CH442146A - Vorrichtung zur Steuerung von Stapel- und Niveauhöhen - Google Patents

Description

  
 



  Vorrichtung zur Steuerung von Stapel und Niveauhöhen
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Steuerung von Stapel- oder   Niveauhöhen    unter Verwendung wenigstens eines neben dem wachsenden oder abnehmenden Stapel oder Niveau angeordneten lichtempfindlichen elektrischen Organs, welches bei Erreichen einer bestimmten Stapel- oder Niveauhöhe elektrische Steuersignale zur   Stapels      olclsr      Niveauabsen ! kung      oder      vanhe-    bung liefert.



   Es ist bekannt, beim Auf- oder Abbau von Stapeln aus Stapelgütern die Stapelhöhe lichtelektrisch   ZU    überwachen und bei Erreichen einer bestimmten Höhe   Steuersiignale    zum   Entfernen,      2Nbls, enken    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 Vorrichtungen tastet ein von einer künstlichen Lichtquelle mit Kondensor beleuchtetes, lichtempfindliches Organ die Stapelhöhe ab und meldet das Ergebnis über zugehörige Schaltorgane einem Hub aggregat, welches in Tätigkeit tritt, wenn das vorgewählte Niveau der Stapeloberfläche erreicht oder überschritten ist.



   Die bekannten Vorrichtungen arbeiten entweder nach dem   Lichtschranken-oder    dem Reflexionsprinzip.



  Beim Lichtschrankenprinzip befinden sich eine Lichtquelle und eine auf diese eingestellte Lichtempfängerzelle   auf gegenüberliegenden Seiten des s 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 Fehisteuerungen Anlass gibt.



   Bei dem oben erwähnten 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 Reflexionsvermögen, 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   Reflexionsprinzips:    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 geschilderten Nachteilen bisheriger lichtelektrischer   Stapel      steuervorrichitung abzuheilfe, n, kann aber auch zur    Steuerung von   Niveauhöhen    benützt werden, z. B. in Silos.



   Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass das lichtempfindliche Organ ausschliesslich von diffusem Umgebungslicht beleuchtet ist und der oder das wachsende oder abnehmende Stapel oder Niveau den Einfall dieses diffusen Lichtes in das lichtempfindliche Organ zum Zwecke der Steuersignalauslösung sperrt bzw. freigibt.



   Die Verwirklichung des Erfindungsgedankens erfordert keine besondere Lichtquelle, so dass sich ein sehr einfacher Aufbau, der ohne optische Systeme ausführbar sein kann, ergibt. Das lichtempfindliche Organ kann in einem kleinen, überall anzubringenden Tastkopf eingebaut sein. 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 der Vorrichtung gemäss der Erfindung sind zwei vom gleichen  diffusen Umgebungslicht beleuchtete lichtempfindliche Organe in den Zweigen einer elektrischen Brückenschaltung angeordnet und der im Nullzweig der Brükkenschaltung 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.



   Zweckmässigerweise ist wenigstens eines der lichtempfindlichen Organe hinter einem Fenster in einem Gehäuse eingeschlossen, wobei der Stapel oder das Niveau in seitlicher Anlage an das Fenster wächst bzw. abnimmt.



   In der nachstehenden Beschreibung sind bevorzugte Ausführungsformen der Vorrichtung gemäss der Erfindung im Zusammenhang mit beiliegender Zeichnung er  läutert.    Es zeigen:
Fig. 1 einen Tastkopf einer Vorrichtung gemäss der Erfindung mit zwei Fenstern;
Fig. 2 den Tastkopf aus Fig. 1 bei der Abtastung eines Papierstapels und
Fig. 3 ein Bild einer bevorzugten Schaltungsanordnung.



   Ein in Fig. 1 dargestellter lichtelektrischer Tastkopf 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,   °',    z. B. Photozellen,   Photowiderstände,    Phototransistoren oder   dgl.,    angeordnet sind. Die lichtempfindlichen Organe sind an die elektrischen Leiter des Kabels 2 angeschlossen ; das Kabel 2 dient der Stromversorgung und der   Weitefleitung    der Steuerimpulse aus dem Tastkopf.



   Aus später noch zu erläuternden Gründen sind bei dem in Fig. 1   Ul±    2   dargestellten    Tastkopf zwei Fenster 3,   3' mit    jeweils   dahinter    angeordneten Photozellen oder   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 Stapel 5 angeordnet, der im vorliegenden Fall aus   Papierbögen    besteht. Wie durch die Pfeile 6 angedeutet, werden die im Tastkopf angeordneten Photozellen 4, 4' oder dergleichen ausschliesslich von diffusem   Licht,    wie es in der   Umgebung    der   Vorrichtung    herrscht,   beleuch-    tet. Eine besondere Lichtquelle, deren Licht - gegebenenfalls unter Verwendung weiterer optischer   Mittel -    direkt auf die Photozelle oder dgl. fällt, ist nicht vorgesehen.

   Der   unmittelbar    vor dem Fenster 3 der Photozelle 4   emporwachsende      Stapel    5 deckt   nach      nnd      nach    die Photozelle gegen über 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 Photozelle 4 zunächst völlig   vorn    Stapel   abgeschattet,    so dass   kein      diffusem    Licht auf sie auftreffen kann.

   Bei   abnehmeuder    Stapelhöhe löst dann das einfallende diffuse Licht ein   entsprechendes      Steuer-    signal 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 oder dergleichen aus.



  Zur Erhöhung der Empfindlichkeit und zur Vermeidung von Fehlsteuerungen ist es empfehlenswert,   bei bestimm-    ten Anwendungsfällen zwei   Photozellen    4, Photowiderstände oder dergleichen 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   Rl,    R2 in den Zweigen einer Brückenschaltung. In der Fig. 4 sind die Widerstände   R1    und   R : 2    als ein einziger Widerstand mit verschieblichem Abgriff 7 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 zehn) erreicht Ausserdem können nunmehr durchfallende Papierbogen keine Fehlschaltung wie beim Lichtschrankenoder 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   abisümmen,    dass bei gleichem diffusem Lichteinfall auf die   Photowiderstände    14 und   14' im      Nulizweig      o    kein Steuerstrom fliesst. Man kann die Brücke auch unsymmetrisch einstellen, d. h. die Brücke wird so abgestimmt, dass bei gleichem Lichteinfall auf die Photowiderstände 14 und   14' der    Strom im   Nulizweig    0 oberhalb eines bestimmten Wertes liegt.

   Erst wenn der eine Photowiderstand 14 - entsprechend Fig. 2   - abgedunkelt    wird, geIangt 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 erfindungsgemässen Vorrichtung mehrere lichtempfindliche Organe, insbesondere auch in den einzelnen   Brückenzweigen,    zur Stapelabtastung und als Vergleichszellen zu benutzen.   Gleichgüb    tig ist es ferner, ob bei der erfindungsgemässen Vorrichtung   Phatowiderstände,    Photo elemente mit eigener EMK, Phototransistoren oder dgl. verwendet werden.



  Dies hätte nur geringfügige   Änderungen    der Schaltung zur Folge, z. B. Wegfall einer Brückenversorgungsspannung bei Photoelementen.   Phototransistoren    können gegenpolig gekoppelt werden, wobei der Differenzstrom zur Steuerung ausgenutzt werden kann.



   Wie aus Fig. 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   lichtem    findlichen Organe im Tastkopf möglich ist. In diesem Falle liegen die Fenster 3,   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 ausgenützt werden.   

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH Vorrichtung zur Steuerung von Stapel- oder Niveauhöhen unter Verwendung wenigstens eines neben dem wachsenden oder abnehmenden Stapel oder Niveau angeordneten lichtempfindlichen elektrischen Organs, welches bei Erreichen einer bestimmten Stapel- oder Niveauhöhe elektrische Steuersignale zur Stapel- oder Niveauabsenkung oder -anhebung liefert, dadurch gekennzeichnet, dass das lichtempfindliche Organ (4, 4'; 14, 14') ausschliesslich von diffusem Umgebungslicht (6) beleuchtet ist und der oder das wachsende oder abnehmende Stapel oder Niveau (5) den Einfall dieses diffusen Lichtes in das lichtempfindliche Organ zum Zwecke der Steuersignalauslösung sperrt bzw. freigibt.

   UNTERANSPRÜCHE 1. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei vom gleichen diffusen Umgebungslicht (6) beleuchtete lichtempfindliche Organe (4, 4'; 14, 14') in den Zweigen einer elektrischen Brückenschaltung (Fig. 3) angeordnet sind und der im Nullzweig (0) der Brückenschaltung fliessende Strom der Steuersignalauslösung dient.

   2. Vorrichtung nach Unteranspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Brückenschaltung (Fig. 3) bei gleichem diffusem Lichteinfall (6) in die beiden lichtempfindlichen Organe (4, 4') unsymmetrisch abgestimmt ist.

   3. Vorrichtung nach Patentanspruch, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein lichtempfindliches Organ (4, 4') hinter einem Fenster (3, 3') in einem Gehäuse (1) eingeschlossen ist und dass der Stapel (5) oder das Niveau in seitlicher Anlage an das Fenster wächst bzw. abnimmt.