-
Die
Erfindung betrifft eine Vorrichtung mit aufeinander abrollenden
Zylindern mit wenigstens einem Sensor und ein Verfahren zur Messung
eines Verschleißes
von Schmitzringen gemäß dem Oberbegriff
des Anspruches 1 oder 8.
-
Aus
der
DE 199 25 460
C2 ist ein Maschinenelement mit Gleit- und/oder Wälzpaarungen
mit ebener oder räumlich
gekrümmter
Formgebung der eine Kontaktzone der Gleit- und/oder Wälzpaarungen bildenden Bauteiloberflächen bekannt,
bei dem zur Messung mechanischer und/oder thermischer Größen eine
Dünnschichtsensorik
in die Kontaktzone der die Gleit- und/oder Wälzpaarungen bildenden Bauteile
eingebracht ist. Dabei wird zur Detektion einer bestimmten Größe, wie
z. B. Temperatur, Druck, Kraft, Verformung oder Verschleiß, jeweils
eine spezielle Art eines Sensors benötigt. Im Falle aufeinander
abrollender Schmitzringe ist es in der Praxis jedoch wichtig, neben
einem Pressdruck, mit dem die Schmitzringe gegeneinander gepresst
werden, auch eine Information über
den Grad des Verschleißes
der Schmitzringe zu erhalten. Gemäß der vorgestellten Schrift
wären dazu
zwei verschiedene Sensoren notwendig, was sich ungünstig auf
die Kosten der Maschine auswirkt. Außerdem ist die gleichzeitige
Ableitung von Messsignalen zweier gleichzeitig arbeitender Sensoren
von den Schmitzringen schwierig und problematisch.
-
Ein
Verfahren zur Messung eines Pressdruckes zwischen zwei Schmitzringen
ist in der
DE 25 28 027
A1 vorgestellt. In dieser Schrift ist eine Berührungsstelle
der Schmitzringe in einen elektrischen Messkreis einbezogen, mit
dem ein elektrischer Widerstand der Berührungsstelle gemessen und angezeigt
wird. Aus dem Widerstand wird auf den Pressdruck geschlossen. In
der Schrift ist jedoch eine Messung des Verschleißes der
Schmitzringe nicht vorgesehen.
-
Die
DE 35 20 344 C2 beschreibt
eine Einrichtung zur Messung des Anpreßdruckes zwischen Schmitzringen
von Druckzylindern, wobei die dynamischen Änderungen des Anpreßdruckes
durch beispielsweise eintretenden Schmitzringverschleiß erfaßt werden
können.
-
Die
DE 101 25 292 A1 offenbart,
Verschleißzustände an korrespondierenden
Zylindern mittels Leitfähigkeitssensoren
zu ermitteln, wobei diese bei Über-
oder Unterschreitung eines Schwellwertes ein Signal geben.
-
Die
JP 2003-065329 A zeigt ein Axial-Rillenkugellager, wobei eine einzige
Lauffläche
einen Dünnfilmsensor
aufweist.
-
Der
Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung mit aufeinander
abrollenden Zylindern mit wenigstens einem Sensor und ein Verfaren zur
Messung eines Verschleißes
von Schmitzringen zu schaffen.
-
Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die
Merkmale des Anspruches 1 oder 8 gelöst.
-
Die
mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin,
dass mit der Vorrichtung und dem Verfahren zwei für den Betrieb
von aufeinander abrollenden Zylindern mit Schmitzringen wichtige
Größen über ein
einziges Messsignal ein und desselben Sensors erfasst werden. Dadurch
vereinfacht sich der Aufbau der Vorrichtung erheblich, da nur Sensoren
eines Typs betrieben werden müssen. Außerdem reduziert
sich die Anzahl der benötigten Sensoren
und dadurch verringern sich die Kosten für die Vorrichtung. Die Signalableitung
vom Sensor zur Auswerteeinheit ist einfach, da nur ein Messsignal übertragen
werden muss. Ein weiterer Aspekt der verringerten Anzahl benötigter Sensoren
ist der, dass die gesamte Vorrichtung kompakter und platzsparender
ausgeführt
werden kann.
-
Bei
einer Ausgestaltung der Vorrichtung erstreckt sich der Sensor über einen
gesamten Umfang des Schmitzrings.
-
Bei
einer alternativen Ausgestaltung der Vorrichtung sind mehrere gleiche
Sensoren über
einen Umfang des Schmitzrings verteilt.
-
Vorteilhafterweise
ist der Sensor ein Dünnschichtsensor.
Für die
Herstellung solcher Sensoren können
Materialien wie etwa Me:DLC (Metall mit diamantartigem Kohlenstoff – Diamond
Like Carbon), Titannitrid oder Chromnitrid eingesetzt werden, die ausgezeichnete
tribologische Eigenschaften haben, so dass die Sensoren gleichzeitig
auch als Verschleißschutzschichten
für die
Schmitzringe dienen können.
Daher kann allein schon der bloße
Einsatz von Dünnschichtsensoren
aus geeigneten Materialien auf Schmitzringen die Lebensdauer der
Vorrichtung im Vergleich zu den bekannten Vorrichtungen erhöhen.
-
Vorzugsweise
handelt es sich bei dem Dünnschichtsensor
um einen piezoresistiven Dünnschichtsensor.
Ein piezoresistiver Dünnschichtsensor
erlaubt eine einfache und bequeme Durchführung der Messung sowohl während des
Betriebs der Vorrichtung als auch bei stillstehender Vorrichtung.
-
Für bestimmte
Ausführungen
des Messstromkreises kann der Sensor gegenüber dem den mit dem Sensor
versehenen Schmitzring tragenden Zylinder elektrisch isoliert ausgeführt sein.
-
Dabei
kann die elektrische Isolation durch eine isolierende Schicht, vorzugsweise
eine Al2O3-Schicht,
unter dem Sensor erreicht werden.
-
Eine
isolierende Schicht, vorzugsweise eine Al2O3-Schicht, kann aber auch zweckentsprechend auf
dem Sensor aufgebracht sein.
-
Bei
einer bevorzugten Ausführungsform
der Vorrichtung kann der Sensor Teil eines Messstromkreises sein,
der sich über
einen Berührpunkt
zwischen zwei Schmitzringen erstreckt, von denen wenigstens einer
gegen den ihn tragenden Zylinder elektrisch isoliert ist.
-
Bei
einer anderen Ausführung
ist der Sensor Teil eines Messstromkreises, der über wenigstens einen der Zylinder
verläuft.
-
In
einer weiteren Ausführungsform
der Vorrichtung ist der Sensor Teil eines Messstromkreises, während die
Zylinder aus dem Messstromkreis ausgeschlossen sind.
-
Bei
der Vorrichtung handelt es sich um eine Rotationsdruckmaschine.
-
Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden im
folgenden näher
beschreiben.
-
Es
zeigen:
-
1 eine
räumliche
Darstellung eines Zylinders mit Schmitzringen, die mit Dünnschichtsensoren
versehen sind;
-
2 eine
Ausführung
eines Messstromkreises mit zwei gegenüber ihren jeweiligen Zylindern
elektrisch isolierten Schmitzringen;
-
3 ein
elektrisches Schaltbild für
die Schmitzringe und Dünnschichtsensoren;
-
4 eine
vergrößerte Darstellung
von Teilen von Schmitzringen mit mehreren über ihren Umfang verteilten
Sensoren;
-
5 ein
weiteres Ausführungsbeispiel
eines Messstromkreises mit zwei Schmitzringen, von denen einer gegenüber seinem
Zylinder elektrisch isoliert ist;
-
6 eine
Ausführung
eines Messstromkreises mit zwei aufeinanderlaufenden Schmitzringen,
von denen nur einer mit einem Dünnschichtsensor
versehen ist;
-
7 einen
Querschnitt durch einen Dünnschichtsensor
mit Metallelektroden und isolierenden Schichten.
-
1 ist
eine räumliche
Darstellung eines Zylinders 01 einer Druckmaschine, insbesondere
einer Rotationsdruckmaschine. An seinen Längsenden verfügt der Zylinder 01 über einen
Zylinderzapfen 03, auf dem je ein Schmitzring 06 aufgezogen
ist. Die Schmitzringe 06 sind aus einem leitenden Material, genauer,
aus einem Metall wie beispielsweise Stahl, gefertigt. Auf einer
umfänglichen
Fläche
der Schmitzringe 06 ist ein bekannter Sensor 08,
z. B. Dünnschichtsensor 08 aufgebracht.
-
Im
Betrieb der Rotationsdruckmaschine rollt der Zylinder 01 auf
einem gleichartigen Zylinder 02 ab, wie in 2 anhand
von Endabschnitten der aufeinander abrollenden Zylinder 01; 02,
einmal im Querschnitt und darunter in Draufsicht, gezeigt ist. Zylinder 02 verfügt wie Zylinder 01 an
seinen Enden über
Zapfen 04, auf die Schmitzringe 07 aufgezogen sind.
Dabei ist ein in der 2 dargestellter Schmitzring 07 des
Zylinders 02 auf einer umfänglichen Fläche mit einem Sensor 09,
z. B. Dünnschichtsensor 09 beschichtet.
Die Schmitzringe 06; 07 werden mit ihren umfänglichen
Flächen
aufeinander gedrückt
und rollen auf diesen gegeneinander ab, so dass sich die Dünnschichtsensoren 08; 09 berühren. Die
Dünnschichtsensoren 08; 09 steilen
somit die Laufflächen der
Schmitzringe 06; 07 dar.
-
Die
Zapfen 03; 04 sind in nicht dargestellten Lagern
einer Seitengestellplatte der Maschine gehalten. Die Lager sind
gegeneinander verstellbar, um einen Anpressdruck zwischen den Zylindern 01; 02 zu regeln.
Dabei sorgen die Schmitzringe 06; 07 für eine Reduktion
von Zylinderschwingungen, die im Betrieb der Rotationsdruckmaschine
durch die Rotation der Zylinder 01; 02 auftreten.
-
Es
ist hierbei wichtig, auftretende Anpresskräfte möglichst genau bestimmen zu
können,
um einerseits die Lebensdauer der Schmitzringe 06; 07 durch Überlastung
nicht herabzusetzen sowie die Lager der Zylinder 01; 02 nicht über Gebühr zu beanspruchen
und andererseits eine ausreichende Schwingungsreduktion gewährleisten
zu können.
Zur Bestimmung der Anpresskräfte
werden die beiden Dünnschichtsensoren 08; 09 verwendet.
Die Dünnschichtsensoren 08; 09 sind
dazu gegenüber
den Zylindern 01; 02 elektrisch isoliert, was
z. B. durch eine Isolierung zwischen den Schmitzringen 06; 07 und den
sie tragenden Zylindern 01; 02 bzw. deren Zylinderzapfen 03; 04 erreicht
werden kann.
-
Bei
den beiden Dünnschichtsensoren 08; 09 handelt
es sich um piezoresistive Dünnschichtsensoren 08; 09,
d. h. ihr elektrischer Widerstand ändert sich in Abhängigkeit
eines mechanischen Druckes. Die piezoresistive Eigenschaft der Dünnschichtsensoren 08; 09 wird
zur Messung der Presskraft, mit der die beiden Zylinder 01; 02 gegeneinandergedrückt werden,
ausgenutzt. Zu diesem Zweck sind die beiden Schmitzringe 06; 07 in
einen Messstromkreis einbezogen.
-
Der
Messstromkreis wird aus einer Spannungsquelle 14, einer
Auswerteeinheit 16 mit einem separaten Ausgang 17,
sowie den Dünnschichtsensoren 08; 09 bzw.
den Schmitzringen 06; 07 gebildet. Bei der Auswerteeinheit 16 handelt
es sich im wesentlichen um einen Strommesser 16. Elektrische Kontakte 11; 12,
z. B. Schleifkontakte 11; 12 oder berührungslose Übertragungselemente,
z. B. Telemetrie, verbinden die Auswerteeinheit 16 und
die Spannungsquelle 18 mit den Dünnschichtsensoren 08; 09.
-
An
die Kontakte 11; 12 wird von der Spannungsquelle 14 eine
Spannung angelegt, die einen Stromfluss bewirkt. Bei dem Aufbau
der 2 fließt dieser
Messstrom von dem Schleifkontakt 11 zunächst durch den Dünnschichtsensor 08 in
den im Vergleich zum Dünnschichtsensor 08 gut
leitenden stählernen
Schmitzring 06, dann an der Berührungsstelle zwischen den Schmitzringen 06; 07 durch
beide Dünnschichtsensoren 08; 09 und
schließlich
vom Schmitzring 07 erneut durch den Dünnschichtsensor 09 zum
Schleifkontakt 12. Da die Schmitzringe 06; 07 gegenüber den
Zylindern 01; 02 elektrisch isoliert sind, kann
der elektrische Strom nur über
eine Berührungsstelle,
an der die beiden Schmitzringe 06; 07 gegeneinandergepresst
werden, von einem Dünnschichtsensor 08; 09 zum
anderen gelangen. Da die Dünnschichtsensoren 08; 09 piezoresistiv
sind, ändert
sich an der Kontaktstelle der elektrische Widerstand beider Dünnschichtsensoren 08; 09 in
Abhängigkeit
von der Presskraft, mit der die Zylinder 01; 02 gegeneinandergedrückt werden.
Diese Widerstandsänderung
wiederum beeinflusst die Stromstärke
des fließenden
Stromes. Somit lässt
sich einer bestimmten Stromstärke
eine definierte Presskraft zuordnen. Dies geschieht in der Auswerteeinheit 16,
welche den zwischen den Dünnschichtsensoren 08; 09 fließenden elektrischen
Strom als Messsignal erhält
und entsprechend seiner Stromstärke
eine Presskraft ermittelt.
-
Dabei
bewegen sich sowohl die Stromstärke als
auch die dieser Stromstärke
entsprechende Presskraft jeweils in einem bestimmten Wertebereich.
Dieser Wertebereich wird nach unten hin durch eine verschwindende
Presskraft beschränkt.
Der minimalen Presskraft entspricht eine minimale, bzw. verschwindende
Stromstärke.
Falls es zu Verschleißerscheinungen
der Schmitzringe 06; 07 kommt, werden die Dünnschichtsensoren 08; 09 zerstört, so dass
die Schmitzringe 06; 07 in direkten leitenden Kontakt
zueinander kommen. Dies führt
zu einer sehr großen
Stromstärke,
die einer Kurzschluss-Stromstärke
entspricht. Für
einen solchen Fall verfügt
die Auswerteeinheit 16 über
den separaten Ausgang 17, über den sie ein vordefiniertes
Signal ausgibt und somit auf die Verschleißerscheinung aufmerksam macht.
Auf diese Weise wird mit derselben Sensoranordnung neben der Presskraft
zwischen den Zylinder 01; 02 auch der Verschleißzustand
der Schmitzringe 06; 07 detektiert.
-
Ein
erstes Anzeichen für
den Verschleiß der Sensorschicht
ist, wenn die Korrektur eines „weggelaufenen" Messwertes der Schmitzringpressung
auf ihren Sollwert zu einer erhöhten
Neigung zu Schwingungsstreifen führt.
-
Voraussetzung
für diesen
Effekt ist, dass der Schichtverschleiß den Durchgangswiderstand
mehr senkt, als die (durch den Verschleiß) verringerte Pressung und
Kontaktfläche
diesen erhöht
(Schichtwiderstand steigt mit fallender Flächenpressung). Dann würde durch
die Korrektur des Messwertes der Schmitzringpressung auf ihren Sollwert
die tatsächliche
Pressung zu niedrig, was in einer erhöhten Neigung zu Schwingungsstreifen
führt.
-
Hier
währe dann
eine Kontrolle der Sensorschichtdicke und gegebenenfalls Nachkalibrierung ratsam.
-
Die
Dicke der Sensorschicht kann relativ problemlos durch deren bekannten
Materialeigenschaften und den gemessenen Durchgangswiderstandes bei
bekannter Flächenpressung
errechnet werden. Die in der Druckmaschine am leichtesten sicherzustellende
Flächenpressung
ist die Pressungsfreiheit in Druck-Ab-Stellung.
-
Je
nach Ausführung
der Sensoren kann der vorhandene Durchgangswiderstand in Druck-Ab-Stellung ebenso
erfasst werden wie in Druck-An-Stellung zur Pressungsermittlung.
-
Ist
die Messung des Durchgangswiderstandes in Druck-Ab-Stellung aufgrund
des Sensoraufbaus nicht möglich,
kann auch der Widerstandsverlauf gemessen werden, wenn die Zylinder
in Druck-Ab oder Druck-An gehen. Hier wird die Stelle der Belastungsfreiheit
dadurch bestimmt, dass ein sprunghafter Wechsel von endlichen zu
unendlichen (oder umgekehrt) Widerstandswerten stattfindet, wenn
der Kontakt der Schmitzringe abreißt oder zustande kommt.
-
Über die
so ermittelten Dicken der Sensorschichten kann dann auf Verschleiß geschlossen
und diese gegebenenfalls automatisch nachkalibriert werden.
-
Der
eindeutigste Beweis eines Verschleißes der Sensorschicht ist die
völlige
Zerstörung
des Sensors durch Zerstörung
der Kontaktierung oder Kurzschluss bei Durchbruch der Sensorschicht.
-
Abweichend
von der Darstellung der 2 könnten die Schleifkontakte 11; 12 auch
so angeordnet sein, dass sie jeweils eine Stirnfläche der Schmitzringe 06 bzw. 07 oder
einen nicht vom Dünnschichtsensor 08 bzw. 09 bedeckten
Bereich von deren umfänglicher
Fläche
berühren.
Dies verringert den Widerstand des Messkreises, da jede Sensorschicht nur
noch einmal, in Höhe
der Berührungsstelle
durchflossen wird, und verbessert die Erfassungsgenauigkeit, da
der Messstrom prozentual stärker
mit dem Anpressdruck zwischen den Zylindern 01; 02 variiert.
-
In 3 ist
die dieser abweichenden Ausgestaltung entsprechende Situation modellhaft
als elektrisches Schaltbild dargestellt. Dabei sind die Dünnschichtsensoren 08; 09 als
eine Reihe jeweils parallel geschalteter elektrischer Widerstände dargestellt.
Da die Dünnschichtsensoren 08; 09 auf
den leitenden Schmitzringen 06; 07 aufgebracht
sind, an denen wiederum die Schleifkontakte 11; 12 anliegen,
besteht schaltungstechnisch eine direkte leitende Verbindung zwischen
den den Dünnschichtsensor 08 darstellenden
Widerständen 08 und
dem Schleifkontakt 11 und den den Dünnschichtsensor 09 darstellenden
Widerständen 09 und
dem Schleifkontakt 12, wobei die Schmitzringe 06; 07 in
diesem Bild als die diese Verbindung herstellenden Leitungen 06; 07 aufzufassen
sind. Die Berührungsstelle 19 zwischen den
Schmitzringen 06; 07 ist durch eine Leitung 19 repräsentiert,
die jeweils einen der Widerstände 08 mit
einem der parallel geschalteten Widerstände 09 verbindet.
Im Umfeld dieser Berührungsstelle 19 stellt
sich in den Dünnschichtsensoren 08; 09 infolge des
Anpressdruckes zwischen den Zylindern 01; 02 der
piezoresistive Effekt ein. Für
das Schaltbild bedeutet dies, dass sich die Widerstände 18 im
Bereich der Leitung 19 in Abhängigkeit des Anpressdruckes reduzieren
und der Strom verstärkt
durch die Widerstände 18 fließt.
-
Um
den Stromfluss an der Berührungsstelle bzw.
die Leitung 19 zu verbessern, können die Dünnschichtsensoren 08; 09 zusätzlich mit
einer leitenden Schicht, beispielsweise einer Metallschicht, überzogen
sein, in 3 als punktierte Linie dargestellt.
-
Obwohl
sich in 1 die Dünnschichtsensoren 08; 09 geschlossen über den
gesamten Umfang der Schmitzringe 06; 07 erstrecken,
können
in einer alternativen Ausgestaltung, wie in 4 gezeigt, auch
eine Mehrzahl von Dünnschichtsensoren 08; 09 auf
einer äußeren Fläche der
Schmitzringe 06; 07 vorgesehen sein. Dabei sind
die Dünnschichtsensoren 08; 09 von
Isolierstreifen 13 getrennt, die zudem die Aufgabe haben,
einen zwischen den Dünnschichtsensoren 08; 09 befindlichen
Zwischenraum aufzufüllen,
um den Schmitzringen 06; 07 einen gleichmäßigen Umfang
zu verleihen, so dass es bei einer Rotation der Zylinder 01; 02 nicht
zu zusätzlichen
Zylinderschwingungen kommt. Die Zylinder 01; 02 sind
dabei so ausgerichtet, dass bei der Rotation der Zylinder 01; 02 jeweils
ein Dünnschichtsensor 08 in
Berührung
mit einem Dünnschichtsensor 09 kommt.
Zur Verbesserung der elektrischen Leitfähigkeit zwischen den Dünnschichtsensoren 08; 09 können diese
mit einer äußeren leitfähigen Schicht,
wie z. B. einer Metallschicht, versehen sein.
-
Eine
alternative Ausführung
des Messstromkreises zur Messung der Presskraft zwischen den Zylindern 01; 02 ist
in 5 dargestellt. Auch hier sind die beiden Schmitzringe 06; 07 umfänglich mit
piezoresistiven Dünnschichtsensoren 08; 09 beschichtet. Der
Schmitzring 07 ist gegenüber dem Zylinder 02 elektrisch
isoliert, jedoch ist der Schmitzring 06 nunmehr gegenüber dem
Zylinder 01 elektrisch leitend, so dass ein elektrischer
Strom vom Schmitzring 06 auf den Zylinder 01 oder
umgekehrt fließen
kann. In diesem Fall erfolgt die Kontaktierung für den Messstromkreis so, dass
der Schleifkontakt 11 mit dem Schmitzring 07 verbunden
ist, während
der Schleifkontakt 12 zweckmäßigerweise am Zylinderzapfen 04 anliegt.
Dabei ist der Schleifkontakt 11 ein Schleifkontakt, der
am Schmitzring 07 entlang streicht. Wird nun von der äußeren Spannungsquelle 14 zwischen den
Schleifkontakten 11; 12 eine elektrische Spannung
angelegt, so fließt
ein elektrischer Strom innerhalb der Rotationsdruckmaschine vom
Schmitzring 07 auf den Dünnschichtsensor 09,
an der Berührungsstelle 19 zum
Dünnschichtsensor 08,
auf den Schmitzring 06 und auf den Zylinder 01.
Vom Zylinder 01 fließt
der elektrische Strom über
ein in der 5 nicht gezeigtes Gestell, in
dem die Zylinder 01; 02 gelagert sind, zum Zylinder 02,
bzw. zum Zylinderzapfen 04, und wird dort vom Schleifkontakt 12 abgegriffen.
Außerhalb
der Rotationsdruckmaschine wird der Messstromkreis neben der Spannungsquelle 14 durch
die Auswerteeinheit 16 mit separatem Ausgang 17 vervollständigt.
-
Auch
bei dieser Ausführung ändert sich
der elektrische Widerstand der Dünnschichtsensoren 08; 09 in
Abhängigkeit
von der Presskraft, mit der die Zylinder 01; 02 gegeneinandergepresst
werden, an der Berührungsstelle 19 zwischen
den Dünnschichtsensoren 08; 09,
so dass wiederum die Stromstärke
des fließenden
elektrischen Stromes eine Funktion dieser Presskraft ist. Wie bereits
oben mit Bezug auf 1 beschrieben, wird der abgegriffene
elektrische Strom der Auswerteeinheit 16 als Messsignal
zugeleitet, die diesem Messsignal eine Presskraft zuordnet. Steigt die
Stromstärke
bzw. die ihr zugeordnete Presskraft sprunghaft auf einen sehr hohen
Wert, so wird dies von der Auswerteeinheit 16 als Verschleißerscheinung
der Schmitzringe 06; 07 interpretiert, und sie gibt über den
separaten Ausgang 17 ein entsprechendes Signal aus.
-
Alternativ
zur in 5 gezeigten Ausführung der Kontaktierung, kann
der Kontakt 12 auch am Zylinder 01 bzw. am Zylinderzapfen 03 oder
aber am in der 5 nicht gezeigten Lager oder
Gestell angebracht sein.
-
6 zeigt
eine weitere alternative Ausführung
des Messstromkreises. Bei der in 6 gezeigten
Vorrichtung ist der Schmitzring 06 gegenüber dem
Zylinder 01 nicht elektrisch isoliert, und er ist auch
nicht mit einem Dünnschichtsensor
versehen. Dagegen verfügt
der Schmitzring 07 über
einen umlaufenden piezoresistiven Dünnschichtsensor 09. Der
Schmitzring 07 ist zwar gegenüber dem Zylinder 02 nicht
elektrisch isoliert, jedoch ist der Dünnschichtsensor 09 gegenüber dem
Schmitzring 07 isoliert. Die Kontaktierung mit den Schleifkontakten 11; 12 erfolgt
nunmehr mit beiden Schleifkontakten 11; 12 am
Dünnschichtsensor 09.
-
Zur
verständlicheren
Darstellung ist in 7 ein vergrößerter Querschnitt durch den
Dünnschichtsensor 09 dargestellt.
Wie dort zu sehen ist, umfasst der Dünnschichtsensor 09 eine
innere isolierende Schicht 26 aus Al2O3, die die umfängliche Fläche des Schmitzrings 07 abdeckt,
eine darauf abgeschiedene umlaufende metallische Elektrode 21,
eine Sensorschicht 22 aus piezoresistivem Material, eine
die Sensorschicht 22 überdeckende
zweite umlaufende metallische Elektrode 23 und eventuell
eine äußere isolierende
Schicht 24 aus Al2O3.
Bei der in 7 gezeigten Konfiguration liegen
die Elektroden 21; 23 teilweise frei, so dass
die Schleifkontakte 11; 12 wie bei den obigen
Ausführungsbeispielen
als Schleifkontakte 11; 12 ausgeführt sein
können,
die den Dünnschichtsensor 09 mit
der Spannungsquelle 19 und der Auswerteeinheit 16 verbinden,
die stationär abseits
vom Zylinder 02 angeordnet sind.
-
Alternativ
könnten
bei dieser Ausgestaltung die Schleifkontakte 11; 12 auch
Lötkontakte
sein, die den Dünnschichtsensor 09 mit
einer am Zylinder 02 montierten und mit diesem rotierenden
Spannungsquelle 14 und Auswerteeinheit 16 verbinden.
Diese können
jeweils induktiv von außen
mit Energie versorgt werden bzw. ihre Messergebnisse auf dem Funkweg
an einen Empfänger
außerhalb
des Zylinders 02 übermitteln.
-
- 01
- Zylinder
- 02
- Zylinder
- 03
- Zylinderzapfen
- 04
- Zylinderzapfen
- 05
-
- 06
- Schmitzring,
Leitung
- 07
- Schmitzring,
Leitung
- 08
- Sensor,
piezoresistiv, Widerstand, Dünnschichtsensor
- 09
- Sensor,
piezoresistiv, Widerstand, Dünnschichtsensor
- 10
-
- 11
- Kontakt,
Schleifkontakt
- 12
- Kontakt,
Schleifkontakt
- 13
- Isolierstreifen
- 14
- Spannungsquelle
- 15
-
- 16
- Auswerteeinheit,
Strommesser
- 17
- Ausgang
- 18
- Widerstände, reduziert
- 19
- Berührungsstelle,
Leitung
- 20
-
- 21
- Elektrode,
metallisch
- 22
- Sensorschicht
- 23
- Elektrode,
metallisch
- 24
- Schicht,
isolierend
- 25
-
- 26
- Schicht,
isolierend