-
Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur lösbaren
Verbindung eines Sensors gemäß dem Oberbegriff
des Anspruchs 1, insbesondere eines Magnetfeldsensors.
-
Magnetfeldsensoren
haben sich zur genauen Positions- oder Wegmessung durch berührungsloses
Erfassen einer Stellung von z. B. Pneumatik- oder Hydraulikkolben
innerhalb eines Arbeitszylinders bewährt. Zur Halterung
der Sensoren sind an den Außenflächen eines Gehäuses
des Arbeitszylinders Führungsnuten angebracht, in welchen
die Magnetfeldsensoren axial verstellbar gehalten sind. In einer
gewünschten Position in Längsrichtung der Nut können
die Sensoren über geeignete Mittel, beispielsweise Schrauben,
arretiert werden.
-
Aus
der
DE 295 18 474
U1 ist eine Anordnung zum Befestigen eines Sensors an einem
Träger bekannt. Bei dieser Anordnung weist die Nut einen schwalbenschwanzförmigen
Querschnitt auf. Ein Halter umfasst an seiner einen Längsseite
einen entsprechend komplementär ausgebildeten Fortsatz auf.
Durch Einschwenken des Halters durch die Öffnung der Nut
kann der Halter in der Nut positioniert werden, wobei der Fortsatz
in einem Hinterschnitt der Schwalbenschwanznut eingreift. Schräg
den Halter durchgreifend ist eine Klemmschraube mit einem konischen
Fuß vorgesehen, die im Bereich der dem Fortsatz gegenüberliegenden
unteren Kante des Halters austritt. Die konische Verjüngung
der Klemmschraube ist ausgebildet, um in den, dem Fortsatz gegenüberliegenden
Hinterschnitt der Schwalbenschwanznut eingreifen zu können.
Zum Festsetzen des Halters in der Nut stützt sich das konisch
verjüngte Ende der Klemmschraube sowohl an einem Nutboden
sowie an der den Hinterschnitt bildenden geneigten Nutenwand ab.
Auf diese Weise wird durch die Klemmschraube in den zweiten Hinterschnitt
eingegriffen, um den Halter in der Nut festzusetzen. Durch die Klemmschraube
bzw. durch ihren konisch verjüngten Fuß ist ein
einrichtbarer Fortsatz gebildet, so dass der Halter formschlüssig
in der Nut gehalten ist.
-
Nachteilig
bei diesem vorbekannten Stand der Technik ist jedoch, dass der aus
diesem Dokument bekannte Halter lediglich in eine einzige, die Breite
und Höhe des Halters angepasste formgleiche Nut eingesetzt
werden kann. Um den Einschwenkvorgang zu ermöglichen, beschränkt
sich eine Verwendung dieser vorbekannten Anordnung auf solche, bei
denen die Tiefe der Nut nur gering ist.
-
Ausgehend
von diesem Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde,
eine verbesserte Vorrichtung zur Halterung eines Sensors bereitzustellen,
die eine einfache und sichere Befestigung ein- und desselben Sensors
in unterschiedlich großen Befestigungsnuten ermöglicht.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein nutzbares Volumen
des Sensorgehäuses so groß wie möglich auszubilden.
-
Diese
Aufgabe wird gelöst durch ein Gehäuse für
einen Sensor zur auswechselbaren Halterung innerhalb einer durch
eine Spaltöffnung zugänglichen Nut mit T-Profil
mit einem L-förmigen Gehäusefuß, wobei
eine Einschubbreite des L-förmigen Gehäusefußes
kleiner ist als eine minimale Nuthalsbreite, eine Gehäusefußhöhe
kleiner ist als eine minimale Nutschulterhöhe, eine Gehäusefußbreite
kleiner ist als eine minimale Nuthalsbreite, eine Breite eines Gehäusefußabschnitts
größer ist als eine minimale Hinterschnittbreite
und kleiner ist als eine maximale Hinterschnittbreite der Nutschultern
und eine dem Gehäusefußabschnitt gegenüberliegende
Einschubfläche einen stumpfen Winkel aufweist gegenüber
einem Gehäusefußboden.
-
Dadurch,
dass die Einschubbreite des L-förmigen Gehäusefußes
kleiner ist als eine minimale Nuthalsbreite lässt sich
das Gehäuse durch seitliches Kippen direkt frontal in die
Nut einbringen. Durch ein Zurückkippen des Sensors in der
Nut wird der Sensor dann in dem Sensor gehalten. Hierzu weist das
Gehäuse einen Gehäusefuß auf, dessen Höhe
kleiner ist als die minimale Nutschulterhöhe. Dadurch kann
der Gehäusefuß im eingesetzten Zustand die Nutschulter
untergreifen und ein Herausziehen des Gehäuses senkrecht
zum Nutboden ohne ein Verkippen des Sensors verhindern.
-
Damit
der Sensor nach dem Einkippen in die Nut in eine Montageposition
zurückkippbar ist, ist eine Gehäusefußbreite
kleiner als eine minimale Nuthalsbreite. Damit das Gehäuse
bei unterschiedlichen Nuten mit T-Profilen sicher gehalten wird,
ist die Breite des Gehäusefußabschnitts größer
als die minimale Hinterschnittbreite und kleiner als die maximale Hinterschnittbreite
der Nutschultern. Der Gehäusefuß mit dem Gehäusefußabschnitt
und der Nutschulter bildet im in der Nut eingesetzten Zustand einen Formschluss.
-
Um
die Einschubbreite kleiner als die minimale Nuthalsbreite auszubilden,
weist eine dem Gehäusefußabschnitt gegenüberliegende
Einschubfläche einen stumpfen Winkel gegenüber
dem Gehäusefußboden auf. Durch diese schräge
Einschubfläche kann der Sensor leicht verkippt frontal
in die Nut eingeführt werden. Der stumpfe Winkel ist dabei
abhängig von der Höhe und der Breite der Nut.
-
Das
Gehäuse des Sensors weist zur Aufnahme einer entsprechenden
Auswerteeinheit einen Teil des Gehäuses auf, der außerhalb
der Nut liegt. Der Gehäuseteil ist zur Aufnahme von notwendigen
Elektronikkomponenten breiter als die Nutbreite ausgebildet. Damit
der Sensor trotzdem ungehindert in die Nut eingekippt werden kann,
ist eine Gehäuseteilfläche in einem spitzen Winkel
zu einem Gehäusefußboden angeordnet. Der spitze
Winkel ist dabei abhängig von dem Grad der notwendigen
Verkippung, um das Gehäuse in die Nut einzuführen.
Der Winkel ist dabei näherungsweise nach der Funktion arctan (Breite
des Gehäusefußabschnitts/Nuthöhe-Gehäusefußhöhe)
als Drehwinkel gebildet.
-
Vorteilhaft
ist eine Gehäuseschulterhöhe größer
als eine maximale Nuthöhe. Dadurch ist gewährleistet,
dass der Gehäusefußabschnitt unter die Nutschulter
greifen kann. Weiter wird dadurch das Verkippen des Sensors erleichtert,
bei dem ein Teil des Sensors über die Nut herausragt.
-
In
Weiterbildung der Erfindung weist das Gehäuse wenigstens
ein Gewinde auf zur diagonalen Aufnahme wenigstens einer Befestigungsschraube zur
Fixierung des Gehäuses. Die Befestigungsschraube ist dabei
so angeordnet, dass diese unterhalb der Nutschulter greift. Dadurch
wird das Sensorgehäuse zum einen auf den Nutboden und zum
anderen unter die Nutschulter gedrückt. Die diagonale Anordnung
der Befestigungsschraube ermöglicht also das Ausüben
von zwei Kräften in unterschiedlicher Richtung zur Befestigung
des Sensorgehäuses.
-
Die
Befestigungsschraube ist im Gehäuse vorteilhaft versenkt.
Dadurch entstehen keine hervorstehenden Kanten. Dadurch lässt
sich das Sensorgehäuse besser reinigen. Die Befestigungsschraube
ist weiter vor Beschädigungen geschützt und wird
dadurch nicht versehentlich gelockert.
-
In
einer weiteren Ausführungsform weist das Ende der Befestigungsschraube
eine Phase auf, wodurch das Gehäuse zum einen mit dem Nutboden und
zum anderen mit der Nutschulter einen Kraftschluss bildet. Durch
die angebrachte Phase können die Kräfte, die sich
jeweils auf den Nutboden und die Nutschulter verteilen, konstruktiv
voreingestellt werden. Je nach Ausführung der Phase kann
die Kräfteverteilung für verschiedene Nutgeometrien
je nach Anforderung verschieden ausgeführt werden.
-
Der
Sensorfuß weist an den Kanten Rundungen und Phasen auf.
Dadurch ist das Sensorgehäuse leichter in die Nut einsetzbar.
Durch die Rundungen und Phasen werden weiter Herstelltoleranzen
der Nutgeometrie abgefangen. Auch Verschmutzungen innerhalb der
Nut in den Kantenbereichen werden durch die Phasen und Rundungen
toleriert.
-
In
Weiterbildung ist das Gehäuse nach dem Extrusionsverfahren
herstellbar. Dadurch wird das Gehäuse besonders kostengünstig
und einfach herstellbar.
-
In
einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensor als Wegmesssystem
oder Wegmesssensor für pneumatische Zylinder zur Detektion
der Kolbenposition mit einem erfindungsgemäßen
Gehäuse ausgebildet. Solche Wegmesssysteme können
Wegstrecken bis auf Zehntel Millimeter genau erfassen. Hierzu ist
eine aufwendige Auswerteeinheit notwendig. Um eine genaue Position
zu erfassen, ist eine stabile und dauerhafte Befestigung gemäß der
vorliegenden Erfindung gewährleistet.
-
Im
Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen
unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert.
In der Zeichnung zeigt:
-
1 eine
schematische Querschnittsdarstellung einer Nut mit T-Profil.
-
2 und 3 eine
perspektivische Darstellung eines Wegmesssensors mit erfindungsgemäßem
Gehäuse.
-
4 eine
schematische Querschnittsdarstellung des erfindungsgemäßen
Gehäuses.
-
5 bis 7 eine
schematische Darstellung der Schritte beim Einsetzen des Gehäuses
in einer Nut mit T-Profil.
-
8 eine
schematische Darstellung eines in einer Nut eingesetzten Gehäuses.
-
1 zeigt
eine Nut 16 mit T-Profil zur Befestigung eines Sensors.
Solche Nuten sind beispielsweise an der Außenseite von
Pneumatikzylindern angeordnet zur Befestigung von Positionssensoren
oder Wegmesssensoren. Zur Befestigung weist die Nut eine Nutbreite
A, eine Nuthalsbreite B, eine Nutschulterhöhe C und eine
Nuthöhe D auf. Die Abmessungen können dabei von
Nut zu Nut verschieden sein.
-
Bei
einem Pneumatikzylinder verlaufen die Nuten meist in Richtung der
Bewegungsrichtung des Kolbens. Dadurch kann ein Sensor an verschiedenen Kolbenpositionen
entlang des Kolbenwegs zur Wegmessung oder Positionsbestimmung angebracht werden.
-
Der
erfindungsgemäße Sensor ist gemäß 2 in
einer perspektivischen Ansicht dargestellt. Der Sensor 2 weist
ein längliches Gehäuse 4 auf. Entlang
dem länglichen Gehäuse 4 befinden sich
im unteren Bereich nebeneinander angeordnete Sensorelemente zur
Wegmessung eines bewegten Zylinderkolbens. Die Sensorelemente sind
hierzu so nah wie möglich an der Unterseite des Sensors 2 angeordnet.
Die erfassbare Weglänge entspricht dabei im Wesentlichen
der Länge des Sensors 2. Das Gehäuse
weist an einem Ende eine Aufnahme 6 für ein Anschlusskabel
auf. An den jeweiligen Enden sind diagonal Öffnungen 8 mit
einem Innengewinde zur Aufnahme einer Befestigungsschraube vorgesehen.
Auf einer Oberseite des Gehäuses 4 sind Anzeigeelemente 12 und
Bedienelemente 14 vorgesehen.
-
3 zeigt
eine weitere ergänzende perspektivische Darstellung des
Sensors 2. Diese Ansicht zeigt die jeweiligen beiden Öffnungen 8 für
die Befestigungsschrauben.
-
Der
erfindungsgemäße Sensor 2 für
eine Nut 16 ist in 4 im Profil
schematisch dargestellt. Das Gehäuse 4 weist einen
L-förmigen Gehäusefuß 18 mit
einer Einschubbreite a, einer Gehäusefußhöhe
b, einer Gehäusefußweite c, einer Gehäuseschulterhöhe
d und einer Gehäusefußbreite e auf. Die Einschubbreite
a des Gehäusefußes 18 ist dabei kleiner als
die Nuthalsbreite der Nut 16 ausgebildet. Dadurch ist es
möglich, das Gehäuse in verkipptem Zustand direkt
frontal in die Nut 16 einzuführen.
-
Die
Einschubbreite a ist dabei kleiner als eine minimale Nuthalsbreite
B, wodurch das Gehäuse 4 durch seitliches Kippen
direkt frontal in die Nut 16 einbringbar ist. Um die Einschubbreite
a kleiner als die minimale Nuthalsbreite B auszubilden, weist eine
dem Gehäusefußabschnitt gegenüberliegende Einschubfläche
i einen stumpfen Winkel α gegenüber dem Gehäusefußboden
h auf. Der stumpfe Winkel α ist dabei abhängig
von der Höhe und der Breite der Nut 16.
-
Damit
der Sensor einfach in die Nut 16 eingekippt werden kann,
ist eine Gehäuseteilfläche g in einem spitzen
Winkel f zu einem Gehäusefußboden h angeordnet.
Der spitze Winkel f ist dabei abhängig von dem Grad der
notwendigen Verkippung, um das Gehäuse 4 in die
Nut 16 einzuführen. Der Winkel f ist dabei näherungsweise
nach der Funktion arctan (Breite des Gehäusefußabschnitts
e/Nuthöhe D-Gehäusefußhöhe b)
als Drehwinkel gebildet.
-
Das
Gehäuse 4 weist den Gehäusefuß 18, auf
dessen Höhe b kleiner ist als die minimale Nutschulterhöhe
C. Dadurch kann der Gehäusefuß 18 im eingesetzten
Zustand die Nutschulter untergreifen und ein Herausziehen des Gehäuses 4 senkrecht zum
Nutboden ohne ein Verkippen des Sensors 2 verhindern.
-
Damit
das Gehäuse bei unterschiedlichen Nuten mit T-Profilen
sicher gehalten wird, ist die Breite e des Gehäusefußabschnitts 24 größer
als die minimale Hinterschnittbreite MinE und kleiner als die maximale
Hinterschnittbreite MaxE der Nutschultern. Der Gehäusefuß 18 mit
dem Gehäusefußabschnitt 24 und der Nutschulter 20 bildet
einen Formschluss im eingesetzten Zustand des Sensors 2.
-
5 bis 7 zeigt
den Sensor 2 beim Einsetzen in eine Nut 16 mit
T-Profil. Zunächst wird der Sensor 2 entlang seiner
Längsachse um einen Winkel gekippt, so dass die Fläche
i parallel zu den Nutwänden ausgerichtet ist. Durch diese
Verkippung ist der Sensor 2 direkt frontal in die Nut 16 einführbar. Dies
ist in 6 dargestellt. Nachdem der Sensor 2 bis
auf den Nutboden 22 in die Nut 16 eingeführt
ist, wird der Sensor 2 in eine Endmontagelage zurückgekippt.
Dies ist in 7 dargestellt. Beim Zurückkippen
des Sensors 2 greift der L-förmige Gehäusefuß 18 unter
die Nutschulter 20 und bildet mit der Nutschulter 20 einen
Formschluss, so dass der Sensor nicht mehr direkt aus der Nut 16 herausgezogen
werden kann.
-
Zur
weiteren Befestigung wird der Sensor 2 wie in 8 dargestellt
mit Hilfe einer diagonal durch das Gehäuse 4 verlaufenden
Befestigungsschraube 10 arretiert. Das Gehäuse 4 weist
zur Aufnahme der Befestigungsschraube 10 ein innenliegendes
Gewinde auf. Die Befestigungsschraube 10 ist beispielsweise
als Madenschraube ausgebildet und lässt sich versenkbar
in das Gehäuse 4 eindrehen. Die Befestigungsschraube 10 ist
dabei in einem Winkel so angeordnet, dass das Ende der Befestigungsschraube 10 unter
die Nutschulter 20 greift und den Sensor 2 sowohl
gegen die Nutschulter 20 als auch den Nutboden 22 drückt.
Zur besseren Kräfteverteilung weist die Befestigungsschraube 10 eine
Phase 26 auf, deren Neigung unterschiedlich ausgebildet
werden kann. Zum Lösen oder zur erneuten Justage des Sensors 2 wird
die Befestigungsschraube einfach gelöst und der Sensor
entlang der Nut 16 verschoben oder aus der Nut 16 herausgekippt.
-
- 2
- Sensor
- 4
- Gehäuse
- 6
- Aufnahme
- 8
- Öffnungen
- 10
- Befestigungsschraube
- 12
- Anzeigeelemente
- 14
- Bedienelemente
- 16
- Nut
- 18
- Gehäusefuß
- 20
- Nutschulter
- 22
- Nutboden
- 24
- Gehäusefußabschnitt
- 26
- Phase
- A
- Nutbreite
- B
- Nuthalsbreite
- C
- Nutschulterhöhe
- D
- Nuthöhe
- MinE
- minimale
Hinterschnittbreite
- MaxE
- maximale
Hinterschnittbreite
- a
- Einschubbreite
- b
- Gehäusefußhöhe
- c
- Gehäusefußweite
- d
- Gehäuseschulterhöhe
- e
- Gehäusefußbreite
- f
- spitzer
Winkel
- g
- Gehäuseteilfläche
- h
- Gehäusefußboden
- i
- Einschubfläche
- α
- Winkel
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-