DEVICE FOR DETECTING THE PRESENCE OF MATERIAL TO BE CONVEYED ON THE LATERAL AREA OF A ROTATING CARRIER

Abstract: 1. Equipment for recognising the presence of stock to be transported on the shell surface of a rotating transport body (2) with the aid of an optielectrical unit containing an optical transmitter (20) and an optical receiver (21) as well as a circuit arrangement for signal evaluation, wherein the optical transmitter (20) and the optical receiver (21) are arranged to be stationary and the transmission of the light beam bundle emitted by the optical transmitter to the optical receiver takes place by means of optical conductors (8, 9), which by their one end (8', 9') open freely into the scanning zone (4) of the rotating transport body (2) and by their other end (8", 9") are led in axial direction out of the transport body (2) to the optical receiver (21), characterised thereby, that the opti-electrical unit operates on the reflection principle and the ends (8", 9") of the optical conductors (8, 9), which serve for the transmission of the transmitted light beam bundle and of the reflected light beam bundle, are so led out of the transport body (2) that the end (8") of the optical conductor (8) also embodying the transmitted light channel is arranged centrally in a bore (10) in the shaft stub (12) of the transport body (2) and the end (9") of the optical conductor (9) also embodying the reflected light channel is housed in a bore (17) lying eccentrically of the central axis of the shaft stub (12), wherein the shaft stub (12) is borne to be rotatable in a component (19) containing the optical transmitter (20) and the optical receiver (21) and the end (8") of the optical conductor (8) cooperates with the optical transmitter (20) and the end (9") of the optical conductor (9) co-operates with the optical receiver (21).

Description: Verfahren zum Erkennen des Vorhandenseins von Transportgut auf der Mantelfläche eines rotierenden Transportkörpers. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erkennen des Vorhandenseins von insbesondere flächigem Transportgut auf der Mantelfläche eines rotierenden Transportkörpers mit Hilfe einer einen Lichtsender und einen Lichtempfänger sowie eine Schaltungsanordnung zur Signalauswertung enthaltenden und nach dem Reflexionsprinzip arbeitenden lichtelektrischen Einheit. Zum selbsttätigen Feststellen, ob sich das zu transportierende Gut tatsächlich auch auf der Mantelfläche des rotierenaen Transportkörpers befindet bzw. transportgerecht auf dem Körper aufliegt, ist es bekannt, der abzutastenden Zone beispielsweise von Transportwalzen für Papierbahnen den Sender und den Empfänger einer Reflexlichtschranke zuzuordnen und diese Bauteile an der Transportwalze zu haltern, so dass sie synchrom mit dieser umlaufen. Dabei erhält der Lichtsender seine Versorgungsspannung über die mit der Welle der Transportwalze umlaufende Sekundärwicklung eines einphasigen Drehtransformators, an deren Klemmen die zum. Lichtsender führenden Verbindungsleitungen angeschlossen sind und in der von der stationären Primärwicklung, wenn diese an der Speisespannung liegt, eine Spannung induziert wird. Die am Lichtempfänger auftretende Spannung, bzw. Spannungs änderung, wird ebenfalls über zwei Anschlussleitungen einer separaten Wicklung zugeführt, die auf dem die Sekundärwicklung des Drehtransformators tragenden Anker angebracht ist und in einer dieser zugeordneten Wicklung im Stator eine Spannung induziert, welche in die Schaltungsanordnung für die Signalauswertung gelangt. Befindet sich eine Papierbahn über der Abtastzone, so wird ein Teil des vom Lichtsender ausgehenden Lichtstrah lenbündeis zum Lichtempfänger hin reflektiert und gelangt in Form einer Spannung zur Schaltungsanordnung für die Signalauswertung. Im vorliegenden Fall führt diese Auswertung zu dem Ergebnis, dass die Transportwalze ordnungsgemäss mit dem zu transportierenden Gut bestückt ist und dass die Anlage in Betrieb bleiben kann. Bei im Abtastzeitpunkt fehlendem Transportgut führt die Signalauswertung zum Stillsetzen der Anlage. Die Signalauswertung kann gegebenenfalls auch die umgekehrte Folge haben. Eine Einrichtung der im vorstehenden beschriebenen Art weist den Nachteil auf, dass deren Wirkungsgrad bezüglich Energieund Signalübertragung nur sehr gering ist, so dass die Signalauswertung schwierig ist. Hinzu kommen noch die hierbei unvermeidlichen Störeinflüsse, die vor allem durch den Drehtransformator und die relativ langen Verbindungsleitungen bedingt sind. Schliesslich ist der elektrische Aufwand insgesamt beträchtlich. Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Weg zum selbsttätigen Erkennen des Vorhandenseins von zu transportierendem Gut auf der Mantelfläche von rotierenden Körpern zu finden, der bei einem Geringstmass an Aufwand einen hohen Wirkungsgrad und eine zuverlässige Signalauswertung gewährleistet und der Störeinflüsse weitestgehend ausschliesst. Diese Aufgabe ist erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass der Lichtsender und der Lichtempfänger der lichtelektrischen Einheit stationär angeordnet sind und sowohl die Übertra- gung des vom Lichtsender ausgesandten Lichtstrahlenbündels hin zur Abtastzone als auch die Rückübertragung des reflektierten Anteils des Lichtstrahlenbündels von der Abtastzone zum Lichtempfänger hin auf optischem Weg mittels Lichtführung erfolgen. Im Rahmen der Erfindung hat es sich als besonders zweckmässig erwiesen, zur optischen Ubertragung der Lichtstrahlenbündel Lichtleiter zu verwenden, die mit dem rotierenden Körper umlaufen und deren Lichtaus- und -eintrittsstellen einerseits in die Abtastzone münden und andererseits berührungslos mit dem Lichtsender und dem Lichtempfänger zusammenwirken. Eine andere Möglichkeit der optischen Ubertragung der Lichtstrahlenbündel besteht beispielsweise darin, im Innern eines als Hohlwalze ausgebildeten rotierenden Körpers Umlenkspiegel oder -prismen ortsfest anzubringen, die einerseits das vom Lichtsender ausgehende und durch eine zentrale Bohrung in der Welle oder in der Stirnseite der Walze in das Walzeninnere eintretende Lichtstrahlenbündel zu einer Durchgangsbohrung im Mantel der Walze hin ablenken und andererseits den durch eine weitere Durchgangsbohrung im Walzenmantel in das Walzen innere gelangenden reflektierten Anteil des Lichtstrahlenbündels durch eine weitere in der Stirnwandung oder in der Welle der Walze vorgesehene Durchgangsöffnung auf den Lichtempfänger lenken. Eine Reflexion des ausgestrahlten Lichtbündels bzw. von Teilen davon findet dabei nur statt, wenn die in der Abtastzone befindlichen Durchgangsbohrungen oder -öffnungen im Mantel der Walze von einer Papierbahn oder einem sonstigen Transportgut überdeckt sind bzw. werden. Die Erfindung wird im nachstehenden anhand der Zeichnung, die eine mit Lichtleitern als optische Ubertragungsmittel ausgerüstete Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens veranschaulicht, erläutert. Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivische Ansicht eines zwei zylindrische Hohlwalzen als Transport körper umfassenden Abschnitts einer Anlage zum Transport von Papierbahnen, Fig. 2 einen Teillängsschnitt durch die in Fig. 1 oben dargestellte Hohlwalze mit der licht elektrischen Einheit, Fig. 3 eine Ansicht der Hohlwalze gemäss Fig. 2 in Richtung A-B, Fig. 4 eine Ansicht der in Fig. 2 stationär an geordneten Einheit in Richtung C-D, Fig. 5 die Abtastzone im Schnitt mit koaxial zu einanderliegenden Mündungen der beiden Lichtleiter. Bei dem in Fig. 1 veranschaulichten Abschnitt einer Walzenstrasse, wie sie im Prinzip beispielsweise Kalander oder Farbdruckwerke aufweisen, wird das Transportgut 1 in Form einer Papier- oder Gewebebahn dem oberen rotierenden Körper 2 zugeführt und nach Umlenkung dem unteren Körper 3 übergeben und von diesem weitertransportiert. Die rotierenden Körper 2, 3 sind hier als Hohlwalzen ausgebildet. In der Abtastzone 4 der oberen Hohlwalze 2 ist deren Mantel 5 mit zwei als Durchgangsbohrungen ausgebildeten Durchbrechungen 6, 7 versehen, von denen jede das Ende 8', 9 eines Lichtleiters 8, 9 aufnimmt. Die Lichtleiterenden sind dabei räumlich definiert und fest angeordnet, gegebenenfalls unter Verwendung eines besonderen, an der Innenseite des Mantels 5 angebrachten Aufnahmeteils. Die Stirnflächen der beispielsweise als Glasfasern oder Glasfaserbündel ausgebildeten Lichtleiter liegen materialbahnseitig frei, so dass das ausgesandte Lichtstrahlenbündel nach aussen austreten kann und der beim Vorhandensein von Transportgut von diesem reflektierte Anteil des ausgestrahlten Lichtes ungehindert in den diesem zugeordneten Lichtleiter eindringen kann. Beim Ausführungsbeispiel ist der mit 8 bezeichnete Lichtleiter für die Ubertragung des vom Lichtsender ausgehenden Strahlenbündels vorgesehen, der Lichtleiter 9 für die Rückführung des reflektierten Lichtanteils zum Empfänger. Es ist ohne weiteres möglich, mehrere solche Abtastzonen am Umfang der Hohlwalze 2 anzuordnen, die erforderlichenfalls auch räumlich gegeneinander versetzt sein können, um beispielsweise auch Schräglagen des Transportgutes erfassen zu können. Der Lichtleiter 8 ist im Innenraum der Hohlwalze 2 von der Abtaststelle in eine zentrale Bohrung 10 in der Stirnseite der Walze geführt, die hier durch einen mit einem Wellenstumpf 12 versehenen Flansch 13 verkörpert ist. Der den Wellenstumpf enthaltene Flansch 13 ist dabei mittels zweier Schrauben 14 am kreisringförmigen Stirnseitenansatz 15 der Hohlwalze befestigt und zu diesem Zweck mit zwei in Umfangsrichtung verlaufenden Längsschlitzen 16 versehen, die auch ein Verdrehen des Flansches ermöglichen, vergleiche hierzu auch die Figuren 2 und 3. Desgleichen ist der Lichtleiter 9 in eine weitere Bohrung 17 im Flansch 13 eingeführt, die achsparallel zur Bohrung 10 verläuft und exzentrisch zu dieser angeordnet ist. Darüber hinaus liegt die Bohrung 17 in derselben Ebene wie die Bohrung 10; sie könnte indesssen auch um einen beliebigen Winkel gegen die Bohrung 10 versetzt sein. Wie insbesondere aus Fig. 2 ersichtlich ist, sind die beiden flanschseitigen Endbereiche der beiden Lichtleiter mittels Hülsen 30, 31 in den Bohrungen 10 und 17 fixiert. Die Aufnahmebohrungen 10 und 17 setzen sich als ir Durchmesser verjüngte Bohrungsabschnitte 10' und 17' im Wellenstumpf 12 axial fort und nehmen die Enden 8'' und 9'' der beiden Lichtleiter 8 und 9 auf. Die Lichtleiterenden 8'' und 9 t I erstrecken sich in den Bohrungsabschnitten 10' und 17' soweit nach vorne, dass ihre Stirnflächen wenigstens angenähert bündig sind mit der Stirnfläche 12' des Wellenstumpfs 12. Der Wellenstumpf 12 ist mittels eines Wälzlagers 18 drehbar in einem stationären Bauteil 19 gelagert, in dem der Lichtsender 20 und der Lichtempfänger 21 untergebracht sind. Die optische Kopplung des Lichtsenders 20 und des Lichtempfängers 21 mit dem Lichtleiter 8 und dem Lichtleiter 9 erfolgt über den zwischen der Stirnfläche 12' des Wellenstumpfes 12 und der dieser gegenüberliegenden Stirnfläche 22 des Bauteils 19 notwendigerweise vorhandenen Luftspalt 23, der beispielsweise in der Grössenordnung von 0,1 bis 0,3 mm liegt. Dabei kann der Lichtsender etwa bündig mit der Stirnfläche 22 des Bauteiles 19 abschliessen, desgleichen der Lichtempfänger. Im andern Fall sind im feststehenden Bauteil 19 Fortsetzungslichtkanäle 24, 25 vorzusehen, die zum entsprechend weit innerhalb des Bauteiles 19 liegenden Lichtsender und Lichtempfänger führen. Die Fortsetzungslichtkanäle können dabei ebenfalls durch Lichtleiter verkörpert sein. Im Falle des zentral liegenden Lichtleiterendes 8'' kann sich der Fortsetzungslichtkanal 24 auch noch zum Teil in die Bohrung 10' des Wellenstumpfes 12 hineinerstrecken, wobei eine Relativbewegung zwischen diesem Teilstück des Lichtleiters 24 und dem Wellenstumpf 12 gewährleistet sein muss, da der letztere ja rotiert. Im räumlich fest angeordneten Bauteil 19 kann auch die Auswerteschaltungsanordnung 26 untergebracht sein. Es besteht jedoch auch die Möglichkeit, die Auswerteschaltungsanordnung andernorts in einer Schaltzentrale oder dgl. vorzusehen. Ebensogut können auch der Lichtsender 20 und der Lichtempfänger 21 an einem anderen Ort installiert sein und mittels Lichtleiter an die mit der Hohlwalze 2 umlaufenden Lichtleiter 8 und 9 in der beschriebenen Weise angekoppelt sein. Die beschriebene Einrichtung arbeitet wie folgt: Wird die Abtastzone 4 von einem Transportgut 1, beispielsweise einer Papierbahn,überdeckt, so wird das von Lichtsender 20 emittierte und über die Lichtleiter 24 und 8 zur Abtastzone 4 der Hohlwalze 2 geleitete Lichtstrahlenbündel von der Papierbahn 1 je nach deren Beschaffenheit zu einem grösseren oder kleineren Teil reflektiert und gelangt in den Lichtleiter 9, der das reflektierte Licht über den mit ihm zu einem bestimmt ten Drehwinkel zusammenwirkenden, stationären Lichtleiter 25 zum Lichtempfänger 21 zurückgestrahlt. Das über die Auswerteschaltanordnung 26 gesteuerte Relais 27 spricht in diesem Fall nicht an und die Anlage bleibt im betriebsbereiten Zustand, der gegebenenfalls durch ein optisches Signal erkennbar gemacht sein kann. Bleibt zum vorgesehenen Zeitpunkt eine Signalgabe infolge Fehlens einer Reflexionslichtstrahlung aus, weil sich kein Transportgut im Bereich der Abtastzone 4 befindet, so spricht das Relais 27 an und veranlasst das Stillsetzen der Anlage zweckmässigerweise mit gleichzeitiger optischer und/ oder akustischer Signalgabe. Soll sich zu einem vorgegebenen Zeitpunkt kein Transportgut im Bereich der Abtastzone 4 befinden, so kann umgekehrt bei nicht vorhandenem Reflexionslichtstrahl die Anlage weiter in Betrieb bleiben und erst beim Vorhandensein eines Transportgutes abgeschaltet werden. Infolge der zentralen Anordnung der den Lichtsendekanal verkörpernden Lichtleiter 24 und 8 wird in der Abtastzone ständig Licht ausgestrahlt, sofern die Einrichtung in Betrieb genommen ist. Hingegen wird wegen der exzentrischen Anordnung der den Reflexionslichtkanal bildenden Lichtleiter 25 und 9 je Umdrehung der Hohlwalze 2 nur einmal Deckungsgleichheit zwischen dem Lichtleiterende 9'' und dem Lichtleiter 25 erzielt (vergl. Fig. 3 und Fig. 4), so dass je Walzenumdrehung nur einmal ein Reflexlichtstrahl zum Lichtempfänger 21 gelangen kann. Es ist jedoch auch möglich, mehrere stationäre Reflexionslichtkanäle vorzusehen, die mit dem umlaufenden Ende 9'' des Lichtleiters 9 zusammenwirken. Des weiteren besteht die Möglichkeit, die das Reflexlicht übertragenden Lichtleiter 9 und 25 koaxial zu den das Sendelichtstrahlenbündel übertragenden Lichtleitern 8 und 24 anzuordnen. Dementsprechend können auch die in der Abtastzone 4 liegenden Enden 8' und 9' der beiden Lichtleiter 8 und 9 koaxial zueinanderliegend angeordnet werden. Wie Fig. 5 zeigt, sind hier die beiden Enden der besagten Lichtleiter in einer Hülse 28 koaxial zusammengefasst und mittels einer Zwischenlage 29 optisch gegeneinander abgeschirmt. Durch Verschwenken des Flansches 13 nach Lösen der Schrauben 14 lässt sich die Winkellage des Lichtleiterendes 9'' bezogen auf den stationären Lichtleiter 25 (Fig. 3 und 4) ver ändern und somit der Reflexionslichtkanal bei einer anderen, als notwendig oder zweckmässig erachteten Winkellage aktivieren. Aus Gründen der Betriebssicherheit empfiehlt es sich, den Ubergangsbereich zwischen dem umlaufenden Wellenstumpf 12 und dem diesem gegenüberliegenden feststehenden Bauteil (19) mittels einer Dichtung optisch gegen äusseren Lichteinfall sowie auch gegen das Eindringen von öl und Staub abzuschirmen Patentansprüche:

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zum Erkennen des Vorhandenseins von Transport gut auf der Mantelfläche eines rotierenden Transportkör pers mit Hilfe einer einen Lichtsender und einen Licht empfänger sowie eine Schaltungsanordnung zur Signalaus wertung enthaltenden, nach dem Reflexionsprinzip arbei tenden lichtelektrischen Einheit; dadurch gekennzeichnet, dass Lichtsender und Lichtempfänger der lichtelektrischen Einheit stationär angeordnet werden und sowohl die Uber tragung des vom Lichtsender ausgesandten Lichtstrahlen bündels hin zur Abtastzone als auch die Rückübertragung des reflektierten Anteils des Lichtstrahlenbündels von der Abtastzone zum Lichtempfänger hin auf optischem Weg erfolgen. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur optischen Übertragung der Sendelicht- und Reflexionslicht strahlenbündel Lichtleiter verwendet werden, die mit dem rotierenden Transportkörper umlaufen und deren Lichtaus und Lichteintrittsstellen einerseits in die Abtastzone münden und andererseits berührungslos und unmittelbar oder mittelbar über weitere Lichtleiter mit dem räumlich fest angeordneten Lichtsender und Lichtempfänger zusammenwirken. 3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den An sprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass in die Ab tastzone (4) des Mantels (5) des rotierenden Transportkör pers (2) die Enden (8', 9') zweier Lichtleiter (8, 9) frei ausmünden, von denen der eine (8) mit dem Lichtsender (20) und der andere (9) mit dem Lichtempfänger (21) zusammen wirkt, und dass die anderen Enden (8 " , 9 ") der beiden Lichtleiter in einem Wellenstumpf (12) ebenfalls frei aus mündend gehaltert sind, dem ein feststehendes Bauteil (19) zugeordnet ist, das den Lichtsender und den Lichtempfänger enthält, die unmittelbar oder mittelbar über weitere Licht leiter (24, 25) mit den Enden (8 " , 9 ") der beiden Licht leiter (8, 9) zusammenwirken. 4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Ende (8 ") des den Sendelichtkanal mit verkörpernden Licht leiters (8) zentral in einer Bohrung (10) im Wellenstumpf (12) angeordnet ist und der zum Lichtsender (20) führende Lichtleiter (24) achsgleich zum Ende (8') des Lichtlei ters (8) im Bauteil (19) geführt ist. 5. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 und 4, dadurch gekenn zeichnet, dass das Ende (9") des den Reflexlichtkanal mit verkörpernden Lichtleiters (9) in einer exzentrisch zur Mittelachse des Wellenstumpfs (12) liegenden Bohrung (17) untergebracht ist, die parallel zu der das Ende (8'') des Lichtleiters (8) aufnehmenden Bohrung (10) verläuft und in derselben Ebene liegt, und dass der zum Lichtempfänger (21) führende Lichtleiter (25) im Bauteil (19) so angeordnet ist, dass er mit dem Lichtleiterende (9'') zur Deckung bring bar ist. 6. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 5, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wellenstumpf (12) im stationär angeord neten Bauteil (19) mittels eines Wälzlagers (18) oder dgl. drehbar gelagert ist. 7. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 6, dadurch gekenn zeichnet, dass der Wellenstumpf (12) Bestandteil eines Flansches (13) ist, der mittels Schrauben (14) und in Um fangsrichtung verlaufenden Längsschlitzen (16) relativ zum Transportkörper verdrehbar ist. 8. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 7, dadurch gekenn zeichnet, dass im feststehenden Bauteil (19) mehrere, auf demselben Radius liegende Lichtempfangskanäle vorgesehen sind. 9. Einrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 3 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Enden (8, 9') der beiden Lichtleiter (8, 9) und/oder deren Enden (8'',9'') so zusammengefasst sind, dass sie koaxial zueinander liegen und optisch gegeneinander abgeschirmt sind. 10. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 9, dadurch gekenn zeichnet, dass der Ubergangsbereich zwischen dem umlaufenden Wellenstumpf (12) und dem gegenüberliegenden feststehenden Bauteil (19) gegen äusseren Lichteinfall abgeschirmt ist. 11. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Lichtführung der Sendelicht- und Reflexionslichtstrahlen bündel ortsfest im Innern des vorzugsweise als Hohlwalze ausgebildeten rotierenden Transportkörpers angebrachte Um lenkspiegel oder Umlenkprismen verwendet werden, die das durch Bohrungen in der Stirnseite der Hohlwalze ein- bzw. austretende entsprechende Lichtstrahlenbündel zur Abtast zone ablenken bzw. auf den Lichtempfänger zurückwerfen. 12. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass als Lichtleiter Glasfasern oder Glasfaser bündel verwendet werden. 13. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 11, dadurch gekenn zeichnet, dass als Lichtleiter Kunststoff-Fasern oder Kunst stoff-Faserbündel verwendet werden. 14. Einrichtung nach den Ansprüchen 3 bis 13, dadurch gekenn zeichnet, dass die Lichtleiter (24, 25) mit dem ausserhalb vom Bauteil (19) angeordneten Lichtsender (20), Licht empfänger (21), Auswerteschaltungsanordnung (26) und Re lais (27) verbunden sind.

Inventors: STIEFELMEYER, GUNTHER, Stiefelmeyer, Günther
Applicants: LEUZE ELECTRONIC GMBH + CO.
Application year: 1984
Main classification: B65H43
IPC codes: B65H43