DE4344264A1

DE4344264A1 - Positionsdetektor

Info

Publication number: DE4344264A1
Application number: DE4344264A
Authority: DE
Inventors: Tomoyuki Okuyama; Takashi Takebayashi
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 1992-12-28
Filing date: 1993-12-27
Publication date: 1994-06-30
Anticipated expiration: 2013-12-28
Also published as: DE4344264C2; US5540082A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf einen Positions detektor zur Feststellung, ob ein Werkstück auf einer Refe renzfläche positioniert wurde, und zur Anzeige des festge stellten Zustandes auf einer Anzeigeeinheit, um dem Benutzer die visuelle Überprüfung des festgestellten Zustandes zu erlauben.

Zur Positionierung eines Werkstücks auf einer Referenzfläche in einer Werkzeugmaschine, bspw. einer Schneidemaschine, ist es herkömmliche Praxis, ein unter Druck stehendes Fluid von einer Düse auf eine Oberfläche des Werkstücks zu strahlen, eine hinter der Düse durch die Aufbringung des Fluids auf die Werkstückoberfläche hervorgerufenen Gegendruck festzustellen und auf der Basis des erzeugten Gegendrucks eine Entfernung festzulegen, um die das Werkstück von der Referenzfläche beabstandet ist.

Die Grundprinzipien der Feststellung des Gegendrucks sind in Fig. 1 der beigefügten Zeichnung dargestellt. Ein von einer nicht dargestellten Druckquelle zugeführtes Druckfluid, des sen Druck über eine variable Verengung 2 reguliert wird, wird in eine Düse 4 eingeführt. Das Fluid wird dann von der Düse 4 auf eine Oberfläche eines Werkstücks 6 gestrahlt. Ein hin ter der Düse 4 aufgrund des Fluidstrahles entwickelter Gegen druck wird durch einen Sensor S festgestellt, der auf einer Linie angeordnet ist, die die Düse 4 und die variable Ver engung 2 verbindet.

Der von dem Sensor S festgestellte Gegendruck und die Entfer nung d, um die das Werkstück 6 von dem Kopf der Düse 4 be abstandet ist, stehen miteinander in der in Fig. 2 der bei gefügten Zeichnung dargestellten Beziehung. Somit ist es möglich, festzustellen, ob das Werkstück 6 auf der Referenz fläche positioniert wurde, indem mit dem Sensor S der durch den Flüssigkeitsstrahl von der Düse 4 auf das Werkstück 6 erzeugte Gegendruck festgestellt wird.

In dem Fall, daß der Fluiddruck der Druckfluidquelle sich verändert, verändern sich aber auch die in Fig. 2 dargestell ten Charakteristiken, und es wird unmöglich, genau festzu stellen, ob das Werkstück 6 auf der Referenzfläche positio niert wurde.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, einen Posi tionsdetektor zu schaffen, der zuverlässig feststellen kann, ob ein Werkstück auf einer Referenzfläche positioniert wurde, indem ein Gegendruck einer Düse gemessen wird, selbst wenn ein von einer Druckfluidquelle auf die Düse aufgebrachter Quellendruck sich verändert.

Eine weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einen Positionsdetektor zu schaffen, der eine visuelle Anzeige erzeugen kann, die es dem Benutzer erlaubt, leicht festzu stellen, ob ein Werkstück auf einer Referenzfläche positio niert wurde, selbst wenn der von einer Druckfluidquelle auf die Düse aufgebrachte Quellendruck sich verändert.

Eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Positionsdetektor zu schaffen, der ein Warnsignal erzeugen kann, wenn ein Werkstück außerhalb einer Referenzfläche, auf der der Positionsdetektor angeordnet ist, positioniert wird.

Schließlich ist es auch eine Aufgabe der vorliegenden Erfin dung ist es, einen Positionssensor einfacher Gestaltung zu schaffen, der in der Lage ist, zuverlässig die Positionierung eines Werkstücks in bezug auf eine Referenzfläche festzustel len.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden diese Aufgaben und Ziele im wesentlichen durch einen Positionsdetektor gelöst, der feststellt, ob ein Werkstück auf einer Referenzfläche positioniert ist, wobei ein Gegendruck einer Düse, von der ein unter Druck stehendes Fluid auf eine Oberfläche des Werk stücks gestrahlt wird und wobei der Positionsdetektor einen Positionstisch mit der Referenzfläche aufweist, auf dem die Düse mit ihrer Spitze und senkrecht zu der Referenzfläche angeordnet ist, einen durch ein Rohr mit der Düse in Verbin dung stehenden ersten Fluiddurchgang, einen mit Umge bungsdruck über eine variable Verengung in Verbindung stehen den zweiten Fluiddurchgang, ein Paar von festen Verengungen zur Zufuhr des unter Druck stehenden Fluids zu dem ersten bzw. dem zweiten Fluiddurchgang, einem Brückenkreislauf mit einem Drucksensor zur Feststellung eines Differenzdruckes zwischen den Drücken in dem ersten und dem zweiten Fluid durchgang, einen Schwellenwerterzeugungskreislauf zur Erzeu gung einer Vielzahl von verschiedenen Schwellenwerten, Ver gleichseinrichtungen zum Vergleich des Differenzdruckes mit entsprechenden verschiedenen Schwellenwerten, sowie Anzeige einrichtungen zur Anzeige entsprechender Vergleichsergebnisse der Vergleichseinrichtungen aufweist.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens enthält der Posi tionsdetektor ein erstes Gehäuse mit einem, mit einer Druck fluidquelle verbundenen Fluideingang zur Aufnahme des unter Druck stehenden Fluids in den Positionsdetektor, und ein mit dem ersten Gehäuse verbundenes zweites Gehäuse, in welchem die festen Verengungen, die variablen Verengungen und der Drucksensor aufgenommen sind. Die Düse kann in dem ersten Gehäuse angeordnet sein. Das zweite Gehäuse umfaßt entspre chende Teile des ersten und des zweiten Fluiddurchgangs, die mit entsprechenden Druckfeststellungsoberflächen des Druck sensors in Verbindung stehen.

Die Anzeigeeinrichtungen enthalten gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen zur Anzeige, ob das Werkstück eine gewünschte Position auf der Referenzfläche erreicht hat. Die Licht emittierenden Elemente können in einer linearen Anordnung auf einer Außenfläche des zweiten Gehäuses befestigt sein. Vor zugsweise sind wenigstens drei Licht emittierende Elemente vorgesehen.

Die Vergleichseinrichtungen weisen erfindungsgemäß eine der Anzahl der Licht emitierenden Elemente entsprechende Anzahl an Komparatoren (Vergleichern) auf. Den Vergleichern können die jeweiligen Schwellenwerte als mit dem Differenzdruck zu vergleichende entsprechende Referenzsignale zugeordnet wer den, und die Anzeigeeinrichtungen sind jeweils mit Ausgangs anschlüssen der Komparatoren verbunden. Abhängig von der Position des Werkstücks in bezug auf die Referenzfläche er zeugen die Komparatoren eine unterschiedliche Kombination von Ausgangssignalen, die erzeugt werden, um wahlweise die Licht emitierenden Elemente einzuschalten.

Der Positionsdetektor weist vorzugsweise außerdem Meldeein richtungen zur Erzeugung eines Mitteilungssignals auf, wenn das Werkstück einen vorher festgelegten erlaubbaren Bereich der Referenzfläche erreicht.

Vorzugsweise weist der Drucksensor einen Halbleiterdrucksen sor auf.

Weiterbildungen, Vorteile und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.

Es zeigen:

Fig. 1 ein schematische Darstellung der Grundprinzipien der Feststellung eines Gegendrucks,

Fig. 2 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen Gegen drücken und Entfernungen darstellt, um die ein Werkstück von einer Referenzfläche beabstandet ist,

Fig. 3 eine perspektivische Ansicht eines Systems mit einer Vielzahl von Positionsdetektoren gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 4 einen Querschnitt entlang der Linie IV-IV in Fig. 3,

Fig. 5 ein Blockdiagramm eines Kreislaufs auf einer Schaltplatte in jedem der in Fig. 3 dargestellten Positionsdetektoren,

Fig. 6 ein schematische Darstellung der Grundprinzipien eines Fluiddruckbrückenkreislaufs,

Fig. 7 ein Diagramm, das das Verhältnis zwischen dem Aus gangssignal eines Halbleiterdrucksensors und der Entfernung darstellt, um die ein Werkstück von einer Referenzfläche beabstandet ist, und

Fig. 8A-E Darstellung der Muster, in denen LEDs Licht während des Absetzens des Werkstücks auf der Referenzfläche aussenden.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind drei erfindungsgemäße Posi tionsdetektoren 10 nebeneinander angeordnet und miteinander verbunden, und ein Anschlußkasten 12 ist mit einem Ende der Einheit der Positionsdetektoren 10 verbunden.

Wie in den Fig. 3 und 4 dargestellt, weist jeder der Posi tionsdetektoren 10 ein erstes Gehäuse 14 und ein zweites Gehäuse 16 auf, die aneinander mittels Schrauben 18 befestigt sind. Dichtungselemente 20 (vgl. Fig. 4) sind zwischen auf einanderliegenden Flächen des ersten und des zweiten Gehäuses 14, 16 angeordnet, um die ersten und zweiten Gehäuse 14, 16 hermetisch abzudichten.

Das erste Gehäuse 14 hat Fluideinlaß-/auslaßöffnungen 24a, 24b, die in einander gegenüberliegenden Wänden ausgebildet sind und miteinander über einen dazwischen angeordneten Durchgang 22 in Verbindung stehen. Ein Durchgang 26 zweigt senkrecht von dem Durchgang 22 ab. Das erste Gehäuse 14 weist außerdem einen Durchgang 28 auf, der nahe bei der Fluidein laß-/auslaßöffnung 24a angeordnet ist und mit einer in einer Bodenfläche des ersten Gehäuses 14 ausgebildeten Öffnung in Verbindung steht. Der Durchgang 28 steht mit einer Düse 68, die, wie später beschrieben wird, der Erzeugung eines Gegen drucks dient, in Verbindung.

Das zweite Gehäuse 16 besitzt eine feste Verengung 30 zur Kontrolle der Durchflußrate eines Fluids, wie Luft, das unter Druck von dem Durchgang 26 in das zweite Gehäuse 16 einge führt wird. Die feste Verengung 30 weist ein Paar von kleinen gegenüberliegenden Entnahmeöffnungen 32a, 32b auf, die mit dem Durchgang 26 in Verbindung stehen. Dadurch wird das von dem Durchgang 26 eingeführte Fluid aufgeteilt, um in die Entnahmeöffnungen 32a, 32b zu fließen. Die Entnahmeöffnung 32a steht mit einem Durchgang 36, der in dem zweiten Gehäuse 16 ausgebildet ist und mit dem Durchgang 28 in dem ersten Gehäuse 14 kommuniziert, in Verbindung. Der Durchgang 28 steht über ein flexibles Rohr 37 mit der Düse 68 in Verbin dung. Die Entnahmeöffnung 32b kommuniziert mit einem Durch gang 40, der in dem zweiten Gehäuse 16 ausgebildet ist und mit einer variablen Verengung 38 verbunden ist. Die Strö mungsrate des Fluids von der Entnahmeöffnung 32b wird durch die variable Verengung 38 kontrolliert und das Fluid wird aus dem zweiten Gehäuse 16 durch einen Durchgang 41 abgelassen, der mit einer (nicht dargestellten) Ausgangsöffnung in Ver bindung steht, die in einer Bodenfläche des zweiten Gehäuses 16 ausgebildet ist. Die variable Verengung 38 weist einen Einstellknopf 42 auf, der aus dem zweiten Gehäuse 16 hervor steht.

Wie in Fig. 4 dargestellt, hat ein Positioniertisch 39 eine Referenzfläche, auf welcher ein Werkstück aufzusetzen ist und eine Düse 68, die mit dem Durchgang 28 in dem ersten Gehäuse 14 durch das flexible Rohr 37 verbunden ist. In dem Positio niertisch 39 öffnet sich die Spitze der Düse 68 auf und senk recht zu der Referenzfläche.

Das zweite Gehäuse 16 weist einen Ein-Chip-Halbleiterdruck sensor 34 auf, der einen elektrischen Brückenkreislauf zur Feststellung der Druckdifferenz zwischen den Durchgängen 36, 40 in dem zweiten Gehäuse 16 aufweist, sowie eine Druck fest stellende Endfläche 34a, die zu dem Durchgang 36 hinweist, und eine gegenüberliegende Druck feststellende Endfläche 34b, die zu dem Durchgang 40 hinweist. Eine Schaltplatte 44 mit einem in Fig. 5 dargestellten Schaltkreis ist in dem zweiten Gehäuse 16 nahe dem Drucksensor 34 angeordnet. Wie in Fig. 3 dargestellt, ist eine Licht emittierende Einheit 48, die aus einer linearen Anordnung von vier Licht emittierenden Dioden (LEDs) 46a bis 46d besteht, auf einer äußeren Wandfläche des zweiten Gehäuses 16 nahe dem Einstellknopf 42 der variablen Verengung 38 angeordnet. Die LEDs 46a bis 46d werden wahl weise durch ein elektrisches Signal betrieben, welches von dem Halbleiterdrucksensor 34 erzeugt und durch die Schalt platte 44 verarbeitet wird. Der Halbleiterdrucksensor 34 kann ein Druck-Elektrizitätswandler mit einem piezoelektrischen Halbleiter oder einer PN-Übergangseinrichtung sein.

Wie in Fig. 5 dargestellt ist der Kreislauf auf der Schalt platte 44 elektrisch mit dem Halbleiterdrucksensor 34 ver bunden, der mit einer Konstantspannungsstromquelle 45 (fixed voltage power source) verbunden ist, und weist den elektri schen Brückenkreislauf des Halbleiterdrucksensors 34 auf. Der Kreislauf auf der Schaltplatte 44 weist einen Differential verstärker 52 auf, der mit den Ausgangsanschlüssen des Halb leiterdrucksensors 34 verbunden ist, um ein Differentdrucksi gnal, das von dem Halbleiterdrucksensor 34 entwickelt wird, zu verstärken, sowie eine Vielzahl von Komparatoren 56a bis 56d, die mit den Ausgangsanschlüssen des Differentialverstär kers 52 verbunden sind und als ein Multilevel-Komparator für den Vergleich eines von dem Differentialverstärker 52 ausge gebenen Differenzdrucksignals mit verschiedenen Schwellenwer ten dient. Die LEDs 46a bis 46d sind jeweils mit den Aus gangsanschlüssen der Komparatoren 56a bis 56d verbunden. In Reaktion auf die Ausgangssignale der Komparatoren 56a bis 56d werden die LEDs 46a bis 46d wahlweise angeregt, um Licht auszusenden.

Eine von der Konstantspannungsstromquelle 45 gelieferte Span nung wird durch in Reihe geschaltete Widerstände 55a bis 55d aufgeteilt, und die über den jeweiligen Widerständen 55a bis 55d entwickelten Spannungen werden als Schwellenwerte auf die Komparatoren 56a bis 56d gegeben. Die Vergleicher 56a bis 56d vergleichen das Differenzdrucksignal von dem Differentialver stärker 52 mit den entsprechenden Schwellenwerten und geben Ausgangssignale an die LEDs 46a, 46b, 46c bzw. 46d, die dann wahlweise Licht aus senden in Abhängigkeit der von den Kom paratoren 56a bis 56d gelieferten Ausgangssignale. Der Kom parator 56c hat einen Ausgangsanschluß, der mit der Basis eines offenen Kollektortransistors 60 verbunden ist. Wird das Ausgangssignal von dem Komparator 56c auf die Basis des offe nen Kollektortransistors 60 aufgebracht, so wird der offene Kollektortransistor 60 eingeschaltet, um eine Meldeeinrich tung 76 zu betreiben zur Meldung, daß ein Werkstück auf einer unten beschriebenen Referenzfläche der Positionseinrichtung abgesetzt wurde.

Wie in Fig. 3 dargestellt, sind die Fluideinlaß-/auslaßöff nungen 24a, 24b der nebeneinander angeordneten Detektoren hermetisch in einem Block gekoppelt. Der Anschlußkasten 12 weist (nicht dargestellte) Anschlüsse auf, die elektrisch mit den Schaltplatten 44 in den jeweiligen Positionsdetektoren 10 verbunden sind.

Die Funktion des in Fig. 4 dargestellten Positionsdetektors 10 bei Einzelverwendung wird nachfolgend beschrieben.

Der Fluideinlaß-/auslaßport 24a ist mit einer Fluiddruckquel le 74, wie einer pneumatischen Druckquelle, verbunden, und der andere Fluideinlaß-/auslaßport 24b wird durch einen Blindstopfen 62 oder dgl. verschlossen. Ein Fluid wird unter Druck von der Fluiddruckquelle 74 in den Durchgang 22 einge führt und fließt dann durch den Durchgang 26 in die feste Verengung 30. Das Fluid wird dann durch die Entnahmeöffnungen 32a, 32b in die Durchgänge 36 bzw. 40 aufgeteilt. Die Durch flußrate des unter Druck in den Durchgang 40 eingeführten Fluids wird durch die variable Verengung 38 gesteuert und das Fluid wird dann aus dem zweiten Gehäuse 16 durch den Durch gang 41 und die in der Bodenfläche des zweiten Gehäuses 16 ausgebildete Ablaßöffnung abgelassen.

Das unter Druck in die Durchgänge 36, 28 und das flexible Rohr 37 eingebrachte Fluid fließt in die Düse 68, die auf dem Positioniertisch 39 befestigt ist, und entwickelt einen Ge gendruck. Der Halbleiterdrucksensor 34 stellt den Differenz druck zwischen dem Fluid, das durch die Entnahmeöffnung 34a in den Durchgang 36 eingeführt wurde - das ist der Gegendruck der Düse 68 - und dem Fluid, das durch die Entnahmeöffnung 34b in den Durchgang 40 eingeführt wurde, fest und gibt ein elektrisches Signal zur Anzeige des festgestellten Differenz druckes an den Differentialverstärker 52 auf der Schaltplatte 44 aus.

Die variable Verengung 38, die Entnahmeöffnungen 32a, 32b, die Düse 68 und der Halbleiterdrucksensor 34 dienen gemeinsam als eine in Fig. 6 dargestellte Fluiddruckbrücke 70.

Wie in Fig. 6 dargestellt ist die Fluiddruckbrücke 70 mit einer Fluiddruckquelle 74 verbunden und umfaßt die Entnahme öffnung 32a, 32b, die parallel zueinander liegen und über den Durchgang 26 mit der Fluiddruckquelle 74 verbunden sind. Die variable Verengung 38 ist in Reihe mit der Entnahmeöffnung 32b durch den Durchgang 40 verbunden und besitzt ein zur Atmosphäre offenes Ausgangsende. Die Düse 68 ist durch die Durchgänge 28, 36 und ein flexibles Rohr 37 mit der anderen Entnahmeöffnung 32a verbunden. Der Halbleiterdrucksensor 34 ist zwischen den Entnahmeöffnungen 32a, 32b angeschlossen, um die Differenz (P₁-P₂) zwischen dem Druck P₂ des in dem Durch gang 36 fließenden Fluids und dem Druck P₁ des in dem Durch gang 40 fließenden Fluids festzustellen. Somit stellt der Halbleiterdrucksensor 34 nicht direkt den Fluiddruck der Fluiddruckquelle 74 fest, sondern die Druckdifferenz (P₁-P₂). Als Folge davon wird, selbst wenn der Fluiddruck der Fluid druckquelle 74 wie in Fig. 7 dargestellt variiert, die Ent fernung d zwischen dem Werkstück 72 und der Referenzfläche als konstant betrachtet, wenn der von dem Halbleiterdrucksen sor 34 festgestellte Differenzdruck Null (0) ist.

Der Positionsdetektor 10 wird wie folgt verwendet:

Das Werkstück 72 wird auf der Referenzfläche des Positions detektors 10 unter optimalen Bedingungen abgesetzt, und wäh rend das Werkstück 72 unter optimalen Bedingungen auf der Referenzfläche abgesetzt wird, wird die variable Verengung 38 eingestellt, um den Differenzdruck (P₁-P₂), wie er von dem Halbleiterdrucksensor 34 festgestellt wird, auf Null (0) zu setzen, d. h., die Differenz zwischen dem hinter der Düse 68 entwickelten Gegendruck, wenn das Fluid aus der Düse 68 ge strahlt wird, und dem aus der variablen Verengung 38 ausge stoßenen Fluiddruck zu eliminieren. Danach wird ein mit dem Werkstück 72 identisches, anderes Werkstück 72a auf der Refe renzfläche positioniert. Das unter Druck stehende Fluid, vorzugsweise Druckluft, wird von der Fluiddruckquelle zuge führt. Der Differenzdruck zwischen dem in dem Durchgang 36 fließenden Fluid und dem in dem Durchgang 40 fließenden Fluid wird durch den Halbleiterdrucksensor 34 festgestellt, der ein festgestelltes Signal auf den Differentialverstärker 52 auf der Schaltplatte 44 gibt. Der Differentialverstärker 52 verstärkt das Differenzdrucksignal von dem Halbleiter drucksensor 34 und gibt es aus.

Ist die Entfernung d zwischen der Referenzfläche auf dem Positioniertisch 39 und der Oberfläche des Werkstück 72a, die zu der Referenzfläche zeigt, wie in Fig. 8A gezeigt groß, so ist der Gegendruck des Fluids hinter der Düse 68 relativ niedrig und der Differenzdruck zwischen dem Gegendruck und dem durch die variable Verengung 38 entlüfteten Fluiddruck wird relativ groß. Zu dieser Zeit sind die LEDs 46a bis 46d nicht mit Strom versorgt und senden kein Licht aus. Genauer gesagt sind der von dem Halbleiterdrucksensor 34 festgestell te Differenzdruck und die Ausgangsspannung des Halbleiter drucksensors 34 umgekehrt proportional zueinander. Dadurch ist, wenn der von dem Halbleiterdrucksensor 34 festgestellte Differenzdruck größer ist, die Ausgangsspannung des Halblei terdrucksensors 34 niedriger. Da die Entfernung d zwischen der Referenzfläche und der Oberfläche des Werkstücks 72a, wie in Fig. 8 dargestellt, relativ groß ist, ist der von dem Halbleiterdrucksensor 34 festgestellte Differenzdruck relativ groß und die Ausgangsspannung des Halbleiterdrucksensors relativ niedrig, d. h. niedriger als die auf die entsprechen den Komparatoren 56a bis 56d gegebenen Schwellenspannungen. Als Folge davon erzeugen die Komparatoren 56a bis 56d keine Ausgangssignale und die LEDs 46a bis 46d werden nicht einge schaltet. Die Tatsache, daß von keiner der LEDs 46a bis 46d Licht emitiert wird, zeigt an, daß das Werkstück 72a eine vorher festgelegte Position auf der Referenzfläche nicht erreicht hat. Bewegt sich das Werkstück 72a durch die in den Fig. 8B und 8C dargestellten Positionen d₁ und d₂ zu der in Fig. 8D dargestellten Position d₃, so vergrößert sich der Gegendruck des Fluids hinter der Düse 68, wodurch die Diffe renz zwischen dem Gegendruck und dem durch die variable Ve rengung 38 entlüfteten Fluiddruck verringert wird. Die von dem Halbleiterdrucksensor 34 festgestellte Druckdifferenz wird viel kleiner als sie war, als das Werkstück 72a in der in Fig. 8A dargestellten Position war, und die Ausgangsspan nung des Halbleiterdrucksensors 34 wird viel größer, d. h. groß genug, um zu bewirken, daß die Komparatoren 56a bis 56c Ausgangssignale erzeugen. Als Antwort auf die Ausgangssignale der Komparatoren 56a bis 56c werden die jeweils damit ver bundenen LEDs 46a, 46b bzw. 46c mit Energie versorgt und emi tieren Licht. Auf diese Weise wird, wenn die Entfernung d kleiner wird, d. h. daß das Werkstück 72a sich der Referenz fläche nähert, die Anzahl der Licht aussendenden LEDs vergrö ßert. Somit zeigt Fig. 8D, daß die Entfernung d₃ innerhalb eines vorher festgelegten erlaubbaren Positionsbereiches von der Referenzfläche liegt und daß die drei LEDs 46a bis 46c Licht aussenden. Fig. 8E zeigt, daß das Werkstück 72a auf der Referenzfläche unter optimalen Bedingungen abgesetzt wurde, und alle vier LEDs 46a bis 46d senden Licht aus. Zu dieser Zeit ist der Gegendruck des Fluids hinter der Düse 68 maximal und die Differenz zwischen dem Gegendruck und zwischen dem von der variablen Verengung 38 ausgestoßenen Fluiddruck am geringsten (Null (0)).

Wie in den Fig. 8A bis 8E dargestellt, wird die Entfernung zwischen der Referenzfläche und der Oberfläche des Werkstücks 72, die auf die Referenzfläche zeigt, schrittweise durch aufeinanderfolgende Kombinationen der LEDs 46a bis 46d ange zeigt. Die in den Fig. 8D und 8E dargestellten Kombinationen der LEDs 46a bis 46d erlauben dem Benutzer, visuell zu erken nen, daß die Entfernung d einen vorher festgelegten erlaub baren Positionsbereich der Referenzfläche erreicht hat, und daß das Werkstück auf der Referenzfläche abgesetzt wurde.

Die dargestellten Muster auf den LEDs 46a bis 46d können dazu verwendet werden, dem Benutzer beim Einstellen der variablen Verengung 38 zu helfen, um den Differenzdruck, wie er von dem Halbleiterdrucksensor 34 festgestellt wird, auf Null zu set zen. Insbesondere kann der Benutzer, von einem Zustand, in dem alle vier LEDs 46a bis 46d Licht aussenden, den Einstell knopf 42 drehen, um Fluid aus der variablen Verengung 38 fließen zu lassen, bis ein optimaler Zustand erreicht ist, in dem die drei LEDs 46a bis 46c Licht aussenden.

Bei der obigen Ausführungsform ist die Licht emittierende Ein heit 48 aus den vier LEDs 46a bis 46d zusammengesetzt, und die Entfernung d wird als innerhalb eines vorher festgelegten erlaubbaren Positionsbereichs der Referenzfläche liegend angesehen, wenn die drei LEDs 46a bis 46c Licht aussenden. Der Positionsdetektor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung kann jedoch auch eine beliebige Anzahl von LEDs zur Anzeige einer gewünschten Anzahl von Emissionsmustern aufweisen, um die Entfernung d in genaueren Schritten anzuzeigen. Wie in Fig. 5 dargestellt, kann ein Summer 76 oder einer von ver schiedenen anderen akustischen Geräuschquellen an den Kollek tor des Transistors 60 angeschlossen werden, um eine akusti sche Warnung zu erzeugen, wenn die LEDs 46a bis 46c einge schaltet werden, d. h. daß die Entfernung d innerhalb eines vorher festgelegten erlaubbaren Positionsbereiches liegt.

Wie oben beschrieben, kann die Positioniereinrichtung, selbst wenn der von der Fluiddruckquelle zu dem Positionsdetektor gelieferte Fluiddruck variiert, unabhängig von der Verände rung des Fluiddrucks zuverlässig feststellen, ob das Werk stück in einer gewünschten Position auf der Referenzfläche positioniert wurde. Der festgestellte Zustand kann von dem Benutzer leicht visuell erkannt werden, da er an der LED-An zeigeeinrichtung angezeigt wird. Einstellungen zum Abgleichen der Fluiddruckbrücke können unter Verwendung von an der An zeigeeinheit angezeigten Emissionsmustern vorgenommen werden.

Obwohl eine bestimmte bevorzugte Ausführungsform der vorlie genden Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurde, versteht es sich, daß verschiedene Veränderungen und Modifi zierungen daran ausgeführt werden können, ohne den Schutz bereich der beigefügten Ansprüche zu verlassen.

Claims

1. Positionsdetektor zur Feststellung, ob ein Werkstück (72) auf einer Referenzfläche angeordnet ist, durch Feststel lung eines Gegendruckes einer Düse (68), von der ein unter Druck stehendes Fluid auf die Oberfläche des Werkstücks (72) gestrahlt wird, gekennzeichnet durch:
einen Positioniertisch (39) mit der Referenzfläche und der Düse (68), deren Spitze auf und senkrecht zu der Referenz fläche angeordnet ist,
einen ersten Fluiddurchgang (28), der über ein Rohr (37) mit der Düse (68) in Verbindung steht,
eine zweiten Fluiddurchgang (40), der über eine variable Verengung (38) mit Atmosphärendruck in Verbindung steht,
ein Paar von festen Verengungen (30), um das unter Druck stehende Fluid dem ersten bzw. dem zweiten Fluiddurchgang (28, 40) zuzuführen,
einen Drucksensor (34) mit einem elektrischen Brückenkreis lauf zur Feststellung eines Differenzdruckes zwischen den Drücken in dem ersten und dem zweiten Fluiddurchgang (28, 40),
einen Schwellenwert erzeugenden Kreislauf zur Erzeugung einer Vielzahl von verschiedenen Schwellenwerten,
Vergleichseinrichtungen (56a bis 56d) zum Vergleich des Dif ferenzdruckes mit entsprechenden verschiedenen Schwellenwer ten, und
Anzeigeeinrichtungen zur Anzeige entsprechender Vergleichs ergebnisse der Vergleichseinrichtungen (56a bis 56d).

2. Positionsdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein erstes Gehäuse (14) mit einer Fluidöffnung (24a), die mit einer Fluiddruckquelle (74) verbunden ist, um von dieser das unter Druck stehende Fluid in den Positionsdetektor (10) zu empfangen, und
ein zweites Gehäuse (16), das mit dem ersten Gehäuse (14) gekoppelt ist, worin die festen Verengungen (30), die varia blen Verengungen (38) und der Drucksensor (34) aufgenommen sind.

3. Positionsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß das zweite Gehäuse (16) Teile des ersten und des zweiten Fluiddurchganges (28, 40) aufweist, die mit entspre chenden Druck feststellenden Oberflächen des Drucksensors (34) in Verbindung stehen.

4. Positionsdetektor nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich net, daß die variable Verengung (38) einen Einstellknopf (42) für die Regulierung der dadurch fließenden Fluidrate auf weist, wobei der Einstellknopf (42) aus dem zweiten Gehäuse (16) hervorragt.

5. Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß die Anzeigeeinrichtungen eine Vielzahl von Licht emittierenden Elementen (46a bis 46d) aufweisen.

6. Positionsdetektor nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch ein erstes Gehäuse (14) mit einer Einlaßöffnung (24a) zur Aufnahme der unter Druck stehenden Luft durch die festen Verengungen (30) in die ersten und zweiten Fluiddurchgänge (28, 40), und
ein mit dem ersten Gehäuse (14) gekoppeltes zweites Gehäuse (16), in dem nahe bei den ersten und zweiten Fluiddurchgängen (28, 40) eine Schaltplatte (44) mit einem elektronischen Kreislauf für die Zufuhr elektrischer Signale zu den Anzeige einrichtungen aufgenommen ist.

7. Positionsdetektor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich net, daß die Licht emittierenden Elemente (46a bis 46d) auf dem zweiten Gehäuse (16) befestigt sind.

8. Positionsdetektor nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß die Licht emittierenden Elemente (46a bis 46d) in einer linearen Anordnung auf der Außenfläche des zweiten Ge häuses (16) befestigt sind.

9. Positionsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß wenigstens drei Licht emittierende Elemente (46a bis 46d) vorgesehen sind.

10. Positionsdetektor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich net, daß vier Licht emittierende Elemente (46a bis 46d) vor gesehen sind.

11. Positionsdetektor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich net, daß den jeweiligen Komparatoren (56a bis 56d) die Schwellenwerte als jeweilige Referenzsignale gegeben werden, die mit dem Differenzdruck zu vergleichen sind, und daß die Anzeigeeinrichtungen jeweils mit Ausgangsanschlüssen der Komparatoren (56a bis 56d) verbunden sind.

12. Positionsdetektor nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich net, daß die Vergleichseinrichtungen eine Vielzahl von Kom paratoren aufweisen, wobei einem der Komparatoren (56a bis 56d) einer der Schwellenwerte zugewiesen wird, der einer Ent fernung entspricht, in der das Werkstück (72) sich der Refe renzfläche genähert hat, und daß ein Komparator (56a bis 56d) eine der Anzeigeeinrichtungen in Abhängigkeit von der Ent fernung als Ergebnis des Vergleiches zwischen dem Differenz druck und dem gegebenen Schwellenwert mit Energie versieht.

13. Positionsdetektor nach Anspruch 11, gekennzeichnet durch Meldeeinrichtungen zur Erzeugung eines Nachrichtensignals, wenn das Werkstück (72) in einen vorher festgelegten erlaub baren Bereich der Referenzfläche gelangt, wobei die Einrich tungen an den Ausgangsanschluß eines der Komparatoren (56a bis 56d) angeschlossen sind.

14. Positionsdetektor nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Konstantspannungsstromquelle (45), wobei der elektrische Brückenkreislauf des Drucksensors (34) von der Konstantspan nungsstromquelle (45) angetrieben wird und der Schwellenwert erzeugende Kreislauf eine Vielzahl von in Reihe geschalteten Widerständen (55a bis 55d) aufweist, um eine feste Spannung der Konstantspannungsstromquelle (45) aufzuteilen, und wobei jede der Vergleichseinrichtungen ein Paar von Eingangsan schlüssen aufweist, wobei einer dieses Paares von Eingangs anschlüssen mit einem Ausgangssignal von dem elektrischen Brückenkreislauf versorgt wird, und wobei der andere des Paares von Eingangsausschlüssen an einer der Verbindungen der in Reihe geschalteten Widerstände (55a bis 55d) angeschlossen ist.

15. Positionsdetektor nach Anspruch 14, dadurch gekennzeich net, daß der Drucksensor einen Halbleiterdrucksensor (34) aufweist.