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Die
Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung, mit einem an einem Montageort
an einer Funktionseinrichtung montierbaren Sensor, der erste Sensormittel
für die
gewünschte
Abfrage eine physikalischen Größe aufweist,
wobei eine dem Sensor zugeordnete Freigabeeinrichtung vorgesehen
ist, die zweite Sensormittel aufweist, die bei deren Aktivierung
durch am Montageort vorhandene Auslösemittel die ersten Sensormittel
betriebsbereit schalten.
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Derartige
Sensoren sind seit langem bekannt und werden in den unterschiedlichsten
Bereichen eingesetzt, beispielsweise bei der Position- bzw. Abstandsmessung,
Temperaturmessung, Druck- oder
Durchflussmessung.
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Die
DE 10 2004 030 820
A1 offenbart ein Sensormodul zur Freigabe von Fahrzeugfenstern und
dergleichen. Das Sensormodul besitzt zwei Sensoren, wobei ein erster
Verschiebungssensor in Form eines Umschalters in einem flexiblen
Balg untergebracht ist und bei Betätigen des Balgs betätigt wird, wodurch
ein Stromkreis geschlossen wird, so dass der zweite Sensor mit Strom
versorgt wird. Der zweite Sensor der beispielsweise als Hall-Sensor
ausgestaltet sein kann, ist dann betriebsbereit und kann beispielsweise
eine Verschiebung oder ein Abstand zu einem anderen Teil erfassen.
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Aus
der
DE 202 11 518
U1 ist beispielsweise eine Sensoreinrichtung bekannt, wobei
hier ein als Hall-Sensor ausgebildeter Positionssensor an einem Gehäuse eines
pneumatischen oder hydraulischen Linearantriebes montierbar ist.
Der Positionssensor wird hierzu in eine an der Außenfläche des
Gehäuses eingebrachte
Befestigungsnut eingeführt
und mittels Befestigungsmitteln an der gewünschten Position klemmend fixiert.
Ist der Positionssensor an der gewünschten Stelle, also in der
Betriebsposition, befestigt, so wird er in Betrieb genommen und
erfasst nunmehr die Lage des Gegenstücks, beispielsweise die Lage
eines in einem als fluidischer Arbeitszylinder ausgebildeten Linearantriebs
hin und her bewegten Kolbens.
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Die
DE 103 09 758 A1 offenbart
eine Sensoreinrichtung, die beispielhaft als Regensensor für ein Kraftfahrzeug
beschrieben ist. Die Sensoreinrichtung umfasst ein erstes Montagemodul
und ein zum Betreiben der Sensoreinrichtung mit dem ersten Montagemodul
verbundenes zweites Montagemodul. Beim Verbinden der beiden Montagemodule
wird eine Initialisierungssicherung aufgehoben, so dass ein Durchlaufen
eines Initialisierungsprozesses startet, falls zwei Steckverbindungsteile
zusammengeführt
werden.
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Bei
bekannten Sensoreinrichtungen tritt das Problem auf, dass der Sensor
nur die Lage des Gegenstücks
erfasst, nicht jedoch die eigene Lage. Diese Situation ist unbefriedigend,
eine Überwachung der
korrekten Betriebsposition eines einmal montierten Sensors erfolgt
nicht mehr. Eine korrekte Montage wird ebenfalls nicht überwacht.
Durch nicht korrekt montierte bzw. nicht in die exakte bzw. korrekte
Betriebsposition positionierte Sensoren können sich Fehler bei den durch
diese Sensoren durchgeführten Messungen
ergeben.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Sensoreinrichtung der eingangs erwähnten Art
zu schaffen, die gegenüber
herkömmlichen
Sensoreinrichtungen zuverlässiger
und weniger fehleranfällig
arbeitet.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des
unabhängigen
Anspruchs 1 gelöst.
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen dargestellt.
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Die
erfindungsgemäße Sensoreinrichtung zeichnet
sich dadurch aus, dass den Auslösemitteln Referenzmittel
zur mechanischen Vorgabe der Betriebsposition des Sensors zugeordnet
sind.
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Bevor
der Sensor betriebsbereit ist, muss dieser also korrekt montiert
und in die exakte Betriebsposition gebracht worden sein, so dass
die Auslösemittel
die zweiten Sensormittel aktivieren, die wiederum die Funktion der
ersten Sensormittel freigeben. Bei nicht korrekter Montage bzw.
nicht exakter Betriebsposition erfolgt keine Freigabe, so dass der
Sensor nicht betriebsbereit ist. Der Sensor kann seine korrekte
Lage bzw. Montage an der Funktionseinrichtung also mit auswerten.
Es findet eine Eigenüberwachung
statt. Dadurch, dass diese Fehlererkennung Bestandteil der Sensorfunktion
ist, ergeben sich höhere
Zuverlässigkeiten
beim Einsatz insbesondere für
Personenschutzfunktionen, Vereinfachung in der Montage- bzw. Befestigungstechnik
und bei der Instandhaltung. Die Befestigung inklusive deren Ausführung ist
nicht mehr bestimmend für
das erreichte Niveau an Zuverlässigkeit
bzw. Sicherheit der gesamten Sensoreinrichtung.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung weist die Freigabeeinrichtung
eine zwischen den zweiten und den ersten Sensormitteln eingeschaltete
Logikeinrichtung zum Verarbeiten von von den zweiten Sensormitteln
stammenden Freigabesignalen und Übermittlung
an die ersten Sensormittel auf. Durch die Logik einrichtung findet
also eine indirekte Signalübertragung
von den zweiten Sensormitteln auf die ersten Sensormittel statt.
Prinzipiell wäre
es denkbar, dass die Logikeinrichtung eine Datenverarbeitungsfunktion
besitzt, wodurch die von den zweiten Sensormitteln übertragenen
elektrischen Signale verarbeitet und zu den ersten Sensormitteln übermittelt werden.
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Alternativ
wäre es
jedoch auch denkbar, eine direkte Freischaltung der ersten Sensormittel
ohne zwischengeschaltete Logikeinrichtung zu ermöglichen. Beispielsweise derart,
dass die zweiten Sensormittel ein Stellglied aufweisen, das gemeinsam mit
den ersten Sensormitteln in einen Stromkreis eingeschaltet ist und
in der korrekten Betriebsposition des Sensors durch die am Montageort
vorhandenen Auslösemittel
betätigt
wird, wodurch der Stromkreis geschlossen wird, so dass die ersten
Sensormittel betriebsbereit sind.
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Besonders
zweckmäßig ist
es, die Freigabeeinrichtung in den Sensor zu integrieren. Dadurch kann
die Freigabe bzw. Freischaltung der ersten Sensormittel also komplett
sensorintern erfolgen. Alternativ ist es möglich, die Freigabeeinrichtung
in einer externen Freigabeeinheit unterzubringen, die am Sensor
montiert ist.
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Den
Auslösemitteln
sind Referenzmittel zur mechanischen Vorgabe der Betriebsposition
des Sensors zugeordnet. Dadurch ist es möglich, bei der Befestigung
den Sensor bereits in eine nahezu korrekte Betriebsposition zu bringen.
Durch die Auslösemittel
wird dann entweder bestätigt,
dass es sich um die exakte Betriebsposition handelt oder es ist
eine Nachjustierung notwendig. Solche Referenzmittel können beispielsweise
die Halterung des Sensors selber sein. Prinzipiell ist es jedoch
auch möglich,
auf solche ”mechanischen” Referenzmittel
zu verzichten, wobei dann jedoch am Sensor eine Anzeige vorhanden
sein müsste,
mit der sich feststellen lässt,
dass die Auslösemittel
die zweiten Sensormittel aktiviert haben und somit die exakte Betriebsposition
erreicht ist.
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Die
Referenzmittel können
eine dem Sensor zugewandte, an einem, an einer für die Sensoreinrichtung bestimmten
Funktionseinrichtung angebrachten oder anbringbaren Referenzteil
ausgebildete Referenzfläche
aufweisen mittels der eine korrekte Positionierung des Sensors in
die Betriebsposition möglich
ist. Das Referenzteil kann integral mit der Funktionseinrichtung
verbunden sein.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung ist eine mit den zweiten Sensormitteln
gekoppelte optische oder akustische Signal einrichtung vorgesehen über die
visuell oder akustisch feststellbar ist, ob der Sensor betriebsbereit
ist oder nicht. Es kann also sowohl eine Signalübertragung an die ersten Sensormittel zum
Zwecke der Freigabe stattfinden als auch parallel hierzu eine Signalübertragung
an die Signaleinrichtung, wodurch in einfacher Weise feststellbar
ist, ob der Sensor betriebsbereit ist oder nicht. Ansonsten müsste möglicherweise
zunächst
die Messung gestartet werden, um festzustellen, dass sich keine Messwerte
ermitteln lassen, da der Sensor noch nicht betriebsbereit freigeschaltet
wurde.
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Bei
einer Weiterbildung der Erfindung werden die zweiten Sensormittel
von approximativen Sensormitteln gebildet. Beispielsweise kann es
sich bei den approximativen Sensormitteln um einen Näherungsschalter
handeln, der mit Auslösemitteln
zusammenwirkt, die einen auf den Näherungsschalter einwirkenden
Magneten aufweisen.
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Es
sind jedoch auch andere Arten an zweiten Sensormitteln einsetzbar,
beispielsweise ein Drucksensor, mit dem sich ein zwischen dem Sensor
und den Referenzmitteln bei der Montage aufgebrachter Anpressdruck
ermitteln lässt.
Eine Freigabe der ersten Sensormittel könnte dann erst nach Überschreitung
eines bestimmten Mindest-Anpressdrucks erfolgen.
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Ein
bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im Folgenden
näher erläutert. Die
einzige Zeichnungsfigur zeigt:
ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung
befestigt an einer als fluidischer Arbeitszylinder ausgebildeten
Positionseinrichtung, wobei von dem fluidischen Arbeitszylinder
nur Teile des Gehäuses
und des Kolbens im Längsschnitt
dargestellt sind.
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Die
einzige Zeichnungsfigur zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 11.
Die Sensoreinrichtung 11 ist für eine Funktionseinrichtung
bestimmt, die hier beispielhaft in Form eines fluidbetätigten Arbeitszylinders 12 dargestellt
ist. Es ist selbstverständlich,
dass die Sensoreinrichtung 11 auch in Zusammenhang mit ganz
anderen Funktionseinrichtungen verwendet werden kann, beispielsweise
an einer Tür,
deren Schließzustand
erfasst werden soll, in einem beispielsweise labortechnischen Gerät für die Temperatur
oder Durchflussmessung usw..
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Im
Folgenden jedoch, soll die Sensoreinrichtung beim Einsatz an einem
fluidischen bzw. fluidbetätigten
Arbeitszylinder 12 näher
erläutert
werden.
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Der
Arbeitszylinder besitzt ein Zylindergehäuse 13, in dem ein
fluidbeaufschlagbarer Kolben 14 beweglich geführt ist.
Der Kolben 14 unterteilt den Innenraum des Zylindergehäuses in
zwei Kolbenkammern 15, 16, die im Falle eines
hier eingesetzten doppeltwirkenden Arbeitszylinders 12 wahlweise
mit Fluid, insbesondere Druckluft beaufschlagbar sind. Beim der
Beaufschlagung der einen Kolbenkammer 15, 16 wird
die jeweils andere Kolbenkammer entlüftet. Dadurch ist eine Bewegung
des Kolbens 14 wahlweise in die eine oder andere Richtung
möglich.
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Die
Sensoreinrichtung 11 dient zur Positionserfassung des Kolbens 14,
so dass sie auch als Position-Sensoreinrichtung bezeichnet werden
könnte. Die
Sensoreinrichtung 11 besitzt einen Sensor 17, der
an die Außenwandung
des Zylindergehäuses 13 montierbar
ist. Der Sensor 17 besitzt erste Sensormittel 18,
die zur Erfassung der Lage des Kolbens 14 dienen. Die ersten
Sensormittel sind hier beispielhaft in Form eines Näherungsschalters,
insbesondere Reed-Schalters, dargestellt. Dieser besteht aus zwei federnden
ferromagnetischen Kontaktzungen 19, 20, die in
einem hermetisch verschlossenen Glaskolben untergebracht sind. Das
Röhrchen
ist mit einem reaktionsträgen
Gas gefüllt.
Bewegt man nun einem am Kolben 14 sitzenden Magneten 21 an
diesem sogenannten ”Schaltrohr” vorbei, berühren sich
die Kontaktzungen und schließen
den Stromkreis, wodurch die Anwesenheit des Kolbens 14 detektierbar
ist.
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Der
Sensor 17 besitzt ferner eine sensorinterne Freigabeeinrichtung 22,
die zweite Sensormittel 23 aufweist, die bei deren Aktivierung
durch am Montageort vorhandene Auslösemittel 24 die ersten Sensormittel 18 betriebsbereit
schalten. Die zweiten Sensormittel sind hier ebenfalls beispielhaft
in Form eines Näherungsschalters,
insbesondere Reed-Schalters, dargestellt. Dieser besitzt wiederum zwei
ferromagnetische Kontaktzungen 25, 26. Die Auslösemittel 24 besitzen
einen Magneten 27, der auf die beiden Kontaktzungen 25, 26 einwirkt.
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Die
Auslösemittel
sitzen an Referenzmitteln, die hier beispielhaft in Form eines ebenfalls
an der Außenwandung
des Zylindergehäuses 13 angebrachten
Referenzteils 28 dargestellt sind. Das Referenzteil 28 könnte auch
als Befestigungsbausatz bezeichnet werden. In einer nicht dargestellten
Alternative könnte
das Referenzteil 28 auch integraler Bestandteil des Zylindergehäuses sein,
beispielsweise in Form einer an das Zylindergehäuse angeschweißten Lasche.
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Das
Referenzteil 28 beisitzt eine einer Montagefläche 29 am
Sensor 17 zugewandte Referenzfläche 30. Durch gegenseitige Anlage
von Montagefläche
und Referenzfläche 30 kann
die Betriebsposition des Sensors mechanisch vorgegeben werden.
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Zwischen
den zweiten Sensormitteln 23 und den ersten Sensormitteln 18 ist
ferner eine Logikeinrichtung 31 eingeschaltet, die von
den zweiten Sensormitteln 23 stammende Freigabesignale
an die ersten Sensormittel 18 übermittelt. Prinzipiell könnte die Logikeinrichtung 31 auch
weggelassen werden, nämlich
für den
Fall, dass zwei als Reed-Schalter ausgebildete erste und zweite
Sensormittel vorgesehen sind, die im gleichen Stromkreis angeordnet sind.
Durch Schließen
der Kontaktzungen 25, 26 der zweiten Sensormittel 23 in
Folge des Magnetfeldes 27 kann dann der Stromkreis geschlossen
und der Reed-Schalter der ersten Sensormittel 18 betriebsbereit
geschaltet werden.
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Bei
einer Variante des bevorzugten Ausführungsbeispiels ist eine über die
Logikeinrichtung 31 mit den zweiten Sensormitteln 23 gekoppelte
optische Signaleinrichtung 32 (in gestrichelten Linien dargestellt)
vorgesehen, über
die visuell feststellbar ist, ob die ersten Sensormittel 18 betriebsbereit
sind oder nicht. Beispielsweise ist es möglich, eine LED vorzusehen,
die bei Betriebsbereitschaft der ersten Sensormittel 18 aufleuchtet.
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Bei
der Befestigung wird der Sensor 17 zunächst an die Außenwandung
des Zylindergehäuses 13 angesetzt.
Durch Kontakt von Montagefläche 29 und
Referenzfläche 30 ist
gewährleistet,
dass die Betriebsposition im Wesentlichen erreicht ist. Eine Bestätigung hierüber erfolgt
dadurch, dass der Magnet 27 der Auslösemittel 24 auf die
beiden Kontaktzungen 25, 26 der zweiten Sensormittel 23 einwirkt,
wodurch diese in Anlage zueinander gebracht werden. Dadurch wird
ein Freigabesignal generiert, das an die Logikeinrichtung 31 übermittelt
wird. Die Logikeinrichtung 31 wiederum übermittelt dieses Freigabesignal
an die ersten Sensormittel 18, die dadurch betriebsbereit
geschaltet werden. Gleichzeitig kann auch ein Signal an die Signaleinrichtung 32 weitergegeben
werden, wodurch unmittelbar, beispielsweise durch Aufleuchten einer
LED, feststellbar ist, dass der Sensor 17 insgesamt betriebsbereit
ist.
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Bei
einer nicht dargestellten Alternative ist es möglich, dass die zweiten Sensormittel 23 nach
Art eines Drucksensors arbeiten, wobei dann ein Druckaufnehmer direkt
an der Montagefläche 29 sitzt
wodurch beim Befestigen des Sensors 17 eine Verpressung
zwischen dem Druckaufnehmer und der Referenzfläche 30 am Referenzteil 28 stattfindet.
Dieses druckabhängige
Signal könnte
dann als Freigabesignal genutzt werden, beispielsweise in der Art,
dass ein Mindest-Anpressdruck überschritten
werden muss, bevor ein Freigabesignal an die ersten Sensormittel 18 weitergeleitet
wird. Lässt
die Verpressung im Laufe der Betriebsdauer des Sensors, beispielsweise
durch Lockerung der Befestigungsmittel nach, wird wieder auf Unterbrechung
geschaltet.
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Insgesamt
zeichnet sich die Sensoreinrichtung 11 dadurch aus, dass
neben der Lage des Kolbens 14 auch die eigene Betriebsposition
erfasst werden kann. Dadurch ist gewährleistet, das der Sensor 17 immer
in seiner korrekten Betriebsposition sitzt, wodurch Messfehler vermieden
werden. Ferner ist eine ständige Überwachung
der Güte
der Befestigung des Sensors 17 gegeben, da bei einer schlechten
bzw. sich verschlechternden Befestigung, beispielsweise wenn der
Sensor 17 verrutscht, ebenfalls ein Signal ausgegeben wird,
der den Sensor wieder auf Unterbrechung schaltet.