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Die
Erfindung betrifft eine Positionssensoreinrichtung für einen
Aktor mit einem Führungsgehäuse zum
Führen
eines beweglichen Aktorglieds und mit einem Sensor zur Erzeugung
eines eine Position des Aktorglieds oder eines mit dem Aktorglied bewegungsgekoppelten äußeren Objekts,
insbesondere eines Schlittens, anzeigenden Positionssignals, wenn
sich das Aktorglied oder das Objekt in einem Erfassungsbereich des
Sensors befindet. Die Erfindung betrifft ferner einen mit einer
derartigen Positionssensoreinrichtung ausgestatteten Aktor.
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Der
Aktor ist beispielsweise ein pneumatischer Linearantrieb. Ein Linearantrieb
mit einer Nut zur Aufnahme einer Positionssensoreinrichtung ist beispielsweise
aus der
DE 195 14
846 B4 bekannt. In einer am Führungsgehäuse verlaufenden Aufnahmenut
ist ein magnetischer Sensor angeordnet, der von einem magnetischen
Element an dem Schlitten betätigbar
ist. Wenn der Schlitten die Positionssensoreinrichtung überfährt, löst die Positionssensoreinrichtung
ein Positionssignal aus. Der Schlitten verdeckt dann allerdings
die Positionssensoreinrichtung. Dadurch ist es beispielsweise schwierig,
eine exakte Position für
die Positionssensoreinrichtung in der Aufnahmenut zu finden.
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Aus
der
DE 101 52 178
A1 geht ein Druckmittelzylinder zur Erzeugung einer mechanischen Kraft
hervor. Der Druckmittelzylinder hat ein Zylinderrohr mit einem Wandungsbereich,
an dem ein achsparalleler geschlossener Kanal vorgesehen ist, in
dem ein Sensor über
magnetisch betätigbare
kraft- oder formschlüssige
Befestigungsmittel arretiert ist. In dem Kanal können vor Umwelteinflüssen geschützt beispielsweise
zwei Sensoren angeordnet sein, die jeweils ein Anzeigeelement ansteuern.
Jedem Sensor ist also ein Anzeigeelement zugeordnet.
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Aus
US 2003/0029309 A1 geht
ein fluidtechnischer Linearantrieb hervor, bei dem einem jeweiligen
Sensor jeweils eine einzige Leuchtanzeige zugeordnet ist. Es sind
lichtdurchlässige
Dichtungen zur Lichtführung
vorgesehen.
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Es
ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine leicht handhabbare
Positionssensoreinrichtung sowie einen damit ausgestatteten Aktor bereit
zu stellen.
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Zur
Lösung
der Aufgabe ist bei einer Positionssensoreinrichtung der eingangs
genannten Art vorgesehen, dass sie ein erstes und mindestens ein zweites
optisches Anzeigemittel zur Anzeige des Positionssignals aufweist,
das der Sensor erzeugt, und dass die beiden Anzeigemittel so zueinander
beabstandet sind, dass mindestens eines der Anzeigemittel sichtbar
ist, wenn das andere durch das Aktorglied oder das mit dem Aktorglied
bewegungsgekoppelte Objekt verdeckt ist.
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Die
Erfindung sieht vor, dass die Positionssensoreinrichtung ein erstes
und mindestens ein zweites optisches Anzeigemittel zur Anzeige eines Positionssignals
aufweist. Der Sensor erzeugt das Positionssignal, wenn er ein Objekt,
beispielsweise den Schlitten eines Dreh- oder Linearantrieb oder
ein sonstiges durch das Aktorglied angetriebenes Element, in seinem
Erfassungsbereich ermittelt. Jeweils eines der Anzeigemittel bleibt
sichtbar, wenn das andere Anzeigemittel durch das Objekt, beispielsweise den
Schlitten verdeckt ist. Der Schlitten ist beispielsweise asymmetrisch,
so dass er bei einer er sten Position, z. B. Linearposition, das
erste Anzeigemittel verdeckt, das zweite Anzeigemittel jedoch das
Ansprechen des Sensors signalisieren kann. Bei einer zweiten Position,
beispielsweise wenn die Positionssensoreinrichtung in einer umgekehrten
Einbaulage in einer Aufnahmenut des Aktors, z. B. des Linearantriebs,
angeordnet ist, bleibt das zweite Anzeigemittel sichtbar, während das
erste Anzeigemittel durch den Schlitten oder ein sonstiges Objekt
im Erfassungsbereich der Positionssensoreinrichtung verdeckt ist.
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Die
Positionssensoreinrichtung kann einen Sensor mit einem nach innen
in das Führungsgehäuse des
Antriebs gerichteten Erfassungsbereich und/oder einen Sensor mit
einem nach außen
gerichteten Erfassungsbereich aufweisen, der z. B. das Objekt, den
Schlitten oder dergleichen erfasst.
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Der
Aktor ist zweckmäßigerweise
pneumatisch angetrieben. Aber auch ein elektrisches bzw. elektromagnetisches
Antriebsprinzip ist denkbar. Als sogenannter Hybrid-Aktor oder Hybrid-Antrieb kann der
Aktor auch als kombinierter elektrischer und fluidtechnischer, z.
B. pneumatischer, Aktor ausgestaltet sein.
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Bevorzugt
ist ein pneumatischer oder elektrischer Dreh- oder Linearantrieb.
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Im
Innern des Führungsgehäuses ist
beispielsweise ein linear beweglicher Kolben vorhanden, der durch
Druckluft betätigbar
ist. Der Kolben ist mittels eines Kolbengliedes, das einen Längsschlitz des
Führungsgehäuses durchgreift,
mit dem Schlitten verbunden und treibt diesen linear an. Es versteht sich,
das der Kolben auch elektromagnetisch antreibbar sein kann oder
mittels beider Methoden, das heißt sowohl elektromagnetisch
als auch pneumatisch. Ferner ist es denkbar, dass der Schlitten
als Läufer
eines elektrischen Linearantriebs, insbesondere eines Linear-Direktantriebs,
ausgestaltet oder mit einem Läufer
gekoppelt ist.
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Die
Anzeigemittel sind zweckmäßigerweise synchron
betätigbar.
Beispielsweise weisen beide Anzeigemittel ein separates Leuchtmittel
auf, das der Sensor über
einen gemeinsamen elektrischen Stromkreis ansteuert. Eine Bauvariante
der Erfindung kann auch vorsehen, dass ein gemeinsames Leuchtmittel
für beide
Anzeigemittel vorgesehen ist. Zwischen dem Leuchtmittel und mindestens
einem der Anzeigemittel sind einer oder mehrere Lichtleiter, beispielsweise
aus Glas oder Kunststoff.
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Der
Erfassungsbereich des Sensors ist vorteilhafterweise symmetrisch
zwischen den mindestens zwei Anzeigemitteln angeordnet.
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Die
Anzeigemittel sind beispielsweise an einer Oberseite der Positionssensoreinrichtung
angeordnet. Vorteilhaft ist es nämlich,
wenn die mindestens zwei Anzeigemittel an einem Anzeigebereich der
Positionssensoreinrichtung angeordnet sind, der sichtbar ist, wenn
die Positionssensoreinrichtung in einer Aufnahme, z. B. einer Aufnahmenut,
am Aktor montiert ist. Andere Wände
oder Wandabschnitte der Positionssensoreinrichtung liegen dann in
der Nut, wohingegen der Anzeigebereich, insbesondere an der Oberseite
der Positionssensoreinrichtung, sichtbar ist.
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Vorteilhafterweise
hat die Positionssensoreinrichtung eine optische Markierung, die
den Erfassungsbereich des Sensors markiert. Bei der Markierung handelt
es sich beispielsweise um eine Linienmarkierung, eine Kreuzmarkierung
oder dergleichen. Auch eine Fläche,
die mit dem Erfassungsbereich korrespondiert, kann als Markierung
dienen.
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Ein
Grundgedanke der Erfindung ist, dass selbst dann, wenn ein Objekt,
beispielsweise der Schlitten des Linearantriebs, eines der Anzeigemittel verdeckt,
das jeweils andere Anzeige mittel frei und sichtbar ist. Für den Bediener
ist es somit leicht möglich,
die Positionssensoreinrichtung beispielsweise in einer Aufnahmenut
eines Dreh- oder Linearantriebs, zu justieren.
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Die
Positionssensoreinrichtung enthält
vorteilhaft mindestens einen induktiven oder kapazitiven oder optischen
Sensor. Die Positionssensoreinrichtung benötigt dann keine Signalgebermittel
am Aktorglied, am Schlitten oder an mit diesem verbundenen Teilen,
z. B. Anbauteilen, oder an einem sonstigen zu erfassenden Teil,
sondern arbeitet sozusagen autark. Der Erfassungsbereich dieses
Sensors kann in das Innere des Führungsgehäuses gerichtet
sein oder vorzugsweise in einen Außenbereich des Führungsgehäuses, z.
B. zu dem Schlitten. Die Positionssensoreinrichtung hat beispielsweise
einen kapazitiven oder induktiven Oszillator an Bord, dessen Feld durch
den vorbeifahrenden Schlitten beeinflusst wird, so dass die Positionssensoreinrichtung
dessen Position erfassen kann. Der Schlitten ist beispielsweise für das induktive
Prinzip magnetisch leitend, braucht aber selbst kein Magnet zu sein.
Beim kapazitiven Prinzip genügt
eine elektrische Leitfähigkeit
oder eine beispielsweise von Luft zweckmäßigerweise wesentlich abweichende
Dielektrizität
des Schlittens, um das im Erfassungsbereich liegende elektrische Feld
sozusagen zu ”stören”, so dass
die Positionssensoreinrichtung die Position des Schlittens erfassen
kann.
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Beim
optischen Prinzip hat die Positionssensoreinrichtung zweckmäßigerweise
eine Lichtquelle an Bord. Der Erfassungsbereich ist beispielsweise ein
optischer Erfassungsbereich. Das Licht wird von dem Schlitten reflektiert
oder absorbiert, was durch den optischen Sensor erfassbar ist.
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Der
Erfassungsbereich ist zweckmäßigerweise
senkrecht zu der Aufnahme, beispielsweise senkrecht zu der Aufnahmenut.
Jedenfalls ist der Erfassungsbereich des induktiven, kapazitiven
oder optischen Sensors vorteilhaft nicht in den Innenbereich des
Führungsgehäuses, sondern
nach außen
orientiert. Der Erfassungsbereich ist beispielsweise als eine Art
Feldkeule ausgebildet.
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Als
unterstützende
Maßnahme
zur räumlichen
Definition des Erfassungsbereiches können beispielsweise eine Abschirmeinrichtung
oder Feldleitmittel vorgesehen sein.
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Die
Abschirmeinrichtung schirmt den induktiven oder kapazitiven Sensor
z. B. vor äußeren Störfeldern
oder vor Einflüssen
aus dem Innern des Führungsgehäuses ab,
beispielsweise Einflüsse,
die durch einen am einem Aktorglied angeordneten Magneten eines
beispielsweise pneumatischen oder elektrischen Linearantriebes erzeugt
werden. Eine Abschirmeinrichtung kann beispielsweise in einem Gehäuse der
Positionssensoreinrichtung vorgesehen sein. Ferner ist es denkbar,
dass in der Aufnahme, beispielsweise in der Aufnahmenut, Abschirmmittel
vorgesehen sind.
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Feldleitmittel
sind dazu geeignet, das Erregerfeld in Richtung des Sensors zu lenken
bzw. vom Sensor weg in Richtung des zu erfassenden Objekts, z. B.
des Schlittens, zu lenken. Beispielsweise können Feldleitbleche oder Abschirmbleche,
insbesondere mit geringer magnetischer Remanenz, vorgesehen sein.
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Die
Positionssensoreinrichtung ist beispielsweise mittels Drahtverbindungen
kontaktierbar. Besonders bevorzugt ist jedoch eine drahtlose Schnittstelle
zum Senden von Sensorwerten oder zum Empfangen von Steuerbefehlen.
Die Steuerbefehle dienen beispielsweise zur Abfrage von Sensorwerten, zur
Parametrierung der Positionssensoreinrichtung oder dergleichen.
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Die
Positionssensoreinrichtung kann auf konventionellem Wege parametriert
werden, wobei beispielsweise Schaltschwellen oder dergleichen über extern
vorgegebene Steuerbefehle an der Schnittstelle einprogrammiert werden.
Ferner ist es denkbar, dass beispielsweise ein Potentiometer oder eine
sonstige Stelleinrichtung zur Definition von Grenzwerten oder Schwellwerten
an der Positionssensoreinrichtung vorhanden ist. Vorteilhaft ist
ein sogenannter Lernmodus oder Teach-In-Modus zum Parametrieren
und/oder Programmieren der Positionssensoreinrichtung.
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Zweckmäßigerweise
ist eine Aufnahme am Aktor als eine Aufnahmenut ausgestaltet. Die
Positionssensoreinrichtung (es können
auch mehrere vorgesehen sein) ist in der Aufnahmenut beispielsweise linear
verstellbar. Zweckmäßigerweise
hat die Positionssensoreinrichtung Klemmmittel, beispielsweise Rastmittel,
Federmittel, Klemmschrauben, insbesondere exzentrische Klemmschrauben,
oder dergleichen, zum Festklemmen in der Aufnahme, z. B. der Aufnahmenut.
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Eine
Variante der Erfindung, die an sich eine eigenständige Erfindung darstellt und
zwar auch dann, wenn nur ein einziges Anzeigemittel vorhanden ist,
sieht vor, dass die Positionssensoreinrichtung mindestens einen
zweiten Sensor aufweist. Der Erfassungsbereich des ersten Sensors,
der magnetisch, vorzugsweise jedoch induktiv, kapazitiv oder optisch
arbeitet, ist nach außen
gerichtet, während der
Erfassungsbereich des zweiten Sensors nach innen orientiert ist.
Der nach innen gerichtete Sensor erfasst beispielsweise die Position
des Aktorglieds, z. B. eines Kolbens, der in dem Führungsgehäuse entlang
eines Schwenkweges oder linear hin und her beweglich ist. Auf diesem
Wege ist vorteilhaft eine Redundanz realisierbar: der nach innen
gerichtete zweite Sensor erfasst das Aktorglied, während der
nach außen
gerichtete erste Sensor ein äußeres Objekt,
z. B. den Schlitten, erfasst. Wenn der Schlitten beispielsweise
relativ zu dem Aktorglied beweglich ist, können so z. B. Relativpositionen
des Schlittens bezüglich
des Aktorglieds erfasst werden. Sofern das Aktorglied und der Schlitten
fest miteinander gekoppelt sind, ist auf diesem Wege eine Redundanz
erzielbar. Nur wenn beide Sensoren übereinstimmende Positionswerte
senden, liegt ein störungsfreier
Betriebszustand vor.
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Der
zweite Sensor kann zwar auch ein induktiver oder kapazitiver Sensor
sein. Vorzugsweise ist er jedoch ein magnetischer Sensor, der ein
Erregerfeld aus dem Innern des Führungsgehäuses erfasst. Das
Erregerfeld wird beispielsweise durch einen Magneten an einem Kolben
eines pneumatischen Zylinders erzeugt.
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Damit
das Erregerfeld aus dem Innern des Führungsgehäuses den Sensor (oder die Sensoren), dessen
Erfassungsbereich nach außen
gerichtet ist, nicht beeinflusst, sind zweckmäßigerweise Abschirmmittel zwischen
den Sensoren vorgesehen, deren Erfassungsbereiche nach innen und
nach außen
gerichtet sind.
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Zweckmäßigerweise
sind die Erfassungsbereiche des mindestens einen ersten und des
zweiten Sensors relativ zueinander verstellbar. Dazu sind beispielsweise
Feldleitmittel und/oder Abschirmmittel vorhanden, die die jeweiligen
Erfassungsbereiche beeinflussen und relativ zueinander verändern. Ferner
ist es denkbar, dass die Sensoren innerhalb des Gehäuses relativ
zueinander verstellbar sind.
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Die
Sensoren haben zweckmäßigerweise eine
gemeinsame Schnittstelle, beispielsweise eine drahtgebundene oder
eine drahtlose Schnittstelle. Dadurch wird der Verdrahtungsaufwand
bzw. der Kommunikationsaufwand verringert.
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Nachfolgend
werden Ausführungsbeispiele der
Erfindung anhand der Zeichnung näher
erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
perspektivische Schrägansicht eines
Linearantriebs, an dem zwei erfindungsgemäße Positionssensoren angeordnet
sind,
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2 eine
Seitenansicht einer Positionssensoreinrichtung des Linearantriebs
gemäß 1,
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3 eine
Draufsicht der Positionssensoreinrichtung gemäß 2, und
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4 eine
perspektivische Innenansicht eines Gehäuses der Positionssensoreinrichtung
gemäß 2.
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5 eine
teilweise perspektivische Ansicht des Linearantriebs gemäß 1,
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6 eine
Vorderansicht des Linearantriebs gemäß 5, wobei
Erfassungsbereiche der Positionssensoreinrichtungen eingezeichnet
sind,
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6a eine
Detailansicht der Positionssensoreinrichtung gemäß 6,
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7 eine
etwa dem Ausschnitt von 6a entsprechende
Ansicht eines weiteren Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Positionssensoreinrichtung,
und
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8 eine
teilweise schematische Ansicht etwa entsprechend 7 eines
weiteren, an sich eine eigenständige
Erfindung darstellenden Ausführungsbeispiels
einer erfindungsgemäßen Positionssensoreinrichtung
mit zwei Sensoren.
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Als
Beispiel eines erfindungsgemäßen Aktors 7 ist
in 1 ein Linearantrieb 10 gezeigt. An einem
Führungsgehäuse 11 des
Linearantriebs 10 ist ein Schlitten 12 linear
hin und her be weglich geführt. Der
Schlitten 12 wird angetrieben und bildet somit ein Aktorglied 8.
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Ein
Führungsteil 13 des
Schlittens 12, beispielsweise eine Nut, ist an einem Führungsteil 14 des
Führungsgehäuses 11 geführt. Das
Führungsteil 14 ist
an einer Oberseite 15 eines Mittelteils 16 des Führungsgehäuses 11 angeordnet.
Das Führungsteil 14 ist
beispielsweise ein schwalbenschwanzartiger Vorsprung, der von einer
Schwalbenschwanznut, die das Führungsteil 13 bildet,
umgriffen wird. An beiden Längsenden
des Mittelteiles 16 sind Kopfteile 17 angeordnet,
beispielsweise mittels Schrauben 18 an das Mittelteil 16 angeschraubt.
Innere Stirnseiten 19 bilden Längsanschläge 20 für den Schlitten 12 und definieren
somit lineare Endpositionen des Schlittens 12.
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Ein
in 6 schematisch angedeuteter elektrischer Motor 21 bildet
elektrische Antriebsmittel 22 zum Antreiben des Schlittens 12.
Eine Motorwelle 23 durchdringt beispielsweise eine Öffnung 24 an
einem der Kopfteile 17 und treibt ein Antriebsrad 25 für einen
Antriebsriemen 26, z. B. einen Zahnriemen oder einen Reibriemen,
an. Zweckmäßigerweise
ist in jedem der Kopfteile 17 ein Antriebsrad 25 oder
auch ein antriebsloses Umlenkrad vorgesehen, über die der Antriebsriemen 26 umläuft. Zweckmäßigerweise sind
an jedem Kopfteil 17 Öffnungen 24 zum
Anschluss des Motors 21 vorhanden. Die Öffnungen 24 können an
einander entgegensetzten Seiten 27, 28 der Kopfteile 17 vorgesehen
sein, so dass die Motorwelle von beiden Seiten her in die Kopfteile 17 einsteckbar
ist.
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Ein
unteres Trum 30, ein Leer-Trum, des Antriebsriemens 26 verläuft in einem
Innenraum 29 des Führungsgehäuses 11.
Ein oberes Trum 31, ein Last-Trum, des Antriebsriemens 26 ist
in einer Führung 32 an
der Oberseite 15 geführt
und nimmt den Schlitten 12 mit. Das Last-Trum 31 ist
mit dem Schlitten 12 bewegungsgekoppelt. Beispielsweise
klemmt ein Klemmteil 33 den Antriebsriemen 26 gegen
den Schlitten 12. Somit treibt der Motor 21 den
Schlitten 12 mittels eines Riemengetriebes 34 an.
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Ferner
ist ein pneumatisches Antriebskonzept denkbar. Beispielsweise kann
in dem Innenraum 29 ein Kolben 35 angeordnet sein,
der mittels Druckluft betätigbar
ist. Der Kolben 35 bildet ein Aktorglied 8. Beispielsweise
könnten
Kopfteile in der Art der Kopfteile 17 vorgesehen sein,
wobei in die Öffnungen 24 entsprechende
Druckluft eingespeist wird. In 5 ist ferner
schematisch dargestellt, dass ein Koppelglied 37 einen
Längsschlitz 38 des
jeweiligen Führungsgehäuses, z.
B. im Bereich der Führung 32, durchgreift
und mit dem Schlitten 12 verbunden ist.
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Das
Klemmteil 33 bildet ferner ein Führungsteil, das in der Führung 32 geführt ist.
Die Führung 32 verläuft an der
Oberseite 15 neben dem Führungsteil 14.
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Parallel
zu dem Führungsteil 14 bzw.
zur Führung 32 verlaufen
Aufnahmenuten 40, 41, die Aufnahmen 42, 43 für Positionssensoreinrichtungen 44, 45 bilden.
Mit dem Positionssensoreinrichtungen 44, 45 sind
Positionen des Schlittens 12 entlang seines Linearverstellweges 39 zwischen
den Anschlägen 20 ermittelbar.
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Die
Positionssensoreinrichtungen 44, 45 sind in den
Aufnahmenuten 40, 41 entlang des Linearverstellweges 39 längspositionierbar
und mittels Klemmmitteln 46 festlegbar. Die Klemmmittel 46 enthalten
beispielsweise Klemmschrauben 47, zum Verspannen von Sensorgehäusen 48 der
Positionssensoreinrichtungen 44, 45 in den Aufnahmenuten 40, 41.
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Die
Klemmmittel 46 können
optional auch Klemmvorsprünge 49 umfassen,
die vorteilhafterweise federnd vor Seiten der Sensorgehäuse 48 vorstehen.
Beispielsweise hat die Positionssensoreinrichtung 44' gemäß 7 solche
Klemmvorsprünge 49. Die
Sensorgehäuse 48 können dann
sozusagen in die Aufnahmenuten 40, 41 eingerastet
werden, wobei die Klemmvorsprünge 49 beim
Einbringen in die Nuten 40, 41 in Richtung der
Sensorge häuse 48 verlagert
werden, so dass sie an Nutvorsprüngen 50 an der
Oberseite der Nuten 40, 41 vorbei gesteckt werden
können
und sodann, wenn die Sensorgehäuse 48 in
den Nuten 40, 41 positioniert sind, wieder nach außen vor
die Sensorgehäuse 48 vorstehen
und sich an die Unterseite der Nutvorsprünge 50 oder an Seitenwänden der
Nuten 40, 41 anlegen.
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Die
Aufnahmenuten 40, 41 sind an der Außenseite
des Führungsgehäuses 11 angeordnet.
Beispielsweise sind die Aufnahmenuten 40, 41 an
einem schrägen
Abschnitt 64 des Führungsgehäuses 11 zwischen
der Oberseite 15 und einer Seitenfläche 65 angeordnet.
Ein nach unten vorstehenden Abschnitt 66 des Schlittens 12 gelangt
in Erfassungsbereiche 53 der Positionssensoreinrichtungen 44, 45.
An einer Oberseite 67 des Schlittens 12 sind Befestigungsmittel 68,
beispielsweise Montagebohrungen, Klemmmittel oder dergleichen, zum
Befestigen von Gegenständen
an dem Schlitten 12, beispielsweise von zu förderndem
Gut, vorhanden.
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Die
Positionssensoreinrichtungen 44, 45 sind drahtgebunden,
beispielsweise über
Leitungen 51, beispielsweise an eine Steuereinrichtung 52 angeschlossen
und melden dies der Steuereinrichtung 52 Positionen des
Schlittens 12. Die Leitungen 51 sind zweckmäßigerweise
in den Nuten 40, 41 angeordnet.
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Die
Positionssensoreinrichtungen 44, 45 weisen ein
erstes und ein zweites Anzeigemittel 161, 162 auf,
von denen mindestens eines sichtbar bleibt, wenn ein Sensor 54 der
Positionssensoreinrichtung 44, 45 in seinem Erfassungsbereich 53 ein
Objekt 9, beispielsweise den Schlitten 12, erfasst.
Der Schlitten 12 kann nämlich
eines der Anzeigemittel 161 oder 162 verdecken.
Dennoch bleibt das jeweils andere Anzeigemittel 161 oder 162 sichtbar.
Der Schlitten 12 ist beispielhaft an einer Linearposition
dargestellt, bei der er beim Sensor 44 das Anzeigemittel 162 verdeckt
und das Anzeigemittel 161 in einem Bereich neben dem Schlitten 12 oder
in einem Ausschnitt des Schlittens 12 angeordnet und somit
sichtbar ist.
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Eine
Leiterplatte 149, beispielsweise eine elektrische Platine,
ist in einem Sensorgehäuse 148 angeordnet.
Das Sensorgehäuse 158 kann
beispielsweise in einer der Aufnahmenuten 40 oder 41 mit Klemmmitteln 46 eingeklemmt
und justiert werden. Dann ist ein Anzeigebereich 171 mit
den Anzeigemitteln 161, 162 sichtbar außerhalb
der Aufnahmenuten 40 oder 41. Die Klemmmittel 46 umfassen
eine Klemmschraube 47, die vor eine Unterseite des Sensorgehäuses 148 im
geklemmten Zustand zumindest partiell vorsteht. Die Klemmschraube 47 durchdringt das
Sensorgehäuse 148 an
einer Ausnehmung 142, deren Bodenseite 143 so
gegenüber
der Oberseite 144 zurückversetzt
ist, dass ein Kopf der Schraube 47 im montierten Zustand
der Posi tionssensoreinrichtung 44, 45 nicht vor
die Oberseite 144 des Sensorgehäuses 148 vorsteht.
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Eine
elektrische Anschlussleitung 148 mit einem Anschlusskontakt
bzw. Stecker 142 durchdringt das Sensorgehäuse 148 an
einer Anschlussöffnung 145.
Mit einer Leitung 51 kann die Positionssensoreinrichtung 44, 45 beispielsweise
an die Steuereinrichtung 52 angeschlossen werden.
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Die
Leitung 51 ist an einem Anschlussgehäuse 150, das im Bereich
der Anschlussöffnung 145 positioniert
ist, angeschlossen. Von dem Anschlussgehäuse 150 führt eine
Leitung 149a zu der Leiterplatte 149.
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Die
Erfassungsbereiche 53 der Positionssensoreinrichtungen 44, 45 sind
in einen Außenbereich 80 des
Führungsgehäuses 11,
z. B. in Richtung des Schlittens 12 orientiert. Der Sensor 54 ist
vorzugsweise ein induktiver oder kapazitiver Sensor mit einem eine
Induktivität
oder eine Kapazität
enthaltenden Schwingkreis 55. Ein magnetisches oder elektrisches
Feld, das von dem Schwingkreis oder Oszillator 55 erzeugt
wird, definiert den Erfassungsbereich 53. Wenn der Schlitten 12 in
den Erfassungsbereich 53 gelangt, wird das magnetische
oder elektrische Feld 56 des Schwingkreises 55 beeinflusst,
beispielsweise gestört,
so dass der Sensor 54 daraus das Vorhan densein des Schlittens 12 an
seiner jeweiligen Position ermitteln kann. Somit kein Magnet am Schlitten 12 erforderlich.
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Es
wäre aber
auch möglich,
anstelle des Sensors 54 oder zusätzlich zu diesem einen magnetischen
Sensor 54a zu verwenden, der durch einen optional am Schlitten 12 vorhandenen
Magneten 69 betätigt
wird.
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Die
Erfassungsbereiche 53 sind senkrecht zur Aufnahme 42, 43,
beispielsweise der Aufnahmenut 40, 41.
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Der
Schwingkreis 55 mit einer magnetischen Spule 155 befindet
sich im montierten Zustand der Platine 149 in einer Aufnahme
oder Ausnehmung 159 des Sensorgehäuses 148. Eine Auswerteeinrichtung 156,
die beispielsweise einen Komparator umfasst, erzeugt anhand der
Signale des Schwingkreises 55 ein Positionssignal 90,
das die Positionssensoreinrichtung 44, 45 über die
Leitung 51 ausgibt.
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Wenn
sich das Objekt 9, beispielsweise der Schlitten 12,
im Erfassungsbereich 53 befindet, wird das Positionssignal 90 erzeugt.
Der Erfassungsbereich 53 ist beispielsweise durch Feldleitmittel 157,
z. B. Leitbleche 158, definiert. Es versteht sich, dass auch
durch eine geeignete Auslegung oder Dimensionierung des Schwingkreises 55 eine
geeignet gerichtete Feldcharakteristik des Erfassungsbereiches 53 einstellbar
ist und keine Feldleitmittel erforderlich sind.
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Ferner
ist es möglich,
dass die Positionssensoreinrichtungen 44, 45 einen
Sensor 54b mit einem in das Innere des Aktors gerichteten
Erfassungsbereich aufweisen. Der Sensor 54b ist beispielsweise ein
induktiver oder kapazitiver Sensor oder vorzugsweise ein magnetischer
Sensor, z. B. ein Reedkontakt, ein magnetoresistiver Sensor oder
dergleichen, der durch ein Erregerfeld 63 eines Magneten 61 am Aktorglied 8,
z. B. dem Kolben 35, ausgelöst wird.
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Außen ist
der Erfassungsbereich 53 für einen Bediener durch eine
Markierung 160 kenntlich gemacht. Die Markierung 160 ist
beispielsweise eine kreuzförmige
Markierung, die die seitlichen Grenzen des Erfassungsbereiches 53 kennzeichnet.
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Unterhalb
von Fenstern 14 an der Oberseite 144 des Sensorgehäuses 148 befinden
sich Leuchtmittel 163, beispielsweise LEDs. Der Sensor 144 bringt
die Leuchtmittel 163 zum Leuchten, wenn sich das Objekt 9 in
seinem Erfassungsbereich 53 befindet. Die Leuchtmittel 163 sind
in einem Linearabstand zueinander beabstandet, und sind vorliegend symmetrisch
zum Erfassungsbereich 53. Es versteht sich, dass prinzipiell
auch Leuchtmittel oder Anzeigemittel vorgesehen sein können, die in
unterschiedlichen Abständen
zum jeweiligen Erfassungsbereich einer erfindungsgemäßen Positionssensoreinrichtung
angeordnet sind.
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In 3 ist
schematisch eine weitere Ausführungsform
der Erfindung eingezeichnet. Von einem gemeinsamen Leuchtmittel 167,
beispielsweise einer LED, die vom Sensor 54 zum Leuchten
gebracht wird, wenn sich das Objekt 9 in seinem Erfassungsbereich 53 befindet,
führt ein
Lichtleiter 166 zu den Fenstern 164.
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Die
nachfolgend erläuterten
Ausführungsbeispiele
haben teilweise dieselben oder ähnlich
wirkende Komponenten wie die Positionssensoreinrichtungen 44, 45,
die daher mit den denselben Bezugszeichen versehen sind. Die bei
den weiteren Ausführungsbeispielen
vorhandenen Merkmale, unter anderem insbesondere die sensorische
Erfassung von Objekten im Innern und eines Aktors und zusätzlich die
Erfassung äußerer Objekte,
die drahtlose Signalübermittluung,
sind auch bei den Positionssensoreinrichtungen 44, 45 anwendbar.
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Eine
in 7 dargestellte Positionssensoreinrichtung 44' hat teilweise
gleiche Komponenten wie die Positionssensoreinrichtungen 44, 45.
Die Positionssensoreinrichtung 44' ist in 7 nur teilweise in
die Nut 40 eingesteckt und wird bei einer vollständigen Montage
bis zum Nutboden weiter in die Nut 40 eingesteckt.
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Abschirmeinrichtungen 59 schirmen
die Erfassungsbereiche 53 der Positionssensoreinrichtungen 44, 45, 44' vor äußeren Feldeinflüssen, die
unerwünscht
sind, ab. Die Abschirmeinrichtungen 59 umfassen beispielsweise
ein Abschirmblech 60, das den Schwingkreis 55 vor
Einflüssen
aus dem Inneren des Führungsgehäuses 11 abschirmt,
beispielsweise von Einflüssen
eines Erregerfelds 63 eines Magneten 61 an dem
optional dargestellten Kolben 35.
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Ferner
kann ein Abschirmblech 62 im Bereich der Aufnahme 42,
beispielsweise im Bodenbereich oder unterhalb des Bodenbereiches
der Aufnahmenut 40 vorhanden sein und eine Abschirmeinrichtung 59 bilden.
Das Abschirmblech 62 schirmt beispielsweise ein Erregerfeld 63 des
Magneten 61 von den Positionssensoreinrichtungen 44, 45 ab.
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Die
Positionssensoreinrichtung 44' weist Feldleitmittel 57 auf,
beispielsweise Leitbleche, die seitlich an das Sensorgehäuse 48 angebaut
sind. Die Feldleitmittel 57 lenken das Feld 56 in
Richtung des Schwingkreises 55.
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Eine
in 8 dargestellte Positionssensoreinrichtung 70 hat
teilweise gleiche Komponenten wie die Positionssensorein richtungen 44, 45,
die dementsprechend mit den gleichen Bezugszeichen bezeichnet sind.
Nachfolgend werden abweichende Funktionen und Komponenten der Positionssensoreinrichtung 70 erläutert.
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Die
Positionssensoreinrichtung 70 hat eine drahtlose Schnittstelle 71 zum
Senden von Sensorwerten, beispielsweise an die Steuereinrichtung 52. Die
Schnittstelle 71 ist beispielsweise eine WLAN-Schnittstelle
(Wireles Lokal Area Network).
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Die
Schnittstelle 71 ist eine gemeinsame Schnittstelle für einen
ersten Sensor 74 und einen zweiten Sensor 75,
wobei ein Erfassungsbereich 73 des ersten Sensors 74 nach
außen,
das heißt
in Richtung des Schlittens 12 orientiert ist, während der zweite
Sensor 75 einen in das Innere des Führungsgehäuses 11 gerichteten
Erfassungsbereich 76 aufweist. Der erste Sensor 74 ist
beispielsweise ein optischer Sensor, der durch Reflexion oder Verschattung
durch den Schlitten 12, insbesondere des Abschnitts 66 des
Schlittens 12, aktiviert wird. Der zweite Sensor 75 ist
zweckmäßigerweise
ein magnetischer Sensor, der durch das Erregerfeld 63 des
Magneten 61 betätigt
wird. Der Sensor 75 ist beispielsweise ein Hall-Sensor,
ein Reedkontakt, ein magnetorestistiver Sensor oder dergleichen.
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Damit
sich die Erfassungsbereiche 73, 76 nicht überlappen
und die beiden Sensoren 74, 75 nicht wechselweise
gestört
werden, ist ein Abschirmblech 78, das Abschirmmittel bildet,
zwischen den beiden Sensoren 74, 75 angeordnet.
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Die
Sensoren 74, 75 sind zweckmäßigerweise innerhalb des Sensorgehäuse 48 relativ
zueinander beweglich, beispielsweise parallel zum Linearverstellweg 39 des
Schlittens 12.
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Es
versteht sich, dass auch bei einem alternativen Antriebskonzept
der Schlitten 12 beispielsweise durch einen Lineardirektantrieb
angetrieben wird. Dabei könnte
der Schlitten ein Läufer
des Linearantriebs sein. Ferner ist es denkbar, andere Getriebearten
an Stelle eines Riemengetriebes vorzusehen, beispielsweise ein Kugelumlaufgetriebe,
ein Zahnstangengetriebe oder dergleichen.