專利名稱：用于探測兩個部件的相對位置的變化的裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于對在兩個可相對于彼此移動的部件之間的定 位的變化進行探測的裝置。
背景技術：
眾所周知，用于記錄能量消耗的測量儀器比如電表、水表或燃氣 表通過鉛封得到保護。無關人員不得接近的貴重輸送容器、集裝箱以 及房間，都通過鉛封或封印比如自粘粘的密封標簽、所謂的"防偽標
簽(VOID-Labels )進行密封。鉛封經常由一種由金屬絲制成的保險結 組成，所述保險結則從有待保護的物體的孔中穿過并且其交叉點被鉛 塊的壓花所包圍。只能在現(xiàn)場才能發(fā)現(xiàn)鉛封破裂。如果封印被砸開并 且被偽造的封印所取代，或者說如果通過巧妙的處理以及合適的工具 將事先砸開的封印再度閉合，那就無法肯定地發(fā)現(xiàn)這種擅自的干涉行 為。
為了確定電氣設備的外殼是否曾被打開，也使用所謂的"容器打 開開關(Case-Open-Switches)",通過電池緩沖的邏輯電路來詢問其 狀態(tài)并加以保存。
此外，為了防止對安全來說關鍵的電氣設備比如用于金融交易的 終端遭受擅自干涉，已經公開編碼的封印的使用，這種封印安裝在外 殼件之間的接合縫上并且可接受電監(jiān)控。
從US 5，M 2，738中公開的編碼的封印具有一個導電模型，該導電 模型安裝在兩個外殼件的接合縫上并且在打開外殼件時發(fā)生破裂。設 備中的監(jiān)控電路對該封印的完整性進行監(jiān)控。其缺點是，這種封印只 能使用一次。必須將損壞的封印手動去除并且換上新的封印。另一項 缺點在于，從外面安裝該封印，從而盡管進行了編碼但也不能排除所 述監(jiān)控電路在從外面肆意干涉下被越過。
也有一些應用情況，在這樣的應用情況中不僅提出了高安全要 求，而且期望被打開的封印可以無損恢復到初始狀態(tài)中。在這種情況 下所述封印的相應狀態(tài)不應該從外面毫無困難地識別出來。為保持所 述封印的功能狀態(tài)，不應該需要任何輔助能量，從而即使在設備的無
電流的狀態(tài)下也可以從遠處檢查所述封印。 一種這樣的應用情況比如 出現(xiàn)在一些設備上，這些設備包含或者處理機密信息并且應該在盡可 能防偽的情況下探測到非法訪問的情況。如果所述設備曾經在較長時 間內處于無電流狀態(tài)或者在檢查時刻還處于這種狀態(tài)，那應該也可以 證明該設備遭受了非法訪問。另 一種應用情況就是在申明擔保請求權 時的證據(jù)，這種證據(jù)總是依賴于是否可以肯定地證明，設備的外殼曾 被打開過并且因此無法排除在設備中進行了不允許的操作。
因此存在著對保險裝置的需求，該保險裝置在沒有輔助能量的情 況下可靠地記錄兩個部件的相對位置的變化，在很大程度上具有防偽 能力并且在該保險裝置上也可以在沒有很大開銷的情況下遠程訪問信 息狀態(tài)并且也可以從那里再度復位。
發(fā)明內容
本發(fā)明的任務是說明 一種裝置，利用該裝置可以在很大程度上具 有防偽能力的情況下探測到兩個部件的相對位置的變化，其中可以在 現(xiàn)場不需要輔助能量的情況下從遠處用電氣手段對信息狀態(tài)進行監(jiān)控 并且在已經發(fā)生變化之后再度復位，并且該裝置可以以盡可能低廉的 成本進4于制造。
該任務通過一種按權利要求1所述特征的裝置的提供得到解決。 優(yōu)選的設計方案是從屬權利要求的主題。
本發(fā)明的構思以一種機電的封印的有效原理為出發(fā)點，其中有待 監(jiān)控的部件的相對位置的變化首先以機械方式記錄下來并且隨后用電 子方式進一步對以機械方式記錄的信息狀態(tài)進行分析。在所解釋的理 論中，-因相對位置的變化而觸發(fā)-，處于受保護的空間中的監(jiān)控本體的 空間排列由 一種初始排列轉換為 一種隨機排列，其中設置了探測器， 這些探測器通過信號技術對排列狀態(tài)進行探測。
本發(fā)明設置一種用于對在兩個可相對于彼此移動的部件之間的定
位的變化進行探測的裝置，該裝置包括
-至少一個機電的記錄裝置，該記錄裝置具有 屏蔽從外面作用的操作的監(jiān)控室，
多個布置在所述監(jiān)控室中的監(jiān)控本體，其中所述多個監(jiān)控本 體由至少兩個部分組成并且這些部分在物理參數(shù)方面有所不同，
傳動元件，所述傳動元件在定位變化時并且在隨后將定位的變化復位到初始狀態(tài)中時使得所述監(jiān)控本體從第一監(jiān)控排列轉換 到第二監(jiān)控排列中，
具有傳感器的傳感器裝置，所述傳感器在所述第一和第二監(jiān) 控排列中產生對應于所述物理參數(shù)的傳感器信號，
-分析單元，該分析單元將每個傳感器信號輸送給所述至少一個機 電的記錄裝置。
用本發(fā)明獲得的主要優(yōu)點首先在高防偽安全性。甚至在所述以機 械方式工作的記錄裝置被強行打開時，也幾乎無法以合理的開銷來再
度建立所述監(jiān)控本體的排列狀態(tài)。另一個主要優(yōu)點在于無損的工作方 式。這種工作方式能夠使所述記錄裝置可以由經過授權的一方輕易地
進行復位，也就是說可以再度變得準確(scharf)。所述傳感器信號的 分析按傳統(tǒng)方式通過數(shù)字開關電路比如微處理器來進行。制造十分簡 單并且僅需要較少的資金。
作為物理參數(shù)優(yōu)選對導電能力或者光學傳導能力進行監(jiān)控，這可 以簡單地通過將所述傳感器構造為電觸點或者說光電池這種方式來進 行，或者對磁性性能進行監(jiān)控，比如可以用霍耳傳感器或者干簧觸點 來對所述磁性性能進行探測。
為進一步對本發(fā)明進行解釋，在說明書的以下部分中參照附圖， 在這些附圖中可以獲知本發(fā)明的其它優(yōu)選的設計方案、細節(jié)和改進方 案。其中
圖1是本發(fā)明的第一實施例的部分剖切示意圖，其處于在所述兩 個部件之間的相對位置發(fā)生變化之前的狀態(tài)中；
圖2是按圖1的實施例，其處于一種狀態(tài)中，在該狀態(tài)中，兩個
部件中的其中一個部件已從另 一個部件上取走；
圖3是本發(fā)明的第一實施例的分解圖4是本發(fā)明的第二實施例的部分剖切示意圖，其處于一種在所 述兩個部件之間的相對位置發(fā)生變化之前的狀態(tài)中。
具體實施例方式
圖1示出了本發(fā)明的第一實施例，該實施例比如用于記錄電氣設 備的外殼被擅自打開的情況。在圖1中用附圖標記1和2表示兩個可 相對于彼此移動的部件，它們與有待監(jiān)控的電氣設備的未詳細示出的
外殼件(比如外殼門和底盤)相連接。用附圖標記3在總體上表示一
個機電的記錄裝置。所述記錄裝置3包括一個監(jiān)控室4、多個監(jiān)控本體
7、 一個傳感器裝置16以及接下來要詳細解釋的傳動元件，所述傳動 元件將所述部件1、 2彼此間的位置變化傳遞給布置在所述監(jiān)控室4中 的監(jiān)控本體7的排列上。在所示出的實施例中，所述監(jiān)控室4由一個 第一和一個第二環(huán)形圓筒5、 12構成。每個環(huán)形圓筒5、 12在一個端 面上是封閉的，具有鍋罐的形狀。所述第二環(huán)形圓筒12以其封閉的端 面伸進所述第一環(huán)形圓筒5中。所述第一環(huán)形圓筒5的圓筒內表面形 成用于所述第二環(huán)形圓筒12的導向面19，使得該第二環(huán)形圓筒12軸 向在所述第一環(huán)形圓筒5中可移動地導引。所述監(jiān)控室4的室內容積 由此由所述第二環(huán)形圓筒12在所述第一環(huán)形圓筒5中的軸向位置所決 定。在圖1中示出了在所述兩個部件1和2的相對位置變化之前的場 景。兩根反向預張緊的彈簧13和14確定了兩個環(huán)形圓筒5、 12的軸向 位置。在此，外部的彈簧13支撐和預張緊在所述第一環(huán)形圓筒5的突 起和所述第二環(huán)形圓筒12的凸緣23之間。通過內部的彈簧14產生預 張力，該內部的彈簧14則通過活塞15、活塞桿8與所述部件1相連接。 所述活塞15通過第二導向面20在所述第二環(huán)形圓筒l2中導引。
就象可以容易地從圖1中看出的一樣，每個監(jiān)控本體7都擁有球 的形狀。在監(jiān)控室4中可以看出七個球7 (圖3)。這七個球7的直徑 大致相同。在這七個球7中球7分成兩部分，這兩部分的區(qū)別在于物 理參數(shù)的不同。在該實施例中，表征球7的參數(shù)是導電能力，也就是 說四個球具有導電能力，而其余三個球用電絕緣體制成。在圖1中示 出這些球7在一個監(jiān)控排列中，在該監(jiān)控排列中在空間上看這些球7 布置在一個沿圓周圓圈的平面中。這個平面大致平行于所述第二環(huán)形 圓筒12的端面18。在所述球7之間的圓周間距由在所述第一環(huán)形圓筒 5的接觸面17中的扇形凹坑IO預先確定。這些凹坑10的形狀大致與 所述球7的直徑相匹配。在所述球7之間的圓周間距在所述監(jiān)控排列 中大致相同。在所述監(jiān)控排列中，每個球7從空間看上去處于一個檢 驗位置中。每個處于檢驗位置中的球7都處于一個設置在所述第一環(huán) 形圓筒5中的傳感器26的探測區(qū)域中。與每個傳感器26的接觸通過 預張緊的內部的彈簧14的力來產生，該彈簧14將所述第二環(huán)形圓筒 12的端面18擠壓在所述監(jiān)控本體7的排列上并且由此與所述接觸面17(圖3)保持接觸。每個球7搭接著在所述凹坑10和端面18之間的縫 隙。所述球7在檢驗位置中的布置由于所述內部的彈簧14的預張力在 很大程度上相對于外部作用的振動不敏感。通過所述傳感器26可以對 所述配屬于相應的傳感器26的球7的導電能力進行監(jiān)控，其中將每個 傳感器26的傳感器信號輸送給附接在后面的分析單元27。整個用于將 運動傳遞到所述監(jiān)控室4中的結構被外殼圓筒6所覆蓋。所述外殼圓 筒6具有一個孔21，該孔21的直徑精確地與所述活塞桿8的直徑相匹 配，從而無法從外面卡住所述活塞15。如此提供將監(jiān)控室4包圍的部 件的材料，使得所述結構的傳動元件或者說監(jiān)控元件7本身相對于從 外面作用的操作得到保護。
現(xiàn)在如果在所述部件1和2之間的定位發(fā)生變化(在圖1和圖2 中用箭頭24表示這一點)，那么這種位置變化就通過運動件也就是說 通過所述活塞桿8、活塞15以及內部的彈簧14傳遞到所述球7的排列 上。所述部件1從右往左的位置變化首先使得所述由內部彈簧13向第 二環(huán)形圓筒12施加的彈簧壓力減弱。如此調節(jié)所述彈簧13和14，從 而自 一個可由彈簧常數(shù)預先給定的閾值起所述第二環(huán)形圓筒12就開始 沿箭頭24的方向移動，并且-在通過導向面9在所述第一環(huán)形圓筒5中 導引下象伸縮管式地從所述第一環(huán)形圓筒5中推出(在圖1中從右往 左)。在所述第二環(huán)形圓筒12上安裝了沿軸向方向指向監(jiān)控室的攪拌 鉤9，所述攪拌鉤9在所示出的位置中接納在所述第一環(huán)形圓筒5中的 空隙11中(圖2 )。這些攪拌鉤9從后面卡住在所述監(jiān)控排列中的球7, 使得所述第二環(huán)形圓筒12沿箭頭24的方向進行軸向移動，所述攪拌 鉤9由此將球7從其檢驗位置中提升出來。以此保證，在所述部件1 和2在所述記錄裝置3的每個安裝位置中產生足夠大的位置變化時， 失去與所述傳感器26之間的接觸。球7離開所述傳感器26的探測區(qū) 域。由此中斷監(jiān)控電路。所述球7在所示出的實施方式中因重力往下 落入所述監(jiān)控室4中。在圖2中示出了這種場景，在該場景中所述部 件1沿箭頭24的方向離開部件2—段距離。
如果現(xiàn)在再度建立所述部件1和2的初始狀態(tài)，也就是說，反向 于箭頭24的方向再度往回移動所述第一部件1，那么所述第二環(huán)形圓 筒12的端面18就將一堆處于圓筒表面19的下面區(qū)段上的無序的球7 推回到所述檢驗位置中。最后所述球7再度抵靠在所述監(jiān)控室4的端
面18上。每個球現(xiàn)在又處于一個由所述扇形凹坑10預先給定的檢驗 位置中。也就是說這些球7被轉換到第二監(jiān)控排列中。所述球7的這 種第二監(jiān)控排列在圖紙方面相當于圖1所示的示意圖。但與其不同的 是，所述球7現(xiàn)在-與所述第一監(jiān)控排列相比(在所述部件1或者說2 的相對位置變化之前)-隨機布置在不同的位置。根據(jù)隨機情況，每個 傳感器26現(xiàn)在得到另一個物理參數(shù)。換句話說，在所述監(jiān)控室4中信 息狀態(tài)已發(fā)生了不可逆轉的變化。在球7的相應的實施方式中純粹在 外面無法看出相應的信息狀態(tài)；但是可以利用測量技術通過所述傳感 器26對所述信息狀態(tài)進行分析。為每個傳感器信號分配了代碼的二進 制數(shù)值，也就是說，在所述球7導電或者說不導電的情況下，局部的 信息狀態(tài)被解釋為邏輯上的"1"或者說邏輯上的"0"。或者換種說 法初始代碼在所述部件1和2發(fā)生位置變化之后轉換為隨機代碼。
為了用電方式探測所述信息狀態(tài)，所述傳感器26雖然必須有源， 但卻以機械方式進行記錄并且不需要輔助能量。代碼的無損復位可以 簡單地通過以下方法進行，即經過授權的服務人員將所述球7的一個 經過調節(jié)的位置模式定義為新的初始狀態(tài)，也就是為這種狀態(tài)分配一 個初始代碼。
按球7的數(shù)目和被監(jiān)控的物理參數(shù)，可以實現(xiàn)幾乎任意高的防偽 安全性。甚至在通過外部暴力接觸到所述球7的情況下，也幾乎不能 再度建立其初始排列。在現(xiàn)有應用情況中，所述記錄裝置3與電氣設 備的門或者說底盤相連接，在該情況下，可以通過按本發(fā)明的裝置非 常容易地證明，外殼是否曾經在某個時刻被打開過，或者是否具有擔 保請求權。
在該實施例中，所述分析單元27和機電的記錄裝置3集成地構 成。當然所述分析單元27也可以完全或者部分地安置在位置分開的設 備上。所述分析單元27具有微處理器。描述球7在監(jiān)控室4中的排列 狀態(tài)的代碼可以比如保存在固件(比如JBIOS)中。優(yōu)選該代碼在加密 或者i兌加密編碼(verwiirfelt)的情況下加以保存。如果在所述分析單 元27中的監(jiān)控軟件發(fā)現(xiàn)，廠方預先給定的代碼被修改，也就是說有人 未經授權打開了所述設備，那么按應用情況就可以采取不同的安全措 施。比如可以禁止該設備運行，將報警信息傳輸給上級的領導部門或 者在日志上作好記錄。只能在工廠或者由經過授權的服務人員在現(xiàn)場將所述裝置復位到初始狀態(tài)中。按本發(fā)明的裝置因此按照 一種無損的 電密封的方式進行工作。本發(fā)明能夠提供一種保險系統(tǒng)，通過該保險 系統(tǒng)可以無損地并且在無電池緩沖狀態(tài)的情況下對兩個部件的相對位 置的變化的事件進行追蹤。
圖4示出了本發(fā)明的第二實施例。這個第二實施例在所述將部件 1、 2的位置變化傳遞到所述監(jiān)控室4中的傳動元件方面不同于笫一實 施例。在此兩塊永久磁鐵25、 28的布置取代了所述活塞桿8。所述永 久磁鐵25與所述第一部件1相連接。而所述永久磁鐵28則固定在活 塞15上的外部端面18上。所述外殼圓筒6的端壁由一種不導磁的材 料制成，也就是說所述磁鐵25、 28的磁場可以不受阻攔地從所述外殼 圓筒6的端壁中穿過。對所述磁鐵25、 28進行磁化，從而在端面上形 成同名磁極。所述部件1和2彼此間的相對位置的變化由此無接觸地 穿過所述外殼圓筒6的端壁傳遞。因為所述外殼圓筒6在這種第二實 施例中沒有開口，并且所述第一環(huán)形圓筒5也沒有通往外部空間的開 口，所以所述監(jiān)控元件7在監(jiān)控室4中的排列狀態(tài)被密封隔絕，并且 因此無法從外面對其施加影響。當然，在這種實施方式中也可以在待 保險的物體上設置多個這樣的記錄裝置3。
附圖標記列表
1第一部件
第二部件
3機電的記錄裝置
4監(jiān)控室
第一環(huán)形圓筒
6外殼圓筒
了監(jiān)控本體，球
8活塞桿
9攪拌鉤
10凹坑
11空隙
12第二環(huán)形圓筒13 外部彈簧
14 內部彈簧
15 活塞
16 傳感器裝置
17 在第一環(huán)形圓筒5中的接觸面
18 在12上的端面
19 第一導向面
20 第二導向面
21 孑匕
23 凸緣
24 箭頭
25 第一磁鐵
26 傳感器
27 分析單元
28 第二磁鐵
權利要求
1.用于對在兩個可相對于彼此移動的部件(1、2)之間的定位的變化進行探測的裝置，包括-至少一個機電的記錄裝置(3)，該記錄裝置具有a.屏蔽從外面作用的操作的監(jiān)控室(4)，b.多個布置在所述監(jiān)控室(4)中的監(jiān)控本體(7)，其中所述多個監(jiān)控本體由至少兩個部分組成并且這些部分在物理參數(shù)方面有所不同，c.傳動元件(8、15；25、28、15)，所述傳動元件在將定位的變化復位到初始狀態(tài)中時使得所述監(jiān)控本體(7)從第一監(jiān)控排列轉換成第二監(jiān)控排列，d.具有傳感器(26)的傳感器裝置(16)，所述傳感器(26)產生對應于在所述第一和第二監(jiān)控排列中的每個監(jiān)控本體(7)的物理參數(shù)的傳感器信號，并且具有分析單元(27)，該分析單元(27)將每個傳感器信號輸送給所述至少一個機電的記錄裝置(3)。
2. 按權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述物理參數(shù)由所述 監(jiān)控本體(7)的導電能力預先給定。
3. 按權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述物理參數(shù)由所述 監(jiān)控本體(7)的光學傳導能力預先給定。
4. 按權利要求l所述的裝置，其特征在于，所述物理參數(shù)由所述 監(jiān)控本體(7)的磁性的材料性能預先給定。
5. 按權利要求1到4中任一項所述的裝置，其特征在于，每個監(jiān) 控本體(7)基本上具有球的形狀。
6. 按權利要求5所述的裝置，其特征在于，所述監(jiān)控室(4)由 笫一環(huán)形圓筒(5)的單側封閉的圓筒室以及可在所述圓筒室中沿軸向 方向移動的第二環(huán)形圓筒U2)的端面(18)所構成，其中所述第一 環(huán)形圓筒(5)與所述兩個部件(1、 2)中的其中一個部件相連接并且 所述第二環(huán)形圓筒(12)與另一個部件相連接。
7. 按權利要求5和6所述的裝置，其特征在于，在所述第一和所 述第二監(jiān)控排列中，所述球(7)在彈簧件(14)的張力作用下在所述 端面(l8)和設置在所述第一環(huán)形圓筒(5)上的接觸面(17)之間保持接觸。
8. 按權利要求7所述的裝置，其特征在于，所述接觸面(17)具 有扇形的凹坑(10)，所述凹坑(10)接納處于所述第一和第二監(jiān)控 排列中的球(7 )并且所述傳感器(26 )在空間上配屬于這些凹坑(10)。
9. 按權利要求7或8所述的裝置，其特征在于，在所述第二環(huán)形 圓筒(12)的外圓周上設置了外部的彈簧件(13)，該彈簧件(13) 支撐在所述第一環(huán)形圓筒(5)和第二環(huán)形圓筒(12)上并且在初始位 置中處于預張力之下。
10. 按權利要求5到9中至少一項所述的裝置，其特征在于，至 少一部分球(7)具有物理參數(shù)不同的扇形段。
11. 按前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，給所述 監(jiān)控室(4)加注液體，并且所述監(jiān)控室(4)與補償室導送液體地相 連接。
12. 按前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述傳 感器(26)和分析單元(27)通過導線相連接并且位置上分開布置。
13. 按前述權利要求中任一項所述的裝置，其特征在于，所述分 析單元(27)給在所述第一和第二監(jiān)控排列中的球(7)配設二進制代 碼，該代碼由相應探測的物理參數(shù)預先給定。
14. 按權利要求13所述的裝置，其特征在于，所述代碼在所述導 線上通過加密的信號來傳遞。
15. 按權利要求13或14所述的裝置，其特征在于，所述代碼保 存在計算機操作系統(tǒng)的固件、BIOS或存儲器中。
16. 按權利要求12到15中任一項所述的裝置，其特征在于，所 述分析單元(2"和傳感器(26)集成在專用集成電路中。
全文摘要
用于對在兩個可相對于彼此移動的部件之間的定位的變化進行探測的裝置，包括至少一個機電的記錄裝置，其中所述記錄裝置具有a.屏蔽從外面作用的操作的監(jiān)控室，b.多個布置在所述監(jiān)控室中的監(jiān)控本體，其中所述多個監(jiān)控本體由至少兩個部分組成并且這些部分在物理參數(shù)方面不同，c.傳動元件，所述傳動元件在將定位的變化復位到初始狀態(tài)中時使得所述監(jiān)控本體從第一監(jiān)控排列轉換到第二監(jiān)控排列中；具有傳感器的傳感器裝置，所述傳感器產生傳感器信號，該傳感器信號與配屬于在所述第一和第二監(jiān)控排列中的每個傳感器的監(jiān)控本體的物理參數(shù)相應，并且將每個傳感器信號輸送給分析單元。
文檔編號G01R11/00GK101198875SQ200680021372
公開日2008年6月11日 申請日期2006年4月20日 優(yōu)先權日2005年6月17日
發(fā)明者C·西博爾德 申請人:西門子公司