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Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors, insbesondere einer Kamera. Weiterhin betrifft die Erfindung ein Set, welches die erfindungsgemäße Vorrichtung und ein Befestigungselement umfasst. Das Befestigungselement kann in eine Ausnehmung der erfindungsgemäßen Vorrichtung eingebracht werden und zur Befestigung des Sensors an dieser Vorrichtung dienen.
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Stand der Technik
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Eine Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors ist beispielsweise zum Befestigen und Justieren eines zylindrischen Näherungsschalters bekannt. Bei dieser bekannten Justiervorrichtung sind die zwei schellenartigen Klemmstücke an ihren beiden Seiten jeweils über einen Spalt voneinander beabstandet und jeweils über zwei Schraubenbolzen miteinander verschraubt. Durch entsprechendes Anziehen der Schrauben ergibt sich eine reibschlüssige Verbindung mit einem in die Drehaufnahme eingesetzten Stab als Achse. Zur Aufnahme und Befestigung des Näherungsschalters weist die Justiervorrichtung eine U-förmig ausgebildete Halterung auf, in die der Näherungsschalter eingesetzt werden kann. Die Fixierung des Näherungsschalters erfolgt über eine die U-Schenkel durchsetzende Schraubverbindung, wodurch die beiden Schenkel dieser Halterung aufeinander zu bewegt werden und sich eine Klemmung des Näherungsschalters in der Halterung ergibt. Die Befestigung der Halterung an den beiden Klemmstücken erfolgt derart, dass die Halterung zwischen die beiden Klemmstücke gesetzt und mit diesen verschraubt wird. Zur Montage der bekannten Justiervorrichtung an einen Träger dienen wiederum zwei Klemmstücke, wie sie auch zur Befestigung der Halterung für den Näherungsschalter verwendet werden. Die beiden Klemmstücke werden hierzu nach Einsetzen des winklig gebogenen Stabes und eines Zwischenstückes mit dem jeweiligen Träger über vier Schrauben verschraubt. Zur korrekten Montage ist es daher erforderlich, vier Befestigungslöcher auszumessen und zu bohren.
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Die
DE 196 25 580 A1 beschreibt eine Justiervorrichtung, bei der gegenüberliegend der Schraubverbindung auf der anderen Seite der Klemmstücke ein einen Ringteil aufweisendes Befestigungselement zur Halterung des Teils vorgesehen ist, dass der Ringteil die andere Seite der Klemmstücke übergreift und darauf drehbar ist und dass sich beim Anziehen der Schraubverbindung eine Fixierung einerseits der Klemmstücke an der Achse und andererseits des Ringteils an den Klemmstücken ergibt. Im Gegensatz zu der bekannten Justiervorrichtung wird bei der Erfindung eine Fixierung nicht durch das beidseitige Einklemmen und Verspannen der schellenartigen Klemmstücke erreicht, sondern lediglich durch das einseitige Verschrauben, wodurch sich auf der einen Seite eine Klemmwirkung an der Achse und gleichzeitig ein Spreizen der um die Achse drehenden Klemmstücke auf der anderen Seite ergibt, was wiederum zu einem Einklemmen bzw. einer reibschlüssigen Verbindung des Ringteils auf den Klemmstücken führt.
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Ein Nachteil dieser bekannten Justiervorrichtungen besteht darin, dass bei einem Austauschen des Sensors die Justierung verloren geht und erneut vorgenommen werden muss. Dies ist insbesondere dann problematisch, wenn es sich bei dem Sensor um eine Kamera handelt. Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors bereitzustellen, die es ermöglicht, den Sensor einfach in die Vorrichtung einzuführen und wieder daraus zu entfernen, ohne dass dabei die Justierung der Vorrichtung verloren geht.
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Offenbarung der Erfindung
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Diese Aufgabe wird durch die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors, insbesondere einer Kamera, gelöst. Diese Vorrichtung umfasst ein erstes Befestigungselement mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, ein zweites Befestigungselement, mit einem ersten Ende und einem zweiten Ende, dessen erstes Ende mittels eines Gelenkes mit dem zweiten Ende des ersten Befestigungselements verbunden ist, ein Aufnahmeelement, das mit dem zweiten Ende des zweiten Befestigungselements verbunden ist und eine Ausnehmung aufweist, mindestens ein Federelement, das in einer Öffnung in der Ausnehmung des Aufnahmeelements angeordnet ist, wobei das Federelement in ausgefedertem Zustand in die Ausnehmung hineinragt und in vollständig eingefedertem Zustand in der Öffnung versenkt ist.
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Das erste Ende des ersten Befestigungselements ist bevorzugt mit einer Halteplatte verbunden. Besonders bevorzugt weist das erste Ende des ersten Befestigungselements einen runden Querschnitt auf und umfasst ein Endstück, wobei die Halteplatte eine durchgehende runde Öffnung aufweist, deren Durchmesser mindestens dem Durchmesser des ersten Befestigungselements entspricht und kleiner als der Durchmesser des Endstücks ist. Wenn das erste Befestigungselement durch die durchgehende Öffnung geführt wird und die Halteplatte an einer Fläche befestigt wird, dann wird das Endstück zwischen dieser Fläche und den Rändern der durchgehenden Öffnung der Halteplatte eingeklemmt. Das erste Befestigungselement kann dabei um seine Längsachse gedreht werden, um einen Sensor zu justieren, der in der Vorrichtung befestigt werden kann. Ganz besonders bevorzugt weist die dem zweiten Ende des ersten Befestigungselements zugewandte Seite des Endstücks hierzu eine erste Vertiefung auf, in der ein erster O-Ring angeordnet ist, wobei die Dicke des ersten O-Ringes größer ist, als die Tiefe der ersten Vertiefung, insbesondere um 0,2 mm bis 0,3 mm größer. Dies ermöglicht eine stufenlose Justierung des Sensors, ohne dass hierbei das erste Befestigungselement auf der Halteplatte reibt. Alternativ ist aber beispielsweise auch eine Verbindung des ersten Befestigungselements mit zwei Klemmbacken möglich, wie dies in der
DE 196 25 580 A1 beschrieben wird.
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Das Gelenk weist vorzugsweise zwei Hälften und ein Verbindungsstück auf. Das Verbindungsstück kann beispielsweise eine Schraube sein. Eine der Hälften wird durch das zweite Ende des ersten Befestigungselements gebildet und die andere Hälfte wird durch das erste Ende des zweiten Befestigungselements gebildet. Dadurch kann das Gelenk beispielsweise so ausgeführt werden, dass das zweite Befestigungselement gegenüber dem ersten Befestigungselement um 180° geschwenkt werden kann. Besonders vorzugsweise weist das zweite Ende des ersten Befestigungselements oder das erste Ende des zweiten Befestigungselements hierzu eine zweite Vertiefung auf, in der ein zweiter O-Ring angeordnet ist, wobei die Dicke des zweiten O-Ringes größer ist, als die Tiefe der zweiten Vertiefung, insbesondere um 0,2 mm bis 0,3 mm größer. Dies ermöglicht eine stufenlose Justierung des Sensors, ohne dass hierbei das erste Befestigungselement auf dem zweiten Befestigungselement reibt.
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Das zweite Befestigungselement und das Aufnehmelement sind vorzugsweise einstückig ausgebildet, um die erfindungsgemäße Vorrichtung kostengünstig mit wenigen Bauteilen ausführen zu können.
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Das mindestens eine Federelement kann grundsätzlich durch jedes geeignete federnde Element gebildet werden. Bevorzugt handelt es sich allerdings um ein Druckstück mit Kugel.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann mit einem dritten Befestigungselement, das eingerichtet ist, um in die Ausnehmung einbringbar zu sein, ein Set bilden. Weiterhin umfasst das Set insbesondere einen Sensor, der mit dem dritten Befestigungselement verbunden ist. Hierzu weist das dritte Befestigungselement vorzugsweise mindestens eine Befestigungsöffnung auf und ist mittels mindestens eines Befestigungsmittels, welches teilweise in der mindestens einen Befestigungsöffnung angeordnet ist, mit dem Sensor verbunden. Das Befestigungsmittel kann beispielsweise eine Schraube sein. Der Sensor ist insbesondere eine Kamera. Er kann durch Einbringen des dritten Befestigungselements in der Ausnehmung in die Vorrichtung eingebracht werden und durch Entfernen des dritten Befestigungselements wieder aus dieser gelöst werden, ohne dass dabei die Justierung der Befestigungs- und Justiervorrichtung verloren geht.
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Die Ausnehmung wird bevorzugt durch Vorsprünge begrenzt, die eingerichtet sind, um ein Einbringen des dritten Befestigungselements in die Ausnehmung nur senkrecht zur Längsachse des mindestens einen Federelements zu ermöglichen. Das dritte Befestigungselement muss dadurch in die Ausnehmung hineingeschoben werden und wird dabei von dem mindestens einen Federelement gegen die Vorsprünge gepresst. Dies ermöglicht eine sichere Befestigung des dritten Befestigungselements in der Ausnehmung. Hierzu ist es besonders bevorzugt, dass das dritte Befestigungselement Eingriffelemente aufweist, die eingerichtet sind, um an den Vorsprüngen einzugreifen. Es ist weiterhin besonders bevorzugt, dass das dritte Befestigungselement mindestens eine Öffnung aufweist, die so angeordnet ist, dass bei Einbringen des dritten Befestigungselements in die Ausnehmung das mindestens eine Federelement in die mindestens eine Öffnung des dritten Befestigungselements eingreift. Dies ermöglicht das Einrasten des dritten Befestigungselements in einer definierten Position innerhalb der Ausnehmung.
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Um ein nachträgliches Verrutschen des in der Ausnehmung positionierten dritten Befestigungselements zu verhindern, ist es bevorzugt, dass das Aufnahmeelement mindestens eine durchgehende Öffnung mit zwei Enden aufweist, wobei ein Ende der durchgehenden Öffnung in der Ausnehmung angeordnet ist und mindestens ein Verbindungselement durch die mindestens eine durchgehende Öffnung des Aufnahmeelements geführt ist. Die mindestens eine durchgehende Öffnung des Aufnahmeelements weist besonders bevorzugt ein Innengewinde auf und das mindestens eine Verbindungselement weist besonders bevorzugt ein Außengewinde auf, so dass das Verbindungselement in die durchgehende Öffnung eingreifen kann. Ganz besonders bevorzugt handelt des sich bei dem mindestens einen Verbindungselement um einen Gewindestift.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert.
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1 zeigt eine isometrische Ansicht eines separierten Sets aus einer Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors sowie einer an einem Befestigungselement befestigten Kamera gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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2 zeigt das zusammengebaute Set gemäß 1.
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3 zeigt eine weitere isometrische Darstellung des separierten Sets gemäß 1.
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4 zeigt eine isometrische Explosionsdarstellung einer Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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5 zeigt eine isometrische Darstellung der Halteplatte der Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors gemäß 4.
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6 zeigt eine isometrische Darstellung des ersten Befestigungselements der Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors gemäß 4.
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7a zeigt eine isometrische Darstellung des einstückig mit einem Aufnahmeelement ausgebildeten zweiten Befestigungselements der Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors gemäß 4.
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7b zeigt eine andere isometrische Darstellung des zweiten Befestigungselements gemäß 7a zusammen mit vier Druckstücken und einem Gewindestift.
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8 zeigt eine isometrische Darstellung eines dritten Befestigungselements eines Sets gemäß einer Ausführungsform der Erfindung.
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9 zeigt eine Aufsicht auf das dritte Befestigungselement gemäß 8.
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Ausführungsbeispiel der Erfindung
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Eine Vorrichtung zum Befestigen und Justieren eines Sensors gemäß einer Ausführungsform der Erfindung sowie ein Set aus dieser Vorrichtung und einem an einem Befestigungselement befestigten Sensor sind in den 1 bis 4 dargestellt. Die Vorrichtung kann mit einer runden Halteplatte 1 auf einer Fläche befestigt werden. Diese Halteplatte ist in 5 dargestellt. Hierzu weist die Halteplatte 1 an ihrem Rand drei Bohrungen 11 auf, welche ihre Befestigung mittels Schrauben ermöglicht. Weiterhin weist die Halteplatte 1 eine durchgehende runde Öffnung 12 auf. Ein erstes Befestigungselement 2, welches in 6 dargestellt ist, weist ein erstes Ende 21 und ein zweites Ende 22 auf. Das erste Ende 21 des ersten Befestigungselements 2 weist einen runden Querschnitt auf, dessen Durchmesser dem Durchmesser der runden Öffnung 12 entspricht. Es umfasst ein scheibenförmiges Endstück 211, dessen Durchmesser größer als der Durchmesser der runden Öffnung 12 ist. Die dem zweiten Ende 22 des ersten Befestigungselements 2 zugewandte Seite des Endstücks 211 weist eine umlaufende Vertiefung 212 auf, in der ein erster O-Ring 213 angeordnet ist. Das erste Befestigungselement 21 ist durch die durchgehende Öffnung 12 der Halteplatte 1 geführt. Dabei wird das Endstück von einer Ausnehmung in der Halteplatte 1 aufgenommen. Wenn die Halteplatte 1 an einer Fläche befestigt wird, dann wird das Endstück 211 so zwischen dieser Fläche und den Rändern der durchgehenden Öffnung 12 der Halteplatte 1 eingeklemmt, dass das erste Befestigungselement 21 um 360° um seine Längsachse gedreht werden kann.
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Das zweite Ende 22 des ersten Befestigungselements 2 weist einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt auf. In diesem zweiten Ende befindet sich eine Bohrung 221 senkrecht zu der Längsachse des ersten Befestigungselements 2. Ein zweites Befestigungselement 3 mit einem ersten Ende 31 und einem zweiten Ende 32, welches in 7a und 7b dargestellt ist, weist an seinem ersten Ende 31 ebenfalls einen im Wesentlichen halbkreisförmigen Querschnitt auf. In diesem ersten Ende befindet sich eine Bohrung 311 senkrecht zu der Längsachse des zweiten Befestigungselements 3. Die dem ersten Befestigungselement 2 zugewandte Seite des ersten Endes 31 des zweiten Befestigungselements 3 weist eine kreisförmige Ausnehmung 312 auf, welche die Bohrung 311 umgibt. In dieser Ausnehmung 312 ist ein zweiter O-Ring 41 angeordnet. Eine Schraube fungiert als Verbindungsstück 42 zwischen dem ersten Befestigungselement 2 und dem zweiten Befestigungselement 3. Dadurch wird ein Gelenk 4 gebildet dessen eine Hälfte durch das zweite Ende 22 des ersten Befestigungselements 2 gebildet wird und dessen andere Hälfte durch das erste Ende 31 des zweiten Befestigungselements 3 gebildet wird. Dies ermöglicht es, das zweite Befestigungselement 3 gegenüber dem ersten Befestigungselement 2 über einen Winkelbereich von 180° zu schwenken.
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Das zweite Ende 32 des zweiten Befestigungselements 3 hat einen runden Querschnitt und ist einstückig mit einem Aufnahmeelement 5 ausgebildet. Das Aufnahmeelement 5 weist eine rechteckige Grundfläche mit abgerundeten Ecken auf. Das zweite Ende 32 des zweiten Befestigungselements 3 ist in der Mitte dieser Grundfläche angeordnet. Auf der vom zweiten Befestigungselement 3 abgewandten Seite des Aufnahmeelements 5 weist an zwei gegenüberliegenden Rändern Vorsprünge 511 auf, die eine Ausnehmung 51 so begrenzen, dass diese eine Schiene bildet. In der Ausnehmung 51 befinden sich vier Öffnungen 512. in jeder Öffnung ist ein Druckstück mit Kugel als Federelement 6 angeordnet. In ausgefedertem Zustand ragt jedes Federelement 6 in die Ausnehmung 51 hinein. In vollständig eingefedertem Zustand ist jedes Federelement 6 in seiner jeweiligen Öffnung 512 versenkt. Weiterhin weist das Aufnahmeelement 5 eine durchgehende Öffnung 513 mit zwei Enden und einem Innengewinde auf. Ein Ende der durchgehenden Öffnung 513 ist in der Ausnehmung 51 angeordnet.
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Eine 3D-Kamera, beispielsweise der Balluff Vision Sensor BVS der Anmelderin, ist als Sensor 8 auf einem dritten Befestigungselement 7 befestigt. Das dritte Befestigungselement 7, welches in den 8 und 9 dargestellt ist, weist eine Grundfläche auf, welche der Grundfläche des Aufnahmeelements 5 entspricht. An zwei einander gegenüberliegenden Seiten weist das dritte Befestigungselement 7 Eingriffelemente 71 auf, die als Nasen ausgeführt sind. Das dritte Befestigungselement 7 kann seitlich in die Ausnehmung 51 des Aufnahmeelements 5 senkrecht zur Längsachse der Federelemente 6 eingeschoben werden. Dabei greifen seine Eingriffelemente 71 zwischen der Grundfläche und den Vorsprüngen 511 des Aufnahmeelements ein. Das dritte Befestigungselement 7 weist vier Öffnungen 72 auf, die so angeordnet sind, dass bei Einbringen des dritten Befestigungselements 7 in die Ausnehmung 51 jedes der vier Federelemente 6 in eine dieser Öffnungen 72 eingreift. Weiterhin weist das dritte Befestigungselement acht Befestigungsöffnungen 73 auf. Die Befestigungsöffnungen 73 weisen jeweils eine schmaleren Abschnitt zur Aufnahme eines Schraubenschaftes und einen breiteren Abschnitt zur Aufnahme eines Schraubenkopfes auf. Der Sensor 8 ist mittels vier durch diese Befestigungsöffnungen 73 geführten Schrauben als Befestigungsmittel 81 mit dem dritten Befestigungselement 7 verbunden. Die Befestigungsöffnungen 73, durch welche keine Schrauben geführt sind, bleiben in dieser Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ungenutzt. Es ist in einer anderen Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung möglich, den Sensor 8 in einer gegenüber der ersten Ausführungsform um 90° gedrehten Anordnung an dem dritten Befestigungselement 7 zu befestigen, ohne dass hierfür zusätzliche Bohrungen in dem Sensor 8 benötigt würden. Vielmehr genügt es hierzu, die Schrauben durch die in der ersten Ausführungsform der Erfindung ungenutzten Befestigungsöffnungen 73 zu führen und die in der ersten Ausführungsform der Erfindung mit Schrauben versehenen Befestigungsöffnungen 73 ungenutzt zu lassen.
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Wenn das dritte Befestigungselement in die Ausnehmung 51 eingeführt wird, rastet es durch Eindringen der Federelemente 6 in die Öffnungen 72 in einer definierten Position ein. Um es gegen ein Verrutschen, beispielsweise aufgrund von Erschütterungen, zu sichern, wird ein Gewindestift als Verbindungselement 9 durch die durchgehende Öffnung 513 des Aufnahmeelements 5 gedreht und gegen das dritte Befestigungselement 7 gepresst.
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Die Halteplatte 1, das erste Befestigungselement 2, das zweite Befestigungselement 3, das Aufnahmeelement 5 und das dritte Befestigungselement 7 können aus einer Aluminiumlegierung, wie beispielsweise aus eloxiertem AlMgSi0,5, bestehen.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 19625580 A1 [0003, 0006]
