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Technisches
Gebiet
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Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Sensorbefestigung zum
Anbringen eines Positionserfassungssensors an einem Fluiddruckzylinder mit
einer Schiene, die an der Außenfläche eines
Zylinderrohres in Längsrichtung
vorgesehen ist.
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Ein
Positionssensor wird an einem Fluiddruckzylinder angebracht, um
die Betriebsposition eines Kolbens zu erfassen. Der Positionssensor
ist außerhalb
des Zylinders vorgesehen und wirkt mit einem an dem Kolben in dem
Zylinder angebrachten Magneten zusammen.
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Entsprechend
der Form von Fluiddruckzylindern umfassen herkömmliche Mechanismen zum Anbringen
eines Positionssensors einen Schienenmechanismus, bei dem ein Positionssensor
mit einem Sensorhalter an einer Schiene angebracht wird, die in
Längsrichtung
an der Außenfläche eines
Zylinderrohres angeordnet ist, einen Zugstangenmechanismus, bei
dem ein Sensorhalter mit Hilfe von Zugstangen, welche die Endabdeckungen
eines Zylinderrohres verbinden, angebracht wird, und einen Nutenmechanismus,
bei dem ein Positionssensor direkt in einer an der Außenfläche eines
Zylinderrohres vorgesehene Nut angebracht wird.
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Hierbei
ist die Verwendung von Zugstangenmechanismen auf Fluiddruckzylinder
mit Zugstangen beschränkt.
Bei Nutenmechanismen kann eine Mehrzahl von Positionssensoren nicht
in einer einzelnen Nut so angeordnet werden, dass sie einander näher kommen
als durch die Länge
der Sensoren vorgegeben ist. Dementsprechend muss eine Mehrzahl
von Nuten an der Außenfläche eines
Zylinderrohres vorgesehen werden, um die Sensoren nahe beieinander anzu ordnen.
Bei Fluiddruckzylindern wird im Allgemeinen die Positionserfassung
an den Hubenden gefordert. Hat der Zylinder einen langen Hub im
Verhältnis
zu der Länge
der Positionssensoren, können
die Sensoren einfach angebracht werden. Hat aber der Zylinder nur
einen kurzen Hub behindern die Positionssensoren einander bei dem
Nutenmechanismus physikalisch. Insbesondere bei kompakten Zylindern können Positionssensoren
nicht angebracht werden, weil die Anordnung der Nuten durch den
zur Verfügung
stehenden Raum beschränkt
wird.
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Bei
Schienenmechanismen wird ein Positionssensor außerhalb der Schienenwände einer Schiene
angebracht. Dieser Mechanismus hat daher den Vorteil, dass eine
Mehrzahl von Positionssensoren an einer einzelnen Schiene nahe beieinander
angeordnet werden kann, wobei die Außenflächen des Paares von Schienenwänden durch
Modifikation eines Sensorhalters genutzt werden können.
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Bei
dem Schienenmechanismus können
die Positionssensoren direkt an der Schiene angebracht werden. In
diesem Fall können
jedoch Allzweckpositionssensoren nicht eingesetzt werden, sondern
es müssen
Positionssensoren vorgesehen werden, die eine spezielle Befestigung
und Festigkeit gegen bspw. von einer Leitung ausgeübte Spannungen
aufweisen.
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Positionssensoren
zur Erfassung der Position eines Kolbens sind üblicherweise Reedschalter-Sensoren,
die einen Kontakt mit Hilfe von magnetischer Kraft öffnen und
schließen,
oder elektronische Magnetsensoren, die ein magnetoresistentes Element
aufweisen und keinen elektrischen Kontakt haben.
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In
jüngerer
Zeit werden aufgrund ihrer langen Lebensdauer und Umgebungskompatibilität häufig elektronische
Positionssensoren eingesetzt. Das verwendete magnetoresistente Element
erfasst die Größenänderung
der magnetischen Kraft und wandelt sie in ein elektrisches Signal
um. Die Betriebsposition eines Kolbens wird entsprechend dem Detektionsoutput
bestimmt. Da das magnetoresistente Element bei der magnetischen
Erfassung eine Richtwirkung (Direktivität) hat, muss es so angebracht
werden, dass die Mittelachse der Richtwirkung zur Mitte eines Zylinders
gerichtet ist.
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Bei
den oben beschriebenen Schienensensorbefestigungen wird der Positionssensor
jedoch außerhalb
der Schienenwände
einer Schiene positioniert. Wird der Positionssensor in einer Richtung
parallel zu der Linie zwischen den Zentren der Schiene und eines
Zylinders angebracht, ist die Mittelachse der Direktivität des Positionssensors
nicht zu der Mitte des Zylinders gerichtet. Insbesondere wenn das Zylinderrohr
einen kleinen Durchmesser hat, weicht die Mittelachse der Direktivität wesentlich
von der Linie zwischen den Zentren der Schiene und des Zylinders
ab.
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Beschreibung
der Erfindung
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Es
ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Schienen-Sensorbefestigung
vorzuschlagen, mit der eine Mehrzahl von Positionssensoren nahe beieinander
angeordnet werden kann, und mit der ein Positionssensor, der eine
Richtwirkung (Direktivität) aufweist,
in einer geeigneten Richtung gehalten werden kann.
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Die
Sensorbefestigung soll die Befestigung eines Allzweckpositionssensors
an einer Schiene mit einem Sensorhalter erlauben, wobei der Sensorhalter
den Sensor vor äußeren Kräften schützen soll. Die
Befestigungsposition und Ausrichtung bspw. beim Austausch gegen
einen anderen Positionssensor soll produzierbar sein, um eine geeignete
Erfassungsposition des Sensors und eine geeignete Direktivitätsrichtung
beizubehalten.
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Diese
Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale
des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Erfindungsgemäß ist bei
einem Sensorbefestigungsmechanismus ein Positionssensor zur Erfassung
der Betriebsposition eines Kolbens mit einem Positionserfassungsmagneten über einen
Sensorhalter an einer Schiene mit Nut befestigt, die von der Außenfläche eines
Zylinderrohres entlang dessen Länge
vorsteht. Der Positionssensor hat eine Direktivität bei der
magnetischen Erfassung. Der Sensorhalter umfasst eine an der Schiene
befestigte Basis und einen Sensorhalteabschnitt, der sich von der Basis
erstreckt. Der Sensorhalteabschnitt liegt nahe bei oder in Kontakt
mit der Oberfläche
des Zylinderrohres außerhalb
einer Schienenwand der Schiene. Der Sensorhalteabschnitt hat eine
Halteführung
zum Halten des Positionssensors in einer festgelegten Ausrichtung
in einer Richtung parallel zu der Achse des Zylinders. Die Ausrichtung
des Positionssensors, der von der Halteführung gehalten wird, ist so,
dass die Direktivität
der magnetischen Erfassung des Sensors im Wesentlichen zu der Mitte
des Zylinders gerichtet ist.
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Bei
der obigen Sensorbefestigung ist die Mittelachse der magnetischen
Erfassungsdirektivität des
Positionssensors auf einen Bereich von etwa 15° bis 75° von der Linie zwischen den
Zentren des Zylinders und der Schiene eingestellt.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung weist die Halteführung, die
an die Basis angrenzt, eine Bolzenöffnung auf, durch welche ein
Bolzen zur Befestigung des Positionssensors eingeschraubt ist. Der
Sensorhalteabschnitt weist ein Nutenelement mit einer Haltenut zum
Halten des Positi onssensors auf. Das Nutenelement erstreckt sich
von der Halteführung
entlang der Außenfläche des
Zylinderrohres.
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Zusätzlich umfasst
die Schiene an der Außenfläche des
Zylinderrohres ein Paar von Schienenwänden, die jeweils entlang ihrer
Kante einen nach innen gerichteten Flansch aufweisen. Die Basis
des Sensorhalters umfasst eine Bolzenöffnung, durch welche ein Befestigungsbolzen
in eine Mutter eingeschraubt ist, die in die Schiene eingesetzt
ist, und einen Einsetzvorsprung, der zwischen die Flansche der Schienenwände eingesetzt
ist, um die Befestigungsausrichtung des Sensorhalters relativ zu
der Schiene festzulegen.
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Gemäß einer
weiteren bevorzugten Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung ist der Sensorhalter an der Schiene mit
einer um 180° um
die Mittelachse der Bolzenöffnung
der an der Schiene befestigten Basis geänderten Orientierung des Sensorhalters
anbringbar. Die Basen zweier Sensorhalter, die um 180° zueinander
versetzt orientiert sind, sind an der Schiene anbringbar, wobei
ihre Sensorhalteabschnitte abwechselnd in Kontakt mit der Längsseitenfläche der
Schiene gebracht werden.
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Im
Einzelnen kann der bei der Sensorbefestigung gemäß der vorliegenden Erfindung
verwendete Positionssensor ein Positionssensor mit einem magnetischen
Erfassungsabschnitt sein, der ein magnetoresistentes Element umfasst,
welches aus einem Substrat mit einem gedruckten Schaltkreis besteht,
der auf ein Magnetfeld in einer Richtung parallel zu dem Substrat
reagiert, und mit einem anderen gedruckten Schaltkreis, der auf
ein Magnetfeld in einer anderen Richtung parallel zu dem Substrat
reagiert. Die Richtungen parallel zu dem Substrat sind im Wesentlichen
senkrecht zueinander. Das magnetoresitive Element gibt ein elektrisches
Signal aus, das einem Magnetfeld entspricht, welches entsprechend
der Differenz zwischen Komponenten, die über die gedruckten Schaltkreise
erfasst werden, detektiert wird. Der magnetische Erfas sungsabschnitt ist
in dem Positionssensor integriert, wobei eine der Richtungen parallel
zu dem Substrat die Richtung der magnetischen Erfassungsdirektivität ist.
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Bei
der erfindungsgemäßen Sensorbefestigung
umfasst der Sensorhalteabschnitt des Sensorhalters vorzugsweise
die Halteführung
zum Halten des Positionssensors in einer festgelegten Ausrichtung
parallel zu der Längsachse
des Zylinders. Die festgelegte Ausrichtung des Positionssensors,
der von der Halteführung
gehalten wird, ist so, dass die magnetische Erfassungsdirektivität des Sensors
im Wesentlichen zu der Mitte des Zylinders gerichtet ist. Der Positionssensor
kann daher immer in einer geeigneten Ausrichtung angebracht werden,
indem der Positionssensor lediglich an der Halteführung angebracht
wird. Insbesondere bei einem kompakten oder Kurzhubfluiddruckzylinder
können
magnetische Elemente, bspw. um den Zylinder angeordnete Befestigungselemente
und Bolzen, die Verteilung des magnetischen Flusses von einem in
dem Zylinder aufgenommenen Magneten ändern, wodurch der Positionssensor
betätigt
wird. Die obige Sensorbefestigung kann einen solchen Effekt minimieren,
um eine stabile Positionserfassung zu gewährleisten.
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Bei
der erfindungsgemäßen Sensorbefestigung
kann zusätzlich
der Positionssensor mit dem Sensorhalter an der Schiene des Fluiddruckzylinders angebracht
werden. Dies ermöglicht
die Verwendung von Allzweckpositionssensoren. Außerdem kann eine Änderung
der Form des Positionssensors bspw. dadurch aufgenommen werden,
dass die Form des Sensorhalters geändert wird, ohne den Zylinder selbst
zu modifizieren.
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Außerdem kann
der Sensorhalter den Positionssensor vor äußeren Kräften schützen und bspw. bei einem Austausch
gegen einen anderen Positionssensor eine reproduzierbare Befestigungsposition
und -ausrichtung gewährleisten,
um die geeignete Erfassungsposition des Sensors und die geeignete Direktivitätsrichtung
zu erhalten.
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Bei
der Halteführung
des Sensorhalteabschnitts des Sensorhalters ist auch dann, wenn
die Ausrichtung des Sensors so gewählt ist, dass sie zu einem
Fluiddruckzylinder mit einem bestimmten Durchmesser passt, die Ausrichtung
des Sensors nicht unbedingt für
Fluiddruckzylinder mit anderen Durchmessern geeignet. Wird daher
die Sensorbefestigung gemäß der vorliegenden
Erfindung bei Fluiddruckzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern
eingesetzt, müssen
Sensorhalter mit unterschiedlichen Sensorbefestigungsausrichtungen
entsprechend den Durchmessern der Fluiddruckzylinder vorgesehen
werden.
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Mit
der Sensorbefestigung gemäß der vorliegenden
Erfindung kann eine Mehrzahl von Positionssensoren nahe beieinander
angeordnet werden, wobei ein Positionssensor mit einer Direktivität in einer gewünschten
Richtung gehalten werden kann.
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Die
Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und der Zeichnung
näher erläutert. Dabei
bilden alle beschriebenen und/oder bildlich dargestellten Merkmale
für sich
oder in beliebiger Kombination den Gegenstand der Erfindung, unabhängig von
ihrer Zusammenfassung in den Ansprüchen oder deren Rückbeziehung.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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1 ist
eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Sensorbefestigung
gemäß einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung,
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2 ist
eine Vorderansicht auf einen befestigten Sensorhalter gemäß der Ausführungsform,
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3 ist
ein Längsschnitt
durch den Sensorhalter gemäß der Ausführungsform
entlang der Achse eines Positionssensors,
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4 zeigt
schematisch die Direktivität
des Positionssensors,
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5 zeigt
schematisch die Befestigung von zwei Sensorhaltern,
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6 ist
eine perspektivische Ansicht des Positionssensors,
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7 zeigt
das Schaltkreismuster eines magnetoresistenten Elementes,
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8A ist
ein Diagramm, das den Output einer in Längsrichtung des magnetoresistenten
Elementes erfassten Komponente zeigt,
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8B ist
ein Diagramm, das den Output einer in seitlicher Richtung des magnetoresistenten Elementes
erfassten Komponente zeigt,
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9A zeigt
schematisch die Anordnung eines Substrates des Positionssensors
in einer geraden Linie, die radial von der Mitte eines Magneten
gezogen ist,
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9B zeigt
schematisch die Anordnung des Substrates des Positionssensors in
einer Richtung senkrecht zu der geraden Linie,
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10A ist ein Diagramm, das den Output des Positionssensors
bei der Anordnung des Substrates gemäß 9A darstellt,
und
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10B ist ein Diagramm, das den Output des Positionssensors
bei der Anordnung des Substrates gemäß 9B darstellt.
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Detaillierte
Beschreibung der Ausführungsform
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Die 1 bis 4 zeigen
eine Sensorbefestigung gemäß einer
Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung.
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Mit
Bezug bspw. auf die 1, 2 und 4 umfasst
ein Fluiddruckzylinder 1 mit einem Positionserfassungsschalter
(Positionssensor) gemäß der vorliegenden
Erfindung eine mit einer Nut versehene Schiene 3, die von
der Außenfläche eines
Zylinderrohres 2 entlang dessen Länge vorsteht. Ein Positionssensor 30 ist
an der Schiene 3 mit Hilfe eines Sensorhalters 10 angebracht.
Der Positionssensor 30 hat bei der Erfassung der Betriebsposition
eines Kolbens mit einem Positionsmagneten (nicht dargestellt in
der Zeichnung) eine Direktivität.
Der Positionsmagnet ist ein ringförmiger Magnet, der um den Kolben
des Fluiddruckzylinders 1 eingesetzt ist und so magnetisiert
ist, dass sein magnetischer Fluss in Axialrichtung des Zylinders 1 gerichtet
ist.
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Das
Zylinderrohr 2 besteht aus einem nicht magnetischen Material,
bspw. Aluminium. Die Schiene 3 ist integral mit der Außenfläche des
Zylinderrohres 2 ausgebildet. Die Schiene 3 umfasst
ein Paar von Schienenwänden 4,
jeweils mit einem Flansch 5, der entlang der Wände nach
innen gerichtet ist. Eine Mutter 8 zur Befestigung des
Sensorhalters 10 ist in die Nut der Schiene 3 so
eingesetzt, dass sie nicht zwischen den Flanschen 5 herausrutschen
kann.
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Der
Sensorhalter 10 wird durch Gießen oder Extrudieren bspw.
eines Kunststoffes oder Kunstharzes geformt. Der Sensorhalter 10 umfasst
eine Basis 11, die an der Schiene 3 des Fluiddruckzylinders 1 angebracht
ist, und einen sich von der Basis 11 erstreckenden Sensorhalteabschnitt 15.
Der Sensorhalteabschnitt 15 liegt nahe bei oder in Kontakt
mit der Oberfläche
des Zylinderrohres 2 außerhalb der Schienenwände 4 der
Schiene 3.
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Die
Basis 11 weist eine Bolzenöffnung 12 und einen
Einsetzvorsprung 13 auf. Ein Befestigungsbolzen 9 ist
durch die Bolzenöffnung 12 in
die in die Schiene 3 an der Außenfläche des Zylinderrohres 2 eingesetzte
Mutter 8 eingeschraubt. Der Einsetzvorsprung 18 ist
zwischen die Flansche 5 der Schienenwände 4 eingesetzt,
um die Ausrichtung des Sensorhalters 10 relativ zu der
Schiene 3 festzulegen. Die Schiene 3 ist so geformt,
dass ihre Mittelachse zu dem Zentrum des Fluiddruckzylinders 1 ausgerichtet
ist (vgl. 4). Dementsprechend ist der
Befestigungsbolzen 9 so vorgesehen, dass seine Mittelachse
zu der Mitte des Fluiddruckzylinders 1 gerichtet ist.
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Der
Sensorhalteabschnitt 15 hält den Positionssensor 30.
Der Sensorhalteabschnitt 15 weist eine Schienenkontaktwand 15a und
eine Bodenwand 15b auf. Wenn die Basis 11 an der
Schiene 3 befestigt ist, steht die Schienenkontaktwand 15a in
Kontakt mit einer der Außenflächen der
Schienenwände 4, während die
Bodenwand 15b in Kontakt mit der Außenfläche des Zylinderrohres 2 steht.
Der Sensorhalteabschnitt 15 hat eine Halteführung 16 und
ein Nutenelement 17. Die Halteführung 16 ist innerhalb
des Sensorhalteabschnitts 15 vor und neben der Basis 11 vorgesehen.
Der Kopf des Positionssensors 30 ist in die Halteführung 16 eingesetzt.
Das Nutenelement 17 hat eine Haltenut 17a, die
sich von der Halteführung 16 entlang
der Außenfläche des
Zylinderrohres 2 erstreckt, um den Positionssensor 30 zu
halten.
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Der
Sensorhalteabschnitt 15 und das daran vorgesehene Nutenelement 17 schützen den
Positionssensor 30, falls äußere Kräfte bspw. auf eine Leitung
des Positionssensors 30 wirken. Der Sensorhalteabschnitt 15 und
das Nutenelement 17 müssen
so vorgesehen sein, dass sie eine Betriebsanzeigeleuchte (LED) 33 des
Positionssensors 30 nicht abdecken.
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Die
Halteführung 16 wird
durch eine Aussparung definiert, die der Form des Positionssensors 30 angepasst
ist. Der Positionssensor 30 ist im Querschnitt unrund,
so dass der Kopf des Positionssensors 30 in die Aussparung
eingesetzt ist. Die Halteführung 16 kann
den Positionssensor 30 mit einer festgelegten Ausrichtung
in einer Richtung parallel zu der Mittelachse des Fluiddruckzylinders 1 halten.
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Zusätzlich weist
der Sensorhalteabschnitt 15 eine Bolzenöffnung 18 auf, durch
welche ein Bolzen 19 in einen Gewindeabschnitt 34 des
durch die Halteführung 16 gehaltenen
Positionssensors 30 eingeschraubt wird, um den Sensor 30 in
einer festgelegten Ausrichtung zu befestigen. Die Bolzenöffnung 18 ist
eine Durchgangsöffnung
ohne Gewinde.
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Die
festgelegte Ausrichtung des durch die Halteführung 16 gehaltenen
Positionssensors 30 ist derart, dass die magnetische Erfassungsdirektivität des Sensors 30 im
Wesentlichen zu der Mitte des Fluiddruckzylinders 1 gerichtet
ist. Diese Ausrichtung kann erreicht werden, indem der Positionssensor 30, der
im Querschnitt unrund ist, in die Halteführung 16 eingesetzt
wird, oder indem der Bolzen 19 durch die Bolzenöffnung 18 des
Sensorhalteabschnitts 15 in den Gewindeabschnitt 34 des
Positionserfassungssensors 30 eingeschraubt wird.
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Auch
wenn die Ausrichtung des Positionssensors 30 so gewählt wird,
dass sie auf einen Fluiddruckzylinder mit einem bestimmten Durchmesser passt,
ist bei der Halteführung 16 des
Sensorhalteabschnitts 15 die Ausrichtung des Sensors 30 nicht
notwendigerweise für
Fluiddruckzylinder mit unterschiedlichen Durchmessern geeignet.
Wird daher der Sensorbefestigungsmechanismus gemäß der vorliegenden Erfindung
bei Fluiddruckzylindern mit unterschiedlichen Durchmessern eingesetzt,
so müssen Sensorhalter
mit unterschiedlichen Sensorausrichtungen entsprechend den Durchmessern
der Fluiddruckzylinder vorgesehen werden. In diesem Fall fallen
die Durchmesser der praktischen Fluiddruckzylinder in einen bestimmten
Bereich. Mit Bezug auf 4 wird daher der Winkel α zwischen
den Linien L1 und L2 im Allgemeinen in einem Bereich von 15° bis 75° festgelegt.
Die Linie L1 ist die Linie zwischen den Mitten des Zylinders 1 und
der Schiene 3. Die Linie L2 ist eine Mittelachsenlinie
der magnetischen Erfassungsdirektivität des durch den Sensorhalteabschnitt 15 gehaltenen
Positionssensors 30.
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Wird
der Sensorhalter 10 an der Schiene 3 so angebracht,
dass die Mittelachse L2 entsprechend dem Durchmesser des Fluiddruckzylinders 1 in
geeigneter Weise geneigt ist, kann daher der Sensorhalter 10 auch
bspw. bei dem Austausch des Sensors durch einen anderen Positionssensor
reproduzierbar die Befestigungsposition und -ausrichtung gewährleisten,
um eine geeignete Erfassungsposition des Sensors und geeignete Direktivitätsrichtung zu
erhalten.
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Mit
Bezug auf 5 ist der Sensorhalter 10 mit
dem oben beschriebenen Aufbau an der Schiene 3 anbringbar,
wobei die Orientierung des Sensorhalters 10 um 180° um die Mittelachse
(L1) der Bolzenöffnung 12 der
an der Schiene 3 befestigten Basis geändert ist, d.h. dass der Einsetzvorsprung 13 der Basis 11 umgekehrt
orientiert ist. Die Längsseitenflächen der
Schienen 3, an denen die Basis 11 befestigt ist,
sind flach ausgebildet, so dass die Basen 11 der beiden
Sensorhalter 10 mit zueinander um 180° versetzter Orientierung an
der Schiene 3 anbringbar sind, wobei beide Endflächen der
Schiene 3 in Längsrichtung
abwechselnd in Kontakt mit der Basis 11 gebracht werden.
Wird ein magnetoresistentes Element 35 zur Erfassung magnetischer
Kräfte
von dem Sensorhalteabschnitt 15 getrennt, wie er in 3 gezeigt
ist, können
zwei Sensoren in beliebiger Positionsbeziehung vorgesehen werden.
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Als
nächstes
wird der Aufbau und die Direktivität des Positionssensors 30 mit
Bezug auf die 3 und 6 bis 10 erläutert.
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Mit
Bezug auf die 3 und 6 umfasst der
Positionssensor 30 einen Sensorkörper 31, den Gewindeabschnitt 34,
eine Leitung 32 und die Betriebsanzeige leuchte 33.
Der Sensorkörper 31 ist
im Querschnitt unrund (nicht kreisförmig). Der Gewindeabschnitt 34 ist
an dem vorderen Ende des Sensorkörpers 31 vorgesehen.
Der Bolzen 19 ist in den Gewindeabschnitt 34 eingeschraubt.
Die Leitung 32 ist an das andere Ende des Sensorkörpers 31 angeschlossen,
um Erfassungssignale von dem Sensor 30 nach außen auszugeben.
Die Betriebsanzeigeleuchte 33 ist an der oberen Fläche des
Mittelteiles vorgesehen. Der Positionssensor 30 umfasst
einen magnetischen Erfassungsabschnitt mit dem magnetoresistenten
Element 35 und einen Hauptschaltkreis 36 zur Verarbeitung
von Signalen des magnetoresistenten Elementes 35. Diese
Komponenten sind in dem Sensorkörper 31 eingegossen,
bspw. durch Kunststoffspritzgießen.
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Mit
Bezug auf 7 besteht das magnetoresistente
Element 35 aus einem Substrat 35a mit einem gedruckten
Schaltkreis 37, der auf ein Magnetfeld in Längsrichtung
reagiert, und einem gedruckten Schaltkreis 38, der auf
ein Magnetfeld in seitlicher oder Quer-Richtung reagiert. Bei der
Positionserfassung wird die neutrale Spannung (Nullspannung) über die
Anschlüsse
a und c und die Anschlüsse
b und c in einen Bestimmungsschaltkreis des Hauptschalterkreises 36 eingegeben.
Das magnetoresistente Element 35 gibt ein elektrisches
Signal entsprechend einer Magnetkraft aus, die auf der Basis der Differenz
zwischen Komponenten, die über
die Anschlüsse
erfasst wurden, erfasst wurde. Die 8A und 8B zeigen
die Größenverteilung
des Vektors eines Magnetfeldes des um den Kolben vorgesehenen Magneten
in Hubrichtung des Magneten. 8A zeigt
die Komponente, die in Längsrichtung
erfasst wird. 8B zeigt die Komponente, die
in Querrichtung erfasst wird. In 8A tritt
ein Peak am Zentrum 0 des Magneten auf. In 8B treten
Peaks in der Nähe
der Polflächen
des Magneten auf und werden am Zentrum 0 des Magneten im Wesentlichen
Null. In den 8A und 8B zeigt
die horizontale Achse die Verschiebung, während die vertikale Achse den
Output zeigt.
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Ist
das Substrat 35a des magnetoresistenten Elementes 35 in
einer geraden Linie angeordnet, die radial von dem Zentrum eines
Magneten M gezogen wird (vgl. 9A), so
wird der Output des Positionssensors 30 als Differenz zwischen
den erfassten Komponenten in den 8A und 8B bestimmt (vgl.
die rechte Hälfte
von 10A). Die nicht benötigten Peaks
an den Seiten des Peaks in 8A werden
gestrichen (vgl. die Bereiche, die mit gestrichelten Linien umkreist
sind), so dass das magnetoresistente Element 35 nur geringe
Möglichkeiten
für Fehlfunktionen
hat. Ist andererseits das Substrat 35a so angeordnet, wie
es in 9B gezeigt ist, wird die Komponente
in seitlicher oder Querrichtung in 8B nicht
erfasst. Wie in 10B dargestellt ist, hinterlässt daher
der Output des Positionssensors 30 nicht notwendige Peaks,
die sich einem Schwellenwert annähern,
an den Seiten des Hauptpeaks (vgl. die mit gestrichelten Linien
eingekreisten Bereiche). Da diese Peaks bspw. durch periphere magnetische Elemente
leicht variieren, können
Fehler leichter auftreten.
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Die
erfassten magnetischen Komponenten des magnetoresistenten Elements 35 variieren
mit dem Winkel (α in 4)
des Substrates 35a. Der Zustand des Substrates 35a,
der in 9A gezeigt ist, d.h. die seitliche
Richtung, in welcher der gedruckte Schaltkreis 38 auf ein
Magnetfeld reagiert, ist die Richtung der magnetischen Erfassungsdirektivität. Das Substrat 35a ist
so in dem Sensorkörper 31 aufgenommen,
dass die Direktivität
im Wesentlichen zu der Mitte des Fluiddruckzylinders 1 gerichtet
ist. Dies ermöglicht
den stabilsten Betrieb des Positionssensors 30.