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    • 专利摘要:

    公开号:WO1989003080A1
    申请号:PCT/DE1988/000603
    申请日:1988-09-30
    公开日:1989-04-06
    发明作者:Karl Peter Kothe；Manfred W. Gekeler；Karl-Heinz Meier
    申请人:Quick-Rotan Elektromotoren Gmbh；
    IPC主号:H05B39-00
    专利说明:
    [0001] Sensorvorrichtung
    [0002] Die Erfindung betrifft eine Sensorvorrichtung zur Steuerung von Arbeitsmaschinen , insbesondere Nähmaschinen , mit einer einen Lichtsender und einen Lichtempfänger aufweisenden Lichtschran¬ ke , wobei als Lichtsender eine aus einer Energiequel le gespeiste Glühlampe vorgesehen und an den Lichtempfänger eine Auswerte¬ stufe mit einstellbarer Empfindlichkeit angeschlossen ist.
    [0003] Sensorvorrichtungen der vorliegend betrachteten Art werden bei¬ spielsweise in Verbindung mit Nähmaschinen eingesetzt, um bei der Durchführung von Nähvorgängen das Nahtgutende zu erken¬ nen und den Nähvorgang automatisch zu stoppen oder im An¬ schluß an die -Enderkennung eine vorbestimmte Anzahl von Rest- stichen auszuführen . Weitere Anwendungsgebiete solcher Sensor¬ vorrichtungen sind unter anderem Schweiß- und Schneidmaschi¬ nen . Die Sensorvorrichtung erkennt Anfang und Ende des zu be¬ arbeitenden Gutes aufgrund von Änderungen der im Strahlengang der Lichtschranke herrschenden Bedingungen . Dabei kann es sich beispielsweise im Falle einer Durchlichtschranke um die mehr oder minder starke Abschwächung des vom Sender zum Empfänger übermittelten Lichts aufgrund des Vorhandenseins oder Nichtvor- handenseins von Gut im Strahlengang der Lichtschranke oder Än¬ derungen der Lichtdurchlässigkeit des Gutes handeln . I m Falle von Reflexlichtschranken kann die Sensorvorrichtung auf Ände¬ rungen der Reflektionseigenschaften beim Durchlauf des zu bear¬ beitenden Gutes ansprechen . Unabhängig davon , wie die Anord¬ nung im einzelnen getroffen ist, wird die Empfindl ichkeit der an den Lichtempfänger angeschlossenen Auswertestufe in Abhängig- keit von den jeweiligen Materialeigenschaften des Gutes so einge¬ stellt, daß eine sichere Kantenerkennung möglich wird , beispiels¬ weise beim Aufnähen von Etiketten auf Nähgut sicher festgestellt wird , ob im Strahlengang nur das Nähgut oder das Nähtgut plus Etikett liegt. In der Praxis ist die Lebensdauer der als Lichtsender vorgesehe¬ nen Glühlampen häufig unbefriedigend kurz, weil die Glühlampe nicht nur thermisch , sondern auch mechanisch , z . B . aufgrund von Maschinenvibrationen , hoch beansprucht ist. Der Ersatz von Glühlampen durch Leuchtdioden scheidet aus , weil Leuchtdioden ntcht die notwendige hohe Empfindlichkeit der Sensorvorrichtung erlauben .
    [0004] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensorvorrϊch- tung der eingangs genannten Art zu schaffen , bei welcher die
    [0005] Lebensdauer der Glühlampe verlängert und gleichzeitig eine Ener¬ gieeinsparung erzielt wird .
    [0006] Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Energiequelle der Glühlampe geregelt und mit der Auswertestufe derart gekoppelt ist, daß der Sollwert der geregelten Energiequel¬ le in Abhängigkeit von der Empfindlichkeitseinstellung der Auswer¬ testufe selbsttätig verstellbar ist.
    [0007] Bei der Sensorvorrichtung nach der Erfindung wird also der Soll¬ wert der Energiequelle, die als geregelte Strom- oder Spannungs¬ quelle ausgelegt sein kann , nicht konstantgehalten , sondern je nach der eingestellten Empfindlich geändert, wobei die Auslegung vorzugsweise so getroffen ist, daß der geregelten Energiequelle ein dem Strom-Nennwert der Glühlampe entsprechender Sollwert nur in einer höchsten Empfindlichkeitsstufe der Auswertestufe aufgeschaltet ist. Nur in der höchsten Empfindlichkeitsstufe wird infolgedessen die Glühlampe mit ihrem Nennstrom betrieben . In allen anderen Fällen geht der Glühlampe ein niedrigerer Strom zu. Dies hat, wie umfangreiche Versuche ergaben , eine beträchtliche Verlängerung der mittleren Lebensdauererwartung der Glühlampe zur Folge. Gleichzeitig wird damit der Energieverbrauch der Sen¬ sorvorrichtung verringert. I n weiterer Ausgestaltung der Erfindung sind der Auswertestufe ein erstes Stellglied für eine stufenweise Grobeinstellung der Empfindlichkeit und ein zweites Stel lglied für eine Feineinstellung der Empfindlichkeit zugeordnet, wobei die Sollwerteinstel lung der geregelten Energiequelle mit dem ersten Stellglied gekoppelt ist.
    [0008] Die geregelte Energiequel le kann ferner vorteilhaft mit einer Ein- schaitverzögerungsstufe versehen sein , die beim Einschalten ein Überschwingen des Glühlampenstromes über den eingestellten Soll— wert verhindert. Es zeigte sich nämlich , daß beim Einsatz einer Konstantspannungsquel le der Einschaltstrom bis zum Sechsfachen des Nennstroms ansteigen kann . Solche für die Lebensdauer der Glühlampe schädlichen Überströme lassen sich durch die genannte Einschaltverzögerungsstufe sicher verhindern . Die Einschaltverzö- gerungsstufe kann dabei derart ausgelegt sein , daß sie beim Ein¬ schalten den Glühlampenstrom allmählich , beispielsweise .innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis 2 s , von Null auf den Sollwert anstei¬ gen läßt. Selbst bei einer Auslegung derart, daß der Glühlampen¬ strom sprungartig von Nul l auf den eingestellten Sollwert übergeht, wird ein verzögertes Aufleuchten der Glühlampe dadurch erreicht, daß sich der I nnenwiderstand der Glühlampe in Abhängigkeit vom Aufheizen des Lampenfadens ändert. Wesentlich ist, daß sicherge¬ stel lt ist, daß der eingestellte Soll-Nennstrom beim Einschalten nicht überschritten wird .
    [0009] I n weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die geregelte Ener¬ giequelle einen getakteten Schaltregler aufweisen . Im Vergleich zu einer Konstantspannungsquelle mit Längstransistor als Regelglied wird dadurch eine weitgehend verlustfreie Regelung erreicht. Zwi- sehen den Schaltregler und die Glühlampe kann zweckmäßig eine Drossel geschaltet sein . Die Drossel wirkt als Energiespeicher , welche im Zusammenwirken mit dem Schaltregler den Lampenstrom dem Sollwert im wesentlichen ohne Verluste nachführt. Die Auswertestufe kann einen Verstärker mit nachgeschaltetem Komparator aufweisen . Dabei kann zwecks Empfindlichkeitseinstel- lung der Verstärkungsfaktor des Verstärkers verstellbar sein. Es ist beispielsweise aber auch möglich , zur Empfindlichkeitseinstel- lung die Schaltschwelle des Komparators verstellbar zu machen .
    [0010] Die Erfindung ist nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. I n den beiliegenden Zeichnungen zeigen :
    [0011] Fig . 1 eine Prinzipdarstellung der Sensorvorrichtung , und
    [0012] Fig . 2 ein ausführliches Schaltbild der Sensorvorrichtung nach Fig. 1 .
    [0013] Bei der Prinzipdarstellung gemäß Fig . 1 ist mit 10 die Stichplatte einer Nähmaschine 11 bezeichnet, deren Nadel bei 12 angedeutet ist. Die Stichplatte 10 weist zusätzlich zu einer Bohrung 13 für den Durchtritt der Nadel 12 eine weitere Bohrung 14 auf, die in Nährϊchtung in Abstand von der Bohrung 13 angeordnet ist. Die Bohrung 14 liegt im Strahlengang einer in diesem Ausführungsbei¬ spiel als Durchlϊchtschranke ausgebildeten Lichtschranke 15, zu der ein Lichtsender in Form einer Glühllampe 16 und ein Licht¬ empfänger 17 gehören , bei dem es sich beispielsweise um einen Fototransistor handeln kann. Die Glühlampe 16 wird aus einer ge- regelten Energiequelle 18 gespeist, die als geregelte Strom- oder Spannungsquelle mit einstellbarem Sollwert ausgebildet ist.
    [0014] Dem Lichtempfänger 17 ist eine Auswertestufe 19 mit einstellbarer Empfindlichkeit nachgeschaltet. Die Auswertestufe 19 weist einen Verstärker 20 mit nachgeschaltetem Komparator 21 auf. Für die Empfindlichkeitseinstellung der Auswertestufe 19 sind ein erstes Stellglied 22 für eine stufenweise Grobeinstellung der Empfindlich¬ keit und ein zweites Stellglied 23 für eine stufige oder stufenlose Feineinstellung der Empfindlichkeit vorgesehen. Bei der veran- schaulichten Ausführungsbeispiel ist mittels der Stellglieder 22 und 23 der Verstärkungsfaktor des Verstärkers 20 verstel lbar . Entsprechend einer abgewandelten Ausführungsform kann die An¬ ordnung auch so getroffen sein , daß sich mittels der Stellglieder 5 22 und 23 die Schaltschwelle des Komparators 21 verstellen läßt. Das erste Stellglied 22 wirkt über eine Leitung 24 ferner auf ei¬ nen der geregelten Energiequel le 18 vorgeschalteten Funktions¬ block 25 ein , um in Abhängigkeit von der Stellung des Stellglie¬ des 22 den der geregelten Energiequelle 18 aufgedrückten Sollwert 10 zu beeinflussen .
    [0015] Die Auslegung ist vorzugsweise derart getroffen , daß ein dem Strom-Nennwert der Glühlampe 1 6 entsprechender Sollwert der ge¬ regelten Energiequelle 18 nur bei Einstellen des ersten Stellgliedes 1 5 22 auf die höchste Empfindlichkeitsstufe auf geschaltet wird .
    [0016] An den Ausgang der Auswertestufe 19 ist eine Nähmaschinen¬ steuerung 26 angeschlossen . Die Nähmaschinensteuerung 26 kann in bekannter Weise (vergleiche insbesondere EP-PS 0 1 02 524) 20 aufgebaut sein .
    [0017] Zur Erläuterung der Funktionsweise der Sensorvorrichtung sei an¬ genommen , daß ein Etikett 27 auf ein Nähgut 28 aufgenäht werden soll , wobei das Nähgut in Richtung des Pfeils 29 transportiert
    [0018] 25 wird . Solange über der Bohrung 14 der Stichpiatte 1 0 das Nähgut 28 und das Etikett 27 liegen , gelangt nur ein relativ kleiner Ar¬ teil des von der Glühlampe 1 6 emittierten und mittels einer Optik 30 gebündelten Lichts durch die Bohrung 1 4 hindurch zu dem Lichtempfänger 17. Sobald aber die Endkante 31 des Etiketts 27
    [0019] 30 in Richtung des Pfeils 29 durch den Strahlengang der Lichtschran¬ ke 1 5 hindurchgelaufen ist, muß das Licht der Glühlampe 1 6 nur noch das Nähgut 28 durchdringen . Die Lichtdämpfung nimmt ent¬ sprechend ab . Zum Lichtempfänger 17 gelangt entsprechend mehr Licht. Über die Stellglieder 22 und 23 wird der Verstärkungsfak- tor des Verstärkers 20 derart eingestellt, daß das Ausgangssignal des Verstärkers 20 unter einer festen Schaltschwelle des Kompara- tors 21 liegt, wenn das Licht das Etikett 27 und das Nähgut 28 durchdringen muß , daß aber das Ausgangssignal des Verstärkers 20 diese Schaltschwelle übersteigt, sobald nur noch das Nähgut 28 im Strahlengang der Lichtschranke 15 liegt. Infolgedessen wird beim Durchlauf der Endkante 31 durch den Strahlengang der Lichtschranke 1 5 die Nähmaschinensteuerung 26 mit einem entspre¬ chenden Erkennungssignal beaufschlagt.
    [0020] Durch Verstellen des Sollwerts der geregelten Energiequelle 18 in Abhängigkeit von der Stellung des Stellglieds 22 ist dafür gesorgt, daß die Glühlampe 16 nur dann mit der maximal zulässigen Energie gespeist wird , wenn die Art des Nähguts 28 und des Etiketts 27 ein Einstellen des Stellgliedes 22 auf maximale Empfindlichkeit er¬ fordert. In allen übrigen Fällen wird die Energieversorgung der Glühlampe 16 gedrosselt, was der Lebensdauer der Glühlampe 16 zugutekommt. Die geregelte Energiequelle 18 ist darüberhinaus vorzugsweise so ausgelegt, daß beim Einschalten der Lichtschran- ke 15 ein Überschwingen des Glühlampenstromes über den einge¬ stellten Sollwert verhindert und der Glühlampenstrom beispielswei¬ se allmählich von Null auf den Sollwert gesteigert wird. Mit dem Komparator 21 ist ein Einstellungsindikator 55 , zweckmäßig in Form einer Leuchtdiode, verbunden ; er läßt erkennen , wenn mittels der Stellglieder 22, 23 die Empfindlichkeit optimal eingestellt ist.
    [0021] In dem Detailschaltbild gemäß Fig . 2 sind mit 35 eine Steckverbin¬ dung zum Aufschalten der Versorgungsspannung und zum An¬ schluß der Nähmaschinensteuerung 26 , mit 36 eine Steckverbindung zum Anschluß des Lichtempfängers 17 sowie mit 37 eine Steckver¬ bindung zum Anschluß der Glühlampe 16 bezeichnet. Das Stellglied 22 für die Grobeinstellung der Empfindlichkeit der Auswertestufe 19 ist als sechsstufiger Schalter , das Stellglied 23 für die Empfind¬ lichkeits-Feineinstellung als Potentiometer dargestellt. Die Stellglie- der sind mit dem einen einstellbaren Verstärkungsfaktor aufweisenden
    [0022] 'Verstärker 20 verbunden . Der Ausgang des Verstärkers 20 ist über eine Leitung 41 an den Eingang des eine feste Schaltschwel¬ le aufweisenden Komparators 21 angeschlossen . Der Ausgang des Komparators 21 steht über eine Leitung 42 mit einem Kontakt der Steckverbindung 35 in Verbindung , an den die Nähmaschinen¬ steuerung 26 angeschlossen wird. Die der höchsten Empfindlich¬ keit entsprechende sechste Stufe des Stel lgliedes 22 ist über die Leitung 24 mit dem Fünktionsblock 25 verbunden , dessen Ausgang über eine Leitung 43 an einen Eingang 44 eines Schaltreglers 45 angeschlossen ist, der Teil der geregelten Energiequel le 18 ist. Der Eingang 44 des Schaltreglers 45 steht ferner über eine Ver¬ stärkerstufe 46 mit einem Strommeßwiderstand 47 in Verbindung , mittels dessen der I st-Strom der Glühlampe 16 erfaßt wird . Zwi¬ schen dem Ausgang des Schaltreglers 48 und Masse l iegt eine Diode 49 , zu der ein Kondensator 50 über eine Drossel 51 parallel¬ geschaltet ist. Die Verbindungsstelle von Kondensator 50 und Drossel 51 ist über eine Leitung 52 an die Glühlampe 16 angeschlos¬ sen .
    [0023] Bei der Ausführungsform gemäß Fig . 2 wird beim Einstellen des Stellgliedes 22 auf die höchste Empfindlichkeitsstufe über die Lei¬ tung 24 ein Transistor 53 des Funktionsblocks 25 gesperrt, wo¬ durch auch ein dem Transistor 53 nachgeschalteter Transistor 54 gesperrt wird . Wenn der Transistor 54 sperrt, steigt das Poten- tial am Kollektor des Transistors 54. Dieser Potentialanstieg wirkt über die Leitung 43 auf den Schaltregler 45 im Sinne einer Erhö¬ hung des Sollwertes der geregelten Energiequelle 18. I n allen üb¬ rigen Stellungen des Stellgliedes 22 arbeitet die Energiequelle 18 mit einem verminderten Sollwert. Der Schaltregler 45 sorgt im Zu- sammenwirken mit der Drossel 51 für eine weitgehend verlustfreie Regelung . Der Kondensator 50 und die Drossel 51 bilden eine Ein- schaltverzögerungsstufe , die beim Einschalten der Lichtschranke 1 5 den Glühlampenstrom allmählich , beispielsweise innerhalb einer Zeitspanne von 1 bis 2 s , von Null auf den Sol lwert ansteigen läßt. Im Rahmen der Erfindung sind zahlreiche Abwandlungen möglich . Beispielsweise kann jeder Schaltstellung des der Grobeinstellung der Empfindlichkeit dienenden Stellgliedes 22 ein eigener Sollwert der geregelten Energiequelle 18 zugeordnet sein. Statt eines Ver- stärkers 20 mit einstellbarem Verstärkungsfaktor kann ein Kompa¬ rator 21 mit einstellbarer Schaltschwelle vorgesehen sein . Der Verstärker und der Komparator können gegebenenfalls zu einer Stufe zusammengefaßt werden . Die geregelte Energiequelle 18 kann für eine Regelung des Stromes und/oder der Spannung für die Glühlampe 16 sorgen . An Stelle einer Durchlichtschranke kann auch eine Reflexschranke vorgesehen werden , bei welcher der Lichtempfänger 17 über der Stichplatte 10 sitzt, um vom Nähgut reflektiertes Licht aufzunehmen. In diesem Fall kann auf die zwei¬ te Bohrung 14 . der Stichplatte 10 verzichtet werden. Eine Reflex- lichtschranke läßt sich gegebenenfalls auch so aufbauen , daß das Licht von der Glühlampe 16 über einen ersten Lichtleiter zu einer über dem Nähgut liegenden Stelle geleitet und reflektiertes Licht von einem zweiten Lichtleiter aufgenommen und dem Lichtempfän¬ ger 17 zugeführt wird . Im Falle der in Fig . 1 veranschaulichten Durchlichtschranke kann der Lichtempfanger 17 auch in die Boh¬ rung 14 eingelassen sein .
    权利要求:
    ClaimsPatentansprüche
    1. Sensorvorrichtung zum Steuern von Arbeitsmaschinen, insbe¬ sondere Nähmaschinen, in Abhängigkeit von einer einen Licht- sender und einen Lichtempfänger aufweisenden Lichtschranke, wobei als Lichtsender eine aus einer Energiequelle gespeiste Glühlampe vorgesehen und an den Lichtempfänger eine Aus¬ wertestufe mit einstellbarer Empfindlichkeit angeschlossen ist, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Energiequelle (18) der Glühlampe (16) geregelt und derart mit der Auswertestufe (19) gekoppelt ist, daß der Sollwert der geregelten Energiequelle in Abhängigkeit von der Empfind¬ lichkeitseinsteilung der Auswertestufe selbsttätig verstellbar ist.
    2. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der geregelten Energiequelle (18) ein dem Strom-Nenn¬ wert der Glühlampe (16) entsprechender Sollwert nur in einer höchsten Empfindlichkeitsstufe der Auswertestufe (19) aufge- schaltet ist.
    3. Sensorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Auswertestufe (19) ein erstes Stellglied (22) für eine stufenweise Grobeinstellung der Empfindlichkeit und ein zweites Stellglied (23) für eine Feineinstellung der
    Empfindlichkeit zugeordnet sind, und daß die Sollwerteinstel¬ lung der geregelten Energiequelle (18) mit dem ersten Stell¬ glied (22) gekoppelt ist.
    4. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Energiequelle (18) mit einer Einschaltverzögerungsstufe versehen , die beim Ein¬ schalten ein Überschwingen des Glühlampenstromes über den eingestellten Sollwert verhindert.
    5. Sensorvorrichtung nach Anspruch 4 , dadurch gekennzeichnet, daß die Einschaltverzögerungsstufe derart ausgelegt ist, daß sie beim Einschalten den Glühlampenstrom allmählich von Null auf den Sollwert ansteigen läßt.
    6. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die geregelte Energiequelle (18) einen getakteten Schaltregler aufweist.
    7. Sensorvorrichtung nach Anspruch 6 , dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schaltregler und die Glühlampe (16) eine Drossel geschaltet ist.
    8. Sensorvorrϊchtung nach einem der vorhergehenden Ansprü- ehe, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertestufe (19) ei¬ nen Verstärker (20) mit nachgeschaltetem Komparator (21 ) aufweist.
    9. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Empfindlichkeitseinstellung der Verstärkungsfak¬ tor des Verstärkers (20) verstellbar ist.
    10. Sensorvorrichtung nach Anspruch 8 , dadurch gekennzeichnet, daß zwecks Empfindlichkeitseinstellung die Schaltschwelle des Komparators (21 ) verstellbar ist.
    1 1 . Sensorvorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10 , da¬ durch gekennzeichnet, daß dem Komparator (21 ) ein Eϊnstel- lungsindikator (55) zur Anzeige der optimalen Empfindlich- keitseinstellung zugeordnet ist.
    12. Sensorvorrichtung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeich¬ net, daß als Einstellungsindikator (55) eine Leuchtdiode vor¬ gesehen ist.
    13. Sensorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprü¬ che, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtschranke als Re¬ flexlichtschranke mit Doppellichtleiter ausgebildet ist, über dessen einen Teil das Sendelicht und über dessen anderen Teil das reflektierte Empfangslicht geführt ist.
    Ercalzbfati
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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