EP0366926A2 - Auslegereinrichtung für Einfriedungen - Google Patents

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EP0366926A2
EP0366926A2 EP89117672A EP89117672A EP0366926A2 EP 0366926 A2 EP0366926 A2 EP 0366926A2 EP 89117672 A EP89117672 A EP 89117672A EP 89117672 A EP89117672 A EP 89117672A EP 0366926 A2 EP0366926 A2 EP 0366926A2
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EP
European Patent Office
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boom
head
bending beam
sensor element
cantilever
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EP89117672A
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EP0366926A3 (en
EP0366926B1 (de
Inventor
Wilhelm Rademacher
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    • GPHYSICS
    • G08SIGNALLING
    • G08BSIGNALLING SYSTEMS, e.g. PERSONAL CALLING SYSTEMS; ORDER TELEGRAPHS; ALARM SYSTEMS
    • G08B13/00Burglar, theft or intruder alarms
    • G08B13/02Mechanical actuation
    • G08B13/12Mechanical actuation by the breaking or disturbance of stretched cords or wires
    • G08B13/122Mechanical actuation by the breaking or disturbance of stretched cords or wires for a perimeter fence

Definitions

  • the invention relates to a boom device according to the preamble of claim 1.
  • the known boom device from which the invention is based (brochure RKS "security fence - electronically monitored”) is particularly intended and suitable for securing high-security areas, weapon depots, machine parks or the like and is intended to prevent a corresponding enclosure from being climbed over. For example, it should be prevented that a top layer made of barbed wire can be overcome after being covered by blankets or the like.
  • the jib head of the known jib device is monitored for pressure stress, so that it is ensured that a pushing of the jib head caused by the weight of an intruder into the jib carrier causes a signal of the evaluation and switching device.
  • the printing device does not necessarily have to act directly between the boom head and the boom support, but rather the boom head can also have an elongated head holder which is displaceably guided in the boom carrier or in the boom head and the printing device is then arranged between the boom carrier and the boom head.
  • the known boom device also has an effective upper holding device between the boom head and the boom carrier, by which the upper normal position of the boom head is defined and by which the boom head is pulled out of the boom carrier or prevented from being lifted upwards.
  • the boom device is adjustable in terms of the weight that leads to an alarm being triggered by the fact that the vertical position of the upper holding device is adjustable.
  • the consequence of this construction is that an individual adjustment on each fence post or the like is necessary and that when the adjustment is made to a different weight, the upper normal position of the boom head also changes at the same time. It has also been shown that a such cantilever head can be easily supported by mechanical means, in such a way that, despite weight loading, a longitudinal displacement of the cantilever head relative to the cantilever beam does not occur;
  • the sensor element of the evaluation and switching device present in the known boom device is an electromechanical switch which can be actuated by the downward movement of the boom head or the head holder.
  • the subject of a post-published prior art (EP-A 298 320, EP application 88 110 094.5) is a cantilever device of the type in question, in which the sensor element is flat and in a space between the end face of the cantilever beam facing the cantilever head and the End face of the boom carrier facing the boom head is arranged and responds to any change in position, in particular to an inclination of the boom head relative to the boom carrier.
  • the sensor element here is a rubber buffer with several embedded sensors, which is biased by the upper holding device. This sensor element is arranged in the free space so that it is protected against external interference.
  • the sensors are strain gauges, piezo elements or the like.
  • the invention is based on the object of designing and developing the boom device described at the outset, which is known from the pre-published prior art, in such a way that high reliability and simplest setting options are linked to the lowest possible error alarm probability.
  • Fig. 1 shows a perspective view of a section of a fence 1 in the form of a fence with fence mats 2, which are attached to fence posts 3, namely welded.
  • the fence post 3 carries a cantilever head 4, which is designed as a Y-boom in the preferred exemplary embodiment shown here, and also provides only as a preferred one Use case, a receiving body for a cantilever beam 5 carrying the boom head 4.
  • a receiving body for a cantilever beam 5 carrying the boom head 4.
  • a variety of other alternatives are possible in principle, for example the use of a wall post as a receiving body, etc.
  • a fence 1 in the form of a fence, ie with Fence post 3 and fence mats 2 ran out.
  • Fig. 2 makes it clear that the boom head 4 does not necessarily have to have the shape of the Y-boom shown, but that the boom head 4 can also itself be a further fence post, the fence mat 2 attached to the boom head 4 can also be in one plane the fence mat 2 can lie on the fence post 3. It is also entirely possible that the boom support 5 is completely sunk into the ground, so that only the fence mat 2 attached to the boom head 4 appears as the actual fence.
  • the evaluation and switching device 7 has a sensor element 8.
  • the sensor element 8 determines a load or relief of the cantilever head 4 and when a limit value for the measurement signal of the sensor element 8 that can be set in the evaluation and switching device 7 is exceeded, a switching signal can be triggered by the evaluation and switching device 7.
  • the printing device 6 has a bending beam 9 arranged between an end face of the boom head 4 facing the boom support 5 and an end face of the boom support 5 facing the boom head 4 and that the end face of the boom head 4 rests on the freely floating bending area 10 of the bending beam 9 and that this Sensor element 8 is designed as an element which responds to the bending of the bending beam 9, in particular as a strain gauge sensor or the like, and is connected to the bending beam 9 or integrated in the bending beam 9. Even a slight displacement of the cantilever head 4, which only serves to transmit the necessary force to the bending beam 9, is sufficient in this construction to change the measurement signal of the sensor element 8.
  • the sensor element has been moved into the interior of the fence post 3 or the like in order not to make it accessible from the outside.
  • the boom device according to the invention which is therefore expediently characterized in that the boom head 4 has an elongated head holder 11 which extends deep into the boom carrier 5 and is guided in the boom carrier 5, and the bending beam 9 is deeply recessed in the boom carrier 5 at the lower end of the Head holder 11 is arranged.
  • an elongated guide by means of a corresponding head holder 11 is recommended.
  • the head holder 11 is guided in the cantilever support 5 in the illustrated, schematically represented exemplary embodiment by two bearings 12 at the upper end of the cantilever support 5 or at the lower end of the head holder 11, which are designed here as roller bearings or ball bearings, so that each one however Directional loading and unloading of the boom head 4 is transmitted to the bending beam 9 only in the form of a vertical force component.
  • the bending beam 9 could in principle be clamped on one side, that is to say it could be designed as a cantilever. A two-sided clamping of the bending beam 9 would also be conceivable.
  • the bending beam 9 is designed to rest on two sides, that is to say the end face of the cantilever beam 5 consists of two beam supports 13.
  • the boom support 5 is designed as a sleeve inserted into the fence post 3 and at the end carrying the beam supports 13 in a flange-like manner. This is very useful in terms of construction, although other forms of construction are also conceivable.
  • An alternative embodiment for bending beams and beam supports is not shown in the drawing. It is characterized in that the end face of the cantilever beam is designed as a ring, in particular as a circular ring, and the bending beam is designed as a correspondingly shaped disk resting on the ring or circular ring.
  • a bending beam that rests on all sides, in the form of a bending disk, can be advantageous under certain conditions, for example when the bending beam itself is designed as a piezo element. This will be discussed in more detail later.
  • the rest of the above-mentioned holding device should expediently be provided with travel limit stops for lifting the boom head from the boom carrier and / or pushing the boom head against the boom carrier. This prevents the bending beam from being overstressed and prevents damage or destruction of the sensor element 8 and the evaluation and switching device 7.
  • strain gauges are preferably used for the sensor element 8.
  • piezo elements are also conceivable as force transducers, for example also modern synthetic polymers which exhibit piezoelectric effects (e.g. polyvinylidene fluoride, PVF2).
  • the sensor element For the purpose of increased measuring accuracy, it is recommended that the sensor element have a number of strain gauges or the like distributed on or in the bending beam.
  • a differential measurement with several strain gauges or the like can be realized, for example, in that the sensor element has a strain gauge or the like both on the side of the bending beam facing the boom head and on the side of the bending beam facing away from the boom head, and the like the measurement signals from both strain gauges or the like can be combined in the evaluation and switching device for signal amplification.
  • a sensor element 8 designed as a strain gauge sensor there are various possibilities for attaching the strain gauge (s) to or in the bending beam 9.
  • a constructive solution has proven to be particularly expedient, which is characterized in that the sensor element 8 designed as a strain gauge sensor has, as a strain gauge, a resistance paste applied to an elastically deformable substrate, in particular an epoxy resin board.
  • This solution is particularly useful because an electronic evaluation circuit of the evaluation and switching device 7 can be arranged or applied to such a substrate. A highly integrated circuit solution is thus achieved.
  • the bending beam could itself form an overall sensor element.
  • FIG. 4 shows a further exemplary embodiment of a cantilever device according to the invention, in which the sensor element 8 works capacitively.
  • the bending beam 9 is at the same time a capacitor plate 13 of a measuring capacitor serving as a sensor element 8, which also has a fixed capacitor plate 14 attached to the cantilever support 5.
  • a compressible or displaceable dielectric 15 is located between the capacitor plates 13, 14.
  • the capacitance of the network capacitor serving as sensor element 8 is evaluated by means of the evaluation and switching device 7 indicated here.
  • the bending beam 9 serving as the capacitor plate 13 is loaded, this capacitor plate 13 is in any case pressed closer to the capacitor plate 14 in the central region, so that the capacitance of the measuring capacitor increases.
  • the capacitance is namely inversely proportional to the distance between the capacitor plates 13, 14.
  • a correspondingly selected dielectric 15 with a high dielectric constant allows even high and strongly changing capacitance values to be achieved.
  • the evaluation and switching device 7 can work with this capacitive measuring method, for example, so that the measuring capacitor is the frequency-determining variable of a response oscillator, so that a frequency change can be evaluated, or that there is a corresponding change in the amplitude of the oscillator oscillation, which can also be evaluated.
  • the capacitor plate 13 can of course also be attached to the bending beam 9, the only essential factor is the change in the distance of the capacitor plates 13, 14 depending on the load condition of the boom head 4.
  • the following also applies that at the lower end of the boom carrier 5 a trough-like receiving cap 16 for the capacitor plates 13, 14 is attached via fastening screws 17.
  • a further preferred embodiment applies, which is characterized in that in the evaluation and switching device, an independently acting compensation for slow changes in the measurement signal nals of the sensor element, that is, an automatic zero point correction is provided.
  • an automatic zero point correction it can be achieved, for example, that a slowly increasing snow load on the boom head does not lead to an alarm.
  • external limit values will probably also be provided for this zero point correction.

Landscapes

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Abstract

Bei einer Auslegereinrichtung mit einem Auslegerkopf (4), einem den Aus­legerkopf (4) tragenden Auslegerträger (5), einer zwischen dem Ausleger­kopf (4) und dem Auslegerträger (5) wirkenden Druckvorrichtung (6) und einer Auswerte- und Schalteinrichtung (7), bei der mittels der Druck­vorrichtung (6) der Auslegerkopf (4) normalerweise in einer Normalstel­lung gehalten, aber belastend bzw. entlastend gegenüber dem Ausleger­träger (5) bewegbar ist, bei der die Auswerte- und Schalteinrichtung (7) ein Sensorelement (8) aufweist und das Sensorelement (8) eine Belastung bzw. Entlastung des Auslegerkopfes (4) feststellt und bei der bei Über­schreiten eines Grenzwertes für das Meßsignal des Sensorelements (8) von der Auswerte- und Schalteinrichtung (7) ein Schaltsignal auslösbar ist, ist eine hohe Zuverlässigkeit und einfachste Einstellmöglichkeit mit einer geringstmöglichen Fehleralarmwahrscheinlichkeit verknüpft, indem die Druckvorrichtung (6) einen zwischen einer dem Auslegerträger (5) zu­gewandten Endfläche des Auslegerkopfes (4) und einer dem Auslegerkopf (4) zugewandten Endfläche des Auslegerträgers (5) angeordneten Biegebalken (9) aufweist und der Auslegerkopf (4) mit seiner Endfläche auf dem freischwe­benden Biegebereich (10) des Biegebalkens (9) aufsteht und das Sensor­element (8) als auf die Biegung des Biegebalkens (9) ansprechendes Ele­ment ausgeführt und mit dem Biegebaklen (9) verbunden ist.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Auslegereinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1.
  • Die bekannte Auslegereinrichtung, von der die Erfindung ausgeht (Prospekt RKS "Sicherheitszaun - elektronisch überwacht"), ist insbesondere zur Ab­sicherung von Hochsicherheitsbereichen, Waffendepots, Maschinenparks od. dgl. bestimmt und geeignet und soll verhindern, daß eine entsprechende Einfriedung überklettert werden kann. Beispielsweise soll verhindert werden, daß ein aus Stacheldraht aufgebauter Oberleger nach Abdecken mittels Decken od. dgl. überwunden werden kann. Dazu wird der Auslegerkopf der bekannten Auslegereinrichtung auf Druckbeanspruchung hin überwacht, so daß sicherge­stellt ist, daß ein durch Körpergewicht eines Eindringlings hervorgeru­fenes Herandrücken des Auslegerkopfes an den Auslegerträger ein Signal der Auswerte- und Schalteinrichtung hervorruft. Die Druckvorrichtung muß dabei nicht unbedingt zwischen Auslegerkopf und Auslegerträger unmittel­bar wirken, der Auslegerkopf kann vielmehr auch einen langgestreckten Kopfhalter aufweisen, der im Auslegerträger oder im Auslegerkopf verschieb­bar geführt ist und zwischen dem und dem Auslegerträger bzw. dem Ausleger­kopf dann die Druckvorrichtung angeordnet ist.
  • Die bekannte Auslegereinrichtung weist im übrigen eine zwischen dem Aus­legerkopf und dem Auslegerträger wirksame obere Haltevorrichtung auf, durch die die obere Normalstellung des Auslegerkopfes definiert ist und durch die ein Herausziehen des Auslegerkopfes aus dem Auslegerträger bzw. ein Abnehmen nach oben verhindert wird. Die Auslegereinrichtung ist hin­sichtlich des Gewichts, das zu einer Alarmauslösung führt, dabei dadurch einstellbar, daß die vertikale Lage der oberen Haltevorrichtung einstell­bar ist. Diese Konstruktion hat zur Folge, daß eine Einzeleinstellung an jedem Zaunpfosten od. dgl. erforderlich ist und daß sich bei einer Einstellung auf ein anderes Gewicht gleichzeitig auch die obere Normal­stellung des Auslegerkopfes ändert. Außerdem hat sich gezeigt, daß ein solcher Auslegerkopf durch mechanische Mittel leicht abgestützt werden kann, und zwar so, daß trotz Gewichtsbelastung eine Längsverschiebung des Aus­legerkopfes gegenüber dem Auslegerträger nicht eintritt, vielmehr nur eine heigung eintritt, die von der bekannten Auswerte- und Schalteinrichtung nicht feststellbar ist.
  • Das Sensorelement der bei der bekannten Auslegereinrichtung vorhandenen Auswerte- und Schalteinrichtung ist ein elektromechanischer Schalter, der durch die Abwärtsbeweung des Auslegerkopfes bzw. des Kopfhalters betätig­bar ist. Gegenstand eines nachveröffentlichten Standes der Technik (EP-A 298 320, EP-Anmeldung 88 110 094.5) ist eine Auslegereinrichtung der in Rede stehenden Art, bei der das Sensorelement flächig ausgeführt und in einem Freiraum zwischen der dem Auslegerträger zugewandten Endfläche des Auslegerkopfes und der dem Auslegerkopf zugewandten Endfläche des Ausleger­trägers angeordnet ist und auf jede Lageänderung, insbesondere auf eine Neigung des Auslegerkopfes gegenüber dem Auslegerträger anspricht. Das Sensorelement ist hier ein Gummipuffer mit mehreren eingelassenen Sensoren, der durch die obere Haltevorrichtung vorgespannt ist. Dieses Sensorelement ist im Freiraum so angeordnet, daß es gegen Eingriffe von außen geschützt ist. Bei den Sensoren handelt es sich um Dehnungsmeßstreifen, Piezoelemente od. dgl.
  • Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, die eingangs erläuterte, aus vorveröffentlichtem Stand der Technik bekannte Auslegereinrichtung so aus­zugestalten und weiterzubilden, daß eine hohe Zuverlässigkeit und einfachste Einstellmöglichkeiten mit einer geringstmöglichen Fehleralarmwahrscheinlich­keit verknüpft sind.
  • Die zuvor aufgezeigte Aufgabe ist bei einer Auslegereinrichtung nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 durch die Merkmale des kennzeichnenden Teils von Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß ist erkannt worden, daß schon geringste Verlagerungen des Auslegerkopfes gegenüber dem Auslegerträger durch einen Biegebalken in Verbindung mit einem entsprechend angepaßten Sensorelement in auswertbare Meßsignale umsetzbar sind. Diese können auf einfachste Weise dann im Rahmen einer elektronischen Auswerteschaltung ausgewertet und zur Auslösung eines Schaltsignals, Alarmsignals od. dgl. verwendet werden. Der Biegebalken stellt dabei einerseits die Druckvorrichtung dar, von der der Auslegerkopf getragen wird, ist andererseits Hilfsmittel für die Auswerte- und Schalteinrichtung, indem er das Sensorelement trägt oder das Sensor­element aufnimmt bzw. als Sensorelement dient.
  • Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Lehre der Erfindung sind in den Unteransprüchen erläutert. Weitere Erläuterungen finden sich auch in der nachfolgenden Erläuterung eines bevorzugten Ausführungsbei­spiels der Erfindung anhand der Zeichnung.
  • In der Zeichnung zeigt
    • Fig. 1 in einer perspektivischen Ansicht ein Ausführungsbeispiel einer Auslegereinrichtung,
    • Fig. 2 in einer Fig. 1 entsprechenden Darstellung ein weiteres Ausfüh­rungsbeispiel einer Auslegereinrichtung,
    • Fig. 3 im Schnitt, ausschnittweise dargestellt, einen Zaunpfosten mit einer integrierten erfindungsgemäßen Auslegereinrichtung und
    • Fig. 4 im Schnitt, ausschnittweise, ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Biegebalkens.
  • Fig. 1 zeigt zunächst in perspektivischer Ansicht einen Ausschnitt einer Einfriedung 1 in Form eines Zauns mit Zaunmatten 2, die an Zaunpfosten 3 angebracht, nämlich angeschweißt sind. Der Zaunpfosten 3 trägt einen, im hier dargestellten und bevorzugten Ausführungsbeispiel als Y-Ausleger aus­geführten Auslegerkopf 4 und stellt, ebenfalls lediglich als bevorzugter Anwendungsfall, einen Aufnahmekörper für einen den Auslegerkopf 4 tragenden Auslegerträger 5 dar. Eine Vielzahl anderer Alternativen sind grundsätzlich möglich, beispielsweise die Nutzung eines Mauerpfostens als Aufnahmekörper usw. Zum Zwecke der einfacheren Erläuterung wird nachfolgend stets von einer Einfriedung 1 in Form eines Zauns, also mit Zaunpfosten 3 und Zaunmatten 2 ausgegangen.
  • Fig. 2 macht deutlich, daß der Auslegerkopf 4 nicht notwendig die Form des dargestellten Y-Auslegers haben muß, sondern daß der Auslegerkopf 4 durch­aus selbst auch ein weiterer Zaunpfosten sein kann, die am Auslegerkopf 4 befestigte Zaunmatte 2 also durchaus dann in einer Ebene mit der Zaunmatte 2 am Zaunpfosten 3 liegen kann. Möglich ist es durchaus auch, daß der Aus­legerträger 5 voll im Boden versenkt ist, so daß als eigentlicher Zaun überhaupt nur die am Auslegerkopf 4 befestigte Zaunmatte 2 erscheint.
  • Fig. 3 zeigt nun zunächst eine zwischen dem Auslegerkopf 4 und dem Ausleger­träger 5 wirkende Druckvorrichtung 6 sowie eine Auswerte- und Schaltein­richtung 7. Mittels der Druckvorrichtung 6 ist der Auslegerkopf 4 normaler­weise in einer Normalstellung gehalten, jedoch belastend bzw. entlastend gegenüber dem Auslegerträger 5 bewegbar. Die Auswerte- und Schalteinrich­tung 7 weist ein Sensorelement 8 auf. Das Sensorelement 8 stellt eine Be­lastung bzw. Entlastung des Auslegerkopfes 4 fest und bei Überschreiten eines in der Auswerte- und Schalteinrichtung 7 einstellbaren Grenzwertes für das Meßsignal des Sensorelementes 8 ist von der Auswerte- und Schalt­einrichtung 7 ein Schaltsignal auslösbar.
  • Wesentlich ist nun, daß die Druckvorrichtung 6 einen zwischen einer dem Auslegerträger 5 zugewandten Endfläche des Auslegerkopfes 4 und einer dem Auslegerkopf 4 zugewandten Endfläche des Auslegerträgers 5 angeordneten Biegebalken 9 aufweist und der Auslegerkopf 4 mit seiner Endfläche auf dem freischwebenden Biegebereich 10 des Biegebalkens 9 aufsteht und daß das Sensorelement 8 als auf die Biegung des Biegebalkens 9 ansprechendes Ele­ment, insbesondere als Dehnungsmeßstreifensensor od. dgl., ausgeführt und mit dem Biegebalken 9 verbunden oder in den Biegebalken 9 integriert ist. Schon eine geringfügige, lediglich der erforderlichen Kraftübertragung auf den Biegebalken 9 dienende Verlagerung des Auslegerkopfes 4 reicht bei die­ser Konstruktion aus, um das Meßsignal des Sensorelements 8 zu ändern. Überschreitet diese Änderung einen in der Auswerte- und Schalteinrichtung 7 eingestellten Grenzwert nach oben oder auch nach unten (beim Anheben des Auslegerkopfes 4), so können entsprechende Schalt- und/oder Alarmsignale ausgelöst werden. Auch bei der erfindungsgemäßen Auslegereinrichtung ist es zweckmäßig, eine in der Zeichnung nicht näher dargestellte Haltevor­richtung vorzusehen, um ein Abheben bzw. Herausziehen des Auslegerkopfes 4 aus dem Auslegerträger 5 zu verhindern.
  • Schon im Zusammenhang mit der bekannten Auslegereinrichtung, von der die Erfindung ausgeht, hat man das Sensorelement in das Innere des Zaunpfostens 3 od. dgl. verlegt, um es von außen nicht zugreifbar zu machen. Entsprechendes empfiehlt sich auch bei der erfindungsgemäßen Auslegereinrichtung, die dem­zufolge zweckmäßigerweise dadurch gekennzeichnet ist, daß der Auslegerkopf 4 einen langgestreckten, tief in den Auslegerträger 5 hineinragenden, im Aus­legerträger 5 geführten Kopfhalter 11 aufweist und der Biegebalken 9 tief versenkt im Auslegerträger 5 am unteren Ende des Kopfhalters 11 angeordnet ist. Insbesondere im Zusammenhang mit einem als weiterer Zaunpfosten aus­geführten Auslegerkopf 4, wie oben erläutert, empfiehlt sich eine langge­streckte Führung mittels eines entsprechenden Kopfhalters 11.
  • Die Führung des Kopfhalters 11 im Auslegerträger 5 erfolgt im dargestellten, schematisch wiedergegebenen Ausführungsbeispiel durch zwei Lager 12 am oberen Ende des Auslegerträgers 5 bzw. am unteren Ende des Kopfhalters 11, die hier als Rollenlager bzw. Kugellager ausgeführt sind, so daß jede wie auch immer gerichtete Be- und Entlastung des Auslegerkopfes 4 nur in Form einer senkrechten Kraftkomponente auf den Biegebalken 9 übertragen wird.
  • Der Biegebalken 9 könnte grundsätzlich einseitig eingespannt, also ausleger­artig ausgeführt sein. Eine zweiseitige Einspannung des Biegebalkens 9 wäre ebenfalls denkbar. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt jeden­falls, daß der Biegebalken 9 zweiseitig aufliegend ausgeführt ist, also die Endfläche des Auslegerträgers 5 aus zwei Balkenauflagen 13 besteht. Im dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Auslegerträger 5 als in den Zaunpfosten 3 eingeschobene, am Ende die Balkenauflagen 13 flanschartig tragende Hülse ausgestaltet. Das ist konstruktiv sehr zweckmäßig, wenngleich auch andere Konstruktionsformen denkbar sind.
  • Eine alternative Ausführungsform für Biegebalken und Balkenauflagen ist in der Zeichnung nicht dargestellt. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß die Endfläche des Auslegerträgers als Ring, insbesondere als Kreisring ausge­führt und der Biegebalken als entsprechend geformte, auf dem Ring bzw. Kreisring aufliegende Scheibe ausgeführt ist. Ein so allseitig aufliegender Biegebalken, in Form einer Biegescheibe, kann unter bestimmten Bedingungen, beispielsweise dann, wenn der Biegebalken selbst als Piezoelement ausge­führt ist, von Vorteil sein. Darauf wird später noch näher eingegangen.
  • Hinsichtlich des weiteren mechanischen Aufbaus der erfindungsgemäßen Aus­legereinrichtung gilt im übrigen, daß die zuvor schon erläuterte Halte­vorrichtung zweckmäßigerweise mit Wegbegrenzungsanschlägen für das Ab­heben des Auslegerkopfes vom Auslegerträger und/oder das Herandrücken des Auslegerkopfes an den Auslegerträger versehen sein sollte. Das verhindert eine Überbeanspruchung des Biegebalkens und beugt einer Beschädigung oder Zerstörung von Sensorelement 8 und Auswerte- und Schalteinrichtung 7 vor.
  • Grundsätzlich gilt, daß für das Sensorelement 8 vorzugsweise Dehnungs­meßstreifen Verwendung finden. Denkbar sind allerdings auch Piezoelemente als Kraftaufnehmer, beispielsweise auch moderne synthetische Polymere, die piezoelektrische Effekte zeigen (z. B. Polyvinylidenfluorid, PVF₂).
  • Zum Zwecke einer erhöhten Meßgenauigkeit empfiehlt es sich, daß das Sensor­element mehrere, verteilt am oder im Biegebalken angeordnete Dehnungsmeß­streifen od. dgl. aufweist.
  • Zur Verbesserung der Meßgenauigkeit läßt sich eine Differenzmessung mit mehreren Dehnungsmeßstreifen od. dgl. beispielsweise dadurch realisieren, daß das Sensorelement sowohl auf der dem Auslegerkopf zugewandten Seite des Biegebalkens als auch auf der vom Auslegerkopf abgewandten Seite des Biege­balkens jeweils einen Dehnungsmeßstreifen od. dgl. aufweist und die Meß­signale von beiden Dehnungsmeßstreifen od. dgl. in der Auswerte- und Schalt­einrichtung zur Signalverstärkung kombinierbar sind.
  • Bei einem als Dehnungsmeßstreifensensor ausgeführten Sensorelement 8 gibt es verschiedene Möglichkeiten, den bzw. die Dehnungsmeßstreifen am bzw. im Biegebalken 9 anzubringen. Als besonders zweckmäßig hat sich eine konstruk­tive Lösung erwiesen, die dadurch gekennzeichnet ist, daß das als Dehnungs­meßstreifensensor ausgeführte Sensorelement 8 als Dehnungsmeßstreifen eine auf einem elastisch verformbaren Substrat, insbesondere Epoxidharzplatine, aufgebrachte Wiederstandspaste aufweist. Diese Lösung ist insbesondere des­halb sehr zweckmäßig, da auf einem solchen Substrat eine elektronische Aus­werteschaltung der Auswerte- und Schalteinrichtung 7 mit angeordnet bzw. aufgebracht sein kann. Man erreicht somit eine hochintegrierte schaltungs­technische Lösung.
  • Zuvor ist schon darauf hingewiesen worden, daß bei entsprechender Lagerung der Biegebalken selbst insgesamt ein Sensorelement bilden könnte. Dazu könnte man beispielsweise den Biegebalken insgesamt als Piezoelement aus­führen. Bei entsprechender Bemessung des Piezoelements kann es den auftre­tenden Kräften standhalten. Noch weitergehend als bei einem in den Biege­balken eingebrachten Sensorelement ist hier eine vollständige Integration beider Elemente der erfindungsgemäßen Auslegereinrichtung gegeben.
  • Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Aus­legereinrichtung, bei dem das Sensorelement 8 kapazitiv arbeitet. Dazu ist hier der Biegebalken 9 gleichzeitig eine Kondensatorplatte 13 eines als Sensorelement 8 dienenden Meßkondensators, der außerdem eine am Ausleger­träger 5 angebrachte, lagefeste Kondensatorplatte 14 aufweist. Zwischen den Kondensatorplatten 13, 14 befindet sich ein komprimierbares oder ver­drängbares Dielektrikum 15. Mittels der hier angedeuteten Auswerte- und Schalteinrichtung 7 erfolgt eine Auswertung der Kapazität des als Sensor­element 8 dienenden Netzkondensators. Bei Belastung des als Kondensator­platte 13 dienenden Biegebalkens 9 wird diese Kondensatorplatte 13 jeden­falls im Mittelbereich näher an die Kondensatorplatte 14 herangedrückt, so daß sich die Kapazität des Meßkondensators erhöht. Die Kapazität ist nämlich dem Abstand der Kondensatorplatten 13, 14 umgekehrt proportional. Ein ent­sprechend ausgewähltes Dielektrikum 15 mit hoher Dielektrizitätskonstante erlaubt das Erreichen auch hoher und sich stark ändernder Kapazitätswerte.
  • Die Auswerte- und Schalteinrichtung 7 kann bei dieser kapazitiven Meßme­thode beispielsweis so arbeiten, daß der Meßkondensator frequenzbestimmen­de Größe eines Ansprechoszillators ist, so daß eine Frequenzänderung ausge­wertet werden kann, oder daß sich eine entsprechende Änderung der Amplitude der Oszillatorschwingung ergibt, die gleichfalls auswertbar ist.
  • Anstatt selbst die Kondensatorplatte 13 darzustellen, kann die Kondensator­platte 13 selbstversändlich auch am Biegebalken 9 angebracht sein, wesent­lich ist lediglich die Abstandsveränderung der Kondensatorplatten 13, 14 in Abhängigkeit vom Belastungszustand des Auslegerkopfes 4. Im dargestellten Ausführungsbeispiel gilt überdies, daß am unteren Ende des Auslegerträgers 5 eine wannenartige Aufnahmekappe 16 für die Kondensatorplatten 13, 14 über Befestigungsschrauben 17 angebracht ist.
  • Schließlich gilt auswertungstechnisch eine weitere bevorzugte Ausgestaltung, die dadurch gekennzeichnet ist, daß in der Auswerte- und Schalteinrichtung eine selbständig wirkende Kompensation für langsame Änderungen des Meßsig­ nals des Sensorelementes, also eine automatische Nullpunktskorrektur, vorge­sehen ist. Mit einer solchen Nullpuntskorrektur läßt sich beispielsweise erreichen, daß eine sich langsam vergrößernde Schneelast auf dem Ausleger­kopf nicht zu einem Alarm führt. Man wird allerdings vermutlich auch für diese Nullpunktskorrektur äußere Grenzwerte vorsehen.

Claims (10)

1. Auslegereinrichtung mit einem Auslegerkopf (4) und einem den Ausleger­kopf (4) tragenden Auslegerträger (5), wobei der Auslegerträger (5) in einen Aufnahmekörper (3) einer Einfriedung einsetzbar oder integraler Be­standteil eines solchen Aufnahmekörpers (3) ist, mit einer zwischen dem Auslegerkopf (4) und dem Auslegerträger (5) wirkenden Druckvorrichtung (6) und einer Auswerte- und Schalteinrichtung (7), wobei der Auslegerkopf (4) normalerweise in einer Normalstellung gehalten, aber belastend bzw. ent­lastend gegenüber dem Auslegerträger (5) bewegbar ist, wobei die Auswerte- und Schalteinrichtung (7) ein Sensorelement (8) aufweist und das Sensorele­ment (8) eine Belastung bzw. Entlastung des Auslegerkopfes (4) feststellt und wobei bei Überschreiten eines in der Auswerte- und Schalteinrichtung (7) einstellbaren Grenzwertes für das Meßsignal des Sensorelements (8) von der Auswerte- und Schalteinrichtung (7) ein Schaltsignal auslösbar ist, da­durch gekennzeichnet, daß die Druckvorrichtung (6) einen zwischen einer dem Auslegerträger (5) zugewandten Endfläche des Aus­legerkopfes (4) und einer dem Auslegerkopf (4) zugewandten Endfläche des Auslegerträgers (5) angeordneten Biegebalken (9) aufweist und der Ausle­gerkopf (4) mit seiner Endfläche auf dem freischwebenden Biegebereich (10) des Biegebalkens (9) aufsteht und daß das Sensorelement (8) als auf die Biegung des Biegebalkens (9) ansprechendes Element, insbesondere als Deh­nungsmeßstreifensensor od. dgl., ausgeführt und mit dem Biegebalken (9) verbunden oder in den Biegebalken (9) integriert ist.
2. Auslegereinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Auslegerkopf (4) einen langgestreckten, tief in den Auslegerträger (5) hinein ragenden, im Auslegerträger (5) geführten Kopfhalter (11) aufweist und der Biegebalken (9) tief versenkt im Auslegerträger (5) am unteren Ende des Kopfhalters (11) angeordnet ist.
3. Auslegereinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kopfhalter (11) in einer langgestreckten Führung (12) geführt ist und so jede wie auch immer gerichtete Be- und Entlastung des Auslegerkopfes (4) nur in Form einer senkrechten Kraftkomponente auf den Biegebalken (9) über­tragen wird.
4. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Biegebalken (9) zweiseitig aufliegend ausgeführt ist, also die Endfläche des Auslegerträgers (5) aus zwei Balkenauflagen (13) besteht oder daß die Endfläche des Auslegerträgers als Ring, insbesondere als Kreisring ausgeführt und der Biegebalken als entsprechend geformte, auf dem Ring bzw. Kreisring aufliegende Scheibe ausgeführt ist.
5. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennn­zeichnet, daß eine Haltevorrichtung mit Wegbegrenzungsanschlägen für das Abheben des Auslegerkopfes vom Auslegerträger und/oder das Herandrücken des Auslegerkopfes an den Auslegerträger vorgesehen ist.
6. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß das Sensorelement mehrere, verteilt am oder im Biegebalken angeordnete Dehnungsmeßstreifen od. dgl. aufweist und, vorzugsweise, daß das Sensorelement sowohl auf der dem Auslegerkopf zugewandten Seite des Biegebalkens als auch auf der vom Auslegerkopf abgewandten Seite des Biege­balkens jeweils einen Dehnungsmeßstreifen od. dgl. aufweist und die Meß­signale von beiden Dehnungsmeßstreifen od. dgl. in der Auswerte- und Schalteinrichtung zur Signalverstärkung kombinierbar sind.
7. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekenn­zeichnet, daß das als Dehnungsmeßstreifensensor ausgeführte Sensorelement (8) als Dehnungsmeßstreifen eine auf einem elastisch verformbaren Substrat, ins­besondere einer Epoxidharzplatine, aufgebrachte Widerstandspaste aufweist und, vorzugsweise, daß auf dem Substrat eine elektronische Auswerteschal­tung der Auswerte- und Schalteinrichtung (7) mit angeordnet bzw. aufge­bracht ist.
8. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Biegebalken selbst insgesamt ein Piezoelement ist, also das Sensorelement durch den Biegebalken selbst gebilet ist.
9. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekenn­zeichnet, daß der Biegebalken (9) eine Kondensatorplatte 13 eines als Sensor­element (8) dienenden Meßkondensator ist oder am Biegebalken (9) eine Konden­satorplatte (13) eines Meßkondensators angebracht ist, daß der Meßkonden­sator außerdem eine am Auslegerträger (5) angebrachte, lagefeste Konden­satorplatte (14) aufweist, daß zwischen den Kondensatorplatten (13, 14) ein komprimierbares oder verdrängbares Dielektrikum (15) angeordnet ist und daß mittels der Auswerte- und Schalteinrichtung (7) eine Auswertung der Kapazität des als Sensorelement (8) dienenden Meßkondensators erfolgt.
10. Auslegereinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekenn­zeichnet, daß in der Auswerte- und Schalteinrichtung eine selbständig wir­kende Kompensation für langsame Änderungen des Meßsignals des Sensorele­mentes, also eine automatische Nullpunktskorrektur, vorgesehen ist.
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