DE19508396A1 - Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über kleine Wegstrecken - Google Patents
Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über kleine WegstreckenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Registrierung
von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über Wegstrecken
kleiner als einige Millimeter, vorzugsweise über Wegstrecken
von Bruchteilen eines Millimeters, insbesondere eine Vorrich
tung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand
einwirkenden zu einer jedenfalls relativen Bewegung führenden
Kraft.
Grundsätzlich sind Vorrichtungen der eingangs genannten
Gattung bekannt, beispielsweise als sogenannte "Dehnungsmeß
streifen", durch die z. B. Gewichtskräfte oder sonstige Bela
stungen bzw. dadurch auftretende Bewegungen oder Positionsver
änderungen registriert werden sollen.
Andere Einrichtungen machen sich beispielsweise den piezo
elektrischen Effekt zu Nutze.
Dabei weisen derartige Vorrichtungen durch ihre Ausbildung
bedingte Vorzugsrichtungen auf, in denen sie Kräfte bzw. Be
wegungen registrieren können.
Aber auch außerhalb des Bereiches der Kräftemessung kann
es wichtig sein, kleinste Bewegungen zu registrieren oder so
gar elektrisch umzusetzen. Eine Beispiel hierfür ist ein Mi
krofon, bei dem akustische Wellen zu kleinen Relativbewegungen
von Mikrofonelementen führen, die ihrerseits wiederum regi
striert, aufgezeichnet oder an anderer Stelle wieder in Be
wegungen, z. B. im Bereich eines Lautsprechers, umgesetzt wer
den.
Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung sind
häufig entweder relativ ungenau oder zur Erzielung einer höhe
ren Genauigkeit relativ kompliziert und kostenaufwendig. Auch
die Wartung und Eichung derartiger Vorrichtungen ist häufig
nicht einfach.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung
der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, die relativ ko
stengünstig ist, eine hohe Genauigkeit gewährleistet, einfach
anzuordnen, zu warten und zu eichen ist und evtl. auch in un
terschiedlichen Richtungskomponenten Kräfte bzw. Bewegungen
erfassen kann.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung
gelöst, die sich auszeichnet durch eine Sensoreinrichtung be
stehend aus einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung
und einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und
der Empfänger in einem Abstand zueinander angeordnet sind, so
daß zwischen ihnen ein Zwischenraum für einen etwa quer zur
Strahlung verlaufenden Bewegungsweg eines die Positionsverän
derung bzw. die Bewegung durchführenden bzw. anzeigenden, zum
teilweisen Unterbrechen des Strahlungsbereiches geeigneten Be
wegungskörper.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung könnte in einem
einfachen Falle ein Lichtschranke sein, wie es nach einer be
vorzugten Weiterbildung auch erfindungsgemäß vorgesehen ist.
Im Strahlungsweg der Sensoreinrichtung bewegt sich im we
sentlichen quer dazu entweder der sich überhaupt bewegende Ge
genstand oder ein Bewegungskörper, quasi ein Zeiger, der die
Bewegung eines anderen Gegenstandes wiedergibt, weil er bei
spielsweise mit diesem Gegenstand in irgendeiner Weise gekop
pelt ist.
Im Rahmen einer erfindungsgemäßen speziellen Ausbildung
der Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen
Gegenstand einwirkenden, insbesondere einer in ihrer Stärke
zeitlich wechselnden Kraft, ist der Bewegungskörper als
Unterbrecher für den Lichtweg einer Lichtschranke ausgebildet,
der mit seinem freien Endabschnitt, etwa quer zum Lichtweg
orientiert, teilweise in den Lichtweg eintaucht und diesen
dabei teilweise versperrt.
Mit einer so erfindungsgemäß ausgebildeten Überwachungs
vorrichtung ist eine überraschend genaue Registrierung von
Kräften möglich. Der Unterbrecher und die Lichtschranke werden
in einem Abstand zueinander an dem Gegenstand, auf dem Kräfte
einwirken, angeordnet, und zwar in einem solchen Abstand zu
einander, daß der freie Endabschnitt des Unterbrechers in den
Lichtweg eintauchen kann und damit den Lichtsender gegenüber
dem Lichtempfänger teilweise verdeckt. Dazu kann der Unter
brecher prinzipiell beliebig lang ausgebildet sein, beispiels
weise als leistenförmiger Zeiger.
Treten Kräfte am Gegenstand auf, an dem der Unterbrecher
und die Lichtschranke angeordnet sind, kommt es zu relativen
Bewegungen zwischen dem Unterbrecher und der Lichtschranke,
weil sich der Gegenstand beispielsweise biegt, dehnt oder
staucht. Dadurch wird die Verdeckung bzw. der unterbrochene
Bereich des Lichtweges durch den Unterbrecher verändert, und
zwar kontinuierlich verändert, was insbesondere eine analoge
Lichtschranke anhand des jeweiligen Lichtempfanges sehr genau
registrieren kann. Es ist durchaus denkbar, Wegänderungen des
Unterbrechers von etwa 0,01 Mikrometer quantitativ zu erken
nen.
Auch relativ steife und feste Gegenstände können durch gar
nicht einmal so hohe Kräfte um derartig kurze Wege verändert
werden, d. h. gebogen, gedehnt oder gestaucht werden. Dadurch
kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise ge
nutzt werden, beispielsweise auftretende Kräfte an Werkzeug
maschinen zu registrieren, wobei es sich in der Regel um Re
aktionskräfte der Werkzeugbetätigung handeln könnte, wodurch
Rückschlüsse auf die Tätigkeit des Werkzeuges gezogen werden
könnten. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung könnte aber bei
spielsweise auch an Kränen oder dergleichen angeordnet werden,
um Gewichtsbelastungen zu überwachen, die zu Formveränderungen
der Krankonstruktion führen könnten. Eine andere Möglichkeit
bestünde z. B. darin, eine erfindungsgemäße Vorrichtung an
einem Werkstück bei dessen Bearbeitung anzuordnen und z. B. da
durch den Bearbeitungsfortgang zu kontrollieren.
Außerhalb des Bereiches der Kräfteregistrierung könnte der
Bewegungskörper aber beispielsweise auch mit der Membran eines
Mikrofons gekoppelt sein, wodurch sehr genau die Membranbewe
gungen registriert und elektrisch weiterverarbeitet werden
könnten. Auch z. B. Einsatzzwecke in der Optik wären denkbar.
Der Unterbrecher bzw. der Bewegungskörper kann in ver
schiedensten Orientierungen an einem Gegenstand angeordnet
werden. Entsprechend könnten Bewegungen oder auftretende Kräf
te, die in unterschiedlichen Richtungen wirken, registriert
werden.
Eine alternative Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrich
tung zeichnet sich, wiederum ausgehend von der eingangs ge
nannten Gattung, aus durch eine Sensoreinrichtung bestehend
aus wenigstens einem Sender für eine elektromagnetische Strah
lung und wenigstens einen Empfänger für diese Strahlung, wobei
der Sender und der Empfänger zur Änderung der Breite des Über
lappens des Sendebereiches und des Empfangsbereiches relativ
zueinander bewegbar angeordnet sind.
Für viele Einsatzzwecke wird ein Bewegungskörper nicht be
nötigt oder ist dieser nur sehr schwer vorzusehen. In einem
solchen Falle kann es durchaus ausreichend sein, wenn die Be
wegung zwischen den Elementen der Sensoreinrichtung selbst
stattfindet, also sich der Sender und der Empfänger gegenein
ander verschieben. Die daraus resultierende Veränderung des
Überlapps des Sendebereiches und des Empfangsbereiches führt
zu einer entsprechenden Veränderung des Ausgangssignals des
Empfängers, so daß auch diese Relativbewegung sehr genau re
gistriert und elektrisch umgesetzt werden kann.
Eine besonders genaue Registrierung ist dann möglich,
wenn, wie nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen,
zwei nebeneinander im Sendebereich des Senders angeordnete
Empfänger verwendet werden, insbesondere dann, wenn diese
beiden Empfänger zueinander gegensinnig arbeitend geschaltet
sind.
Die Veränderung des Überlapps des Sendebereiches und eines
der beiden Empfangsbereiche führt dann zwangsläufig zu einer
entsprechenden Veränderung des Überlapps mit dem jeweils
anderen Empfangsbereich, so daß eine doppelte Kontrolle dieser
Veränderung gegeben ist. Besonders genau ist diese Veränderung
erkennbar, wenn die Empfänger und der Sender so zueinander
ausgerichtet sind, daß in einer Nullposition beide Empfänger
jeweils dieselbe Sendeleistung trifft und die beiden Empfänger
gegensinnig arbeiten, also in der Nullposition sich die
Empfangssignale gegenseitig aufheben und sich tatsächlich eine
Nullinie einstellt. Die geringste Änderung der Positionen von
Empfänger und Sender zueinander führt dann zu einem sehr genau
registrierbaren Gesamtausgang der beiden Empfänger.
Die Maßnahme der beiden nebeneinander angeordneten und
vorzugsweise zueinander gegensinnig arbeitenden Empfänger be
deutet aber nicht nur eine Verbesserung der Genauigkeit bei
sich relativ zueinander bewegenden Empfängern einerseits und
Sender andererseits, sondern auch bei der Verwendung eines Be
wegungskörpers zwischen den Empfängern und dem Sender.
Bei einer solchen Vorrichtung ist es nämlich nicht mehr
erforderlich, daß der Bewegungskörper als Unterbrecher in den
Strahlungsbereich eintaucht und diesen aufgrund seiner Posi
tion und Länge bzw. Breite mehr oder weniger prozentual ab
deckt, sondern es können bei der Verwendung von zwei Empfän
gern unter Umständen auch mehr nadelförmige Bewegungskörper
verwendet werden, die parallel zur Trennebene zwischen den
beiden Empfängern verlaufen.- Es können kleinste Bewegungen
einer solchen Nadelform registriert werden, nämlich je nach
dem, ob der größere Teil dieser Nadel im Empfangsbereich des
einen Empfängers oder des anderen Empfängers liegt. Regi
strierbar sind also insbesondere sehr feine Bewegungen durch
die Trennebene der beiden einander benachbarten Empfänger hin
durch.
Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß
die Vorrichtung eine Referenzempfangseinheit zur Einregelung
und Kontrolle einer Standardsendeleistung des Senders umfaßt.
Mit Hilfe des Referenzempfängers wird immer die Sendeleistung
des Senders kontrolliert und stabil gehalten, um insbesondere
auch bei aufeinanderfolgenden Vergleichsmessungen eine kon
stante Sendeleistung voraussetzen zu können. Dadurch werden
auch Bauelementencharakteristiken mit Vorteil hinsichtlich
ihrer Fehlerquellenmöglichkeit vernachlässigbar. Auch Ver
schmutzungen oder sonstige Veränderungen von Sender oder Em
pfänger können dadurch ausgeglichen werden.
Ein Referenzempfänger wird zur Kontrolle des Senders nicht
unbedingt benötigt. Wenn ein Sender zwei Empfängern gegenüber
steht, könnte die Differenz der Ausgangssignale der Empfänger
genutzt werden, um Positionsveränderungen zu registrieren,
während die Summe der Ausgangssignale der Kontrolle des Sen
ders und als eine Art Referenzsignal dienen kann.
In einem einfachen Falle kann der Sender eine lichtemittierende
Fotodiode sein und der Empfänger eine Fotozelle.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den
Unteransprüchen 9 bis 18.
Der Unterbrecher und die Lichtschranke können voneinander
getrennte Halterungen aufweisen und somit von vornherein von
einander getrennt an dem Gegenstand angeordnet werden, so daß
bei Formveränderungen des Gegenstandes unmittelbar eine Rela
tivbewegung zwischen der Lichtschranke und dem Unterbrecher
eintritt. Der Unterbrecher und die Lichtschranke können aber
auch auf einem gemeinsamen Träger vormontiert sein, der
seinerseits am Gegenstand anordbar ist. Der Träger selbst un
terliegt denn denselben Kräften wie der Gegenstand selbst, so
daß es auch bei einer solchen Anordnung zu ausreichenden Re
lativbewegungen zwischen der Lichtschranke und dem Unterbre
cher kommen kann. Die auftretenden Relativbewegungen am Gegen
stand selbst werden vom Träger wenig verfälscht, wenn dieser
flexibel ausgebildet ist. Dabei kann durchaus daran gedacht
werden, den Träger z. B. aus einem elastischen Werkstoff aus
zubilden, z. B. als Gummimatte oder dergleichen, es kann aber
auch vorgesehen sein, daß der Träger zumindest wenigstens in
einem Schwächungsbereich zwischen dem Angriffspunkt des Unter
brechers und dem Angriffspunkt der Lichtschranke in seiner
Biegesteifigkeit und/oder seiner Zugfestigkeit geschwächt ist,
wobei der Unterbrecher diesen Schwächungsbereich überragt.
Dazu könnte beispielsweise das Trägerelement im Schwä
chungsbereich dünner ausgebildet sein, indem z. B. im Schwä
chungsbereich eine Materialaussparung vorgesehen ist. Der
Träger kann aber beispielsweise im Schwächungsbereich auch
federnd ausgebildet sein, indem er z. B. im weitesten Sinne ge
faltet ausgebildet ist, wobei beispielsweise zusätzlich dünner
ausgebildetes Material einen mäanderartigen bzw. ziehharmoni
kaartigen Verlauf nimmt.
Natürlich muß die erfindungsgemäße Überwachungsvorrichtung
zusätzlich zur Sensoreinrichtung eine Auswerteelektronik und
dergleichen umfassen, durch die die Lichtschwankungen, die aus
der Bewegung des Unterbrechers resultieren, erfaßt und ausge
wertet werden können. Hierzu steht aber prinzipiell herkömm
liche Technik in ausreichendem Maße zur Verfügung, beispiels
weise durch Halbleitertechnik, durch Oszilloskope, Multichan
nelanalyzer, Rechner oder dergleichen.
Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderi
sche Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es
zeigen:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer
erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Sensoreinrichtung gemäß
Fig. 1
Fig. 3 das Ausgangssignal der Lichtschranke der in den
Fig. 1 und 2 dargestellten Sensoreinrichtung im
zeitlichen Verlauf zur Überwachung zeitlich befri
steter Kräfte,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung fit Sensoreinrichtung mit einem
mehr nadelförmigen Bewegungskörper in der Drauf
sicht,
Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in einer Seitenansicht
und
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungs
gemäßen Vorrichtung mit zueinander relativ beweg
baren Empfänger- und Sendeeinheiten.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Ausführungsbei
spiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung einer erfin
dungsgemäßen Überwachungsvorrichtung.
Die Sensoreinrichtung umfaßt eine Lichtschranke mit einem
Lichtsender 1 und einem Lichtempfänger 2, von denen in der
Fig. 1 nur der Lichtsender 1 dargestellt ist und der Licht
empfänger 2 zum besseren Einblick fortgelassen ist.
Außerdem umfaßt die Sensoreinrichtung einen leistenförmig
als Zeiger ausgebildeten Unterbrecher 3, der mit seinem freien
Ende, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel schräg ausge
bildet ist, in den Lichtweg zwischen dem Lichtsender 1 und dem
Lichtempfänger 2 eintaucht und dabei diesen Lichtweg teilwei
se, nämlich etwa zur Hälfte, unterbricht.
Die Lichtschranke, bestehend aus Lichtsender 1 und Licht
empfänger 2 einerseits, und der Unterbrecher 3 andererseits
sind mit unterschiedlichen Angriffspunkten auf einem Träger 4
in einem Abstand zueinander, der vom Unterbrecher 3 überbrückt
wird, montiert. Zwischen den beiden Angriffsbereichen der
Lichtschranke 1, 2 und dem Unterbrecher 3 weist der Träger 4
einen Schwächungsbereich 5 auf, in dem der Träger federnd aus
gebildet ist. Dazu ist das Material des Trägers 4 in diesem
Bereich dünner ausgebildet und im weitesten Sinne gefaltet,
indem es in der Seitenansicht einen mäanderförmigen oder zieh
harmonikaartigen Verlauf nimmt.
Der Träger 4 kann seinerseits mit Hilfe von Befestigungs
schrauben 6 an einer Fläche eines zu überwachenden Gegenstan
des angeordnet werden. Wirken auf diesen Gegenstand Kräfte, so
führen diese, insbesondere durch den Schwächungsbereich 5 des
Trägers 4, auch zu Formveränderungen des Trägers 4, indem sich
dieser dehnt, staucht oder verbiegt. Hierdurch kommt es zu Re
lativbewegungen zwischen dem Unterbrecher 3 und der Licht
schranke 1, 2, so daß der Lichteintritt in den Lichtempfänger
2 sich jeweils (kontinuierlich) ändert.
Zur Schwächung im Schwächungsbereich 5 könnte der Träger
4 auch einfach eine Materialaussparung aufweisen, so daß er,
wie mit gestrichelten Linien 7 angedeutet ist, in diesem Be
reich lediglich dünner ausgebildet ist. Der dargestellte Trä
ger 4 kann beispielsweise aus Metall ausgebildet sein.
Eine noch größere relative Beweglichkeit zwischen dem Un
terbrecher 3 und der Lichtschranke 1, 2 kann dadurch erreicht
werden, daß der Träger 4, beispielsweise im Bereich der
strichpunktierten Linie 8 völlig durchtrennt ist, so daß se
parat anzuordnende Halterungen für den Unterbrecher 3 und die
Lichtschranke 1, 2 entstehen.
Eine andere Möglichkeit bestünde auch darin, den Träger 4
aus einem elastischen Material auszubilden, beispielsweise als
Gummistreifen oder dergleichen.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die Sensoreinrichtung
gemäß Fig. 1. Gleiche Bauelemente sind in dieser Figur mit den
gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 1.
Fig. 3 zeigt qualitativ den ungefähren Verlauf des Aus
gangssignals der Lichtschranke 1, 2, insbesondere des Licht
empfängers 2, als Funktion I(t) bzw. allgemein als Funktion
x(t) der Zeit t, wenn relativ kurzzeitig eine Kraft auf den
Gegenstand einwirkt, an dem die in den Fig. 1 und 2 darge
stellte Sensoreinrichtung angeordnet ist, wenn diese Kraft
auch zu einer Relativbewegung zwischen dem Unterbrecher 3 der
Lichtschranke 1, 2 führt, so daß der Unterbrecher 3 kurzzeitig
eine größere Lichtmenge über den Lichtweg passieren läßt.
Dieser Funktionsverlauf entspricht damit qualitativ auch dem
Verlauf der einwirkenden Kraft F als Funktion der Zeit t
selbst.
Sollen beispielsweise zwei in zeitlichem Abstand aufeinan
derfolgende Kräfte miteinander in ihrer Auswirkung auf den Ge
genstand und damit auf die Sensoreinrichtung verglichen wer
den, so könnte die in Fig. 3 dargestellte Funktion I bei
beiden Kräften jeweils in einem Zeitraum zwischen einem Zeit
punkt t1 und einem t2 integriert werden und das so jeweils ge
wonnene Flächenintegral bei den beiden Kräften quantitativ
miteinander verglichen werden. Die Festsetzung der Zeitpunkte
t1 und t2 ist prinzipiell beliebig und muß nur für beide zu
vergleichenden Kräfte gleichgesetzt werden. Es empfiehlt sich
allerdings, die Zeitpunkte so zu setzen, daß im zeitlichen
Verlauf entweder das Maximum der Kraft oder, wie in der Fig. 3
gezeigt, der Anstieg vor dem Maximum erfaßt wird, weil derar
tige Zeitbereiche besonders aussagekräftig sind und im Ver
gleich die höchste prozentuale Genauigkeit gewährleisten.
Werden, wie im vorgeschilderten Fall, zwei aufeinanderfol
gende Kräfte miteinander verglichen, so hat dies den besonde
ren Vorteil, daß nur eine relative Messung und Auswertung
durchgeführt wird, bei der sich evtl. vorhandene systematische
Fehler und evtl. auch andere Fehlerquellen eliminieren.
Fig. 4 zeigt in der Draufsicht ein weiteres Ausführungs
beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Gleiche Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszahlen be
zeichnet wie in den vorhergehenden Figuren.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Träger 4 eine U-
Form auf. An den Schenkeln dieser U-Form sind an den Innensei
ten ein Lichtsender 1 und zwei diesem gegenüber und nebenein
ander angeordnete Lichtempfänger 2 angeordnet. Die Lichtem
pfänger 2 arbeiten gegensinnig zueinander. Zwischen dem Licht
sender 1 und den Lichtempfängern 2 befindet sich ein Bewe
gungskörper 3, der in diesem Ausführungsbeispiel mehr nadel
förmig ausgebildet ist und quer zu den Schenkeln des Trägers 4
ausgerichtet ist, also parallel zur Trennebene zwischen den
beiden Lichtempfängern 2. Die Bewegung des Bewegungskörpers
würde vorzugsweise parallel zu den Schenkeln des Trägers 4
stattfinden, also quer zur Längserstreckung des Bewegungskör
pers 3 und quer zur Trennebene zwischen den Lichtempfängern 2.
Durch diese Bewegung bzw. Positionsänderung des Körpers 3
würde dieser mal etwa mehr von dem Empfangsbereich des einen
Empfängers 2 und mal etwas mehr von dem anderen Lichtempfänger
2 abdecken. Diese Veränderung kann aufgrund der gegensinnig
arbeitenden Lichtempfänger 2 sehr genau registriert werden,
und zwar auch in ihrem zeitlichen Ablauf, nicht nur hinsicht
lich der Bewegungsstrecke.
Ergänzend weist die Vorrichtung gemäß Fig. 4 einen Refe
renzempfänger 9 auf, der die Sendeleistung des Lichtsenders 1
möglichst ständig kontrolliert und mittels einer Regelungs
elektronik auf einen Standardwert einregelt.
Die Fig. 5 zeigt die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in einer
Seitenansicht.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfin
dungsgemäßen Vorrichtung. Wiederum sind die gleichen Bauele
mente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in den vor
hergehenden Figuren.
Die Sensoreinrichtung, bestehend aus einem Lichtsender 1
und zwei gegensinnig zueinander arbeitenden Lichtempfängern 2
ist prinzipiell genauso aufgebaut wie die Vorrichtung gemäß
Fig. 4. Auch diese Vorrichtung verfügt über einen Referenzem
pfänger 9.
Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen
benötigt aber diese Vorrichtung keinen Unterbrecher bzw. Be
wegungskörper 3. Der Lichtsender 1 und die Lichtempfänger 2
sind vielmehr auf zwei voneinander getrennten Trägern bzw.
Halterungen 4 montiert, so daß sich der Lichtsender 1 und die
Lichtempfänger 2 relativ zueinander bewegen können, wodurch
sich der Überlapp des Sendebereichs des Lichtsenders 1 mit dem
jeweiligen Empfangsbereich jedes Lichtempfängers 2 mit der Be
wegung ändert. Die Träger 4 können verbunden sein mit Objekten
bzw. Gegenständen 10, deren Relativbewegung zueinander eigent
lich registriert werden soll. Die angedeuteten Objekte 10
können allerdings auch lediglich Bereiche eines einzigen Ob
jektes 10 sein, die beispielsweise durch Stauchungen des Ge
genstandes oder dergleichen Relativbewegung zueinander aus
führen.
Der Referenzempfänger 9 ist bei den Vorrichtungen gem. 4
und Fig. 6 geeignet, evtl. auftretende Fehler zu kompensieren,
beispielsweise auch Fehler die beispielsweise aufgrund von
Temperaturschwankungen, Alterungsprozessen oder sonstigen Stö
rungen auftreten könnten.
Claims (18)
1. Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderun
gen bzw. Bewegungen über Wegstrecken kleiner als einige Milli
meter, vorzugsweise über Wegstrecken von Bruchteilen eines
Millimeters,
insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relati ven Bewegung führenden Kraft,
gekennzeichnet durch,
eine Sensoreinrichtung bestehend aus einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Empfänger in einem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß zwischen ihnen ein Zwi schenraum für einen etwa quer zur Strahlung verlaufenden Be wegungsweg eines die Positionsveränderung bzw. die Bewegung durchführenden bzw. anzeigenden, zum teilweisen Unterbrechen des Strahlungsbereiches geeigneten Bewegungskörper.
insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relati ven Bewegung führenden Kraft,
gekennzeichnet durch,
eine Sensoreinrichtung bestehend aus einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Empfänger in einem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß zwischen ihnen ein Zwi schenraum für einen etwa quer zur Strahlung verlaufenden Be wegungsweg eines die Positionsveränderung bzw. die Bewegung durchführenden bzw. anzeigenden, zum teilweisen Unterbrechen des Strahlungsbereiches geeigneten Bewegungskörper.
2. Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderun
gen bzw. Bewegungen über Wegstrecken kleiner als einige Milli
meter, vorzugsweise über Wegstrecken von Bruchteilen eines
Millimeters,
insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relati ven Bewegung führenden Kraft, gekennzeichnet durch,
eine Sensoreinrichtung bestehend aus wenigstens einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und wenigstens einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Em pfänger zur Änderung der Breite des Überlapps des Sendeberei ches und des Empfangbereiches relativ zueinander bewegbar an geordnet sind.
insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relati ven Bewegung führenden Kraft, gekennzeichnet durch,
eine Sensoreinrichtung bestehend aus wenigstens einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und wenigstens einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Em pfänger zur Änderung der Breite des Überlapps des Sendeberei ches und des Empfangbereiches relativ zueinander bewegbar an geordnet sind.
3. Vorrichtung an Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich
net, daß sie zwei nebeneinander im Sendebereich des Senders
angeordnete Empfänger aufweist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Empfänger zueinander gegensinnig arbeitend ge
schaltet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Empfänger und der Sender so zueinander aus
gerichtet sind, daß in einer Nullposition beide Empfänger jeweils
dieselbe Sendeleistung trifft.
6. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Referenzempfangseinheit
zur Einregelung und Kontrolle einer Standardsendeleistung des
Senders.
7. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine licht
emittierende Fotodiode (LED) und der Empfänger eine Fotozelle
ist, die gemeinsam eine Lichtschranke bilden.
8. Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen
Gegenstand einwirkenden, insbesondere einer in ihrer Stärke
zeitlich wechselnden Kraft, vorzugsweise nach Anspruch 1,
gekennzeichnet durch,
eine (analoge) Lichtschranke mit einem Lichtweg zwischen einem
Lichtsender (1) und einem Lichtempfänger (2) zur Anordnung in
einem Bereich des Gegenstandes und durch einen in einem dazu
beabstandeten Bereich des Gegenstandes anzuordnenden, als Un
terbrecher (3) für den Lichtweg der Lichtschranke (1,2), der
mit einem freien Endabschnitt, etwa quer zum Lichtweg orien
tiert, teilweise in den Lichtweg eintaucht und diesen dabei
teilweise versperrt, ausgebildeten Bewegungskörper.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß der Unterbrecher (3) als etwa leistenförmiger Zeiger aus
gebildet ist.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Unterbrecher (3) zur Anordnung an den Gegen
stand parallel zu einer Fläche des Gegenstandes vorgesehen
ist.
11. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehen
den Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungskörper
und die Sensoreinrichtung bzw. der Sender und der Empfänger
als relativ zueinander bewegbare Elemente voneinander getrenn
te Halterungen zur Anbringung am Gegenstand aufweisen.
12. Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1
bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungskörper und
die Sensoreinrichtung bzw. der Sender und der Empfänger als
relativ zueinander bewegbare Elemente auf einem gemeinsamen
Träger (4) vormontiert sind, der seinerseits am Gegenstand an
ordbar ist.
13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger (4) flexibel ausgebildet ist.
14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet,
daß der Träger (4) in wenigstens einem Schwächungsbereich (5)
zwischen dem Angriffspunkt des einen bewegbaren Elementes und
dem Angriffspunkt des jeweils anderen bewegbaren Elementes in
seiner Biegesteifigkeit und/und seiner Zugfestigkeit ge
schwächt ist.
15. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekenn
zeichnet, daß der als Unterbrecher (3) ausgebildete Bewegungs
körper den Schwächungsbereich (5) des Trägers (4) überragt.
16. Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Träger (4) im Schwächungsbereich (5) relativ
dünner ausgebildet ist.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, da
durch gekennzeichnet, daß der Träger (4) im Schwächungsbereich
(5) federnd ausgebildet ist.
18. Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 17, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Träger (4) im Schwächungsbereich (5) im wei
testen Sinne gefaltet ausgebildet ist.
Priority Applications (3)
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---|---|---|---|
DE19508396A DE19508396C2 (de) | 1994-03-14 | 1995-03-09 | Verfahren zur Überwachung einer auf ein Werkzeug einer Werkzeugmaschine einwirkenden Reaktionskraft |
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PCT/DE1995/000862 WO1996001976A1 (de) | 1994-07-09 | 1995-07-06 | Vorrichtung zur registrierung von positionsveränderungen bzw. bewegungen über kleine wegstrecken |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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DE9410987 | 1994-03-14 | ||
DE4424234 | 1994-07-09 | ||
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Publication Number | Publication Date |
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