der durchscheinenden Bahn (1) her gelangenden Lichtes.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die lichtempfindlichen Elemente derart angeordnet werden, dass sie nicht direkt dem Einfluß von in der Umgebung befindlichen Lichtquellen oder dem Tageslicht ausgesetzt sind.

Neuwied, den 5· November 1971

Der Vertreter

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