CN105556238B - 用于非接触地支承传感和/或执行器装置的方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种用于相对至少局部非吸音的基底(2)尤其是板材非接触地支承传感和/或执行器装置(6)的方法和设备(1、100、101、102)，该设备带有能运动的悬挂部(4)，带有与该悬挂部(4)机械地连接的传感和/或执行器装置(6)以及带有与该悬挂部(4)机械地连接的定位装置(5)，定位装置具有至少一个用于将传感和/或执行器装置(6)相对基底(2)非接触地支承的非接触的支承部。为了确保相对基底(2)的精确的定位而提出的是，定位装置(5)具有至少一个用于辐射出超声波场的超声波发生器(7)，超声波场在超声波发生器(7)和基底(2)之间构造出声学的悬浮波，用以经由实施为超声波支承部(17)的非接触的支承部将传感和/或执行器装置(6)相对基底(2)非接触地支承。

Description

用于非接触地支承传感和/或执行器装置的方法和设备

技术领域

本发明涉及一种用于相对至少局部非吸音的基底尤其是板材非接触地支承传感和/或执行器装置的方法和设备，该设备带有能运动的悬挂部，带有与该悬挂部机械地连接的传感和/或执行器装置以及带有与该悬挂部机械地连接的定位装置，定位装置具有至少一个非接触的支承部用以相对基底非接触地支承传感和/或执行器装置。

背景技术

当测量数据应当被其接收的材料连续地运动或存在由于相互接触而使材料和/或传感器受损的风险时，另外需要带有用于非接触地接收测量值的传感器的传感器装置。若在运动的材料和传感器之间应当保持限定的间距，那么由DE3435908A1公知的是，在使用空气支承部的情况下在传感器装置和材料之间形成间隔。在此的缺点是，为了产生空气支承部必须提供附加的运行介质，亦即压缩空气，压缩空气的产生此外造成不断提高的运行成本。附加地，在传感器或传感器装置与材料之间的间距与气垫的厚度相关，这个厚度又受流出的空气的压力和量的影响。因此，调整传感器和材料之间的间距较为耗费并且附加地与介质供应中的波动相关。

发明内容

因此，本发明所要解决的技术问题是基于开头描绘的现有技术以如下方式改善一种设备，从而可以以简单且安全的方式确保传感和/或执行器装置与尤其是运动的基底之间的恒定的间距。此外，该设备在运行中应当导致很小的运作成本。

在设备方面，本发明以如下方式解决所提出的问题，即，定位装置具有至少一个用于辐射出超声波场的超声波发生器，超声波场在超声波发生器和基底之间构造出声学的悬浮波，用以经由实施为超声波支承部的非接触的支承部来相对基底非接触地支承传感和/或执行器装置。

若定位装置具有至少一个用于辐射出超声波场的超声波发生器，那么能够实现在传感和/或执行器装置与至少局部非吸音的基底之间的极为恒定的间距，这是因为在超声波发生器和基底之间可以构造出声学的悬浮波，用以经由实施为超声波支承部的非接触的支承部来非接触地支承传感和/或执行器装置。此外，传感和/或执行器装置与基底之间的间距因此可以在不使用附加的运行介质的情况下维持并尤其是特别恒定地维持。对传感和/或执行器装置以及定位装置的能运动的悬挂当然允许的是：从超声波发生器辐射出的超声波场尤其是即使在基底运动时也可以使得传感和/或执行器装置与基底之间的间距固定。定位装置因此在近场中构造出超声波支承部，其使传感和/或执行器装置与基底保持精确的间距。因为电流能用于在几乎每个传感器装置中产生超声波场，所以除了用于产生超声波场的电能以外，超声波支承部可以在没有附加的运行介质的情况下构建。根据本发明的设备因此能极为灵活地使用，从而它的安装也可以在设施的如下区域中执行，在该区域中没有专门的运行介质如压缩空气或其他的介质供应可供使用或被允许。对于本发明来说当然足够的是，在超声波发生器和基底之间存在适用于传递超声波的气态的介质。因此，一方面可以减少安装费用和安装成本，另一方面也可以降低连续运行的耗费。

一般而言确定的是，至少局部非吸音的基底可以理解为是如下基底，其相对于毗邻的介质具有更大的波阻抗，毗邻的介质，尤其是气体、气体混合物、保护气体或空气尤其是理解为是吸音的。金属的基底，尤其是板材，优选钢板特别适用于至少局部非吸音的基底。金属的基底可以涂层或不涂层。但完全可以想到将设备使用在其他金属产品、半成品或其预制材料中。本发明也可以适用于由玻璃、陶瓷或其复合材料制成的至少局部非吸音的基底。此外可以想到将任意用于接收至少局部非吸音的基底的测量数据的装置作为传感器装置。例如电感式传感器、温度传感器、数字传感器和类似装置。执行器装置可以理解为如下装置，利用该装置可以影响金属的基底，例如对基底进行印刷、清洁、加油或类似处理。

若超声波发生器具有用于传感和/或执行器装置的至少一个传感器和/或执行器的开口，那么传感器和/或执行器可以在侧向完全被超声波发生器包围，由此可以构造和获得特别均匀且恒定的支承。此外，由此可以提供对传感器装置和执行器装置的机械保护。

若传感器和/或执行器具有侧向游隙地至少部分地伸入超声波发生器的开口中，那么这可以改善测量数据检测。基于传感器和/或执行器与超声波发生器之间的游隙，例如可以防止或至少减少震动的蔓延。因此可以提供一种尤其是无故障地工作的传感和/或执行器装置，这也可以有助于提高设备的稳固性。

当传感和/或执行器装置的至少一个传感器和/或执行器设置在超声波发生器的侧向且与这个超声波发生器有游隙时，传感和/或执行器装置此外在超声波发生器的边缘外仍然可以是起作用的。因此，基底的棱边区域尤其是也可以让传感和/或执行器装置接近。传感器和/或执行器优选相对超声波发生器定心地布置，这在检测基底的边缘区域时，尤其是在电路板模内的钢板中是有利的。此外，可以通过这种定心来保持超声波发生器的平衡状态，因此能够实现特别耐用和稳固的设备。

当设备具有运动的板材、尤其是钢板作为基底并且具有用于导引运动的基底的导向滚轮时，传感和/或执行器装置借助超声波发生器的定位可以是特别出色的。公知的是，运动的板材当然是易振动的，但根据本发明可以借助超声波发生器来确保传感和/或执行器装置的精确的定位。

若无论传感和/或执行器装置的传感器和/或执行器还是超声波发生器都布置在基底之上，那么这意味着在设备的结构简单性和稳固性方面有利。若传感和/或执行器装置从上方与基底保持间距地定位，那么例如在基底的底侧上由于其运送所导致的可能歪曲测量结果的污物就无足轻重。当传感和/或执行器装置的重力的相应的份额通过悬挂部补偿时，传感和/或执行器装置也可以基于生成的超声波支承部从上方与基底保持间距。若传感和/或执行器装置以及超声波发生器布置在导向滚轮之上或上方，那么这也可以改善测量数据检测，这是因为在导向滚轮区域内的运动的基底处的振动仅以减小的程度出现。此外，板材可以由于其在导向滚轮上的支撑而不会由超声波支承部压离，由此例如可以进一步减小基底的振动倾向。

若无论是传感和/或执行器装置的至少一个传感器和/或执行器还是超声波发生器都布置在基底的由导向滚轮弯曲的区域中，那么这可以进一步改善设备的稳定性和功能安全性。在弯曲的区域中，基底当然完全地放置在导向滚轮上，这可以附加地避免源于超声波支承部的振动。

若超声波发生器具有至少局部弯曲的基面，那么这在导向滚轮上定位时可以起到特别有利的作用。通过超声波发生器的曲弯的基面可以实现在超声波发生器或传感和/或执行器装置与在导向滚轮上运行的基底之间的均匀的支承间距。在考虑到板材和超声波发生器之间的间隙的情况下，基面的弯曲可以有利地对应于在导向滚轮上导向的板材的弯曲。

若定位装置和传感和/或执行器装置经由悬挂部以能转动的方式支承，那么这可以允许传感和/或执行器装置的附加的使用可能性。利用这样装备的传感和/或执行器装置也可以在偏离水平线运动或定位的基底之上可靠地保持在位置中。

当在经由转动支承件与带有超声波发生器的杆臂分开的另一杆臂上设置有减负配重件时，将超声波发生器安置到基底之上可以被动地实现。

若悬挂部经由超声波发生器的至少一个振动节点与超声波发生器机械地连接，那么这可以提高传感和/或执行器装置的稳固性。超声波发生器的超声波振动因此当然不能够经由悬挂部传递到传感和/或执行器装置上，这是因为在这些振动节点中考虑到超声波振动的很小的直至甚至在很大程度上能忽略的振幅。

若悬挂部具有至少一个直线导引件，那么传感和/或执行器装置可以相对基底更好地定位，例如利用水平的和竖直的直线导引件定位在基底的整个宽度上。竖直的直线导引件能够附加地实现传感和/或执行器装置与基底之间的第一间距调整的执行，这是因为超声波支承部只有在超声波发生器的近场中才有效。于是可以通过由超声波产生的超声波支承部可靠地保持最小间距。

当悬挂部具有弹簧支承件时，超声波发生器可以在其紧固时得到一定的运动自由度。

若传感和/或执行器装置具有电感式传感器，尤其是涡流传感器，那么钢板的所检测的测量数据可以用来检查故障和污物。此外，这种传感器对例如尤其是会在运动的钢板上出现的不利的环境影响较为不敏感。

此外，本发明所要解决的技术问题是简化一种开头所描绘的类型的用于将传感和/或执行器装置定位在运动的基底之上的方法以及在此将连续的运行成本保持得很低。

在方法方面，本发明以如下方式解决所提出的问题，即，针对超声波支承部，利用至少一个超声波发生器辐射出超声波场，并且在超声波发生器和运动的基底之间产生声学的悬浮波，以便因此将与超声波发生器机械地连接的传感和/或执行器装置与基底间隔开。

若至少一个超声波发生器辐射出超声波场且因此在超声波发生器和运动的、至少局部非吸音的基底之间产生声学的悬浮波，那么可以在借助因此产生的超声波支承部将与超声波发生器机械地连接的传感和/或执行器装置与基底间隔开时，以灵巧、稳固和精确的方式调整传感和/或执行器装置的位置。此外，由此始终能够避免由传感和/或执行器装置对基底的碰触。此外，通过在超声波中的近场效应产生的支承部可以允许传感和/或执行器装置以极小的距离靠近，而不会带来碰触风险。因此，通过使用用于产生超声波支承部的超声波发生器可以提供一种用于将传感和/或执行器装置定位在运动的基底之上的简单、稳固和安全的方法。

附图说明

附图中例如借助多个实施变型方案详细阐释本发明。其中：

图1示出按第一实施例的设备的剖视图；

图2示出定位装置、传感器装置和悬挂部的图1的放大的片段图；

图3示出对应于图2中的III-III的剖视图；

图4示出按第二实施例的设备的视图；

图5示出按第三实施例的定位装置、传感器装置和悬挂部的视图；以及

图6示出按第四实施例的设备的局部视图。

具体实施方式

按照图1，例如通过根据第一实施例的设备1的侧视图示出剖面。设备1具有运动的和非吸音的基底2(亦即钢板)以及结构组件3。结构组件3包括能运动的悬挂部4，悬挂部既与定位装置5也与传感器装置6机械地连接。可以设想的是，取代传感器装置6或附加于传感器装置地还设置有执行器装置6，为清楚起见并未示出该执行器装置。传感器装置6非接触地相对基底2定位或保持。

根据本发明，这以如下方式实现，即，定位装置5的超声波发生器7辐射出超声波场。参看图2，由超声波场造成的声学的悬浮波在传感器装置6和运动的基底2之间的间隙8内构造出超声波支承部17。因此，传感器装置6和运动的基底2之间的间距被固定，为此无需附加的运行介质。由此既可以实现安装时的简化也可以实现持续运行时的成本削减。

如另外由图2和3详细可知的那样，超声波发生器7具有用于传感器装置6或其传感器16的开口9。传感器16具有侧向游隙地伸入这个开口9中，以便检测基底2的测量数据。因为传感器16在所有的侧面上都被超声波发生器7包围，所以在传感器装置6和运动的基底2之间也确保了均匀的超声波支承部17。

尽管传感器装置6可以具有任一类型的传感器16，但涡流传感器仍特别良好地适用于基底2上的测量。

利用传感器装置6和超声波发生器7布置在基底2上方，尤其是基底2的通过导向滚轮10弯曲的区域内，如借助图1可以看到的那样，可以利用如下优点，即，基底2在传感器装置6的区域中完全地贴靠在导向滚轮10上。因此，基底2通过由超声波支承部17引起的力不能从其位置或方位中运动出来。因此，力仅可以作用到定位装置5上并根据本发明使这个定位装置与基底2保持固定不变的间距。基底2的振动由此被排除并因此确保一种稳固的设备或对测量数据的精确的检测。因为超声波发生器7在基底2的弯曲的区域中产生超声波支承部17，所以超声波发生器7具有曲弯的基面11，基面大致对应于通过导向滚轮10弯曲的板材的弯曲。通过曲弯的基面11也可以在定位到导向滚轮10上方或之上时确保用于超声波支承部17的均匀的间隙8。

如在根据图4的第二实施例中所示的那样，悬挂部4以能转动的方式支承在结构组件3的转动点12上。因此，设备100的定位装置5也可以在导向滚轮10的区域中精确地支承和定位在基底2的弯曲的区域上。这种定位以及支承不仅可以通过能转动的支承件12实现，而且也利用水平的直线导引件14和竖直的直线导引件15的支持来实现。

由图3进一步可知的那样，超声波发生器7与悬挂部4在振动节点13处连接。利用将振动节点13选择为用于悬挂部4的作用点，以有利的方式避免超声波振动传递到结构组件3的剩余的部分上。因此根据本发明，测量值可以在没有超声波发生器振动的干扰性影响下由传感器装置6接收。

此外，在图1和4中，在定位装置的机械紧固时可以看到弹簧支承件18，其补偿地作用于超声波发生器7的运动。弹簧支承件18在结构上简单地包括弹簧19和以该弹簧负荷的引导杆20，其中，当然同样可以想到其他的实施方式。

在根据图5的第三实施例中，设备101侧向地在超声波发生器7的旁边，更确切地说与超声波发生器7有游隙地具有两个传感器16。两个传感器16相对超声波发生器7的侧面定心，以便以此将设备的质量重心维持在超声波发生器的区域中。针对图5也可以设想的是，设置执行器。此外，像在图3中可以看到的那样，超声波发生器7也可以具有用于其他的传感器16和执行器的开口，但在图5中却未详细示出。

通常提及的是，当然也可以与传感器和/或执行器并排地在它们的中间区域中和/或超声波发生器上的开口中设置有多个超声波发生器7。

通常提及的是，还可以为设备配属调节和/或控制装置，以便通过由附加的传感器和/或通过超声波发生器本身接收的传感器信号影响超声波发生器的辐射特性，例如将实际间距调整或调节到额定间距。这些传感器信号例如可以包含间距测量数据和/或其他与间距相关的测量数据，通过它们可以推断出超声波发生器和基底之间的实际间距，这并未详细示出。

按照图6示出了根据第四实施例的另一设备102。该设备102利用被动的措施来定位超声波发生器7，与根据图1和4的实施例相比，在这个实施例中取消直线导引件。因此，根据图6的设备102在悬挂部4上具有两个杆臂21和22，它们联接到共同的转动支承件12上。杆臂21承载超声波发生器7，其中，在另一杆臂22上设置有减负配重件23。因此，超声波发生器7可以被减轻重量，这有利地减小用于相对基底2非接触地支承传感器16的超声波发生器7的控制耗费或功率消耗。

Claims (19)

1.一种用于相对至少局部非吸音的基底(2)非接触地支承传感和/或执行器装置(6)的设备，其带有能运动的悬挂部(4)，带有与所述悬挂部(4)机械地连接的传感和/或执行器装置(6)以及带有与所述悬挂部(4)机械地连接的定位装置(5)，所述定位装置具有至少一个用于将所述传感和/或执行器装置(6)相对所述基底(2)非接触地支承的非接触的支承部，其特征在于，所述定位装置(5)具有至少一个用于辐射出超声波场的超声波发生器(7)，所述超声波场在超声波发生器(7)和基底(2)之间构造出声学的悬浮波，用以经由实施为超声波支承部(17)的非接触的支承部将所述传感和/或执行器装置(6)相对所述基底(2)非接触地支承。

2.按权利要求1所述的设备，其特征在于，所述超声波发生器(7)具有用于所述传感和/或执行器装置(6)的至少一个传感器(16)和/或执行器的开口(9)。

3.按权利要求2所述的设备，其特征在于，传感器(16)和/或执行器具有侧向游隙地至少部分伸入到所述超声波发生器(7)的开口(9)中。

4.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述传感和/或执行器装置(6)的至少一个传感器(16)和/或执行器相对于所述超声波发生器侧向地且与所述超声波发生器具有游隙地设置。

5.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述设备(1、100、101、102)具有运动的板材作为基底(2)以及具有用于导引所述基底(2)的导向滚轮(10)。

6.按权利要求5所述的设备，其特征在于，不仅所述传感和/或执行器装置(6)的至少一个传感器(16)和/或执行器而且所述超声波发生器(7)都布置在所述基底(2)之上。

7.按权利要求5所述的设备，其特征在于，不仅所述传感和/或执行器装置(6)的至少一个传感器(16)和/或执行器而且所述超声波发生器(7)都布置在所述基底(2)的由所述导向滚轮(10)弯曲的区域中。

8.按权利要求7所述的设备，其特征在于，所述超声波发生器(7)具有至少局部弯曲的基面(11)。

9.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述定位装置(5)以及所述传感和/或执行器装置(6)经由所述悬挂部(4)以能转动的方式支承。

10.按权利要求9所述的设备，其特征在于，在经由转动支承件(12)与带有所述超声波发生器(7)的杆臂(21)分开的另一杆臂(22)上设置有减负配重件(23)。

11.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述悬挂部(4)经由所述超声波发生器(7)的至少一个振动节点(13)与所述超声波发生器(7)机械地连接。

12.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述悬挂部(4)具有至少一个直线导引件(14、15)。

13.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述悬挂部(4)具有弹簧支承件(18)。

14.按权利要求1、2或3所述的设备，其特征在于，所述传感和/或执行器装置(6)具有电感式传感器(16)。

15.按权利要求14所述的设备，其特征在于，所述电感式传感器(16)是涡流传感器。

16.按权利要求5所述的设备，其特征在于，所述板材是是钢板。

17.按权利要求6所述的设备，其特征在于，不仅所述传感和/或执行器装置(6)的至少一个传感器(16)和/或执行器而且所述超声波发生器(7)都布置在所述导向滚轮(10)之上。

18.一种用于相对于运动的且至少局部非吸音的基底(2)非接触地支承传感和/或执行器装置(6)的方法，在所述方法中，所述传感和/或执行器装置(6)通过非接触的支承部与所述基底(2)间隔开，其特征在于，针对超声波支承部(17)，利用至少一个超声波发生器(7)辐射出超声波场并在超声波发生器(7)和运动的基底(2)之间产生声学的悬浮波，以便因此将与所述超声波发生器(7)机械地连接的传感和/或执行器装置(6)与所述基底(2)间隔开。

19.按权利要求18所述的方法，所述基底(2)是钢板。