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Die
Erfindung betrifft eine Anordnung zur axial verstellbaren Halterung
eines berührungslos
arbeitenden Sensors, insbesondere eines Magnetfeldsensors, in einer
Führungsnut,
mit einem Befestigungselement, wobei der Sensor ein Sensorgehäuse mit
einem Befestigungsabschnitt aufweist, an dem das Befestigungselement
angeordnet ist, und wobei in dem Sensor im Bereich des Befestigungsabschnitts
eine Bohrung ausgebildet ist. Daneben betrifft die Erfindung noch
ein Befestigungselement zur axial verstellbaren Halterung eines
berührungslos
arbeitenden Sensors in einer Führungsnut,
wobei das Befestigungselement an einem Befestigungsabschnitt des Sensors
befestigbar ist sowie einen berührungslos arbeitenden
Sensor, mit einem Sensorgehäuse
und mit einem Befestigungselement, wobei das Sensorgehäuse einem
Befestigungsabschnitt aufweist, an dem das Befestigungselement angeordnet
ist, und wobei in dem Sensor im Bereich des Befestigungsabschnitts
eine Bohrung ausgebildet ist.
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Berührungslos
arbeitende, zylinder- oder quaderförmige Sensoren, die häufig auch
als Näherungsschalter
bezeichnet werden, haben durch ihre berührungslose Arbeitsweise für den industriellen Einsatz
nahezu ideale Voraussetzungen. Sie arbeiten verschleißfrei, ermöglichen
hohe Schaltfrequenzen und Schaltgenauigkeiten und sind unempfindlich gegenüber Vibrationen,
Staub und Feuchtigkeit. Aus diesem Grunde sind Näherungsschalter millionenfach
im Einsatz und beweisen seit Jahrzehnten ihre Zuverlässigkeit
in allen Bereichen. Näherungsschalter
werden dabei häufig
als Endschalter zur Steuerung von Maschinen eingesetzt. Als Näherungsschalter
können
dabei je nach Einsatzgebiet induktive, kapazitive, magnetische oder
optische bzw. optoelektronische Näherungsschalter verwendet werden.
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Zur
genauen Positionsbestimmung durch berührungsloses Erfassen der Stellung
von Pneumatik- oder Hydraulikkolben innerhalb eines Arbeitszylinders
haben sich dabei insbesondere Magnetfeldsensoren bewährt. Zur
Halterung der Sensoren ist an mindestens einer Außenfläche des
Gehäuses des
Arbeitszylinders eine Führungsnut
ein- oder angebracht, in die ein oder mehrere Ma gnetfeldsensoren
axial verstellbar gehalten sind. In einer gewünschten Position in Längsrichtung
der Führungsnut
können
die Sensoren dann über
geeignete Mittel, beispielsweise Schrauben, arretiert werden. Je
nach Querschnittsform der Führungsnuten
werden diese als T-Nut, C-Nut oder als U-Nut bezeichnet, wobei die Halterung
des Sensors in den Hinterschneidungen aufweisenden T-Nuten oder
C-Nuten einfacher als in offenen U-Nuten ist.
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Bringt
man beispielsweise einen Sensor mit einer T-förmigen Grundplatte in eine
T-Nut, so ist der Sensor aufgrund seiner Formgestaltung sowie aufgrund
des Querschnitts der Führungsnut
gegen ein Herausfallen aus der Führungsnut
gesichert, wobei der Sensor dennoch innerhalb der Führungsnut
verschoben werden kann. Soll ein derartiger Sensor in der Führungsnut
fixiert werden, so wird ein Schraubbolzen oder eine Schraube in
eine entsprechende Gewindebohrung in der Tragplatte des Sensors
eingeschraubt, um gegen den Boden der Führungsnut verschraubt zu werden,
wodurch der Sensor zwischen den Hinterschneidungen und dem Boden
der Führungsnut
eingeklemmt wird. Zum Einführen
bzw. zum Entfernen eines derartigen Sensors aus der Führungsnut
ist es erforderlich, daß der
Sensor nach dem Lösen
der Feststellschraube aus der offenen Stirnseite der Führungsnut
herausgeschoben wird. Diese Ein- bzw.
Ausbauart des Sensors ist insbesondere dann von Nachteil, wenn das
offene Ende der Führungsnut
nur schwer zugänglich
ist oder wenn innerhalb der Führungsnut
mehrere Sensoren positioniert sind, so daß dann beim Ausbauen eines
Sensors alle anderen, in Richtung zur offenen Stirnseite der Führungsnut
vor dem betreffenden Sensor angeordneten Sensoren ebenfalls herausgeschoben
werden müssen.
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Dieses
Problem ist bereits bei mehreren bekannten Anordnungen zur Halterung
eines Sensors in einer Führungsnut
dadurch gelöst,
daß die
Geometrie des Sensorgehäuses
und die Geometrie der Führungsnut
derart aufeinander abgestimmt sind, daß der Sensor radial zur Längsachse
des Arbeitszylinders in die Führungsnut
eingesetzt und durch eine Drehung um die eigene Achse so in der
Führungsnut positionierbar
ist, daß ein
Herausfallen des Sensors aus der Führungsnut verhindert wird (vgl.
hierzu beispielsweise die
DE
196 43 413 C2 , die
DE 156 53 222 C2 oder die
DE 202 18 204 U1 ).
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Nachteilig
bei diesen bekannten Anordnungen ist jedoch, daß durch die jeweils speziell
aufeinander abgestimmte Geometrie des Sensorgehäuses einerseits und der Führungsnut
andererseits die Flexibilität
beim Einsatz der Sensoren eingeschränkt ist. Insbesondere können hierfür herkömmliche
Sensoren, die ein zylinder- oder quaderförmiges Sensorgehäuse aufweisen,
nicht verwendet werden. Darüber hinaus
sind derartige Anordnungen zur axial verstellbaren Halterung eines
Sensors nur bei Führungsnuten
möglich,
die einer Hinterschneidung aufweisen, d. h. bei sogenannten T-Nuten
oder bei C-Nuten.
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Aus
der
DE 199 25 993
A1 ist eine eingangs beschriebene Anordnung zur axial verstellbaren
Halterung eines Näherungsschalters
bekannt, bei dem das Befestigungselement durch eine Gewindehülse und
einen korrespondierenden Gewindebolzen mit einem speziell ausgestalteten
Schraubenkopf gebildet wird. In dem Befestigungsabschnitt im Sensorgehäuse ist
eine zum Rand hin offene Ausnehmung vorgesehen, in die die Gewindehülse einrastbar
ist. Zur Fixierung des Sensors in der T-Nut wird die durch den Gewindebolzen
und den Schraubenkopf gebildete Feststellschraube angezogen, wobei
die Steigungsflächen
des Schraubenkopfs unter die Rippen der T-Nut greifen, so daß dann der
Näherungsschalter
dadurch in seiner Position fixiert ist, daß die Gewindehülse gegen
den Nutboden und die Steigungsflächen
des Schraubenkopfes gegen die Rippen gespannt werden.
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Aus
der
DE 102 26 342
A1 ist ebenfalls eine eingangs beschriebene Anordnung bekannt,
wobei bei dieser Anordnung das Befestigungselement durch ein keilförmiges,
ein Innengewinde aufweisendes Halteelement und eine korrespondierende Schraube
gebildet wird. Der Befestigungsabschnitt des Sensors, in dem eine
Bohrung zur Aufnahme der Schraube vorgesehen ist, weist darüber hinaus
eine zur Keilfläche
des Halteelements korrespondierende keilförmige Unterseite auf. Eine
Fixierung des im Querschnitt L-förmigen
Sensors in der T-förmigen Führungsnut
erfolgt bei der bekannten Anordnung dadurch, daß beim Anziehen der Schraube
das Halteelement quer zur Längsrichtung
der Führungsnut verschoben
wird, wodurch das Sensorgehäuse
in der Führungsnut
arretiert wird. Bei dieser Anordnung kann es zu einem ungewollten
Verkippen des Sensors in der Führungsnut
kommen, wenn das Halteelement toleranzbedingte Abweichungen zur
korrespondierenden Keilfläche
des Sensorgehäuses
aufweist.
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Der
vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung
zur axial verstellbaren Halterung eines Sensors, insbesondere eines Magnetfeldsensors,
in einer Führungsnut
zu schaffen, die sich bei einfachem Aufbau durch flexible Anwendbarkeit
auszeichnet. Darüber
hinaus liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein eingangs beschriebenes
Befestigungselement sowie einen eingangs beschriebenen Sensor zur
Verfügung
zu stellen, der bei einer entsprechenden Anordnung verwendet werden
kann.
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Die
Aufgabe ist bei der eingangs beschriebenen Anordnung zunächst dadurch
gelöst,
daß das Befestigungselement
ein Federelement und eine Spannschraube aufweist, wobei das Federelement den
Befestigungsabschnitt des Sensorgehäuses umgreift, der Sensor zusammen
mit dem Federelement in die Führungsnut
einrastbar ist und das Federelement durch die Spannschraube derart
betätigbar
ist, daß der
Sensor in seiner Position in der Führungsnut fixiert ist.
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Durch
die Verwendung eines dem Befestigungsabschnitt des Sensorgehäuses umgreifenden Federelements
kann der Sensor mit dem Federelement aufgrund dessen Elastizität besonders
einfach in die Führungsnut
eingesetzt werden. Ohne daß die Abmessungen
des Sensorgehäuses
in besonderer Weise an die Führungsnut
angepaßt
werden müssen,
ist ein Einschieben des Sensors von der offenen Stirnseite der Führungsnut
nicht erforderlich. Dadurch können "Standard"-Sensoren verwendet
werden, deren Sensorgehäuse
einen rechteckförmigen, quadratischen
oder runden Querschnitt aufweist. Durch die Elastizität des Federelements
ist – innerhalb – bestimmter
Grenzen – sowohl
ein Ausgleich von Fertigungstoleranzen als auch die Verwendung der
Anordnung bei Führungsnuten
mit unterschiedlichen Querschnitten und Abmessungen möglich.
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Nach
dem "Einclipsen" des Sensors mit
dem Federelement in die Führungsnut
wird der Sensor zwar durch die Federkraft des Federelements in der Führungsnut
gehalten, es ist jedoch – bei
noch nicht angezogener Spannschraube -möglich, den Sensor innerhalb
der Führungsnut
zu positionieren. Nach dem Anziehen der Spannschraube ist dagegen
ein Rückfedern
des Federelements nicht mehr möglich, wodurch
der Sensor in seiner Position in der Führungsnut fixiert wird.
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Gemäß einer
ersten bevorzugten Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung
bzw. des eingangs beschriebenen Befestigungselements ist das Federelement
im wesentlichen U-förmig
ausgebildet, so daß es
zwei U-Schenkel und einen die U-Schenkel verbindenden U-Rücken aufweist.
Die Halterung des Sensors in der Führungsnut kann nun dadurch
erzielt werden, daß die
beiden U-Schenkel unter einem Winkel α > 90° zum
U-Rücken
angeordnet sind. Dabei weisen die Enden der U-Schenkel im unbetätigten Zustand,
d. h. vor dem Einsetzen in die Führungsnut,
einen Abstand voneinander auf, der größer als die Öffnung der
Führungsnut
ist. Aufgrund der Elastizität
des Federelements kann der Sensor mit dem Federelement zwar in die
Führungsnut
eingesetzt werden, ein ungewolltes Herausfallen des Sensors wird
jedoch aufgrund der Federkraft des Federelements verhindert. Nach
dem Anziehen der Spannschraube werden die Enden der U-Schenkel weiter
gegen die Innenwandung der Führungsnut
gedrückt,
wodurch der Sensor in der Führungsnut
fixiert wird. Gleichzeitig verhindert die Spannschraube ein Zusammendrücken der
Enden der U-Schenkel, wodurch ein ungewolltes Lösen des Sensors verhindert wird.
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Gemäß einer
weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung weist mindestens
ein U-Schenkel des Federelements eine konvexe Ausformung auf. Eine
derartige konvexe Ausformung dient dabei insbesondere bei einer
T-förmigen
oder einer C-förmgien
Führungsnut
zu einer verbesserten Anpassung des Federelements an das Profil
der Führungsnut.
Die Ausformung ist dabei so angeordnet, daß sie im eingesetzten Zustand
des Federelements unterhalb der Hinterschneidung der Führungsnut
angeordnet ist. Durch eine kraftschlüssige Verbindung der nach außen gewölbten Ausformung
des Federelements mit der Innenwand der Führungsnut wird somit auch die
vorläufige
Fixierung des Sensors direkt mit dem Einsetzen des Sensors in die
Führungsnut verbessert.
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Um
beim Anziehen der Spannschraube eine möglichst gleichmäßig ansteigende
Kraft auf die Enden der U-Schenkel ausüben zu können, ist die Spannschraube
vorteilhafterweise als Senkkopfschraube ausgebildet. Je weiter die
Senkkopschraube angezogen wird, desto stärker werden die Enden der U-Schenkel nach außen gegen
die Innenwand der Führungsnut
gedrückt.
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Insbesondere
bei der Ausgestaltung der Enden der U-Schenkel gibt es eine Vielzahl
von Möglichkeiten,
von denen nachfolgend einige kurz angesprochen werden. Zunächst besteht
die Möglichkeit, die
Enden der U-Schenkel nach außen
oder nach innen abzubiegen. Darüber
hinaus können
die Enden der U-Schenkel soweit abgebogen werden, daß sie im
wesentlichen geschlossen sind, so daß die Enden der U-Schenkel
als Hülsen
ausgebildet sind. Ebenso ist es jedoch auch möglich, die Enden der U-Schenkel
nur soweit abzubiegen, daß sie
noch geöffnet sind.
Hierbei ist es dann besonders vorteilhaft, wenn die abgebogenen
Enden der U-Schenkel im wesentlichen parallel zur Unterseite des
Senkkopfes der in die Bohrung des Sensors eingesteckten oder eingeschraubten
Senkkopfschraube ausgebildet sind. Auf diese Weise wird eine besonders
große
Berührungsfläche zwischen
den Enden der Schenkel und dem Senkkopf der Spannschraube erreicht,
wodurch eine Beschädigung
der Enden der U-Schenkel beim Anziehen der Spannschraube weitestgehend
verhindert wird.
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Gemäß einer
alternativen Ausgestaltung der erfindungsgemäßen Anordnung bzw. des erfindungsgemäßen Befestigungselements
ist das Federelement im wesentlichen kastenförmig ausgebildet, wobei das
Federelement einen U-förmigen Bereich
mit zwei U-Schenkeln und einem die U-Schenkel verbindenden U-Rücken und
einen, mit einem U-Schenkel verbundenen, Deckelbereich aufweist.
Der Deckelbereich ist dabei im ungespannten Zustand des Federelements
unter einem Winkel β > 90° zu dem U-Schenkel angeordnet
und weist eine Länge
LD auf, die größer als die Öffnung der
Führungsnut
ist. Darüber
hinaus ist in dem Deckelbereich eine Öffnung und in dem U-Rücken eine
Bohrung mit einem zur Spannschraube korrespondierenden Gewinde ausgebildet.
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Durch
die zuvor beschriebene Ausbildung des Deckelbereichs erfolgt die
Fixierung des Federelements und damit auch die Fixierung des in
die Führungsnut
eingesetzten Sensors beim Anziehen der Spannschraube dadurch, daß eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem freien Ende des Deckelbereichs und der Innenwand der
Führungsnut
hergestellt wird. Darüber
hinaus werden beim Herunterdrücken
des Deckelbereichs durch die Spannschraube die U-Schenkel des Federelements nach außen gegen
die Innenwand der Führungs nut
gedrückt,
so daß auch
hierdurch eine Fixierung des Federelements bzw. des Sensors in der
Führungsnut
erzielt wird.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung ist auch bei der zuvor beschriebenen Variante
des Federelements an mindestens einem U-Schenkel eine konvexe Ausformung
ausgebildet. Hierdurch wird die Vorfixierung des Sensors in der
Führungsnut
vor dem Anziehen der Spannschraube verbessert. Die konvexe Ausformung,
die an der Innenwand der Führungsnut
anliegt, bewirkt eine Selbsthemmung des Federelements in der Führungsnut,
die zwar noch eine axiale Verschiebung des Sensors in der Führungsnut
ermöglicht,
jedoch gleichzeitig ein Herausfallen des Federelements bzw. des
Sensors aus der Führungsnut verhindert.
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Der
Deckelbereich des Federelements kann entweder einstückig oder
zweistückig
ausgebildet sein. Ist der Deckelbereich zweistückig ausgebildet, so ist er
in Längsrichtung
des Federelements bzw. in Längsrichtung
des Federelements bzw. in Längsrichtung
der Führungsnut
in zwei Abschnitte unterteilt, wobei der eine Abschnitt mit dem
einen U-Schenkel und der andere Abschnitt mit dem anderen U-Schenkel
verbunden ist. Bei der zweiteiligen Ausbildung des Deckelbereichs
ist dann vorzugsweise in beiden Abschnitten je eine halbkreisförmige Öffnung angeordnet,
wobei die beiden halbkreisförmigen Öffnungen
so zu einander ausgerichtet, daß sie
gemeinsam die Öffnung
für die
Spannschraube bilden.
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Gemäß einer
letzten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
die hier noch kurz erläutert
werden soll, ist das Federelement als geschlossener Federring ausgebildet,
wobei der Federring mindestens eine Öffnung aufweist, in die die Spannschraube
eingesteckt werden kann. Der Querschnitt des Federringes ist dabei
etwas größer als
der Querschnitt des Sensorgehäuses,
so daß sich
der Federring beim Anziehen der Spannschraube verformt und an die
Innenwand der Führungsnut
anliegt, wodurch das Federelement bzw. der Sensor in der Führungsnut
fixiert wird. Auch bei dieser Ausführungsform des Federelements
weist der Federring seitlich mindestens eine konvexe Ausformung
auf, wodurch eine Anpassung des Federrings an das Profil der Führungsnut,
insbesondere bei einer T-Nut oder einer C-Nut, verbessert wird.
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Bei
dem eingangs beschriebenen Befestigungselement ist die der Erfindung
zugrundeliegende Aufgabe dadurch gelöst, daß das Befestigungselement ein
Federelement und eine Spannschraube aufweist, wobei das Federelement
durch die Spannschraube derart betätigbar ist, daß der Sensor
in seiner Position in der Führungsnut
fixiert wird. Das erfindungsgemäße Befestigungselement
zeichnet sich somit dadurch aus, daß es besonders einfach durch die Öffnung der
Führungsnut
in die Führungsnut
eingerastet werden kann und durch Anziehen der Spannschraube derart
verformbar ist, daß das
Befestigungselement in der Führungsnut
fixiert ist.
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Bezüglich der
unterschiedlichen Ausführungsvarianten
des Federelements wird auf die vorherigen Ausführungen bezüglich der erfindungsgemäßen Anordnung
verwiesen. Insbesondere kann das Federelement U-förmig, kastenförmig oder
als Federring ausgebildet sein. Ebenso kann das Federelement zur
verbesserten Halterung in der Führungsnut
mindestens eine konvexe Ausformung aufweisen.
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Im
einzelnen gibt es nun verschiedene Möglichkeiten, die erfindungsgemäße Anordnung,
das erfindungsgemäße Befestigungselement
und den erfindungsgemäßen Sensor
auszugestalten und weiterzubilden. Dazu verwiesen auf die den Patentansprüchen 1,
18 und 22 nachgeordneten Patentansprüche sowie auf die Beschreibung
bevorzugter Ausführungsbeispiele
in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen
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1 eine erste Variante einer ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung zur
Halterung eines Sensors in einer T-förmigen
Führungsnut,
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2 eine zweite Variante der ersten Ausführungsform
einer erfindungsgemäßen Anordnung,
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3 eine dritte Variante der ersten Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
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4 zwei Varianten der grundsätzlich ersten
Ausführungsform
der erfindungsgemäßen Anordnung,
im Querschnitt,
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5 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
zur Halterung eines Sensors in einer U-förmigen Führungsnut,
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6 eine Ausführungsform zur Anordnung eines
Sensors in einer C-förmigen
Führungsnut,
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7 eine weitere Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Halterung eines Sensors in einer U-förmigen Führungsnut,
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8 eine alternative Ausführungsform
der Anordnung gemäß 7 und
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9 eine letzte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen Anordnung
zur Halterung eines Sensors in einer T-förmigen Führungsnut.
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In
den Figuren sind verschiedene Ausführungsformen einer Anordnung
zur axial verstellbaren Haltung eines berührungslos arbeitenden Sensors 1 in
einer Führungsnut 2 dargestellt.
Handelt es sich bei dem Sensor 1 beispielsweise um einen
Magnetfeldsensor zur Positionsbestimmung der Stellung eines Pneumatik-
oder Hydraulikkolbens innerhalb eines Arbeitszylinders, so kann
die Führungsnut 2 beispielsweise
in die Außenfläche des
Gehäuses
des Arbeitszylinders eingebracht sein. Die Führungsnut 2 kann dabei
als T-förmige
Nut (1 bis 4 und 9), als U-förmige Nut (5, 7 und 8) oder
als C-förmige Nut
(6) ausgebildet sein.
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Zu
der erfindungsgemäßen Anordnung
gehört
neben dem Sensor 1, bei dem es sich um einen "Standard"-Sensor mit einem
rechteckigen, quadratischen oder runden Querschnitt handeln kann,
noch ein Befestigungselement 3, das zur Halterung des Sensors 1 in
der Führungsnut 2 dient.
Zur Halterung des Befestigungselements 3 an dem Sensor 1 weist das
Sensorgehäuse 4 einen
Befestigungsabschnitt 5 auf. Der Befestigungsabschnitt 5 kann
dabei grundsätzlich
an beliebiger Position des Sensors 1 ausgebildet sein.
Wie aus den Figuren ersichtlich ist, ist im Bereich des Befestigungsabschnitts 5 eine
Bohrung 6 im Sensor 1 ausgebildet. Zur Versorgung
des Sensors 1 mit elektrischer Energie ist ein Anschlußkabel 7 an
dem Sensor 1 befestigt. Neben den hier in den Fi guren dargestellten
Ausführungsbeispiel
eines Sensors 1 mit einem integrierten Anschlußkabel 7 kann
das Anschlußkabel 7 auch über eine
Steckerverbindung mit einer in dem Sensor 1 angeordneten Steckerbuchse
oder einem Anschlußstecker
mit dem Sensor 1 verbunden werden.
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Erfindungsgemäß weist
das Befestigungselement 3 ein Federelement 8 und
eine Spannschraube 9 auf, wobei das Federelement 8 den
Befestigungsabschnitt 5 des Sensorgehäuses 4 umgreift und
zusammen mit dem Sensor 1 in die Führungsnut 2 einrastbar
ist. Durch die Verwendung des elastischen Federelements 8 kann
der Sensor 1 von oben in die Führungsnut 2 eingerastet
werden, so daß ein Einschieben
des Sensors 1 von der offenen Stirnseite der Führungsnut
nicht erforderlich ist. Dabei wird der Sensor 1 nach dem
Einrasten in die Führungsnut 2 durch
die Federkraft des Federelements 8 in der Führungsnut 2 gehalten,
wobei jedoch noch eine axiale Verschiebung des Sensors 1 in
der Führungsnut 2 möglich ist.
Ein derartiger "eingeclipster,
noch nicht endgültig
in seiner axialen Position fixierter, Sensor 1 ist in 1b dargestellt.
Ist der Sensor 1 innerhalb der Führungsnut 2 richtig
positioniert, so kann er dadurch einfach fixiert werden, daß die Spannschraube 9 angezogen
wird, wie dies in 1c dargestellt ist.
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Aufgrund
der Elastizität
des Federelements 8 kann der Sensor 1 mit dem
Federelement 8 einfach in die Führungsnut 2 eingesetzt
werden. Das Federelement 8 weist dabei Außenabmessungen
auf, die etwas größer als
der Querschnitt des Sensors 1 und etwas kleiner als die
Breite der Führungsnut 2 sind. Dadurch
wird – und
kann – das
Federelement 8 bei Eindrücken in die Führungsnut 2 zusammen
gedrückt
werden. Anschließend
wird des Sensor 1 durch die Federkraft des Federelements 8 in
der Führungsnut 2 gehalten,
so daß ein
Herausfallen des Federelements 8 aus der Führungsnut 2 verhindert wird,
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Wie
aus den einzelnen Figuren ersichtlich ist, gibt es dabei verschiedene
Möglichkeiten,
wie das Federelement 8 ausgebildet sein kann. Gemäß einer ersten
grundsätzlichen
Ausführungsform
kann das Federelement 8 im wesentlichen U-förmig ausgebildet
sein (vgl. 1 bis 6).
Daneben kann das Federelement 8 jedoch auch im wesentlichen
kastenförmig (vgl. 7 und 8)
oder als geschlossener Federring 8' (9)
ausgebildet sein. Nachfolgend sollen nun verschiedene Varianten
dieser grundsätzlichen
Ausführungsformen
des Federelements 8 anhand der Zeichnungen näher erläutert werden.
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Das
in den 1 bis 6 dargestellte,
im wesentlichen U-förmig
ausgebildete Federelement 8 weist zwei U-Schenkel 10, 11 und
einen die U-Schenkel 10, 11 verbindenden U-Rücken 12 auf.
Die Halterung des Sensors 1 in der Führungsnut 2 wird dabei dadurch
erzielt, daß die
beiden U-Schenkel 10, 11 unter einem Winkel α > 90° zum U-Rücken 12 angeordnet
sind, wobei die Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 im
unbetätigten
Zustand, d. h. vor dem Einsetzen des Federelements 8 in
die Führungsnut 2 einen
Abstand voneinander aufweisen, der größer als die Öffnung 14 der
Führungsnut 2 ist.
Vorzugsweise ist dabei der Abstand der U-Schenkel 10, 11 in
der Nähe U-Rückens 12 etwas
kleiner als die Öffnung 14 der Führungsnut 2,
so daß das
Federelement 8 mit dem Sensor 1 einfach von oben,
d. h. von der Öffnung 14 der
Führungsnut 2,
in die Führungsnut 2 eingesetzt werden.
Dabei werden die U-Schenkel 10, 11 entgegen ihrer
Federkraft zusammengedrückt,
so daß im eingesetzten
Zustand der Sensor 1 durch das Rückfedern der Enden 13 des
Federelements 8 in der Führungsnut 2 gehalten
wird.
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Bei
den Varianten des Federelements 8 gemäß den 1 bis 4 sind darüber hinaus an beiden U-Schenkel 10, 11 konvexe
Ausformungen 15 vorgesehen. Mit Hilfe dieser Ausformungen 15 kann
eine verbesserte Anpassung des Federelements 8 im fixierten
Zustand, d. h. beim Anziehen der Spannschraube 9, an das
Profil der Führungsnut 2 erreicht werden.
Hierzu sind die Ausformungen 15 bei einem Federelement 8,
daß in
eine T-förmige
Führungsnut 2 eingesetzt
werden soll, unterhalb der Hinterschneidungen der Führungsnut 2 angeordnet.
Beim Anziehen der Spannschraube 9 wird dann das Federelement
weiter verformt, wobei die U-Schenkel 10, 11 bzw.
deren Enden 13 gegen die Innenwandung der Führungsnut 2 gedrückt werden
und sich die Ausformungen 15 an die Hinterschneidungen 16 anlegen. Auf
diese Weise entsteht bei Führungsnuten 2 mit Hinterschneidungen 16 zusätzlich zur
zuvor beschriebenen kraftschlüssigen
Verbindung zwischen den Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 und
der Innenwandung der Führungsnut 2 noch
eine formflüssige Verbindung,
d. h. aus dem Federelement 8 wird ein Formteil. Dabei verhindert
der Schraubenkopf der Spannschraube 9 ein Zurückfedern
der Enden 13 der U-Schenkel 10, 11,
wobei die Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 gleichzeitig
den Schraubenkopf festklemmen, so daß ein ungewolltes Lösen der
Spannschraube 9 verhindert wird.
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Zum
Einschrauben der Spannschraube 9 kann die Bohrung 6 im
Sensor 1 mit einem Gewinde versehen sein. Darüber hinaus
kann auch im U-Rücken 12 des
Federelements 8 eine Gewindebohrung 17 ausgebildet
sein, in die die Spannschraube 9 eingeschraubt werden kann.
Dadurch kann durch eine entsprechende Wahl der Länge der Spannschraube 9 im
Verhältnis
zur Tiefe der Führungsnut 2 ein
Anschlag beim Einschrauben der Spannschraube 9 realisiert
werden, so daß ein
zu weites, das Federelement 8 gegebenenfalls beschädigendes
Einschrauben der Spannschraube 9 in das Federelement 8 verhindert
wird.
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Den
in den Figuren dargestellten Anordnungen bzw. den dargestellten
Befestigungselementen 3 ist gemeinsam, daß die Spannschraube 9 jeweils
als Senkkopfschraube ausgebildet ist. Dies hatte den Vorteil, daß beim Anziehen
der Spannschraube 9 eine sehr gleichmäßig ansteigende Kraft auf die
Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 ausgeübt wird.
Darüber
hinaus ist durch die Ausbildung der Spannschraube 9 als
Senkkopfschraube die Gefahr, daß die
Spannschraube 9 beim Einschrauben verkantet, oder daß es zu
einem Verkippen des Federelements 8 kommt, nahezu ausgeschlossen.
Schließlich
wird auch eine Beschädigung
der Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 durch
die abgeschrägte
Unterseite 18 des Senkkopfes 19 verhindert.
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Die
in den 1 bis 4 dargestellten
Federelemente 8 unterscheiden sich insbesondere dadurch, wie
die Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 ausgebildet sind.
Grundsätzlich
vorteilhaft ist es, wenn die Enden 13 – wie in den Figuren dargestellt – abgebogen
sind. Dabei können
die Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 entweder
nach außen
(1, 2 und 4a)
oder nach innen (3 und 4b)
abgebogen sein. Darüber
hinaus können
die abgebogenen Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 entweder
so weit abgebogen sein, daß sie
im wesentlichen geschlossen (1 und 2) oder im wesentlichen geöffnet (3 und 4) sind.
Sind die abgebogenen Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 im
wesentlichen geschlossen, so daß sie die
Form einer Öse
aufweisen, so wird dadurch eine Verdopplung der Wandstärke der
Enden 13 erreicht.
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Sind
die Enden 13 im wesentlichen "offen", so ist es vorteilhaft, wenn gemäß 4 die Enden 13 im wesentlichen
parallel zur Unterseite 18 des Senkkopfes 19 ausgerichtet
sind. Dadurch wird eine besonders große Berührungsfläche zwischen den Enden 13 und
der Unterseite 18 des Senkkopfes 19 erreicht,
wodurch eine Beschädigung
der Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 beim
Anziehen der Spannschraube 9 zusätzlich verhindert wird. Hierdurch
kann auf eine Verstärkung
der Enden 13 verzichtet werden, wie sie ansonsten bei einem
vollständigen
Abbiegen der Enden 13 gemäß 1 erreicht
wird.
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Die
in 5 dargestellte Anordnung bzw. das
in 5 dargestellte Befestigungselement 3 dient
insbesondere zur Halterung eines Sensors 1 in einer U-förmigen Führungsnut 2. Das Federelement 8 weist
dabei ebenfalls zwei U-Schenkel 10, 11 und einen
die beiden U-Schenkel 10, 11 verbindenden U-Rücken 12 auf. Im Unterschied
zu den ebenfalls U-förmigen
Federelementen 8 gemäß den 1 bis 4 sind
bei dem Federelement gemäß 5 die U-Schenkel 10, 11 in
Längsrichtung
L des Federelements 8 bzw. der Führungsnut 2 in mehrere
Abschnitte 19, 20, 21 unterteilt, wobei
die Enden der einzelnen Abschnitte 19, 20, 21 nach
außen
abgebogen sind. Darüber
hinaus weisen die Enden der einzelnen Abschnitte 20, 21 und 22 unterschiedliche
Höhen auf, wodurch
die Anzahl der Klemmpunkte in der Führungsnut 2 vergrößert wird,
so daß durch
eine derartige Ausgestaltung des Federelements 8 auch eine Fixierung
des Sensors 1 in einer U-förmigen Führungsnut 2, d. h.
in einer Führungsnut 2,
die keine Hinterschneidungen aufweist, einfach realisiert werden
kann.
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Zur
Verbesserung der Halterung des Sensors 1 in der U-förmigen Führungsnut 2 kann
zusätzlich
zur Anordnung des Federelements 8 an dem am Sensorkopf
angeordneten Befestigungsabschnitt 4 am kabelseitigen Ende
des Sensorgehäuses 4 ein aufrastbares
Klemmblech 23 vorgesehen sein. Auch dieses Klemmblech ist
im wesentlichen U-förmig
und weist zwei U-Schenkel auf, deren Enden nach außen abgebogen
sind.
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Das
in 6 dargestellte Befestigungselement 3 ist
insbesondere zur Halterung eines Sensors 1 in einer C-förmigen Führungsnut 2 geeignet.
Auch hierbei ist das Federelement 8 im wesentlichen U-förmig ausgebildet,
wobei aufgrund der Querschnittsform der Führungsnut 2 die Ausformung 15 sehr
nah am Ende 13 der U-Schenkel 10, 11 angeordnet
ist. Beim Einrasten des Federelements 8 in die C-förmige Führungsnut 2 werden
die Enden 13 der U-Schenkel 10, 11 durch
die schmalere Öffnung 14 der
Führungsnut 2 zusammengedrückt, wodurch
der Sensor 1 aufgrund der Federkraft automatisch in der
Führungsnut 2 gehalten
wird.
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Auch
bei dieser Ausgestaltung wird die Klemmkraft durch das Einschrauben
des Spannelements 9 weiter vergrößert, wobei ein Zurückfedern der
Enden 13 des Federelements 8 durch den Senkkopf 19 der
Spannschraube 9 verhindert wird.
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Die 7 und 8 zeigen
zwei Varianten eines Ausführungsbeispiels
der erfindungsgemäßen Anordnung
bzw. des erfindungsgemäßen Befestigungselements 3,
bei dem das Federelement 8 – jedenfalls im fertig fixierten
Zustand – im
wesentlichen kastenförmig
ausgebildet ist. Neben einem U-förmigen
Bereich, mit zwei U-Schenkeln 10, 11 und einem
U-Rücken 12,
weist das Federelement 8 noch einen mit einem U-Schenkel 10 oder 11 verbundenen
Deckelbereich 24 auf, wobei der Deckelbereich 24 zumindest im
entspannten Zustand, d. h. vor dem Fixieren in der Führungsnut 2,
unter einem Winkel β > 90° zu dem U-Schenkel 11 angeordnet
ist. Zur Aufnahme der Spannschraube 9 ist in den Deckelbereich 24 eine Öffnung 25 vorgesehen.
Das in 7 dargestellte kastenförmige Federelement 8 weist
darüber
hinaus in den beiden U-Schenkeln 10, 11 jeweils
eine konvexe Ausformung 15 auf. Darüber hinaus weist der Deckelbereich 24 eine
Länge LD auf, die etwas größer als die Öffnung 14 der
Führungsnut 2 ist.
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Bei
der in den 7 und 8 dargestellte
Variante des Federelements 8 erfolgt die Halterung des in
die Führungsnut 2 eingesetzten
Sensors 1 zunächst
dadurch, daß die
U-Schenkel 10 und 11 beim Einrasten des Federelements 8 in
die Führungsnut 2 zusammengedrückt werden.
Beim Anziehen der Spannschraube 9 wird dann eine kraftschlüssige Verbindung
zwischen dem freien Ende 26 des Deckelbereichs 24 und
der Innenwand der Führungsnut 2 hergestellt.
Darüber
hinaus werden beim Herunterdrücken
des Deckelbereichs 24 durch das Einschrauben der Spannschraube 9 die
U-Schenkel 10, 11 nach außen gegen die Innenwand der
Führungsnut 2 gedrückt, so
daß auch
hierdurch eine Fixierung des Federelements 8 bzw. des Sensors 1 in
der Führungsnut 2 erzielt
wird.
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Das
in 8 dargestellte Befestigungselement 3 unterscheidet
sich von dem Befestigungselement 3 gemäß 7 dadurch,
daß der
Deckelbereich 24 in Längsrichtung
L des Federelements 8 bzw. der Führungsnut 2 in zwei
Abschnitte 27, 28 unterteilt ist, wobei der eine
Abschnitt 27 mit dem einen U-Schenkel 11 und der andere
Abschnitt 28 mit dem anderen U-Schenkel 10 verbunden
ist. Die beiden Abschnitte 27, 28 des Deckelbereichs 24 sind
somit überkreuzt
angeordnet. Anstelle einer einstückigen Öffnung 25 weisen
dabei beide Abschnitte 27, 28 je eine halbkreisförmige Öffnung 29 auf,
wobei die beiden halbkreisförmigen Öffnungen 29 zueinander ausgerichtet
sind. Auch das in den 7 und 8 dargestellte Befestigungselement 2 mit
einem kastenförmigen
Federelement 8 ist zur axial verstellbaren Halterung eines
Sensors in einer U-förmigen
Führungsnut 2 geeignet.
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Schließlich zeigt
die 9 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung
bzw. des erfindungsgemäßen Befestigungselements 3, bei
der das Federelement als Federring 8' ausgebildet ist. Ein derartiger
Federring 8' kann
besonders einfach aus einem Rohrhalbzeug hergestellt werden. Zur
Aufnahme der Spannschraube 9 ist in der Oberseite 30 des
Federrings 8' eine Öffnung 25 und
in der Unterseite 31 eine Gewindebohrung 17 mit
einem zur Spannschraube 9 korrespondierenden Gewinde ausgebildet.
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Der
Querschnitt des Federringes 8' ist dabei etwas größer als
der Querschnitt des Sensorgehäuse 3 und
als die Öffnung 14 der
Führungsnut 2.
Dadurch kann der an dem Sensorgehäuse 4 befestigte Federring 8' durch die Öffnung 14 in
die Führungsnut 2 eingerastet
werden (vgl. 9a). Beim Anziehen der Spannschraube 9 wird
dann der Federring 8' weiter
verformt, wodurch die Klemmung des Federringes 8' bzw. des Sensors 1 in
der Führungsnut 2 weiter
erhöht,
und ein Rückfedern
des Federringes 8' verhindert
wird, wodurch ein ungewolltes Herausfallen des Sensors 1 aus
der Führungsnut 2 verhindert
wird. Darüber
hinaus sind an dem Federring 8' seitlich zwei konvexe Ausformungen 15 ausgebildet,
wodurch sowohl die Vorfixierung als auch die endgültige Fixierung
des Sensors 1 bzw. des Federrings 8' in der Führungsnut 2 verbessert
wird.
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Wie
sich insbesondere aus den 3c, 5c und 6c ergibt,
ist der Befestigungsabschnitt 5 durch eine Nut 32 im
Sensorgehäuse 4 realisiert.
Je nach der gewünschten
Position des Befestigungsabschnitts 5 an dem Sensorgehäuse 4 kann dabei
die Nut 32 auch einseitig offen ausgebildet sein, nämlich dann,
wenn der Befestigungsabschnitt 5 unmittelbar an einem Ende
des Sensorgehäuses 4 angeordnet
ist.
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Durch
die zuvor beschriebenen unterschiedlichen Ausführungen der erfindungsgemäßen Anordnung
bzw. des erfindungsgemäßen Befestigungselements 3 wird
jeweils erreicht, daß eine
sehr einfache Justage des Sensors 1 – ohne zur Hilfenahme von Werkzeugen – in einer
Führungsnut 2 möglich ist. Dies
ist insbesondere dann besonders vorteilhaft, wenn eine senkrechte
Montage des Sensors 1 in der Führungsnut 2 erfolgen
muß. Durch
das einfache "Einclipsen" des mit dem Befestigungselements 3 verbundenen
Sensors 1 in die Führungsnut 2 ist
dabei die Montage des Sensors 1 problemlos mit einer Hand
durchführbar.
Auch zur endgültigen
Fixierung des Sensors 1 durch Anziehen der Spannschraube 9 ist
lediglich ein einfaches Werkzeug, beispielsweise ein einfacher Schraubendreher,
erforderlich. Die Spannschraube 9 kann dabei als Schlitzschraube, als
Kreuzschraube oder auch als Imbußschraube ausgeführt sein,
wobei dann natürlich
ein entsprechendes Werkzeug zum Anziehen der Spannschraube 9 benötigt wird.
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Die
erfindungsgemäße Anordnung
ist darüber
hinaus insbesondere auch bei sehr kleinen Sensoren 1, mit
einer Querschnittsfläche
von 5 mm × 5 mm
oder kleiner, einfach anwendbar. Zusammen mit einer Spannschraube 9 mit
einem Feingewinde, das eine Steigung von 0,2 mm oder 0,3 mm aufweist,
läßt sich
dabei eine sehr gute Dosierung der Klemmkraft und somit eine genaue
Positionierung des Sensors 1 in der Führungsnut 2 erreichen.