WO2010130474A1 - Vorrichtung zum bestimmen einer eigenschaft eines zylindrischen prüflings - Google Patents

Vorrichtung zum bestimmen einer eigenschaft eines zylindrischen prüflings Download PDF

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WO2010130474A1
WO2010130474A1 PCT/EP2010/052646 EP2010052646W WO2010130474A1 WO 2010130474 A1 WO2010130474 A1 WO 2010130474A1 EP 2010052646 W EP2010052646 W EP 2010052646W WO 2010130474 A1 WO2010130474 A1 WO 2010130474A1
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WO
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lower shell
shell
circuit board
electromagnetic radiation
transmitting device
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PCT/EP2010/052646
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Inventor
Axel Beier
Matthias Schweizer
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Siemens Aktiengesellschaft
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/08—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters
    • G01B11/10—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving
    • G01B11/105—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring diameters of objects while moving using photoelectric detection means
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/36—Textiles
    • G01N33/365—Filiform textiles, e.g. yarns

Definitions

  • the invention relates to a device for determining, in particular measuring, a characteristic of a cylindrical test specimen having a transmitting device for generating electromagnetic radiation and a receiving device for measuring electromagnetic radiation.
  • Such devices are known in the textile industry. They serve to measure the properties of threads or fibers, for example the thickness and / or the surface properties of cotton threads or synthetic fibers.
  • the invention has for its object to provide a device that is particularly easy to manufacture and that can also be used in industrial environments.
  • the invention provides that the transmitting device and the receiving device are mounted on a common lower shell and the lower shell is mounted directly or indirectly on a printed circuit board of the device.
  • a significant advantage of the device according to the invention is the fact that in this the transmitting device and the receiving device due to the mounting on the same Lower shell are fixed to each other and form a single entity Once optical adjustment between the transmitting device and the receiving device can thus be affected neither by subsequent assembly steps, such as soldering of the components on the circuit board, nor during later operation of the device.
  • the transmitting device is fastened on a first shell section of the lower shell and the receiving device is fastened on a second shell section of the same lower shell, the first and the second shell portion are separated by a passage slot through which the cylindrical specimen can be guided and positioned in the beam path between the transmitting device and the receiving device, and the first shell portion and the second shell portion are integrally connected to each other by a connecting portion of the lower shell.
  • the function of the connecting portion is to produce a mechanically strong, torsionally rigid connection between the first shell portion and the second shell portion to ensure that the optical adjustment between the transmitting device and the receiving device is maintained even under heavy mechanical stress of the device.
  • the lower shell with the first shell section, the second shell section and the connecting section is preferably formed by a one-piece component.
  • the one-piece component is formed by an injection molded part.
  • the transmitting device, the receiving device and / or further detectors are preferably held on the lower shell by at least one fixing element, which is formed by the shape of the surface of the lower shell.
  • the shape of the surface of the lower shell can also form at least one beam guiding element which directs the radiation generated by the transmitting device in the direction of the dividing wall.
  • the through slot is preferably open on one side to facilitate threading the cylindrical test piece.
  • the first shell portion, the second shell portion and the connecting portion may form, for example, a U-shaped slot contour in plan view.
  • the device preferably has an upper shell, which is tight on the lower shell, preferably dust and moisture-proof, is placed.
  • a seal can be inserted in the connection region between the lower shell and the upper shell.
  • the lower shell and the upper shell may overlap in the connection region, for example by nested edge contours, and form a sealing overlapping region.
  • an adjustment element is arranged, in particular formed, which is inserted through a slot in the printed circuit board or passes through it.
  • the inner contour of the printed circuit board slot is preferably adapted to the outer contour of the Justageelements.
  • the adjustment element is preferably U-shaped in cross-section.
  • the lower shell has bushings through which electrical Final contacts of the transmitting element and the receiving element are guided in the direction of the circuit board, and the electrical connection contacts with conductor tracks, which are arranged on the lower shell facing away from the underside of the circuit board, are electrically connected.
  • the bushings are preferably sealing, for example by integrated in the bushings plastic or rubber seals.
  • a holding element for holding a guide plate which is suitable for guiding the cylindrical test object, is attached directly or indirectly.
  • the adjustment element of the lower shell engages in an adjustment recess, for example a clamping groove, of the retaining element, so that the lower shell and the retaining element are adjusted relative to one another.
  • Such a holding element performs a dual function: on the one hand it allows an additional adjustment of an additional guide plate, on the other hand it fixes the lower shell in addition to the circuit board; this mechanically relieves the electrical solder joints between the conductor tracks of the printed circuit board and the terminal contacts of the transmitting device and the receiving device.
  • the device additionally comprises at least one detector which is arranged in the first shell section and is suitable for measuring radiation reflected by the cylindrical test object.
  • the reception device can be used to measure the radiation conducted past the cylindrical test object and the detector to measure the reflected radiation.
  • two detectors are provided, which with respect to the beam direction of the transmitter emitted radiation are arranged axially symmetrically.
  • a separating wall transparent to the electromagnetic radiation is preferably arranged, which separates the passage slot of the lower shell from the transmitting device.
  • a partition wall prevents, for example, that the components arranged in the first shell section, for example the transmitting device and any detectors present, are soiled, for example by abrasion, when the cylindrical test object is guided through the beam path between the transmitting device and the receiving device.
  • a section of the transparent dividing wall may form an optical lens which is suitable for focusing the electromagnetic radiation generated by the transmitting device in the direction of the through slot or specimen.
  • the lens may for example be formed by a converging lens, preferably by a converging lens with an at least partially cylindrical jacket-shaped lens surface.
  • another portion of the transparent partition may form an optical lens capable of focusing the radiation reflected from the sample onto a detector, if any.
  • an optical lens is preferably formed by a condenser lens; For example, it has, at least in sections, a spherical-surface-shaped lens surface.
  • a first section of the transparent dividing wall forms a first lens for focusing the electromagnetic radiation generated by the transmitting device in the direction of the test or passage slot, a second portion of the transparent dividing wall; a second lens for focusing the radiation reflected from the specimen onto a first detector and a third portion of the transparent dividing wall; a third lens for focusing the radiation reflected from the specimen onto a second detector.
  • the second and third lenses are preferably arranged axially symmetrically with respect to an axis of symmetry of the first lens.
  • the invention also relates to a method for producing a device for determining, in particular measuring, a characteristic of a cylindrical test specimen having a transmitting device for generating electromagnetic radiation and a receiving device for measuring electromagnetic radiation.
  • the transmitting device and the receiving device are mounted on a common lower shell and the lower shell is mounted directly or indirectly on a circuit board of the device.
  • FIGS. 1 to 8 show a first exemplary embodiment of a device according to the invention with a transparent partition
  • FIG. 9 shows a second embodiment of a device according to the invention, in which a Upper shell is equipped with an upper retaining element
  • FIG. 10 shows an exemplary embodiment of a modified partition wall for the devices according to FIGS.
  • Figure 11 shows a third embodiment of a device according to the invention, in which an additional lens is present.
  • FIG. 1 shows in more detail electrical and optical components of a first exemplary embodiment of a device for determining, in particular measuring, a characteristic of a cylindrical test object.
  • the entire device is shown in FIG. 8 and denoted there by the reference numeral 5.
  • FIG. 1 shows a transmitting device 10, which may, for example, be a light-emitting diode.
  • the transmitting device 10 - seen along a main beam direction Pl of the transmitting device 10 - located downstream is a transparent partition wall 20, which may be provided with an integrated lens 30, for example.
  • a receiving device 40 Seen again along the main beam direction Pl of the transmitting device 10, behind the transparent dividing wall 20 is a receiving device 40, in whose housing 50 a slit 60 is provided.
  • the slit diaphragm 60 is preferably provided with a not further illustrated in FIG. placed glass front panel dust and moisture sealed;
  • the glass front plate may have an anti-reflection coating.
  • a preferably line-oriented optical sensor 70 which may be, for example, a CMOS sensor.
  • the function of the line-oriented sensor 70 is to measure that radiation which is generated by the transmitting device 10 and guided laterally past a cylindrical test object 80 which is located in the beam path between the receiving device 40 and the transparent dividing wall 20.
  • Such a measurement by the optical sensor 70 makes it possible, for example, to measure the width of the cylindrical test specimen 80, possibly existing defects in the cylindrical specimen 80 or the roughness of the surface of the cylindrical specimen 80.
  • FIG. 1 also shows two optical detectors 90 and 100, which are arranged on the side of the transparent dividing wall 20 facing away from the receiving device 40.
  • the two detectors 90 and 100 may be formed by semiconductor detectors, for example.
  • the function of the two detectors 90 and 100 is to measure the light reflected by the cylindrical test specimen 80 and to allow an evaluation of the reflected radiation. Such an evaluation also makes it possible to deduce the width and / or the surface properties of the cylindrical test specimen 80.
  • terminal contacts which are identified by the reference numerals 110 to 116.
  • the two connection contacts 110 and 111 belong to the transmitting device 10, the connection contacts 112 and 113 to the first detector 90, the connection contacts 114 and 115 to the second detector 100 and the total of fourteen electrical connection contacts 116 to the receiving device 40.
  • the optical receiving device 40 has fourteen electrical connection contacts 116. It is of course possible to use other receiving means 40 in the device 5, which have a different number of connection contacts. A number of fourteen electrical connection contacts is therefore to be understood as an example only.
  • FIG. 2 shows an exemplary embodiment of an undershoot 200 of the device 5 according to FIG. 9. It can be seen that the lower shell is formed in one piece, ie is formed by a single component.
  • the lower shell 200 may be formed, for example, by a one-piece injection-molded part.
  • the lower shell 200 has a first shell portion 210, a second shell portion 220, and a connecting portion 230 connecting the first shell portion 210 and the second shell portion 220 with each other.
  • the surface 240 of the lower shell 200 is formed in such a way that it forms fixing elements for holding or fixing the electrical and optical components shown in FIG.
  • a fixing element 250 in the form of a fixing groove, which holds the transmitting device, can be seen 10 as shown in FIG 1 is used.
  • fixing elements 251 and 252 are provided which serve to fix or hold the two detectors 90 and 100.
  • a fixing element 253 in the form of a further fixing groove serves to hold the transparent partition 20 according to FIG.
  • the surface 240 of the lower shell 200 may also form a beam guiding element 254, which directs the radiation generated by the transmitting device in the direction of the transparent separating wall 20.
  • FIG. 2 also shows sealing bushings 260 through which the connection contacts 110 to 116 in FIG. 1 can be inserted through the lower shell 200.
  • the passages 260 are preferably designed self-sealing; By the term “self-sealing” is meant that the bushings 260 preferably self-seal when the mating terminals are passed therethrough.
  • the bushings 260 can be equipped, for example, with corresponding rubber or plastic seals.
  • a through-slot 270 can be seen, which separates the second shell section 220 from the first shell section 210.
  • the passageway 270 is open at one side 280 so as to have a substantially U-shaped slot contour 290.
  • an adjustment element 300 can be seen, which is integrally formed on the lower shell bottom 310 of the lower shell 200.
  • the adjustment element 300 has two substantially parallel legs 320 and 321, which extend along the passage slot 270.
  • a connecting leg 322 connects the two parallel ones Leg 320 and 321 and leads to a U-shaped outer contour of the adjustment element 300, which corresponds to the U-shaped slot contour 290 of the passage slot 270.
  • the legs 320, 321 and 322 extend from the lower shell bottom 310, at least approximately, vertically away so that they - as will be explained below - can serve to fix the lower shell bottom 310 of the lower shell 200 on a circuit board.
  • FIG. 3 the lower shell 200 according to FIG. 2 is shown after the electrical and optical components according to FIG. 1 have been inserted into it.
  • the transmitting device 10 with its connection contacts 110 and 111, which are passed through the corresponding bushings 260.
  • the two detectors 90 and 100 which are inserted into the corresponding fixing elements 251 and 252 on the surface 240 of the lower shell 200.
  • the transparent partition wall 20 according to FIG. 1 is inserted into the fixing element 253, which forms a fixing slot.
  • An adjustment and fixation of the receiving device 40 on the lower shell 200 is performed by the bushings 260 through which the fourteen electrical connection contacts 116 of the receiving device 40 are passed.
  • the transmitting device 10 the two detectors 90 and 100 and the transparent dividing wall 20 are arranged in the first shell section 210 of the lower shell 200, whereas the receiving device 40 is fastened in the second shell section 220.
  • the receiving device 40 is thus characterized by the passage slot 270 separated from the optical components 10, 20, 90 and 100.
  • FIG. 4 shows the lower shell 200 after an upper shell 400 of the device 5, which mates with it, has been attached.
  • the upper shell 400 and the lower shell 200 are preferably sealed from each other to prevent ingress of moisture or dust.
  • it can be provided, for example, that the lower shell 200 and the upper shell 400 overlap in a connecting region 315 (see FIG. 3) and form a sealing overlapping region.
  • a seal may also be inserted into the connection region between the lower shell 200 and the upper shell 400.
  • the lower shell 200 and the upper shell 400 may be equipped with injected sealing lips.
  • FIG. 4 shows the transparent dividing wall 20, which is clamped between the lower shell 200 and the upper shell 400.
  • the clamping of the transparent partition wall 20 is made possible by a corresponding shaping of the partition, as shown by way of example in FIG.
  • the transparent dividing wall 20 has an optically active center region 500 in which the already mentioned optical lens 30 is arranged.
  • the lens 30 preferably forms a converging lens which can focus the radiation generated by the transmitting device 10 in the direction of the through slot 270 and thus in the direction of the receiving device 40.
  • the surface of the lens 30 may be shaped at least approximately like a portion of a cylindrical surface.
  • the surface of the transparent Partition 20 is preferably provided on one or both sides with an antireflection coating.
  • the center region 500 of the partition wall 20 there is an edge region 510 whose thickness is smaller than that of the central region 500. Due to the difference in thickness, it is possible to insert the lower edge region 520 into the fixing element 253 (see FIG. 2) formed by a fixing slot , The upper edge region 530 of the dividing wall 20 serves to bring about a corresponding connection with the upper shell 400 according to FIG. The transparent partition wall 20 is thus held sealed between the lower shell 200 and the upper shell 400.
  • FIG. 6 shows the arrangement according to FIG. 4 after the lower shell 200 has been placed with its lower shell bottom 310 on the surface 600 of a printed circuit board 610. It can be seen that the connection contacts 111 to 116 of the transmitting device 10, of the two detectors 90 and 100 and of the receiving device 40 are guided not only through the lower shell 200, but also through the printed circuit board 610. As a result of this passage of the connection contacts through the printed circuit board 610, it is possible to connect the connection contacts to conductor tracks which are arranged on the rear side 620 of the printed circuit board 610. The interconnects are not shown in the figure 6 for the sake of clarity.
  • the printed circuit board 610 is provided with a slot, referred to below as the circuit board slot 640.
  • the circuit board slot 640 is arranged such that the adjustment member 300 extending downward from the lower shell bottom 310 passes through the circuit board slot 640 can be.
  • the function of the adjustment element 300 is thus to ensure an adjustment and fixation of the lower shell 200 on the printed circuit board 610.
  • FIG. 6 shows very clearly the shape of the adjustment element 300. It can be seen that the adjustment element 300 is U-shaped in cross-section and therefore bears with its outer contour in an ideal manner against the likewise U-shaped inner contour of the printed circuit board slot 640.
  • FIG. 7 shows the arrangement according to FIG. 6 after the connection contacts 110 to 116 have been soldered to conductor tracks on the rear side 620 of the printed circuit board 610.
  • FIG. 8 shows the entire device 5 with the printed circuit board 610, the lower shell 200 fastened thereon and the upper shell 400 after a lower retaining element 700 has been attached to the adjustment element 300.
  • the lower holding element 700 has an adjustment recess in the form of a clamping groove 710, whose groove width is adapted to the width of the legs 320, 321 and 322 of the adjusting element 300.
  • the clamping groove 710 is thus clamped on the adjusting element 300.
  • a guide plate not shown in FIG 8 with guide slot can be used, which is suitable for guiding the cylindrical specimen 80.
  • FIG. 9 shows a further exemplary embodiment of a device 5 which is suitable for determining, in particular measuring, a characteristic of a cylindrical specimen 80.
  • the upper shell 400 unlike the upper shell 400 according to Figure 4, in addition equipped with an upper support member 750, in which an upper guide plate for guiding the cylindrical specimen 80 can be used.
  • an upper guide plate is not explicitly shown in FIG. 9 for reasons of clarity.
  • the upper holding element 750 is preferably integrally formed on the upper shell 400.
  • FIG. 10 shows an alternative embodiment for the transparent dividing wall 20 according to FIG. 1 or FIG. 5.
  • the transparent dividing wall 20 in addition to the Lens 30 has two more lenses 780 and 790.
  • the two lenses 780 and 790 are associated with the two detectors 90 and 100. They serve to focus the light reflected by the cylindrical test specimen 80 and to focus on the respective associated detector 90 or 100.
  • the lenses 780 and 790 are preferably collecting lenses.
  • the arrangement of the two lenses 780 and 790 is preferably axisymmetric to the longitudinal axis of the lens 30. Accordingly, the arrangement of the two detectors 90 and 100 according to FIG. 1 is also preferably axisymmetric to the longitudinal axis of the lens 30.
  • the surface of the lenses 780 and 790 may be shaped at least approximately like a portion of a spherical surface.
  • FIG. 11 shows an exemplary embodiment of a device 5 for determining, in particular measuring, a characteristic of a cylindrical test specimen 80, in which an additional lens, for example in the form of a converging lens 800, is arranged in the region of the beam guidance element 254.
  • the condenser lens 800 may be provided in addition to the lens 30 integrated in the transparent partition wall 20 of FIG. 1; Alternatively, the lens 30 according to FIG. 1 can also be dispensed with if the converging lens 800 ensures a corresponding focusing and focusing of the radiation generated by the transmitting device 10.
  • Axially symmetrical lenses 780 and 790, as shown in FIG. 10 for focusing the reflected light on the two detectors 90 and 100, are preferably present.
  • the exemplary embodiment according to FIG. 11 corresponds to the exemplary embodiment according to FIGS. 1 to 8 or 9.
  • the device 5 shown by way of example in the figures is distinguished by the fact that all components essential for the function of the device are accommodated in a common housing, consisting of an upper shell and a lower shell.
  • the bushings for electrical connection contacts are preferably designed such that they are self-sealing, z. B. by injected thin sealing lips.
  • the upper and lower shell are preferably connected to each other in a dustproof manner, either by nested edge contours or inserted seals.
  • the fixation of the components within the housing in its desired position is preferably carried out by cavities and / or guides, which are formed for example by the surfaces or surface structure of the lower shell and / or the upper shell. These cavities and / or guides can also serve the optical beam guidance.
  • the finished housing with the components contained therein can then be plugged onto a printed circuit board and, for example, selectively soldered, the terminal contacts projecting out of the housing at the bottom and through the printed circuit board.
  • the device may, for example, a seal in the form of a Combined glass plates / lens assembly and / or have a seal through a glass sensor cover.
  • FIGS. 1 to 11 It can also be seen from FIGS. 1 to 11 how the device 5 is preferably manufactured or mounted:
  • connection contacts 110-116 are passed through the passages 260 and thus through the lower shell bottom 310.
  • the lower shell with the upper shell 400 is preferably sealed dust-tight.
  • the arrangement thus formed is placed on the surface 600 of a printed circuit board 610, wherein the connection contacts 110-116 are passed through holes in the printed circuit board 610.
  • the connection contacts 110-116 are soldered on the back 620 of the circuit board 610 with conductor tracks.
  • a lower retaining element 700 is mounted with a clamping groove 710, in which a guide plate for guiding a cylindrical test piece 80 is inserted.

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Abstract

Die Erfindung bezieht sich u. a. auf eine Vorrichtung (5) zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings (80) mit einer Sendeeinrichtung (10) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung und einer Empfangseinrichtung (40) zum Messen elektromagnetischer Strahlung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einer gemeinsamen Unterschale (200) befestigt sind und die Unterschale mittelbar oder unmittelbar auf einer Leiterplatte (610) der Vorrichtung montiert ist. Vorzugsweise ist vorgesehen, dass alle für die Funktion der Vorrichtung wesentlichen Bauelemente in einem gemeinsamen Gehäuse, bestehend aus einer Oberschale und der genannten Unterschale, untergebracht sind. Durchführungen für elektrische Anschlusskontakte sind vorzugsweise derart gestaltet, dass sie selbstabdichtend sind, z. B. durch eingespritzte dünne Dichtlippen. Die Ober- und die Unterschale werden vorzugsweise staubdicht miteinander verbunden, entweder durch verschachtelte Randkonturen oder eingelegte Dichtungen. Die Fixierung der Bauelemente innerhalb des Gehäuses in ihre Sollposition erfolgt vorzugsweise durch Kavitäten und/oder Führungen, die beispielsweise durch die Oberflächen bzw. Oberflächenstruktur der Unterschale und/oder der Oberschale gebildet sind. Das fertiggestellte Gehäuse mit den darin enthaltenen Bauelementen kann dann auf eine Leiterplatte gesteckt und darauf verlötet werden.

Description

Beschreibung
Vorrichtung zum Bestimmen einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings mit einer Sendeeinrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung und einer Empfangseinrichtung zum Messen elektromagnetischer Strahlung.
Derartige Vorrichtungen sind im Bereich der Textilindustrie bekannt. Sie dienen dazu, die Eigenschaften von Fäden oder Fasern zu messen, beispielsweise die Dicke und/oder die Ober- flächeneigenschaften von Baumwollfäden oder Kunstfasern.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung anzugeben, die sich besonders einfach fertigen lässt und die auch im industriellen Umfeld einsetzbar ist.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind in Unteransprüchen angegeben.
Danach ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einer gemeinsamen Unterschale befestigt sind und die Unterschale mittelbar oder unmittelbar auf einer Leiterplatte der Vorrichtung montiert ist.
Ein wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist darin zu sehen, dass bei dieser die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung aufgrund der Montage auf derselben Unterschale fest zueinander justiert sind und eine Einheit bilden Die einmal erfolgte optische Justage zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung kann somit weder durch nachfolgende Montageschritte, wie beispielsweise einem Verlöten der Bauteile auf der Leiterplatte, noch während des späteren Betriebs der Vorrichtung beeinträchtigt werden.
Um einen zylindrischen Prüfling besonders einfach in den Strahlengang zwischen Sendeeinrichtung und Empfangseinrich- tung einführen zu können, wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Sendeeinrichtung auf einem ersten Schalenabschnitt der Unterschale und die Empfangseinrichtung auf einem zweiten Schalenabschnitt derselben Unterschale befestigt ist, der erste und der zweite Schalenabschnitt durch einen Durchgangs- schlitz voneinander getrennt sind, durch den der zylindrische Prüfling hindurchführbar und in dem Strahlengang zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung positionierbar ist, und der erste Schalenabschnitt und der zweite Schalenabschnitt durch einen Verbindungsabschnitt der Unterschale ein- teilig miteinander verbunden sind. Die Funktion des Verbindungsabschnitts besteht darin, eine mechanisch feste, möglichst verwindungssteife Verbindung zwischen dem ersten Schalenabschnitt und dem zweiten Schalenabschnitt herzustellen, um sicherzustellen, dass die optische Justage zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung auch bei starker mechanischer Beanspruchung der Vorrichtung erhalten bleibt.
Die Unterschale mit dem ersten Schalenabschnitt, dem zweiten Schalenabschnitt und dem Verbindungsabschnitt ist vorzugswei- se durch ein einteiliges Bauteil gebildet. Mit Blick auf möglichst geringe Herstellungskosten der Vorrichtung wird es als vorteilhaft angesehen, wenn das einteilige Bauteil durch ein Spritzgussteil gebildet wird. Die Sendeeinrichtung, die Empfangseinrichtung und/oder weitere Detektoren werden vorzugsweise auf der Unterschale durch mindestens ein Fixierelement gehalten, das durch die Form der Oberfläche der Unterschale gebildet ist. Die Form der Ober- fläche der Unterschale kann alternativ oder zusätzlich auch zumindest ein Strahlführungselement bilden, das die von der Sendeeinrichtung erzeugte Strahlung in Richtung Trennwand leitet .
Der Durchgangsschlitz ist vorzugsweise an einer Seite offen, um ein Einfädeln des zylindrischen Prüflings zu vereinfachen. Der erste Schalenabschnitt, der zweite Schalenabschnitt und der Verbindungsabschnitt können in der Draufsicht beispielsweise eine u-förmige Schlitzkontur bilden.
Die Vorrichtung weist vorzugsweise eine Oberschale auf, die auf der Unterschale dicht, bevorzugt staub- und feuchtigkeitsdicht, aufgesetzt ist. Hierzu kann im Verbindungsbereich zwischen der Unterschale und der Oberschale beispielsweise eine Dichtung eingelegt sein. Alternativ oder zusätzlich können sich die Unterschale und die Oberschale im Verbindungsbereich überlappen, beispielsweise durch verschachtelte Randkonturen, und einen abdichtenden Überlappungsbereich bilden.
An dem der Leiterplatte zugewandten Unterschalenboden der Unterschale ist vorzugsweise ein Justageelement angeordnet, insbesondere angeformt, das durch einen Schlitz in der Leiterplatte hindurchgesteckt ist bzw. diesen durchgreift. Die Innenkontur des Leiterplattenschlitzes ist vorzugsweise an die Außenkontur des Justageelements angepasst. Das Justageelement ist vorzugsweise im Querschnitt u-förmig.
Im Übrigen wird es als vorteilhaft angesehen, wenn die Unterschale Durchführungen aufweist, durch die elektrische An- Schlusskontakte des Sendeelements und des Empfangselements in Richtung Leiterplatte hindurchgeführt sind, und die elektrischen Anschlusskontakte mit Leiterbahnen, die auf der der Unterschale abgewandten Unterseite der Leiterplatte angeordnet sind, elektrisch verbunden sind. Eine solche Anordnung der Komponenten ist besonders platzsparend. Die Durchführungen sind vorzugsweise abdichtend, beispielsweise durch in den Durchführungen integrierte Kunststoff- oder Gummidichtungen.
Auch wird es als vorteilhaft angesehen, wenn an der Unterseite der Leiterplatte ein Halteelement zum Halten einer Führungsplatte, die zum Führen des zylindrischen Prüflings geeignet ist, mittelbar oder unmittelbar angebracht ist. Vorzugsweise greift das Justageelement der Unterschale in eine Justageausnehmung, beispielsweise eine Klemmnut, des Haltelements ein, so dass die Unterschale und das Halteelement relativ zueinander justiert werden. Ein solches Halteelement übt eine Doppelfunktion aus: Zum einen ermöglicht es eine zusätzliche Justage einer zusätzlichen Führungsplatte, zum anderen fixiert es die Unterschale zusätzlich an der Leiterplatte; dies entlastet mechanisch die elektrischen Lötstellen zwischen den Leiterbahnen der Leiterplatte und den Anschlusskontakten der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung.
Vorzugsweise weist die Vorrichtung zusätzlich mindestens einen Detektor auf, der in dem ersten Schalenabschnitt angeordnet und geeignet ist, von dem zylindrischen Prüfling reflektierte Strahlung zu messen. Bei einer solchen Ausgestaltung kann mit der Empfangseinrichtung die an dem zylindrischen Prüfling vorbeigeleitete Stahlung und mit dem Detektor die reflektierte Strahlung gemessen werden.
Besonders bevorzugt werden zwei Detektoren vorgesehen, die bezüglich der Strahlrichtung der von der Sendeeinrichtung emittierten Strahlung achsensymmetrisch angeordnet sind.
Auf dem ersten Schalenabschnitt der Unterschale wird vorzugsweise eine für die elektromagnetische Strahlung transparente Trennwand angeordnet, die den Durchgangsschlitz der Unterschale von der Sendeeinrichtung trennt. Eine solche Trennwand verhindert beispielsweise, dass die im ersten Schalenabschnitt angeordneten Komponenten, also beispielsweise die Sendeeinrichtung und etwaig vorhandene Detektoren, ver- schmutzt werden, beispielsweise durch Abrieb, wenn der zylindrische Prüfling durch den Strahlengang zwischen Sendeeinrichtung und Empfangseinrichtung hindurchgeführt wird.
Ein Abschnitt der transparenten Trennwand kann eine optische Linse bilden, die geeignet ist, die von der Sendeeinrichtung erzeugte elektromagnetische Strahlung in Richtung Durchgangsschlitz bzw. Prüfling zu fokussieren. Die Linse kann beispielsweise durch eine Sammellinse gebildet sein, vorzugsweise durch eine Sammellinse mit einer zumindest abschnittsweise zylindermantelförmigen Linsenoberfläche.
Alternativ oder zusätzlich kann ein anderer Abschnitt der transparenten Trennwand eine optische Linse bilden, die geeignet ist, die von dem Prüfling reflektierte Strahlung auf einen Detektor, so vorhanden, zu fokussieren. Eine solche optische Linse wird vorzugsweise durch eine Sammellinse gebildet; sie weist beispielsweise zumindest abschnittsweise eine kugeloberflächenförmige Linsenoberfläche auf.
Besonders bevorzugt bildet: ein erster Abschnitt der transparenten Trennwand eine erste Linse zum Fokussieren der von der Sendeeinrichtung erzeugten elektromagnetischen Strahlung in Richtung Prüfling bzw. Durchgangsschlitz, ein zweiter Abschnitt der transparenten Trennwand eine zweite Linse zum Fokussieren der von dem Prüfling reflektierten Strahlung auf einen ersten Detektor und ein dritter Abschnitt der transparenten Trennwand eine dritte Linse zum Fokussieren der von dem Prüfling reflektierten Strahlung auf einen zweiten Detektor.
Die zweite und die dritte Linse sind vorzugsweise achsensymmetrisch bezüglich einer Symmetrieachse der ersten Linse an- geordnet.
Die Erfindung bezieht sich außerdem auf ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings mit ei- ner Sendeeinrichtung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung und einer Empfangseinrichtung zum Messen elektromagnetischer Strahlung. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einer gemeinsamen Unterschale befestigt werden und die Unterschale mittelbar oder unmittelbar auf einer Leiterplatte der Vorrichtung montiert wird.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens werden im Zusammenhang mit den Figuren 1 -11 erläutert.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand von Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen beispielhaft
Figuren 1 - 8 ein erstes Ausführungsbeispiel für eine er- findungsgemäße Vorrichtung mit einer transparenten Trennwand,
Figur 9 ein zweites Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine Oberschale mit einem oberen Halteelement ausgestattet ist,
Figur 10 ein Ausführungsbeispiel für eine modifizier- ten Trennwand für die Vorrichtungen gemäß den
Figuren 1-8 bzw. 9 und
Figur 11 ein drittes Ausführungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Vorrichtung, bei der eine zu- sätzliche Linse vorhanden ist.
In den Figuren werden der Übersicht halber für identische oder vergleichbare Komponenten stets dieselben Bezugszeichen verwendet .
In der Figur 1 sind elektrische und optische Komponenten eines ersten Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings näher gezeigt. Die gesamte Vorrichtung ist in der Figur 8 gezeigt und dort mit dem Bezugszeichen 5 bezeichnet .
Man erkennt in der Figur 1 eine Sendeeinrichtung 10, bei der es sich beispielsweise um eine Leuchtdiode handeln kann. Der Sendeeineinrichtung 10 - entlang einer Hauptstrahlrichtung Pl der Sendeeinrichtung 10 gesehen - nachgeordnet befindet sich eine transparente Trennwand 20, die beispielsweise mit einer integrierten Linse 30 versehen sein kann.
Wiederum entlang der Hauptstrahlrichtung Pl der Sendeeinrichtung 10 gesehen, befindet sich hinter der transparenten Trennwand 20 eine Empfangseinrichtung 40, in deren Gehäuse 50 eine Schlitzblende 60 vorgesehen ist. Die Schlitzblende 60 ist vorzugsweise mit einer in der Figur 1 nicht weiter darge- stellten Glasfrontplatte staub- und feuchtigkeitsdicht verschlossen; die Glasfrontplatte kann beispielsweise eine Anti- ref1exionsbeSchichtung aufweisen .
Hinter der Schlitzblende 60 befindet sich im Gehäuse 50 ein vorzugsweise zeilenorientierter optischer Sensor 70, bei dem es sich beispielsweise um einen CMOS-Sensor handeln. Die Funktion des zeilenorientierten Sensors 70 besteht darin, diejenige Strahlung, die von der Sendeeinrichtung 10 erzeugt und an einem zylindrischen Prüfling 80, der sich im Strahlengang zwischen der Empfangseinrichtung 40 und der transparenten Trennwand 20 befindet, seitlich vorbei geführt wird, zu messen. Eine solche Messung durch den optischen Sensor 70 ermöglicht es beispielsweise, die Breite des zylindrischen Prüflings 80, evtl. vorhandene Fehlstellen im zylindrischen Prüfling 80 oder die Rauigkeit der Oberfläche des zylindrischen Prüflings 80 messtechnisch zu erfassen.
In der Figur 1 erkennt man darüber hinaus zwei optische De- tektoren 90 und 100, die auf der der Empfangseinrichtung 40 abgewandten Seite der transparenten Trennwand 20 angeordnet sind. Die beiden Detektoren 90 und 100 können beispielsweise durch Halbleiterdetektoren gebildet sein. Die Funktion der beiden Detektoren 90 und 100 besteht darin, das von dem zy- lindrischen Prüfling 80 reflektierte Licht zu messen und eine Auswertung der reflektierten Strahlung zu ermöglichen. Eine solche Auswertung ermöglicht es ebenfalls, auf die Breite und/oder die Oberflächeneigenschaften des zylindrischen Prüflings 80 zu schließen.
Um die Eigenschaften des zylindrischen Prüflings 80 entlang seiner Länge zu vermessen, wird dieser beispielsweise entlang seiner Längsrichtung an dem zeilenorientierten Sensor 70 und den beiden Detektoren 90 und 100 vorbeigeführt. In der Figur 1 erkennt man darüber hinaus Anschlusskontakte, die mit den Bezugszeichen 110 bis 116 gekennzeichnet sind. Die beiden Anschlusskontakte 110 und 111 gehören zur Sende- einrichtung 10, die Anschlusskontakte 112 und 113 zu dem ersten Detektor 90, die Anschlusskontakte 114 und 115 zu dem zweiten Detektor 100 und die insgesamt vierzehn elektrischen Anschlusskontakte 116 zu der Empfangseinrichtung 40.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 8 wird beispielhaft davon ausgegangen, dass die optische Empfangseinrichtung 40 vierzehn elektrische Anschlusskontakte 116 aufweist. Es ist selbstverständlich möglich, auch andere Empfangseinrichtungen 40 in der Vorrichtung 5 einzusetzen, die eine andere Anzahl an Anschlusskontakten aufweisen. Eine Anzahl von vierzehn elektrischen Anschlusskontakten ist hier also nur beispielhaft zu verstehen.
Die Figur 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel für eine Unterscha- Ie 200 der Vorrichtung 5 gemäß Figur 9. Man erkennt, dass die Unterschale einteilig ausgebildet, also durch ein einziges Bauteil gebildet ist. Die Unterschale 200 kann beispielsweise durch ein einteiliges Spritzgussteil gebildet sein.
Die Unterschale 200 weist einen ersten Schalenabschnitt 210, einen zweiten Schalenabschnitt 220 sowie einen Verbindungsabschnitt 230 auf, der den ersten Schalenabschnitt 210 und den zweiten Schalenabschnitt 220 miteinander verbindet.
Die Oberfläche 240 der Unterschale 200 ist derart ausgeformt, dass diese Fixierelemente zum Halten bzw. Fixieren der in der Figur 1 dargestellten elektrischen und optischen Komponenten bildet. So erkennt man in der Figur 2 ein Fixierelement 250 in Form einer Fixiernut, die zum Halten der Sendeeinrichtung 10 gemäß Figur 1 dient. Darüber hinaus sind Fixierelemente 251 und 252 vorgesehen, die zum Fixieren bzw. Halten der beiden Detektoren 90 und 100 dienen. Ein Fixierelement 253 in Form einer weiteren Fixiernut dient dazu, die transparente Trennwand 20 gemäß Figur 1 zu halten.
Die Oberfläche 240 der Unterschale 200 kann außerdem ein Strahlführungselement 254 bilden, das die von der Sendeeinrichtung erzeugte Strahlung in Richtung transparenter Trenn- wand 20 lenkt.
In der Figur 2 erkennt man darüber hinaus abdichtende Durchführungen 260, durch die die Anschlusskontakte 110 bis 116 gemäß Figur 1 durch die Unterschale 200 hindurchgesteckt wer- den können. Die Durchführungen 260 sind vorzugsweise selbstabdichtend ausgeführt; mit dem Begriff "selbstabdichtend" ist gemeint, dass die Durchführungen 260 vorzugsweise selbsttätig abdichten, wenn die passenden Anschlusskontakte durch sie hindurchgeführt werden. Die Durchführungen 260 können hierzu beispielsweise mit entsprechenden Gummi- oder Kunststoffdich- tungen ausgestattet sein.
In der Figur 2 ist darüber hinaus ein Durchgangsschlitz 270 erkennbar, der den zweiten Schalenabschnitt 220 vom ersten Schalenabschnitt 210 trennt. Der Durchgangsschlitz 270 ist an einer Seite 280 offen, so dass er eine im Wesentlichen u- förmige Schlitzkontur 290 aufweist.
In der Figur 2 ist außerdem ein Justageelement 300 erkennbar, das am Unterschalenboden 310 der Unterschale 200 einstückig angeformt ist. Das Justageelement 300 weist zwei im Wesentlichen parallel verlaufende Schenkel 320 und 321 auf, die sich entlang des Durchgangsschlitzes 270 erstrecken. Ein Verbindungsschenkel 322 verbindet die beiden parallel verlaufenden Schenkel 320 und 321 und führt zu einer u-förmigen Außenkontur des Justageelements 300, die der u-förmigen Schlitzkontur 290 des Durchgangsschlitzes 270 entspricht.
Die Schenkel 320, 321 und 322 erstrecken sich vom Unterschalenboden 310, zumindest näherungsweise, senkrecht weg, so dass sie - wie weiter unten noch näher erläutert werden wird - zum Fixieren des Unterschalenbodens 310 der Unterschale 200 auf einer Leiterplatte dienen können.
In der Figur 3 ist die Unterschale 200 gemäß Figur 2 gezeigt, nachdem die elektrischen und optischen Komponenten gemäß Figur 1 in diese eingesetzt worden sind. So erkennt man die Sendeeinrichtung 10 mit ihren Anschlusskontakten 110 und 111, die durch die entsprechenden Durchführungen 260 hindurchgeführt sind.
Außerdem erkennt man die beiden Detektoren 90 und 100, die in die entsprechenden Fixierelemente 251 und 252 an der Oberflä- che 240 der Unterschale 200 eingesetzt sind. Die transparente Trennwand 20 gemäß Figur 1 ist in das Fixierelement 253 eingesetzt, das einen Fixierschlitz bildet.
Eine Justage und Fixierung der Empfangseinrichtung 40 auf der Unterschale 200 erfolgt durch die Durchführungen 260, durch die die vierzehn elektrischen Anschlusskontakte 116 der Empfangseinrichtung 40 hindurchgeführt sind.
In der Figur 3 kann man darüber hinaus erkennen, dass die Sendeeinrichtung 10, die beiden Detektoren 90 und 100 sowie die transparente Trennwand 20 im ersten Schalenabschnitt 210 der Unterschale 200 angeordnet sind, wohingegen die Empfangseinrichtung 40 im zweiten Schalenabschnitt 220 befestigt ist. Die Empfangseinrichtung 40 ist somit durch den Durchgangs- schlitz 270 von den optischen Komponenten 10, 20, 90 und 100 getrennt .
Die Figur 4 zeigt die Unterschale 200, nachdem eine dazu pas- sende Oberschale 400 der Vorrichtung 5 aufgesetzt worden ist. Die Oberschale 400 und die Unterschale 200 sind vorzugsweise gegeneinander abgedichtet, um ein Eindringen von Feuchtigkeit oder Staub zu verhindern. Zur Abdichtung kann beispielsweise vorgesehen sein, dass sich die Unterschale 200 und die Ober- schale 400 in einem Verbindungsbereich 315 (vgl. Figur 3) überlappen und einen abdichtenden Überlappungsbereich bilden. Alternativ oder zusätzlich kann in den Verbindungsbereich zwischen der Unterschale 200 und der Oberschale 400 auch eine Dichtung eingesetzt sein. Auch können die Unterschale 200 und die Oberschale 400 mit eingespritzten Dichtlippen ausgestattet sein.
In der Figur 4 erkennt man darüber hinaus die transparente Trennwand 20, die zwischen der Unterschale 200 und der Ober- schale 400 eingeklemmt ist. Das Einklemmen der transparenten Trennwand 20 wird durch eine entsprechende Formgestaltung der Trennwand möglich, wie beispielhaft in der Figur 5 gezeigt ist .
In der Figur 5 sieht man, dass die transparente Trennwand 20 einen optisch aktiven Mittenbereich 500 aufweist, in dem die bereits erwähnte optische Linse 30 angeordnet ist. Die Linse 30 bildet vorzugsweise eine Sammellinse, die die von der Sendeeinrichtung 10 erzeugte Strahlung in Richtung Durchgangs- schlitz 270 und damit in Richtung Empfangseinrichtung 40 fo- kussieren kann. Die Oberfläche der Linse 30 kann beispielsweise zumindest annähernd wie ein Abschnitt einer Zylinderoberfläche geformt sein. Die Oberfläche der transparenten Trennwand 20 ist vorzugsweise einseitig oder beidseitig mit einer Antireflexionsschicht versehen.
Um den Mittenbereich 500 der Trennwand 20 herum befindet sich ein Randbereich 510, dessen Dicke kleiner ist als die des Mittenbereichs 500. Aufgrund des Dickenunterschiedes ist es möglich, den unteren Randbereich 520 in das durch einen Fixierschlitz gebildete Fixierelement 253 (vgl. Figur 2) einzuführen. Der obere Randbereich 530 der Trennwand 20 dient da- zu, eine entsprechende Verbindung mit der Oberschale 400 gemäß Figur 4 herbeizuführen. Die transparente Trennwand 20 wird somit abgedichtet zwischen der Unterschale 200 und der Oberschale 400 gehalten.
In der Figur 6 ist die Anordnung gemäß Figur 4 dargestellt, nachdem die Unterschale 200 mit ihrem Unterschalenboden 310 auf die Oberfläche 600 einer Leiterplatte 610 aufgesetzt worden ist. Man erkennt, dass die Anschlusskontakte 111 bis 116 der Sendeeinrichtung 10, der beiden Detektoren 90 und 100 so- wie der Empfangseinrichtung 40 nicht nur durch die Unterschale 200 hindurch, sondern auch durch die Leiterplatte 610 hindurchgeführt sind. Durch dieses Hindurchführen der Anschlusskontakte durch die Leiterplatte 610 hindurch ist es möglich, die Anschlusskontakte mit Leiterbahnen zu verbinden, die auf der Rückseite 620 der Leiterplatte 610 angeordnet sind. Die Leiterbahnen sind der Übersicht halber in der Figur 6 nicht dargestellt .
Darüber hinaus erkennt man in der Figur 6, dass die Leiter- platte 610 mit einem Schlitz, nachfolgend Leiterplattenschlitz 640 genannt, ausgestattet ist. Der Leiterplattenschlitz 640 ist derart angeordnet, dass das Justageelement 300, das sich von dem Unterschalenboden 310 nach unten erstreckt, durch den Leiterplattenschlitz 640 hindurchgeführt werden kann. Die Funktion des Justageelements 300 besteht somit darin, eine Justage und Fixierung der Unterschale 200 auf der Leiterplatte 610 zu gewährleisten.
In der Figur 6 erkennt man darüber hinaus auch sehr gut die Formgestaltung des Justageelements 300. Man sieht, dass das Justageelement 300 im Querschnitt U-förmig ist und somit mit seiner Außenkontur in idealer Weise an der ebenfalls u- förmigen Innenkontur des Leiterplattenschlitzes 640 anliegt.
Die Figur 7 zeigt die Anordnung gemäß Figur 6, nachdem die Anschlusskontakte 110 bis 116 mit Leiterbahnen auf der Rückseite 620 der Leiterplatte 610 verlötet worden sind.
In der Figur 8 ist die gesamte Vorrichtung 5 mit der Leiterplatte 610, der darauf befestigten Unterschale 200 sowie der Oberschale 400 gezeigt, nachdem ein unteres Halteelement 700 auf das Justageelement 300 aufgesteckt worden ist. Das untere Halteelement 700 weist hierzu eine Justageausnehmung in Form einer Klemmnut 710 auf, deren Nutenbreite an die Breite der Schenkel 320, 321 und 322 des Justageelements 300 angepasst ist. Die Klemmnut 710 wird somit am dem Justageelement 300 festgeklemmt .
In das untere Halteelement 700 kann eine in der Figur 8 nicht weiter dargestellte Führungsplatte mit Führungsschlitz eingesetzt werden, die zum Führen des zylindrischen Prüflings 80 geeignet ist.
In der Figur 9 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 5 gezeigt, die zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings 80 geeignet ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel ist die Oberschale 400, anders als die Oberschale 400 gemäß Figur 4, zusätzlich mit einem oberen Halteelement 750 ausgestattet, in das sich eine obere Führungsplatte zum Führen des zylindrischen Prüflings 80 einsetzen lässt. Eine solche obere Führungsplatte ist aus Gründen der Übersicht in der Figur 9 nicht explizit dargestellt. Das obere Halteelement 750 ist vorzugsweise an die Oberschale 400 einteilig angeformt.
Die Figur 10 zeigt eine alternative Ausgestaltung für die transparente Trennwand 20 gemäß Figur 1 bzw. Figur 5. Im Un- terschied zu dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 und 5 ist bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Figur 10 vorgesehen, dass die transparente Trennwand 20 zusätzlich zu der Linse 30 zwei weitere Linsen 780 und 790 aufweist. Die beiden Linsen 780 und 790 sind den beiden Detektoren 90 und 100 zugeordnet. Sie dienen dazu, das von dem zylindrischen Prüfling 80 reflektierte Licht zu bündeln und auf den jeweils zugeordneten Detektor 90 oder 100 zu fokussieren. Bei den Linsen 780 und 790 handelt es sich vorzugsweise um Sammellinsen.
Die Anordnung der beiden Linsen 780 und 790 ist vorzugsweise achsensymmetrisch zur Längsachse der Linse 30. Demgemäß ist vorzugsweise auch die Anordnung der beiden Detektoren 90 und 100 gemäß Figur 1 vorzugsweise achsensymmetrisch zur Längsachse der Linse 30.
Die Oberfläche der Linsen 780 und 790 kann beispielsweise zumindest annähernd wie ein Abschnitt einer Kugeloberfläche geformt sein.
In der Figur 11 ist ein Ausführungsbeispiel für eine Vorrichtung 5 zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings 80 dargestellt, bei der im Bereich des Strahlführungselements 254 eine zusätzliche Linse, beispielsweise in Form einer Sammellinse 800, angeordnet ist. Die Sammellinse 800 kann zusätzlich zu der Linse 30, die in der transparenten Trennwand 20 gemäß Figur 1 integriert ist, vorgesehen sein; alternativ kann auf die Linse 30 gemäß Figur 1 auch verzichtet werden, wenn die Sammellinse 800 eine ent- sprechende Bündelung und Fokussierung der von der Sendeeinrichtung 10 erzeugten Strahlung gewährleistet. Achsensymmetrisch angeordnete Linsen 780 und 790, wie sie die Figur 10 zum Fokussieren des reflektierten Lichts auf die beiden Detektoren 90 und 100 zeigt, sind vorzugsweise vorhanden.
Im Übrigen entspricht das Ausführungsbeispiel gemäß Figur 11 dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 8 bzw. 9.
Zusammengefasst zeichnet sich die in den Figuren beispielhaft gezeigte Vorrichtung 5 dadurch aus, dass alle für die Funktion der Vorrichtung wesentlichen Bauelemente in einem gemeinsamen Gehäuse, bestehend aus einer Oberschale und einer Unterschale, untergebracht sind. Die Durchführungen für elektrische Anschlusskontakte sind vorzugsweise derart gestaltet, dass sie selbstabdichtend sind, z. B. durch eingespritzte dünne Dichtlippen. Die Ober- und die Unterschale werden vorzugsweise staubdicht miteinander verbunden, entweder durch verschachtelte Randkonturen oder eingelegte Dichtungen. Die Fixierung der Bauelemente innerhalb des Gehäuses in ihre Sollposition erfolgt vorzugsweise durch Kavitäten und/oder Führungen, die beispielsweise durch die Oberflächen bzw. Oberflächenstruktur der Unterschale und/oder der Oberschale gebildet sind. Diese Kavitäten und/oder Führungen können auch der optischen Strahlführung dienen. Das fertiggestellte Ge- häuse mit den darin enthaltenen Bauelementen kann dann auf eine Leiterplatte gesteckt und, beispielsweise selektiv, verlötet werden, wobei die Anschlusskontakte unten aus dem Gehäuse heraus und durch die Leiterplatte hindurchragen. Die Vorrichtung kann beispielsweise eine Abdichtung in Form einer kombinierten Glasplatten/Linsenanordnung und/oder eine Abdichtung durch einen Glassensordeckel aufweisen.
Anhand der Figuren 1 bis 11 lässt sich auch erkennen, wie die Vorrichtung 5 vorzugsweise hergestellt bzw. montiert wird:
Zunächst werden die Komponenten 10, 20, 40, 90 und 100 in die Unterschale 200 eingesetzt und die Anschlusskontakte 110-116 durch die Durchführungen 260 und damit durch den Unterscha- lenboden 310 hindurchgeführt. Anschließend wird die Unterschale mit der Oberschale 400 vorzugsweise staubdicht verschlossen. Die so gebildete Anordnung wird auf die Oberfläche 600 einer Leiterplatte 610 aufgesetzt, wobei die Anschlusskontakte 110-116 durch Löcher in der Leiterplatte 610 hin- durchgeführt werden. Anschließend werden die Anschlusskontakte 110-116 auf der Rückseite 620 der Leiterplatte 610 mit Leiterbahnen verlötet. Auf ein Justageelement 300 der Unterschale wird ein unteres Halteelement 700 mit einer Klemmnut 710 aufgesetzt, in das eine Führungsplatte zum Führen eines zylindrischen Prüflings 80 eingelegt wird. Im Übrigen sei auf die obigen Ausführungen im Zusammenhang mit den Figuren 1-11 verwiesen .

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung (5) zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings (80) mit einer Sen- deeinrichtung (10) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung und einer Empfangseinrichtung (40) zum Messen elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einer gemeinsamen Unterschale (200) befestigt sind und die Unterschale mittelbar oder unmittelbar auf einer Leiterplatte (610) der Vorrichtung montiert ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung auf einem ersten Schalenabschnitt (210) der Unterschale und die Empfangseinrichtung auf einem zweiten Schalenabschnitt (220) derselben Unterschale befestigt ist, - der erste und der zweite Schalenabschnitt durch einen
Durchgangsschlitz (270) voneinander getrennt sind, durch den der zylindrische Prüfling hindurchführbar und in dem Strahlengang zwischen der Sendeeinrichtung und der Empfangseinrichtung positionierbar ist, und - der erste Schalenabschnitt und der zweite Schalenabschnitt durch einen Verbindungsabschnitt (230) der Unterschale einteilig miteinander verbunden sind.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale mit dem ersten Schalenabschnitt, dem zweiten Schalenabschnitt und dem Verbindungsabschnitt durch ein einteiliges Spritzgussteil gebildet ist.
4. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung eine Oberschale (400) aufweist, die auf der Unterschale staubdicht aufgesetzt ist.
5. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an dem der Leiterplatte zugewandten Unterschalenboden (310) ein Justageelement (300) angeordnet, insbesondere angeformt, ist, das einen Schlitz (640) in der Leiterplatte durchgreift.
6. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Unterschale Durchführungen (260) aufweist, durch die elektrische Anschlusskontakte (110-116) des Sendeelements und des Empfangselements in Richtung Leiterplatte hindurchgeführt sind, und die elektrischen Anschlusskontakte mit Leiterbahnen, die auf der der Unterschale abgewandten Unterseite der Leiter- platte angeordnet sind, elektrisch verbunden sind.
7. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass an der Unterseite der Leiterplatte ein Halteelement (700) zum Halten einer Führungsplatte, die zum Führen des zylindrischen Prüflings geeignet ist, mittelbar oder unmittelbar angebracht ist, wobei das Justageelement (300) der Unterschale den Schlitz in der Leiterplatte durchgreift und in eine Justageausneh- mung (710) des Haltelements eingreift und die Unterschale, die Leiterplatte und das Halteelement relativ zueinander justiert .
8. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem ersten Schalenabschnitt der Unterschale eine für die elektromagnetische Strahlung transparente Trennwand (20) angeordnet ist, die den Durchgangsschlitz (270) von der Sende- einrichtung (10) trennt.
9. Vorrichtung nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung, die Empfangseinrichtung und/oder Detek- toren (90, 100) auf der Unterschale durch mindestens ein Fixierelement (250, 251, 252, 253) gehalten werden, das durch die Form der Oberfläche (240) der Unterschale gebildet ist.
10. Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung (5) zum Bestimmen, insbesondere Messen, einer Eigenschaft eines zylindrischen Prüflings (80) mit einer Sendeeinrichtung (10) zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung und einer Empfangseinrichtung (40) zum Messen elektromagnetischer Strahlung, dadurch gekennzeichnet, dass die Sendeeinrichtung und die Empfangseinrichtung auf einer gemeinsamen Unterschale (200) befestigt werden und die Unterschale mittelbar oder unmittelbar auf einer Leiterplatte (610) der Vorrichtung montiert wird.
PCT/EP2010/052646 2009-05-13 2010-03-03 Vorrichtung zum bestimmen einer eigenschaft eines zylindrischen prüflings WO2010130474A1 (de)

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DE102009021753 2009-05-13

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