DE4035403C2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- DE4035403C2 DE4035403C2 DE4035403A DE4035403A DE4035403C2 DE 4035403 C2 DE4035403 C2 DE 4035403C2 DE 4035403 A DE4035403 A DE 4035403A DE 4035403 A DE4035403 A DE 4035403A DE 4035403 C2 DE4035403 C2 DE 4035403C2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- sensor
- voltage
- sensor system
- cable
- resistance
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
- G01B7/00—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques
- G01B7/02—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness
- G01B7/023—Measuring arrangements characterised by the use of electric or magnetic techniques for measuring length, width or thickness for measuring distance between sensor and object
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/02—Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
- B23K26/04—Automatically aligning, aiming or focusing the laser beam, e.g. using the back-scattered light
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23K—SOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
- B23K26/00—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
- B23K26/14—Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring using a fluid stream, e.g. a jet of gas, in conjunction with the laser beam; Nozzles therefor
- B23K26/1462—Nozzles; Features related to nozzles
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01D3/00—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups
- G01D3/08—Indicating or recording apparatus with provision for the special purposes referred to in the subgroups with provision for safeguarding the apparatus, e.g. against abnormal operation, against breakdown
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
- Testing Or Calibration Of Command Recording Devices (AREA)
Description
Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Sensorsysteme zur berührungslosen Abstandsmessung gehören bereits
zum Stand der Technik. Bei ihnen wird der Abstand zwischen einem Sen
sorelement und einem Objekt z. B. auf kapazitivem oder induktivem Wege
gemessen, wenn es sich um ein metallisches Objekt handelt, oder aber auf
optischem oder akustischem Wege, je nach Systemkonfiguration.
Wird der Sensorkörper des Sensorsystems fest mit einem Werkzeug ver
bunden, so ist es möglich, das Werkzeug relativ zum Objekt bzw. Werkstück
zu positionieren, um das Werkstück in geeigneter Weise bearbeiten
zu können. Die Positionierung erfolgt über eine Regeleinrichtung, die den
gemessenen Abstand als Istwert empfängt und die Lage des Sensorkörpers
bzw. Werkzeugs in Abhängigkeit des Vergleichs des Istwerts mit einem vor
gegebenen Sollwert steuert.
Das Werkzeug kann z. B. eine Laserschneideeinheit zur Erzeugung eines
Laserstrahls sein, mit der sich das Werkzeug zerschneiden oder in sonstiger
Weise behandeln läßt.
Zu Beginn der Entwicklung von Sensorsystemen der genannten Art befand
sich innerhalb des Sensorkörpers nicht nur das Sensorelement, sondern
auch ein großer Teil der Sensorelektronik. Wurde daher der Sensorkörper
von der Steuereinheit durch Lösung eines zwischen Sensorkörper und
Steuereinheit verlaufenden Kabels getrennt, so konnte dies die Steuer
einheit eindeutig detektieren. Durch sie wurde in einem solchen Fall ein
Warnsignal erzeugt, durch das die Regeleinrichtung zur Positionierung
des Sensorkörpers deaktiviert bzw. stillgesetzt wurde.
Die Integration der Sensorelektronik in den Sensorkörper brachte jedoch
eine Reihe von Nachteilen mit sich. So war innerhalb des Sensorkörpers
nur wenig Platz für den Einbau der Elektronikteile vorhanden. Der Einbau
und Abgleich dieser Elektronikteile war daher sehr zeitaufwendig und
stellte somit einen erheblichen Kostenfaktor dar. Durch den erforderlichen
Platz zum Einbau der Elektronikteile wurde die Konstruktion des Düsen
körpers deutlich aufwendiger, was ebenfalls zusätzliche Kosten mit
sich brachte. Weiterhin stand die Integration der Elektronikteile in den
Sensorkörper einer möglichst schlanken Ausgestaltung des Sensorkörpers
entgegen, die insbesondere dann erforderlich ist, wenn eine drei
dimensionale Bearbeitung des Werkstücks bzw. Objekts unter beengten
räumlichen Verhältnissen durchgeführt werden soll. Auch bestand die
Gefahr einer Temperaturdrift des vom Sensorkörper gelieferten Istwerts
bzw. Meßwerts infolge einer zu starken Erwärmung der Sensorelektronik
innerhalb des Sensorkörpers, der dann sehr stark erhitzt wird, wenn er mit
einem Laserschneidwerkzeug zusammenarbeitet und in nächster Nähe
zur Schneidbahn positioniert ist.
Aufgrund der genannten Nachteile hatte man sich entschieden, die kom
plette Sensorelektronik in sehr großem Abstand vom Sensorkörper anzu
ordnen. Genauer gesagt wurde die Sensorelektronik durch ein mehrere
Meter langes und abgeschirmtes Kabel mit dem Sensorkörper verbunden.
Die Schirmung konnte auch aktiv erfolgen, was bedeutet, daß das am Sen
sorelement anliegende Meßsignal über einen Kondensator und einen Ver
stärker mit dem Verstärkungsgrad V=1 auf die Schirmung gelegt wird.
Wird jetzt die Sensorelektronik durch Lösen des Kabels vom Sensorkörper
getrennt, so führt dies allerdings zu einer Fehlinterpretation des Istwerts
durch die Steuereinheit. Die Steuereinheit erkennt in einem solchen Fall
einen sehr großen Istwert bzw. Abstand, der deutlich größer ist als der nor
male Arbeitsabstand, so daß sie bestrebt ist, diesen Abstand wieder zu ver
ringern. Hierbei besteht die erhebliche Gefahr, daß Sensorelement und
Sensorkörper gegen das Objekt bzw. Werkstück laufen, was zu Beschädigungen
führen könnte.
Handelt es sich beispielsweise um ein kapazitiv arbeitendes Sensor
system, so führt die Trennung des Kabels vom Sensorkörper dazu, daß die
Steuereinheit nur noch eine drastisch verkleinerte Meßkapazität erkennt,
da jetzt die Signalleitung des Kabels freiliegt. Dieser Effekt entsteht aber
auch, wenn der Abstand des Sensorkörpers bzw. Sensorelements zum Objekt
bzw. Werkstück deutlich größer ist als der normale Arbeitsabstand.
Aus diesem Grund kann aus dem Meßsignal auch kein eindeutiges Warnsignal
generiert werden.
Ein gattungsgemäßes Sensorsystem, das aus der DE 38 12 013 A1 bekannt
ist, enthält bereits einen Sensorkörper; ein am Sensorkörper angeordnetes
Sensorelement zur berührungslosen Messung des Abstands zwischen
ihm und einem Objekt; einen am Sensorkörper angebrachten Kennungs
widerstand mit definiertem Widerstandswert; und eine Steuereinheit, die
über ein gegebenenfalls auch abgeschirmtes Kabel einerseits eine Meß
spannung zum Sensorelement zwecks Ermittlung des Abstands überträgt
und andererseits eine die Meßspannung nicht beeinflussende Abfrage
spannung zum Kennungswiderstand liefert und auswertet.
Darüber hinaus ist es aus der DE 39 10 297 A1 bekannt, ein berührungslos
arbeitendes Wegmeßsystem mit einer Versorgungs-/Auswerteelektronik
über ein Koaxialkabel zu verbinden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das bekannte und im Ober
begriff des Patentanspruchs 1 genannte Sensorsystem so weiterzubilden,
daß durch einfache schaltungstechnische Mittel eine Typerkennung des
Sensorkörpers möglich ist und darüber hinaus eindeutig entschieden werden
kann, ob der Sensorkörper von der Steuereinheit getrennt ist oder
nicht.
Die Lösung der gestellten Aufgabe ist im kennzeichnenden Teil des Patent
anspruchs 1 angegeben. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind
den Unteransprüchen zu entnehmen.
Ein Sensorsystem nach der Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß die
Steuereinheit einen Komparator zum Vergleich des abgefragten Wider
standswerts des Kennungswiderstands mit einem oder mehreren vorgegebenen
Widerstandswerten aufweist und ein Alarmsignal erzeugt, wenn der
abgefragte Widerstandswert mit keinem der vorgegebenen Widerstandswerte
übereinstimmt.
Beim erfindungsgemäßen System wird durch Überwachung des zur Abfrage
spannung gehörenden Abfragestromes ermittelt, ob ein Kennungswiderstand
und somit ein Sensorkörper mit der Steuereinheit verbunden ist
oder nicht. Ferner läßt sich aufgrund des Absolutwerts des Abfragestroms
eine Sensorkennung durchführen. Aus Abfragespannung und Abfragestrom
kann der abgefragte Widerstandswert errechnet werden. Der Vergleich
läßt sich durch Software-Maßnahmen mit Hilfe eines Mikrocomputers
durchführen.
Die Steuereinheit erzeugt das Alarmsignal, wenn der abgefragter Wider
standswert mit keinem der vorgegebenen Widerstandswerte übereinstimmt.
Ordnet man jedem Sensorkörpertyp darüber hinaus einen Kennungs
widerstand mit anderem Widerstandswert zu, so läßt sich aufgrund
des Absolutwerts des Abfragestroms eine Sensorkennung durchführen.
Der abgefragte Widerstandswert wird also mit den vorgegebenen Wider
standswerten verglichen, bis unter den vorgegebenen Widerstandswerten
ein entsprechender Widerstandswert aufgefunden wird. Für diesen Vergleich
können die Ströme direkt herangezogen werden.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist die Steuerein
richtung so ausgebildet, daß sie den Widerstandswert des Kennungs
widerstands vor einer Messung des Abstands oder kontinuierlich oder inter
mittierend während einer solchen Messung abfragt. Dadurch ist sicher
gestellt, daß es während des gesamten Meßzyklus nicht zu Fehlpositionie
rungen zwischen Sensorkörper bzw. Werkstück und Objekt kommt, wenn
sich die Kabelverbindung zwischen Sensorkörper und Steuereinheit aus
irgendeinem Grund lösen sollte.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel der Erfindung ist vorgesehen,
als Meßspannung eine Wechselspannung und als Abfragespannung eine
Gleichspannung zu verwenden. Wechselförmige Meßspannungen kommen
z. B. bei kapazitiven und induktiven Sensorsystemen zum Einsatz,
während eine Gleichspannung als Abfragespannung vorteilhaft ist, da sie
zum Detektieren des Verbindungszustands zwischen Steuereinheit und
Sensorkörper leicht gemessen werden kann.
Nach einer sehr vorteilhaften anderen Weiterbildung der Erfindung werden die Gleichspannung und die wechselförmige Meßspannung über denselben
Mittelleiter eines Koaxialkabels übertragen, wobei der Kennungs
widerstand zwischen
Mittelleiter und Abschirmung des Koaxialkabels geschaltet ist. Man benötigt zur
Übertragung von Meßspannung und Abfragespannung also nur ein einziges Kabel
mit zwei Leitern, das auch bei alleiniger Übertragung der Meßspannung verwen
det werden müßte. Zur Übertragung der Abfragespannung sind also keine zusätz
lichen Adern oder gegebenenfalls weitere Kabel erforderlich.
Diese Ausgestaltung kann zum Beispiel bei kapazitiven oder induktiven Sensor
systemen zum Einsatz kommen. Der Kennungswiderstand hat dabei keinen Ein
fluß auf den Abstandsmeßwert. Beispielsweise würde bei einem kapazitiven Sen
sorsystem die Meßkapazität zwischen dem Mittelleiter bzw. der Seele des Koaxial
kabels und Masse (Werkstück) liegen, während sich der Kennungswiderstand
zwischen dem Mittelleiter und der Schirmung des Koaxialkabels befindet. Für
den Fall einer aktiven Schirmung liegen an Schirmleiter und Mittelleiter das
gleiche Wechselpotential, so daß im Falle einer ordnungsgemäßen Verbindung zwischen
Steuereinheit und Sensorkörper auch kein Wechselstrom durch den Kennungswider
stand hindurchfließt. Dagegen hat die Gleichspannung bzw. Abfragespannung kei
nen Einfluß auf den Abstandsmeßwert, da dieser nur aus der wechselförmigen
Meßspannung generiert wird, beispielsweise unter Verwendung von Filtern und
dergleichen. Bei einem induktiven Sensorsystem liegt der Kennungswiderstand
in Reihe zum Sensorelement bzw. zur Spulenanordnung.
Nach einer anderen Ausgestaltung der Erfindung ist das Kabel zwischen Steuer
einheit und Sensorkörper ein Triaxialkabel, wobei die wechselförmige Meß
spannung über die Kabelseele übertragen wird und der Kennungswiderstand zwi
schen beide Abschirmungen des Triaxialkabels geschaltet ist.
Nach einer sehr vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung ist der Kennungs
widerstand in einer Buchse angeordnet, die am Sensorkörper befestigt ist, und mit
der das Kabel über einen Stecker verbunden werden kann. Diese Art der Integration
des Kennungswiderstands erleichtert die Montage des Sensorkörpers deutlich,
da sich der Kennungswiderstand mit der Steckerbuchse schon verbinden läßt, be
vor diese in den Sensorkörper eingesetzt wird. Da die Steckerbuchse fest mit dem
Sensorkörper verbunden ist, ist also auch der Kennungswiderstand am Sensor
körper angebracht. Für den Fall eines induktiven Sensorsystems kann der Ken
nungswiderstand so in der Steckerbuchse angeordnet sein, daß er elektrisch in
Reihe zwischen zwei Mittelleiterenden der Steckerbuchse zu liegen kommt, die
von einem Isolator in der Steckerbuchse gehalten werden. Der Isolator nimmt
dann auch den Kennungswiderstand auf.
Vorzugsweise kommt als Kennungswiderstand ein Mikro-Metallfilm-Wider
stand (Mikromelf-Widerstand) zum Einsatz, der besonders kleine Abmessungen
aufweist und sich daher in sehr einfacher Weise in die Steckerbuchse integrieren
läßt.
Wie bereits erwähnt, kann das Sensorsystem kapazitiv arbeiten, so daß das Sen
sorelement ein kapazitives Element ist und praktisch eine Elektrode eines Kon
densators darstellt, dessen andere Elektrode durch das Objekt bzw. Werkstück ge
bildet wird.
Das Sensorsystem kann aber auch induktiv arbeiten, so daß das Sensorelement
ein induktives Element ist. Als induktives Element kann beispielsweise eine In
duktionsspule oder eine Gruppe von Induktionsspulen verwendet werden, deren
Induktivität in Abhängigkeit des Abstands vom Objekt bzw. Werkstück verändert
wird.
Die jeweiligen Meßsignale beinhalten eine Information über die Kapazitäts-
bzw. Induktivitätsänderung, so daß die Steuereinheit aufgrund dieser Informati
on den Abstand des Sensorkörpers bzw. des Sensorelements vom Objekt bzw.
Werkstück ermitteln kann.
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher
beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines kapazitiv arbeitenden Sensorsystems mit ei
nem Koaxialkabel zwischen Sensorkörper und Steuereinheit,
Fig. 2 ein Prinzipschaltbild eines kapazitiv arbeitenden Sensorsystems mit ei
nem Triaxialkabel zwischen Sensorkörper und Steuereinheit sowie
Fig. 3 einen Sensorkörper für kapazitive Abstandsmessung, teilweise als Axial
schnitt dargestellt.
Das in Fig. 1 gezeigte und kapazitiv arbeitende Sensorsystem enthält einen Sen
sorkörper 1, an dessen Spitze ein Sensorelement 2 angeordnet ist. Das Sensorele
ment 2 besteht aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise aus Kupfer, und
ist gegenüber dem Sensorkörper 1 elektrisch isoliert. Ein Werkstück trägt das Be
zugszeichen 3 und liegt auf Massepotential. Sensorelement 2 und Werkstück 3 bil
den somit einen Kondensator, dessen Kapazität ein Maß für den Abstand zwi
schen beiden Elementen 2 und 3 ist.
Eine Koaxialsteckerbuchse 4 befindet sich in einer Seitenwand des Sensorkör
pers 1 und ist gegenüber diesem elektrisch isoliert. Mit der Koaxialsteckerbuchse
4 ist von außen ein nicht dargestellter Koaxialstecker verbindbar, der an einem
Ende eines Koaxialkabels 5 angeschlossen ist, dessen anderes Ende mit einer
Steuereinheit 6 verbunden ist. Der Mittelleiter (Seele) des Koaxialkabels 5 trägt
das Bezugszeichen 7, während die Schirmung des Koaxialkabels 5 das Bezugszei
chen 8 trägt. Die Schirmung 8 liegt zum Beispiel auf Massepotential.
Die Koaxialsteckerbuchse 4 weist einen Mittelleiter 9 auf, koaxial zu dem ein äu
ßerer Ringleiter 10 angeordnet ist. Zwischen dem Mittelleiter 9 und dem äußeren
Ringleiter 10 befindet sich Isolationsmaterial 11. Der äußere Ringleiter 10 steht
mit dem Sensorkörper 1 elektrisch in Kontakt.
Ausgangsseitig sind der Mittelleiter 9 über den nicht dargestellten Koaxialstecker
mit der Seele 7 und der äußere Ringleiter 10 mit der Schirmung 8 des Koaxialka
bels 5 verbindbar.
Dagegen ist im Innern des Sensorkörpers 1 der Mittelleiter 9 über eine abge
schirmte Leitung 12 mit dem Sensorelement 2 elektrisch verbunden. Der Mittel
leiter 9 ist, ebenfalls im Innern des Sensorkörpers 1, über einen Kennungswider
stand 13 mit dem äußeren Ringleiter 10 der Koaxialsteckerbuchse 4 elektrisch
verbunden.
Zur Messung des Abstands zwischen Sensorelement 2 und Werkstück 3 wird von
der Steuereinheit 6 über den Mittelleiter 7 des Koaxialkabels 5, den Mittelleiter 9
und die abgeschirmte Leitung 12 ein wechselförmiges Meßsignal zum Sensorele
ment 2 übertragen, das in herkömmlicher Weise ausgewertet wird. Beispielsweise
läßt sich seine Amplitude zur Abstandsbestimmung erfassen, wenn es eine feste
Frequenz aufweist.
Darüber hinaus wird von der Steuereinheit 6 über den Mittelleiter 7 des Koaxial
kabels 5 und den Mittelleiter 9 eine Gleichspannung als Abfragespannung an den
Kennungswiderstand 13 angelegt, um durch Messung des Widerstandswertes die
ses Kennungswiderstands 13 zu ermitteln, ob die Steuereinheit 6 mit dem Sensor
körper 1 über das Koaxialkabel 5 verbunden ist.
Wie bereits eingangs erwähnt, beeinflussen sich die Gleichspannung und das
wechselförmige Meßsignal gegenseitig nicht, da die Meßkapazität zwischen dem
Mittelleiter 7 bzw. dem ,Mittelleiter 9 und Masse bzw. Werkstück 3 liegt, während
der Kennungswiderstand zwischen dem Mittelleiter 7 bzw. Mittelleiter 9 und
Schirmung 8 bzw. äußerem Ringleiter 10 liegt. Da der Abstandsmeßwert nur aus
der wechselförmigen Meßspannung generiert wird, die entsprechend gefiltert
werden kann, wird er durch die auf dem Mittelleiter 7 liegende Gleichspannung
bzw. Abfragespannung nicht beeinflußt.
Ist die Steuereinheit 6 vom Sensorkörper 1 elektrisch getrennt, weil zum Beispiel
der nicht dargestellte Koaxialstecker von der Koaxialsteckerbuchse 4 abgenom
men worden ist, so fließt infolge der an den Mittelleiter 7 angelegten Gleich- bzw.
Abfragespannung kein Gleichstrom über den Mittelleiter 7 zur Schirmung 8. Die
Steuereinheit 6 erkennt diesen Zustand durch Messung des Gleichstroms und er
zeugt ein Alarmsignal, welches die Regeleinrichtung zur Positionierung des Sen
sorkörpers 1 relativ zum Werkstück 3 deaktiviert bzw. stillsetzt. Der Sensorkör
per 1 kann somit nicht irrtümlich gegen das Werkstück 3 gefahren werden.
Sind dagegen Steuereinheit 6 und Sensorkörper 1 über das Koaxialkabel 5 elek
trisch miteinander verbunden, so fließt entsprechend dem Widerstandswert des
Kennungswiderstands 13 ein Gleichstrom infolge der an den Mittelleiter 7 ange
legten Abfragespannung von dem Mittelleiter 7 zur Schirmung 8, so daß die Steue
reinheit 6 in diesem Fall kein Warnsignal erzeugt und darüber hinaus anhand des
gemessenen Gleichstromwerts erkennen kann, um was für einen Typ von Sensor
körper 1 es sich handelt. Je nach Sensorkörpertyp kann ein Kennungswiderstand
13 mit verschiedenem Widerstandswert verwendet werden. In Abhängigkeit des
Typs des Sensorkörpers 1 kann dann zum Beispiel ein geeignetes Steuerpro
gramm zur Positionierung des Sensorkörpers 1 relativ zum Werkstück 3 ausge
wählt werden.
Die Fig. 2 zeigt ebenfalls ein kapazitiv arbeitendes Sensorsystem, das dem in Fig.
1 gezeigten System entspricht, wobei jedoch jetzt der Sensorkörper 1 mit der Steu
ereinheit 6 über ein Triaxialkabel 5a verbunden ist.
Dieses Triaxialkabel 5a enthält im Zentrum einen Mittelleiter 7a und zwei koaxi
ale und gegeneinander isolierte Schirmungen 8a, 8b. Die äußere Schirmung 5b
liegt beispielsweise auf Massepotential. Über einen nicht dargestellten Triaxial
stecker ist das Triaxialkabel 5a mit einer Triaxialsteckerbuchse 4a verbindbar,
die sich in einer Seitenwand des Sensorkörpers 1 befindet und mit ihm elektrisch
in Kontakt steht.
Die Triaxialsteckerbuchse 4a enthält einen Mittelleiter 9a sowie zwei konzen
trisch zueinander und zum Mittelleiter 9a liegende Ringleiter 10a, 10b. Zwischen
dem Mittelleiter 9a und dem inneren Ringleiter 10a befindet sich ein Isolator 11a,
während sich zwischen dem inneren Ringleiter 10a und dem äußeren Ringleiter
10b ein Isolator 11b befindet. Der äußere Ringleiter 10b steht mit dem Sensorkör
per 1 elektrisch in Verbindung.
Im Innern des Sensorkörpers 1 ist der Mittelleiter 9a über eine abgeschirmte Lei
tung 12 mit dem Sensorelement 2 verbunden, das wiederum als Kondensatorelek
trode ausgebildet und gegenüber dem Sensorkörper 1 elektrisch isoliert ist. Fer
ner befindet sich im Innern des Sensorkörpers 1 ein Kennungswiderstand 13a,
dessen einer Anschluß mit dem inneren Ringleiter 10a und dessen anderer An
schluß mit dem äußeren Ringleiter 10b der Triaxialsteckerbuchse 4a verbunden
ist.
Wie beim Beispiel nach Fig. 1 wird auch hier über den Mittelleiter 7a des Triaxial
kabels 5a, den Mittelleiter 9a und die abgeschirmte Leitung 12 ein wechselförmi
ges Meßsignal zum Sensorelement 2 zwecks Messung des Abstands zwischen Sen
sorkörper 1 und Werkstück 3 übertragen. Dagegen erfolgt die Übertragung der
Gleichspannung zum Kennungswiderstand 13a über den inneren Schirmleiter 5a
des Triaxialkabels 5a.
Sind im Betriebszustand der Mittelleiter 7a mit dem Mittelleiter 9a und die Schir
mungen 8a, 8b jeweils mit den Ringleitern 10a, 10b verbunden, so läßt sich durch
Messung eines Gleichstroms über die innere Schirmung 5a feststellen, welchen
Widerstandswert der Kennungswiderstand 13a aufweist, so daß sich auf diesem
Wege der Typ des Sensorkörpers 1 ermitteln läßt. Ist dagegen der nicht dargestellte
Triaxialstecker des Triaxialkabels 5a von der Triaxialsteckerbuchse 4a abgezo
gen, so fließt auch hier kein Gleichstrom, wenn an den inneren Schirmleiter 5a die
Abfragespannung angelegt ist, was die Steuereinheit veranlaßt, das Alarmsignal
auszugeben.
Die Kennungswiderstände 13, 13a sind vorzugsweise Mikro-Metallfilm-Wider
stände, die sehr klein sind und sich daher direkt im Innern der Steckerbuchsen 4,
4a integrieren lassen.
Die Fig. 3 zeigt einen solchen Fall am Beispiel eines kapazitiven Sensorkörpers.
Der Sensorkörper 1 enthält ein Sensorelement 2, das aus elektrisch leitendem
Material besteht und auf der Spitze einer Düse 14 sitzt. Die Düse 14 enthält einen
vorderen Bereich 15 aus elektrisch leitendem Material, der in elektrischem Kon
takt mit dem Sensorelement 2 steht. Der vordere Bereich 15 ist jedoch gegenüber
dem restlichen Bereich 16 der Düse 14 elektrisch isoliert, beispielsweise durch ei
nen geeigneten Keramikkleber, mit dem die Teile 15 und 16 fest miteinander ver
bunden sind. Der Bereich 16 besteht ebenfalls aus elektrisch leitendem Material
und hat eine Abschirmfunktion. Eine elektrisch leitende Hülse 17 umgibt die Düse
konzentrisch und ist mit ihr verbunden. Zur Halterung des Sensorelements 2
auf der Spitze des vorderen Bereichs 15 dient eine Überwurfmutter 18 aus elek
trisch leitendem Material, die einen Flansch 2a des Sensorelements 2 umgreift
und in die Hülse 17 einschraubbar ist. Die Überwurfmutter 18 ist im Verbindungs
bereich mit dem Sensorelement 2 bzw. dem Außenflansch 2a elektrisch isoliert,
so daß Sensorelement 2 und Überwurfmutter 18 keinen elektrischen Kontakt
miteinander haben. Dagegen steht die Überwurfmutter 18 in elektrischer Verbin
dung mit der Hülse 17 und über diese in elektrischer Verbindung mit dem Bereich
16 der Düse 14.
Im Seitenbereich der Hülse 17 ist eine Koaxialsteckerbuchse 4 eingeschraubt, mit
der das Koaxialkabel 5 von Fig. 1 über den nicht dargestellten Koaxialstecker ver
bindbar ist. Der äußere Ringleiter 10 der Koaxialsteckerbuchse 4 steht mit der
Hülse 17 elektrisch in Kontakt und liegt auf Schirmpotential. Das Schirmpoten
tial ist entweder Erdpotential oder, bei aktiver Schirmung, das Meßpotential. Der
Mittelleiter 9 der Koaxialsteckerbuchse 4 ist mittels eines Isolators 11 gegenüber
dem äußeren Ringleiter 10 elektrisch isoliert, wobei der Mittelleiter 9 im Innern
des Sensorkörpers 1 über eine abgeschirmte Leitung 12 mit dem vorderen Bereich
15 der Düse 14 in elektrischer Verbindung steht. Das von der Steuereinheit 6 gelie
ferte wechselförmige Meßsignal gelangt somit über den Mittelleiter 9 und die ab
geschirmte Leitung 12 zum vorderen Bereich 15 und von dort zum Sensorelement
2. Die Elemente 16, 17 und 18 dienen ebenfalls als Abschirmelemente.
Wie in Fig. 3 zu erkennen ist, befindet sich ein Kennungswiderstand 13 im Innern
des hohlzylinderförmig ausgebildeten, äußeren Ringleiters 10 und ist somit vor
Beschädigungen geschützt. Ein Anschluß des Kennungswiderstands 13 ist mit
dem Mittelleiter 9 verbunden, während der andere Anschluß des Kennungswider
stands 13 mit dem äußeren Ringleiter 10 verbunden ist. Der Kennungswiderstand
13 kann in die Koaxialsteckerbuchse 4 integriert werden, noch bevor diese in die
Hülse 17 eingeschraubt wird. Füllt der Isolator 11 dagegen den verbleibenden
Hohlraum innerhalb des äußeren Ringleiters 10 vollständig aus, so kann der Ken
nungswiderstand 13 statt im Innern des äußeren Ringleiters 10 auch an dessen
Stirnseite und auf dem Isolator 11 zu liegen kommen. Die Wirkungsweise des Ken
nungswiderstands 13 in Fig. 3 entspricht ansonsten der Wirkungsweise des Ken
nungswiderstands 13 in Fig. 1.
Für den Fall einer Triaxialsteckerbuchse 4a gemäß Fig. 2 könnte der dortige Ken
nungswiderstand 13a auf der inneren Stirnseite des Isolators 11b zu liegen kommen.
Claims (12)
1. Sensorsystem mit
- - einem Sensorkörper (1),
- - einem am Sensorkörper (1) angeordneten Sensorelement (2) zur berüh rungslosen Messung des Abstands zwischen ihm und einem Objekt (3),
- - einer Steuereinheit (6), die über ein abgeschirmtes Kabel (5, 5a) einerseits eine Meßspannung zum Sensorelement (2) zwecks Ermittlung des Abstands überträgt und andererseits eine die Meßspannung nicht beein flussende Abfragespannung zum Kennungswiderstand (13, 13a) liefert und auswertet,
dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (6) einen Komparator
zum Vergleich des abgefragten Widerstandswerts des Kennungswiderstands
mit einem oder mehreren vorgegebenen Widerstandswerten aufweist
und ein Alarmsignal erzeugt, wenn der abgefragte Widerstandswert
mit keinem der vorgegebenen Widerstandswerte übereinstimmt.
2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Steuereinheit (6) so ausgebildet ist, daß sie den Widerstandswert des Ken
nungswiderstands (13, 13a) vor einer Messung des Abstands oder konti
nuierlich oder intermittierend während einer solchen Messung abfragt.
3. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß die Meßspannung eine Wechselspannung und die Abfragespannung
eine Gleichspannung ist.
4. Sensorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gleichspannung und die wechselförmige Meßspannung über denselben
Mittelleiter (7) eines Koaxialkabels (5) übertragen werden und der Ken
nungswiderstand (13) zwischen Mittelleiter (7) und Abschirmung (8) des
Koaxialkabels (5) geschaltet ist.
5. Sensorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das
Kabel ein Triaxialkabel (5a) ist, die wechselförmige Meßspannung über
den Mittelleiter (7a) des Kabels (5a) übertragen wird und der Kennungs
widerstand (13a) zwischen beide Abschirmungen (8a, 8b) des Triaxialkabels
(5a) geschaltet ist.
6. Sensorsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Gleichspannung und die wechselförmige Meßspannung über denselben
Mittelleiter eines Koaxialkabels übertragen werden und der Kennungs
widerstand zwischen Mittelleiter des Koaxialkabels und dem Sensorelement
geschaltet ist.
7. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn
zeichnet, daß der Kennungswiderstand (13, 13a) in einer Steckerbuchse
(4, 4a) angeordnet ist, die am Sensorkörper (1) befestigt ist, und mit der
das Kabel (5, 5a) über einen Stecker verbunden werden kann.
8. Sensorsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der
Kennungswiderstand (13, 13a) ein Mikro-Metallfilm-Widerstand ist.
9. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 3 bis 5 und 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Sensorelement (2) ein kapazitives Element ist.
10. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 3 und 5 bis 7, dadurch ge
kennzeichnet, daß das Sensorelement ein induktives Element ist.
11. Sensorsystem nach Anspruch 6, 7 und 10, dadurch gekennzeichnet,
daß der Kennungswiderstand zwischen zwei Enden des Steckerbuchsen-
Mittelleiters liegt.
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4035403A DE4035403A1 (de) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | Sensorsystem zur beruehrungslosen abstandsmessung |
US07/788,864 US5500504A (en) | 1990-11-07 | 1991-11-07 | Nozzle for a tool for the working of material |
JP3291310A JPH0756442B2 (ja) | 1990-11-07 | 1991-11-07 | 容量性距離測定用センサ装置 |
JP3291797A JP2563705B2 (ja) | 1990-11-07 | 1991-11-07 | 材料加工工具用ノズル |
US08/288,534 US5489888A (en) | 1990-11-07 | 1994-08-10 | Sensor system for contactless distance measuring |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4035403A DE4035403A1 (de) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | Sensorsystem zur beruehrungslosen abstandsmessung |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE4035403A1 DE4035403A1 (de) | 1992-05-14 |
DE4035403C2 true DE4035403C2 (de) | 1993-06-03 |
Family
ID=6417814
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE4035403A Granted DE4035403A1 (de) | 1990-11-07 | 1990-11-07 | Sensorsystem zur beruehrungslosen abstandsmessung |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0756442B2 (de) |
DE (1) | DE4035403A1 (de) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10018051A1 (de) * | 2000-04-12 | 2001-10-25 | Balluff Gebhard Feinmech | Näherungssensor |
DE10244619A1 (de) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Olympus Biosystems Gmbh | Einrichtung und Verfahren zur optischen Objektuntersuchung |
US11446758B2 (en) | 2016-08-19 | 2022-09-20 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Insulation part and laser machining head with insulation part detecting sensor |
EP3914919B1 (de) * | 2019-01-24 | 2023-07-12 | Piezocryst Advanced Sensorics GmbH | Kabelanordnung und verfahren zur überprüfung einer kabelanordnung |
Families Citing this family (13)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE4109567C3 (de) * | 1991-03-22 | 1997-03-13 | Precitec Gmbh | Einrichtung zur Bearbeitung eines Werkstücks mit Hilfe eines Laserstrahls |
JP2002157671A (ja) * | 2000-11-16 | 2002-05-31 | Sumitomo Metal Ind Ltd | センシングシステム |
ES2283388T5 (es) | 2001-10-12 | 2013-11-08 | Kistler Holding Ag | Sensor |
EP1793207B1 (de) * | 2005-12-02 | 2008-09-10 | Vibro-Meter Sa | Wirbelstromsensor und Sensorspule dafür |
DE102006017497B4 (de) * | 2006-04-13 | 2008-04-17 | Alfing Montagetechnik Gmbh | Positionsbestimmungsvorrichtung und Winkelpositionsbestimmungsvorrichtung |
DE102007010980B4 (de) | 2007-03-05 | 2023-08-31 | Rechner Industrie-Elektronik Gmbh | Kapazitiver Sensorkopf in Halbkugelform |
DE102007024288B3 (de) | 2007-05-23 | 2008-10-16 | Trumpf Werkzeugmaschinen Gmbh + Co. Kg | Anordnung zur Erkennung einer Laserbearbeitungsdüse beim Einsetzen der Laserbearbeitungsdüse in einen Laserbearbeitungskopf |
JP5049056B2 (ja) * | 2007-06-05 | 2012-10-17 | 三菱電機株式会社 | 状態検出装置およびレーザ加工装置 |
AT506091B1 (de) * | 2008-02-21 | 2009-06-15 | Piezocryst Advanced Sensorics | Messanordnung mit zumindest einem piezoelektrischen sensor |
DE102008053306A1 (de) * | 2008-10-27 | 2010-05-27 | Priamus System Technologies Ag | Vorrichtung zum Ermitteln von Messgrössen in einem Spritzgiesswerkzeug |
GB201308397D0 (en) | 2013-05-10 | 2013-06-19 | Rolls Royce Plc | Equipment monitoring system |
JP5887375B2 (ja) * | 2014-03-24 | 2016-03-16 | ファナック株式会社 | 停電検出時に加工ノズルを退避するレーザ加工装置 |
EP3633314A4 (de) * | 2017-05-24 | 2020-06-10 | Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. | Höhensensor vom elektrostatischen kapazitätstyp, laserbearbeitungsdüse damit und laserbearbeitungsvorrichtung |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5759312U (de) * | 1980-09-25 | 1982-04-08 | ||
JPS57190219A (en) * | 1981-05-20 | 1982-11-22 | Nissan Motor Co Ltd | Checker for meter device of vehicle |
JPH0720618Y2 (ja) * | 1987-07-30 | 1995-05-15 | 株式会社島津製作所 | ブリッジ回路の温度較正回路 |
DE3812013C2 (de) * | 1988-04-11 | 1995-08-03 | Tensometric Mestechnik Stroehm | Elektronische Meßeinrichtung |
DE3910297A1 (de) * | 1989-03-30 | 1990-10-04 | Micro Epsilon Messtechnik | Beruehrungslos arbeitendes wegmesssystem |
-
1990
- 1990-11-07 DE DE4035403A patent/DE4035403A1/de active Granted
-
1991
- 1991-11-07 JP JP3291310A patent/JPH0756442B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10018051A1 (de) * | 2000-04-12 | 2001-10-25 | Balluff Gebhard Feinmech | Näherungssensor |
DE10018051B4 (de) * | 2000-04-12 | 2005-03-24 | Balluff Gmbh | Näherungssensor |
DE10244619A1 (de) * | 2002-09-25 | 2004-04-08 | Olympus Biosystems Gmbh | Einrichtung und Verfahren zur optischen Objektuntersuchung |
US11446758B2 (en) | 2016-08-19 | 2022-09-20 | Precitec Gmbh & Co. Kg | Insulation part and laser machining head with insulation part detecting sensor |
EP3914919B1 (de) * | 2019-01-24 | 2023-07-12 | Piezocryst Advanced Sensorics GmbH | Kabelanordnung und verfahren zur überprüfung einer kabelanordnung |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4035403A1 (de) | 1992-05-14 |
JPH0518791A (ja) | 1993-01-26 |
JPH0756442B2 (ja) | 1995-06-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE4035403C2 (de) | ||
DE2837102A1 (de) | Messzelle zum messen und ueberwachen der elektrischen leitfaehigkeit einer fluessigkeit | |
DE69711691T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur anpassung einer last an eine quelle | |
DE2643522C2 (de) | Anordnung zur Feststellung einer leitfähigen Flüssigkeit in einem Behälter | |
EP2895889B1 (de) | Metall-fremdkörper-erkennungssystem für induktive energieübertragungssysteme | |
EP2344849B1 (de) | VORRICHTUNG ZUR BESTIMMUNG UND/ODER ÜBERWACHUNG EINER PROZESSGRÖßE EINES MEDIUMS | |
EP2364234B1 (de) | VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM ERMITTELN EINES GLEICHSTROMS UND WIDERSTANDSSCHWEIßVORRICHTUNG | |
DE102006053222B4 (de) | Induktiver Näherungsschalter mit an einem Schirm befestigter Ergänzungsspule | |
DE112013006074T5 (de) | Kapazitiver Sensor, der dafür ausgelegt ist, ein Heizelement als Antennenelektrode zu verwenden | |
DE102014224749B3 (de) | Temperaturerfassung im Stecker mittels überlagerter Prüffrequenz | |
DE69002032T2 (de) | Partikelaufnehmer mit elektronischer Detektion. | |
DE102013219131A1 (de) | Vorrichtung und Verfahren zur Erkennung eines Fremdkörpers in einem zur leitungslosen Energieübertragung vorgesehenen Magnetfeld | |
DE68928063T2 (de) | Weggeber mit gegenüberliegenden Spulen für verbesserte Linearität und Temperaturkompensation | |
EP1130361A1 (de) | Temperaturkompensation bei kapazitiver Abstandsmessung mit Hilfe eines LC-Oszillators | |
DE4201640C1 (en) | Nozzle for processing workpiece e.g. by laser beam - consists of nozzle body with sensor element of e.g. copper@ attached to insulating body for contactless measurement | |
EP3740741B1 (de) | Sondeneinheit | |
DE102007003887A1 (de) | Verfahren zur Bedienung einer Vorrichtung zur kapazitiven Bestimmung und/oder Überwachung einer Prozessgröße | |
EP2876308A1 (de) | Kolbenzylindereinheit mit Auswerteeinheit zur Positionsbestimmung des Kolbens | |
DE69118483T2 (de) | Magnetischer Durchflussmesser | |
EP3824323B1 (de) | Detektor zum detektieren von elektrisch leitfähigem material | |
EP3788388B1 (de) | Sensoreinrichtung und verfahren zur bestimmung einer wechselspannung | |
EP0679863A1 (de) | Vorrichtung zur Messung der Lage eines Leiterstrangs eines Kabels im Kabelmantel | |
DE3323798C2 (de) | ||
DE3707707A1 (de) | Messwandler | |
EP3345302B1 (de) | Induktiver näherungsschalter mit einem mikrocontroller |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8127 | New person/name/address of the applicant |
Owner name: WEIDMUELLER INTERFACE GMBH & CO, 4930 DETMOLD, DE |
|
D2 | Grant after examination | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PRECITEC GMBH, 76571 GAGGENAU, DE |
|
8327 | Change in the person/name/address of the patent owner |
Owner name: PRECITEC KG, 76571 GAGGENAU, DE |
|
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |