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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Aufnahme
wenigstens eines als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger
genutzten Ultraschallsensors im distalen Randbereich eines Sensorträgers
eines verfahrbaren Gerätes, insbesondere eines autonom
betriebenen Staubsammelroboters, dessen jeweiliger Ultraschallsensor
zur Abgabe von Ultraschallwellen und/oder zur Ermittlung von im
jeweiligen Fahrweg des verfahrbaren Gerätes befindlichen
Hindernissen und zur Abgabe von zu gegebenenfalls erforderlichen
Fahrwegkorrekturen des betreffenden verfahrbaren Gerätes
heranziehbaren Ausgangssignalen dient. Die vorliegende Erfindung
bezieht sich ferner auf ein verfahrbares Gerät, insbesondere
auf einen autonom betriebenen Staubsammelroboter mit einer Vorrichtung
der vorstehend genannten Art.
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Zum
Aufbau von Gehäusen für die Aufnahme von unterschiedlichen
Gegenständen ist es bereits bekannt (z. B. aus
EP 0 657 121 B1 ,
EP 1 724 881 A2 ),
zwei identische Gehäusehalbschalen zu verwenden, deren
gegenüberliegende Zusammenfügungsbereiche komplementär
zueinander ausgebildet sind. Dabei werden die beiden Gehäusehalbschalen
zur Bildung des Gehäuses zusammengefügt. Diese
bekannten Gehäuse eignen sich jedoch nicht als Sensorträger
für eine lagestabile Aufnahme wenigstens eines als Ultraschallsender
und/oder Ultraschallempfänger genutzten Ultraschallsensors.
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Der
Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Weg zu zeigen,
wie eine Vorrichtung der eingangs genannten Art auszubilden ist,
damit wenigstens ein als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger
genutzter Ultraschallsensor von dieser Vorrichtung lagestabil aufnehmbar
ist.
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Gelöst
wird die vorstehend aufgezeigte Aufgabe bei einer Vorrichtung der
eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch,
dass der Sensorträger aus zwei Halbschalen besteht, die
für den jeweiligen Ultraschallsensor einander gegenüberliegende Aufnahmekörperteile
mit einer gemeinsamen, durch eine vorgegebene Ultraschallwellenform
festgelegten Distalform und zusätzlich in Abstand von dem
jeweiligen Aufnahmekörperteil jeweils wenigstens ein Paar
bildende, einander gegenüberliegende Positionsfixierungsglieder
aufweisen, durch deren gegenseitige Verbindung miteinander der jeweilige
Ultraschallsensor in den betreffenden Aufnahmekörperteilen
form- und/oder kraftschlüssig aufgenommen ist.
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Die
Erfindung bringt den Vorteil mit sich, dass auf relativ einfache
Weise durch Ausbildung des Sensorträgers aus zwei Halbschalen,
die für den jeweiligen Sensor einander gegenüberliegende
Aufnahmekörperteile mit einer gemeinsamen, durch eine vorgegebene
Ultraschallwellenform festgelegten Distalform und zusätzlich
in Abstand von dem wenigstens einem Aufnahmekörperteil
jeweils wenigstens ein Paar bildende, einander gegenüberliegende Positionsfixierungsglieder
eine besonders stabile und hinsichtlich einer gewünschten
Ultraschallwellenform einer abzugebenden und/oder aufzunehmenden
Ultraschallwelle eine lagestabile Anordnung des jeweiligen Ultraschallsensors
gewährleistet ist.
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Die
einander gegenüberliegenden Positionsfixierungsglieder
weisen vorzugsweise dieselben Formen oder zueinander komplementäre
Formen auf. Im zuerst erwähnten Fall ergibt sich ein Vorteil
in fertigungstechnischer Hinsicht insofern, als für die Formung
der betreffenden Positionsfixierungsglieder dieselben Formen genutzt
werden können. Im zweitgenannten Fall ergibt sich der Vorteil,
dass die einander gegenüberliegenden Positionsfixierungsglieder durch
ihre komplementären Formen passgenau zusammengefügt
werden können.
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Zweckmäßigerweise
sind die beiden Halbschalen an ihren zueinander ausgerichteten Positionsfixierungsgliedern
miteinander verschraubbar. Alternativ oder zusätzlich dazu
sind die beiden Halbschalen durch Rastelemente miteinander verrastbar. Dadurch
sind in vorteilhafter Weise die in den beiden Halbschalen jeweils
aufgenommenen Ultraschallsensoren lagestabil sicher festgehalten,
so dass sie hinsichtlich der Abgabe und/oder Aufnahme von Ultraschallwellen
stets mit gleicher Empfindlichkeit arbeiten können. Dies
spielt wegen der festgelegten Distalform der den jeweiligen Ultraschallsensor
aufnehmenden Aufnahmekörperteile für eine vorgegebene Ultraschallwellenform
eine wichtige Rolle. Würde man hier eine Aufnahme des jeweiligen
Ultraschallsensors in den erwähnten gegenüberliegenden
Aufnahmekörperteilen mit einer Möglichkeit zur
Verdrehung zulassen, so könnte dies aufgrund von unterschiedlichen
Empfindlichkeitsbereichen auf der Oberfläche des betreffenden
Ultraschallsensors zu unerwünschten Auswertungen der jeweils abgegebenen
bzw. empfangenen Ultraschallwellen führen. Hierbei ist
nämlich zu berücksichtigen, dass der jeweilige
Ultraschallsensor auf seiner Ultraschallwellen abgebenden und/oder
aufnehmenden Oberfläche nicht überall dieselbe
Empfindlichkeit besitzt.
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Zweckmäßigerweise
ist zumindest eine der genannten Halbschalen als Schaltungsplatine
oder als Träger für die Aufnahme einer Schaltungsplatine ausgebildet.
Dies bringt den Vorteil mit sich, dass der jeweilige Ultraschallsensor über
relativ kurze Verbindungsleitungen mit einer Schaltungsplatine verbindbar
ist, die erforderliche Schaltungsteile für eine Ansteuerung
des jeweiligen Ultraschallsensors als Ultraschallsender und/oder
als Ultraschallempfänger enthält. Dadurch lassen
sich auf besonders einfache Weise sonst gegebenenfalls erforderliche
Abschirmungsmaßnahmen für die Verbindungsleitungen
des jeweiligen Ultraschallsensors vermeiden. Solche Abschirmungsmaßnahmen
sind nämlich bei längeren Verbindungsleitungen
zu/von dem jeweiligen Ultraschallsensor normalerweise erforderlich,
um eine Einkopplung von Störsignalen in die betreffenden Verbindungsleitungen
zu verhindern.
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Gemäß einer
weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der vorliegenden
Erfindung weisen die jeweiligen Aufnahmekörperteile in
zumindest einer der Halbschalen auf ihrer jeweiligen Außenseite
wenigstens ein Gleitführungselement für eine Gleitführung eines
vor dem distalen Randbereich des Sensorträgers anbringbaren
beweglichen Stoßdämpfergliedes oder Stoßdämpfers
auf. Hierdurch ergibt sich der Vorteil einer besonders guten Sicherung
des jeweiligen Ultraschallsensors in seinen Aufnahmekörperteilen
durch gegebenenfalls auf diese auftreffende Stöße,
wie sie beim Verfahren des den jeweiligen Ultraschallsensor enthaltenden
verfahrbaren Gerätes trotz vorgenommener Fahrwegkorrekturen
auftreten können. Durch diese Maßnahme wird im übrigen
gerade der Vorrichtungsteil, nämlich der jeweilige Ultraschallsensor
vor einer Depositionierung infolge eines Stoßes geschützt,
auf den hin die erwähnte Stoßdämpfung
erfolgt. Dabei erfolgt die betreffende Stoßdämpfung
durch die erwähnte Gleitführung mittels des erwähnten
Gleitführungselements in der für den jeweiligen
Ultraschallsensor optimalen Richtung.
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Vorzugsweise
ist zwischen den beiden Halbschalen Dämmmaterial, wie beispielsweise
Filz, angeordnet. Auf diese Weise werden Körperschallwellen
gedämpft, die durch die Ultraschallwellen hervorgerufen
werden können. Sind mehrere Ultraschallsensoren vorgesehen,
so ist das Dämmmaterial bevorzugt zwischen jeweils zwei
benachbarten Ultraschallsensoren bzw. zwei benachbarten Aufnahmekörperteilen
angeordnet. In dem Fall, dass die Ultraschallsensoren bzw. die Aufnahmekörperteile
lediglich in dem distalen Randbereichen der Halbschalen liegen,
kann es genügen, das Dämmmaterial lediglich in
diesem distalen Radbereich zu verwenden. Das Dämmmaterial
kann bei der Montage zwischen die beiden Halbschalen eingebracht
werden, bevor diese gegeneinander z. B. durch Verschrauben oder Verrasten
fixiert werden.
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Gelöst
wird die oben angegebene Aufgabe gemäß der vorliegenden
Erfindung außerdem durch ein verfahrbares Gerät,
insbesondere durch einen autonom betriebenen Staubsammelroboter
mit zumindest einem Ultraschallsensor zur Ermittlung von im jeweiligen
Fahrweg des betreffenden Gerätes befindlichen Hindernissen
und mit einer den zumindest einen Ultraschallsensor tragenden Vorrichtung
der vorstehend aufgezeigten Art gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Anhand
von Zeichnungen wird die vorliegende Erfindung nachstehend unter
Bezugnahme auf eine Ausführungsform beispielhaft näher
erläutert.
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1 zeigt
in einer perspektivischen Explosionsansicht eine Vorrichtung gemäß einer
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, bei der eine Schaltungsplatine
bereits an der betreffenden Vorrichtung angebracht ist.
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2 zeigt
in einer perspektivischen Draufsicht die in 1 dargestellte
Vorrichtung im zusammengebauten Zustand.
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3 zeigt
in einer perspektivischen Draufsicht die in 2 dargestellte
Vorrichtung ohne die erwähnte Schaltungsplatine und ohne
in 1 und 2 dargestellte zusätzliche
Schaltungsteile.
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Bevor
auf die Zeichnungen näher eingegangen wird, sei angemerkt,
dass in sämtlichen Zeichnungen gleiche oder einander entsprechende
Einrichtungen bzw. Elemente mit gleichen Bezugszeichen bezeichnet
sind.
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In
der in 1 dargestellten perspektivischen Explosionsansicht
einer Ausführungsform der Vorrichtung gemäß der
vorliegenden Erfindung ist zur Aufnahme wenigstens eines, gemäß 1 allerdings
von insgesamt sieben Ultraschallsensoren ein Sensorträger
vorgesehen, der aus zwei Halbschalen besteht, nämlich aus
einer oberen Halbschale OH und aus einer dazu passenden unteren
Halbschale UH. Diese beiden Halbschalen OH und UH sind in 1 im
auseinandergezogenen Zustand dargestellt. Die beiden Halb schalen
OH und UH bestehen beispielsweise aus einem festen Kunststoff. Die
betreffenden Halbschalen OH und UH weisen in ihren distalen Randbereichen – das
sind die in 1 vorn und auf beiden Seiten
liegenden Bereiche der betreffenden Halbschalen OH und UH – Aufnahmekörperteile
AO bzw. AU auf. Zwischen diesen Aufnahmekörperteilen AO
und AU werden, wie dies aus 1 ersichtlich
ist, jeweils Ultraschallsensorträger aufgenommen, in denen
sich jeweils ein als Ultraschallsender und/oder Ultraschallempfänger
nutzbarer Ultraschallsensor in stabiler Lage festgehalten befindet. Die
betreffenden Ultraschallsensorträger sind in 1 mit
UT1, UT2, UT3, UT4, UT5, UT6 bzw. UT7 bezeichnet und nahe ihrer
jeweiligen Unterbringungsposition in ihren zugehörigen
Aufnahmekörperteilen dargestellt.
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Zwischen
je zwei benachbarten Ultraschallsensorträgern UT1 und UT3
bzw. UT3 und UT4 bzw. UT4 und UT5 bzw. UT5 und UT6 bzw. UT6 und
UT7 bzw. UT7 und UT2 kann jeweils zwischen der Oberen Halbschale
OH und der unteren Halbschale UH Dämmmaterial (nicht gezeigt)
angeordnet sein. Dies führt zu einer Dämpfung
von Körperschallwellen, die durch die Ultraschallwellen
in den Halbschalen OH und UH hervorgerufen werden können.
Als Dämmmaterial kann beispielsweise Filz, Kork oder Schaumstoff
verwendet werden.
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Die
eine zylindrische Außenform besitzenden Ultraschallsensorträger
UT1 bis UT7 sind jeweils auf ihrer äußeren Zylinderfläche
mit einem abstehenden Rippen- bzw. Federteil FE versehen, welches von
einem Nutteil NU des jeweils zugehörigen oberen Aufnahmekörperteiles
AO aufnehmbar ist. Ein derartiges Rippen- bzw. Federteil FE und
ein derartiges Nutteil NU sind bei dem Ultraschallsensorträger UT2
und dessen zugehörigen oberen Aufnahmekörperteil
AO in 1 bezeichnet. Dadurch ist eine positionsgenaue
Unterbringung des jeweiligen Ultraschallsensorträgers in
seinen Aufnahmekörperteilen gewährleistet, wenn
die beiden Halbschalen OH und UH zusammengefügt sind.
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Die
zuvor erwähnten Aufnahmekörperteile AO und AU
weisen in ihrem Innern zu der jeweiligen distalen Außenseite
der beiden Halbschalen OH und UH ein eine bestimmte Form besitzendes
Außenformteil AF auf. Dieses Außenformteil AF
formt und erweitert den Austritts- bzw. Eintrittsbereich für
Ultraschallsignale von bzw. zum jeweiligen Ultraschallsensor, der
sich im zugehörigen Ultraschallsensorträger UT1
bis UT7 befindet, zu einer flachen Schlitzform in horizontaler Richtung
der Vorrichtung. Eine solche Formung von Ultraschallsignalen, die
von dem jeweiligen Ultraschallsensor abgegeben werden und die gegebenenfalls
nach erfolgter Reflexion an Gegenständen, wie Hindernissen,
wieder empfangen werden, hat besondere Bedeutung beim Einsatz des die
beiden Halbschalen OH und UH umfassenden Sensorträgers
mit den erwähnten Sensoren in einem verfahrbaren Gerät,
insbesondere in einem autonom betriebenen Staubsammelroboter. In
einem solchen Gerät kommt es nämlich in erster
Linie darauf an, in der horizontalen Ebene gegebenenfalls vorhandene Hindernisse
im Zuge des Verfahrens des betreffenden Gerätes zu ermitteln
und aus reflektierten Ultraschallwellen Ausgangssignale für
eine gegebenenfalls erforderliche Fahrwegkorrektur des betreffenden Gerätes
abzuleiten.
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Wie
in 1 gezeigt, ist die untere Halbschale UH mit Positionsfixierungsgliedern
in Form von sogenannten Domen DO versehen, die im vorliegenden Fall
zwischen jeweils zwei Aufnahmekörperteilen vorgesehen sind,
welche zur Aufnahme der Ultraschallsensorträger UT4 und
UT5 einerseits und zur Aufnahme der Ultraschallsensorträger
UT5 und UT6 andererseits dienen. Diesen Positionsfixierungsgliedern
DO entsprechende Positionsfixierungsglieder sind auch an der oberen
Halbschale OH an Stellen gegenüber den Positionsfixierungsgliedern
DO an der unteren Halbschale UH vorgesehen, und zwar derart, dass
durch gegenseitige Verbindung der betreffenden Positionsfixierungsglieder
DO der unteren Halbschale UH und der oberen Halbschale OH der jeweilige
Ultraschallsensor in seinem Ultraschallsensorträger in
den betreffenden Halbschalen OH und UH form- und/oder kraftschlüssig und
damit lagestabil aufgenommen ist.
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Bezüglich
der zuvor als Dome DO bezeichneten Positionsfixierungsglieder sei
hier noch angemerkt, dass diese entweder alle dieselben Formen oder
in ihren gegenseitigen Anlagebereichen zueinander komplementäre
Formen aufweisen können. Um die beiden Halbschalen OH und
UH fest miteinander zu verbinden und damit die jeweiligen Ultraschallsensorträger
UT1 bis UT7 mit den darin festgehaltenen Ultraschallsensoren lagestabil
durch Zusammenbau der oberen Halbschale OH und der unteren Halbschale
UH lagestabil zu fixieren, sind die beiden Halbschalen OH und UH
an ihren zueinander ausgerichteten Positionsfixierungsgliedern DO
im Bereich ihrer vorhandenen Durchgangsöffnungen miteinander
verschraubbar. Dazu weist auch eine in 1 bereits
mit der oberen Halbschale OH verbundene Schaltungsplatine PL Durchgangslöcher
DL an den Durchgangsöffnungen der betreffenden Positionsfixierungsglieder
DO entsprechenden Stellen auf.
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Die
zuvor erwähnte Schaltungsplatine PL ist als gesonderte
Schaltungsplatine an der oberen Halbschale OH des Sensorträgers
angebracht, auf der verschiedene, beispiels weise mit dem Betrieb der
erwähnten Ultraschallsensoren dienende Schaltungsteile
montiert sein können; die betreffende obere Halbschale
OH dient somit als Träger für die Aufnahme der
betreffenden Schaltungsplatine PL. Es ist aber auch möglich,
dass die betreffende obere Halbschale OH selbst als Schaltungsplatine
ausgestaltet ist. Alternativ oder zusätzlich dazu ist es
auch möglich, dass die untere Halbschale UH als Schaltungsplatine
oder als Träger für die Aufnahme einer Schaltungsplatine
ausgebildet ist.
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Die
obere Halbschale OH weist an ihren proximalen Enden noch Aufnahmekörper
AV1 bzw. AV2 für die Aufnahme von weiteren Sensoren auf,
und zwar im vorliegenden Fall beispielsweise für die Aufnahme
eines Infrarotsensors IS1 bzw. eines Infrarotsensors IS2. Mit diesen
Sensoren werden andere, nicht durch die erwähnten Ultraschallsensoren
auszuführende Aufgaben erfüllt, was hier nicht
weiter betrachtet werden soll.
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Ferner
sind in 1 noch Schaltungsträger ST1
und ST2 dargestellt, die für die Aufnahme von verschiedenen,
hier nicht näher dargestellten Schaltungsteilen dienen
und die mit der oberen Halbschale OH verbindbar sind, beispielsweise
durch Einrasten mittels Rasthaken RH, wie sie in den entsprechenden Endbereichen
der oberen Halbschale OH vorgesehen sind. An dieser Stelle sei angemerkt,
dass die beiden Halbschalen OH und UH eine Vielzahl von Rasthaken
RH aufweisen – und zwar zu einem Teil von gleicher und
zu einem anderen Teil von unterschiedlicher Form – mit
denen die beiden Halbschalen OH und UH sowie die Aufnahmekörperteile
AO und AU nach erfolgtem Zusammenfügen verrastbar sind.
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2 zeigt
in einer perspektivischen Ansicht die in 1 in einer
perspektivischen Explosionsansicht gezeigte Vorrichtung mit ihren
beiden Halbschalen OH und UH im zusammengebauten Zustand. Aus 2 ist
dabei ersichtlich, dass die in 1 dargestellten
Außenformteile AF im zusammengebauten Zustand der betreffenden
Vorrichtung auf deren Außenseite jeweils ein Blendenteil
BL bilden.
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Nunmehr
sei noch auf die in 3 gezeigte perspektivische Draufsicht
der aus der oberen Halbschale OH und der unteren Halbschale UH zusammengesetzten
Vorrichtung gemäß der zuvor an Hand der 1 und 2 betrachteten
Ausführungsform der vorliegenden Erfindung betrachtet.
Aus 3 geht hervor, dass die aus 1 klar
ersichtlichen oberen Aufnahmekörperteile AO im Frontbereich
der oberen Halbschale OH auf ihrer jeweiligen Außenseite
jeweils wenigstens ein in ihrer Längsrichtung verlaufendes
Gleitführungsele ment GL aufweisen. Das jeweilige Gleitführungselement
GL ist im vorliegenden Fall als Stegteil ausgebildet, es kann jedoch
prinzipiell auch als Nutteil ausgebildet sein. Mit dem jeweiligen
Gleitführungselement GL ist eine Gleitführung
eines vor dem distalen Front- bzw. Randbereich des aus den zusammengefügten
beiden Halbschalen OH und UH gebildeten Sensorträgers anbringbaren beweglichen
Stoßdämpfergliedes oder Stoßdämpfers
(beides ist in 3 nicht dargestellt) möglich. Dadurch
lässt sich auf relativ einfache Weise eine gezielte Stoßsicherung
des jeweiligen Ultraschallsensors in seinem Aufnahmekörperteil
oder eine generelle Stoßsicherung sämtlicher Sensoren
in ihren Ultraschallsensorträgern und überdies
sonstiger Bauteile des den betreffenden Sensorträger enthaltenden
Gerätes erreichen. Die zuvor erwähnten Gleitführungselemente
GL sind dabei generell an bzw. in den Aufnahmekörperteilen
AO bzw. AU zumindest einer der Halbschalen OH bzw. UH vorgesehen.
Dies heißt, dass in Abweichung von den aus 3 ersichtlichen
Verhältnissen die betreffenden Gleitführungselemente
GL alternativ oder zusätzlich auch an bzw. auf den unteren
Aufnahmekörperteilen AU der unteren Halbschale UH vorgesehen
sein können.
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Abschließend
sei noch angemerkt, dass die vorliegende Erfindung auf die vorstehend
anhand der 1 bis 3 erläuterten
Ausführungsform nicht beschränkt ist. So ist es
selbstverständlich möglich, dass die obere Halbschale
OH und die untere Halbschale UH des Sensorträgers in anderer
Aufteilung ausgebildet sein können, als dies aus den Zeichnungsfiguren
hervorgeht. Außerdem können die jeweils einen
Ultraschallsensor tragenden Ultraschallsensorträger UT1
bis UT7 mit den sie aufnehmenden Aufnahmekörperteilen AO
und AU in anderen Richtungen ausgerichtet sein, als dies in den
Zeichnungsfiguren gezeigt ist. Die erwähnten Ultraschallsensoren
können jeweils zeitlich getrennt sowohl als Ultraschallsender
als auch als Ultraschallempfänger betrieben sein. Im Falle
ihres ausschließlichen Betriebs als Ultraschallsender oder
als Ultraschallempfänger können die betreffenden
Ultraschallsensoren in ihrer Anordnungsebene beispielsweise abwechselnd
als Ultraschallsender und als Ultraschallempfänger betrieben
sein. So können beispielsweise die in den Ultraschallsensorträgern
UT3, UT5 und UT7 untergebrachten Ultraschallsensoren als Ultraschallsender betrieben
sein, und die in den übrigen Ultraschallsensorträgern
UT1, UT2, UT4 und UT6 untergebrachten Ultraschallsensoren sind in
diesem Fall als Ultraschallempfänger betrieben.
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- AF
- Außenformteil
- AO
- oberes
Aufnahmekörperteil
- AU
- unteres
Aufnahmekörperteil
- AV1,
AV2
- Aufnahmekörper
- BL
- Blende
- DL
- Durchgangsloch
- DO
- Positionsfixierungsglied
bzw. Dom
- FE
- Rippen-
bzw. Federteil
- GL
- Gleitrippe
- IS1,
IS2
- Infrarotsensor
- NU
- Nutteil
- OH
- obere
Halbschale
- PL
- Schaltungsplatine
- RH
- Rasthaken
- ST1,
ST2
- Schaltungsträger
- UH
- untere
Halbschale
- UT1,
UT2, UT3,
- Ultraschallsensorträger
- UT4,
UT5, UT6,
-
- UT7
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - EP 0657121
B1 [0002]
- - EP 1724881 A2 [0002]