DE9215331U1 - Sensor - Google Patents

Description

SIKO GmbH Dr.Ing.G.WandresSIKO GmbH Dr.Ing.G.Wandres

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MeßwertgeberSensor

Die Erfindung betrifft einen Meßwertgeber mit einem Meßseil, welches auf einer Trommel in einem Gehäuse aufgewickelt ist und von der Trommel zu einer Gehäuseöffnung läuft.The invention relates to a measuring sensor with a measuring cable which is wound on a drum in a housing and runs from the drum to a housing opening.

Derartige Meßwertgeber werden vor allem im Maschinenbau eingesetzt. Als Beispiele werden Holzbearbeitungsmaschinen (Messung des Sägerspaltes), Versuchsstände bei der Automobilindustrie (z. B. Messung von Weg, Geschwindigkeit bei Stoßdämpferprüfständen usw.) und im Bühnenbau (Messung der Höheneinstellung) verwendet. Denkbar sind auch allgemeine Wegstreckenmessungen und Messungen im Bauhandwerk. Dies sind nur einige Beispiele. Das Charakteristische an dem Meßwertgeber ist, daß ein Meßseil aus einem Gehäuse ausgezogen wird, wobei das Meßseil von einer Trommel abzuwickeln ist. Diese Trommel befindet sich im Inneren des Gehäuses und weist einen Antrieb auf, welcher beispielsweise beim Lösen des Meßseils die Trommel wieder in eine rückläufige Drehbewegung versetzt, so daß das Meßseil eingezogen und wieder auf die TrommelSuch sensors are used primarily in mechanical engineering. Examples include woodworking machines (measuring the saw gap), test benches in the automotive industry (e.g. measuring distance, speed on shock absorber test benches, etc.) and in stage construction (measuring height adjustment). General distance measurements and measurements in the construction trade are also conceivable. These are just a few examples. The characteristic feature of the sensor is that a measuring cable is pulled out of a housing, whereby the measuring cable is unwound from a drum. This drum is located inside the housing and has a drive which, for example, when the measuring cable is released, sets the drum into a reverse rotational movement so that the measuring cable is pulled in and put back on the drum.

aufgewickelt wird. Als Antriebe dienen Spiralfedern, Federmotoren od.dgl.is wound up. Spiral springs, spring motors or similar are used as drives.

Als Maß für die Meßlänge dient die Umdrehung der Trommel, welche beispielsweise von entsprechenden Zahlenrollen, Drehgebern od. dgl. erfaßt wird.The rotation of the drum serves as a measure for the measuring length, which is recorded, for example, by corresponding number rollers, rotary encoders or the like.

Bei derartigen Meßwertgebern darf das Meßseil auf der Trommel nur einlagig aufgewickelt werden, da sich sonst der Durchmesser der Seilwicklung erhöht und bei Abnahme der Drehung der Trommel ein Meßfehler entsteht. Damit eine einlagige Aufwicklung gewährleistet bleibt, darf ein Winkel ß, mit dem das Meßseil von der Gehäuseöffnung auf die Trommel aufläuft, einen bestimmten Wert nicht überschreiten. With such sensors, the measuring cable may only be wound on the drum in one layer, otherwise the diameter of the cable winding increases and a measurement error occurs when the rotation of the drum decreases. In order to ensure that the cable is wound in one layer, the angle ß at which the measuring cable runs from the housing opening onto the drum must not exceed a certain value.

Andererseits sind aber Mindestseillängen notwendig, um eine gewünschte Meßlänge mit dem Meßwertgeber erfassen zu können. Das bedeutet, daß auf der Trommel wiederum eine Mindestanzahl von Windungen aufgewickelt werden muß. Damit bei Erhöhung der Meßlänge nicht ein bestimmter Winkel ß überschritten wird, muß deshalb das Maß des Abstandes der Trommel von der Gehäuseöffnung erhöht werden. Hierdurch wird die Baulänge eines Meßwertgebers größer. Ferner erhöht sich auch der Winkelfehler mit dem Maß des Winkels ß, mit dem das Meßseil auf die Trommel aufläuft. Deshalb soll dieser Winkel ß immer so gering wie möglich gehalten werden.On the other hand, minimum cable lengths are necessary in order to be able to record a desired measuring length with the measuring sensor. This means that a minimum number of turns must be wound on the drum. In order to ensure that a certain angle ß is not exceeded when the measuring length is increased, the distance between the drum and the housing opening must be increased. This increases the overall length of a measuring sensor. Furthermore, the angle error also increases with the angle ß at which the measuring cable runs onto the drum. This angle ß should therefore always be kept as small as possible.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Meßwertgeber der o. g. Art zu entwickeln, bei dem der Winkel ß, mit dem das Seil auf die Trommel aufläuft, immer relativ gering gehalten und seine Abhängigkeit vom Abstand der Trommel von der Gehäuseöffnung vermindert wird.The present invention is based on the object of developing a measuring sensor of the above-mentioned type in which the angle ß at which the rope runs onto the drum is always kept relatively small and its dependence on the distance of the drum from the housing opening is reduced.

Zur Lösung dieser Aufgabe führt, daß das Meßseil vor dem Aufwickeln auf die Trommel zumindest eine Umlenkrolle teilweise umläuft.This task is solved by having the measuring cable partially circulate around at least one pulley before being wound onto the drum.

Die Umlenkrolle muß dabei frei beweglich auf einer Gleitachse angeordnet sein, so daß sie bereits aufgewickelten Windungen folgen kann. Diese Gleitachse verläuft etwa achsparallel zu einer Achse der Trommel.The deflection roller must be arranged so that it can move freely on a sliding axis so that it can follow the windings that have already been wound up. This sliding axis runs approximately parallel to the axis of the drum.

Um den Winkel ß beeinflussen zu können, mit dem das Meßseil auf die Trommel aufläuft, sollten zumindest eine, bevorzugt jedoch vier Umlenkrollen vorhanden sein. Bei zwei Umlenkrollen könnten diese sich beispielsweise hinter der Trommel befinden. In einem einfachen Ausführungsbeispiel könnte jedoch auch schon eine Umlenkrolle genügen, welche durch ihre freie Lagerung immer bemüht ist, den Winkel ß so klein wie möglich zu halten.In order to be able to influence the angle ß at which the measuring cable runs onto the drum, at least one, but preferably four, pulleys should be present. If there are two pulleys, these could be located behind the drum, for example. In a simple embodiment, however, one pulley could be sufficient, which always tries to keep the angle ß as small as possible due to its free bearing.

Bei der Anordnung von vier Umlenkrollen sollten diese in 0 den Eckpunkten eines gedachten Quadrates um die Trommel herum angeordnet sein. Die Anordnung von vier Umlenkrollen gewährleistet den geringsten Winkelfehler und macht das Aufwickeln des Seils im wesentlichen unabhängig von der Baulänge des Gehäuses. Aus diesem Grunde ist es auch möglieh, eine längere Trommel zu wählen und damit die mögliche Meßlänge des Meßwertgebers zu erhöhen. Somit ist durch die einfache Ausgestaltung eine vielseitigere Anwendungsmöglichkeit gegeben. When arranging four pulleys, these should be arranged at the corners of an imaginary square around the drum. The arrangement of four pulleys ensures the smallest angular error and makes the winding of the rope essentially independent of the overall length of the housing. For this reason, it is also possible to choose a longer drum and thus increase the possible measuring length of the sensor. The simple design thus provides a more versatile application.

Um den durch den Winkel ß erzeugten Meßfehler zu beheben, kann jedoch auch führen, daß die Trommel einen konisch geformten Trommelkörper aufweist. Durch die konische Form des Trommelkörpers wird eine Längenänderung der Führung des Meßseils zwischen der Gehäuseöffnung und der Trommel weitgehend kompensiert, da sich zwar dieser Abstand zwischen der Gehäuseöffnung und einem Scheitelpunkt des Meßseiles auf dem Trommelkörper erhöht, jedoch die WicklungIn order to eliminate the measurement error caused by the angle ß, it can also be the case that the drum has a conical drum body. The conical shape of the drum body largely compensates for a change in the length of the guide of the measuring cable between the housing opening and the drum, since this distance between the housing opening and a vertex of the measuring cable on the drum body increases, but the winding

auf dem Trommelkörper infolge der Verkleinerung des Trommeldurchmessers ebenfalls verkleinert wird.on the drum body is also reduced as a result of the reduction in the drum diameter.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in
5Further advantages, features and details of the invention will become apparent from the following description of preferred embodiments and from the drawing, which shows in
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Fig. 1 eine Draufsicht auf einen geöffneten Meßwertgeber nach dem Stand der Technik;Fig. 1 is a plan view of an opened sensor according to the prior art;

Fig. 2 eine Draufsicht auf einen geöffneten Meßwertgeber entsprechend der vorliegenden Erfindung;Fig. 2 is a plan view of an opened sensor according to the present invention;

Fig. 3 eine Seitenansicht eines geöffneten Meßwertgebers entsprechend Fig. 2;Fig. 3 is a side view of an opened sensor according to Fig. 2;

Fig. 4 eine perspektivische Darstellung eines teilweise geöffneten Meßwertgebers in einer weiteren Ausführungsform; Fig. 4 is a perspective view of a partially opened sensor in a further embodiment;

Fig. 5 eine Draufsicht auf ein weiteres Ausführungsbeispiels eines geöffneten Meßwertgebers.Fig. 5 is a plan view of another embodiment of an opened sensor.

Entsprechend dem Stand der Technik weist ein Meßwertgeber ein Meßseil 1, vorzugweise ein Drahtseil, auf, welches durch eine Gehäuseöffnung 2 in das Innere eines Gehäuses 3 einläuft. In dem Gehäuse 3 befindet sich eine Trommel 4, auf welche das Meßseil 1 aufgewickelt wird. Hierzu ist eine Achse 5 der Trommel 4 mit einem seitlich angeordneten Federmotor 6 verbunden. Anstelle des Federmotors 6 kann auch in der Trommel 4 eine Spiralfeder od. dgl. integriert sein. Wie die Trommel 4 angetrieben wird, ist deshalb von untergeordneter Bedeutung.According to the state of the art, a measuring sensor has a measuring cable 1, preferably a wire cable, which runs through a housing opening 2 into the interior of a housing 3. In the housing 3 there is a drum 4, onto which the measuring cable 1 is wound. For this purpose, an axle 5 of the drum 4 is connected to a laterally arranged spring motor 6. Instead of the spring motor 6, a spiral spring or the like can also be integrated into the drum 4. How the drum 4 is driven is therefore of secondary importance.

Bei einem derartigen Meßsystem sind folgende Punkte zu beachten: The following points must be considered with such a measuring system:

1. Das Meßseil 1 darf auf der Trommel 4 nur einlagig aufgewickelt werden. Ein Trommelumfang entspricht einem Meßweg von z.B. 100 mm = eine Umdrehung.1. The measuring cable 1 may only be wound on the drum 4 in one layer. One drum circumference corresponds to a measuring path of e.g. 100 mm = one revolution.

2. Die Anzahl der Windungen auf der Trommel 4 bestimmt die gesamte Meßlänge, die von dem Meßwertgeber erfaßt werden kann.2. The number of turns on the drum 4 determines the total measuring length that can be measured by the sensor.

3. Das Meßseil 1 darf in keinem Fall über eine benachbarte Windung gelegt werden. Um dies zu garantieren, darf ein bestimmter Winkel ß, mit dem das Meßseil 1 auf die Trommel 4 aufläuft, nicht überschritten werden. Das bedeutet aber, daß dieser Winkel ß im wesentlichen vom Abs.tand 1 von der Gehäuseöffnung 2 von der Trommel 4 abhängt. Wird deshalb eine große Auszugslänge, d.h. eine Vielzahl von Windungen auf der Trommel 4 benötigt, so muß der Abstand 1 entsprechend groß gewählt werden.3. The measuring cable 1 must under no circumstances be laid over an adjacent winding. To guarantee this, a certain angle ß at which the measuring cable 1 runs onto the drum 4 must not be exceeded. However, this means that this angle ß depends essentially on the distance 1 from the housing opening 2 to the drum 4. Therefore, if a large extension length is required, i.e. a large number of windings on the drum 4, the distance 1 must be chosen to be correspondingly large.

4. Um einen Meßfehler aufgrund des je nach Auszug veränderlichen Winkels ß möglichst klein zu halten, muß ebenfalls der Abstand 1 entsprechend groß gewählt werden.4. In order to keep the measurement error due to the angle ß, which varies depending on the extension, as small as possible, the distance 1 must also be chosen to be correspondingly large.

Bei einem erfindungsgemäßen Meßwertgeber gem. den Figuren 2 bis 4 läuft dagegen das Meßseil 1 nach der Gehäuseöffnung 2 auf eine Umlenkrolle 7 auf, welche frei beweglich an einer Gleitachse 8 angeordnet ist. Diese Gleitachse 8 ist in etwa achsparallel zur Achse 5 der Trommel 4 angeordnet.In a measuring sensor according to the invention as shown in Figures 2 to 4, the measuring cable 1 runs after the housing opening 2 onto a deflection roller 7, which is arranged so as to be freely movable on a sliding axis 8. This sliding axis 8 is arranged approximately parallel to the axis 5 of the drum 4.

In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel sind in etwa in den Eckpunkten eines gedachten Quadrates um die Trommel 4 herum vier Umlenkrollen 7a, 7b, 7c und 7d an entsprechenden Gleitachsen 8a, 8b, 8c und 8d angeordnet. Erst nach der vierten Umlenkrolle 7d läuft das Meßseil 1 auf die Trommel 4 auf.
35In a preferred embodiment, four deflection rollers 7a, 7b, 7c and 7d are arranged on corresponding sliding axes 8a, 8b, 8c and 8d approximately at the corners of an imaginary square around the drum 4. The measuring cable 1 only runs onto the drum 4 after the fourth deflection roller 7d.
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Der Vorteil dieser Meßseilführung liegt darin, daß sich die Umlenkrollen 7 in Abhängigkeit des jeweiligen Seil-The advantage of this measuring cable guide is that the pulleys 7 can be adjusted depending on the respective cable

auszugs selbst einstellen, so daß der Winkel ß nach beispielsweise der letzten Umlenkrolle 7d entsprechend klein wird. Deshalb spielt der Abstand 1 der Gehäuseöffnung 2 von der Trommel 4 kaum noch eine Rolle. Insofern kann auch eine Meßlänge erheblich größer gewählt werden.extension itself, so that the angle ß after, for example, the last deflection roller 7d becomes correspondingly small. Therefore, the distance 1 of the housing opening 2 from the drum 4 hardly plays a role. In this respect, a measuring length can also be chosen that is considerably larger.

Die wesentlichen Vorteile der Erfindung liegen somit in einer wesentlich kürzeren Bauform des Meßwertgebers und in einem wesentlich geringeren Winkelfehler.The main advantages of the invention are therefore a significantly shorter design of the sensor and a significantly lower angle error.

In dem Ausführungsbeispiel gem. Fig. 2 ist übrigens andererseits des Federmotors 6 nach einer Kuppelung 9 noch ein Anschluß der Achse 5 an einen Drehgeber od.dgl. vorgesehen, über den ein Meßwert ermittelt werden kann.In the embodiment according to Fig. 2, on the other hand, the spring motor 6 after a coupling 9 is also connected to a rotary encoder or the like, via which a measured value can be determined.

Bevorzugt erfolgt die Ermittlung des Meßwertes jedoch über Zahlenrollen 10 gem. den Figuren 3 und 4, welche beispielsweise über ein Kupplungszahnrad 11 die Trommeldrehungen erfassen. Aus diesem Grunde besitzt beispielsweise das Gehäuse 3 in Fig. 4 auch ein Sichtfenster 12.Preferably, however, the measured value is determined using number rollers 10 as shown in Figures 3 and 4, which, for example, detect the drum rotations via a clutch gear 11. For this reason, for example, the housing 3 in Figure 4 also has a viewing window 12.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel der Erfindung gemäß Figur 5 ist in einem Gehäuse 3a eine Trommel 4a angeordnet, welche einen konisch geformten Trommelkörper 14 aufweist.In a further embodiment of the invention according to Figure 5, a drum 4a is arranged in a housing 3a, which has a conically shaped drum body 14.

Dieser konisch geformte Trommelkörper 14 besitzt nahe der Gehäuseöffnung 2 einen größeren Durchmesser dl im Gegensatz zu einem Durchmesser d2 an seinem anderen Ende. Diese konische Ausgestaltung des Trommelkörpers 14 bewirkt, daß eine Aenderung der Länge A zwischen der Gehäuseöffnung 2 und einem fernen Scheitelpunkt 15 des Meßseiles 1 auf der Trommel 4a weitgehend kompensiert wird. Auch hierdurch wird der Meßfehler, der beim Auf- bzw. Abwickeln des Meßseiles 1 dadurch entsteht, daß sich der Winkel ß ändert, kompensiert.This conical drum body 14 has a larger diameter dl near the housing opening 2 in contrast to a diameter d2 at its other end. This conical design of the drum body 14 means that a change in the length A between the housing opening 2 and a distant vertex 15 of the measuring cable 1 on the drum 4a is largely compensated. This also compensates for the measurement error that occurs when winding or unwinding the measuring cable 1 due to the angle ß changing.

Claims (6)

SchutzansprücheProtection claims 1. Meßwertgeber mit einem Meßseil (1), welches auf einer Trommel (4) in einem Gehäuse (3) aufgewickelt ist und von der Trommel (4) zu einer Gehäuseöffnung (2) läuft,1. Measuring sensor with a measuring cable (1) which is wound on a drum (4) in a housing (3) and runs from the drum (4) to a housing opening (2), dadurch gekennzeichnet,
10characterized,
10 daß das Meßseil (1) vor dem Aufwickeln auf die Trommel (4) zumindest eine Umlenkrolle (7) umläuft.that the measuring cable (1) rotates around at least one deflection roller (7) before being wound onto the drum (4). 2. Meßwertgeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkrolle (7) frei beweglich auf einer Gleitachse (8) angeordnet ist.2. Sensor according to claim 1, characterized in that the deflection roller (7) is arranged to be freely movable on a sliding axis (8). 3. Meßwertgeber nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Gleitachse (8) etwa achsparallel zu einer Achse (5) der Trommel (4) verläuft.3. Sensor according to claim 2, characterized in that the sliding axis (8) runs approximately parallel to an axis (5) of the drum (4). 4. Meßwertgeber nach einem der Ansprüche 1 - 3, dadurch gekennzeichnet, daß um die Trommel (4) etwa in jeder Ecke eines gedachten Rechteckes jeweils eine Umlenkrolle (7a, 7b, 7c und 7d) frei beweglich an jeweils einer Gleitachse (8a, 8b, 8c und 8d) angeordnet ist, wobei das Meßseil (1) alle vier Umlenkrollen (7a, 7b, 7c und 7d) umläuft und erst dann auf die Trommel (4) aufläuft.4. Measuring sensor according to one of claims 1 - 3, characterized in that a deflection roller (7a, 7b, 7c and 7d) is arranged around the drum (4) approximately in each corner of an imaginary rectangle, so as to be freely movable on a respective sliding axis (8a, 8b, 8c and 8d), whereby the measuring cable (1) runs around all four deflection rollers (7a, 7b, 7c and 7d) and only then runs onto the drum (4). 5. Meßwertgeber mit einem Meßseil (1), welches auf einer Trommel (4, 4a) in einem Gehäuse (3) aufgewickelt ist und von der Trommel (4, 4a) zu einer Gehäuseöffnung (3) läuft, dadurch gekennzeichnet, daß die Trommel (4a) einen konisch geformten Trommelkörper (14) aufweist.5. Measuring sensor with a measuring cable (1) which is wound on a drum (4, 4a) in a housing (3) and runs from the drum (4, 4a) to a housing opening (3), characterized in that the drum (4a) has a conically shaped drum body (14). 6. Meßwertgeber nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß ein Durchmesser (dl) des Trommelkörpers (14) nach der6. A sensor according to claim 5, characterized in that a diameter (dl) of the drum body (14) according to the Gehäuseöffnung (2) größer ist als ein Durchmesser (d2) an dem der Gehäuseöffnung (2) fernen Ende des Trommelköpers (14).Housing opening (2) is larger than a diameter (d2) at the end of the drum body (14) remote from the housing opening (2).