DE3525199C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich ganz allgemein auf ein Weg-Meßsystem und insbesondere auf einen induktiven Geber für ein solches Weg-Meßsystem.

Es gibt bereits zahlreiche Bauarten für induktive Geber, die im Prinzip darauf basieren, daß eine Meßinduktivität durch mecha­ nische Größen beeinflußt wird. Die induktiven Geber verhalten sich als sogenannte passive Geber, d. h. sie benötigen für ihren Betrieb eine Hilfs-Spannungsquelle.

Bei einem induktiven Weggeber mit veränderlicher Gegen-Induk­ tivität verwendet man zwei relativ zueinander bewegliche In­ duktivitäten, die miteinander in Serie geschaltet sind, wobei die gesamte Induktivität von der jeweiligen relativen Stellung der beiden Induktivitäten wegen des Vorhandenseins der Gegen- Induktivität abhängt. Auch eine Parallelschaltung dieser In­ duktivitäten ist möglich.

Es sind ferner bereits induktiver Geber bekannt, deren In­ duktivität durch Verändern des Luftspalts eines magnetischen Kerns geändert wird. Vergleiche den Abschnitt "Induktive Geber" in "Handbuch für elektrisches Messen mechanischer Größen" (1967) von Christof Rohrbach, Seiten 167-189). Bei einem solchen Geber ist eine Spule auf einen beispielsweise U-förmigen magnetischen Kern aufgeschoben. Die magnetischen Feldlinien durchsetzen dabei den Kern und treten an dessen Stirnseiten in die Luft und schließen sich wieder durch den ebenfalls magnetischen Anker. Bei einer Bewegung des Ankers relativ zum Kern ändert sich der Luftpegel und damit die Induktivität, die somit ein Maß für den Weg des Ankers ist. Dabei ist nachteilig, daß sich ein relativ zur Länge des Meßsystems kleiner Meßweg ergibt. Bei einem weiteren bekannten induktiven Geber wird eine Induktivitätsveränderung einer Meßinduktivität durch Ver­ schieben eines weichmagnetischen Kerns bewirkt. Ein solcher Geber besteht im wesentlichen aus einer Meßspule eines be­ stimmten Querschnitts, einem verschiebbaren Anker eines be­ stimmten Querschnitts mit einer bestimmten Permeabilität sowie einem magnetischen Rückschluß ebenfalls mit einem bestimmten Querschnitt und einer bestimmten Permeabilität. In erster Nä­ herung verlaufen bei einem solchen Geber die magnetischen Feld­ linien durch den Luftstrom im Inneren der Spule, dem einge­ tauchten Teil des Ankers und schließen sich wieder durch den magnetischen Rückschluß. Durch mehr oder weniger tiefes Eintau­ chen des Ankers in die Meßspule ändert sich die Induktivität als Funktion des Weges. Große Meßwege machen dabei große Bau­ längen erforderlich. Um große Wege zu erfassen, müssen bei­ spielsweise mehrere Spulen verwendet werden, durch die nach­ einander der Tauchanker läuft. Es sei bemerkt, daß man durch eine entsprechende Gestaltung des Tauchankers, beispielswei­ se von konischer Gestalt, eine Induktivitätsänderung erhalten kann, die nach einer bestimmten Funktion vom Weg des Tauchan­ kers abhängt.

Aus der DE-PS 9 08 921 ist eine durch eine mechanische Größe gesteuerte magnetische Brücke bekannt, die aus zwei Eisenkreisen besteht, welche ein gemeinsames, durch die mechanische Größe unter Bildung zweier gegenläufig veränderlicher Luftspalte bewegbares Eisenschlußstück enthalten, das vor einem magnetischen Kern mit mehreren parallelen Schenkeln gelagert ist. Aus der DE-AS 10 17 805 ist ferner eine Einrichtung zur kontaktlosen Umwandlung mechanischer Ausschläge in elektrische Größen auf induktiver Grundlage bekannt, wobei eine Tauchkernspule verwendet wird, wobei ein Meßluftspalt sowie Hilfsluftspalte durch den Tauchkern gebildet und verändert werden.

Aus der DE-AS 19 51 201 ist eine Einrichtung zum Umsetzen einer mechanischen Verschiebung in eine elektrische Spannung bekannt. Im einzelnen wird hier eine Schwingspule verwendet, die einen Hohlraum umschließt, in dem ein ferromagnetischer Metallkörper verschiebbar angeordnet ist, wobei der mit der Schwingspule gekoppelte Volumenanteil des Metallkörpers sich bei Verschiebung ändert. Es wird also gleichzeitig mit der Bewegung des Metallkörpers bezüglich der Spule, die Teil des Oszillators ist, eine Änderung der Induktivität der Schwing­ spule und somit auch eine Änderung der gesamten Schwingkreis­ güte bewirkt. Auf die Ausbildung von Magnet-Flußleitmitteln für die Spule wird hier nicht eingegangen. Die DE-AS 29 14 195 beschreibt einen induktiven Meßumformer für ein fluidisches Stellglied unter Verwendung eines in drei Spulen angeordneten aus magnetischem Werkstoff bestehenden Spulenkerns. Aus der DE-OS 31 50 814 ist eine Vorrichtung zur berührungslosen Be­ stimmung der Schaltstellung eines Ankers eines Elektromagneten bekannt, wobei die Arbeitswicklung des Elektromagneten gleich­ zeitig eine Meßspule für die Stellungsanzeige des Magnetankers durch die Verwendung von Teilwicklungen bildet. Aus der DE-OS 32 27 245 ist ein Weggeber bekannt, bei dem das Meßorgan ein Magnet ist, der bezüglich einer ein Hall-Element enthaltenden Signalgebervorrichtung angeordnet ist. In der DE-OS 34 20 666 ist ein Niveau-Geber beschrieben, der unter Verwendung eines Hall-Sensors arbeitet.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen induktiven Weggeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 derart auszubilden, daß bei kostengünstiger Herstellung eine kurze Baulänge erreicht wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung bei einem induktiven Weggeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 2 die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs 1 bzw. des Anspruchs 2 genannten Maßnahmen vor. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Der induktive Weggeber gemäß Anspruch 1 ergibt sich praktisch aus einer Umkehr des induktiven Weggebers gemäß Anspruch 2, und umgekehrt.

Vorzugsweise verlaufen die von der Meßspule erzeugten magneti­ schen Feldlinien an mindestens zwei Stellen in das Meßelement hinein, wobei Meßspule und Meßelement im wesentlichen senk­ recht an den an den beiden Stellen austretenden magnetischen Feldlinien relativ bewegbar sind.

Weitere Vorteile und Ziele der Erfindung werden im folgenden anhand von in der Zeichnung dargestellten Aus­ führungsbeispiele beschrieben; in der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine schematische Darstellung des erfindungsgemäßen Weg-Meßsystems, wobei der erfindungsgemäße Weggeber teilweise im Schnitt gezeigt ist;

Fig. 2 ein alternatives Ausführungsbeispiel des induktiven Gebers gemäß Fig. 1;

Fig. 3 eine Auswertschaltung von an sich bekannter Bauart, wie sie beim erfindungsgemäßen Weg-Meßsystem ein­ setzbar ist;

Fig. 4 ein alternatives Ausführungsbeispiel des induktiven Gebers gemäß Fig. 1 und 2 (Innenmessung);

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen induk­ tiven Gebers, und zwar in einer Schnittdarstellung an­ geordnet an einem Proportionalmagneten von ansich be­ kannter Bauart, wobei in der oberen und unteren Hälfte der Schnittdarstellung abgewandelte Ausführungsformen gezeigt sind;

Fig. 6 einen Teilschnitt durch einen induktiven Weggeber an­ geordnet an einem an sich bekannten Schieberventil, wobei wiederum in der oberen und unteren Hälfte der Schnittdarstellung unterschiedliche Ausbildungen des induktiven Gebers gezeigt sind;

Fig. 7 eine schematische Darstellung eines induktiven Gebers gemäß der Erfindung, wobei der Schnitt längs Linie VIII-VIII in Fig. 8 verläuft;

Fig. 8 eine Seitenansicht des Gebers gemäß Fig. 7 ohne das Meßelement;

Fig. 9 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungs­ beispiels eines induktiven Gebers gemäß der Erfindung;

Fig. 10 eine abgewandelte Ausführungsform eines erfindungsge­ mäßen Gebers;

Fig. 11 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers zur Erläuterung des erfindungsgemäßen Meßprinzips;

Fig. 12 eine schematische Ausschnittsdarstellung des erfindungs­ gemäßen induktiven Gebers zur Erläuterung von dessen Wirkungsweise;

Fig. 13 eine schematische Ansicht ähnlich der Fig. 12, wobei der Feldlinienverlauf schematisch dargestellt ist;

Fig. 14 ein alternatives Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers,

Fig. 15 ein Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Gebers zur digitalen Wegmessung.

Fig. 1 veranschaulicht das erfindungsgemäße Weg-Meßsystem in seinem grundsätzlichen Aufbau. Durch den Block 1 ist ein Meß­ objekt dargestellt. Diese Meßobjekt 1 kann beispielsweise der Stößel eines Proportionalmagneten, der Schieber eines Ven­ tils oder irgendein anderes Bauteil sein, welches im Betrieb einen gewissen Weg zurücklegt, der gemessen werden soll.

Der erfindungsgemäße induktive Weggeber ist speziell zur Messung geradliniger Wege geeignet. Er kann aber auch für die Messung krummliniger Wege angepaßt werden.

Das Meßobjekt 1 ist über schematisch bei 3 gezeigte Kupplungs­ mittel mit dem erfindungsgemäßen induktiven Gebers 2 verbunden. Der induktive Geber 2 steht seinerseits mit einer Auswertschal­ tung 4 in Verbindung, die mit Anzeigemitteln 5 für den Weg in Verbindung steht. Die Anzeigemittel liefern beispielsweise eine Spannung deren Höhe für den zurückgelegten Weg des Meßob­ jekts repräsentativ ist.

Der Geber 2 weist eine Meßinduktivität 8 auf, deren Induktivi­ tätswert durch ein Meßelement 7 veränderbar ist. Das Meßelement 7 ist im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 in der Form einer konischen Stange ausgebildet, die den eigentlichen Meßkonus 70 und daran anschließend einen kreiszylindrischen Abschnitt 71 aufweist. Die konische Stange, bzw. das Meßelement 7 ist ent­ lang ihrer Längsachse 15 in Axialrichtung gegenüber der Meßin­ duktivität 8 verschiebbar angeordnet. Umgekehrt konnte natürlich auch die Meßinduktivität 8 gegenüber dem Meßelement 7 in Rich­ tung der Längsachse 15 verschieblich sein, wobei dann natürlich das Meßobjekt 1 mit der Meßinduktivität 8 zu verbinden wäre. Ganz allgemein wird daher von einer Relativ-Beweglichkeit von Meßelement 7 und Meßinduktivität 8 gesprochen.

Die Meßinduktivität weist eine Meßspule in der Form einer Ring­ spule 9 auf. Die Ringspule 9 ist von Flußleitmitteln 10 umschlos­ sen, also praktisch eingekapselt. Die Flußleitmittel 10 bilden Polschuhmittel 13, 14, welche die magnetischen Feldlinien in den Meß­ konus 70 einleiten und wieder daraus aufnehmen. Die Meßin­ duktivität 8 weist eine Axial- oder Mittelöffnung 16 auf, de­ ren Längsachse mit der Längsachse 15 des Meßkonus 70 vorzugs­ weise zusammenfällt. Zwischen den Polschuhmitteln und der Ober­ seite des Meßkonus 70 werden weiter unten noch näher zu erläu­ ternde Luftspalte gebildet.

Die Einbaulänge des Gebers 2 ist mit 12 bezeichnet und ist verhältnismäßig klein. Der Meßweg ist mit X bezeichnet. Die Breite der Meßinduktivität ist mit B bezeichnet.

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel ähnlich Fig. 1, wobei aber hier der Konus 17 wesentlich kürzer ist als im Ausführungsbei­ spiel gemäß Fig. 1. Dadurch wird natürlich auch der Meßweg X kleiner und auch die Einbaulänge 19 verringert sich entsprechend. Im übrigen gelten die Ausführungen wie zu Fig. 1.

Fig. 3 zeigt eine Auswertschaltung 4 in der Form einer Brücken­ schaltung 20. In der Brückenschaltung 20 sind in bekannter Weise in zwei Zweigen die ohmschen Widerstände 23 und 24 ange­ ordnet und in weiteren zwei Zweigen liegt eine Vergleichsinduk­ tivität 25 sowie der erfindungsgemäße induktive Geber 2, der seinerseits mit seiner Meßinduktivität 8 in den Brückenzweig eingeschaltet ist. Ein Oszillator 21 speist die Brücke und ein Demodulator 22 verbindet den Verbindungspunkt von Wider­ stand 23 und 24 mit dem Verbindungspunkt von Vergleichsinduk­ tivität 25 und Meßinduktivität 8. Der Demodulator 22 steht mit Anzeigemitteln 5 in Verbindung, welche beispielsweise als Funk­ tion des vom Meßkonus 70 zurückgelegten Meßwegs X eine Meß­ spannung liefern. Durch die erfindungsgemäße Anordnung ist ein linearer Zusammenhang zwischen Meßweg und Meßspannung zu erhalten.

Fig. 4 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines erfindungs­ gemäßen Gebers bei dem das Meßelement, z. B. die Form eines Hohlkonus 26 besitzt. Der Hohlkonus nimmt in seinem Innenraum eine Meß­ induktivität 27 auf, die eine Ringspule wie in Fig. 1 verwen­ det, wobei aber hier die Flußleitmittel zur Innenwand des Hohlkonus 26 hinweisende Polschuhmittel bilden. Durch den Pfeil 29 wird angedeutet, daß eine Relativbewegung zwischen Meß­ induktivität 27 und Hohlkonus 26 stattfinden kann. Die Meßinduk­ tivität 27 steht ähnlich wie die Meßinduktivität 8 mit beispiels­ weise einer Auswertschaltung gemäß Fig. 3 in Verbindung. Der Hohlkonus 26 besteht ebenso wie der Meßkonus 70 aus magnetisch leitendem Material.

Zur Arbeitsweise der bislang beschriebenen induktiven Geber sei bemerkt, daß bei einer auftretenden Relativbewegung zwischen Meßinduktivität und Meßelement in Axialrichtung (englang der Längsachse 15) eine Veränderung der Luftspalte auftritt. Die­ se Veränderung der Luftspalte (und ggf. noch andere den magnetischen Kreis beeinflussende Größen) führen zu einer Veränderung des Induktivitätswerts der Meßinduktivität, wobei diese Induktivi­ tätswertveränderung mit dem zurückgelegten Meßweg in Beziehung steht.

Anhand der Fig. 1 bis 4 wurde zunächst das erfindungsgemäße Weg-Meßsystem in allgemeiner Form beschrieben. Anhand der Fig. 5 und 6 werden bevorzugte Anwendungsbeispiele des er­ findungsgemäßen Weg-Meßsystems erläutert. Schließlich werden anhand der Fig. 7 bis 15 weitere Ausführungsbeispiele beschrie­ ben und verallgemeinert.

In Fig. 5 ist ein Teilschnitt durch einen gemäß der Erfindung aus­ gebildeten induktiven Geber 31 angebaut an einem Proportional­ magnet 30 gezeigt. Am Stößel 35 des Magneten 30 ist ein Meßkonus 32 befestigt, beispielsweise angeschraubt. In die Axialbohrung des Magnetdeckels 37 ist ein Umschließungstopf 36 eingeschraubt, in dessen Innenraum 42 der Meßkonus 32 hin- und herbeweglich an­ geordnet ist. Der Innenraum steht unter dem Druck, der auch im Inneren des Proportionalmagneten 30 herrscht. Der Umschließungs­ topf 36 liegt mit einer Ringauflage 38 auf der Außenseite des Deckels 37 unter Zwischenschaltung einer Dichtung auf. Sein Flansch 39 ist mit Gewinde versehen und in die ebenfalls mit Gewinde versehene Axialöffnung im Deckel 37 eingeschraubt.

Die Fig. 5 stellt in der oberen Hälfte der Darstellung ein Aus­ führungsbeispiel und in der unteren Hälfte der Schnittdarstel­ lung ein weiteres Ausführungsbeispiel dar. Diese beiden Ausfüh­ rungsbeispiele unterscheiden sich dadurch, daß im ersten Beispiel neben der Meßspule 33 noch eine Kompensationsspule 34 vorgesehen ist. Beide Spulen 33, 34 sitzen auf einer durch den Topf 36 gebildeten Auflagefläche 43. Dadurch daß die Kompen­ sationsspule 34 benachbart zur Meßspule 33 angeordnet ist, be­ sitzen beide die gleiche Betriebstemperatur, so daß sich inso­ fern eine Temperaturkompensation ergibt. Daher der Name Kompen­ sationsspule für diese Spule 34, die eigentlich die Vergleichs­ spule 25 in Fig. 3 ist.

In der unteren Schnitthälfte der Fig. 5 ist die Konstruktion ohne Kompensationsspule 24 dargestellt. Es sei noch darauf hin­ gewiesen, daß die Kompensationsspule 34 ebenfalls von Flußmit­ teln umschlossen ist.

Ein Geberdeckel 40 umschließt den Geber 31 und ist am Ventildeckel 37 befestigt.

Das Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 6 zeigt einen erfindungsge­ mäßen Meßkonus 32 der einstückig mit einem Ventilschieber 45 ausgebildet ist. Das Ventil als solches ist nur mit seinem Ven­ tildeckel 46 angedeutet. In eine Bohrung des Ventildeckels 46 sitzt der Gewindeflansch 39 eines Umschließungstopfs 36 der in der gleichen Weise wie in Fig. 5 gezeigt ausgebildet ist. Auch hier umschließt der Topf 36 einen Druck- oder Innenraum 42. Auf der Auflagefläche 43 des Umschließungstopfes 36 sitzt gemäß der obe­ ren Hälfte der Schnittdarstellung eine Meßspule 33, die eine Kompensationsspule 47 an ihrem radial außen gelegenen Umfang trägt.

In der unteren Hälfte der Schnittdarstellung gemäß Fig. 6 ist nur eine Meßspule 48 ohne Kompensationsspule gezeigt. Ein Geber­ deckel 40 umschließt wiederum den Geber gemäß der Erfindung. Der Meßkonus 32 besteht sowohl bei der Darstellung gemäß Fig. 5 als auch bei der Darstellung gemäß Fig. 6 aus einem magnetisch lei­ tenden Material und ist hin- und herbeweglich entlang einer Längsachse 15 des Gebers, die auch mit der Längsachse des Magne­ ten bzw. Ventils zusammenfällt, angeordnet. Der Umschließungs­ topf 43 besteht aus magnetisch nicht leitendem Material.

Fig. 7 zeigt eine schematische Schnittdarstellung des erfindungs­ gemäßen induktiven Gebers 2, der eine Meßinduktivität 50 in der Form einer gekapselten, d. h. mit Flußleitmitteln 52 umgebenen Ringspule 9 und ein Meßelement in der Form eines Meßkonus 51 aufweist.

Die Meßinduktivität 50 bildet eine Mittelöffnung 16, die sich entlang der Längsachse 15 erstreckt. Der Durchmesser dieser Mit­ telöffnung 16 wird mit "d" bezeichnet, wie dies aus Fig. 8 zu ersehen ist. Die Breite der Meßinduktivität ist mit B bezeich­ net, die Breite der Ringspule 9 ist mit S bezeichnet. Der Durch­ messer der Ringspule 50 ist mit "D" bezeichnet.

Die Flußleitmittel 52 umschließen die Meß- oder Ringspule 9. Sie bilden an ihren Polschuhmitteln (die hier - anders als in Fig. 1 gezeigt - nicht radial vorstehen) zwei ringförmige Polschuhflächen 56, 57, die auch Länge und Durchmesser der Mittelöffnung 16 definieren.

Die Flußleitmittel können beispielsweise aus einer radial ver­ laufenden Bodenwand 59 sowie einer parallel zur Längsachse 15 verlaufenden Seitenwand 54 und einem ebenfalls parallel zur Bo­ denwand 59 verlaufenden Deckel 55 bestehen. Bodenwand 59 und Seitenwand 54 können zusammen einen Topf 53 bilden. Die Fluß­ leitmittel bestehen natürlich aus magnetisch leitendem Material. Der Deckel 55 ist wie in Fig. 8 gezeigt mittels Schrauben 58 am Topf 53 befestigt. Die Dicke der Bodenwand wie auch des Deckels ist mit "a" bezeichnet.

In der Mittelbohrung 16 ist der Meßkonus 51 hin- und herverschieb­ lich angeordnet. Zwischen den Polflächen 56 und 57 sowie dem Meß­ konus 51 werden zwei Ringluftspalte gebildet. Der kleinste Durch­ messer des Konus ist mit k und der größte Durchmesser des Konus mit K bezeichnet. Mit X ist der Meßweg bezeichnet.

Gemäß der Erfindung gilt, daß die Länge M des Meßkonus 51 gleich oder größer ist als die Breite B der Meßinduktivität 50 plus dem maximalen Meßweg X. Die Breite B der Meßinduktivität 50 ist dabei die Breite S der Meßspule 9 plus zweimal die Stärke a der Boden­ wand 59 bzw. des Deckels 55 der Flußleitmittel 52.

Der Durchmesser K ist geringfügig kleiner als der Durchmesser d der Mittelbohrung 16, so daß eine einwandfreie Bewegung des Meß­ konus 51 innerhalb der Mittelöffnung 16 gewährleistet ist.

Fig. 9 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung in schematischer Darstellung. Der Meßkonus 61 besitzt hier einen An­ schlag 62 und hat eine etwas größere Länge als der Meßkonus 51 in Fig. 7. Fig. 9 zeigt, daß der Ringpolschuh 14 der beiden Ring­ polschuhe 13, 14 radial nach innen mit einer Radialverän­ gerung 63 ausgestattet sein kann. Die Radialdicke der Radialverlän­ gerung 63 ist so gewählt, daß auch dann die Radialverlängerung 63 den Außenumfang des Meßkonus 61 nicht berührt, wenn dieser mit seinem den größeren Durchmesser K aufweisenden Ende vollständig in der Mittelbohrung 16 sitzt. Durch diese Radialverlängerung ergeben sich bessere Flußverhältnisse und somit eine höhere Emp­ findlichkeit. Im übrigen sei auf die Beschreibung gemäß Fig. 7 und 8 verwiesen.

Fig. 10 zeigt im wesentlichen das gleiche Ausführungsbeispiel wie Fig. 9. Allerdings sind hier die Flußleitmittel in der Form eines im Querschnitt U-förmigen Ringes 66 ausgebildet, eines Rings der nach innen hin offen ist und die Ringspule 9 aufnimmt. Der Meßkonus 61 ist hier auf seinen Maximaldurchmesser K über seine ganze Länge hinweg mit einer Auffüllung 67 ausgestattet, so daß die mit 64 bezeichnete Stange insgesamt einen zylindri­ schen Außendurchmesser aufweist. Bei dieser Konstruktion kommt die Radialverlängerung 63 der in Fig. 9 gezeigten Art nicht in Frage. Die Auffüllung 67 besteht aus magnetisch nicht leitendem Material.

Fig. 11 zeigt schematisch die Meßinduktivität 8 sowie ein Meßele­ ment 78, welches ausgehend vom größten Durchmesser K zum klein­ sten Durchmesser K hin einen veränderlichen, aber über den gesamten Meßweg X abnehmenden oder zunehmenden Durchmesser besitzt.

Fig. 12 veranschaulicht die Arbeitsweise des erfindungsgemäßen Gebers bei einer Verschiebung des Meßkonus 51 aus einer ersten ausgezogenen Position in eine zweite gestrichelte Position. Die Verschiebung erfolgt englang der Längsachse 15 des Meßkonus 51, wobei die Längsachse 15 gleichzeitig auch die Mittelachse der Meßinduktivität 50 ist.

In der ersten Position treten zwei ringförmige Luftspalte auf. Die Länge des ersten Ringspalts sei (angenähert) mit R 1 bezeich­ net und erstreckt sich zwischen der Polschuhringfläche 56 und dem Au­ ßenumfang des Meßkonus 51. Der zweite Luftspalt hat die ungefähre Länge R 2 und erstreckt sich zwischen der Polschuhringfläche 57 und dem Außenumfang des Meßkonus 51. Bei einer Verschiebung des Meßkonus 51 aus der ersten ausgezogenen in die zweite gestrichel­ te Position um den Weg Z erreicht man für den ersten Luftspalt eine Zunahme der Spaltbreite um den Radialabstand R 3 und beim zweiten Luftspalt erreicht man eine Zunahme um den Radialabstand R 4. Durch die rotationssymmetrische Ausbildung der Meßinduktivi­ tät wie auch des Konus erzielt man eine maximale Empfindlichkeit.

Die Fig. 13 dient nochmals zur Erläuterung eines erfindungs­ gemäßen Merkmals, wonach das Meßelement 7 gegenüber den Pol­ schuhmitteln 13, 14 nicht etwa in Richtung der aus den Pol­ schuhflächen 56, 57 austretenden magnetischen Feldlinien, also etwa in Richtung des Pfeils 87 bewegt wird, sondern daß vielmehr die Relativbewegung zwischen den Polschuhmitteln 13, 14 und dem Meßelement 7 in Richtung des Pfeiles 88 erfolgt. Bei rotationssymmetrischen Aufbau erfolgt somit die Bewegung entlang der Mittelachse 15 des Meßelements 7 also im wesent­ lichen senkrecht zu den in die Polschuhflächen 56, 57 ein- bzw. austretenden magnetischen Feldlinien.

Obwohl konische Meßelemente bevorzugt werden, so sind doch wie in Fig. 11 angedeutet, unterschiedliche Formen für das Meß­ element abhängig auch von der Form der Meßspule denkbar.

Fig. 14 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel eines er­ findungsgemäßen Gebers, bei dem das Meßelement 79 einen abnehmenden oder zunehmenden Durchmesser aufweist und bogen­ förmig ausgebildet ist. Durch den Pfeil 93 wird angedeutet, daß entlang einer gekrümmten Bahn (z. B. Kreisbahn) eine Relativbewegung zwischen Meßinduktivität 8 und dem gekrümmten Meßelement stattfinden kann. Der erfindungsgemäße Geber kann damit auch zur Messung von Drehwinkeln eingesetzt werden.

Fig. 15 zeigt die Ausführung eines erfindungsgemäßen Gebers zur digitalen Wegmessung, bei dem das Meßelement 94 eine zylindrische Stange 94 ist, in der umlaufende Ringnuten 95 eingearbeitet sind. Die das Meßelement ringförmig umfassenden Polschuhe 96 sind zum Meßelement hin spitz ausgebildet. Durch den Pfeil 97 wird angedeutet, daß eine Relativbewegung zwi­ schen Meßinduktivität 98 und Meßelement 94 stattfinden kann. Die Meßinduktivität wird mit einem Impulszähler gekoppelt, so daß der erfindungsgemäße Geber als digitaler Weggeber eingesetzt werden kann.

Claims (17)

1. Induktiver Weggeber mit einer Meßinduktivität (8) und einem den Induktivitätswert der Meßinduktivität verändernden Meßelement (7), wobei die Relativbewegung von Meßinduktivität (8) und Meßelement (7) senkrecht zu den aus Magnetfluß-Leitmitteln (10) austretenden magnetischen Kraftlinien unter Änderung der Luftspalte erfolgt, und die Meßinduktivität (8) eine eine Mittelöffnung (16) bildende Meß- oder Ringspule (9) aufweist, die an ihrem Außenumfang von den Magnet-Flußleitmitteln (10) umschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination, daß

• a) die Magnet-Flußleitmittel (10, 13, 14) an der Mittelöffnung (16) radial nach innen zur Mittelöffnung (16) hin enden, so daß die magnetischen Feldlinien in Radialrichtung über Luftspalte zum Meßelement (7) verlaufen, und
• b) das aus magnetisch leitendem Material bestehende Meßelement (7) in der Mittelöffnung (16) angeordnet ist und eine mindestens der Breite B der Meßinduktivität (8) entsprechende Länge besitzt.

2. Induktiver Weggeber mit einer Meßinduktivität (27) und einem den Induktivitätswert der Meßinduktivität verändernden Meßelement (26), wobei die Relativbewegung von Meßinduktivität (27) und Meßelement (26) senkrecht zu den aus Magnet-Fluß­ leitmitteln austretenden magnetischen Kraftlinien unter Änderung der Luftspalte erfolgt, und die Meßinduktivität (27) an ihre Außenumfang von den Magnet-Flußleitmitteln umschlossen ist, gekennzeichnet durch die Kombination, daß

• a) das aus magnetisch leitendem Material bestehende Meßelement (26) eine Mittelöffnung aufweist, in der die eine Meß- oder Ringspule aufweisende Meßinduktivität (27) angeordnet ist, und
• b) die Magnet-Flußleitmittel an der Mittelöffnung radial nach außen zur Mittelöffnung hin enden, so daß die magnetischen Feldlinien in Radialrichtung über Luftspalte zum Meßelement (26) verlaufen und
• c) die Induktivität (27) in der Mittelöffnung angeordnet ist und eine mindestens der Breite des Meßelements (26) entsprechende Länge besitzt.

3. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement (7) eine konische Außenoberfläche besitzt, d. h. einen Meßkonus (32) bildet.

4. Weggeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement ein Hohlkonus (26) ist, in dem die Ringspule (9) angeordnet ist.

5. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßinduktivität stationär und das Meßelement beweglich angeordnet sind.

6. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet-Flußleitflußmittel zwei ringförmige Polschuhflächen bilden, die parallel zur Mittelachse (15) der Ringspule verlaufen.

7. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Breite B der Ringspule (50) wesentlich kleiner ist als die Länge M des Meßkonus (51).

8. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkonus durch eine Auffüllung (67) aus magnetisch nicht leitendem Material auf die volle Kreiszylinderform gebracht ist.

9. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Meßkonus (61) einer der Polschuhe eine Radialverlängerung (63) aufweist.

10. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Kompensationsspule (34) benachbart zur Meßspule (33) vorgesehen ist.

11. Weggeber nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule in Radialrichtung außen auf der Meßspule (33) angeordnet ist.

12. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kompensationsspule (74) durch einen Ohm'schen Widerstand ersetzt ist.

13. Weggeber nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß der Ohm'sche Widerstand seinen Widerstand abhängig von der Temperatur derart ändert, daß die Temperaturabhängigkeit der Meßspule kompensiert wird.

14. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche für einen Proportionalmagnet (30) mit einem Stößel (35), dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkonus (32) am Stößel (35) des Magneten angebracht oder einstückig damit ausgebildet ist.

15. Weggeber nach dem vorhergehenden Anspruch, dadurch gekennzeichnet, daß ein Druckknopf (36) den Meßkonus (32) umgibt und eine Auflagefläche (43) für die Meßspule (33) bildet, wobei die Wand des Topfes (36) zwischen Meßspule (33) und Meßkonus (32) liegt.

16. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche zur Verwendung bei einem einen Ventilschieber (45) aufweisenden Ventil, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkonus (32) an dem Ventilschieber (45) angebracht oder einstückig damit ausgebildet ist und von einem einen Druckraum (42) umschließenden Topf (36) umgeben ist, und daß die Meßspule (33) auf der Auflagefläche (43) des Umschließungstopfes (36) sitzt.

17. Weggeber nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßelement bogenförmig ausgebildet ist und sich auf einer Kreisbahn zur Winkelmessung bewegt.