DE102004004851B4

DE102004004851B4 - Sensorbefestigung

Info

Publication number: DE102004004851B4
Application number: DE200410004851
Authority: DE
Inventors: Felix Lang; Bernd Kienzler; Frank Detering
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2004-01-30
Filing date: 2004-01-30
Publication date: 2006-08-24
Anticipated expiration: 2024-01-31
Also published as: DE102004004851A1

Abstract

Sensor (1), insbesondere optoelektronischer, induktiver oder magnetischer Sensor in einem hülsenförmigen Gehäuse, das mit zwei Befestigungselementen an einer Montagewand (15) befestigbar ist, wobei an der Zylinderfläche des Gehäuses ein Außengewinde (2) angebracht ist, welches durch vorzugsweise zwei parallel zur Gehäuseachse (10) verlaufende ebene Basisflächen (8, 8') unterbrochen ist und bei dem sich vor einer stirnseitigen Gehäusefläche (3) ein Erfassungsbereich (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Befestigungselement aus einer Profilscheibe (11) besteht, an der Laschen (12, 12') angebracht sind, die den Sensor (1) an den Stellen übergreifen, an denen das Außengewinde (2) durch die Basisflächen (8, 8') unterbrochen wird und dass zur Verbindung der Profilscheibe (11) mit dem Sensor (1) an den Laschen (12, 12') und den Basisflächen (8, 8') zusammenwirkende Rastelemente vorgesehen sind, die vom zweiten Befestigungselement, das sich am Außengewinde (2) des Sensors (1) abstützt und gegen die Montagewand (15) pressbar ist, derart umschlossen werden, dass sich die...

Description

Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere einen optoelektronischen, induktiven oder magnetischen Sensor in einem hülsenförmigen Gehäuse, der mit zwei Befestigungselementen an einer Montagewand befestigt ist. Dabei ist an der Zylinderfläche des Gehäuses ein Außengewinde angebracht, welches durch vorzugsweise zwei parallel zur Gehäuseachse verlaufende ebene Basisflächen unterbrochen ist. Außerhalb einer der beiden stirnseitigen Gehäuseflächen befindet sich ein Erfassungsbereich des Sensors. Objekte, die sich in diesem Erfassungsbereich befinden, werden in Abhängigkeit vom Funktionsprinzip des Sensors berührungslos detektiert.

Im Falle eines optoelektronischen Sensors wird von einem Lichtsender, z. B. einer lichtemittierenden Diode, ein Lichtbündel in den Erfassungsbereich gesendet, welches ggf. an einem Objekt reflektiert wird. Ein Lichtempfänger, z. B. ein Fototransistor, der benachbart zum Lichtsender im Gehäuse angeordnet ist, empfängt das reflektierte Licht und löst dadurch das Objekterfassungssignal aus.

Im Fall eines induktiven Näherungsschalters besteht das sensitive Organ z. B aus einer mit einem Ferritkern versehenen Oszillatorspule eines Hochfrequenzgenerators, der mit einer auf eine im Erfassungsbereich erfolgte Bedämpfung des vorhandenen LC-Resonanzkreises durch Wirbelstromverluste in einer entsprechenden Auswerteschaltung reagiert.

Derartige Sensoren werden für die berührungslose Durchführung von elektrischen Schalt-, Steuer-, Regel- und Überwachungsvorgängen, beispielsweise in der Automatisierungs- und Robottechnik, eingesetzt.

Neben den vielfältigen kubischen Gehäuseformen, in denen die elektrischen und ggf. optischen Komponenten der Sensoren eingebaut sind, ist die zylindrische Bauform weit verbreitet. Dabei ist das zylindrische Gehäuse sehr oft zumindest teilweise mit einem Außengewinde versehen. Somit lässt sich der Sensor sehr leicht mit Hilfe von zwei Muttern in einer Bohrung in einer Montagewand befestigen. Nicht selten ist dabei das Außengewinde durch vorzugsweise zwei ebene Basisflächen unterbrochen, um den Sensor beim Anziehen der Muttern gegen Verdrehen sichern zu können. Eine derartige Ausführung ist aus der DE 295 22 086 U1 bekannt.

Als nachteilig bei der Befestigung dieser zylindrischen Sensoren mit Außengewinde mittels zweier Muttern wird dabei die fehlende Möglichkeit empfunden, den Sensor in der Montagewand bündig bzw. versenkt montieren zu können. Der Wunsch für eine derartige Montage ist insbesondere durch beengte Anbauverhältnisse oder durch raue Einsatzbedingungen, die zur Beschädigung der stirnseitigen Sensorfläche führen können, begründet. Eine Lösung einer derartigen Aufgabe, bei der ein zylindrischer Sensor stirnseitig in einer Öffnung einer Anlage (Fahrzeug) befestigt wird, ist aus der DE 196 26 291 A1 bekannt. Hierbei wird eine als Hohlzylinder ausgebildete Befestigungshülse mit Rastlaschen und einem abstehenden ringförmigen Bund verwenden. Die Befestigungshülse wird dabei so weit in die Öffnung der Anlage eingeschoben, bis der Bund an der Öffnung der Anlage anliegt und die Rastnasen der Rastlaschen in die Befestigungsöffnung hintergreifen. Anschließend wird der Sensor in die Befestigungshülse eingeschoben, wobei sich dann der Sensor an den Rastlaschen der Befestigungshülse fixiert. Der Nachteil der Befestigung eines Sensors mit dieser Befestigungshülse ist jedoch darin zu sehen, dass dieses Befestigungssystem relativ genau auf die Wandstärke der Anlagenöffnung abgestimmt sein muss. Es ist somit nicht möglich, den Sensor mit dieser Befestigungshülse stirnseitig in Montagewänden mit unterschiedlichen Wandstärken zu befestigen.

Ein weiteres Befestigungselement zum Fixieren eines Wandlers (Thermoschalter) an einer Wandung ist aus der DE 83 21 845 U1 bekannt. Hierbei wird der Wandler mit einem zusätzlichen Rastelement an eine Montagefläche gespannt. Dabei muss das Rastelement jedoch genau auf die Geometrie des Wandlers und auf die an der Wandung angebrachten Hakenfortsätzen abgestimmt sein. Die bedeutet, dass damit eine universelle Montage an unterschiedlich starken Wandflächen nicht möglich ist.

In der DE 196 41 137 A1 wird eine Befestigungsvorrichtung zum Befestigen eines zylinderförmigen Sensors in einer Befestigungsplatte beschrieben. Dabei ist vorgesehen, eine mit Außengewinde versehene Hülse mittels zweier Befestigungsmuttern, die auf beiden Seiten der Befestigungsplatte auf die Hülse aufgeschraubt werden, zu befestigen. Die so in der Befestigungsplatte fixierte Hülse hat in dem aus der Befestigungsplatte herausragenden Bereich Längsschlitze, so dass zwischen diesen Längsschlitzen federelastische Stege entstehen. Auf der Innenseite der federelastischen Stege ist partiell ein Wulst angebracht, welcher den Innendurchmesser der Hülse verkleinert. Beim Einschieben des Sensors in die Hülse werden deshalb die federelastischen Stege etwas nach Außen gesprengt. Wenn der Sensor in der Hülse richtig positioniert ist, werden mit Hilfe einer weiteren Mutter die federelastischen Stege gegen den Sensor verspannt, wodurch der Sensor fixiert ist. Der Nachteil dieser Befestigungsvorrichtung ist darin zu sehen, dass zur Befestigung der Hülse in der Befestigungsplatte zwei Befestigungselemente (Muttern) benötigt werden und darüber hinaus ein weiteres Feststellelement zur Fixierung des Sensors in der Hülse erforderlich ist. Dies bringt natürlich Nachteile mit sich, die sowohl in der Baugröße, den Herstellkosten und dem Montageaufwand begründet sind.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Sensor mit einer kostengünstigen universellen Montagemöglichkeit zu schaffen, die den bündigen bzw. versenkten Einbau der stirnseitigen Sensorfläche ermöglicht.

Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung einen Sensor mit den Merkmalen von Anspruch 1 vor.

Der Vorteil dieses erfindungsgemäßen Sensors ist darin zu sehen, dass auf der Seite der stirnseitigen Sensorfläche eine Profilscheibe auf den Sensor aufgesteckt wird, die sich mit den Basisflächen des Sensors verrastet. Da die Profilscheibe also nicht in das Außengewinde des Sensors eingreift, sondern nur über die an der Profilscheibe angebrachten Laschen mit dem Sensor verbunden ist, kann je nach verwendetem Werkstoff die Dicke der Profilscheibe sehr dünn ausgeführt werden. Dies hat den großen Vorteil, dass durch diese Befestigung der Sensor nahezu frontbündig an der Montagewand angebaut werden kann. Diese aufsteckbare und mit dem Sensor verrastbare Profilscheibe hat des Weiteren den Vorteil, dass der Sensor von beiden Seiten in ein Befestigungsloch in der Montagewand eingefügt werden kann. Da die an der Profilscheibe angebrachten Laschen nur im Bereich der Basisflächen auf den Sensor aufgesteckt werden, kann das zweite Befestigungselement, welches den Sensor an die Montagewand presst, die Laschen umschließen und somit die Verrastung gegen ungewolltes Lösen sichern.

In einer vorteilhaften Ausbildung der Erfindung ist vorgesehen, dass versetzt in Richtung der Gehäuseachse mehrere Rastmöglichkeiten vorhanden sind. Dadurch ist es möglich, die Profilscheibe so auf dem Sensor zu positionieren, dass die stirnseitige Sensorfläche versenkt zur Außenseite der Profilscheibe angeordnet ist. Dadurch ist ein mechanischer Schutz der Sensorfläche vorhanden, der sich insbesondere bei den kritischen Grenzflächen der optoelektronischen Sensoren positiv auswirkt.

In einer erfindungsgemäßen Ausführung der Rastelemente ist vorgesehen, an jeder Lasche eine Rastnase anzuordnen, welche in eine entsprechende Rastvertiefung in den Basisflächen eingreift. Diese „Snap-in"-Verrastung ist preiswert herstellbar und kann ohne Werkzeug ausgeführt werden.

In einer speziellen Ausführungsform ist es vorgesehen, das zweite Befestigungselement als eine Mutter auszubilden, welche durch Drehung auf dem Außengewinde des Gehäuses die Montagewand zwischen der Profilscheibe und der Mutter verspannt und dabei gleichzeitig das Lösen z. B. der Rastnasen aus den Rastvertiefungen verhindert.

Schließlich sieht eine weitere Ausbildung der Erfindung vor, dass das zweite Befestigungselement nicht als Mutter, sondern als eine Rastscheibe ausgebildet ist. Diese Rastscheibe, die zumindest teilweise entlang ihres Innendurchmessers mit flexiblen Rastsegmenten versehen ist, verrastet sich beim Aufschieben mit dem Außengewinde auf den Sensor. Derartige Rastscheiben können sehr preiswert als Stanzteile hergestellt werden und erlauben als Schnellbefestigungselemente sehr kurze Montagezeiten.

Anstelle der klassischen Befestigungsart mit je einer Mutter auf beiden Seiten der Montagewand, kann die Befestigung des Sensors auch mit zwei baugleichen Rastscheiben erfolgen.

Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:
1 eine schematische Seitenansicht eines zylindrischen Sensors.
2 eine schematische stirnseitige Ansicht des Sensors.
3 schematische Schnittdarstellung auf einen zylindrischen Sensor nach Einbau in eine Montagewand.
4 schematische Seitenansicht auf einen zylindrischen Sensor nach Einbau in eine Montagewand.
5 schematische Seitenansicht auf einen zylindrischen Sensor mit einer Rastscheibe.
6 eine schematische Frontansicht auf eine Rastscheibe.
Ein in 1 gezeigter zylindrischer Sensor 1 ist über eine Länge s mit einem Außengewinde 2 versehen. Vor der stirnseitigen Gehäusefläche 3 befindet sich ein Erfassungsbereich 4. An einer Anschlussfläche 5 des Sensors 1 ist ein elektrisches Anschlusskabel 6 über einen Steckverbinder 7 angeschlossen. Das Außengewinde 2 ist durch wenigstens eine ebene Basisfläche 8, die parallel zur Zeichnungsebene verläuft, unterbrochen.
Die 2 zeigt eine schematische Seitenansicht auf die stirnseitige Gehäusefläche 3 des Sensors 1. Im Zentrum der Gehäusefläche 3 befindet sich eine Grenzfläche 9, die abhängig vom Funktionsprinzip des Sensor beispielsweise aus Glas oder Kunststoff ausgebildet ist. Die beiden Basisflächen 8 und 8' unterbrechen das Außengewinde 2 des Sensors 1. Die beiden Basisflächen 8 und 8' sind unter ande rem dafür vorgesehen, den Sensor bei Verwendung von einer oder zwei Muttern auf dem Außengewinde gegen Verdrehung sichern zu können.
In der schematischen Schnittdarstellung von 3 ist der Sensor 1 gegenüber der Darstellung in 1 in der Gehäuseachse 10 um 90° gedreht dargestellt. Die beiden Basisflächen 8 und 8' stehen somit senkrecht zur Zeichenebene. Über die stirnseitige Gehäusefläche 3 ist eine Profilscheibe 11 auf den Sensor 1 aufgesteckt. Unter einem Winkel von etwa 90° sind mit der Profilscheibe 11 zwei Laschen 12 und 12' verbunden. An der Innenseite jeder Lasche 12 und 12' ist eine Rastnase 13 angebracht, welche in eine Rastvertiefung 14 eingreift. Die beiden Laschen 12 und 12' sind so dimensioniert, dass sie sich beim Aufstecken der Profilscheibe 11 auf den Sensor durch die Keilform der Rastnase 13 geringfügig spreizen lassen und beim Eingriff in die Rastvertiefung 14 wieder in die Ausgangslage zurückfedern. Die Profilscheibe 11 stellt somit einen mechanischen Anschlag für den Sensor 1 an einer Montagewand 15 dar. Als zweites Befestigungselement wird eine Mutter 16 über das Außengewinde des Sensors 1 gedreht. Weil der Kerndurchmesser am Gewinde der Mutter 16 größer ist als der maximale Abstand der Laschen 12 und 12' zueinander, kann die Mutter 16 über die Laschen 12 und 12' gedreht werden und somit den Sensor an der Montagewand 15 fixieren.
In der schematischen Seitenansicht von 4 ist der Sensor wieder gegenüber 3 um 90° in seiner Längsachse gedreht. Dabei wird ersichtlich, dass die Lasche 12 der Profilscheibe 11 von der Mutter 16 umschlossen wird. Analog dazu wird auch die zweite Lasche auf der Rückseite des Sensors umschlossen. Diese Umschließung durch die Mutter 16 verhindert, dass die Laschen 12 und 12' nicht aus der Rastvertiefung ausgehoben werden können. Wenn der Sensor jedoch von der Montagewand 15 entfernt werden muss, können nach Abschrauben der Mutter 16 die Laschen 12 und 12' ggf. mit einem Werkzeug aus der Rastvertiefung ausgehoben werden, so dass die Profilscheibe 11 vom Sensor gelöst werden kann.
5 zeigt eine Ausführungsvariante von 4. Die Funktion der Mutter 16 in 4 als zweites Befestigungselement wird hier von einer Rastscheibe 17 erbracht. An der Rastscheibe 17, deren Innendurchmesser so gestaltet ist, dass die Rastscheibe 17 über das Außengewinde 2 des Sensors 1 geführt werden kann, befinden sich zwei Rastsegmente 18 und 18', die sich während dem Aufschieben mit dem Außengewinde 2 verrasten. Wenn die Rastscheibe 17, wie in 5 dar gestellt, an der Montagewand anliegt, werden auch hier die Laschen 12 und 12' umschlossen und dadurch die Rastnasen gegen unbeabsichtigtes Ausheben aus der Rastvertiefung gesichert. Der wesentliche Vorteil der Rastscheibe 17 gegenüber der Mutter 16 ist darin zu sehen, dass damit eine Schnellmontage des Sensors 1 an der Montagewand 15 möglich ist.
6 zeigt eine schematische Frontansicht der Rastscheibe 17. Hierbei sind insbesondere die beiden Rastsegmente 18 und 18' sichtbar, die sich im Innenbereich der Rastscheibe 17 befinden. Damit sich die Rastscheibe 17 über das Außengewinde des Sensors schieben lässt und dennoch eine Verrastung mit dem Außengewinde stattfindet, muss die Rastscheibe 17 aus einem Material hergestellt sein, das, wie zum Beispiel Federstahlblech, eine biegsame und gleichzeitig federnde Wirkung aufweist. Ebenfalls kann die Rastscheibe 17 auch als Kunststoffspritzteil hergestellt werden.
In einer weiteren nicht dargestellten Lösung ist vorgesehen, dass zur Befestigung des Sensors 1 an der Montagewand 15 die Profilscheibe 11 durch eine Rastscheibe 17 ersetzt wird. In diesem Fall wird der Sensor 1 also mit zwei baugleichen Rastscheiben befestigt die von beiden Seiten soweit über das Außengewinde 2 des Sensors 1 aufgeschoben werden, bis diese beidseitig an der Montagewand 15 anliegen.

Claims

Sensor (1), insbesondere optoelektronischer, induktiver oder magnetischer Sensor in einem hülsenförmigen Gehäuse, das mit zwei Befestigungselementen an einer Montagewand (15) befestigbar ist, wobei an der Zylinderfläche des Gehäuses ein Außengewinde (2) angebracht ist, welches durch vorzugsweise zwei parallel zur Gehäuseachse (10) verlaufende ebene Basisflächen (8, 8') unterbrochen ist und bei dem sich vor einer stirnseitigen Gehäusefläche (3) ein Erfassungsbereich (4) befindet, dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Befestigungselement aus einer Profilscheibe (11) besteht, an der Laschen (12, 12') angebracht sind, die den Sensor (1) an den Stellen übergreifen, an denen das Außengewinde (2) durch die Basisflächen (8, 8') unterbrochen wird und dass zur Verbindung der Profilscheibe (11) mit dem Sensor (1) an den Laschen (12, 12') und den Basisflächen (8, 8') zusammenwirkende Rastelemente vorgesehen sind, die vom zweiten Befestigungselement, das sich am Außengewinde (2) des Sensors (1) abstützt und gegen die Montagewand (15) pressbar ist, derart umschlossen werden, dass sich die Rastelemente nicht mehr lösen können.
Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass versetzt in Richtung der Gehäuseachse (10) mehrere Rastelemente vorgesehen sind.
Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verbindung der Profilscheibe (11) mit dem Sensor an jeder Lasche (12) eine Rastnase (13) angeordnet ist, die in eine Rastvertiefung (14) in der Basisfläche (8) eingreift.
Sensor (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement (16) die Form einer Mutter (16) aufweist, welche durch Drehung auf dem Außengewinde (2) des Sensors (1) gegen die Montagewand (15) pressbar ist.
Sensor (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite Befestigungselement eine Rastscheibe (17) ist, die zumindest teilweise entlang ihrer inneren Durchgangsöffnung mit flexiblen Rastsegmenten (18, 18') versehen ist, welche sich beim Aufschieben auf den Sensor (1) mit dem Außengewinde (2) an der Außenkontur des Gehäuses verrasten.