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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorbefestigung zum Anbringen eines Positionserfassungssensors an einem Fluiddruckzylinder mit einer Schiene, die an der Außenfläche eines Zylinderrohres in Längsrichtung vorgesehen ist nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
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Ein Positionssensor wird an einem Fluiddruckzylinder angebracht, um die Betriebsposition eines Kolbens zu erfassen. Der Positionssensor ist außerhalb des Zylinders vorgesehen und wirkt mit einem an dem Kolben in dem Zylinder angebrachten Magneten zusammen.
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Entsprechend der Form von Fluiddruckzylindern umfassen herkömmliche Mechanismen zum Anbringen eines Positionssensors einen Schienenmechanismus, bei dem ein Positionssensor mit einem Sensorhalter an einer Schiene angebracht wird, die in Längsrichtung an der Außenfläche eines Zylinderrohres angeordnet ist, einen Zugstangenmechanismus, bei dem ein Sensorhalter mit Hilfe von Zugstangen, welche die Endabdeckungen eines Zylinderrohres verbinden, angebracht wird, und einen Nutenmechanismus, bei dem ein Positionssensor direkt in einer an der Außenfläche eines Zylinderrohres vorgesehene Nut angebracht wird. Ein derartiger Zugstangen-Sensoranbringungsmechanismus wird beispielsweise in
US 4,594,487 oder
DE 35 16 346 C1 offenbart.
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Hierbei ist die Verwendung von Zugstangenmechanismen auf Fluiddruckzylinder mit Zugstangen beschränkt. Bei Nutenmechanismen, welche beispielsweise in
JP-U-5-3607 angegeben sind, kann eine Mehrzahl von Positionssensoren nicht in einer einzelnen Nut so angeordnet werden, dass sie einander näher kommen als durch die Länge der Sensoren vorgegeben ist. Dementsprechend muss eine Mehrzahl von Nuten an der Außenfläche eines Zylinderrohres vorgesehen werden, um die Sensoren nahe beieinander anzuordnen. Bei Fluiddruckzylindern wird im Allgemeinen die Positionserfassung an den Hubenden gefordert. Hat der Zylinder einen langen Hub im Verhältnis zu der Länge der Positionssensoren, können die Sensoren einfach angebracht werden. Hat aber der Zylinder nur einen kurzen Hub behindern die Positionssensoren einander bei dem Nutenmechanismus physikalisch. Insbesondere bei kompakten Zylindern können Positionssensoren nicht angebracht werden, weil die Anordnung der Nuten durch den zur Verfügung stehenden Raum beschränkt wird.
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Bei Schienenmechanismen, die beispielsweise in
JP 73 25 17 dargestellt sind, wird ein Positionssensor außerhalb der Schienenwände einer Schiene angebracht. Dieser Mechanismus hat daher den Vorteil, dass eine Mehrzahl von Positionssensoren an einer einzelnen Schiene nahe beieinander angeordnet werden kann, wobei die Außenflächen des Paares von Schienenwänden durch Modifikation eines Sensorhalters genutzt werden können.
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Bei dem Schienenmechanismus können die Positionssensoren direkt an der Schiene angebracht werden. In diesem Fall können jedoch Allzweckpositionssensoren nicht eingesetzt werden, sondern es müssen Positionssensoren vorgesehen werden, die eine spezielle Befestigung und Festigkeit gegen bspw. von einer Leitung ausgeübte Spannungen aufweisen.
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Positionssensoren zur Erfassung der Position eines Kolbens sind üblicherweise Reedschalter-Sensoren, die einen Kontakt mit Hilfe von magnetischer Kraft öffnen und schließen, oder elektronische Magnetsensoren, die ein magnetoresistentes Element aufweisen und keinen elektrischen Kontakt haben.
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In jüngerer Zeit werden aufgrund ihrer langen Lebensdauer und Umgebungskompatibilität häufig elektronische Positionssensoren eingesetzt. Das verwendete magnetoresistente Element erfasst die Größenänderung der magnetischen Kraft und wandelt sie in ein elektrisches Signal um. Die Betriebsposition eines Kolbens wird entsprechend dem Detektionsoutput bestimmt, wobei das magnetoresistente Element bei der magnetischen Erfassung eine Richtwirkung (Direktivität) hat.
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Bei den oben beschriebenen Schienensensorbefestigungen wird der Positionssensor jedoch außerhalb der Schienenwände einer Schiene positioniert. Wird der Positionssensor in einer Richtung parallel zu der Linie zwischen den Zentren der Schiene und eines Zylinders angebracht, kann die erforderliche Richtung des Positionssensors nicht eingestellt werden, insbesondere wenn das Zylinderrohr einen kleinen Durchmesser hat.
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In Druckschrift
JP 2002 349511 A wird eine Sensorbefestigung offenbart, mit der die Position eines Kolbens mittels eines magnetischen Sensors erfasst wird. Die Sensorbefestigung besteht aus einem Halter und einer Schiene, welche an der Seitenfläche des Zylinderrohrs angeordnet ist. Der Halter weist einen Bereich auf, in dem der Sensor in einer Befestigungsöffnung angeordnet ist. Der Sensor wird in der Befestigungsöffnung durch Ausfüllung mit einem Harz befestigt. Die Befestigungsöffnung erstreckt sich im Wesentlichen parallel zur Schiene bzw. zur Zylinderachse. Hierbei liegt der Abschnitt zur Aufnahme des Sensors nahe bei der Oberfläche der Zylinderaußenwand.
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In
DE 75 02 826 U wird eine schienenartige Haltevorrichtung beschrieben, an der Endschalter angeordnet sind, welche zur Steuerung der Bewegung des Kolbens dienen. Die beiden Endschalter sind außen am Zylinderrohr angeordnet und werden durch Vorbeibewegen des Kolbens betätigt. Hierfür weist der Kolben an seinem Umfang einen Permanentmagnetring auf, der eine unter Federvorspannung stehende Schaltzunge aus ferromagnetischem Material zum Öffnen oder Schließen von pneumatischen oder elektrischen Steuerkreisen anzieht. Die Haltevorrichtung weist eine Profilschiene auf, welche mit ihrem Fuß am Zylinderrohr befestigt ist. An dem Fuß sind nach außen abstehend zwei V-förmig zueinander angeordnete Stege angeformt, die an ihrem freien Ende mit einer angeformten, kugelförmigen Verdickung versehen sind. Es ist ferner für jeden Endschalter ein Klemmteil vorgesehen, das mittels einer Schraube an dem jeweiligen Endschalter befestigt wird, so dass der Endabschnitt der Stege mit der Verdickung zwischen dem jeweiligen Endschalter und dem Klemmteil angeordnet ist und fest, aber verschiebbar, an den Stegen befestigt wird. Alternativ kann die Profilschiene mit hinterschnittenen Nuten versehen sein, in die entsprechend geformte Stege eingreifen, die an den Endschaltern befestigt sind.
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Die
US 3,639,868 A beschreibt eine Vorrichtung zur Befestigung eines magnetischen Schalters an einem zylindrischen Fluidmotor nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. An der zylindrischen Außenseite des Gehäuses des Fluidmotors ist eine Führungsschiene vorgesehen, in die eine Haltearmvorrichtung eingesetzt ist. Die Haltearmvorrichtung erstreckt sich bogenförmig auf dem Umfang der zylindrischen Außenwand des Fluidmotors und endet in einem Abschnitt, der zum Halten eines Magnetschalters ausgebildet ist. Der Halteabschnitt des Haltearms besitzt eine umgedrehte T-Form, wobei der breite Bereich des umgedrehten T innerhalb der Führungsschiene angeordnet ist und die Form eines Halbzylinders innehat. Dazu korrespondierend weisen die inneren Seitenwände der Führungsschiene ebenfalls eine im Wesentlichen halbzylindrische Form aus, wobei die Halbzylinderform des Haltearms kleiner als die Halbzylinderform der Seitenwände der Führungsschiene ist. Verrastet werden Haltearm und Führungsschiene mittels einer Stellschraube, die sich von oben durch den Haltearm bis in den Halteabschnitt erstreckt. Im oberen Bereich der Führungsschiene ist eine Öffnung vorgesehen, durch die sich der Haltearm nach außen und entlang der Seitenwand des Gehäuses erstreckt.
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Beschreibung der Erfindung
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Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schienen-Sensorbefestigung vorzuschlagen, mit der eine Mehrzahl von Positionssensoren nahe beieinander angeordnet werden kann, und mit der ein Positionssensor, der eine Richtwirkung (Direktivität) aufweist, in einer geeigneten Richtung gehalten werden kann.
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Die Sensorbefestigung soll die Befestigung eines Allzweckpositionssensors an einer Schiene mit einem Sensorhalter erlauben, wobei der Sensorhalter den Sensor vor äußeren Kräften schützen soll. Die Befestigungsposition und Ausrichtung bspw. beim Austausch gegen einen anderen Positionssensor soll reproduzierbar sein, um eine geeignete Erfassungsposition des Sensors und eine geeignete Direktivitätsrichtung beizubehalten.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Bei dem Sensorbefestigungsmechanismus ist ein Positionssensor zur Erfassung der Betriebsposition eines Kolbens mit einem Positionserfassungsmagneten über einen Sensorhalter an einer Schiene mit Nut befestigt, die von der Außenfläche eines Zylinderrohres entlang dessen Länge vorsteht. Der Positionssensor hat eine Direktivität bei der magnetischen Erfassung. Der Sensorhalter umfasst eine an der Schiene befestigte Basis und einen Sensorhalteabschnitt, der sich von der Basis erstreckt. Der Sensorhalteabschnitt liegt nahe bei oder in Kontakt mit der Oberfläche des Zylinderrohres außerhalb einer Schienenwand der Schiene. Der Sensorhalteabschnitt hat eine Halteführung zum Halten des Positionssensors in einer festgelegten Ausrichtung in einer Richtung parallel zu der Achse des Zylinders. Die Ausrichtung des Positionssensors, der von der Halteführung gehalten wird, ist so, dass die Direktivität der magnetischen Erfassung des Sensors im Wesentlichen zu der Mitte des Zylinders gerichtet ist, insbesondere bei einem kleinen Durchmesser des Zylinderrohrs.
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Bei der obigen Sensorbefestigung ist die Mittelachse der magnetischen Erfassungsdirektivität des Positionssensors auf einen Bereich von etwa 15° bis 75° von der Linie zwischen den Zentren des Zylinders und der Schiene eingestellt.
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Gemäß einer bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Halteführung, die an die Basis angrenzt, eine Bolzenöffnung auf, durch welche ein Bolzen zur Befestigung des Positionssensors eingeschraubt ist. Der Sensorhalteabschnitt weist ein Nutenelement mit einer Haltenut zum Halten des Positionssensors auf. Das Nutenelement erstreckt sich von der Halteführung entlang der Außenfläche des Zylinderrohres.
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Zusätzlich umfasst die Schiene an der Außenfläche des Zylinderrohres ein Paar von Schienenwänden, die jeweils entlang ihrer Kante einen nach innen gerichteten Flansch aufweisen. Die Basis des Sensorhalters umfasst eine Bolzenöffnung, durch welche ein Befestigungsbolzen in eine Mutter eingeschraubt ist, die in die Schiene eingesetzt ist, und einen Einsetzvorsprung, der zwischen die Flansche der Schienenwände eingesetzt ist, um die Befestigungsausrichtung des Sensorhalters relativ zu der Schiene festzulegen.
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Gemäß einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist der Sensorhalter an der Schiene mit einer um 180° um die Mittelachse der Bolzenöffnung der an der Schiene befestigten Basis geänderten Orientierung des Sensorhalters anbringbar. Die Basen zweier Sensorhalter, die um 180° zueinander versetzt orientiert sind, sind an der Schiene anbringbar, wobei ihre Sensorhalteabschnitte abwechselnd in Kontakt mit der Längsseitenfläche der Schiene gebracht werden.
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Im Einzelnen kann der bei der Sensorbefestigung gemäß der vorliegenden Erfindung verwendete Positionssensor ein Positionssensor mit einem magnetischen Erfassungsabschnitt sein, der ein magnetoresistentes Element umfasst, welches aus einem Substrat mit einem gedruckten Schaltkreis besteht, der auf ein Magnetfeld in einer Richtung parallel zu dem Substrat reagiert, und mit einem anderen gedruckten Schaltkreis, der auf ein Magnetfeld in einer anderen Richtung parallel zu dem Substrat reagiert. Die Richtungen parallel zu dem Substrat sind im Wesentlichen senkrecht zueinander. Das magnetoresitive Element gibt ein elektrisches Signal aus, das einem Magnetfeld entspricht, welches entsprechend der Differenz zwischen Komponenten, die über die gedruckten Schaltkreise erfasst werden, detektiert wird. Der magnetische Erfassungsabschnitt ist in dem Positionssensor integriert, wobei eine der Richtungen parallel zu dem Substrat die Richtung der magnetischen Erfassungsdirektivität ist.
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Bei der erfindungsgemäßen Sensorbefestigung umfasst der Sensorhalteabschnitt des Sensorhalters vorzugsweise die Halteführung zum Halten des Positionssensors in einer festgelegten Ausrichtung parallel zu der Längsachse des Zylinders. Die festgelegte Ausrichtung des Positionssensors, der von der Halteführung gehalten wird, ist so, dass die magnetische Erfassungsdirektivität des Sensors im Wesentlichen zu der Mitte des Zylinders gerichtet ist. Der Positionssensor kann daher immer in einer geeigneten Ausrichtung angebracht werden, indem der Positionssensor lediglich an der Halteführung angebracht wird. Insbesondere bei einem kompakten oder Kurzhubfluiddruckzylinder können magnetische Elemente, bspw. um den Zylinder angeordnete Befestigungselemente und Bolzen, die Verteilung des magnetischen Flusses von einem in dem Zylinder aufgenommenen Magneten ändern, wodurch der Positionssensor betätigt wird. Die obige Sensorbefestigung kann einen solchen Effekt minimieren, um eine stabile Positionserfassung zu gewährleisten.
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Bei der erfindungsgemäßen Sensorbefestigung kann zusätzlich der Positionssensor mit dem Sensorhalter an der Schiene des Fluiddruckzylinders angebracht werden. Dies ermöglicht die Verwendung von Allzweckpositionssensoren. Außerdem kann eine Änderung der Form des Positionssensors bspw. dadurch aufgenommen werden, dass die Form des Sensorhalters geändert wird, ohne den Zylinder selbst zu modifizieren.
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Außerdem kann der Sensorhalter den Positionssensor vor äußeren Kräften schützen und bspw. bei einem Austausch gegen einen anderen Positionssensor eine reproduzierbare Befestigungsposition und -ausrichtung gewährleisten, um die geeignete Erfassungsposition des Sensors und die geeignete Direktivitätsrichtung zu erhalten.
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Bei der Halteführung des Sensorhalteabschnitts des Sensorhalters ist auch dann, wenn die Ausrichtung des Sensors so gewählt ist, dass sie zu einem Fluiddruckzylinder mit einem bestimmten Durchmesser passt, die Ausrichtung des Sensors nicht unbedingt für Fluiddruckzylinder mit anderen Durchmessern geeignet. Wird daher die Sensorbefestigung gemäß der vorliegenden Erfindung bei Fluiddruckzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt, müssen Sensorhalter mit unterschiedlichen Sensorbefestigungsausrichtungen entsprechend den Durchmessern der Fluiddruckzylinder vorgesehen werden.
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Mit der Sensorbefestigung gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine Mehrzahl von Positionssensoren nahe beieinander angeordnet werden, wobei ein Positionssensor mit einer Direktivität in einer gewünschten Richtung gehalten werden kann.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung näher erläutert. Dabei bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale für sich oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Sensorbefestigung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung,
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2 ist eine Vorderansicht auf einen befestigten Sensorhalter gemäß der Ausführungsform,
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3 ist ein Längsschnitt durch den Sensorhalter gemäß der Ausführungsform entlang der Achse eines Positionssensors,
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4 zeigt schematisch die Direktivität des Positionssensors,
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5 zeigt schematisch die Befestigung von zwei Sensorhaltern,
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6 ist eine perspektivische Ansicht des Positionssensors,
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7 zeigt das Schaltkreismuster eines magnetoresistenten Elementes,
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8A ist ein Diagramm, das den Output einer in Längsrichtung des magnetoresistenten Elementes erfassten Komponente zeigt,
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8B ist ein Diagramm, das den Output einer in seitlicher Richtung des magnetoresistenten Elementes erfassten Komponente zeigt,
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9A zeigt schematisch die Anordnung eines Substrates des Positionssensors in einer geraden Linie, die radial von der Mitte eines Magneten gezogen ist,
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9B zeigt schematisch die Anordnung des Substrates des Positions-sensors in einer Richtung senkrecht zu der geraden Linie,
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10A ist ein Diagramm, das den Output des Positionssensors bei der Anordnung des Substrates gemäß 9A darstellt, und
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10B ist ein Diagramm, das den Output des Positionssensors bei der Anordnung des Substrates gemäß 9B darstellt.
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Detaillierte Beschreibung der Ausführungsform
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Die 1 bis 4 zeigen eine Sensorbefestigung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
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Mit Bezug bspw. auf die 1, 2 und 4 umfasst ein Fluiddruckzylinder 1 mit einem Positionserfassungsschalter (Positionssensor) gemäß der vorliegenden Erfindung eine mit einer Nut versehene Schiene 3, die von der Außenfläche eines Zylinderrohres 2 entlang, dessen Länge vorsteht. Ein Positionssensor 30 ist an der Schiene 3 mit Hilfe eines Sensorhalters 10 angebracht. Der Positionssensor 30 hat bei der Erfassung der Betriebsposition eines Kolbens mit einem Positionsmagneten (nicht dargestellt in der Zeichnung) eine Direktivität. Der Positionsmagnet ist ein ringförmiger Magnet, der um den Kolben des Fluiddruckzylinders 1 eingesetzt ist und so magnetisiert ist, dass sein magnetischer Fluss in Axialrichtung des Zylinders 1 gerichtet ist.
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Das Zylinderrohr 2 besteht aus einem nicht magnetischen Material, bspw. Aluminium. Die Schiene 3 ist integral mit der Außenfläche des Zylinderrohres 2 ausgebildet. Die Schiene 3 umfasst ein Paar von Schienenwänden 4, jeweils mit einem Flansch 5, der entlang der Wände nach innen gerichtet ist. Eine Mutter 8 zur Befestigung des Sensorhalters 10 ist in die Nut der Schiene 3 so eingesetzt, dass sie nicht zwischen den Flanschen 5 herausrutschen kann.
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Der Sensorhalter 10 wird durch Gießen oder Extrudieren bspw. eines Kunststoffes oder Kunstharzes geformt. Der Sensorhalter 10 umfasst eine Basis 11, die an der Schiene 3 des Fluiddruckzylinders 1 angebracht ist, und einen sich von der Basis 11 erstreckenden Sensorhalteabschnitt 15. Der Sensorhalteabschnitt 15 liegt nahe bei oder in Kontakt mit der Oberfläche des Zylinderrohres 2 außerhalb der Schienenwände 4 der Schiene 3.
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Die Basis 11 weist eine Bolzenöffnung 12 und einen Einsetzvorsprung 13 auf. Ein Befestigungsbolzen 9 ist durch die Bolzenöffnung 12 in die in die Schiene 3 an der Außenfläche des Zylinderrohres 2 eingesetzte Mutter 8 eingeschraubt. Der Einsetzvorsprung 13 ist zwischen die Flansche 5 der Schienenwände 4 eingesetzt, um die Ausrichtung des Sensorhalters 10 relativ zu der Schiene 3 festzulegen. Die Schiene 3 ist so geformt, dass ihre Mittelachse zu dem Zentrum des Fluiddruckzylinders 1 ausgerichtet ist (vgl. 4). Dementsprechend ist der Befestigungsbolzen 9 so vorgesehen, dass seine Mittelachse zu der Mitte des Fluiddruckzylinders 1 gerichtet ist.
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Der Sensorhalteabschnitt 15 hält den Positionssensor 30. Der Sensorhalteabschnitt 15 weist eine Schienenkontaktwand 15a und eine Bodenwand 15b auf. Wenn die Basis 11 an der Schiene 3 befestigt ist, steht die Schienenkontaktwand 15a in Kontakt mit einer der Außenflächen der Schienenwände 4, während die Bodenwand 15b in Kontakt mit der Außenfläche des Zylinderrohres 2 steht. Der Sensorhalteabschnitt 15 hat eine Halteführung 16 und ein Nutenelement 17. Die Halteführung 16 ist innerhalb des Sensorhalteabschnitts 15 vor und neben der Basis 11 vorgesehen. Der Kopf des Positionssensors 30 ist in die Halteführung 16 eingesetzt. Das Nutenelement 17 hat eine Haltenut 17a, die sich von der Halteführung 16 entlang der Außenfläche des Zylinderrohres 2 erstreckt, um den Positionssensor 30 zu halten.
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Der Sensorhalteabschnitt 15 und das daran vorgesehene Nutenelement 17 schützen den Positionssensor 30, falls äußere Kräfte bspw. auf eine Leitung des Positionssensors 30 wirken. Der Sensorhalteabschnitt 15 und das Nutenelement 17 müssen so vorgesehen sein, dass sie eine Betriebsanzeigeleuchte (LED) 33 des Positionssensors 30 nicht abdecken.
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Die Halteführung 16 wird durch eine Aussparung definiert, die der Form des Positionssensors 30 angepasst ist. Der Positionssensor 30 ist im Querschnitt unrund, so dass der Kopf des Positionssensors 30 in die Aussparung eingesetzt ist. Die Halteführung 16 kann den Positionssensor 30 mit einer festgelegten Ausrichtung in einer Richtung parallel zu der Mittelachse des Fluiddruckzylinders 1 halten.
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Zusätzlich weist der Sensorhalteabschnitt 15 eine Bolzenöffnung 18 auf, durch welche ein Bolzen 19 in einen Gewindeabschnitt 34 des durch die Halteführung 16 gehaltenen Positionssensors 30 eingeschraubt wird, um den Sensor 30 in einer festgelegten Ausrichtung zu befestigen. Die Bolzenöffnung 18 ist eine Durchgangsöffnung ohne Gewinde.
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Die festgelegte Ausrichtung des durch die Halteführung 16 gehaltenen Positionssensors 30 ist derart, dass die magnetische Erfassungsdirektivität des Sensors 30 im Wesentlichen zu der Mitte des Fluiddruckzylinders 1 gerichtet ist. Diese Ausrichtung kann erreicht werden, indem der Positionssensor 30, der im Querschnitt unrund ist, in die Halteführung 16 eingesetzt wird, oder indem der Bolzen 19 durch die Bolzenöffnung 18 des Sensorhalteabschnitts 15 in den Gewindeabschnitt 34 des Positionserfassungssensors 30 eingeschraubt wird.
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Auch wenn die Ausrichtung des Positionssensors 30 so gewählt wird, dass sie auf einen Fluiddruckzylinder mit einem bestimmten Durchmesser passt, ist bei der Halteführung 16 des Sensorhalteabschnitts 15 die Ausrichtung des Sensors 30 nicht notwendigerweise für Fluiddruckzylinder mit unterschiedlichen Durchmessern geeignet. Wird daher der Sensorbefestigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung bei Fluiddruckzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt, so müssen Sensorhalter mit unterschiedlichen Sensorausrichtungen entsprechend den Durchmessern der Fluiddruckzylinder vorgesehen werden. In diesem Fall fallen die Durchmesser der praktischen Fluiddruckzylinder in einen bestimmten Bereich. Mit Bezug auf 4 wird daher der Winkel α zwischen den Linien L1 und L2 im Allgemeinen in einem Bereich von 15° bis 75° festgelegt. Die Linie L1 ist die Linie zwischen den Mitten des Zylinders 1 und der Schiene 3. Die Linie 12 ist eine Mittelachsenlinie der magnetischen Erfassungsdirektivität des durch den Sensorhalteabschnitt 15 gehaltenen Positionssensors 30.
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Wird der Sensorhalter 10 an der Schiene 3 so angebracht, dass die Mittelachse L2 entsprechend dem Durchmesser des Fluiddruckzylinders 1 in geeigneter Weise geneigt ist, kann daher der Sensorhalter 10 auch bspw. bei dem Austausch des Sensors durch einen anderen Positionssensor reproduzierbar die Befestigungsposition und -ausrichtung gewährleisten, um eine geeignete Erfassungsposition des Sensors und geeignete Direktivitätsrichtung zu erhalten.
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Mit Bezug auf 5 ist der Sensorhalter 10 mit dem oben beschriebenen Aufbau an der Schiene 3 anbringbar, wobei die Orientierung des Sensorhalters 10 um 180° um die Mittelachse (L1) der Bolzenöffnung 12 der an der Schiene 3 befestigten Basis geändert ist, d. h. dass der Einsetzvorsprung 13 der Basis 11 umgekehrt orientiert ist. Die Längsseitenflächen der Schienen 3, an denen die Basis 11 befestigt ist, sind flach ausgebildet, so dass die Basen 11 der beiden Sensorhalter 10 mit zueinander um 180° versetzter Orientierung an der Schiene 3 anbringbar sind, wobei beide Endflächen der Schiene 3 in Längsrichtung abwechselnd in Kontakt mit der Basis 11 gebracht werden. Wird ein magnetoresistentes Element 35 zur Erfassung magnetischer Kräfte von dem Sensorhalteabschnitt 15 getrennt, wie er in 3 gezeigt ist, können zwei Sensoren in beliebiger Positionsbeziehung vorgesehen werden.
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Als nächstes wird der Aufbau und die Direktivität des Positionssensors 30 mit Bezug auf die 3 und 6 bis 10 erläutert.
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Mit Bezug auf die 3 und 6 umfasst der Positionssensor 30 einen Sensorkörper 31, den Gewindeabschnitt 34, eine Leitung 32 und die Betriebsanzeigeleuchte 33. Der Sensorkörper 31 ist im Querschnitt unrund (nicht kreisförmig). Der Gewindeabschnitt 34 ist an dem vorderen Ende des Sensorkörpers 31 vorgesehen. Der Bolzen 19 ist in den Gewindeabschnitt 34 eingeschraubt. Die Leitung 32 ist an das andere Ende des Sensorkörpers 31 angeschlossen, um Erfassungssignale von dem Sensor 30 nach außen auszugeben. Die Betriebsanzeigeleuchte 33 ist an der oberen Fläche des Mittelteiles vorgesehen. Der Positionssensor 30 umfasst einen magnetischen Erfassungsabschnitt mit dem magnetoresistenten Element 35 und einen Hauptschaltkreis 36 zur Verarbeitung von Signalen des magnetoresistenten Elementes 35. Diese Komponenten sind in dem Sensorkörper 31 eingegossen, bspw. durch Kunststoffspritzgießen.
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Mit Bezug auf 7 besteht das magnetoresistente Element 35 aus einem Substrat 35a mit einem gedruckten Schaltkreis 37, der auf ein Magnetfeld in Längsrichtung reagiert, und einem gedruckten Schaltkreis 38, der auf ein Magnetfeld in seitlicher oder Quer-Richtung reagiert. Bei der Positionserfassung wird die neutrale Spannung (Nullspannung) über die Anschlüsse a und c und die Anschlüsse b und c in einen Bestimmungsschaltkreis des Hauptschalterkreises 36 eingegeben. Das magnetoresistente Element 35 gibt ein elektrisches Signal entsprechend einer Magnetkraft aus, die auf der Basis der Differenz zwischen Komponenten, die über die Anschlüsse erfasst wurden, erfasst wurde. Die 8A und 8B zeigen die Größenverteilung des Vektors eines Magnetfeldes des um den Kolben vorgesehenen Magneten in Hubrichtung des Magneten. 8A zeigt die Komponente, die in Längsrichtung erfasst wird. 8B zeigt die Komponente, die in Querrichtung erfasst wird. In 8A tritt ein Peak am Zentrum 0 des Magneten auf. In 8B treten Peaks in der Nähe der Polflächen des Magneten auf und werden am Zentrum 0 des Magneten im Wesentlichen Null. In den 8A und 8B zeigt die horizontale Achse die Verschiebung, während die vertikale Achse den Output zeigt.
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Ist das Substrat 35a des magnetoresistenten Elementes 35 in einer geraden Linie angeordnet, die radial von dem Zentrum eines Magneten M gezogen wird (vgl. 9A), so wird der Output des Positionssensors 30 als Differenz zwischen den erfassten Komponenten in den 8A und 8B bestimmt (vgl. die rechte Hälfte von 10A). Die nicht benötigten Peaks an den Seiten des Peaks in 8A werden gestrichen (vgl. die Bereiche, die mit gestrichelten Linien umkreist sind), so dass das magnetoresistente Element 35 nur geringe Möglichkeiten für Fehlfunktionen hat. Ist andererseits das Substrat 35a so angeordnet, wie es in 9B gezeigt ist, wird die Komponente in seitlicher oder Querrichtung in 8B nicht erfasst. Wie in 10B dargestellt ist, hinterlässt daher der Output des Positionssensors 30 nicht notwendige Peaks, die sich einem Schwellenwert annähern, an den Seiten des Hauptpeaks (vgl. die mit gestrichelten Linien eingekreisten Bereiche). Da diese Peaks bspw. durch periphere magnetische Elemente leicht variieren, können Fehler leichter auftreten.
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Die erfassten magnetischen Komponenten des magnetoresistenten Elements 35 variieren mit dem Winkel (α in 4) des Substrates 35a. Der Zustand des Substrates 35a, der in 9A gezeigt ist, d. h. die seitliche Richtung, in welcher der gedruckte Schaltkreis 38 auf ein Magnetfeld reagiert, ist die Richtung der magnetischen Erfassungsdirektivitat. Das Substrat 35a ist so in dem Sensorkörper 31 aufgenommen, dass die Direktivität im Wesentlichen zu der Mitte des Fluiddruckzylinders 1 gerichtet ist. Dies ermöglicht den stabilsten Betrieb des Positionssensors 30.
