NL8401874A

NL8401874A - Werkwijze en inrichting voor het met een sonde inspecteren van werkstukken.

Info

Publication number: NL8401874A
Application number: NL8401874A
Authority: NL
Original assignee: Gte Valeron Corp
Priority date: 1983-06-14
Filing date: 1984-06-13
Publication date: 1985-01-02
Also published as: FR2548349A1; IT8421251A0; KR850000668A; NL190956B; AU2759584A; BE899915A; SE8403156D0; KR900002677B1; SE8403156L; IT1209553B; DE3422181A1; ZA843832B; DE3422181C2; CA1237178A; JPH0738810Y2; AU555481B2; JPH0649953U; GB2141365B; JPS6013202A; GB2141365A

Description

* * J

s.0. 32534 γ

Werkwijze en inrichting voor het met een sonde inspecteren van werk-stukken.

De uitvinding heeft in het algemeen betrekking op een werkwijze en inrichting voor het inspecteren van werkstukken, en heeft meer in het bijzonder betrekking op de toepassing van sondes in geautomatiseerde machinewerktuigen om het werkstuk te contacteren en om hierop betrek-5 king hebbende informatie te verschaffen.

Voor geautomatiseerde machinewerktuiginrichtingen zijn nauwkeurige middelen voor het lokaliseren van oppervlakken op werkstukken nodig.

Een van de meest gebruikelijke methoden is om de machine een sonde in contact met het werkstuk te brengen en om de sondepositie, wanneer dit 10 contact gemaakt wordt, te registreren. Sondes van dit type zijn als contact- of aanrakingssondes bekend. Zij hebben in het algemeen een naald voor het contacteren van het werkstuk en een schakeling die een elektrisch signaal opwekt wanneer de naald het onderdeel contacteert.

De machinestuureenheid kan informatie omtrent de vorm of plaats van het 15 onderdeel uit de X-, Y- en Z-aspositiegegevens van de sonde berekenen wanneer het naaldcontact het elektrische signaal opwekt.

Een van de problemen die men bij de toepassing van vele van deze typen van sonde-inrichtingen tegenkomt is gelegen in de methode waarmede het signaal, dat het contact door de sonde aanduidt, weer terug aan 20 de stuureenheid wordt overgedragen. Het is vaak onpraktisch om van gebruikelijke bedrading uit te gaan voor het overdragen van het signaal daar de draden met normale machinale bewerkingsacties kunnen interfereren.

De octrooiliteratuur beschrijft verschillende sonde-ontwerpen die 25 in een automatisch machinaal bewerkingscenter gebruikt kunnen worden waarin de sondes tijdelijk in een werktuigmagazijn opgeslagen worden en verbonden worden en weggenomen worden uit de spil door een automatisch werktuigwisselmechanisme. Representatieve voorbeelden van octrooien die deze sondes beschrijven zijn de Amerikaanse octrooischriften 4.339.714 30 en 4.118.871.

De benadering in het Amerikaanse octrooischrift 4.118.871 heeft het nadeel dat de hoogfrequente signalen van deze bekende inrichting onderhevig zijn aan elektromagnetische interferentie en binnen een betrekkelijk korte transmissie-afstand tussen de sonde en een ontvanger 35 gebruikt moeten worden. Onder de problemen die men bij de sonde-inrich-ting uit het Amerikaanse octrooischrift 4.339.714 tegenkomt is dat grote zorg besteed moet worden aan het uitlijnen van de sonde en een spe- 8401874 ï '· 2 ciaal geconstrueerde detector op de spilkop opdat de reactieve koppeling daartussen op de juiste wijze werkt. Er is ook een infrarode transmissiebenadering bekend die voordeliger is. Voor deze benadering is het echter nodig dat de sonde in de meeste gevallen zijn eigen voe-5 dingsbron heeft.

Men heeft eveneens voorgesteld om contactsondes in draaicenters, zoals draaibanken, evenals in machinale-bewerkingscenters te gebruiken. Draaicenters verschillen van machinale-bewerking- of freescenters hierin dat in plaats van het werktuig het werkstuk gedraaid wordt. In de 10 meeste draaicenters worden de werktuighouders op gescheiden plaatsen rond een toren of kop gemonteerd die op selectieve wijze een van de werktuigen naar voren brengt naar het werkstuk om werk hierop uit te voeren. In het algemeen zijn werktuigen voor het uitvoeren van werk aan de buitenafmetingen van het werkstuk in sleuven in de toren gemonteerd 15 terwijl werktuigen voor het uitvoeren van werk aan de binnendiameter, zoals boorstaven, in een op de toren gemonteerde adapter worden vastgehouden.

Bij contact- of aanrakingssondes die in draaicenters worden gebruikt moeten een wat verschillend stel problemen overwonnen worden dan 20 bij sondes die in machinale-bewerkingscenters worden gebruikt ofschoon de methode van het overdragen van het sondesignaal terug aan de stuur-eenheid een gemeenschappelijk probleem blijft. Een van de problemen die uniek is in draaicentertoepassingen is dat de sondes vast aan de toren blijven bevestigd zelfs wanneer zij niet in gebruik zijn hetgeen ver-25 schillend is van de situatie bij de machinale-bewerkingscenters, waarin de sondes in de spil alleen worden ingevoerd wanneer zij gebruikt moeten worden. Dientengevolge is het niet mogelijk om van de sonde-invoer-bewerking uit te gaan om de elektronische schakeling daarin te activeren.

30 Bij een bekende contactsondetechniek voor draaicenters worden in ductieve transmissiemodulen gebruikt voor het overdragen van het sondesignaal via de toren aan de stuureenheid. Zie bijvoorbeeld de LP2 Probe System literatuur van Renishaw Electrical Limited. Ongelukkig genoeg is voor deze techniek een aanzienlijke wijziging van de toren nodig om het 35 stelsel te kunnen gebruiken. Dientengevolge kan deze benadering niet gemakkelijk gebruikt worden bij bestaande machines zonder dat er kosten en machine-uitschakeltijd nodig zijn om de retrofit-bewerking uit te voeren.

Een bekende techniek die eveneens betrekking heeft op de uitvin-40 ding ofschoon niet direct is die welke te maken heeft met draadloze 84 0 1 8 7 4 * ί ϊ 3 overdracht van dimensie-ijkgegevens, zoals aangegeven in de Amerikaanse octrooischriften 3.670.243, 4.130.941 en 4.328.623.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze en inrichting voor het uitvoeren van sondebewerkingen aan werkstukken op zodanige wijze 5 dat de levensduur van de in deze typen van sondes toegepaste voedingsbronnen verlengd wordt. Volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding is de sonde voorzien van een detector die ervoor dient om de voedingsbron met de sondesignaaltransmissieschakeling te verbinden wanneer de detector een bepaald signaal ontvangt. Middelen zijn op afstand van de 10 sonde aangebracht om dit "inschakel"-signaal op te wekken en om het signaal draadloos aan de detector in de sonde over te dragen. Dit signaal wordt opgewekt voorafgaande aan het verwachte gebruik van de sonde voor het inspecteren van het werkstuk en kan door de stuureenheid in een geautomatiseerd machinewerktuig geïnitieerd worden. Later wordt de 15 voedingsbron ontkoppeld. Er wordt dus alleen vermogen uit de bron afgenomen wanneer dit nodig is. Deze benadering is in het bijzonder voordelig wanneer de sondes in draaicenters worden gebruikt waarin zij vast aan de toren blijven bevestigd zelfs ofschoon zij niet altijd voor in-spectiebewerkingen worden gebruikt. Het ruime concept van de uitvinding 20 kan echter toegepast worden in een brede verscheidenheid van andere toepassingen van sonde en machinewerktuiginrichtingen.

Bij de voorkeursuitvoering initieert de machinestuureenheid een straal van infrarode straling uit een op een geschikte plaats op de machine gemonteerde kop. Als gevolg hiervan wordt de sondetransmissie-25 schakeling ingeschakeld en wekt deze schakeling een infrarood signaal van gegeven frequentie op om aan te duiden dat de sonde op de juiste wijze werkt en klaar is voor gebruik. De stuureenheid gaat vervolgens over tot de inspectiebewerking. Wanneer de sondenaald het werkstuk contacteert of aanraakt verschuift de frequentie van de infrarode signaal-30 overdracht. Deze verschuiving in frequentie wordt op afstand gedetecteerd en door de stuureenheid gebruikt om nuttige informatie omtrent het werkstuk af te leiden. De sondeschakeling heeft bij voorkeur een tijdstuurketen die de voeding naar de schakelingscomponenten afschakelt nadat vanaf de oorspronkelijke voedinginschakelcyclus of naaldcontact 35 een vooraf bepaalde tijdperiode verlopen is.

Bij voorkeur heeft de kop een dubbele functie. Zo zorgt de kop zowel voor het overdragen van het straalinschakelsignaal als voor het ontvangen van de infrarode straling van de sonde. De kop heeft een inwendig opgenomen optisch straal- of flitsorgaan en een fotodetector.

40 Een buitenvlak van het kophuis bevat bij voorkeur een lens met een in- 8401874 > i 4 frarood filter. Het infrarode filter dient ervoor om licht in het zichtbare spectrum van de straal tijdens de sonde-inschakelprocedure uit te filteren. De lens focusseert de infrarode straling van de sonde op de fotodetector in de kop.

5 Bij een andere uitvoeringsvorm wordt vermogen aan de sondeschake- ling in het begin toegevoerd wanneer de naald een referentie-oppervlak contacteert. In bedrijf wordt de sonde door de machine bewogen zodat de naald het referentie-oppervlak contacteert om de voedingscyclus te starten. De sonde wordt vervolgens gebruikt om het werkstuk te inspec-10 teren· waarbij de sonde hierop betrekking hebbende signalen terugoverdraagt aan een op afstand opgestelde ontvangerkop.

De uitvinding zal nader worden toegelicht met verwijzing naar de tekeningen, waarin:

Fig. 1 een omgevingsaanzicht geeft van een sonde-inrichting vol-15 gens de leer van de uitvinding in gebruik bij een geautomatiseerd ma-chinewerktuig;

Fig. 2 een perspectivisch aanzicht geeft van een sonde-inrichting die van een straalinschakeltechniek gebruik maakt volgens een uitvoeringsvorm van de uitvinding; 20 Fig. 3 een perspectivisch aanzicht geeft van de toepassing van een sonde-inrichting bij een contactinschakeltechniek volgens een andere uitvoeringsvorm van de uitvinding;

Fig. 4 een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft volgens de lijnen 4-4 van fig. 2 van een sondeconstructie volgens een uitvoeringsvorm van de uit-25 vinding;

Fig. 5 een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft volgens de lijnen 5-5 van fig. 4;

Fig. 6 een uit elkaar getrokken perspectivisch aanzicht geeft van de in fig. 4 aangegeven sonde; 30 Fig. 7 een perspectivisch aanzicht geeft van een in een uitvoe ringsvorm van de uitvinding toegepaste straal-ontvangerkop;

Fig. 8 een dwarsdoorsnedeaanzicht geeft volgens de lijnen 8-8 van fig. 7;

Fig. 9 een bovenaanzicht geeft van een in de straal-ontvangerkop 35 van fig. 7 toegepast schakelingsbord;

Fig. 10 een schema geeft van de in de straal-ontvangerkop toegepaste schakeling;

Fig. 11 een schema geeft van een schakeling die toegepast wordt in de sonde van een uitvoeringsvorm van de uitvinding waarbij de straalin-40 schakeltechniek wordt gebruikt; en 8401874 i * 5

Fig. 12 een schema geeft van een schakeling die in een sonde wordt gebruikt met de contactinschakeltechniek.

I. Overzicht

Fig. 1 toont in vereenvoudigde vorm een kenmerkende machinewerk-5 tuiginrichting waarin verscheidene aspecten van de inventieve te beschrijven kenmerken van de uitvinding worden toegepast. Een numeriek gestuurde draaicenter 10 is aangegeven tezamen met een stuureenheid 12 voor het automatisch sturen van draaibewerkingen op een werkstuk 14 overeenkomstig geprogrammeerde instructies. Het draaicenter 10 bevat 10 kenmerkend een draaiende klauwplaat 16 met klauwen 18 daarop om het werkstuk 14 vast te houden. Op een toren 20 zijn een aantal werktuigen 22-24 gemonteerd om werk op de binnendiameter van het werkstuk 14 uit te voeren. Kenmerkend hebben binnendiameterwerktuigen van dit type een lang schachtdeel die in de toren 20 door middel van adapters 26-28 wor-15 den vastgehouden. Volgens de uitvinding is een werkstuk-inspectiesonde 30 aan de toren 20 gemonteerd op dezelfde wijze als de werktuigen 22-24. In deze uitvoeringsvorm is de sonde 30 door middel van een adapter 32, die identiek is aan de adapters 26-28, gemonteerd aan de toren 20.

20 Zoals in de techniek bekend is, laat de stuureenheid 12 onder an dere de toren 20 draaien waardoor het gewenste werktuig in de juiste werkpositie wordt gebracht en laat vervolgens de toren 20 bewegen totdat het werktuig het werkstuk contacteert en de gewenste machinale bewerking daarop uitvoert. De sonde 30 daarentegen wordt gebruik om het 25 werkstuk 14 te inspecteren· In dit specifieke voorbeeld is de sonde 30 in de industrie als een contact- of aanrakingssonde hierin bekend, dat deze sonde een uitgangssignaal opwekt wanneer de sondenaald of stift een oppervlak van het werkstuk of ander voorwerp contacteert. Geschikte resolvers, digitizers of dergelijke worden gebruikt om signalen aan de 30 stuureenheid 12 toe te voeren die de positie van de sonde 30 aangeven. Dientengevolge kan, wanneer het signaal van de sonde 30 een contact met het werkstuk aanduidt, de stuureenheid 12 nuttige informatie omtrent afmetingen van het werkstuk, de juiste positionering daarvan binnen de klauwplaat, etc. afleiden.

35 Straalinschakeling

De sonde 30 heeft zijn eigen voedingsbatterij om energie aan zijn signaaltransmissieschakeling toe te voeren. Batterijen hebben ongelukkig genoeg een beperkte nuttige levensduur. Er is daarom een werkelijke behoefte aan enig middel om de levensduur van een batterij zo lang mo-40 gelijk te laten zijn. Dit is in het bijzonder van toepassing voor son- 8401874 i i 6 des van kleinere afmeting die in draaicenters worden gebruikt. Kleinere sondes zijn eveneens in de afmeting van de batterijen die zij kunnen gebruiken beperkt en derhalve is besparing van energie van groot belang.

5 Volgens een aspect van de uitvinding wordt een twee-weg optische verbinding tussen de sonde 30 en een straal-ontvangerkop 40 verschaft. De kop 40 is via een tusseneenheid 42 verbonden met de stuureenheid 12. Wanneer de stuureenheid 12 vaststelt dat het tijd is om de sonde 30 voor een sonde-actie te gebruiken wekt hij een signaal op de leiding 44 10 op voor de tusseneenheid 42 die op zijn beurt een stuursignaal op de leiding 46 opwekt teneinde de kop 40 een gegeven optisch signaal voor de sonde 30 te doen uitzenden. In de voorkeursuitvoering is dit optische signaal een straal of flits van infrarode straling van hoge intensiteit. Deze straal wordt door een geschikte detector 48 in de sonde 30 15 (zie fig. 2) gedetecteerd. De straal heeft tot gevolg dat de detector 48 de batterijvoeding verbindt met de sondetransmissieschakeling. Bij voorkeur reageert de sonde 30 op de straal door via lichtemissiedioden (LED’s) 50-54 infrarode straling op een gegeven frequentie terug af te geven aan de kop 40. Deze infrarode straling wordt door de kop 40 opge-20 nomen die op zijn beurt via de tusseneenheid 42 een signaal afgeeft aan de stuureenheid 12 welk signaal aangeeft dat de sonde 30 op de juiste wijze werkt en klaar is om zijn inspectiebewerkingen uit te voeren.

De stuureenheid 12 doet vervolgens de toren 20 de sonde 30 naar voren brengen totdat de naald 56 het werkstuk 14 contacteert. De sonde 25 30 reageert op het naaldcontact door een verschuiving in de frequentie van de door de lichtemissiedioden 50-54 afgegeven infrarode straling teweeg te brengen. De verschuiving in frequentie wordt door de tusseneenheid 42 gedetecteerd en aan de stuureenheid 12 overgebracht. De bewerking van het inspecteren van het werkstuk gaat verder zoals gewenst 30 waarbij de sonde 30 in frequentie verschoven infrarode straling afgeeft aan de kop 40 telkens wanneer de naald contact maakt.

De sonde 30 heeft een tijdstuurketen daarin die de batterijvoeding na een vooraf bepaalde tijdperiode zal afschakelen van de transmissie-schakeling. Deze tijdperiode begint wanneer de batterijvoeding in het 35 begin aan de schakeling wordt toegevoerd en wordt teruggesteld telkens wanneer de naald het werkstuk contacteert. Derhalve zal nadat de sonde-actie beëindigd is de tijdperiode uiteindelijk aflopen en de batterijvoeding van de transmissieschakeling afgeschakeld worden. Dienovereenkomstig wordt de batterijvoeding alleen tijdens perioden van verwacht 40 sondegebruik toegepast. Wanneer de sonde niet in gebruik is, wordt de 8401874

S X

7 batterijvoeding afgeschakeld en wordt derhalve energie bespaard waardoor de perioden tussen vervanging van de batterijen verlengd worden.

5. Contactinschakeling

Fig. 3 toont een andere methode voor het verlengen van de levens-5 duur van batterijen. In dit voorbeeld wordt de batterijvoeding eerst met de sondetransmissieschakeling verbonden door de sondenaald 56 in aanraking met elk willekeurig bekend referentie-oppervlak 60 te brengen. Het referentie-oppervlak 60 kan elk willekeurig vast punt binnen de machine 10 zijn waarvan de plaats aan de stuureenheid 12 bekend is.

10 Door het sondecontact met het oppervlak 60 worden de batterijen verbonden met de sondetransmissieschakeling en wordt de uitzending vanaf de lichtemissiedioden 50-54 naar de kop 40* gestart. De kop 40' is gelijk aan de eerder beschreven kop 40 behalve dat hij geen straalmiddelen daarin nodig heeft noch heeft de sonde 30' de fotodetector 48 nodig.

15 Overigens werken de twee uitvoeringsvormen in wezen op identieke wijze.

Na de initiatie wordt de sonde in positie bewogen voor het inspecteren van het werkstuk 14, waarbij de sonde 30' steeds wanneer naaldcontact wordt gemaakt in frequentie verschoven signalen aan de kop 40' overdraagt. Na een vooraf bepaalde tijdperiode na het laatste naaldcontact 20 worden de batterijen van de sondetransmissieschakeling afgeschakeld.

II. Sondeconstructie

Fig. 4 tot 6 geven in meer detail de constructie van de sonde 30 aan. Het sondehuis wordt gekenmerkt door een algemeen kegelvormig middendeel 70 en een naar achter uitstekende schacht of cilindervormig 25 deel 72 van gereduceerde dwarsdoorsnedediameter. In deze specifieke uitvoeringsvorm is het cilindervormige deel 72 hol met een lengte van ongeveer 4 1/4 inch (10,79 cm) en met een buitendiameter van ongeveer 1,4 inch (3,56 cm).

De buitenafmetingen van het cilindervormige deel 72 zijn gekozen 30 opdat zij in het algemeen overeenkomen met de afmetingen van de lichamen of schachten van de werktuigen 22-24. Dienovereenkomstig kan de sonde 30 in de plaats van een van de werktuigen in de toren 20 gebruikt worden en op dezelfde wijze in de adapter 32 worden vastgehouden. Zoals het duidelijkst in fig. 4 is aangegeven kan dit teweeggebracht worden 35 door het cilindervormige deel 72 in de holte 74 van de adapter 32 te schuiven totdat de achterwand 76 van het huisdeel 70 tegen het voorvlak 78 van de adapter 32 stuit. Door deze procedure wordt zeker gesteld dat de punt van de naald 56 op een bekende positie op afstand van de toren 20 wordt gehouden. Dienovereenkomstig kan de stuureenheid 12 op nauw-40 keurige wijze uitgaan van de positie van de naald 56 tijdens de sonde- 8401874 * * * 8 inspectiebewerking. Natuurlijk kunnen andere bekende middelen gebruikt worden om de naaldpunt 56 op de juiste afstand te positioneren. Bijvoorbeeld maken sommige machinewerktuiginrichtingen gebruik van een (niet aangegeven) stelschroef of ander middel binnen de achterzijde van 5 de holte 74 om de naaldafstand in te stellen.

Het cilindervormige deel 72 heeft bij voorkeur een tweezijdige functie zowel voor het verschaffen van een batterijkamer als voor het verschaffen van een gemakkelijk te gebruiken montage-orgaan. Door de lange cilindervorm van het deel 72 kunnen ”cilindervormige” batterijen 10 met lange levensduur gebruikt worden die in vorm lijken op kenmerkende straallampbatterijen om de sondetransmissieschakeling te voeden. Bij voorkeur worden twee "C" lithiumcelbatterijen 80, 82 toegepast. De eigenschap om cilindervormige batterijen in plaats van kleinere batterijen, zoals knoop- of schijfcellen, te gebruiken verschaft, bij lage 15 kosten, aan de sonde een buitengewoon lange bedrijfslevensduur.

De batterijen 80, 82 worden in het inwendige van het deel 72 geschoven. Een veergespannen deksel 84 wordt vervolgens met schroefdraad op het einde van het deel 72 gebracht waarbij de veer 86 de positieve klem 88 tegen het bord 90 aandrukt. Het ondervlak van het bord 90 bevat 20 een cirkelvormige geleidende laag 92. Het bord 90 wordt binnen een put 94 in een inwendig oppervlak van de wand 76 door middel van schroeven 96 bevestigd. Een geïsoleerde leiding 98 vormt een elektrische verbinding met de geleidende laag 92 door middel van een in het bord 90 doorgeplateerd gat. Het andere einde van de leiding 98 is verbonden met het 25 schakelingsbord 100 dat de sondeschakeling bevat. Een beschrijving van het elektrische schema voor de schakeling zal verderop worden gegeven. Het schakelingsbord 100 is in het algemeen cirkelvormig en heeft aan beide zijden daarvan gemonteerde elektrische componenten. Het schakelingsbord 100 is in het inwendige van het middendeel 70 gemonteerd door 30 middel van geschikte bevestigingselementen of bouten 102 die door af-standhouders 104 lopen. Het bord 100 heeft eveneens een in het midden geplaatste opening 106 daarin waardoor verschillende leidingen kunnen passeren om een verbinding met de juiste gebieden van het schakelingsbord 100 te vergemakkelijken.

35 De fotodetector 48 en zijn bijbehorend deelsamenstel is in het hellende buitenoppervlak 110 van het middenhuisdeel 70 gemonteerd. De fotodetector 48 is in dit bepaalde voorbeeld een PIN diode zoals de van Telefunken beschikbare diode No. DP104. Deze fotodetector 48 past in een tegenboring en wordt door middel van een gegroefde ring 112 met een 40 venster daarin op zijn plaats gehouden. Tussen de ring 112 en de foto- 8401874 * ï t 9 detector 48 zijn lagen van doorzichtig plastic 114, een infrarode fil-terlaag 116 en een O-ring 118 opgenomen. Met behulp van geschikte be-vestigingselementen 120 worden al deze componenten in een binnen de te-genboring gemonteerd deelsamenstel als een sandwich vastgehouden. De 5 leidingen van de fotodetector 48 lopen door de opening 106 en zijn met geschikte punten op het schakelingsbord 100 verbonden.

De lichtemissiedioden 50-54 zijn naast de fotodetector 48 gemonteerd. De lichtemissiedioden 50-54 zijn zodanig ontworpen dat zij in de infrarode stralingsband optische signalen afgeven, dat wil zeggen licht 10 dat normaal niet door het menselijk oog waargenomen kan worden. De lichtemissiedioden 50-54 kunnen bijvoorbeeld van TRW, Ine. beschikbare componenten No. 0P290 zijn. Op dit punt wordt opgemerkt dat de uitvoering van de lichtemissiedioden 50-54 en de fotodetector 48 samen met de configuratie van het hellende sonde-oppervlak, waarop zij gemonteerd 15 zijn, in combinatie verschillende belangrijke voordelen tot een optimum voeren. Door bijvoorbeeld de lichtemissiedioden 50-54 op het hellende oppervlak 110 van de sonde te monteren wordt de daardoor afgegeven infrarode straling ten opzichte van de toren 20 naar voren gericht onder hoeken waardoor de straling op verschillende plaatsen van de kop 40 ge-20 makkelijk opgenomen kan worden* De sondeconstructie maakt het aan de gebruiker mogelijk om de sonde in een positie te draaien waarin de lichtemissiedioden 50-54 en de fotodetector 48 in de algemene richting van de kop 40 wijzen. Het is derhalve niet nodig om de kop 40 op enige absolute ruimtelijke plaats ten opzichte van de sonde 30 te monteren 25 waardoor aan het stelsel een grote veelzijdigheid voor gebruik in verschillende machinewerktuiginrichtingen wordt gegeven. Hierdoor wordt een betrouwbare optische verbinding tussen de sonde 30 en de kop 40 verkregen terwijl tegelijkertijd het aantal lichtemissie-organen in de sonde 30 tot een minimum wordt beperkt. Door het aantal lichtemissie-30 organen tot een minimum te beperken wordt de energie-opname uit de batterijen zo klein mogelijk gehouden waardoor de levensduur van de batterij verder verlengd wordt. »

Uiteindelijk wordt in het samenstel van het middendeel 70 de wand 76 bevestigd aan de achterste delen van het deel 70 door middel van ge-35 schikte bevestigingsorganen 122. Met voordeel worden O-ringen, zoals de ring 124, gebruikt om het inwendige van de sonde 30 af te sluiten van de enigszins nadelige condities die bij toepassing van de sonde in een machinewerktuiginrichting kunnen heersen.

Een ringvormig neusstuk 130 heeft een met schroefdraad voorzien 40 steekorgaan 132 dat samenwerkt met in een boring 134 In het voorvlak 84 0 1 8 7 4 * * 10 van het middenhuisdeel 70 gevormde schroefdraad. De 0-ring 136 wordt opnieuw gebruikt voor afdichtingsdoeleinden. Het neusstuk 130 kan in verschillende lengten uitgevoerd zijn om de relatieve afstand van de naaldpunt 56 naar wens te vergroten of te verkleinen. Als gevolg van de 5 bevestiging via schroefdraad met het middenhuisdeel 70 kunnen verschillende van deze neusstukken gemaakt en met elkaar voor gebruik in verschillende toepassingen uitgewisseld worden.

Aan het neusstuk 130 is wegneembaar een schakelaareenheid 140 bevestigd. De schakelaareenheid 140 heeft een cirkelvormige lipknopeind-10 constructie 142 met een omringende 0-ring 146 die klem passend in de inwendige doorgang 146 binnen het neusstuk 130 past. Een of meer stel-schroeven 148 die loodrecht door het neusstuk 130 lopen klemmen de schakelaareenheid 140 op zijn plaats. De schakelaareenheid 140 kan verschillende constructies hebben die een of meer elektrische contacten 15 daarin openen of verbreken wanneer de naald 56 vanuit zijn rustpositie wordt bewogen. Aan de deskundige zullen verschillende constructies bekend zijn die aan dit algemene doel voldoen. In het kort gesteld past deze constructie een tuimelplaat toe voorzien van drie gelijkelijk gescheiden kogelcontacten daarop. De tuimelplaat wordt door een veer ge-20 spannen zodat de kogels normaal tegen drie overeenkomstige elektrisch geleidende inzetstukken aangedrukt worden. De drie kogel-inzetstukparen dienen als schakelaars (waarnaar verderop met de schakelaars S1-S3 wordt verwezen) en zij zijn gezamenlijk in serie verbonden. De tuimelplaat is verbonden met de naald 56. Steeds wanneer de naald 56 beweegt, 25 wordt de tuimelplaat gekanteld die dan een van de kogelcontacten uit zijn overeenkomstig inzetstuk optilt waardoor de elektrische verbinding daartussen verbroken wordt.

De drie schakelaars in de eenheid 140 zijn door middel van de kabel 150 verbonden met de schakeling op het bord 100. Het andere einde 30 van de kabel 150 bevat een miniatuur coax-connector 152 of een andere geschikte connector die samenwerkt met een connector op het einde van de vervangbare schakelaareenheid 140. Aan de deskundige zal het duidelijk zijn dat deze typen schakelaareenheden zeer gevoelig zijn en eventueel vervangen moeten worden. De constructie volgens de uitvinding 35 maakt het mogelijk dat een dergelijke vervanging snel en gemakkelijk uitgevoerd wordt.

Verschillende vormen en afmetingen van naalden of stiften kunnen in samenhang met de sonde 30 gebruikt worden. In plaats van de in de tekeningen aangegeven rechte naald 56 kan een naald gebruikt worden 40 waarvan de punt ten opzichte van de hoofdlangsas van de sonde 30 ver- 8401874 • i < 11 schoven of verplaatst is. De verschillende naalden kunnen met de scha-kelaareenheid 140 vervangen worden en kunnen daaraan bevestigd worden door middel van geschikte bevestigingselementen, zoals stelschroeven.

II. Straalins chakeling 5 A. Straal-ontvangerkop

De mechanische details van de straal-ontvangerkop 40 zijn het duidelijkste in de fig. 7 tot 9 aangegeven. De kop 40 heeft een algemeen rechthoekige houder 160 met een in een voorvlak 164 daarvan gevormde opening 162. Een of meer schakelingsborden 166 zijn binnen de houder 10 160 aangebracht. Het schakelingsbord 166 heeft verschillende elektri sche componenten daarop voor het uitvoeren van de functies die verderop in detail worden toegelicht. Twee van de meest belangrijke componenten zijn in deze tekeningen aangegeven· Dat zijn de xenon straalbuis 168 en de fotodetector 170. Zoals eerder opgemerkt is het doel van de straal-15 buis 168 het opwekken van een lichtpuls van hoge intensiteit en van korte tijdsduur om de werking van de sonde te starten. Aan xenon wordt de voorkeur gegeven daar een dergelijke buis licht opwekt dat rijk is aan infrarode straling. In de voorkeursuitvoering is de straal- of flitsbuis 168 een van Siemens beschikbare xenon straalbuis No.

20 BUB 0641. Deze buis kan een straal of lichtpuls opwekken die ongeveer 50 microseconden duurt met een intensiteit van 100 watt/seconde. Andere typen van geschikte lichtbronnen kunnen natuurlijk ook toegepast worden.

Ofschoon het niet absoluut noodzakelijk is, wordt het door de 25 straalbuis 168 opgewekte zichtbare licht bij voorkeur geëlimineerd teneinde de bediener of andere personen in de werkplaats, waarin het ma-chinewerktuig 10 wordt gebruikt, niet te storen. Daartoe wordt een de opening 162 bedekkend infrarood filter 172 toegepast. Het infrarode filter 172 dient voor het wegblokkeren van zichtbaar licht maar laat 30 door de straalbuis 168 opgewekte infrarode straling door.

Anderzijds is het doel van de fotodetector 170 het detecteren van door de sonde 30 afgegeven infrarode straling. In deze uitvoeringsvorm is de fotodetector 170 een PIN diode die op gelijke wijze als de fotodetector 48 in de sonde 30 werkt. Bij voorkeur wordt een convexe lens 35 174 in de opening 162 gebruikt om de infrarode straling van de sonde 30 te concentreren op de fotodetector 170 die in het brandpunt van de lens 174 is geplaatst. Als laatste bij de constructie van de kop 40 is een doorzichtige voorplaat 176 aangebracht. De voorplaat 176 bedekt de opening 162 en is op geschikte wijze aan het voorvlak 164 bevestigd met 40 een daartussen opgenomen pakkingsring 178.

8401874 i i 12 B. Straal-ontvangerkopschakeling

Fig. 10 toont de schakeling die in de straal-ontvangerkop 40 van de voorkeursuitvoering wordt gebruikt. Zoals eerder opgemerkt is de kop 40 via een of meer in het algemeen door het verwijzingscijfer 46 aange-5 duide geleiderlijnen verbonden met de tusseneenheid 42.

Een wisselstroomsignaal van 26 volt wordt aan de primaire van de omhoogtransformator Tl toegevoerd. Vanaf de transformator Tl wordt energie op de condensatoren C8 en C9 opgeslagen die op hun beurt over de positieve en negatieve elektroden van de xenon straalbuis 168 zijn 10 aangesloten. In deze uitvoeringsvorm hebben de condensatoren C8 en C9 wanneer zij volledig opgeladen zijn een spanning van 250-300 volt DC.

Teneinde de buis 168 te laten stralen wekt de stuureenheid 12 via de tusseneenheid 42 een juist signaalniveau op de met "besturing” aangedulde leidingen op teneinde de lichtemissiediode 171 in geleiding te 15 brengen en licht uit te doen stralen. De lichtemissiediode 171 is een deel van een optisch isolatiepakket dat de siliciumgestuurde gelijk-richter (SCR) 173 bevat. De siliciumgestuurde gelijkrichter 173 is in een serieketen met de primaire van de transformator T2 en de condensator CIO opgenomen. De condensator CIO wordt evenals de condensator C8 20 en C9 opgeladen als gevolg van de werking van de transformator Tl. Wanneer de lichtemissiediode 171 geactiveerd is, geleidt de siliciumgestuurde gelijkrichter 173 en geeft de lading van de condensator CIO af over de primaire van de transformator T2. Deze spanning wordt door de transformator T2 tot ongeveer 4000 volt omhoog gebracht van welke 25 transformator de secondaire met de trekkerelektrode 175 van de straalbuis 168 is verbonden. De trekkerelektrode 175 is capacitief met de buis 168 verbonden en de hoge spanning daarop is voldoende om het gas binnen de buis te ioniseren. Het geïoniseerde gas is voldoende geleidend om de energie van de condensatoren C8 en C9 over de positieve en 30 negatieve elektroden te laten ontladen waardoor een straal van korte duur en zeer hoge intensiteit opgewekt wordt. Nadat de buis 168 gestraald heeft, beginnen de condensatoren te ontladen tot het tijdstip dat een ander straalinitiërend stuursignaal vanaf de tusseneenheid 42 wordt toegevoerd.

35 De sonde 30 reageert op de straal door het infrarode signaal af te geven dat door de fotodetector 170 in de kop 40 wordt opgepikt. De fo-todetector 170 is verbonden met een afgestemde tankketen bestaande uit de variabele spoel LI en de condensator C2. Bij een specifiek voorbeeld zal de sonde 30 met een frequentie van ongeveer 150 kilohertz gepul-40 seerde infrarode straling afgeven totdat de sondenaald een voorwerp 8401874 * = * 13 contacteert op welk tijdstip de frequentie tot ongeveer 138 kilohertz zal verschuiven. De tankketen in de kop 40 is op bij benadering het gemiddelde van deze twee frequenties afgestemd zodat de kopschakeling de ene of de andere van deze sondefrequenties kan detecteren maar vreemde 5 frequenties buiten een vooraf gekozen gebied of bandbreedte zal uitfilteren.

De resterende schakeling in fig. 10 wordt gebruikt om het vanaf de sonde 30 afgegeven en gedetecteerde signaal te versterken dat via de "uitgangs"-leiding aan de tusseneenheid 42 wordt toegevoerd. In het 10 kort gesteld bevat de kopversterkingsschakeling een veldeffecttransis-tor Q1 waarvan de hoge ingangsimpedantie aangepast is aan die van de afgestemde keten teneinde belastingsproblemen te vermijden. De transistor Q2 in samenwerking met de transistor Q1 versterkt het ontvangen signaal en voert dit toe aan een emittervolgernetwerk met de transistor 15 Q3* Het versterkte signaal wordt via de met de emitter van de transis tor Q3 verbonden DC filtercondensator C6 en weerstand R7 over de uit-gangsleiding afgegeven aan de tusseneenheid 42.

De tusseneenheid 42 heeft een schakeling daarin die deze gekozen sondesignaalfrequenties detecteert en in antwoord hierop uitgangssigna-20 len voor de stuureenheid 12 opwekt. Het eerste signaal wordt opgewekt om aan te duiden dat de sonde op de juiste wijze werkt en een tweede signaal wordt opgewekt wanneer de sondenaald een voorwerp contacteert.

Een geschikte schakeling voor het detecteren van de frequentieverschui-ving bevat een fasevergrendelde lusketen om een frequentieschuifsleu-25 telbewerking op de ontvangen signalen uit te voeren en activeert bij de detectie van de ene of de andere van de gekozen frequenties relais. Verschillende andere methoden voor het detecteren van de sondesignalen zijn echter mogelijk.

C. Sondeschakeling 30 Fig. 11 geeft een elektrisch schema van de schakeling in de sonde 30. De PNF transistor Q10 werkt als schakelaar om vermogen van de batterijen 80, 82 naar de componenten toe te voeren of af te schakelen welke componenten gebruikt worden om via de lichtemissiedioden 50-54 infrarode straling af te geven. De transistor Q10 is normaal in niet-35 geleidende toestand en derhalve zien de batterijen 80, 82 in feite een open keten zodat er geen energie van de batterijen afgenomen wordt.

Wanneer echter de kop 40 zijn straal van infrarode straling opwekt, geleidt de fotodetector 48 stroom vanuit de batterijen via de spoel LI tijdens de duur van de straal.

40 De bij de lichtpuls van de xenon straalbuis behorende zeer snelle 8401874 * *· 14 stijgt!jd verschaft een uniek signaal dat gemakkelijk van andere lichtbronnen in het gebied van de machinewerktuiginrichting onderscheiden kan worden. Het infrarode filter bij de kop 40 sluit het grootste deel van het zichtbare spectrum uit zodat de straal niet waargenomen kan 5 worden en geen ergernis voor in de buurt zijnde personen kan teweegbrengen. Wanneer de lichtpuls met snelle stijgt!jd de fotodetector 48 bereikt, wordt hij via de inductiespoel L10 in een elektrische puls omgezet. De spoel L10 dient als hoogdoorlaatfilter en sluit vaste-toe-stand of laagfrequente lichtpulsen uit zoals fluorescerende oplichtin-10 gen in het gebied kunnen teweegbrengen.

De stroomstoot door de fotodetector 48 tijdens de straal wekt in de inductiespoel L10 een "slinger"-verschijnsel op zoals in de techniek bekend is. Dit slingerverschijnsel is in wezen een gedempte oscillatie die in antwoord op de straallichtpuls van ongeveer 50 microseconden bij 15 benadering 500 microseconden duurt. De oscillaties van de inductiespoel LI worden versterkt en door de omkeerversterker 200 omgekeerd. Het uitgangssignaal van de versterker 200 wordt toegevoerd aan de basis van de transistor Q10. De door de straal teweeggebrachte kortstondige opslin-gering in de inductiespoel LI veroorzaakt over de basis-emitterjunctie 20 van de transistor Q10 een voorwaartse spanning die deze doet geleiden. Door de geleiding van de transistor Q10 wordt voeding van de batterijen 80, 82 toegevoerd aan de met +V in de tekeningen aangeduide voedingsin-gangen van de schakelingscomponenten. Wanneer er voeding aan de oscillator 202 wordt toegevoerd begint deze pulsen aan een tijdteller 204 25 toe te voeren. De teller 204 wordt teruggesteld om zijn tijdperiode de starten wanneer de straal door de kop 40 ontvangen wordt. Dit wordt gerealiseerd door middel van een inverter 206 die het uitgangssignaal van de versterker 202 omkeert in een positief signaal dat door de RC tijdconstante van de condensator C20 en de weerstand R20 in een puls omge-30 vormd wordt. Deze puls wordt via de OF poortmiddelen 208 toegevoerd aan de terugstelingang van de teller 204. Zoals blijkt wordt de tijdteller 204 eveneens teruggesteld steeds wanneer de sondenaald 56 een voorwerp contacteert hetgeen door de opening van een van de schakelaars S1-S3 gereflecteerd wordt.

35 De tijdteller 204 is zodanig ontworpen dat hij zolang hij aan het tellen is, dat wil zeggen niet uitgeteld is, aan zijn uitgangsleiding 210 een logisch laag signaal zal afgeven. Het logische lage signaal op de leiding 10 wordt door de inverter 212 omgekeerd die op zijn beurt via de diode D20 verbonden is met de ingang van de versterker 200. Als 40 gevolg hiervan wordt de uitgang van de versterker 200 in een lage toe- 8401874 15 stand vergrendeld waardoor de transistor Q10 in geleidende toestand wordt gehouden zodat vermogen aan de schakelingscomponenten wordt toegevoerd tot het tijdstip dat de teller 204 uitgeteld is. De tijd-perio-de van de teller 204 is zodanig gekozen dat deze voldoende groot is om 5 de stuureenheid 12 in staat te stellen het feitelijke inspectieproces te beginnen waarbij de sondenaald het voorwerp contacteert. In het algemeen is een tijdperiode van verscheidene minuten voldoende voor dit doel. De tijdperiode kan door middel van de potentiometer P20 die de oecillatiefrequentie van de tijdvertragingsoscillator 202 bepaalt, in-10 gesteld worden. Oscillaties van hogere frequentie van de oscillator 202 hebben tot gevolg dat de teller 204 sneller telt en derhalve in een kortere tijd uitgeteld raakt, en omgekeerd. Het opwekken van verschillende tijdvertragingen ligt natuurlijk binnen het vermogen van de gebruikelijke praktijkman.

15 De draaggolfoscillator 220 en de deler 222 werken samen om de fre quentie te bepalen waarop de lichtemissiedioden 50-54 hun infrarode straling terug uitstralen naar de kop 40. Zoals gebruikelijk heeft de oscillator 220 als hoofdklok een kristal 224 met een bekende resonan-tiefrequentie. De oscillator 220 vormt de oscillaties van het kristal 20 224 om in een vorm die geschikt is om klokpulsen aan een gebruikelijke digitale deler, zoals de deler 222, te verschaffen. De deler 222 fungeert als een geschikt middel om de door de lichtemissiedioden 50-54 afgegeven frequentie te verschuiven wanneer de sondenaald een voorwerp contacteert. In dit bepaalde voorbeeld deelt de deler 222 de pulsen van 25 1,8 MHz van de draaggolfoscillator 220 door het getal 12 en verschaft hij derhalve aan zijn uitgang signaalfrequenties van ongeveer 150 KHz. Het uitgangssignaal van de deler 222 wordt toegevoerd aan een aandrijf-transistor Q12 of een andere geschikte schakeling voor het aandrijven van de lichtemissiedioden 50-54 op de door het deleruitgangssignaal be-30 paalde frequentie. Wanneer derhalve in dit voorbeeld de kop 40 de straalinschakelopvolging start, reageert de sonde 30 hierop door de transmissie van infrarode straling op een gegeven frequentie te beginnen. De sondetransmissie wordt door de fotodetector 170 in de kop 40 gedetecteerd die op zijn beurt een aanduiding aan de stuureenheid 12 35 afgeeft dat de sonde 30 op de juiste wijze werkt en klaar is om de son-deerreeks te beginnen. Wanneer de sonde 30 niet op deze wijze reageert, kunnen geschikte voorzorgsmaatregelen genomen worden.

Wanneer de sondenaald 56 een voorwerp contacteert, zal een van de drie schakelaars S1-S3 in de sonde-eenheid 140 opengaan. De opening van 40 een van de schakelaars S1-S3 heeft twee dingen tot gevolg. Ten eerste 8401874 16 wordt de tijdteller 201 teruggesteld naar het begin van zijn tijdreeks. Ten tweede wordt een verschuiving in de door de lichtemissiedioden 50-54 afgegeven frequentie teweeggebracht. Dit kan op verschillende manieren gebeuren. In de voorkeursuitvoering echter heeft het openen van 5 een van de schakelaars S1-S3 tot gevolg dat de vergelijker 228 omhoog gaat. Het uitgangssignaal van de vergelijker 228 wordt via de OF poort 208 toegevoerd aan de terugstelingang van de teller 204 en de teller wordt derhalve teruggesteld. Daarenboven wordt het uitgangssignaal van de vergelijker 228 via de leiding 229 toegevoerd aan een frequentie-10 sleutelingang van de deler 222 waardoor deze de klokpulsen van de draaggolfoscillator 220 door een ander getal deelt, in dit geval door het getal 13. De uitgangssignalen van de deler 222 worden hierdoor in frequentie tot ongeveer 138 KHz veranderd. Derhalve wordt de frequentie van de door de lichtemissiedioden 50-54 afgegeven infrarode straling 15 verschoven in vergelijking tot de frequentie welke afgegeven werd toen de sonde in het begin ingeschakeld was. Deze frequentieverschuiving wordt door de fotodetector 170 gedetecteerd en aan de stuureenheid 12 af gegeven om daarmede aan te duiden dat de naald een voorwerp, normaal een werkstukoppervlak, contacteert. De stuureenheid 12 kan uit de ken-20 nis van de positie van de naald 56, wanneer dit signaal ontvangen wordt, nauwkeurig de afmetingen van het werkstuk berekenen of andere nuttige informatie afleiden.

De stuureenheid 12 kan de sonde 30 in contact met andere werkstuk-oppervlakken bewegen, waarbij de sonde telkens reageert door een ver-25 schuiving in de door de sonde afgegeven infrarode straling. De tijdpe-riode van de tijdteller 204 is zodanig gekozen dat hij langer is dan de tijd welke tussen naaldcontacten zal verlopen. Wanneer de sonde-aktie beëindigd is kan de stuureenheid 12 voortgaan met andere machinale-be-werkingsakties zoals gewenst is. Er is geen behoefte om willekeurige 30 andere signalen op te wekken om de sonde uit te schakelen daar de energie van de batterijen automatisch afgeschakeld wordt wanneer de teller 204 eenmaal uitgeteld is. In dit geval zal de uitgangsleiding 210 daarvan omhoog gaan hetgeen uiteindelijk in de omgekeerde voorspanning van de basis-emitterjunctie van de transistor Q10 resulteert. Hierdoor komt 35 de transistor Q10 in niet-geleidende toestand. Op deze wijze is het enige verbruik van de batterijen 80, 82 de lekstroom van de halfgeleiders en de fotostroom van de fotodetector 48. Kenmerkend kan deze stroom zeer klein zijn, vaak minder dan 300 microamp. Dientengevolge zijn de componenten die meer vermogen opnemen ontkoppeld van de batte-40 rijvoeding totdat zij in feite voor de verwachte sondetoepassing nodig 8401874 * 17 zijn. Bij voorkeur zijn deze componenten gemaakt uit CMOS halfgeleider-technieken teneinde nog verder op verbruik van de batterijen in bedrijf te besparen.

Bij wijze van niet beperkend voorbeeld wordt toegelicht dat de 5 draaggolfoscillator 220 gevormd wordt door een kristalgestuurde tran-sistorcomponent No. 2N2222, de deler 222 door een van National Semiconductor beschikbare LM4526, de tijdvertragingsoscillator 202 gevormd wordt door de ene helft van een geïntegreerde schakeling LM2903 beschikbaar van National Semiconductor, en de tijdteller 204 door een 10 eveneens van National Semiconductor beschikbare LM4040.

IV. Contactinschakellng

De eerder in samenhang met fig. 3 beschreven contactinschakeling-techniek kan als een alternatief voor de in paragraaf XII beschreven straalinschakelingstechniek gebruikt worden. Beide technieken hebben 15 hetzelfde algemene doel, dat wil zeggen besparen op de levensduur van batterijen. In sterke mate zijn de sondeconstructie en de schakeling voor beide technieken hetzelfde. Een schema van de sondeschakeling voor de contactinschakelingstechniek is in fig. 12 aangegeven. Deze schakeling komt overeen met die van fig. 11 en derhalve zullen dezelfde ver-20 wijzingscijfers gebruikt worden voor het aanduiden van gemeenschappelijke componenten.

Uit een vergelijking van beide figuren blijkt dat het hoofdverschil het weglaten is van de fotodetector 48 en de bijbehorende induc-tiespoel L10 ten gunste van de weerstand B50 en de condensator C50. De-25 ze schakeling verschilt eveneens hierin dat hij een leiding 231 heeft die verbonden is tussen de sondeschakelaars S1-S3 en het knooppunt NI verbonden met de ingang van de omkeerversterker 200. De transistor Q10 wordt in niet-geleidende toestand gehouden tot het tijdstip dat een van de schakelaars S1-S3 open gaat als gevolg van het feit dat de naald 56 30 het referentie-oppervlak 60 (fig. 3) contacteert. Dit komt doordat de schakelaars S1-S3 de Ingang van de versterker 200 op in wezen aardni-veau houden zolang zij gesloten zijn, dat wil zeggen wanneer de sonde-naald niets contacteert of aanraakt. Wanneer echter de naald 56 het referentie-oppervlak 60 contacteert, gaat een van de schakelaars S1-S3 35 open en heeft tot gevolg dat de condensator C50 begint te laden. Bij voorkeur zijn de waarden van de weerstanden R50 en R18 evenals die van de condensator C50 zodanig gekozen dat zij een RC tijdconstante verschaffen die het tijdstip vertraagt waarin de condensator C50 tot een spanning geladen wordt die voldoende Is om na omkering door de verster-40 ker 200 de transistor Q10 in te schakelen. Hiervoor is nodig dat de 8401874 « 18 stuureenheid 12 de sondenaald 56 tegen het referentie-oppervlak 60 houdt gedurende een bepaalde tijdperiode, bijvoorbeeld gedurende een seconde. Door deze procedure wordt gewaarborgd dat toevallige stoten tegen de sondenaald of andere vreemde uitwendige faktoren, zoals elek-5 trische ruis, niet op foutieve wijze de sonde activeren.

Wanneer eenmaal de condensator C50 voldoende geladen is, zal de transistor Q10 inschakelen en vermogen vanaf de batterijen 80, 82 toevoeren aan de sondetransmissiecomponenten. De teller 204 zal teruggesteld worden en zijn uitgangssignaal via de leiding 210 afgeven om de 10 transistor Q10 in zijn geleidende toestand te vergrendelen. In deze uitvoering zal de deler in het begin de laagste van de twee uitgangs-frequenties opwekken als gevolg van het omklappen van de vergelijker 228 terwijl de sondenaald 56 het referentie-oppervlak contacteert. De stuureenheid 12 kan echter op geschikte wijze geprogrammeerd worden om 15 dit initiële sondesignaal als een aanduiding te beschouwen dat de sonde op de juiste wijze ingeschakeld is en klaar is om over te gaan tot het inspecteren van het werkstuk.

De stuureenheid 12 zal uitgaande van de kennis dat de sonde 30' op de juiste wijze werkt dan beginnen met de werkstukinspectieprocedure 20 .waarbij de naald 56 verschillende werkstukoppervlakken contacteert.

Wanneer de naald 56 eenmaal van het referentie-oppervlak 60 is wegbewogen, sluiten de schakelaars S1-S3 waardoor de deler 222 de lichtemis-siedioden 50-54 op de andere frequentie zal aandrijven. Zodra de naald een werkstukoppervlak contacteert, opent een van de schakelaars S1-S3 25 opnieuw waardoor de vergelijker 228 omklapt. Dit resulteert in het terugstellen van de teller 204. Door het omklappen van de vergelijker 228 wordt eveneens een uitgangssignaal via de leiding 229 aan de deler 222 toegevoerd waardoor het uitgangssignaal daarvan verandert en daarom de uitgangssignalen van de lichtemissiedioden 50-54 in frequentie ver-30 schuiven. Deze procedure zet zich voort tot het tijdstip dat de werkstukinspectieprocedure beëindigd is, waarbij de batterijvoeding automatisch van de sondeschakeling wordt afgeschakeld wanneer de tijdschake-ling 204 eenmaal uitgeteld is.

Resumé 35 Het zal bij lezing van bovenstaande beschrijving duidelijk zijn dat er verscheidene belangrijke vooruitgangen in de werkstukinspectie-techniek zijn gegeven. Elke uitvoering is beschreven in samenhang met de beste mode die op het moment overwogen wordt om deze inventieve technieken toe te passen.

40 Het zal echter duidelijk zijn dat wijzigingen of verbeteringen 8401974 19 aangebracht kunnen worden zonder buiten het kader van de uitvinding te treden. Het zal bijvoorbeeld duidelijk zijn dat de straalinschakeling of contactinschakelingstechnieken gebruikt kunnen worden met typen sondes die anders zijn dan de specifiek aangegeven typen.

8401874

Claims

1. Inrichting voor gebruik in een machinewerktuigstelsel, welke inrichting voorzien is van eerste middelen voor het detecteren van informatie omtrent een werkstuk, waarbij de eerste middelen omvatten 5 schakelingsmiddelen om op het werkstuk betrekking hebbende informatie over te dragen aan een op afstand opgestelde ontvanger, een voedingsbron, en detectiemiddelen om vermogen vanaf de bron toe te voeren aan de schakeling om bij ontvangst van een bepaald signaal de werking daarvan mogelijk te maken; en op afstand van de eerste middelen opgestelde 10 tweede middelen om draadloos het bepaalde signaal over te dragen aan de detectiemiddelen teneinde hierdoor de toevoer van vermogen aan de schakeling te starten, waarbij de verbruik van vermogen uit de bron tot een minimum beperkt wordt door op selectieve wijze energie daarvan te gebruiken alleen tijdens perioden van verwacht gebruik.

2. Inrichting volgens conclusie 1, waarin de schakelingsmiddelen een tijdketen omvatten om de toevoer van vermogen van de bron aan de schakeling af te schakelen na een vooraf bepaalde tijdperiode.

3. Inrichting volgens conclusie 2, waarin de vooraf bepaalde tijdperiode gemeten wordt vanaf het tijdstip waarop vermogen van de bron in 20 het begin toegevoerd wordt aan de schakeling, of een aanduiding dat de eerste middelen een detectiebewerking ondergaan hebben.

4. Inrichting voor gebruik in een machinewerktuigstelsel om contact met een werkstuk te detecteren, welke inrichting omvat sondemidde-len met een naald om het werkstuk te contacteren, schakelingsmiddelen 25 om op het naaldcontact betrekking hebbende informatie draadloos over te dragen aan een op een afstand opgestelde ontvanger, een batterijvoe-dingsbron, en fotodetectiemiddelen om vermogen vanaf de batterij aan de schakeling toe te voeren teneinde de werking daarvan mogelijk te maken bij ontvangst van een gegeven optisch signaal; en op afstand van de 30 sonde opgestelde eerste middelen om het gegeven optische signaal over te dragen aan de fotodetectiemiddelen in de sonde voorafgaande aan het verwachte gebruik daarvan waardoor verbruik van vermogen uit de batterij tot een minimum beperkt wordt.

5. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de sondeschakeling een 35 tijdketen heeft die de toevoer van vermogen van de batterij onderbreekt nadat een vooraf bepaalde tijdperiode is verlopen vanaf het opwekken van het gegeven signaal of naaldcontact met het werkstuk.

6. Inrichting volgens conclusie 5, waarin het gegeven optische signaal een straal van infrarode straling met hoge intensiteit is.

7. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de sonde verder bevat 8401874 met de schakelingsmiddelen verbonden optische transmissiemiddelen om infrarode signalen uit te zenden die naaldcontact met het werkstuk aanduiden.

8. Inrichting volgens conclusie 4, waarin de eerste middelen ver-5 der omvatten een huis met een straalbuis daarin, een fotodetector en een infrarood filter dat een opening in een wand van het huis afdekt.

9. Inrichting volgens conclusie 8, waarin het huis verder bevat een lens om de infrarode straling van de probe te focusseren op de fotodetector.

10. Inrichting volgens conclusie 7, waarin de sondeschakeling een gegeven frequentie opwekt om de optische transmissie-organen aan te drijven wanneer eerst vermogen vanaf de batterij wordt toegevoerd en om de frequentie te verschuiven wanneer de naald het werkstuk contacteert.

11. Werkwijze voor het toepassen van een batterijgevoede sonde in een machinewerktuigstelsel, welke werkwijze omvat het opwekken van een optisch signaal voorafgaande aan het verwachte gebruik van de sonde; het detecteren van het signaal in de sonde; en het gebruiken van het gedetecteerde signaal om vermogen vanaf de batterij aan elektrische 20 componenten in de sonde toe te voeren gedurende een tijdperiode die voldoende is om de sonde de gewenste akties op een werkstuk te laten uitvoeren.

12. Werkwijze volgens conclusie 11, verder omvattende de stappen van het overdragen van een optisch signaal van de gegeven frequentie 25 vanaf de sonde, wanneer vermogen vanaf de batterij in het begin toegevoerd wordt aan de schakelingscomponenten; en het verschuiven van de frequentie van het overgedragen optische signaal wanneer de sonde het werkstuk contacteert.

13. Werkwijze volgens conclusie 11, verder omvattende de stap van 30 het onderbreken van de toevoer van vermogen van de batterij aan de schakelingscomponenten nadat een vooraf bepaalde tijdperiode verlopen is vanaf de detectie van het optische signaal of het sondecontact met het werkstuk.

14. Sonde voor het detecteren van informatie omtrent een werkstuk, 35 welke sonde omvat schakelingsmiddelen voor het draadloos overdragen van informatie omtrent het gedetecteerde werkstuk aan een op afstand opgestelde ontvanger, een batterijvoedingsbron, en detectiemiddelen om de toevoer van vermogen van de batterij aan de schakelingsmiddelen te initiëren teneinde de werking daarvan mogelijk te maken bij de ontvangst 40 van een gegeven draadloos overgedragen signaal. 8401874

15. Sonde volgens conclusie 14, waarin de detectiemiddelen een fo-todetector zijn die op een gegeven optisch signaal reageert.

16. Sonde volgens conclusie 14, waarin het gegeven optische signaal een straal van infrarode straling van hoge intensiteit is.

17. Inrichting voor gebruik in een sondestelsel gebruikt door een machinewerktuiginrichting, welke inrichting omvat een houder met een lichtbron en een fotodetector daarin, middelen voor het bekrachtigen van de lichtbron voorafgaande aan de sonde-aktie, en met de fotodetector verbonden middelen om de ontvangst van optische signalen, die op de 10 sonde-aktie betrekking hebbende informatie bevatten, te detecteren.

18. Inrichting volgens conclusie 16, waarin de lichtbron een straal- of flitsbuis is, waarbij de fotodetector op infrarode straling reageert, en waarbij de houder een infrarood filter heeft om in wezen licht in het door de straalbuis opgewekte zichtbare spectrum uit te 15 filteren.

19. Inrichting volgens conclusie 16, waarin de houder verder lensmiddelen heeft om de optische signalen op de fotodetector te focusse-ren.

20. Werkwijze voor het gebruiken van een batterijgevoede sonde in 20 een machinewerktuigstelsel, welke werkwijze omvat het door de sonde contacteren van een referentie-oppervlak en het in antwoord daarop toevoeren van vermogen van de batterij aan elektrische componenten in de sonde, het gebruiken van de sonde om informatie omtrent een werkstuk te detecteren, en het afschakelen van vermogen van de batterij na een 25 vooraf bepaalde tijdperiode.

21. Werkwijze volgens conclusie 20, verder omvattende de stap van het draadloos overdragen van informatie omtrent het gedetecteerde werkstuk aan een op afstand opgestelde ontvanger.

22. Sonde voor het detecteren van informatie omtrent een werkstuk, 30 welke sonde tenminste één optisch transmissie-orgaan heeft om informatie aan een op afstand opgestelde ontvanger over te dragen, elektrische componenten om het optische orgaan aan te drijven, en tenminste een batterij om energie aan de componenten toe te voeren, verder voorzien van ingangsketenmiddelen met een fotodetector en een inductiespoel ge- 35 koppeld met de batterij om een uitgangssignaal van een gegeven amplitude op te wekken in antwoord op een op afstand opgewekte lichtstraal, en schakelaarmiddelen die in antwoord op het uitgangssignaal energie van de batterij toevoeren aan de elektrische componenten teneinde een optische transmissie van de informatie aan de op afstand opgestelde ontvan-40 ger mogelijk te maken. 8401874

23* Sonde volgens conclusie 22 verder voorzien van een tijdketen om een vergrendelsignaal op te wekken teneinde de schakeiaarmiddelen In een gegeven stand te houden waardoor de batter!jverbinding gedurende een vooraf bepaalde tijdperiode aangehouden wordt; eerste middelen om 5 te detecteren wanneer de sonde een voorwerp contacteert; tweede middelen om tenminste twee verschillende frequenties op te wekken voor het aandrijven van het optische transmissie-orgaan, waarbij de eerste middelen verbonden zijn met de tijdketen en tweede middelen om de tijdketen terug te stellen en een verschuiving in frequentie teweeg te bren-10 gen wanneer de sonde een voorwerp detecteert.

24. Sonde voor het detecteren van informatie omtrent een werkstuk, welke sonde tenminste een optisch transmissie-orgaan heeft om informatie over te dragen aan een op afstand opgestelde ontvanger, elektrische componenten om het optische orgaan aan te drijven, en tenminste een 15 batterij voor het toevoeren van energie aan de componenten, verder voorzien van schakeiaarmiddelen om op selectieve wijze energie van de batterij toe te voeren aan de componenten in afhankelijkheid van de toestand daarvan, en ingangsketenmiddelen die in antwoord op sondecon-tact met een voorwerp een signaal opwekken dat voldoende is om de toe-20 stand van de schakeiaarmiddelen te veranderen waardoor energie van de batterij aan de componenten toegevoerd wordt.

25. Sonde volgens conclusie 24, waarin de sonde tenminste een normaal gesloten contact heeft dat geopend wordt wanneer de sonde een voorwerp contacteert, en waarin de ingangsketen verder met de batterij 25 en het contact verbonden capacitieve middelen heeft om energie van de batterij op te slaan wanneer het contact geopend wordt en om een uitgangssignaal van voldoende amplitude op te wekken na een vooraf bepaalde tijdperiode om de toestand van de schakeiaarmiddelen te wijzigen.

26. Sonde volgens conclusie 25, verder voorzien van een tijdketen 30 voor het opwekken van een vergrendelsignaal om de schakeiaarmiddelen in de toestand te houden om de verbinding van de batterij met de componenten gedurende een vooraf bepaalde tijdperiode aan te houden; eerste middelen om te detecteren wanneer de sonde een voorwerp contacteert; tweede middelen om tenminste twee verschillende frequenties op te wek-35 ken voor het aandrijven van het optische transmissie-orgaan, waarbij de eerste middelen verbonden zijn met de tijdketen en tweede middelen om de tijdketen terug te stellen en een verschuiving in frequentie teweeg te brengen wanneer de sonde een voorwerp contacteert. -H-I-HH- 84 0 1 874