DE4035403A1 - Sensorsystem zur beruehrungslosen abstandsmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentan­ spruchs 1. Ein derartiges Sensorsystem gehört bereits zum Stand der Technik und enthält

• - einen Sensorkörper,
• - ein am Sensorkörper angeordnetes Sensorelement zur berührungslosen Mes­ sung des Abstands zwischen ihm und einem Objekt,
• - eine Steuereinheit zur Lieferung einer Meßspannung zum Sensorelement sowie zur Auswertung der Meßspannung zwecks Ermittlung des Abstands und
• - ein abgeschirmtes Kabel zwischen dem Sensorkörper und der Steuereinheit, das zur Übertragung der Meßspannung dient.

Das genannte Sensorsystem kann den Abstand zwischen Sensorelement und Ob­ jekt zum Beispiel auf kapazitivem oder induktivem Wege messen, wenn es sich um ein metallisches Objekt handelt, oder aber auf optischem oder akkustischem We­ ge, je nach Systemkonfiguration.

Wird der Sensorkörper des Sensorsystems fest mit einem Werkzeug verbunden, so ist es möglich, das Werkzeug relativ zum Objekt bzw. Werkstück zu positionieren, um das Werkstück in geeigneter Weise bearbeiten zu können. Die Positionierung erfolgt über eine Regeleinrichtung, die den gemessenen Abstand als Istwert emp­ fängt und die Lage des Sensorkörpers bzw. Werkzeugs in Abhängigkeit eines Ver­ gleichs des Istwerts mit einem vorgegebenen Sollwert steuert.

Das Werkzeug kann zum Beispiel eine Laserschneideeinheit zur Erzeugung eines Laserstrahls sein, mit der sich das Werkzeug zerschneiden oder in sonstiger Weise behandeln läßt.

Zu Beginn der Entwicklung von Sensorsystemen der genannten Art befand sich innerhalb des Sensorkörpers nicht nur das Sensorelement, sondern auch ein gro­ ßer Teil der Sensorelektronik. Wurde daher der Sensorkörper von der Steuerein­ heit durch Lösen des Kabels getrennt, so konnte dies die Steuereinheit eindeutig detektieren. Durch sie wurde in einem solchen Fall ein Warnsignal erzeugt, durch das die Regeleinrichtung zur Positionierung des Sensorkörpers deaktiviert bzw. stillgesetzt wurde.

Die Integration der Sensorelektronik in den Sensorkörper brachte jedoch eine Reihe von Nachteilen mit sich. So war innerhalb des Sensorkörpers nur wenig Platz für den Einbau der Elektronikteile vorhanden. Der Einbau und Abgleich dieser Elektronikteile war daher sehr zeitaufwendig und stellte somit einen er­ heblichen Kostenfaktor dar. Durch den erforderlichen Platz zum Einbau der Elektronikteile wurde die Konstruktion des Düsenkörpers deutlich aufwendiger, was ebenfalls zusätzliche Kosten mit sich brachte. Weiterhin stand die Integrati­ on der Elektronikteile in den Sensorkörper einer möglichst schlanken Ausge­ staltung des Sensorkörpers entgegen, die insbesondere dann erforderlich ist, wenn eine dreidimensionale Bearbeitung des Werkstücks bzw. Objekts unter be­ engten räumlichen Verhältnissen durchgeführt werden soll. Auch bestand die Ge­ fahr einer Temperaturdrift des vom Sensorkörpers gelieferten Istwerts bzw. Meß­ werts infolge einer zu starken Erwärmung der Sensorelektronik innerhalb des Sensorkörpers, der dann sehr stark erhitzt wird, wenn er mit einem Laser­ schneidwerkzeug zusammenarbeitet und in nächster Nähe zur Schneidbahn po­ sitioniert ist.

Aufgrund der genannten Nachteile hatte man sich entschieden, die komplette Sensorelektronik in sehr großem Abstand vom Sensorkörper anzuordnen. Ge­ nauer gesagt wurde die Sensorelektronik durch ein mehrere Meter langes und ab­ geschirmtes Kabel mit dem Sensorkörper verbunden. Die Schirmung konnte auch aktiv erfolgen, was bedeutet, daß das am Sensorelement anliegende Meß­ signal über einen Kondensator und einen Verstärker mit dem Verstärkungsgrad V = 1 auf die Schirmung gelegt wird.

Wird jetzt die Sensorelektronik durch Lösen des Kabels vom Sensorkörper ge­ trennt, so führt dies allerdings zu einer Fehlinterpretation des Istwerts durch die Steuereinheit. Die Steuereinheit erkennt in einem solchen Fall einen sehr gro­ ßen Istwert bzw. Abstand, der deutlich größer ist als der normale Arbeitsabstand, so daß sie bestrebt ist, diesen Abstand wieder zu verringern. Hierbei besteht die er­ hebliche Gefahr, daß Sensorelement und Sensorkörper gegen das Objekt bzw. Werkstück laufen, was zu Beschädigungen führen könnte.

Handelt es sich beispielsweise um ein kapazitiv arbeitendes Sensorsystem, so führt die Trennung des Kabels vom Sensorkörper dazu, daß die Steuereinheit nur noch eine drastisch verkleinerte Meßkapazität erkennt, da jetzt die Signallei­ tung des Kabels freiliegt. Dieser Effekt entsteht aber auch, wenn der Abstand des Sensorkörpers bzw. Sensorelements zum Objekt bzw. Werkstück deutlich größer ist als der normale Arbeitsabstand. Aus diesem Grund kann aus dem Meßsignal auch kein eindeutiges Warnsignal generiert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sensorsystem der zuletzt genann­ ten Art, bei dem sich die komplette Sensorelektronik außerhalb des Sensorkör­ pers befindet, so weiterzubilden, daß die Steuereinheit eindeutig erkennen kann, ob sie vom Sensorkörper getrennt ist oder nicht.

Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patentan­ spruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unter­ ansprüchen zu entnehmen.

Ein Sensorsystem nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß

• - am Sensorkörper ein einen definierten Widerstandswert aufweisender Ken­ nungswiderstand angebracht ist,
• - der Kennungswiderstand mit dem Kabel verschaltet ist und
• - die Steuereinheit so ausgebildet ist, daß sie zur Abfrage des Widerstandswertes eine die Meßspannung nicht beeinflussende Abfragespannung über das Kabel zum Kennungswiderstand liefert und auswertet.

Durch die Überwachung des zur Abfragespannung gehörenden Abfragestromes kann erreicht werden, ob der Kennungswiderstand und somit der Sensorkörper mit der Steuereinheit verbunden ist oder nicht. Es läßt sich somit in einfacher Weise ein Alarmsignal erzeugen, wenn Sensorkörper und Steuereinheit vonein­ ander getrennt sind und kein Abfragestrom fließt, um eine Fehlpositionierung des Sensorkörpers bzw. Sensorelements relativ zum Objekt bzw. Werkstück zu vermeiden.

Die Steuereinheit erzeugt also das Alarmsignal, wenn ein abgefragter Wider­ standswert nicht mit einem vorgegebenen Widerstandswert übereinstimmt oder oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt. Der abgefragte Widerstandswert wird aus Abfragespannung und Abfragestrom errechnet. Hierzu kann ein Mikro­ prozessor zum Einsatz kommen. Der Vergleich zwischen abgefragtem Wider­ standwert und vorgegebenem Widerstandswert bzw. vorbestimmter Schwelle er­ folgt durch entsprechend vorhandene Komparatoren oder durch Software-Maß­ nahmen mit Hilfe eines Mikrocomputers.

Ordnet man jedem Sensorkörpertyp einen Kennungswiderstand mit anderem Widerstandswert zu, so läßt sich aufgrund des Absolutwerts des Abfragestroms ei­ ne Sensorkennung durchführen. Zu diesem Zweck ist ein Komparator zum Ver­ gleich eines abgefragten Widerstandswerts des Kennungswiderstands mit einem oder mehreren vorgegebenen Widerstandswerten vorhanden. Der abgefragte Wi­ derstandswert wird also mit den vorgegebenen Widerstandswerten verglichen, bis unter den vorgegebenen Widerstandswerten ein entsprechender Widerstands­ wert aufgefunden wird. Hierzu können beispielsweise aber auch die Ströme direkt herangezogen werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuereinrichtung so ausgebildet, daß sie den Widerstandswert des Kennungswiderstands vor einer Messung des Abstands oder kontinuierlich oder intermittierend während einer solchen Messung abfragt. Dadurch ist sichergestellt, daß es während des gesam­ ten Meßzyklus nicht zu Fehlpositionierungen zwischen Sensorkörper bzw. Werkstück und Objekt kommt, wenn sich die Kabelverbindung zwischen Sensor­ körper und Steuereinheit aus irgendeinem Grund lösen sollte.

Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen, als Meß­ spannung eine Wechselspannung und als Abfragespannung eine Gleichspannung zu verwenden. Wechselförmige Meßspannungen kommen zum Beispiel bei kapa­ zitiven und induktiven Sensorsystemen zum Einsatz, während eine Gleichspan­ nung als Abfragespannung vorteilhaft ist, da sie zum Detektieren des Verbin­ dungszustands zwischen Steuereinheit und Sensorkörper leicht gemessen wer­ den kann.

Nach einer sehr vorteilhaften anderen Weiterbildung der Erfindung werden die Gleichspannung und die wechselförmige Meßspannung über denselben Mittellei­ ter eines Koaxialkabels übertragen, wobei der Kennungswiderstand zwischen Mittelleiter und Abschirmung des Koaxialkabels geschaltet ist. Man benötigt zur Übertragung von Meßspannung und Abfragespannung also nur ein einziges Kabel mit zwei Leitern, das auch bei alleiniger Übertragung der Meßspannung verwen­ det werden müßte. Zur Übertragung der Abfragespannung sind also keine zusätz­ lichen Adern oder gegebenenfalls weitere Kabel erforderlich.

Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel bei kapazitiven oder induktiven Sensor­ systemen zum Einsatz kommen. Der Kennungswiderstand hat dabei keinen Ein­ fluß auf den Abstandsmeßwert. Beispielsweise würde bei einem kapazitiven Sen­ sorsystem die Meßkapazität zwischen dem Mittelleiter bzw. der Seele des Koaxi­ alkabels und Masse (Werkstück) liegen, während sich der Kennungswiderstand zwischen dem Mittelleiter und der Schirmung des Koaxialkabels befindet. Für den Fall einer aktiven Schirmung liegen an Schirmleiter und Mittelleiter das gleiche Potential, so daß im Falle einer ordnungsgemäßen Verbindung zwischen Steuereinheit und Sensorkörper auch kein Strom durch den Kennungswider­ stand hindurchfließt. Auch die Gleichspannung bzw. Abfragespannung hat kei­ nen Einfluß auf den Abstandsmeßwert, da dieser nur aus der wechselförmigen Meßspannung generiert wird, beispielsweise unter Verwendung von Filtern, und dergleichen. Bei einem induktiven Sensorsystem liegt der Kennungswiderstand in Reihe zum Sensorelement bzw. zur Spulenanordnung.

Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Kabel zwischen Steue­ reinheit und Sensorkörper ein Triaxialkabel, wobei die wechselförmige Meß­ spannung über die Kabelseele übertragen wird und der Kennungswiderstand zwi­ schen beide Abschirmungen des Triaxialkabels geschaltet ist.

Nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kennungswi­ derstand in einer Buchse angeordnet, die am Sensorkörper befestigt ist, und mit der das Kabel über einen Stecker verbunden werden kann. Diese Art der Integrati­ on des Kennungswiderstands erleichtert die Montage des Sensorkörpers deutlich, da sich der Kennungswiderstand mit der Steckerbuchse schon verbinden läßt, be­ vor diese in den Sensorkörper eingesetzt wird. Da die Steckerbuchse fest mit dem Sensorkörper verbunden ist, ist also auch der Kennungswiderstand am Sensor­ körper angebracht. Für den Fall eines induktiven Sensorsystems kann der Ken­ nungswiderstand so in der Steckerbuchse angeordnet sein, daß er elektrisch in Reihe zwischen zwei Mittelleiterenden der Steckerbuchse zu liegen kommt, die von einem Isolator in der Steckerbuchse gehalten werden. Der Isolator nimmt dann auch den Kennungswiderstand auf.

Vorzugsweise kommt als Kennungswiderstand ein Mikro-Metallfilm-Wider­ stand (Mikromelf-Widerstand) zum Einsatz, der besonders kleine Abmessungen aufweist und sich daher in sehr einfacher Weise in die Steckerbuchse integrieren läßt.

Wie bereits erwähnt, kann das Sensorsystem kapazitiv arbeiten, so daß das Sen­ sorelement ein kapazitives Element ist und praktisch eine Elektrode eines Kon­ densators darstellt, dessen andere Elektrode durch das Objekt bzw. Werkstück ge­ bildet wird.

Das Sensorsystem kann aber auch induktiv arbeiten, so daß das Sensorelement ein induktives Element ist. Als induktives Element kann beispielsweise eine In­ duktionsspule oder eine Gruppe von Induktionsspulen verwendet werden, deren Induktivität in Abhängigkeit des Abstands vom Objekt bzw. Werkstück verändert wird.

Die jeweiligen Meßsignale beeinhalten eine Information über die Kapazitäts- bzw. Induktivitätsänderung, so daß die Steuereinheit aufgrund dieser Informati­ on den Abstand des Sensorkörpers bzw. des Sensorelements vom Objekt bzw. Werkstück ermitteln kann.

Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines kapazitiv arbeitenden Sensorsystems mit ei­ nem Koaxialkabel zwischen Sensorkörper und Steuereinheit,

Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines kapazitiv arbeitenden Sensorsystems mit ei­ nem Triaxialkabel zwischen Sensorkörper und Steuereinheit sowie

Fig. 3 einen Sensorkörper für kapazitive Abstandsmessung, teilweise als Axial­ schnitt dargestellt.

Das in Fig. 1 gezeigte und kapazitiv arbeitende Sensorsystem enthält einen Sen­ sorkörper 1, an dessen Spitze ein Sensorelement 2 angeordnet ist. Das Sensorele­ ment 2 besteht aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer, und ist gegenüber dem Sensorkörper 1 elektrisch isoliert. Ein Werkstück trägt das Be­ zugszeichen 3 und liegt auf Massepotential. Sensorelement 2 und Werkstück 3 bil­ den somit einen Kondensator, dessen Kapazität ein Maß für den Abstand zwi­ schen beiden Elementen 2 und 3 ist.

Eine Koaxialsteckerbuchse 4 befindet sich in einer Seitenwand des Sensorkör­ pers 1 und ist gegenüber diesem elektrisch isoliert. Mit der Koaxialsteckerbuchse 4 ist von außen ein nicht dargestellter Koaxialstecker verbindbar, der an einem Ende eines Koaxialkabels 5 angeschlossen ist, dessen anderes Ende mit einer Steuereinheit 6 verbunden ist. Der Mittelleiter (Seele) des Koaxialkabels 5 trägt das Bezugszeichen 7, während die Schirmung des Koaxialkabels 5 das Bezugszei­ chen 8 trägt. Die Schirmung 8 liegt zum Beispiel auf Massepotential.

Die Koaxialsteckerbuchse 4 weist einen Mittelleiter 9 auf, koaxial zu dem ein äu­ ßerer Ringleiter 10 angeordnet ist. Zwischen dem Mittelleiter 9 und dem äußeren Ringleiter 10 befindet sich Isolationsmaterial 11. Der äußere Ringleiter 10 steht mit dem Sensorkörper 1 elektrisch in Kontakt.

Ausgangsseitig sind der Mittelleiter 9 über den nicht dargestellten Koaxialstecker mit der Seele 7 und der äußere Ringleiter 10 mit der Schirmung 8 des Koaxialka­ bels 5 verbindbar.

Dagegen ist im Innern des Sensorkörpers 1 der Mittelleiter 9 über eine abge­ schirmte Leitung 12 mit dem Sensorelement 2 elektrisch verbunden. Der Mittel­ leiter 9 ist, ebenfalls im Innern des Sensorkörpers 1, über einen Kennungswider­ stand 13 mit dem äußeren Ringleiter 10 der Koaxialsteckerbuchse 4 elektrisch verbunden.

Zur Messung des Abstands zwischen Sensorelement 2 und Werkstück 3 wird von der Steuereinheit 6 über den Mittelleiter 7 des Koaxialkabels 5, den Mittelleiter 9 und die abgeschirmte Leitung 12 ein wechselförmiges Meßsignal zum Sensorele­ ment 2 übertragen, das in herkömmlicher Weise ausgewertet wird. Beispielsweise läßt sich seine Amplitude zur Abstandsbestimmung erfassen, wenn es eine feste Frequenz aufweist.

Darüber hinaus wird von der Steuereinheit 6 über den Mittelleiter 7 des Koaxial­ kabels 5 und den Mittelleiter 9 eine Gleichspannung als Abfragespannung an den Kennungswiderstand 13 angelegt, um durch Messung des Widerstandswertes die­ ses Kennungswiderstands 13 zu ermitteln, ob die Steuereinheit 6 mit dem Sensor­ körper 1 über das Koaxialkabel 5 verbunden ist.

Wie bereits eingangs erwähnt, beeinflussen sich die Gleichspannung und das wechselförmige Meßsignal gegenseitig nicht, da die Meßkapazität zwischen dem Mittelleiter 7 bzw. dem ,Mittelleiter 9 und Masse bzw. Werkstück 3 liegt, während der Kennungswiderstand zwischen dem Mittelleiter 7 bzw. Mittelleiter 9 und Schirmung 8 bzw. äußerem Ringleiter 10 liegt. Da der Abstandsmeßwert nur aus der wechselförmigen Meßspannung generiert wird, die entsprechend gefiltert werden kann, wird er durch die auf dem Mittelleiter 7 liegende Gleichspannung bzw. Abfragespannung nicht beeinflußt.

Ist die Steuereinheit 6 vom Sensorkörper 1 elektrisch getrennt, weil zum Beispiel der nicht dargestellte Koaxialstecker von der Koaxialsteckerbuchse 4 abgenom­ men worden ist, so fließt infolge der an den Mittelleiter 7 angelegten Gleich- bzw. Abfragespannung kein Gleichstrom über den Mittelleiter 7 zur Schirmung 8. Die Steuereinheit 6 erkennt diesen Zustand durch Messung des Gleichstroms und er­ zeugt ein Alarmsignal, welches die Regeleinrichtung zur Positionierung des Sen­ sorkörpers 1 relativ zum Werkstück 3 deaktiviert bzw. stillsetzt. Der Sensorkör­ per 1 kann somit nicht irrtümlich gegen das Werkstück 3 gefahren werden.

Sind dagegen Steuereinheit 6 und Sensorkörper 1 über das Koaxialkabel 5 elek­ trisch miteinander verbunden, so fließt entsprechend dem Widerstandswert des Kennungswiderstands 13 ein Gleichstrom infolge der an den Mittelleiter 7 ange­ legten Abfragespannung von dem Mittelleiter 7 zur Schirmung 8, so daß die Steue­ reinheit 6 in diesem Fall kein Warnsignal erzeugt und darüber hinaus anhand des gemessenen Gleichstromwerts erkennen kann, um was für einen Typ von Sensor­ körper 1 es sich handelt. Je nach Sensorkörpertyp kann ein Kennungswiderstand 13 mit verschiedenem Widerstandswert verwendet werden. In Abhängigkeit des Typs des Sensorkörpers 1 kann dann zum Beispiel ein geeignetes Steuerpro­ gramm zur Positionierung des Sensorkörpers 1 relativ zum Werkstück 3 ausge­ wählt werden.

Die Fig. 2 zeigt ebenfalls ein kapazitiv arbeitendes Sensorsystem, das dem in Fig. 1 gezeigten System entspricht, wobei jedoch jetzt der Sensorkörper 1 mit der Steu­ ereinheit 6 über ein Triaxialkabel 5a verbunden ist.

Dieses Triaxialkabel 5a enthält im Zentrum einen Mittelleiter 7a und zwei koaxi­ ale und gegeneinander isolierte Schirmungen 5a, 5b. Die äußere Schirmung 5b liegt beispielsweise auf Massepotential. Über einen nicht dargestellten Triaxial­ stecker ist das Triaxialkabel 5a mit einer Triaxialsteckerbuchse 4a verbindbar, die sich in einer Seitenwand des Sensorkörpers 1 befindet und mit ihm elektrisch in Kontakt steht.

Die Triaxialsteckerbuchse 4a enthält einen Mittelleiter 9a sowie zwei konzen­ trisch zueinander und zum Mittelleiter 9a liegende Ringleiter 10a, 10b. Zwischen dem Mittelleiter 9a und dem inneren Ringleiter 10a befindet sich ein Isolator 11a, während sich zwischen dem inneren Ringleiter 10a und dem äußeren Ringleiter 10b ein Isolator 11b befindet. Der äußere Ringleiter 10b steht mit dem Sensorkör­ per 1 elektrisch in Verbindung.

Im Innern des Sensorkörpers 1 ist der Mittelleiter 9a über eine abgeschirmte Lei­ tung 12 mit dem Sensorelement 2 verbunden, das wiederum als Kondensatorelek­ trode ausgebildet und gegenüber dem Sensorkörper 1 elektrisch isoliert ist. Fer­ ner befindet sich im Innern des Sensorkörpers 1 ein Kennungswiderstand 13a, dessen einer Anschluß mit dem inneren Ringleiter 10a und dessen anderer An­ schluß mit dem äußeren Ringleiter 10b der Triaxialsteckerbuchse 4a verbunden ist.

Wie beim Beispiel nach Fig. 1 wird auch hier über den Mittelleiter 7a des Triaxial­ kabels 5a, den Mittelleiter 9a und die abgeschirmte Leitung 12 ein wechselförmi­ ges Meßsignal zum Sensorelement 2 zwecks Messung des Abstands zwischen Sen­ sorkörper 1 und Werkstück 3 übertragen. Dagegen erfolgt die Übertragung der Gleichspannung zum Kennungswiderstand 13a über den inneren Schirmleiter 5a des Triaxialkabels 5a.

Sind im Betriebszustand der Mittelleiter 7a mit dem Mittelleiter 9a und die Schir­ mungen 5a, 5b jeweils mit den Ringleitern 10a, 10b verbunden, so läßt sich durch Messung eines Gleichstroms über die innere Schirmung 5a feststellen, welchen Widerstandswert der Kennungswiderstand 13a aufweist, so daß sich auf diesem Wege der Typ des Sensorkörpers 1 ermitteln läßt. Ist dagegen der nicht dargestellte Triaxialstecker des Triaxialkabels 5a von der Triaxialsteckerbuchse 4a abgezo­ gen, so fließt auch hier kein Gleichstrom, wenn an den inneren Schirmleiter 5a die Abfragespannung angelegt ist, was die Steuereinheit veranlaßt, das Alarmsignal auszugeben.

Die Kennungswiderstände 13, 13a sind vorzugsweise Mikro-Metallfilm-Wider­ stände, die sehr klein sind und sich daher direkt im Innern der Steckerbuchsen 4, 4a integrieren lassen.

Die Fig. 3 zeigt einen solchen Fall am Beispiel eines kapazitiven Sensorkörpers.

Der Sensorkörper 1 enthält ein Sensorelement 2, das aus elektrisch leitendem Material besteht und auf der Spitze einer Düse 14 sitzt. Die Düse 14 enthält einen vorderen Bereich 15 aus elektrisch leitendem Material, der in elektrischem Kon­ takt mit dem Sensorelement 2 steht. Der vordere Bereich 15 ist jedoch gegenüber dem restlichen Bereich 16 der Düse 14 elektrisch isoliert, beispielsweise durch ei­ nen geeigneten Keramikkleber, mit dem die Teile 15 und 16 fest miteinander ver­ bunden sind. Der Bereich 16 besteht ebenfalls aus elektrisch leitendem Material und hat eine Abschirmfunktion. Eine elektrisch leitende Hülse 17 umgibt die Dü­ se konzentrisch und ist mit ihr verbunden. Zur Halterung des Sensorelements 2 auf der Spitze des vorderen Bereichs 15 dient eine Überwurfmutter 18 aus elek­ trisch leitendem Material, die einen Flansch 2a des Sensorelements 2 umgreift und in die Hülse 17 einschraubbar ist. Die Überwurfmutter 18 ist im Verbindungs­ bereich mit dem Sensorelement 2 bzw. dem Außenflansch 2a elektrisch isoliert, so daß Sensorelement 2 und Überwurfmutter 18 keinen elektrischen Kontakt miteinander haben. Dagegen steht die Überwurfmutter 18 in elektrischer Verbin­ dung mit der Hülse 17 und über diese in elektrischer Verbindung mit dem Bereich 16 der Düse 14.

Im Seitenbereich der Hülse 17 ist eine Koaxialsteckerbuchse 4 eingeschraubt, mit der das Koaxialkabel 5 von Fig. 1 über den nicht dargestellten Koaxialstecker ver­ bindbar ist. Der äußere Ringleiter 10 der Koaxialsteckerbuchse 4 steht mit der Hülse 17 elektrisch in Kontakt und liegt auf Schirmpotential. Das Schirmpoten­ tial ist entweder Erdpotential oder, bei aktiver Schirmung, das Meßpotential. Der Mittelleiter 9 der Koaxialsteckerbuchse 4 ist mittels eines Isolators 11 gegenüber dem äußeren Ringleiter 10 elektrisch isoliert, wobei der Mittelleiter 9 im Innern des Sensorkörpers 1 über eine abgeschirmte Leitung 12 mit dem vorderen Bereich 15 der Düse 14 in elektrischer Verbindung steht. Das von der Steuereinheit 6 gelie­ ferte wechselförmige Meßsignal gelangt somit über den Mittelleiter 9 und die ab­ geschirmte Leitung 12 zum vorderen Bereich 15 und von dort zum Sensorelement 2. Die Elemente 16, 17 und 18 dienen ebenfalls als Abschirmelemente.

Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, befindet sich ein Kennungswiderstand 13 im Innern des hohlzylinderförmig ausgebildeten, äußeren Ringleiters 10 und ist somit vor Beschädigungen geschützt. Ein Anschluß des Kennungswiderstands 13 ist mit dem Mittelleiter 9 verbunden, während der andere Anschluß des Kennungswider­ stands 13 mit dem äußeren Ringleiter 10 verbunden ist. Der Kennungswiderstand 13 kann in die Koaxialsteckerbuchse 4 integriert werden, noch bevor diese in die Hülse 17 eingeschraubt wird. Füllt der Isolator 11 dagegen den verbleibenden Hohlraum innerhalb des äußeren Ringleiters 10 vollständig aus, so kann der Ken­ nungswiderstand 13 statt im Innern des äußeren Ringleiters 10 auch an dessen Stirnseite und auf dem Isolator 11 zu liegen kommen. Die Wirkungsweise des Ken­ nungswiderstands 13 in Fig. 3 entspricht ansonsten der Wirkungsweise des Ken­ nungswiderstands 13 in Fig. 1.

Für den Fall einer Triaxialsteckerbuchse 4a gemäß Fig. 2 könnte der dortige Ken­ nungswiderstand 13a auf der inneren Stirnseite des Isolators 11b zu liegen kom­ men.

Claims (14)

1. Sensorsystem mit

• - einem Sensorkörper (1),
• - einem am Sensorkörper (1) angeordneten Sensorelement (2) zur berührungslo­ sen Messung des Abstands zwischen ihm und einem Objekt (3),
• - einer Steuereinheit (6) zur Lieferung einer Meßspannung zum Sensorelement (2) sowie zur Auswertung der Meßspannung zwecks Ermittlung des Abstands und
• - einem abgeschirmten Kabel (5, 5a) zwischen dem Sensorkörper (1) und der Steue­ reinheit (6), das zur Übertragung der Meßspannung dient,

dadurch gekennzeichnet, daß

• - am Sensorkörper (1) ein einen definierten Widerstandswert aufweisender Ken­ nungswiderstand (13, 13a) angebracht ist,
• - der Kennungswiderstand (13, 13a) mit dem Kabel (5, 5a) verschaltet ist und
• - die Steuereinheit (6) so ausgebildet ist, daß sie zur Abfrage des Widerstandswerts eine die Meßspannung nicht beeinflussende Abfragespannung über das Kabel zum Kennungswiderstand (13, 13a) liefert und auswertet.

2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steu­ ereinheit (6) einen Komparator zum Vergleich eines abgefragten Widerstands­ werts des Kennungswiderstands () mit einem oder mehreren vorgegebenen Wider­ standswerten aufweist.

3. Sensorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Steue­ reinheit (6) ein Alarmsignal erzeugt, wenn ein abgefragter Widerstandswert nicht mit einem vorgegebenen Widerstandswert übereinstimmt oder oberhalb einer vorbestimmten Schwelle liegt.

4. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtung (6) so ausgebildet ist, daß sie den Widerstandswert des Kennungswiderstands () vor einer Messung des Abstands oder kontinuierlich oder intermittierend während einer solchen Messung abfragt.

5. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßspannung eine Wechselspannung und die Abfragespannung eine Gleichspannung ist.

6. Sensorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich­ spannung und die wechselförmige Meßspannung über denselben Mittelleiter (7) eines Koaxialkabels (5) übertragen werden und der Kennungswiderstand (13) zwi­ schen Mittelleiter (7) und Abschirmung (8) des Koaxialkabels (5) geschaltet ist.

7. Sensorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kabel ein Triaxialkabel (5a) ist, die wechselförmige Meßspannung über den Mittelleiter (7a) des Kabels (5a) übertragen wird und der Kennungswiderstand (13a) zwischen beide Abschirmungen (8a, 8b) des Triaxialkabels (5a) geschaltet ist.

8. Sensorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleich­ spannung und die wechselförmige Meßspannung über denselben Mittelleiter ei­ nes Koaxialkabels übertragen werden und der Kennungswiderstand zwischen Mittelleiter des Koaxialkabels und dem Sensorelement geschaltet ist.

9. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennungswiderstand (13, 13a) in einer Steckerbuchse (4, 4a) angeordnet ist, die am Sensorkörper (1) befestigt ist, und mit der das Kabel (5, 5a) über einen Stecker verbunden werden kann.

10. Sensorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ken­ nungswiderstand (13, 13a) ein Mikro-Metallfilm-Widerstand ist.

11. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 5 bis 7 und 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sensorelement (2) ein kapazitives Element ist.

12. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 5 und 7 bis 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Sensorelement ein induktives Element ist.

13. Sensorsystem nach Anspruch 8, 9 und 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Kennungswiderstand zwischen zwei Enden des Steckerbuchsen-Mittelleiters liegt.