-
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Abtastvorrichtung, insbesondere eine mechanische Abtastvorrichtung zur Detektion von Metallteilen oder Metallobjekten, die von einer abzutastenden Oberfläche hervorstehenden.
-
Hintergrund
-
Für die weitgehend automatisierte Fertigung von Holzpaletten ist es erforderlich, etwaige von einer Oberfläche hervorstehende Metallteile, insbesondere Nägel oder Schrauben zu detektieren, da von solchen hervorstehenden Teilen eine Verletzungs- und Beschädigungsgefahr ausgehen kann. Etwaige auf der Palette anzuordnende Gegenstände oder deren Verpackung können beispielsweise von der Palettenoberfläche hervorstehenden oder nicht ordnungsgemäß versenkten Nägeln, Schrauben oder dergleichen Befestigungs- oder Verbindungsmitteln Schaden nehmen.
-
Aus der
DE 10 2013 016 212 A1 ist beispielsweise ein Oberflächenabtaster zur Erkennung von überstehenden Stahlnägeln in Einweg- oder Mehrwegpaletten bekannt.
-
Des Weiteren ist aus dem Stand der Technik eine Vielzahl von Abtastvorrichtungen für unterschiedlichste Zwecke bekannt. So ist aus der
US 2 653 298 A eine Abtastvorrichtung zur kontinuierlichen Messung eines Feuchtigkeitsgehalts einer Schicht von Material bekannt. Die Bestimmung des Feuchtigkeitsgehalts des Materials erfolgt mittels Messung des elektrischen Widerstands des Materials. Zu diesem Zweck weist die Vorrichtung mehrere beabstandet angeordnete Kontaktringe auf, welche mit einer Spannungsquelle verbunden sind. Bei einem mechanischen Kontakt der Kontaktringe mit dem Material wird mittels einer geeigneten Messvorrichtung der elektrische Widerstand des durch den mechanischen Kontakt der Kontaktringe mit dem elektrisch leitenden Material geschlossenen Stromkreises gemessen und aus dem gemessenen Widerstand der Feuchtigkeitsgehalt bestimmt.
-
Ferner ist aus der
DE 43 12 862 A1 eine Abtastvorrichtung zur Messung einer Foliendicke bekannt. Diese weist einen drehbaren Kapazitanzsensor auf, wobei die Dicke der Folie anhand der Kapazität eines Kondensatorsystems des Kapazitanzsensors bestimmt wird.
-
Die
US 701 248 A offenbart ferner eine elektrische Alarmvorrichtung für Maschinen zur Herstellung von Kleidung. Diese weist einen Kamm mit einer Anzahl von Klingen auf, die dazu ausgestaltet sind, die Peripherie eines Zylinders zu kontaktieren. Die Klingen sind ferner mit einer elektrischen Verbindung ausgestattet, um einen Alarm auszulösen.
-
-
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Abtastvorrichtung zur mechanischen Abtastung von Oberflächen bereitzustellen, die sich insbesondere zur Erkennung von hervor- oder überstehenden Metallteilen, insbesondere von Nägeln, Schrauben oder dergleichen metallischen Verbindungsmitteln an Holzpaletten eignet. Die Abtastvorrichtung soll dabei eine besonders zuverlässige und fehlerfreie Erkennung bzw. Detektion von überstehenden oder abstehenden Metallteilen ermöglichen. Die Abtastvorrichtung soll sich ferner besonders reibungslos in einen voll- oder teilautomatisierten Herstellungsprozess für Paletten integrieren lassen. Sie soll sich ferner durch einen wartungsarmen Langzeitbetrieb als auch durch besonders geringe Standzeiten im Wartungsfall auszeichnen.
-
Erfindung und vorteilhafte Ausgestaltungen
-
Diese Aufgabe wird mit einer Abtastvorrichtung zur mechanischen Abtastung von Oberflächen gemäß dem unabhängigen Patentanspruch 1 gelöst, wobei vorteilhafte Ausgestaltungen jeweils Gegenstand abhängiger Patentansprüche sind. Demgemäß ist eine Abtastvorrichtung zur mechanischen Abtastung von Oberflächen, insbesondere zur Abtastung einer Oberfläche einer Holzpalette vorgesehen. Die Abtastvorrichtung weist eine Halterung auf, an welcher zumindest ein erster Abtaster eines ersten Typs und zumindest ein erster Abtaster eines zweiten Typs angeordnet sind. Der erste Abtaster des ersten Typs ist dabei mit einem ersten elektrischen Leiter verbindbar. Der erste Abtaster des zweiten Typs ist mit einem zweiten elektrischen Leiter verbindbar. Zumindest einer der Abtaster des ersten oder des zweiten Typs ist beweglich an der Halterung gelagert.
-
Typischerweise sind die Abtaster des ersten Typs und des zweiten Typs elektrisch leitend ausgestaltet. Sie können beispielsweise aus einem elektrisch leitenden Material, beispielsweise aus einem Stahlblech, gefertigt sein. Alternativ können der erste und/oder der zweite Abtaster auch nur abschnittsweise mit einem elektrisch leitenden Struktur versehen sein, die im Zuge eines Abtastvorgangs der Oberfläche in mechanischen Kontakt mit einem von der Oberfläche hervorstehenden Metallgegenstand, typischerweise einer Schraube oder einem Nagel gelangen kann.
-
Der Abstand zwischen Abtastern des ersten und des zweiten Typs ist typischerweise etwas geringer gewählt als eine zu detektierende Breite eines von der abzutastenden Oberfläche hervorstehenden metallischen oder elektrisch leitenden Gegenstands. Der Abstand zwischen Abtastern des ersten und des zweiten Typ kann beispielsweise in etwa halb so groß wie die Breite zu detektierender Metallteile sein.
-
Im Zuge eines Abtastvorgangs ist vorgesehen, dass beide, der erste und der zweite Abtaster zumindest mit einem Abtastbereich mechanisch mit dem von der Oberfläche hervorstehenden und demgemäß zu detektierenden metallischen Gegenstand gleichzeitig in Kontakt gelangen. Wenn der erste Abtaster des ersten Typs mit dem ersten elektrischen Leiter und der erste Abtaster des zweiten Typs mit dem zweiten elektrischen Leiter verbunden ist, kann durch den mechanischen Kontakt des von der Oberfläche hervorstehenden Metallgegenstands mit den Abtastern von erstem und zweitem Typ eine elektrisch leitende Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten elektrischen Leiter gebildet werden, welche messtechnisch, beispielsweise mittels eines Messgeräts detektierbar ist.
-
Der erste und der zweite elektrische Leiter können typischerweise mit einem Signalgeber und/oder mit einer Steuerung einer Palettenfertigung signaltechnisch gekoppelt sein, sodass im Zuge einer Detektion eines von der Palettenoberfläche hervorstehenden Metallgegenstands entsprechende Maßnahmen, wie zum Beispiel ein Unterbrechen der Fertigung, ein Herausnehmen der Palette aus der Fertigungslinie oder eine Nachbearbeitung der Palette eingeleitet werden können.
-
Dadurch dass zumindest einer der Abtaster beweglich an der Halterung gelagert ist, können unterschiedlich hoch von der abzutastenden Oberfläche hervorstehende Metallkomponenten sicher und zuverlässig detektiert werden, ohne dass dies etwaige schädliche oder beeinträchtigende Auswirkungen auf die Abtastvorrichtung selbst hätte. Zumindest einer der Abtaster kann infolge seiner beweglichen Lagerung an der Halterung eine Ausweichbewegung vollziehen, sobald er auf den von der abzutastenden Oberfläche hervorstehendes Metallteil trifft. Etwaige Beschädigungen der Abtastvorrichtung und der Abtaster können somit vermieden werden. Dies ermöglicht insbesondere einen störungsfreien und wartungsarmen Langzeitbetrieb der Abtastvorrichtung.
-
Die Halterung weist ferner einen ersten Schenkel und einen zweiten Schenkel auf, die in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet sind. Der erste und der zweite Schenkel sind ferner parallel zueinander ausgerichtet. Die Abtaster des ersten und des zweiten Typs sind dabei zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel angeordnet. Der Abstand zwischen den Schenkeln kann insbesondere weitgehend oder annähernd vollständig von Abtastern des ersten und des zweiten Typs ausgefüllt sein.
-
Der lichte Abstand zwischen den Schenkeln kann insbesondere eine Abtastbreite senkrecht zu einer Abtastrichtung, entlang welcher die abzutastende Oberfläche relativ zur Abtastvorrichtung bewegbar ist, definieren. Der erste und der zweite Schenkel können nahezu identisch bzw. flächenüberdeckend ausgestaltet und angeordnet sein. Eine flächenüberdeckende Anordnung meint hierbei, dass der Außenrand des ersten Schenkels fluchtend zum Außenrand des zweiten Schenkels zu liegen kommt. Der erste und der zweite Schenkel können eine im Wesentlichen ebene Geometrie oder eine plattenförmige Gestalt aufweisen, wobei der zweite Schenkel entlang der Flächennormale des ersten Schenkels versetzt zum ersten Schenkel angeordnet sein kann. Der erste und der zweite Schenkel können insoweit Seitenwangen für die Anordnung von Abtastern des ersten und des zweiten Typs bilden. Mithin können die ersten und zweiten Schenkel auch parallel zu den Abtastern und des ersten und des zweiten Typs ausgerichtet sein.
-
Ferner weist der erste elektrische Leiter einen längserstreckten Stab auf, der sich zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel der Halterung erstreckt. Der zweite elektrische Leiter weist ebenfalls einen längserstreckten Stab auf, der sich zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel erstreckt. Erste und zweite Stäbe können beispielsweise parallel zueinander angeordnet sein. Ein erstes Längsende des ersten elektrischen Leiters ist zudem mit dem ersten Schenkel mechanisch verbunden. Ein gegenüberliegendes Längsende des ersten elektrischen Leiters ist mechanisch mit dem zweiten Schenkel verbunden. Selbiges kann auch für den zweiten elektrischen Leiter zutreffen.
-
Der erste elektrische Leiter fungiert dabei ferner als mechanische Querstrebe für die Schenkel. Den elektrischen Leitern, insbesondere ihren längserstreckten Stäben kommt insoweit eine Doppelfunktion zu. Zum einen bewirken sie eine elektrische Kontaktierung mit den Abtastern des ersten Typs und des zweiten Typs. Ferner können sie eine mechanische Verbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Schenkel der Halterung bereitstellen. Die mechanische Stabilität und Verwindungssteifigkeit der Abtastvorrichtung, insbesondere ihrer Halterung kann hierdurch gesteigert werden.
-
Schließlich sind die Abtaster des ersten Typs mit dem ersten elektrischen Leiter elektrisch verbunden und die Abtaster des zweiten Typs sind mit dem zweiten elektrischen Leiter elektrisch verbunden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die Abtaster des ersten und des zweiten Typs jeweils einen Außenrand mit einem Abtastbereich auf, welcher einer abzutastenden Oberfläche zugewandt ist. Typischerweise befindet sich der Abtastbereich in einem, bezogen auf die Vertikale unten liegenden Bereich des Außenrandes von Abtastern des ersten und des zweiten Typs. Bezogen auf eine Vertikale können die Abtastbereiche der Abtaster von erstem und zweitem Typ in etwa fluchtend bzw. auf gleicher Höhe angeordnet sein. Auf diese Art und Weise können die Abtastbereiche von Abtastern des ersten und des zweiten Typs gleichzeitig mit von der abzutastenden Oberfläche hervorstehenden Metallgegenständen in Kontakt oder Berührung gelangen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die Abtaster des ersten und des zweiten Typs jeweils einen im Wesentlichen ebenen Plattenkörper auf. Zumindest einer der Abtaster ist dabei in Richtung der Ebene seines Plattenkörpers beweglich an der Halterung gelagert. Der zumindest eine bewegliche Abtaster des ersten oder zweiten Typs kann hierbei schwenkbar, drehbar oder verschiebbar an der Halterung gelagert sein. Bei einer schwenkbaren Lagerung kann der Plattenkörper insbesondere um eine parallel zu seiner Flächennormale verlaufende Schwenkachse verschwenkt oder gedreht werden.
-
Bei einer verschiebbaren Anordnung des zumindest einen Abtasters des ersten und/oder des zweiten Typs ist eine Verschiebebewegung parallel bzw. in der Ebene des Plattenkörpers vorgesehen. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sich die ebenen Plattenkörper parallel zu den Schenkeln der Halterung erstrecken. Die Schenkel der Halterung können insoweit eine Verschieberichtung oder Schwenkbewegung des beweglich an der Halterung gelagerten Abtasters definieren.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind Abtaster des ersten Typs und Abtaster des zweiten Typs zumindest mit ihrem Abtastbereich in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Plattenkörper bzw. in einer Richtung senkrecht zur Ebene der Schenkel der Halterungen zueinander überdeckend oder fluchtend angeordnet. Es ist ferner denkbar, dass Außenränder von Abtastern des ersten Typs und Außenränder von Abtastern des zweiten Typs überwiegend überdeckend oder fluchtend in Richtung der Flächennormalen der Plattenkörper bzw. in Richtung der Flächennormalen der ebenen Schenkel angeordnet sind. Eine Vielzahl von Abtastern des ersten Typs und des zweiten Typs kann auf diese Art und Weise gleichzeitig mit der abzutastenden Oberfläche in Kontakt gelangen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Abtastvorrichtung ist zwischen dem zumindest ersten Abtaster des ersten Typs und dem zumindest ersten Abtaster des zweiten Typs ein Isolator angeordnet. Der Isolator kann ebenfalls einen Plattenkörper mit einer Geometrie aufweisen, die im Wesentlichen ähnlich oder sogar identisch zur Geometrie der benachbart angeordneten Abtaster ausgebildet ist. Das Vorsehen zumindest eines Isolators zwischen dem ersten Abtaster des ersten Typs und dem zumindest ersten Abtaster des zweiten Typs verhindert einen unmittelbaren elektrischen Kontakt zwischen dem ersten und dem zweiten Abtaster. Mit ihren Abtastbereichen können die Abtaster des ersten und/oder des zweiten Typs zumindest geringfügig von einem Außenrand des dazwischen befindlichen Isolators hervorstehen, um besonders zuverlässig einen elektrischen Kontakt mit einem von der Oberfläche hervorstehenden elektrisch leitenden Metallteils zu gewährleisten. Hierdurch kann ferner einer Beschädigung oder Abnutzung des zweiten den Abtastern befindlichen Isolators entgegengewirkt werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung sind zwei oder mehr Abtaster des ersten Typs und zwei oder mehr Abtaster des zweiten Typs parallel zueinander ausgerichtet und zueinander abwechselnd oder alternierend an der Halterung angeordnet. Ausgehend von einem ersten Schenkel der Halterung kann zunächst ein erster Abtaster des ersten Typs gefolgt von einem ersten Isolator, gefolgt von einem ersten Abtaster des zweiten Typs, gefolgt von einem Isolator, gefolgt von einem zweiten Abtaster des ersten Typs, gefolgt von einem Isolator, gefolgt von einem zweiten Abtaster des zweiten Typs, gefolgt von einem Isolator, gefolgt von einem dritten Abtaster des ersten Typs usw. angeordnet sein.
-
Insoweit ist insbesondere eine periodisch wiederkehrende regelmäßige abwechselnde Anordnung von Abtastern und Isolatoren vorgesehen, wobei Abtaster des ersten und des zweiten Typs alternierend bzw. abwechselnd zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel der Halterung angeordnet sind.
-
Zwischen in Querrichtung zwischen Schenkeln nebeneinander angeordneten Abtastern des ersten Typs befindet sich stets ein Abtaster des zweiten Typs und umgekehrt, wobei zwischen den elektrisch leitenden Abtastern des ersten und des zweiten Typs jeweils ein Isolator angeordnet ist. Der oder die Isolatoren können auch an einer Seite der Abtaster des ersten und/oder des zweiten Typs angeordnet sein. Hierdurch würde eine separate Anordnung der Isolatoren an der Halterung entfallen.
-
Die Isolatoren können ferner auch als isolierende Beschichtung oder isolierende Ummantelung von erstem und/oder zweitem Abtaster ausgestaltet sein.
-
Die Dicke des oder der Isolatoren bestimmt den Abstand zwischen Abtastern des ersten Typs zu Abtastern des zweiten Typs. Über die gesamte Breite der Abtastvorrichtung, das heißt entlang des Abstandes zwischen dem ersten Schenkel und dem zweiten Schenkel der Halterung ist insbesondere eine regelmäßige und äquidistante Anordnung von Abtastern des ersten Typs und Abtastern des zweiten Typs vorgesehen. Auf diese Art und Weise wird über die gesamte Abtastbreite ein und dieselbe „Maschenweite“ für die Detektion von hervorstehenden Metallteilen bereitgestellt.
-
Zumindest einer, vorzugsweise sämtliche Abtaster des ersten Typs und/oder des zweiten Typs sind hierbei individuell und unabhängig voneinander beweglich an der Halterung gelagert. So können einzelne Abtaster des ersten Typs und/oder des zweiten Typs eine Ausweichbewegung vollziehen, ohne dass hierdurch die Lage anderer Abtaster des ersten und/oder des zweiten Typs im Zuge eines Abtastvorgangs beeinträchtigt wäre. Die Abtastgenauigkeit und Zuverlässigkeit der Oberflächenabtastung kann auf die Art und Weise gesteigert werden. Es ist insbesondere vorgesehen, dass jeder Abtaster des ersten Typs und des zweiten Typs individuell und unabhängig von übrigen Abtastern beweglich an der Halterung gelagert ist.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist der zumindest eine oder weisen die mehreren Abtaster des ersten Typs jeweils einen ersten Führungsabschnitt auf, mittels welchem der oder die Abtaster des ersten Typs senkrecht zur Längserstreckung des ersten Stabs verschiebbar an der Halterung gelagert sind. Gleichermaßen können auch der zumindest eine oder sämtliche Abtaster des zweiten Typs jeweils einen zweiten Führungsabschnitt aufweisen, mittels welchem der oder die Abtaster des zweiten Typs senkrecht zur Längserstreckung des zweiten Stabs verschiebbar an der Halterung gelagert sind.
-
Typischerweise sind sämtliche Abtaster des ersten Typs mit einem ersten Führungsabschnitt versehen, mittels welchem die Abtaster des ersten Typs verschiebbar am ersten Stab gelagert sind. Gleichermaßen können sämtliche Abtaster des zweiten Typs über ihren jeweiligen zweiten Führungsabschnitt verschiebbar am zweiten Stab gelagert sein. Den Stäben, welche beispielsweise bolzen- oder hülsenförmig und dementsprechend zylindrisch und längserstreckt ausgestaltet sein können, kann dabei eine Doppelfunktion zukommen. Sie können zum einen nicht nur eine elektrische Verbindung zwischen Abtastern desselben Typs bereitstellen, sondern ferner auch eine verschiebbare Lagerung der Abtaster an der Halterung ermöglichen und/oder definieren.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weisen die Führungsabschnitte der Abtaster des ersten und des zweiten Typs jeweils ein Langloch auf, welches vom Stab des ersten oder des zweiten elektrischen Leiters durchsetzt ist. Es ist insbesondere vorgesehen, dass sämtliche Führungsabschnitte bzw. sämtliche Langlöcher der Abtaster des ersten Typs in Richtung senkrecht zur Ebene der Abtaster fluchtend oder überdeckend zueinander angeordnet sind und dass sämtliche Langlöcher von Abtastern des ersten Typs vom ersten Stab durchsetzt sind. In gleicher Art und Weise können Langlöcher sämtlicher Abtaster des zweiten Typs ebenfalls überdeckend oder fluchtend zueinander angeordnet sein und vom zweiten elektrischen Leiter durchsetzt sein.
-
Über den ersten elektrischen Leiter und dessen durch die Langlöcher der Abtaster des ersten Typs geführten Stabs können sämtliche Abtaster des ersten Typs elektrisch parallel miteinander verbunden sein. Gleichermaßen können über den zweiten elektrischen Leiter, insbesondere durch dessen längserstreckten Stab und dessen Führung durch die Langlöcher sämtlicher Abtaster des zweiten Typs jene Abtaster ebenfalls elektrisch leitend und parallel miteinander verbunden sein. Gerät nun ein beliebiger Abtaster des ersten Typs mit einem beliebigen Abtaster des zweiten Typs beispielsweise über ein von der Oberfläche hervorstehendes Metallteil, etwa einen Nagelkopf miteinander in elektrischen Kontakt, so werden hierdurch die ersten und zweiten elektrischen Leiter über das hervorstehende Metallteil Objekt elektrisch miteinander verbunden.
-
Aufgrund der Parallelschaltung sämtlicher Abtaster des ersten Typs und sämtlicher Abtaster des zweiten Typs ist es völlig unerheblich, ob das von der abzutastenden Oberfläche hervorstehende metallische Objekt mit unmittelbar nebeneinanderliegenden Abtastern oder mit weit voneinander entfernt angeordneten Abtastern der Abtastvorrichtung gleichzeitig in mechanischen Kontakt gelangt. Somit können auch unterschiedlichst geformte oder unterschiedlichst dimensionierte von der Oberfläche hervorstehende Metallteile zuverlässig detektiert und erfasst werden.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung weist die Abtastvorrichtung ein Rückstellelement auf, welches jeweils mit einem Anlageabschnitt der Abtaster des ersten und des zweiten Typs in Anlage bringbar ist. Das Rückstellelement ist mittels eines Rückstellmechanismus entgegen einer Rückstellkraft verschiebbar an der Halterung angeordnet. Dadurch dass das Rückstellelement mit sämtlichen an der Halterung angeordneten Abtastern des ersten und des zweiten Typs in Anlage bringbar ist, und im Betrieb der Abtastvorrichtung mit sämtlichen Abtastern auch in Anlagestellung ist, können einzelne, beispielsweise mit einem von der abzutastenden Oberfläche hervorstehenden Metallobjekt in Anlage oder in Berührung gelangende Abtaster entgegen der Wirkung des Rückstellmechanismus aus einer Ruhelage heraus in eine Aktivierungsposition überführt werden. Mittels des Rückstellelements und des Rückstellmechanismus kann der betreffende Abtaster aus der Aktivierungsposition wieder zurück in seine Ruhelage oder Ausgangsposition verbracht werden.
-
Der Rückstellmechanismus kann eine mechanische Energiespeichervorrichtung, beispielsweise in Form einer oder mehrerer Federn, beispielsweise Druckfedern, Zugfedern oder Gasdruckfedern aufweisen.
-
Nach einer weiteren Ausgestaltung der Abtastvorrichtung sind die Anlageabschnitte der Abtaster des ersten und des zweiten Typs senkrecht zur Ebene der Abtaster fluchtend zueinander angeordnet. Sie weisen jeweils eine Ausnehmung zur Aufnahme des Rückstellelements auf. Das Rückstellelement kann beispielsweise in Form eines längserstreckten Balkens ausgestaltet sein, welcher in sämtlichen fluchtend zueinander angeordneten Ausnehmungen der Abtaster zu liegen kommt.
-
Das Rückstellelement kann insbesondere entlang einer durch den Rückstellmechanismus vorgegebenen Verschieberichtung längsverschieblich an der Halterung angeordnet sein. Dadurch dass das Rückstellelement in einer Ausnehmung sämtlicher Abtaster zu liegen kommt, kann über das Rückstellelement auch eine Positionierung sämtlicher Abtaster in der Ebene ihrer Plattenkörper erfolgen. So können sämtliche Abtaster zum einen am Rückstellelement eine mechanische Abstützung erfahren und zum anderen im Bereich der Langlochführung eine weitere mechanische Abstützung erfahren, der zur Folge die Abtaster des ersten und des zweiten Typs entlang einer vorgegebenen Verschieberichtung verkippungsfrei relativ zur Halterung beweglich gelagert sind.
-
Sämtliche oder einige der Abtaster können ausschließlich über ihren Anlageabschnitt und über ihren Führungsabschnitt an der Halterung gelagert sein.
-
Figurenliste
-
Weitere Ziele, Merkmale sowie vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten und Ausgestaltungen der Abtastvorrichtung werden in der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels erläutert. Hierbei zeigen:
- 1 eine perspektivische Darstellung der Abtastvorrichtung,
- 2 eine Draufsicht auf die Abtastvorrichtung von oben,
- 3 eine ausschnittsweise vergrößerte Darstellung eines Bereichs der Abtastvorrichtung gemäß 2,
- 4 einen Querschnitt entlang A-A gemäß 2,
- 5 eine isolierte Darstellung eines Abtasters des ersten Typs in Seitenansicht,
- 6 eine isolierte Darstellung eines Abtasters des zweiten Typs in Seitenansicht,
- 7 eine isolierte Darstellung eines Isolators von der Seite betrachtet und
- 8 eine Seitenansicht der Abtastvorrichtung im Betrieb.
-
Detaillierte Beschreibung
-
In 1 ist ein Beispiel einer erfindungsgemäßen Abtastvorrichtung 10 gezeigt. Die Abtastvorrichtung 10 weist eine starre Halterung 11 auf, die einen ersten Schenkel 12 und einen gegenüberliegenden zweiten Schenkel 14 umfasst. Der erste Schenkel 12 und der zweite Schenkel 14 sind parallel zueinander in einem vorgegebenen Abstand voneinander angeordnet. Der Abstand D zwischen den Schenkeln 12, 14 definiert eine Abtastbreite der Abtastvorrichtung. Zwischen dem ersten Schenkel 12 und dem zweiten Schenkel 14 sind mehrere Abtaster 20 eines ersten Typs sowie mehrere Abtaster 30 eines zweiten Typs abwechselnd angeordnet. Die Abtaster 20, 30 sind beweglich gegenüber der Halterung 11 angeordnet. Sie können schwenkbar an der Halterung 11 angeordnet sein. Im vorliegenden Ausführungsbeispiel sind sie längsverschieblich an der Halterung 11 geführt.
-
Sämtliche Abtaster 20 des ersten Typs sind mit einem ersten elektrischen Leiter 50 elektrisch verbindbar. Sämtliche Abtaster 30 des zweiten Typs sind mit einem zweiten elektrischen Leiter 60 elektrisch verbindbar. Der erste elektrische Leiter ist in 2 von oben in Draufsicht gezeigt. Er erstreckt sich vom ersten Schenkel 12 bis zum zweiten Schenkel 14. Der elektrische Leiter 50 weist einen längserstreckten Stab mit einer zylindrischen Geometrie auf. Der elektrische Leiter 50 kann an den gegenüberliegenden Längsenden jeweils einen elektrischen Anschluss 53 aufweisen, mittels welchem der elektrische Leiter 50 beispielsweise mit einem signalverarbeitenden Steuereinheit oder Detektionseinrichtung 90, wie in 8 schematisch gezeigt, elektrisch verbindbar ist. Gleichermaßen kann sich auch der zweite elektrische Leiter 60 zwischen den Schenkeln 12, 14, erstrecken und im Bereich der Schenkel 12, 14 zu liegen kommende Anschlüsse 63 aufweisen.
-
Der Zwischenraum zwischen den Schenkeln 12, 14 ist nahezu vollständig von Abtastern 20 des ersten Typs, von Abtastern 30 des zweiten Typs sowie von Isolatoren 40 zwischen den Abtastern 20, 30 ausgefüllt. Die vergrößerte Darstellung der 3 zeigt die alternierende bzw. abwechselnde Anordnung von Abtastern 20, 30 des ersten und des zweiten Typs mit jeweils dazwischenliegenden Isolatoren 40. Wie in 3 dargestellt, ist in Querrichtung zwischen den Schenkeln 12, 14, das heißt entlang der Abtastbreite D zunächst ein erster Abtaster 20 des ersten Typs angeordnet. In Richtung der Abtastbreite D folgt ein Isolator 40, gefolgt von einem Abtaster 30 des zweiten Typs, gefolgt von einem Isolator 40, gefolgt von einem Abtaster 20 des ersten Typs, gefolgt von einem Isolator 40, gefolgt von einem Abtaster 30 des zweiten Typs usw.
-
Der längserstreckte Stab 51 des elektrischen Leiters 50 kann die gegenüberliegenden Schenkel 12, 14 durchsetzen und quasi als mechanische Querstrebe für die Schenkel 12, 14 fungieren. Gleiches kann auch für den zweiten elektrischen Leiter 60 gelten, welcher lediglich in 4 im Querschnitt gezeigt ist. Auch dieser kann an seinen Längsenden elektrische Anschlüsse 63 aufweisen, die von einer Außenseite der Schenkel 12, 14 zugänglich sind, wie dies beispielsweise in 8 angedeutet ist. Die ersten und zweiten elektrischen Leiter 50, 60 sind versetzt zueinander an der Halterung 11 angeordnet. Sie erstrecken sich parallel zueinander und ermöglichen eine definierte eindimensionale Verschiebebewegung sämtlicher Abtaster 20, 30 des ersten Typs und des zweiten Typs bezüglich der Halterung 11.
-
Des Weiteren ist in den 1 und 2 noch eine separate Querstrebe 19 gezeigt, welche die ersten und zweiten Schenkel 12, 14 gesondert miteinander verbindet.
-
Die Abtastvorrichtung 10 weist ferner ein Rückstellelement 15 in Form eines längserstreckten Balkens 16 auf. Der Balken 16 weist vorliegend einen kreisrunden oder ovalen Querschnitt auf und ist dazu ausgestaltet, sämtliche Abtaster 20, 30 sowohl des ersten Typs als auch des zweiten Typs in einer Ruhelage zu halten. Das Rückstellelement 15 steht mit einem oder mit mehreren Rückstellmechanismen 17 in Wirkverbindung, die an dem ersten und dem zweiten Schenkel 12, 14 angeordnet sind.
-
Der Rückstellmechanismus 17 weist typischerweise zumindest ein Federelement 18 auf. Das Federelement 18 kann eine Gasdruckfeder oder eine Druck- oder Zugfeder aufweisen. Das Federelement 18 ist einen Ends an einem der Schenkel 12, 14 angeordnet. Anderen Ends ist das Federelement 18 mit einem Längsende des Rückstellelements 15, konkret mit einem Längsende des Balkens 16 verbunden und gekoppelt. Der Balken 16 bzw. das Rückstellelement 15 ist mit einem Anlageabschnitt 26, 36 sämtlicher Abtaster 20, 30 in Anlagestellung.
-
Die Anlageabschnitte 26, 36 am in den 5 und 6 linken oberen Endabschnitt der Abtaster 20, 30 weisen jeweils eine der Außenkontur des Balkens 16 entsprechende Ausnehmung auf. Insoweit kann hier eine vergleichsweise großflächige wechselseitige Abstützung zwischen dem Balken 16 und den betreffenden Abtastern 20, 30 bereitgestellt werden. Das Federelement 18 ist insbesondere bei Ausgestaltung einer Gasdruckfeder entlang einer vorgegebenen Verschieberichtung längsverschieblich am dementsprechenden Schenkel 12, 14 geführt. Dadurch dass der Balken 16 in der Ausnehmung der Anlageabschnitte 26, 36 passgenau aufgenommen ist, sind sämtliche Abtaster 20, 30 des ersten und des zweiten Typs über den betreffenden Anlageabschnitt 26, 36 am Balken längsverschieblich geführt.
-
Die einzelnen Abtaster 20, 30 weisen ferner jeweils einen Führungsabschnitt 24, 34 in Form eines Langlochs 25, 35 auf.
-
Sämtliche Abtaster 20 des ersten Typs sind zueinander identisch ausgestaltet. Sämtliche Abtaster 30 des zweiten Typs sind ebenfalls zueinander identisch ausgestaltet. Der Führungsabschnitt 24, 34 bzw. dessen Langloch 25, 35 befindet sich bei den Abtastern 20, 30 desselben Typs immer an der gleichen Stelle. Bezogen auf einen zumindest bereichsweise annähernd identischen Außenrand 21, 31 der Abtaster 20, 30 des ersten Typs und des zweiten Typs sind die Führungsabschnitte 24, 34 bzw. die Langlöcher 25, 35 der Abtaster 20 des ersten Typs versetzt zu den Führungsabschnitten 34 bzw. Langlöchern 35 der Abtaster 30 des zweiten Typs versetzt angeordnet. Dies geht aus einem Vergleich der in den 5 und 6 isoliert dargestellten Abtaster 20, 30 des ersten und des zweiten Typs hervor.
-
Sämtliche Abtaster 20 des ersten Typs stehen über ihren Führungsabschnitt 24 bzw. ihr Langloch 25 mit dem ersten Stab 51 des ersten Leiters 50 verschiebbar in Eingriff. Sämtliche Abtaster 30 des zweiten Typs stehen über ihren Führungsabschnitt 34 bzw. ihr Langloch 35 längsverschieblich mit dem zweiten Stab 61 des zweiten elektrischen Leiters 60 verschiebbar in Eingriff. Die Längserstreckung der Langlöcher 25, 35 ist auf die Längsverschiebbarkeit des Rückstellmechanismus 17 abgestimmt. Die Langlöcher 25, 35 verlaufen typischerweise parallel zur Verschieberichtung des Federelements 18. Auf diese Art und Weise ist jeder der Abtaster 20, 30 von erstem und zweitem Typ einerseits über den Anlageabschnitt 26, 36 am Rückstellelement 15 abgestützt und andererseits über das jeweilige Langloch 25, 35 am ersten bzw. zweiten Stab 51, 61 des betreffenden ersten oder zweiten elektrischen Leiters 50, 60 längsverschiebbar geführt.
-
Mit Ausnahme der Langlochführung am jeweiligen elektrischen Leiter 50, 60 sind die einzelnen Abtaster 20, 30 voneinander bewegungsentkoppelt. Das heißt, jeder der einzelnen Abtaster 20, 30 ist individuell relativ zur Halterung 11 verschiebbar gelagert.
-
Die einzelnen Abtaster 20, 30 weisen jeweils einen im Wesentlichen ebenen Plattenkörper 27, 37 auf. Die einzelnen Abtaster 20, 30 können insbesondere als Stanzteile in großer Stückzahl bei geringen Fertigungskosten aus einem Stahlblech ausgestanzt werden. Die Abtaster 20 weisen beabstandet zum Langloch 25 eine in etwa U-förmige und sich parallel zum Langloch 25 erstreckende randseitige Ausnehmung 29 auf. In der Endmontagestellung befindet sich der zweite Stab 61 berührungsfrei in jener Ausnehmung 29.
-
Auch durch eine Verschiebebewegung des Abtasters 20 entlang seines Langlochs 25 und gemäß der Abstützung am Balken 16 wird ein elektrischer Kontakt zwischen der Öffnungsberandung der Ausnehmung 29 und einer Außenseite 62 des elektrisch leitenden Stabs 61 vermieden. Die lichte Weite der Ausnehmung 29 ist insoweit um ein vorgegebenes Maß größer als der Außendurchmesser des Stabs 61.
-
Die Außenkontur des Abtasters 30 des zweiten Typs weist in dem in 6 oben rechts liegenden Bereich eine vergleichsweise große Aussparung 39 auf. In der in 4 gezeigten Endmontagekonfiguration ist der Abtaster 30 über sein Langloch 35 verschiebbar am Stab 61 geführt. Der Stab 51 des ersten elektrischen Leiters 50 befindet sich hierbei in jedweder Position des Abtasters 30 in einem vorgegebenen Mindestabstand zu dessen Außenrand 31.
-
Auf diese Art und Weise kann effektiv vermieden werden, dass die Abtaster 20 des ersten Typs mit dem zweiten elektrischen Leiter 60 und die Abtaster 30 des zweiten Typs mit dem ersten elektrischen Leiter 50 in mechanischen und damit elektrisch leitenden Kontakt gelangen.
-
Die Abtaster 20, 30 weisen an ihrem in den 5 und 6 untenliegenden Bereich ihres Außenrandes 21 einen Abtastbereich 22 auf. Der Abtastbereich 22 des Abtasters 20 weist einen geringfügig nach unten hervorstehenden Abtastvorsprung 23 auf. Der Abtastvorsprung 23 ist nach außen, das heißt zur abzutastenden Oberfläche 81 hin gewölbt ausgeformt. Der Abtaster 30 weist ebenfalls in einem nach unten zur abzutastenden Oberfläche 81 gerichteten Abtastbereich 32 einen Abtastvorsprung 33 auf, welcher im Wesentlichen als Knick zwischen zwei unter einem vorgegebenen Winkel aneinander angrenzenden geradlinigen Bereichen des Außenrandes 31 ausgestaltet ist.
-
Beide Abtastvorsprünge 23, 33 ermöglichen insbesondere auch das Abtasten von bündig in der Oberfläche 81 eingelassenen Metallobjekten, wie zum Beispiel Köpfen 84 von Nägeln 82. Die einzelnen Abtastvorsprünge 23, 33 können unterschiedlich ausgestaltet sein. Je nach konkreter geometrischer Ausgestaltung und Ausformung eines Abtastvorsprungs 23, 33 können etwa auch Nagelköpfe detektiert werden, die weniger als ein vorgegebenes Mindestmaß in der Oberfläche 81 versenkt sind. Der schräg nach unten von dem Außenrand 21 hervortretende Abtastvorsprung 23 ermöglicht beispielsweise eine Detektion von Nägeln, die bündig in der Oberfläche 81 einer Palette 80 eingelassen sind und insoweit nicht zwangsläufig von der Oberfläche hervorstehen müssen.
-
Eine lichte Weite der Langlöcher 25, 35 senkrecht zur Langlochlängserstreckung entspricht hierbei typischerweise dem Außendurchmesser oder einer entsprechenden Außenabmessung des ersten Stabs 51 bzw. des zweiten Stabs 61. Mit ihren Außenrändern oder Außenseiten 52, 62 können die Stäbe 51, 61 elektrisch leitend mit den Langlöchern 25, 35 in Kontakt stehen.
-
Der Isolator 40 kann typischerweise aus einem elektrisch isolierenden Material, beispielsweise aus einem Kunststoff gefertigt sein. Der Isolator 40 weist einen scheiben- oder plattenförmigen Plattenkörper 47 mit einem Außenrand 41 auf. Der Isolator 40 kann eine ähnliche Außenkontur oder geometrische Gestalt wie einer der Abtaster 20, 30 aufweisen. Vorliegend ist der Isolator 40 der Formgebung des Abtasters 30 des zweiten Typs nachempfunden. Der Isolator 40 weist einen Führungsabschnitt 44 mit einem Langloch 45 auf, mittels welchem er zusammen mit den Abtastern 30 des zweiten Typs verschiebbar auf dem zweiten Stab 61 des zweiten elektrischen Leiters 60 geführt ist. Der Isolator 40 weist ferner einen konkav geformten Anlageabschnitt 46 auf, mittels welchem er mit dem Rückstellelement 15 bzw. mit dessen Balken 16 in Kontakt steht. Grundsätzlich ist aber auch eine unbewegliche Anordnung der Isolatoren an der Halterung 11 denkbar.
-
In der schematischen Seitendarstellung gemäß 8 ist ferner gezeigt, dass die Abtastvorrichtung 10 mit ihrer Halterung 11 an einem Traggestell 70 befestigbar ist. Das Traggestell 70, welches in 8 nur schematisch angedeutet ist, weist z.B. zwei Befestigungselemente 71, 72 auf, mittels derer die Halterung 11 lösbar am Traggestell 70 befestigbar ist. In Montagestellung am Traggestell 70 befindet sich die Halterung 11 mit den nach unten von der Halterung zumindest bereichsweise hervorstehenden Abtastern 20, 30 oberhalb einer abzutastenden Oberfläche 81 einer Palette 80. Aus der Oberfläche 81 ragt ein Metallteil, etwa in Form eines Nagels 82 mit einem radial verbreiterten Kopf 84 hervor.
-
Die Palette 80 und die Abtastvorrichtung 10 unterliegen einer Relativbewegung, wobei die Palette beispielsweise entlang einer Förderrichtung 86 relativ zur Abtastvorrichtung 10 bewegt wird. Bezogen auf die Förderrichtung 86 und dem Abtastvorsprung 23, 33 vorgelagert, weisen die Abtaster 20, 30 jeweils eine jeweils schräg nach oben verlaufende Anlaufschräge 28, 38 auf. Jene Anlaufschräge 28, 38 bewirkt ein sanftes kontinuierliches Anheben bzw. Verschieben der Abtaster 20, 30 aus ihrer in 8 gezeigten Ruhelage in eine nach oben versetzte Aktivierungsstellung.
-
Der Abstand zwischen einem Abtaster 20 des ersten Typs und einem entlang der Abtastbreite benachbart hierzu angeordneten Abtaster 30 des zweiten Typs ist auf die Breite der zu detektierenden Metallobjekte, beispielsweise auf die Breite eines Nagelkopfs 84 abgestimmt und hieran angepasst. Auf diese Art und Weise wird gewährleistet, dass ein von der Oberfläche 81 hervorstehender Nagelkopf 84 stets gleichzeitig mit einem Abtaster 20 des ersten Typs und mit einem Abtaster 30 des zweiten Typs in mechanischen Kontakt gelangt, wodurch ein elektrischer Kontakt zwischen dem ersten elektrischen Leiter 50 und dem zweiten elektrischen Leiter 60 hergestellt wird, welcher wiederum mittels der Detektionseinrichtung 90 signaltechnisch auswertbar ist.
-
Bezugszeichenliste
-
- 10
- Abtastvorrichtung
- 11
- Halterung
- 12
- Schenkel
- 14
- Schenkel
- 15
- Rückstellelement
- 16
- Balken
- 17
- Rückstellmechanismus
- 18
- Federelement
- 19
- Querstrebe
- 20
- Abtaster
- 21
- Außenrand
- 22
- Abtastbereich
- 23
- Abtastvorsprung
- 24
- Führungsabschnitt
- 25
- Langloch
- 26
- Anlageabschnitt
- 27
- Plattenkörper
- 28
- Anlaufschräge
- 29
- Ausnehmung
- 30
- Abtaster
- 31
- Außenrand
- 32
- Abtastbereich
- 33
- Abtastvorsprung
- 34
- Führungsabschnitt
- 35
- Langloch
- 36
- Anlageabschnitt
- 37
- Plattenkörper
- 38
- Anlaufschräge
- 39
- Aussparung
- 40
- Isolator
- 41
- Außenrand
- 44
- Führungsabschnitt
- 45
- Langloch
- 46
- Anlageabschnitt
- 47
- Plattenkörper
- 50
- elektrischer Leiter
- 51
- Stab
- 52
- Außenseite
- 53
- Anschluss
- 60
- elektrischer Leiter
- 61
- Stab
- 62
- Außenseite
- 63
- Anschluss
- 70
- Traggestell
- 71
- Befestigungselement
- 72
- Befestigungselement
- 80
- Palette
- 81
- Oberfläche
- 82
- Nagel
- 84
- Nagelkopf
- 86
- Förderrichtung
- 90
- Detektionseinrichtung
