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Die
Erfindung betrifft ein Greifmittel für eine Signalleitung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 1. Die Erfindung betrifft auch eine Signalleitung gemäß dem Oberbegriff
von Anspruch 14.
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Die
Verwendung von Leitungen zum Übermitteln
von Signalen durch Signalübertragung
und anschließendem
Messen dieses Signals, um dadurch festzustellen, ob eine Änderung
in der externen Last (insbesondere im Druck) der Leitung eingetreten ist,
ist bekannt. Leitungssensoren dieser Art nutzen Änderungen in der Wellenlänge eines
Signals, das durch eine Leitung transportiert wird, infolge externer Lasten,
die auf die Leitung während
des Signaltransports ausgeübt
werden. Es wird hier auf die Internationale Patentanmeldung
PCT/NL97/00693 verwiesen,
die ein Lichtübertragungskabel
beschreibt, mit dem eine externe Last erfasst werden kann. Zusätzlich zu
der Verwendung von zum Beispiel Glasfaser oder synthetischen Fasern
zum Transport von Licht des sichtbaren Spektrums (zum Beispiel 180
bis 800 nm), ist es in diesem Zusammenhang auch möglich, ein
noch weiteres Spektrum elektromagnetischer Strahlung in Kombination
mit Leitungen in Betracht zu ziehen, die für den Durchgang einer solchen Strahlung
ausgebildet sind. Es gibt keine Einschränkungen in Bezug auf den minimalen
oder maximalen Durchmesser der Leitung. Ein Nachteil bestehender Leitungen
für diese
Anwendung besteht darin, dass sie für gewöhnlich um einen Kern (eine
Röhre)
in kreuzenden Muster gewickelt sind, wodurch die höchste Empfindlichkeit
an den Positionen auftritt, wo sich die Kabel kreuzen. Ein wesent licher
Nachteil ist die relativ voluminöse
und teure Struktur, die dafür an
einer zu überwachenden
Stelle angeordnet (für gewöhnlich eingebaut)
werden muss. Ein weiterer Nachteil einer solchen Struktur ist, dass
die maximale Länge
eines Sensors (die zu überwachende
Länge) aufgrund
der Struktur deutlich verringert ist.
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GB 2015 844 beschreibt eine
Vorrichtung zum Erfassen von Fahrzeugen durch eine optische Faser,
die sich verformt, wenn das Gewicht eines Fahrzeuges über die
Faser geht. Die Verformung bewirkt eine Verzerrung in dem optischen
Impuls, der durch die optische Faser gesendet wird, die erfasst werden
kann. Die Faser ist in einer elastischen Kunststoffbeschichtung
eingebettet.
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US 4,383,239 beschreibt
eine Konstruktion zum Einbetten eines keramischen Piezoelements
in eine Straße,
wobei das Piezoelement in einem Kanal in einem unnachgiebigen Stab
eingebettet ist, der das Piezoelement vor Verformungen schützt.
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GB 1,209,506 beschreibt
einen Detektor, der den triboelektrischen Effekt nutzt, um einen
Drucksensor zu erzeugen, der eine Differenz im elektrischen Potenzial
erzeugt, die zwischen einem inneren und einem äußeren Leiter des Koaxialkabels
beim plötzlichen
Anwenden von Druck auftritt.
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Die
vorliegende Erfindung hat die Bereitstellung einer Lösung zur
Aufgabe, mit der die Empfindlichkeit einer Signal übertragenden
Leitung auf einfache Weise erhöht
werden kann, und mit der die oben angeführten Nachteile nach dem Stand
der Technik vermieden werden können.
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Zu
diesem Zweck stellt die Erfindung Greifmittel der Art bereit, die
in dem Oberbegriff angeführt sind,
mit dem Merkmal, dass das Greifmittel auch ein Federelement umfasst,
das an einer unnachgiebigen Komponente angreift, um die Belastung
der unnachgiebigen Komponente von der Signalleitung wegzunehmen.
Die Phrase "die
Last wegnehmen" soll
hier bedeuten, dass die Last, die von der unnachgiebigen Komponente
auf die Signalleitung ausgeübt
wird, zumindest teilweise weggenommen wird, zumindest in einer Situation,
in der die unnachgiebige Komponente extern nicht belastet ist oder
nur bis zu einem begrenzten Ausmaß belastet ist. In einer unbelasteten Situation
der Signalleitung wird somit ein Signal durch die mindestens eine
weitere unnachgiebige Komponente nicht oder weniger beeinflusst.
Ein wichtiger Vorteil dabei ist, dass die Signalleitung eine größere Länge aufweisen
kann als eine vergleichbare Signalleitung mit einer vergleichbaren
peripheren Gerätschaft
nach dem Stand der Technik. Da das Signal nicht verzerrt wird (oder
zumindest weniger verzerrt wird als nach dem Stand der Technik)
ist die Zuverlässigkeit
einer Anwendung der Signalleitung ebenso relativ zu den bestehenden
Anwendungen verbessert. Das Federelement ist vorzugsweise hier dazu
ausgelegt, auf die unnachgiebige Komponente eine Vorspannkraft auszuüben und
weg von der Signalleitung, wenn die unnachgiebige Komponente zur Signalleitung
verlagert wird, so dass die unnachgiebige Komponente von der Signalleitung
weggedrückt wird.
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Die
Europäische
Patentanmeldung
EP 0 419 267 beschreibt
ein Steuersystem für
einen optischen Sensor, das ein optisches Kabel verwendet, das für einen
Innendruck P empfindlich ist. Die Erfindung konzentriert sich insbesondere
auf die Signale, die in einem solchen System verwendet werden. Sägeförmige (wellenförmige) Elemente
sind ebenso dargestellt, durch die ein externer Druck zu dem optischen Kabel übertragen
werden kann. Es gibt keinen Verweis auf ein Mittel zum Auseinanderpressen
dieser sägezahnförmigen Elemente
in ihrem unbelasteten Zustand.
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Das
Federelement kann aus einem nachgiebigen Werkstoff gefertigt sein,
wie zum Beispiel aus einem nachgiebigen Kunststoff oder (synthetischem) Gummi.
Andererseits ist es auch möglich,
andere Arten von Feder zu verwenden, wie zum Beispiel eine Metallfeder.
In einer spezifischen bevorzugten Variante ist das Federelement
als elastische Hülse
ausgeführt,
in der sich mindestens eine unnachgiebige Komponente befindet. Wenn
sie auf einem formbeständigen
(harten) Objekt liegt, dient die elastische Hülse als Federelement. In einer
anderen bevorzugten Variante ist das Federelement zwischen zwei
unnachgiebigen Komponenten angeordnet, um durch das Federelement
weggedrückt
zu werden, wobei die Signalleitung dann zwischen den Komponenten angeordnet
werden kann. Mit einem solchen "Schalter" werden die unnachgiebigen
Komponenten in einer unbelasteten Situation auseinander geschoben, so
dass sie keine Last (oder nur eine begrenzte) auf die Signalleitung
ausüben.
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Wenn
die Greifmittel mit Verbindungsmitteln versehen sind, kann eine
gegebenenfalls lösbare Kopplung
zischen den Greifmitteln und der Signalleitung bereitgestellt sein.
Der Vorteil einer solchen Kopplung ist, dass die relative Ausrichtung
der Greifmittel und der Signalleitung somit verstellbar wird und dadurch
auch die Wirkung der Greifmittel auf die Signalleitung.
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Die
unnachgiebige Komponente besitzt vorzugsweise eine Härte zwischen
10 und 100 Shore (zum Beispiel eine Härte Shore A oder Shore D),
insbesondere eine Härte
zwischen 25 und 75 Shore. Eine zum Beispiel mehr oder weniger scharfe
Kontaktkante der unnachgiebigen Komponente, die gegen die Signalleitung
liegt, bildet eine Stelle, wo die Empfindlichkeit der Signalleitung
groß ist.
Ein weiterer Vorteil ist, dass ein Signal übertragendes Kabel sehr leicht
aufgrund der vorliegenden Erfindung eingebaut werden kann; dennoch
ist keine Konstruktion notwendig, die voluminös und schwierig zusammenzubauen
ist. Es ist offensichtlich, das dies auch zu einer wirtschaftlicheren
Anwendung einer druckempfindlichen Signalleitung führt. Ein
weiterer Vorteil ist, dass die Stellen, wo die Leitung am empfindlichsten ist,
sehr exakt bestimmt werden können.
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In
einer vorteilhaften Ausführungsformvariante
des Greifmittels ist die Kante der unnachgiebigen Komponente mit
dem Federelement verbunden, das vorzugsweise eine Komponente mit
einer Härte von
weniger als 60 Shore, insbesondere weniger als 40 Shore ist (zum
Beispiel eine Härte
Shore A oder Shore D). Durch diese Ausführungsformvariante wird es
zum Beispiel möglich,
mehrere unnachgiebige Komponenten miteinander mit weicheren Komponenten
dazwischen zu verbinden; das Greifmittel kann daher eine große Anzahl
von Kanten aufweisen, was zu einer erhöhten Empfindlichkeit fährt.
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In
einer weiteren bevorzugten Variante sind die Greifmittel so angeordnet,
dass eine Kante der unnachgiebigen Komponente unter einem im Wesentlichen
rechten Winkel zu der Mittellinie der Signalleitung angeordnet ist.
Dies führt
zu einem hohen Grad an Empfindlichkeit der Signalleitung.
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Die
Greifmittel können
von der Signalleitung lösbar
sein, so dass sie mit der Signalleitung an einer Position verbunden
werden können,
wo die Empfindlichkeit erwünscht
ist. Es ist auch möglich,
die Stellen mit relativ hoher Empfindlichkeit durch Verlagern der Greifmittel
zu ändern.
Andererseits ist es auch möglich,
dass die Greifmittel, zumindest teilweise, mit einer Hülse von
der Signalleitung kombiniert sind. Ein Beispiel dafür ist das
Integrieren der mindestens einen unnachgiebigen Komponente mit der
Hülse der Signalleitung.
In einer weiteren bevorzugten Variante sind die Greifmittel mit
mindestens einem Halteglied zur Kopplung an ein zu überwachendes
Objekt angeordnet. Hier müssen
zum Beispiel Öffnungen
in Betracht gezogen werden, in die Ziegel eingelegt werden können, so
dass ein Kontakt mit den Ziegeln mit Hilfe der Greifmittel zu der
Signalleitung übertragen wird.
Das Halteglied wird hier für
gewöhnlich
an der Seite der Greifmittel angeordnet, die von der Seite des Greifmittels
entfernt ist, die mit der Signalleitung verbunden werden kann.
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Die
vorliegende Erfindung stellt auch eine Signalleitung der im Oberbegriff
genannten Art bereit, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalleitung
mit mindestens einem der zuvor beschriebenen Greifmittel versehen
ist. Zusätzlich
zur Verwendung separater Greifmittel ist es auch im Umfang der vorliegenden
Erfindung möglich,
die Signalleitung direkt mit den Greifmitteln zu versehen. Es wird
somit möglich, zum
Beispiel eine fertige Signalleitung, d. h., eine Signalleitung mit
Greifmitteln, die bereits angeordnet oder eingegliedert sind, zu
verwenden. Es ist hier wünschenswert,
dass die Signalleitung in einer glatten Bahn durch die Greifmittel
verläuft.
In der unbelasteten Situation behindert ein solches Verhältnis der
Signalleitung und der Greifmittel den Durchgang des Signals in keiner
Weise. Die maximale Länge
der Signal übertragenden
Leitung ist daher durch die Greifmittel nicht beschränkt.
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Zur
Vermeidung zum Beispiel einer unerwünschten Trennung der Greifmittel
von der Signalleitung können
die Greifmittel in einer nicht lösbaren Weise
mit der Signalleitung verbunden sein. Das ist zum Beispiel der Fall,
wenn die Greifmittel Teil einer Hülse bilden, die die Signalleitung
umgibt. Diese Ausführungsformvariante
ermöglicht
auch die Konstruktion einer empfindlichen Signalleitung in sehr
vorteilhafter Weise.
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Die
Erfindung stellt auch eine Anordnung bereit, die aus einem nachgiebigen
Werkstoff gefertigt ist, die mit Greifmitteln für eine Signalleitung wie zuvor
beschrieben versehen ist, wobei mindestens eine unnachgiebige Komponente
mit dem nachgiebigen Strukturelement zusammengebaut ist. Anstelle
der Kombination der Greifelemente mit der Signalleitung ist es auch
möglich,
diese mit dem Strukturelement zu kombinieren, in dem die Signalleitung
angeordnet ist. Ein weiterer Vorteil eines solchen Strukturelements
ist, dass es eine leichte Kopplung an die Signalleitung einer Konstruktion
ermöglicht,
in der eine Detektion erwünscht
ist. Insbesondere wird hier ein Strukturelement in der Form eines
nachgiebigen Dichtungselements, wie eines Gummipuffers, einer Gummidichtung
und so weiter, in Betracht gezogen.
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Die
vorliegende Erfindung wird anhand der nicht einschränkenden
Ausführungsformen,
die in den folgenden Figuren dargestellt sind, näher veranschaulicht, von welchen:
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1 eine
Ansicht einer ersten Variante einer unnachgiebigen Komponente zeigt,
die Teil eines Greifmittels gemäß der Erfindung
bildet;
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2 eine
Ansicht einer zweiten Variante einer unnachgiebigen Komponente zeigt,
die Teil eines Greifmittels gemäß der Erfindung
bildet;
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3 eine
Ansicht einer dritten Variante einer unnachgiebigen Komponente zeigt,
die Teil eines Greifmittels gemäß der Erfindung
bildet;
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4 einen
Querschnitt durch ein Greifmittel gemäß der Erfindung zeigt;
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5 einen
Querschnitt durch eine zweite Variante eines Greifmittels gemäß der Erfindung zeigt;
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6 einen
Querschnitt durch eine Signalleitung gemäß der Erfindung zeigt;
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7 einen
Querschnitt durch eine zweite Variante einer Signalleitung gemäß der Erfindung zeigt,
und
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8 einen
Querschnitt durch eine dritte Variante eines Greifmittels gemäß der Erfindung
zeigt.
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1 zeigt
eine unnachgiebige Komponente 1 in einer Blockform, in
der eine Öffnung 2 angeordnet
ist, durch die eine Signalleitung hindurchgehen kann. Für diesen
Zweck muss eine Leitung durch die Öffnung 2 gezogen werden.
Die unnachgiebige Komponente 3, die in 2 dargestellt
ist, ist ebenso mit einer durchgehenden Öffnung 4 zur Aufnahme
einer Leitung versehen. Ein Zuleitungskanal 5 ist an die Öffnung 4 in
dieser Variante angeschlossen, so dass die unnachgiebige Komponente 3 auf
einfache Weise an eine Leitung angeklickt werden kann, zumindest
in dem Fall, in dem die Dimensionen der Leitung und der unnachgiebigen
Komponente 3 aneinander angepasst sind. 3 zeigt
eine weitere Variante der unnachgiebigen Komponente 6 in
der Form einer Kugel mit einer zentralen Öffnung 7 zur Aufnahme
einer Signalleitung. Wenn diese an eine Signalleitung greifen, kann
jede der unnachgiebigen Komponenten 1, 3, 6 in
eine nachgiebige Hülse
eingebettet sein, die in diesen Figuren nicht dargestellt ist, wobei
die nachgiebige Hülse
dann als Federelement dienen kann. Wenn eine unnachgiebige Komponente 1, 3, 6 belastet
ist, wird sie aus einer Ausgangsposition in die elastische Hülse gepresst,
wobei eine örtliche
Last gleichzeitig auf die Signalleitung ausgeübt wird. Wenn die Last verschwunden
ist, werden die unnachgiebigen Komponenten 1, 3, 6 durch
die elastische Hülse
wieder in die Ausgangsposition zurückgepresst.
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Das
Greifmittel 8, das in 4 dargestellt
ist, kann zum Beispiel zum Tragen von Ziegeln 9 verwendet
werden. Das Greifmittel 98 ist mit einer Öffnung 10 zur
Aufnahme einer Signalleitung (nicht dargestellt) versehen. Im Falle
einer ungleichmäßigen Last auf
den Ziegeln 9 dreht sich das obere flache Teil 11 des
Greifmittels 8. Die Folge ist, dass ein hoch stehendes
Teil 12, das das obere flache Teil 11 trägt, sich
ebenso verformt. Die Verformung des hoch stehenden Teils 11 hat
eine Wirkung auf die Signalleitung, die durch die Öffnung 10 geführt wird.
In dieser Variante des Greifmittels ist die unnachgiebige Komponente
aus dem Werkstoff gebildet, der die Öffnung 10 umgibt,
während
das Federelement durch das hoch stehende Teil 12 gebildet
ist. Die unnachgiebige Komponente und das Federelement 12 bestehen
daher aus einem einzigen Werkstoffteil; die verschiedenen Eigenschaften
werden in dieser Ausführungsform
nicht durch Verwendung verschiedener Arten von Werkstoffen erhalten,
sondern vielmehr durch die Konstruktion des Werkstoffes, wodurch
die unnachgiebige Komponente um die Öffnung 10 und das Federelement 12 erhalten
werden.
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5 zeigt
ein anderes Greifmittel 13 in Form eines "Druckknopfs". Eine Halterung 14 ist
mit einem Aufnahmeraum 15 für eine Signalleitung versehen;
die Halterung 14 bildet eine unnachgiebige Komponente.
Gegen die Signalleitung liegt auch ein Druckknopf 16, der
einen abgerundeten Kopf 17 aufweist, der über die
Halterung 14 ragt; der Druckknopf 16 bildet auch
eine unnachgiebige Komponente. Um die Leitung in einen nicht verformten
Zustand in einer unbelasteten Position des Druckknopfs 16 zu
bringen, wird in dem Greifelement 13 ein elastisches Element 18 angeordnet,
mit dem der Druckknopf 16 in einer unbelasteten Position
nach außen
gepresst wird (aus der Halterung 14 hinaus), so dass die
Signalleitung (nicht dargestellt), die in dem Aufnahmeraum 15 angeordnet
ist, durch die Halterung 14 und/oder den Druckknopf 16 nicht
belastet ist, oder nur bis zu einem begrenzten Ausmaß belastet
ist.
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6 zeigt
eine Signalleitung 19 zum Beispiel in der Form eines Glasfaserkabels 19,
die mit einer schützenden
Hülse 20 versehen
ist. Die Hülse 20 ist
an der Außenseite
mit Greifelementen 1, 3 in der Form unnachgiebiger
Komponenten versehen, wie bereits in 1 und 2 dargestellt
ist. Die Signalleitung 21, die in 7 dargestellt
ist, ist mit einer Hülse 22 versehen,
in die unnachgiebige Komponenten 23 in der Form verdickter
Hülsenteile
integriert sind. Obwohl diese Variante auch denkbar ist, wird empfohlen,
dass die verdickten Hülsenteile
separat von der Hülse
ausgeführt
sind (und gegebenenfalls später
mit der Hülse
zusammengebaut werden); nach allem handelt es sich dann eher um
einen Fall einer Kante, die an die Signalleitung greift. Abhängig von
den Umständen
jedoch kann die Variante der Signalleitung, die in 7 dargestellt
ist, auch in Betracht gezogen werden, zum Beispiel, wenn die Hülse 22 eine
relativ dünne
Form an den nicht verdickten Positionen annimmt. Für einen
richtigen Betrieb der Signalleitung 19, 21 ist
es wünschenswert,
dass sie elastisch gestützt
werden. Dies ist zum Beispiel möglich,
indem die Signalleitungen 19, 21 auf eine elastische
Werkstoffschicht gelegt werden oder indem eine Hülse, die aus einem elastischen
Werkstoff gefertigt ist, um die dargestellten Signalleitungen 19, 21 angeordnet
wird.
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Schließlich zeigt 8 ein
Greifmittel 24 in der Form einer Gummidichtung, zum Beispiel
für eine Türe, das
aus einem nachgiebigen Werkstoff besteht, in dem ein Kanal 25 für eine Signalleitung
angeordnet ist. Unnachgiebigere Greifelemente 26 sind in
das Strukturelement 24 integriert, so dass die Empfindlichkeit
einer Signalleitung, die in dem Strukturelement 24 angeordnet
ist, erhöht
wird. Als Variante ist es auch möglich,
dass die unnachgiebigeren Greifelemente aus dem Werkstoff gefertigt
werden, aus dem die Gummidichtung besteht, wobei den Greifelementen 26 nur
aufgrund deren Form eine größere Unnachgiebigkeit
verliehen wird.