WO1996001976A1 - Device for recording changes in position or movements over short distances - Google Patents

Device for recording changes in position or movements over short distances Download PDF

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WO1996001976A1
WO1996001976A1 PCT/DE1995/000862 DE9500862W WO9601976A1 WO 1996001976 A1 WO1996001976 A1 WO 1996001976A1 DE 9500862 W DE9500862 W DE 9500862W WO 9601976 A1 WO9601976 A1 WO 9601976A1
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receiver
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light
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PCT/DE1995/000862
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Uwe Engberts
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Uwe Engberts
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/16Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring the deformation in a solid, e.g. optical strain gauge
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01VGEOPHYSICS; GRAVITATIONAL MEASUREMENTS; DETECTING MASSES OR OBJECTS; TAGS
    • G01V8/00Prospecting or detecting by optical means
    • G01V8/10Detecting, e.g. by using light barriers
    • G01V8/12Detecting, e.g. by using light barriers using one transmitter and one receiver

Definitions

  • the invention relates to a device for registering changes in position or movements over distances of less than a few millimeters, preferably over distances of fractions of a millimeter, in particular a device for monitoring at least one force acting on an object and leading in any case to a relative movement.
  • strain gauges devices of the type mentioned at the outset are known, for example as so-called “strain gauges", by means of which e.g. Weight forces or other loads or movements or changes in position that occur as a result are to be registered.
  • Such devices have preferred directions due to their design, in which they can register forces or movements.
  • a microphone in which acoustic waves lead to small relative movements of microphone elements, which in turn are registered, recorded or converted into movements at another location, for example in the area of a loudspeaker.
  • the invention has for its object to show a device of the type mentioned, which is relatively inexpensive, ensures high accuracy, easy to arrange, maintain and calibrate and can possibly also detect forces or movements in different directional components.
  • a device which is distinguished by a sensor device comprising a transmitter for electromagnetic radiation and a receiver for this radiation, the transmitter and the receiver being arranged at a distance from one another so that there is a space between them a movement path that runs approximately with respect to the radiation of a movement body suitable for partially interrupting the radiation region and performing or indicating the change in position or the movement.
  • the sensor device according to the invention could be a light barrier, as shown in FIG a preferred development is also provided according to the invention.
  • the radiation path of the sensor device essentially either the object that is moving at all or a moving body, quasi a pointer, which reflects the movement of another object, because it is coupled to this object in some way, for example.
  • the movement body is designed as an interrupter for the light path of a light barrier, which is oriented with its free end section, approximately transversely to the light path, partially immersed in the light path and partially blocked.
  • the interrupter and the light barrier are arranged at a distance from one another on the object on which forces act, and at such a distance from one another that the free end section of the interrupter can dip into the light path and thus partially obscure the light transmitter from the light receiver.
  • the interrupter can in principle be of any length, for example as a strip-shaped pointer.
  • Photo eye because the object is for example bends, stretches or compresses. As a result, the occlusion or the interrupted area of the light path through the interrupter is changed, namely continuously changed, which an analog light barrier in particular can register very precisely on the basis of the respective light reception. It is quite conceivable to quantitatively detect path changes of the interrupter of approximately 0.01 micrometers.
  • the device according to the invention can be used in a simple manner, for example to register 5 occurring forces on machine tools, which could generally be reaction forces of the tool actuation, as a result of which conclusions could be drawn about the activity of the tool.
  • a device according to the invention could, for example, also be arranged on cranes or the like in order to monitor weight loads which could lead to changes in the shape of the crane construction. Another possibility would be e.g. in arranging a device according to the invention on a workpiece at 5 machining it and e.g. thereby checking the processing progress.
  • the movement body could also be coupled, for example, to the membrane of a microphone, as a result of which the membrane movements could be registered very precisely and further processed electrically. Also e.g. Purposes in optics would be conceivable.
  • the interrupter or the moving body can be in various orientations on an object to be ordered. Accordingly, movements or forces that act in different directions could be registered.
  • An alternative embodiment of the device according to the invention is characterized by a sensor device comprising at least one transmitter for electromagnetic radiation and at least one receiver for this radiation, the transmitter and the receiver for changing the width of the overlap the transmission area and the reception area are arranged to be movable relative to one another.
  • a moving body is not required or is very difficult to provide. In such a case, it may be sufficient if the movement takes place between the elements of the sensor device itself, that is to say the transmitter and the receiver move relative to one another. The resulting change in the overlap of the transmission area and the reception area leads to a corresponding change in the output signal of the receiver, so that this relative movement can also be registered very precisely and implemented electrically.
  • a particularly precise registration is possible if, as provided in accordance with a further development of the invention, two receivers arranged next to one another in the transmission range of the transmitter are used, in particular if these two receivers are switched in opposite directions to one another.
  • the measure of the two receivers arranged next to one another and preferably working in opposite directions means not only an improvement in the accuracy in the case of receivers moving relative to one another on the one hand and transmitters on the other hand, but also when using a moving body between the receivers and the transmitter.
  • the moving body With such a device, it is no longer necessary for the moving body to be immersed in the radiation area as an interrupter and to cover it more or less as a percentage due to its position and .length or width, but it may also be possible to do more when using two receivers needle-shaped moving bodies are used which run parallel to the parting plane between the two receivers.
  • the smallest movements of such a needle shape can be registered, namely depending on whether the larger part of this needle is in the reception range of one receiver or the other receiver.
  • very fine movements can be registered through the parting plane of the two adjacent receivers.
  • the device comprises a reference receiving unit for regulating and controlling a standard transmission power of the transmitter.
  • the transmission power of the transmitter is always controlled and kept stable, in order to be able to assume a constant transmission power, particularly in the case of successive comparative measurements.
  • component characteristics are also advantageously negligible with regard to their possibility of error sources. Soiling or other changes to the transmitter or receiver can also be compensated for.
  • a reference receiver is not absolutely necessary to control the transmitter. If a transmitter faces two receivers, the difference in the output signals of the receivers could be used to register changes in position, while the sum of the output signals can serve to control the transmitter and as a kind of reference signal.
  • the transmitter can be a light-emitting photodiode and the receiver can be a photocell.
  • the interrupter and the light barrier can have brackets which are separate from one another and can thus be arranged on the object separately from the outset, so that a relative movement between the shape of the object is immediate the light barrier and the interrupter enters.
  • the interrupter and the light barrier can also be preassembled on a common carrier, which in turn can be arranged on the object.
  • the carrier itself is subject to the same forces as the object itself, so that sufficient relative movements between the light barrier and the interrupter can occur even with such an arrangement. The occurring relative movements on the object itself are hardly falsified by the wearer if the wearer is flexible.
  • the carrier may well be considered to form the carrier, for example, from an elastic material, for example as a rubber mat or the like, but it can also be provided that the carrier has at least at least one weakening range between the point of application of the interrupter and the point of application of the light barrier in terms of its flexural rigidity and / or its tensile strength is weakened, the interrupter protruding beyond this weakened area.
  • the carrier element could be made thinner in the weakened area, for example by A material recess is provided in the weakened area.
  • the carrier can also be designed to be resilient, for example in the weakened area, for example by is folded in the broadest sense, with, for example, an additional thinner material taking a meandering or accordion-like course.
  • the monitoring device in addition to the sensor device, the monitoring device according to the invention must include evaluation electronics and the like, by means of which the light fluctuations which result from the movement of the interrupter can be detected and evaluated. In principle, however, this is conventional - 9 -
  • FIG. 1 is a side view of an embodiment of a sensor device according to the invention.
  • FIG. 2 shows a top view of the sensor device according to FIG. 1,
  • FIGS. 1 and 2 shows the output signal of the light barrier of the sensor device shown in FIGS. 1 and 2 over time for monitoring time-limited forces
  • FIG. 4 shows a further embodiment of a device according to the invention with a sensor device with a more needle-shaped moving body in plan view
  • FIG. 5 shows the device according to FIG. 4 in a side view
  • Fig. 6 shows another embodiment of a device according to the invention with mutually relatively movable receiver and transmitter units.
  • FIG. 1 shows a side view of an exemplary embodiment of a sensor device according to the invention of a monitoring device according to the invention.
  • the sensor device comprises a light barrier with a light transmitter 1 and a light receiver 2, of which only the light transmitter 1 is shown in FIG. 1 and the light receiver 2 is omitted for better insight.
  • the sensor device comprises a strip-shaped interrupter 3 which, with its free end, which is formed obliquely in the exemplary embodiment shown, plunges into the light path between the light transmitter 1 and the light receiver 2 and partially, namely approximately half, interrupts this light path .
  • the light barrier consisting of light transmitter 1 and light receiver 2 on the one hand, and the interrupter 3 on the other hand are mounted with different points of attack on a carrier 4 at a distance from one another which is bridged by the interrupter 3.
  • the carrier 4 has a weakened region 5 in which the carrier is designed to be resilient.
  • the material of the carrier 4 is made thinner in this area and folded in the broadest sense by taking a meandering or accordion-like course in the side view.
  • the carrier 4 can in turn be arranged with the aid of fastening screws 6 on a surface of an object to be monitored. If forces act on this object, they also lead to changes in shape of the carrier 4, in particular through the weakened region 5 of the carrier 4, in that the carrier 4 stretches, compresses or bends. This results in relative movements between the interrupter 3 and the light barrier 1, 2, so that the light enters the Light receiver 2 changes (continuously).
  • the carrier 4 could also simply have a material cut-out, so that, as indicated by dashed lines 7, it is only thinner in this area.
  • the carrier 4 shown can be made of metal, for example.
  • An even greater relative mobility between the interrupter 3 and the light barrier 1, 2 can be achieved in that the carrier 4 is completely severed, for example in the area of the dash-dotted line 8, so that brackets for the interrupter 3 and the light barrier 1 to be arranged separately are 2 arise.
  • the carrier 4 from an elastic material, for example as a rubber strip or the like.
  • the function I shown in FIG. 3 could be integrated for both forces in a period between a time t1 and a t2 and the area integral obtained in this way is compared quantitatively with the two forces.
  • the fixing of the times t1 and t2 is arbitrary and only has to be equated for both forces to be compared. It is advisable, however, to set the times in such a way that either the maximum of the force or, as shown in FIG. 3, the increase before the maximum is recorded, because such time ranges are particularly meaningful and in comparison the highest percentage Ensure accuracy.
  • FIG. 4 shows a top view of a further embodiment of a device according to the invention.
  • the carrier 4 has a U shape on. On the legs of this U-shape, a light transmitter 1 and two light receivers 2 arranged opposite and next to one another are arranged on the inside. The light receivers 2 work in opposite directions to each other. Between the light transmitter 1 and the light receivers 2 there is a movement body 3, which in this exemplary embodiment is more needle-shaped and is oriented transversely to the legs of the carrier 4, that is to say parallel to the parting plane between the two light receivers 2. The movement of the movement body would preferably be parallel to the legs of the carrier 4, that is to say transversely to the longitudinal extent of the movement body 3 and transversely to the parting plane between the light receivers 2.
  • This movement or change in position of the body 3 would make it more of the reception area of the one receiver 2 and slightly more cover the other light receiver 2.
  • This change can be registered very precisely on account of the light receivers 2 working in opposite directions, and also in their chronological sequence, not only with regard to the movement path.
  • the device according to FIG. 4 has a reference receiver 9, which checks the transmission power of the light transmitter 1 as continuously as possible and regulates it to a standard value by means of control electronics.
  • FIG. 5 shows the device according to FIG. 4 in a side view.
  • the sensor device consisting of a light transmitter 1 and two light receivers 2 working in opposite directions to one another, is in principle constructed in exactly the same way as the device according to FIG. 4. This device also has a reference receiver 9.
  • this device does not require an interrupter or moving body 3.
  • the light transmitter 1 and the light receiver 2 are rather mounted on two separate supports or holders 4, so that the light transmitter 1 and the light receiver 2 move relative to one another can, whereby the overlap of the transmission range of the light transmitter 1 with the respective 5 reception area of each light receiver 2 changes with the movement.
  • the carriers 4 can be connected to objects or objects 10, the relative movement of which is actually to be registered.
  • the indicated objects 10 can, however, also only be regions of a single object 10, which, for example, carry out relative movements to one another by compressing the object or the like.
  • the reference receiver 9 is gem. 4 5 and 6 are suitable to compensate for any errors that may occur, for example also errors that could occur, for example, due to temperature fluctuations, aging processes or other faults.

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Abstract

The invention relates to a device for recording changes in position or movements over short distances of less than a few millimetres, preferably distances of fractions of a millimetre, and especially a device for monitoring at least one force acting on an object and resulting in a relative movement. The aim of the invention is to provide a device of the aforementioned design which is relatively economical to produce, ensures great accuracy, is easy to set up, maintain and calibrate and is capable of detecting forces or movements even in different directional components. This aim is reached by a device in the form of a sensor arrangement consisting of a transmitter for electromagnetic radiation and a receiver therefor, in which the transmitter and receiver are spaced apart.

Description

Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über kleine WegstreckenDevice for registering changes in position or movements over short distances
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über Wegstrecken kleiner als einige Millimeter, vorzugsweise über Wegstrecken von Bruchteilen eines Millimeters, insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relativen Bewegung führenden Kraft.The invention relates to a device for registering changes in position or movements over distances of less than a few millimeters, preferably over distances of fractions of a millimeter, in particular a device for monitoring at least one force acting on an object and leading in any case to a relative movement.
Grundsätzlich sind Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung bekannt, beispielsweise als sogenannte "Dehnungsmeßstreifen", durch die z.B. Gewichtskräfte oder sonstige Belastungen bzw. dadurch auftretende Bewegungen oder Positionsveränderungen registriert werden sollen.Basically, devices of the type mentioned at the outset are known, for example as so-called "strain gauges", by means of which e.g. Weight forces or other loads or movements or changes in position that occur as a result are to be registered.
Andere Einrichtungen machen sich beispielsweise den piezoelektrischen Effekt zu Nutze.Other devices take advantage of the piezoelectric effect, for example.
Dabei weisen derartige Vorrichtungen durch ihre Ausbildung bedingte Vorzugsrichtungen auf, in denen sie Kräfte bzw. Bewegungen registrieren können.Such devices have preferred directions due to their design, in which they can register forces or movements.
Aber auch außerhalb des Bereiches der Kräftemessung kann es wichtig sein, kleinste Bewegungen zu registrieren oder sogar elektrisch umzusetzen. Eine Beispiel hierfür ist ein Mikrofon, bei dem akustische Wellen zu kleinen Relativbewegungen von Mikrofonelementen führen, die ihrerseits wiederum registriert, aufgezeichnet oder an anderer Stelle wieder in Bewegungen, z.B. im Bereich eines Lautsprechers, umgesetzt werden.But also outside the area of force measurement it is important to register the smallest movements or even to implement them electrically. An example of this is a microphone in which acoustic waves lead to small relative movements of microphone elements, which in turn are registered, recorded or converted into movements at another location, for example in the area of a loudspeaker.
Bekannte Vorrichtungen der eingangs genannten Gattung sind häufig entweder relativ ungenau oder zur Erzielung einer höheren Genauigkeit relativ kompliziert und kostenaufwendig. Auch die Wartung und Eichung derartiger Vorrichtungen ist häufig nicht einfach.Known devices of the type mentioned are often either relatively inaccurate or relatively complicated and costly to achieve higher accuracy. The maintenance and calibration of such devices is often not easy.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der eingangs genannten Gattung aufzuzeigen, die relativ kostengünstig ist, eine hohe Genauigkeit gewährleistet, einfach anzuordnen, zu warten und zu eichen ist und evtl. auch in unterschiedlichen Richtungskomponenten Kräfte bzw. Bewegungen erfassen kann.The invention has for its object to show a device of the type mentioned, which is relatively inexpensive, ensures high accuracy, easy to arrange, maintain and calibrate and can possibly also detect forces or movements in different directional components.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung gelöst, die sich auszeichnet durch eine Sensoreinrichtung bestehend aus einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Empfänger in einem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß zwischen ihnen ein Zwischenraum für einen etwa guer zur Strahlung verlaufenden Bewegungsweg eines die Positionsveränderung bzw. die Bewegung durchführenden bzw. anzeigenden, zum teilweisen Unterbrechen des Strahlungsbereiches geeigneten Bewegungskörper.This object is achieved according to the invention by a device which is distinguished by a sensor device comprising a transmitter for electromagnetic radiation and a receiver for this radiation, the transmitter and the receiver being arranged at a distance from one another so that there is a space between them a movement path that runs approximately with respect to the radiation of a movement body suitable for partially interrupting the radiation region and performing or indicating the change in position or the movement.
Die erfindungsgemäße Sensoreinrichtung könnte in einem einfachen Falle ein Lichtschranke sein, wie es nach einer bevorzugten Weiterbildung auch erfindungsgemäß vorgesehen ist.In a simple case, the sensor device according to the invention could be a light barrier, as shown in FIG a preferred development is also provided according to the invention.
Im Strahlungsweg der Sensoreinrichtung bewegt sich im wesentlichen guer dazu entweder der sich überhaupt bewegende Gegenstand oder ein Bewegungskörper, quasi ein Zeiger, der die Bewegung eines anderen Gegenstandes wiedergibt, weil er beispielsweise mit diesem Gegenstand in irendeiner Weise gekoppelt ist.In the radiation path of the sensor device essentially either the object that is moving at all or a moving body, quasi a pointer, which reflects the movement of another object, because it is coupled to this object in some way, for example.
Im Rahmen einer erfindungsgemäßen speziellen Ausbildung der Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden, insbesondere einer in ihrer Stärke zeitlich wechselnden Kraft, ist der Bewegungskörper als Unterbrecher für den Lichtweg einer Lichtschranke ausgebildet, der mit seinem freien Endabschnitt, etwa quer zum Lichtweg orientiert, teilweise in den Lichtweg eintaucht und diesen dabei teilweise versperrt.In the context of a special embodiment of the device according to the invention for monitoring at least one force acting on an object, in particular a force that changes with time, the movement body is designed as an interrupter for the light path of a light barrier, which is oriented with its free end section, approximately transversely to the light path, partially immersed in the light path and partially blocked.
Mit einer so erfindungsgemäß ausgebildeten Uberwachungs- vorrichtung ist eine überraschend genaue Registrierung von Kräften möglich. Der Unterbrecher und die Lichtschranke werden in einem Abstand zueinander an dem Gegenstand, auf dem Kräfte einwirken, angeordnet, und zwar in einem solchen Abstand zueinander, daß der freie Endabschnitt des Unterbrechers in den Lichtweg eintauchen kann und damit den Lichtsender gegenüber dem Lichtempfänger teilweise verdeckt. Dazu kann der Unter- brecher prinzipiell beliebig lang ausgebildet sein, bei¬ spielsweise als leistenförmiger Zeiger.With a monitoring device designed according to the invention, a surprisingly precise registration of forces is possible. The interrupter and the light barrier are arranged at a distance from one another on the object on which forces act, and at such a distance from one another that the free end section of the interrupter can dip into the light path and thus partially obscure the light transmitter from the light receiver. For this purpose, the interrupter can in principle be of any length, for example as a strip-shaped pointer.
Treten Kräfte am Gegenstand auf, an dem der Unterbrecher und die Lichtschranke angeordnet sind, kommt es zu relativen Bewegungen zwischen dem Unterbrecher und derIf forces occur on the object on which the interrupter and the light barrier are arranged, there are relative movements between the interrupter and the
Lichtschranke, weil sich der Gegenstand beispielsweise biegt, dehnt oder staucht. Dadurch wird die Verdeckung bzw. der unterbrochene Bereich des Lichtweges durch den Unterbrecher verändert, und zwar kontinuierlich verändert, was insbesondere eine analoge Lichtschranke anhand des jeweiligen Lichtempfanges sehr genau registrieren kann. Es ist durchaus denkbar, Wegänderungen des Unterbrechers von etwa 0,01 Mikrometer quantitativ zu erkennen.Photo eye, because the object is for example bends, stretches or compresses. As a result, the occlusion or the interrupted area of the light path through the interrupter is changed, namely continuously changed, which an analog light barrier in particular can register very precisely on the basis of the respective light reception. It is quite conceivable to quantitatively detect path changes of the interrupter of approximately 0.01 micrometers.
0 Auch relativ steife und feste Gegenstände können durch gar nicht einmal so hohe Kräfte um derartig kurze Wege verändert werden, d.h. gebogen, gedehnt oder gestaucht werden. Dadurch kann die erfindungsgemäße Vorrichtung in einfacher Weise genutzt werden, beispielsweise 5 auftretende Kräfte an Werkzeugmaschinen zu registrieren, wobei es sich in der Regel um Reaktionskräfte der Werkzeugbetätigung handeln könnte, wodurch Rückschlüsse auf die Tätigkeit des Werkzeuges gezogen werden könnten. Eine erfindungsgemäße Vorrichtung könnte aber bei- o spielsweise auch an Kränen oder dergleichen angeordnet werden, um Gewichtsbelastungen zu überwachen, die zu Formveränderungen der Krankonstruktion führen könnten. Eine andere Möglichkeit bestünde z.B. darin, eine erfindungsgemäße Vorrichtung an einem Werkstück bei 5 dessen Bearbeitung anzuordnen und z.B. dadurch den Bearbeitungsfortgang zu kontrollieren.0 Even relatively stiff and solid objects can be changed by such short distances by forces that are not so high, i.e. bent, stretched or compressed. As a result, the device according to the invention can be used in a simple manner, for example to register 5 occurring forces on machine tools, which could generally be reaction forces of the tool actuation, as a result of which conclusions could be drawn about the activity of the tool. However, a device according to the invention could, for example, also be arranged on cranes or the like in order to monitor weight loads which could lead to changes in the shape of the crane construction. Another possibility would be e.g. in arranging a device according to the invention on a workpiece at 5 machining it and e.g. thereby checking the processing progress.
Außerhalb des Bereiches der Kräfteregistrierung könnte der Bewegungskörper aber beispielsweise auch mit der 0 Membran eines Mikrofons gekoppelt sein, wodurch sehr genau die Membranbewegungen registriert und elektrisch weiterverarbeitet werden könnten. Auch z.B. Einsatzzwecke in der Optik wären denkbar.Outside the area of the force registration, the movement body could also be coupled, for example, to the membrane of a microphone, as a result of which the membrane movements could be registered very precisely and further processed electrically. Also e.g. Purposes in optics would be conceivable.
5 Der Unterbrecher bzw. der Bewegungskörper kann in ver¬ schiedensten Orientierungen an einem Gegenstand angeordnet werden. Entsprechend könnten Bewegungen oder auftretende Kräfte, die in unterschiedlichen Richtungen wirken, registriert werden.5 The interrupter or the moving body can be in various orientations on an object to be ordered. Accordingly, movements or forces that act in different directions could be registered.
Eine alternative Ausbildung der erfindungsgemäßen Vorrichtung zeichnet sich, wiederum ausgehend von der eingangs genannten Gattung, aus durch eine Sensoreinrichtung bestehend aus wenigstens einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und wenigstens einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Empfänger zur Änderung der Breite des Überlappes des Sendebereiches und des Empfangsbereiches relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.An alternative embodiment of the device according to the invention, again based on the type mentioned at the outset, is characterized by a sensor device comprising at least one transmitter for electromagnetic radiation and at least one receiver for this radiation, the transmitter and the receiver for changing the width of the overlap the transmission area and the reception area are arranged to be movable relative to one another.
Für viele Einsatzzwecke wird ein Bewegungskörper nicht benötigt oder ist dieser nur sehr schwer vorzusehen. In einem solchen Falle kann es durchaus ausreichend sein, wenn die Bewegung zwischen den Elementen der Sensoreinrichtung selbst stattfindet, also sich der Sender und der Empfänger gegeneinander verschieben. Die daraus resultierende Veränderung des Überlapps des Sendebereiches und des Empfangsbereiches führt zu einer entsprechenden Veränderung des Ausgangssignals des Empfängers, so daß auch diese Relativbewegung sehr genau registriert und elektrisch umgesetzt werden kann.For many purposes, a moving body is not required or is very difficult to provide. In such a case, it may be sufficient if the movement takes place between the elements of the sensor device itself, that is to say the transmitter and the receiver move relative to one another. The resulting change in the overlap of the transmission area and the reception area leads to a corresponding change in the output signal of the receiver, so that this relative movement can also be registered very precisely and implemented electrically.
Eine besonders genaue Registrierung ist dann möglich, wenn, wie nach einer Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, zwei nebeneinander im Sendebereich des Senders angeordnete Empfänger verwendet werden, insbesondere dann, wenn diese beiden Empfänger zueinander gegensinnig arbeitend geschaltet sind.A particularly precise registration is possible if, as provided in accordance with a further development of the invention, two receivers arranged next to one another in the transmission range of the transmitter are used, in particular if these two receivers are switched in opposite directions to one another.
Die Veränderung des Überlapps des Sendebereiches und eines der beiden Empfangsbereiche führt dann zwangsläufig zu einer entsprechenden Veränderung des Überlapps mit dem jeweils anderen Empfangsbereich, so daß eine doppelte Kontrolle dieser Veränderung gegeben ist. Besonders genau ist diese Veränderung erkennbar, wenn die Empfänger und der Sender so zueinander ausgerichtet sind, daß in einer Nullposition beide Empfänger jeweils dieselbe Sendeleistung trifft und die beiden Empfänger gegensinnig arbeiten, also in der Nullposition sich die Empfangssignale gegenseitig aufheben und sich tatsächlich eine Nullinie einstellt. Die geringste Änderung der Positionen von Empfänger und Sender zueinander führt dann zu einem sehr genau registrierbaren Gesamtausgang der beiden Empfänger.The change in the overlap of the transmission area and one of the two reception areas then inevitably leads to a corresponding change in the Overlaps with the other reception area so that this change is checked twice. This change can be seen particularly precisely if the receiver and the transmitter are aligned with one another in such a way that in a zero position both receivers each have the same transmission power and the two receivers work in opposite directions, i.e. in the zero position the received signals cancel each other out and a zero line is actually set . The slightest change in the positions of the receiver and transmitter relative to one another then leads to a very precisely recordable total output of the two receivers.
Die Maßnahme der beiden nebeneinander angeordneten und vorzugsweise zueinander gegensinnig arbeitenden Empfänger bedeutet aber nicht nur eine Verbesserung der Genauigkeit bei sich relativ zueinander bewegenden Empfängern einerseits und Sender andererseits, sondern auch bei der Verwendung eines Bewegungskörpers zwischen d n Empfängern und dem Sender.However, the measure of the two receivers arranged next to one another and preferably working in opposite directions means not only an improvement in the accuracy in the case of receivers moving relative to one another on the one hand and transmitters on the other hand, but also when using a moving body between the receivers and the transmitter.
Bei einer solchen Vorrichtung ist es nämlich nicht mehr erforderlich, daß der Bewegungskörper als Unterbrecher in den Strahlungsbereich eintaucht und diesen aufgrund seiner Position und .Länge bzw. Breite mehr oder weniger prozentual abdeckt, sondern es können bei der Verwendung von zwei Empfängern unter Umständen auch mehr nadeiförmige Bewegungskörper verwendet werden, die para¬ llel zur Trennebene zwischen den beiden Empfängern verlaufen. Es können kleinste Bewegungen einer solchen Nadelform registriert werden, nämlich je nach dem, ob der größere Teil dieser Nadel im Empfangsbereich des einen Empfängers oder des anderen Empfängers liegt. Registrierbar sind also insbesondere sehr feine Bewegungen durch die Trennebene der beiden einander benachbarten Empfänger hindurch. Eine nächste Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Vorrichtung eine Referenzempfangseinheit zur Einregelung und Kontrolle einer Standardsendeleistung des Senders umfaßt. Mit Hilfe des Referenzempfängers wird immer die Sendeleistung des Senders kontrolliert und stabil gehalten, um insbesondere auch bei aufeinanderfolgenden Vergleichsmessungen eine konstante Sendeleistung voraussetzen zu können. Dadurch werden auch Bauelementencharakteristiken mit Vorteil hinsichtlich ihrer Fehlerquellenmöglichkeit vernachlässigbar. Auch Verschmutzungen oder sonstige Veränderungen von Sender oder Empfänger können dadurch ausgeglichen werden.With such a device, it is no longer necessary for the moving body to be immersed in the radiation area as an interrupter and to cover it more or less as a percentage due to its position and .length or width, but it may also be possible to do more when using two receivers needle-shaped moving bodies are used which run parallel to the parting plane between the two receivers. The smallest movements of such a needle shape can be registered, namely depending on whether the larger part of this needle is in the reception range of one receiver or the other receiver. In particular, very fine movements can be registered through the parting plane of the two adjacent receivers. A further development of the invention provides that the device comprises a reference receiving unit for regulating and controlling a standard transmission power of the transmitter. With the aid of the reference receiver, the transmission power of the transmitter is always controlled and kept stable, in order to be able to assume a constant transmission power, particularly in the case of successive comparative measurements. As a result, component characteristics are also advantageously negligible with regard to their possibility of error sources. Soiling or other changes to the transmitter or receiver can also be compensated for.
Ein Referenzempfänger wird zur Kontrolle des Senders nicht unbedingt benötigt. Wenn ein Sender zwei Empfängern gegenübersteht, könnte die Differenz der Ausgangssignale der Empfänger genutzt werden, um Positionsveränderungen zu registrieren, während die Summe der Ausgangssignale der Kontrolle des Senders und als eine Art Referenzsignal dienen kann.A reference receiver is not absolutely necessary to control the transmitter. If a transmitter faces two receivers, the difference in the output signals of the receivers could be used to register changes in position, while the sum of the output signals can serve to control the transmitter and as a kind of reference signal.
In einem einfachen Falle kann der Sender eine lichtemitierende Fotodiode sein und der Empfänger eine Fotozelle.In a simple case, the transmitter can be a light-emitting photodiode and the receiver can be a photocell.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen 9 bis 18.Further advantageous configurations result from subclaims 9 to 18.
Der Unterbrecher und die Lichtschranke können voneinander getrennte Halterungen aufweisen und somit von vornherein voneinander getrennt an dem Gegenstand angeordnet werden, so daß bei Formveränderungen des Gegenstandes unmittelbar eine Relativbewegung zwischen der Lichtschranke und dem Unterbrecher eintritt. Der Unterbrecher und die Lichtschranke können aber auch auf einem gemeinsamen Träger vormontiert sein, der seinerseits am Gegenstand anordbar ist. Der Träger selbst unterliegt denn denselben Kräften wie der Gegenstand selbst, so daß es auch bei einer solchen Anordnung zu ausreichenden Relativbewegungen zwischen der Lichtschranke und dem Unterbrecher kommen kann. Die auftretenden Relativbewegungen am Gegenstand selbst werden vom Träger wenig verfälscht, wenn dieser flexibel ausgebildet ist. Dabei kann durchaus daran gedacht werden, den Träger z.B. aus einem elastischen Werkstoff auszubilden, z.b. als Gummimatte oder dergleichen, es kann aber auch vorgesehen sein, daß der Träger zumindest wenigstens in einem Schwächungsbereich zwischen dem Angriffspunkt des Unterbrechers und dem Angriffspunkt der Lichtschranke in seiner Biegesteifigkeit und/oder seiner Zugfestigkeit geschwächt ist, wobei der Unterbrecher diesen Schwächungsbereich überragt.The interrupter and the light barrier can have brackets which are separate from one another and can thus be arranged on the object separately from the outset, so that a relative movement between the shape of the object is immediate the light barrier and the interrupter enters. The interrupter and the light barrier can also be preassembled on a common carrier, which in turn can be arranged on the object. The carrier itself is subject to the same forces as the object itself, so that sufficient relative movements between the light barrier and the interrupter can occur even with such an arrangement. The occurring relative movements on the object itself are hardly falsified by the wearer if the wearer is flexible. It may well be considered to form the carrier, for example, from an elastic material, for example as a rubber mat or the like, but it can also be provided that the carrier has at least at least one weakening range between the point of application of the interrupter and the point of application of the light barrier in terms of its flexural rigidity and / or its tensile strength is weakened, the interrupter protruding beyond this weakened area.
Dazu könnte beispielsweise das Trägerelement im Schwä¬ chungsbereich dünner ausgebildet sein, indem z.B. im Schwächungsbereich eine Materialaussparung vorgesehen ist. Der Träger kann aber beispielsweise im Schwächungsbereich auch federnd ausgebildet sein, indem er z.B. im weitesten Sinne gefaltet ausgebildet ist, wobei beispielsweise zusätzlich dünner ausgebildetes Material einen mäanderartigen bzw. ziehharmonikaartigen Verlauf nimmt.For this purpose, for example, the carrier element could be made thinner in the weakened area, for example by A material recess is provided in the weakened area. However, the carrier can also be designed to be resilient, for example in the weakened area, for example by is folded in the broadest sense, with, for example, an additional thinner material taking a meandering or accordion-like course.
Natürlich muß die erfindungsgemäße Überwachungs¬ vorrichtung zusätzlich zur Sensoreinrichtung eine Auswerteelektronik und dergleichen umfassen, durch die die Lichtschwankungen, die aus der Bewegung des Unterbrechers resultieren, erfaßt und ausgewertet werden können. Hierzu steht aber prinzipiell herkömmliche - 9 -Of course, in addition to the sensor device, the monitoring device according to the invention must include evaluation electronics and the like, by means of which the light fluctuations which result from the movement of the interrupter can be detected and evaluated. In principle, however, this is conventional - 9 -
Technik in ausreichendem Maße zur Verfügung, beispiels¬ weise durch Halbleitertechnik, durch Oszilloskope, Multichannelanalyzer, Rechner oder dergleichen.Sufficient technology is available, for example by semiconductor technology, by oscilloscopes, multichannel analyzers, computers or the like.
Ein Ausführungsbeispiel, aus dem sich weitere erfinderi¬ sche Merkmale ergeben, ist in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen:An exemplary embodiment from which further inventive features result is shown in the drawing. Show it:
Fig. 1 eine Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung,1 is a side view of an embodiment of a sensor device according to the invention,
Fig. 2 eine Draufsicht auf die Sensoreinrichtung gemäß Fig. 1,2 shows a top view of the sensor device according to FIG. 1,
Fig. 3 das Ausgangssignal der Lichtschranke der in den Figuren 1 und 2 dargestellten Sensoreinrichtung im zeit¬ lichen Verlauf zur Überwachung zeitlich befristeter Kräfte,3 shows the output signal of the light barrier of the sensor device shown in FIGS. 1 and 2 over time for monitoring time-limited forces,
Fig. 4 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit Sensoreinrichtung mit einem mehr nadeiförmigen Bewegungskörper in der Draufsicht,4 shows a further embodiment of a device according to the invention with a sensor device with a more needle-shaped moving body in plan view,
Fig. 5 die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in einer Seiten¬ ansicht und5 shows the device according to FIG. 4 in a side view and
Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung mit zueinander relativ bewegbaren Empfänger- und Sendeeinheiten.Fig. 6 shows another embodiment of a device according to the invention with mutually relatively movable receiver and transmitter units.
Die Fig. 1 zeigt eine Seitenansicht eines Aus¬ führungsbeispiels einer erfindungsgemäßen Sensorein¬ richtung einer erfindungsgemäßen Überwachungs- Vorrichtung. Die Sensoreinrichtung umfaßt eine Lichtschranke mit einem Lichtsender 1 und einem Lichtempfänger 2, von denen in der Fig. 1 nur der Lichtsender 1 dargestellt ist und der Lichtempfänger 2 zum besseren Einblick fortgelassen ist.1 shows a side view of an exemplary embodiment of a sensor device according to the invention of a monitoring device according to the invention. The sensor device comprises a light barrier with a light transmitter 1 and a light receiver 2, of which only the light transmitter 1 is shown in FIG. 1 and the light receiver 2 is omitted for better insight.
Außerdem umfaßt die Sensoreinrichtung einen leistenförmig als Zeiger ausgebildeten Unterbrecher 3, der mit seinem freien Ende, welches im gezeigten Ausführungsbeispiel schräg ausgebildet ist, in den Lichtweg zwischen dem Lichtsender 1 und dem Lichtempfänger 2 eintaucht und dabei diesen Lichtweg teilweise, nämlich etwa zur Hälfte, unterbricht.In addition, the sensor device comprises a strip-shaped interrupter 3 which, with its free end, which is formed obliquely in the exemplary embodiment shown, plunges into the light path between the light transmitter 1 and the light receiver 2 and partially, namely approximately half, interrupts this light path .
Die Lichtschranke, bestehend aus Lichtsender 1 und Lichtempfänger 2 einerseits, und der Unterbrecher 3 andererseits sind mit unterschiedlichen Angriffspunkten auf einem Träger 4 in einem Abstand zueinander, der vom Unterbrecher 3 überbrückt wird, montiert. Zwischen den beiden Angriffsbereichen der Lichtschranke 1 , 2 und dem Unterbrecher 3 weist der Träger 4 einen Schwächungsbereich 5 auf, in dem der Träger federnd aus¬ gebildet ist. Dazu ist das Material des Trägers 4 in diesem Bereich dünner ausgebildet und im weitesten Sinne gefaltet, indem es in der Seitenansicht einen mäanderförmigen oder ziehharmonikaartigen Verlauf nimmt.The light barrier, consisting of light transmitter 1 and light receiver 2 on the one hand, and the interrupter 3 on the other hand are mounted with different points of attack on a carrier 4 at a distance from one another which is bridged by the interrupter 3. Between the two areas of attack of the light barrier 1, 2 and the interrupter 3, the carrier 4 has a weakened region 5 in which the carrier is designed to be resilient. For this purpose, the material of the carrier 4 is made thinner in this area and folded in the broadest sense by taking a meandering or accordion-like course in the side view.
Der Träger 4 kann seinerseits mit Hilfe von Befestigungsschrauben 6 an einer Fläche eines zu überwachenden Gegenstandes angeordnet werden. Wirken auf diesen Gegenstand Kräfte, so führen diese, insbesondere durch den Schwächungsbereich 5 des Trägers 4, auch zu Formveränderungen des Trägers 4, indem sich dieser dehnt, staucht oder verbiegt. Hierdurch kommt es zu Re- lativbewegungen zwischen dem Unterbrecher 3 und der Lichtschranke 1, 2, so daß der Lichteintritt in den Lichtempfänger 2 sich jeweils (kontinuierlich) ändert.The carrier 4 can in turn be arranged with the aid of fastening screws 6 on a surface of an object to be monitored. If forces act on this object, they also lead to changes in shape of the carrier 4, in particular through the weakened region 5 of the carrier 4, in that the carrier 4 stretches, compresses or bends. This results in relative movements between the interrupter 3 and the light barrier 1, 2, so that the light enters the Light receiver 2 changes (continuously).
Zur Schwächung im Schwächungsbereich 5, könnte der Träger 4 auch einfach eine Materialaussparung aufweisen, so daß er, wie mit gestrichelten Linien 7 angedeutet ist, in diesem Bereich lediglich dünner ausgebildet ist. Der dargestellte Träger 4 kann beispielsweise aus Metall ausgebildet sein.For the weakening in the weakening area 5, the carrier 4 could also simply have a material cut-out, so that, as indicated by dashed lines 7, it is only thinner in this area. The carrier 4 shown can be made of metal, for example.
Eine noch größere relative Beweglichkeit zwischen dem Unterbrecher 3 und der Lichtschranke 1 , 2 kann dadurch erreicht werden, daß der Träger 4, beispielsweise im Bereich der strichpunktierten Linie 8 völlig durchtrennt ist, so daß separat anzuordnende Halterungen für den Unterbrecher 3 und die Lichtschranke 1 , 2 entstehen.An even greater relative mobility between the interrupter 3 and the light barrier 1, 2 can be achieved in that the carrier 4 is completely severed, for example in the area of the dash-dotted line 8, so that brackets for the interrupter 3 and the light barrier 1 to be arranged separately are 2 arise.
Eine andere Möglichkeit bestünde auch darin, den Träger 4 aus einem elastischen Material auszubilden, beispielsweise als Gummistreifen oder dergleichen.Another possibility would also be to form the carrier 4 from an elastic material, for example as a rubber strip or the like.
Die Fig. 2 zeigt eine Draufsicht auf die2 shows a top view of the
Sensoreinrichtung gemäß Fig. 1. Gleiche Bauelemente sind in dieser Figur mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in Fig. 1.1. The same components are denoted in this figure with the same reference numbers as in FIG. 1.
Fig. 3 zeigt qualitativ den ungefähren Verlauf des Aus¬ gangssignals der Lichtschranke 1 , 2, insbesondere des Lichtempfängers 2, als Funktion I(t) bzw. allgemein als Funktion X(t) der Zeit t, wenn relativ kurzzeitig eine Kraft auf den Gegenstand einwirkt, an dem die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Sonsoreinrichtung angeordnet ist, wenn diese Kraft auch zu einer Relativbewegung zwischen dem Unterbrecher 3 der Lichtschranke 1 , 2 führt, so daß der Unterbrecher 3 kurzzeitig eine größere Lichtmenge über den Lichtweg passieren läßt. Dieser Funktionsverlauf entspricht damit qualitativ auch dem Verlauf der einwirkenden Kraft F als Funktion der Zeit t selbst.3 shows qualitatively the approximate course of the output signal of the light barrier 1, 2, in particular of the light receiver 2, as a function I (t) or generally as a function X (t) of the time t, if a force on the object is present for a relatively short time acts on which the sensor device shown in FIGS. 1 and 2 is arranged when this force also leads to a relative movement between the interrupter 3 of the light barrier 1, 2, so that the interrupter 3 allows a larger amount of light to pass briefly via the light path. This course of the function thus corresponds qualitatively to that Course of the acting force F as a function of time t itself.
Sollen beispielsweise zwei in zeitlichem Abstand aufeinanderfolgende Kräfte miteinander in ihrer Auswirkung auf den Gegenstand und damit auf die Sensoreinrichtung verglichen werden, so könnte die in Fig. 3 dargestellte Funktion I bei beiden Kräften jeweils in einem Zeitraum zwischen einem Zeitpunkt t1 und einem t2 integriert werden und das so jeweils ge¬ wonnene Flächenintegral bei den beiden Kräften quantitativ miteinander verglichen werden. Die Festsetzung der Zeitpunkte t1 und t2 ist prinzipiell beliebig und muß nur für beide zu vergleichenden Kräfte gleichgesetzt werden. Es empfiehlt sich allerdings, die Zeitpunkte so zu setzen, daß im zeitlichen Verlauf entweder das Maximum der Kraft oder, wie in der Fig. 3 gezeigt, der Anstieg vor dem Maximum erfaßt wird, weil derartige Zeitbereiche besonders aussagekräftig sind und im Vergleich die höchste prozentuale Genauigkeit gewährleisten.If, for example, two forces that follow one another in time are to be compared with one another in terms of their effect on the object and thus on the sensor device, the function I shown in FIG. 3 could be integrated for both forces in a period between a time t1 and a t2 and the area integral obtained in this way is compared quantitatively with the two forces. In principle, the fixing of the times t1 and t2 is arbitrary and only has to be equated for both forces to be compared. It is advisable, however, to set the times in such a way that either the maximum of the force or, as shown in FIG. 3, the increase before the maximum is recorded, because such time ranges are particularly meaningful and in comparison the highest percentage Ensure accuracy.
Werden, wie im vorgeschilderten Fall, zwei aufeinanderfolgende Kräfte miteinander verglichen, so hat dies den besonderen Vorteil, daß nur eine relative Messung und Auswertung durchgeführt wird, bei der sich evtl. vorhandene systematische Fehler und evtl. auch andere Fehlerquellen eliminieren.If, as in the case described above, two successive forces are compared with one another, this has the particular advantage that only a relative measurement and evaluation is carried out, in which possibly existing systematic errors and possibly also other sources of error are eliminated.
Fig. 4 zeigt in der Draufsicht ein weiteres Ausführungs¬ beispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung.4 shows a top view of a further embodiment of a device according to the invention.
Gleiche Bauelemente sind mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in den vorhergehenden Figuren.The same components are designated with the same reference numbers as in the previous figures.
Bei diesem Ausführungsbeispiel weist der Träger 4 eine U-Form auf. An den Schenkeln dieser U-Form sind an den Innenseiten ein Lichtsender 1 und zwei diesem gegenüber und nebeneinander angeordnete Lichtempfänger 2 angeordnet. Die Lichtempfänger 2 arbeiten gegensinnig zueinander. Zwischen dem Lichtsender 1 und den Lichtempfängern 2 befindet sich ein Bewegungskörper 3, der in diesem Ausführungsbeispiel mehr nadeiförmig ausgebildet ist und quer zu den Schenkeln des Trägers 4 ausgerichtet ist, also parallel zur Trennebene zwischen den beiden Lichtempfängern 2. Die Bewegung des Bewegungskörpers würde vorzugsweise parallel zu den Schenkeln des Trägers 4 stattfinden, also quer zur Längserstreckung des Bewegungskörpers 3 und quer zur Trennebene zwischen den Lichtempfängern 2. Durch diese Bewegung bzw. Positionsänderung des Körpers 3 würde dieser mal etwa mehr von dem Empfangsbereich des einen Empfängers 2 und mal etwas mehr von dem anderen Lichtempfänger 2 abdecken. Diese Veränderung kann aufgrund der gegensinnig arbeitenden Lichtempfänger 2 sehr genau registriert werden, und zwar auch in ihrem zeitlichen Ablauf, nicht nur hinsichtlich der Bewe¬ gungsstrecke.In this embodiment, the carrier 4 has a U shape on. On the legs of this U-shape, a light transmitter 1 and two light receivers 2 arranged opposite and next to one another are arranged on the inside. The light receivers 2 work in opposite directions to each other. Between the light transmitter 1 and the light receivers 2 there is a movement body 3, which in this exemplary embodiment is more needle-shaped and is oriented transversely to the legs of the carrier 4, that is to say parallel to the parting plane between the two light receivers 2. The movement of the movement body would preferably be parallel to the legs of the carrier 4, that is to say transversely to the longitudinal extent of the movement body 3 and transversely to the parting plane between the light receivers 2. This movement or change in position of the body 3 would make it more of the reception area of the one receiver 2 and slightly more cover the other light receiver 2. This change can be registered very precisely on account of the light receivers 2 working in opposite directions, and also in their chronological sequence, not only with regard to the movement path.
Ergänzend weist die Vorrichtung gemäß Fig. 4 einen Refe- renzempfänger 9 auf, der die Sendeleistung des Lichtsenders 1 möglichst ständig kontrolliert und mittels einer Regelungselektronik auf einen Standardwert einregelt.In addition, the device according to FIG. 4 has a reference receiver 9, which checks the transmission power of the light transmitter 1 as continuously as possible and regulates it to a standard value by means of control electronics.
Die Fig. 5 zeigt die Vorrichtung gemäß Fig. 4 in einer Seitenansicht.FIG. 5 shows the device according to FIG. 4 in a side view.
Fig. 6 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Vorrichtung. Wiederum sind die gleichen Bauelemente mit den gleichen Bezugszahlen bezeichnet wie in den vorhergehenden Figuren. Die Sensoreinrichtung, bestehend aus einem Lichtsender 1 und zwei gegensinnig zueinander arbeitenden Lichtempfängern 2 ist prinzipiell genauso aufgebaut wie die Vorrichtung gemäß Fig. 4. Auch diese Vorrichtung verfügt über einen Referenzempfänger 9.6 shows a further exemplary embodiment of a device according to the invention. Again, the same components are designated with the same reference numbers as in the previous figures. The sensor device, consisting of a light transmitter 1 and two light receivers 2 working in opposite directions to one another, is in principle constructed in exactly the same way as the device according to FIG. 4. This device also has a reference receiver 9.
Anders als bei den vorhergehenden Ausführungsbeispielen benötigt aber diese Vorrichtung keinen Unterbrecher bzw. Bewegungskörper 3. Der Lichtsender 1 und die 0Lichtempfänger 2 sind vielmehr auf zwei voneinander getrennten Trägern bzw. Halterungen 4 montiert, so daß sich der Lichtsender 1 und die Lichtempfänger 2 relativ zueinander bewegen können, wodurch sich der Überlapp des Sendebereichs des Lichtsenders 1 mit dem jeweiligen 5Empfangsbereich jedes Lichtempfängers 2 mit der Bewegung ändert. Die Träger 4 können verbunden sein mit Objekten bzw. Gegenständen 10, deren Relativbewegung zueinander eigentlich registriert werden soll. Die angedeuteten Objekte 10 können allerdings auch lediglich Bereiche geines einzigen Objektes 10 sein, die beispielsweise durch Stauchungen des Gegenstandes oder dergleichen Relativbewegung zueinander ausführen.In contrast to the previous exemplary embodiments, however, this device does not require an interrupter or moving body 3. The light transmitter 1 and the light receiver 2 are rather mounted on two separate supports or holders 4, so that the light transmitter 1 and the light receiver 2 move relative to one another can, whereby the overlap of the transmission range of the light transmitter 1 with the respective 5 reception area of each light receiver 2 changes with the movement. The carriers 4 can be connected to objects or objects 10, the relative movement of which is actually to be registered. The indicated objects 10 can, however, also only be regions of a single object 10, which, for example, carry out relative movements to one another by compressing the object or the like.
Der Referenzempfänger 9 ist bei den Vorrichtungen gem. 4 5und Fig. 6 geeignet, evtl. auftretende Fehler zu kompensieren, beispielsweise auch Fehler die beispielsweise aufgrund von Temperaturschwankungen, Alterungsprozessen oder sonstigen Störungen auftreten könnten. The reference receiver 9 is gem. 4 5 and 6 are suitable to compensate for any errors that may occur, for example also errors that could occur, for example, due to temperature fluctuations, aging processes or other faults.

Claims

Ansprüche: Expectations:
1 -Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über Wegstrecken kleiner als einige Millimeter, vorzugsweise über Wegstrecken von Bruchteilen eines Millimeters, insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relativen Bewegung führenden Kraft, gekennzeichnet durch eine Sensoreinrichtung bestehend aus einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Empfänger in einem Abstand zueinander angeordnet sind, so daß zwischen Ihnen ein Zwischenraum für einen etwa guer zur Strahlung verlaufenden Bewegungsweg eines die Positionsveränderung bzw. die Bewegung durchführenden bzw. anzeigenden, zum teilweisen Unterbrechen des Strahlungsbereiches geeigneten Bewegungskörper.1 -Device for registering changes in position or movements over distances of less than a few millimeters, preferably over distances of fractions of a millimeter, in particular a device for monitoring at least one force acting on an object and leading in any case to a relative movement, characterized by a sensor device consisting of a transmitter for electromagnetic radiation and a receiver for this radiation, the transmitter and the receiver being arranged at a distance from one another, so that between them there is a space for a movement path that is approximately perpendicular to the radiation of a position change or movement that carries out or indicating moving body suitable for partially interrupting the radiation area.
2.Vorrichtung zur Registrierung von Positionsveränderungen bzw. Bewegungen über Wegstrecken kleiner als einige Millimeter, vorzugsweise über Wegstrecken von Bruchteilen eines Millimeters, insbesondere eine Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden zu einer jedenfalls relativen Bewegung führenden Kraft, gekennezeichnet durch eine Sensoreinrichtung bestehend aus wenigstens einem Sender für eine elektromagnetische Strahlung und wenigstens einen Empfänger für diese Strahlung, wobei der Sender und der Empfänger zur Änderung der Breite des Überlapps des Sendebereiches und des Empfangbereiches relativ zueinander bewegbar angeordnet sind.2.Device for registering changes in position or movements over distances of less than a few millimeters, preferably over distances of fractions of a millimeter, in particular a device for monitoring at least one force acting on an object and leading to an in any case relative movement, characterized by a sensor device consisting of at least one transmitter for electromagnetic radiation and at least one receiver for this radiation, the transmitter and the receiver being arranged so as to be movable relative to one another in order to change the width of the overlap of the transmission area and the reception area.
3.Vorrichtung an Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich- net, daß sie zwei nebeneinander im Sendebereich des Senders angeordnete Empfänger aufweist. 4 -Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Empfänger zueinander gegensinnig arbeitend geschaltet sind.3.Device to claim 1 or 2, characterized in that it has two receivers arranged side by side in the transmission area of the transmitter. 4 device according to claim 3, characterized in that the two receivers are connected to work in opposite directions.
5 5.Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Empfänger und der Sender so zueinander ausgerichtet sind, daß in einer Nullposition beide Empfänger jeweils dieselbe Sendeleistung trifft. 5 5.Device according to claim 3 or 4, characterized gekenn¬ characterized in that the receiver and the transmitter are aligned so that in a zero position, both receivers each hit the same transmission power.
106. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Referenz¬ empfangseinheit zur Einregelung und Kontrolle einer Standardsendeleistung des Senders.106. Device according to one or more of the preceding claims, characterized by a reference receiving unit for regulating and controlling a standard transmission power of the transmitter.
5 7.Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender eine lichtemitierende Fotodiode (LED) und der Empfänger eine Fotozelle ist, die gemeinsam eine Lichtschranke bilden.5 7.Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the transmitter is a light-emitting photodiode (LED) and the receiver is a photo cell, which together form a light barrier.
0 8-Vorrichtung zur Überwachung wenigstens einer auf einen Gegenstand einwirkenden, insbesondere einer in ihrer Stärke zeitlich wechselnden Kraft, vorzugsweise nach Anspruch 1 , gekennzeichnet durch 5 eine (analoge) Lichtschranke mit einem Lichtweg zwischen einem Lichtsender (1) und einem Lichtempfänger (2) zur Anordnung in einem Bereich des Gegenstandes und durch einen in einem dazu beabstandeten Bereich des Gegenstandes anzuordnenden, als Unterbrecher (3) für den 0 Lichtweg der Lichtschranke (1,2), der mit einem freien Endabschnitt, etwa quer zum Lichtweg orientiert, teilweise in den Lichtweg eintaucht und diesen dabei teilweise versperrt, ausgebildeten Bewegungskörper.0 8 device for monitoring at least one force acting on an object, in particular a force changing over time, preferably according to claim 1, characterized by 5 an (analog) light barrier with a light path between a light transmitter (1) and a light receiver (2) for arrangement in an area of the object and by an area to be arranged in a spaced area of the object, as an interrupter (3) for the light path of the light barrier (1, 2), which is oriented with a free end section, approximately transversely to the light path, partly in immerses the light path and partially blocks it, trained movement body.
5 9.Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Unterbrecher (3) als etwa leistenförmiger Zeiger ausgebildet ist.5 9.Vvorrichtung according to claim 8, characterized in that the interrupter (3) as an approximately strip-shaped pointer is trained.
10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Unterbrecher (3) zur Anordnung an den 5 Gegenstand parallel zu einer Fläche des Gegenstandes vorgesehen ist.10. The device according to claim 8 or 9, characterized gekenn¬ characterized in that the interrupter (3) is provided for arrangement on the 5 object parallel to a surface of the object.
11 - Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der 10 Bewegungskörper und die Sensoreinrichtung bzw. der Sender und der Empfänger als relativ zueinander bewegbare Elemente voneinander getrennte Halterungen zur Anbringung am Gegenstand aufweisen.11 - Device according to one or more of the preceding claims, characterized in that the moving body and the sensor device or the transmitter and the receiver, as elements which can be moved relative to one another, have separate mounts for attachment to the object.
15ι 2.Vorrichtung nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Bewegungskörper und die Sensoreinrichtung bzw. der Sender und der Empfänger als relativ zueinander bewegbare Elemente auf einem gemeinsamen Träger (4) vormontiert sind, der seinerseits15ι 2.Device according to one or more of claims 1 to 10, characterized in that the moving body and the sensor device or the transmitter and the receiver are preassembled as elements which can be moved relative to one another on a common carrier (4), which in turn
20 am Gegenstand anordbar ist.20 can be arranged on the object.
13.Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) flexibel ausgebildet ist.13.The device according to claim 12, characterized in that the carrier (4) is flexible.
2514.Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) in wenigstens einem Schwächungsbereich (5) zwischen dem Angriffspunkt des einen bewegbaren Elementes und dem Angriffspunkt des jeweils anderen bewegbaren Elementes in seiner2514.Apparatus according to claim 13, characterized in that the carrier (4) in at least one weakening area (5) between the point of application of one movable element and the point of application of the other movable element in its
30 Eiegesteifigkeit und/und seiner Zugfestigkeit geschwächt ist.30 flexural rigidity and / and its tensile strength is weakened.
15.Vorrichtung nach Anspruch 1 und 14, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der als Unterbrecher (3) ausgebildete 35 Bewegungskörper den Schwächungsbereich (5) des Trägers (4) überragt. 16.Vorrichtung nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß der Träger (4) im Schwächungsbereich (5) relativ dünner ausgebildet ist.15.The device according to claim 1 and 14, characterized gekenn¬ characterized in that the interrupter (3) formed 35 movement body projects beyond the weakened area (5) of the carrier (4). 16.The device according to claim 14 or 15, characterized gekenn¬ characterized in that the carrier (4) in the weakened region (5) is relatively thin.
517. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger (4) im Schwächungsbereich (5) federnd ausgebildet ist. 5 17. Device according to one of claims 14 to 16, characterized in that the carrier (4) in the weakened area (5) is resilient.
18.Vorrichtung nach Anspruch 13 oder 17, dadurch gekenn- 10 zeichnet, daß der Träger (4) im Schwächungsbereich (5) im weitesten Sinne gefaltet ausgebildet ist. 18.Device according to claim 13 or 17, characterized in that the carrier (4) in the weakened area (5) is folded in the broadest sense.
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AU (1) AU2920295A (en)
WO (1) WO1996001976A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2392894A3 (en) * 2009-01-23 2012-10-24 Acro Associates Fluid control platform, fluid control systems, intelligent fluid control components and optical aperture sensors

Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109147A (en) * 1976-05-10 1978-08-22 Dresser Industries, Inc. Optical position sensor
US4263810A (en) * 1978-03-08 1981-04-28 Chiu Hong Yee Angular deflection sensing apparatus for load, force, and other types of measurements
EP0079988A1 (en) * 1981-11-23 1983-06-01 Dennis William Burt Optical fibre transmission instrumentation
WO1985000056A1 (en) * 1983-06-16 1985-01-03 Jordan Instruments (Derby) Limited. Structural deformation detecting apparatus
GB2184830A (en) * 1985-12-18 1987-07-01 Smiths Industries Plc Optical displacement transducer
FR2599138A1 (en) * 1986-05-20 1987-11-27 Sealol Device for measuring the displacement, deformation and/or deformation force of a mechanical component
US4771640A (en) * 1987-08-28 1988-09-20 Shinpo Kogyo Kabushiki Kaisha Load introducing device
EP0519281A1 (en) * 1991-06-17 1992-12-23 B.T.S.R. International S.p.A. Method and device for determining the state of a yarn fed to a textile machine by sensing its movement in front of an optical sensor
WO1994008208A2 (en) * 1992-10-02 1994-04-14 Chin Philip K Optical displacement sensor
US5365059A (en) * 1993-08-06 1994-11-15 Bilanx Technology, Inc. Parallel beam force measurement apparatus having an optical light sensor means

Patent Citations (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4109147A (en) * 1976-05-10 1978-08-22 Dresser Industries, Inc. Optical position sensor
US4263810A (en) * 1978-03-08 1981-04-28 Chiu Hong Yee Angular deflection sensing apparatus for load, force, and other types of measurements
EP0079988A1 (en) * 1981-11-23 1983-06-01 Dennis William Burt Optical fibre transmission instrumentation
WO1985000056A1 (en) * 1983-06-16 1985-01-03 Jordan Instruments (Derby) Limited. Structural deformation detecting apparatus
GB2184830A (en) * 1985-12-18 1987-07-01 Smiths Industries Plc Optical displacement transducer
FR2599138A1 (en) * 1986-05-20 1987-11-27 Sealol Device for measuring the displacement, deformation and/or deformation force of a mechanical component
US4771640A (en) * 1987-08-28 1988-09-20 Shinpo Kogyo Kabushiki Kaisha Load introducing device
EP0519281A1 (en) * 1991-06-17 1992-12-23 B.T.S.R. International S.p.A. Method and device for determining the state of a yarn fed to a textile machine by sensing its movement in front of an optical sensor
WO1994008208A2 (en) * 1992-10-02 1994-04-14 Chin Philip K Optical displacement sensor
US5365059A (en) * 1993-08-06 1994-11-15 Bilanx Technology, Inc. Parallel beam force measurement apparatus having an optical light sensor means

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP2392894A3 (en) * 2009-01-23 2012-10-24 Acro Associates Fluid control platform, fluid control systems, intelligent fluid control components and optical aperture sensors

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AU2920295A (en) 1996-02-09

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