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Die Erfindung betrifft einen Sensor, insbesondere Laserscanner oder Radar, mit einer Sockeleinheit und einer gegenüber der Sockeleinheit um eine Drehachse beweglichen Abtasteinheit sowie ein Verfahren zur Herstellung einer induktiven Energieübertragungseinheit für einen Sensor nach dem Oberbegriff von Anspruch 1 beziehungsweise 7.
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In einem Laserscanner überstreicht ein von einem Laser erzeugter Lichtstrahl mit Hilfe einer Ablenkeinheit periodisch einen Überwachungsbereich. Das Licht wird an Objekten in dem Überwachungsbereich remittiert und in dem Scanner ausgewertet. Aus der Winkelstellung der Ablenkeinheit wird auf die Winkellage des Objektes und aus der Lichtlaufzeit unter Verwendung der Lichtgeschwindigkeit zusätzlich auf die Entfernung des Objektes von dem Laserscanner geschlossen. Mit den Winkel- und Entfernungsangaben ist der Ort eines Objektes in dem Überwachungsbereich in zweidimensionalen Polarkoordinaten erfasst. Damit lassen sich die Positionen von Objekten ermitteln oder durch mehrere Antastungen desselben Objekts an verschieden Stellen dessen Kontur bestimmen. Die dritte Raumkoordinate kann durch eine Relativbewegung in Querrichtung ebenfalls erfasst werden, beispielsweise durch einen weiteren Bewegungsfreiheitsgrad der Ablenkeinheit in dem Laserscanner oder indem das Objekt relativ zu dem Laserscanner befördert wird. So können auch dreidimensionale Konturen ausgemessen werden.
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Die Abtastung der Überwachungsebene in einem Laserscanner wird üblicherweise dadurch erreicht, dass der Sendestrahl auf einen rotierenden Drehspiegel trifft. Lichtsender, Lichtempfänger sowie zugehörige Elektronik und Optik sind im Gerät fest montiert und vollziehen die Drehbewegung nicht mit. Es ist auch bekannt, den Drehspiegel durch eine mitbewegte Abtasteinheit zu ersetzten. Beispielsweise rotiert in der
DE 197 57 849 B4 der gesamte Messkopf mit Lichtsender und Lichtempfänger. Ein Radar arbeitet in einem ähnlichen Grundaufbau, wobei die Sender und Empfänger einen ganz anderen Frequenzbereich nutzen.
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Die rotierenden elektronischen Komponenten müssen mit Energie versorgt werden. Um hier mechanische Abnutzung etwa eines Schleifkontakts zu vermeiden, wird eine drahtlose Versorgung angestrebt. Dafür ist die induktive Energieübertragung bekannt. Je eine ringförmige Spule ist im stationären und beweglichen Teil des Sensors untergebracht. Sie sind von Ferriten wie von einer Schale umgeben, um das Magnetfeld zu konzentrieren und zu führen und so die induktive Kopplung der Spulen zu verstärken. Die Ferrite wirken auch als Abschirmung und verhindern, dass Streufelder in umliegenden metallischen Bauteilen Wirbelströme und somit Verluste erzeugen.
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Die beiden Spulen samt umgebenden Ferriten rotieren gegeneinander, und dazwischen befindet sich ein Luftspalt. Um eine hohe Übertragungseffizienz zu erreichen, sollte dieser Luftspalt möglichst klein sein. Dabei werden unterschiedliche Orientierungen des Luftspaltes unterschieden. In Ausrichtung des Luftspalts parallel zur Drehachse bilden die Ferrite zwei ineinander liegende konzentrische Ringe unterschiedlichen Durchmessers. Die Spulenwicklung für den äußeren Ring ist aufwändig und teuer. Außerdem müssen die Exzentrizitäten der Ferrite äußerst gering sein, da sie einander sonst bei kleinem Luftspalt streifen könnten. In Ausrichtung des Luftspalts senkrecht zur Drehachse bilden die Ferrite zwei aufeinander liegende Ringe gleichen Durchmessers. Diese Anordnung ist empfindlich gegenüber Schwing- und Schockbelastung mit der Gefahr des Aufsetzens. Um einen genauen Spaltabstand einzustellen, ist ein Justageprozess erforderlich.
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Die Toleranzanforderungen für den Luftspalt sind demnach hoch. Gesinterte Ferrite haben jedoch große Fertigungstoleranzen von 2-5%, wobei die Schrumpfungstoleranzen proportional zur Ferritgröße sind. Die Ferrite sind herkömmlich rotationssymmetrisch aus einem Stück gefertigt und relativ groß. Für kleine Spaltmaße müssen die Ferrite daher in der Regel nachgearbeitet werden. Dies ist auf Grund der spröden Materialeigenschaften sehr teuer und aufwändig. Die spröden Materialeigenschaften der Ferrite bergen zudem mit zunehmender Bauteilgröße das Risiko des Versagens durch Bruch aufgrund äußerer Umwelteinflüsse wie Schwing- und Schockbelastung.
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Die
EP 2 388 619 A1 offenbart einen Laserscanner mit einer berührungslosen Daten- und Energieübertragung zu dessen rotierendem Messkopf. Die Energieübertragung kann induktiv erfolgen, und ein ferromagnetischer Kern wird erwähnt, ohne dies dann aber näher auszuführen.
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Aus der
EP 2 933 655 B1 ist ein Laserscanner bekannt, bei dem auf zwei gegeneinander rotierenden Leiterkarten einer feststehenden Sockeleinheit beziehungsweise beweglichen Abtasteinheit Komponenten für eine induktive Energieversorgung und eine kapazitive Datenübertragung untergebracht sind. Die Leiterkarten sind von einem Ferritmantel umgeben, der aus zwei Teilen mit jeweils L-förmigem Querschnitt besteht. Die L-Formen sind zueinander an einer horizontalen Achse gespiegelt und stehen innen bei der Welle mit dem kurzen Schenkel im Abstand des Luftspalts aufeinander, so dass sie gemeinsam eine radial nach außen offene U-Form bilden. Das entspricht dem oben diskutierten Konzept des parallelen Luftspalts.
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Die
EP 1 975 571 B1 offenbart einen weiteren Laserscanner mit berührungslose Daten- und Energieübertragung. Die energiesendenden und energieempfangenden Einheiten weisen jeweils einen L-förmigem Querschnitt auf, wobei an dem langen Schenkel der L-Form Spulen angeordnet sind und die L-Formen derart zueinander angeordnet sind, dass jeweils die langen und kurzen Schenkel einander gegenüberliegen. Es wird durch entsprechende Rotation der L-Form sowohl eine Anordnung mit senkrechtem als auch parallelem Luftspalt vorgeschlagen. Es wird jedoch nicht diskutiert, wie die energiesendenden und energieempfangenden Einheiten mit den geforderten Toleranzen hergestellt werden könnten.
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In der
EP 2 875 512 B1 wird eine berührungslose Energie- und Datenübertragung für andere Arten von Sensoren mit rotierendem Teil vorgestellt, wie etwa Drucksensoren, Dehnungsmessgeräte, Temperatursensoren oder Vibrationssensoren. Für die Energieübertragung werden L-förmige Magnetkerne verwendet, bei denen wiederum die langen und kurzen Schenkel der L-Form einander gegenüberliegen, ohne auf die Problematik der Einstellung des Luftspalts und der Fertigungstoleranzen einzugehen.
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Die
DE 10 2004 028 595 A1 offenbart eine Vorrichtung zum berührungslosen induktiven Übertragen von Energie und Daten. Mindestens einer der beiden Träger an dem feststehenden Bauteil oder dem rotatorisch bewegbaren Bauteil ist teilbar aus wenigstens annähernd einen Ring bildenden Trägersegmenten aufgebaut. Die konkret beschriebene Anwendung ist die Montage an einem Reifen eines Kraftfahrzeugs zur Regelung einer Befüllung eines Reifens.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, den Aufbau eines Sensors mit mitbewegter Abtasteinheit zu vereinfachen.
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Diese Aufgabe wird durch einen Sensor zur Erfassung von Objekten in einem Überwachungsbereich sowie ein Verfahren zur Herstellung einer induktiven Energieübertragungseinheit für einen Sensor nach Anspruch 1 beziehungsweise 7 gelöst. Der Sensor weist einen Sender und einen Empfänger auf, um ein Sendesignal in den Überwachungsbereich auszusenden und ein entsprechendes Empfangssignal aus dem an Objekten zurückgeworfenen Sendesignal zu erzeugen und dieses auszuwerten. Der Sensor ist zweiteilig mit einer Sockeleinheit und einer dagegen um eine Drehachse beweglichen Abtasteinheit aufgebaut, die im Verlauf der Bewegung den Überwachungsbereich periodisch abtastet. Um die in der Abtasteinheit mitbewegten Komponenten zu versorgen, ist eine Energieübertragungseinheit zur drahtlosen Energieübertragung mittels elektromagnetischer Induktion vorgesehen. Die Energieübertragungseinheit umfasst ein erstes Führungselement, das mit der Sockeleinheit ruht, und ein zweites Führungselement, das sich mit der Abtasteinheit mitbewegt. Die Führungselemente haben die Funktion, das Magnetfeld zu verstärken und zu führen. Sie weisen jeweils einen L-förmigen Querschnitt auf.
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Die Erfindung geht von dem Grundgedanken aus, die Führungselemente aus mehreren Teilen herzustellen. Sie sind in Umfangsrichtung bezüglich der Drehachse in mindestens zwei Führungssegmente unterteilt. Es handelt sich also nicht wie herkömmlich um vergleichsweise große, rotationssymmetrische, aus einem Stück gefertigte Bauteile.
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Die Erfindung hat zunächst die Vorteile einer berührungslosen Energieversorgung, die verschleißfrei ist. Der Aufbau aus mehreren Führungssegmenten ermöglicht besonders kleine mechanische Toleranzen am Luftspalt und daher eine hohe Effizienz der Energieübertragung. Das wird ohne oder jedenfalls mit wesentlich weniger Nachbearbeitung erreicht, so dass sich die Herstellkosten bei gleicher oder sogar höherer funktionaler Qualität erheblich reduzieren. Zugleich weist die Energieübertragungseinheit eine hohe mechanische Robustheit auf.
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Der Sensor ist vorzugsweise ein optoelektronischer Sensor, insbesondere Laserscanner. Sender und Empfänger sind dann ein Lichtsender beziehungsweise Lichtempfänger. Alternativ ist der Sensor ein Radar, wo dann entsprechend ein Radarsender und Radarempfänger im Spektrum der Radar- oder Mikrowellen zum Einsatz kommen. Die jeweiligen Sender und Empfänger sind vorzugsweise in der Abtasteinheit angeordnet, vollziehen also deren Bewegung um die Drehachse mit und werden über die Energieübertragungseinheit aus der Sockeleinheit versorgt.
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Die Führungselemente sind bevorzugt ringförmig um die Drehachse angeordnet und insbesondere so zueinander angeordnet, dass die L-förmigen Querschnitte gemeinsam einen Hohlring bilden. Der Hohlring entsteht, indem die L-Formen gegeneinander punktgespiegelt oder um 180° gedreht sind und einander zu einem rechteckigen Querschnitt ergänzen. An den Übergängen am Ende der Schenkel der L-Formen ist der rechteckige Querschnitt offen, denn dort bewegen sich die beiden Führungselemente gegeneinander.
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Die Führungssegmente sind bevorzugt als Ringsegmente ausgebildet, die einander zu einem Ring um die Drehachse ergänzen. Jedes der Führungssegmente bildet somit einen Kreis- oder Ringsektor, vorzugsweise jeweils den gleichen Bruchteil von 360°. Dabei decken die Führungssegmente ihren Bruchteil nicht vollständig ab, in Umfangsrichtung verbleiben gewisse Lücken und Toleranzen zwischen den Ringsegmenten. Es sind mindestens zwei, vorzugsweise drei bis sechs oder acht Ringsegmente vorgesehen. Eine größere Anzahl ist vorstellbar, aber die Anzahl stößt bald an eine Grenze, wo keine zusätzlichen Vorteile mehr erreicht werden.
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Die Führungselemente weisen vorzugsweise einen ringförmigen Träger insbesondere aus Kunststoff auf, worauf die Führungssegmente auf Anschlag zum Luftspalt ausgerichtet und so mit dem Träger fixiert sind. Der Träger erleichtert die Herstellung erheblich, da sofort eine Grobausrichtung gegeben und eine genaue Ausrichtung bezüglich des Luftspalts erheblich erleichtert ist. Außerdem gibt der Träger den Führungselementen mechanische Stabilität, und dank der flexibleren und nicht spröden Eigenschaften des Trägers ist die Robustheit gegenüber einem einstückigen Ferritbauteil erheblich verbessert.
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Der Träger weist bevorzugt Segmentteiler zwischen den Führungssegmenten auf. Dies erleichtert bei der Herstellung sowohl die anfängliche Grobausrichtung als auch die genaue Ausrichtung auf Anschlag zum Luftspalt. Außerdem bleiben die Führungssegmente besser in ihrer Position fixiert, und der Träger wird robuster. Möchte man die Spalte zwischen den Führungssegmenten allerdings möglichst klein halten, um das Magnetfeld noch besser zu führen und so die Effizient weiter zu steigern, kann auf die Segmentteiler auch verzichtet werden.
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Die Führungssegmente sind vorzugsweise aus Ferrit hergestellt. Ferrit hat die für die Führung des magnetischen Feldes erforderlichen Eigenschaften. Als Material hat Ferrit mit seiner Sprödigkeit und hohen Schrumpftoleranz auch seine Nachteile, die jedoch durch die Erfindung weitgehend überwunden werden.
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Vorzugsweise sind Spulen in die Führungselemente eingelegt. Jeweils mindestens eine feststehende und eine mitbewegte Spule sorgen für die induktive Energieübertragung. Die Führungselemente umgeben die Spulen und führen das magnetische Feld.
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Zwischen den Spulen ist bevorzugt ein Luftspalt vorgesehen, der parallel oder senkrecht zu der Drehachse angeordnet ist. Der Luftspalt bildet den Übergang zwischen ruhender Sockeleinheit und beweglicher Abtasteinheit. Herkömmlich würden, wie einleitend beschrieben, für einen parallelen und einen senkrechten Luftspalt völlig verschiedene Ringgeometrien benötigt, weil die Ringe einmal konzentrisch ineinander und einmal aufeinander liegen. Bei den erfindungsgemäßen Führungselementen mit L-förmigem Querschnitt können die Spulen wahlweise am horizontal oder am vertikal orientierten Schenkel angeordnet werden. Das schließt aber nicht aus, dass die Führungselemente für eine parallelen und einen senkrechten Luftspalt in der Detailgeometrie voneinander unterscheiden, beispielsweise um die Spulen immer auf dem langen Schenkel der L-Form unterzubringen.
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Das erfindungsgemäße Herstellverfahren kann auf ähnliche Weise weitergebildet werden und zeigt dabei ähnliche Vorteile. Derartige vorteilhafte Merkmale sind beispielhaft, aber nicht abschließend in den sich an die unabhängigen Ansprüche anschließenden Unteransprüchen beschrieben.
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Dabei werden vorzugsweise die Führungssegmente in einen ringförmigen Träger eines Führungselements zunächst grob ausgerichtet eingelegt, dann auf Anschlag zum Luftspalt ausgerichtet und schließlich in dieser Ausrichtung mit dem Träger fixiert. Auf diese Weise wird ein einfach durchzuführendes Herstellverfahren mit dennoch äußerst geringen Toleranzen angegeben, mit dem ein sehr kleiner Luftspalt erreicht werden kann.
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Die Führungssegmente werden bevorzugt durch Anschlag an einem magnetischen Montagering zum Luftspalt ausgerichtet. Aufgrund der ferromagnetischen Eigenschaften der Führungssegmente begeben sie sich von selbst in die durch den magnetischen Montagering vorgegebene Position mit gemeinsamem Anschlag um vorgesehenen Luftspalt. Dabei sind bei senkrechtem Luftspalt ein innerer Montagering für das Führungselement mit der äußeren Spule sowie ein äußerer Montagering für das Führungselement mit der inneren Spule erforderlich.
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Die Erfindung wird nachstehend auch hinsichtlich weiterer Merkmale und Vorteile beispielhaft anhand von Ausführungsformen und unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung näher erläutert. Die Abbildungen der Zeichnung zeigen in:
- 1 eine schematische Schnittdarstellung durch einen Laserscanner;
- 2a eine Detailansicht auf eine Energieübertragungseinheit bei senkrechtem Luftspalt;
- 2b eine Detailansicht gemäß 2a nun bei parallelem Luftspalt;
- 3a eine Schnittansicht eines Führungselements für die Energieübertragungseinheit mit einem Führungssegment auf einem Träger, das während der Herstellung in einem Montagering angeordnet ist; und
- 3b eine Draufsicht auf das Führungselement gemäß 3a.
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1 zeigt eine schematische Schnittdarstellung durch einen Laserscanner 10. Der Laserscanner 10 umfasst in grober Aufteilung eine bewegliche Abtasteinheit 12 und eine Sockeleinheit 14. Die Abtasteinheit 12 ist der optische Messkopf, während in der Sockeleinheit 14 weitere Elemente wie eine Versorgung, Auswertungselektronik, Anschlüsse und dergleichen untergebracht sind. Im Betrieb wird mit Hilfe eines Antriebs 16 der Sockeleinheit 14 die Abtasteinheit 12 in eine Drehbewegung um eine Drehachse 18 versetzt, um so einen Überwachungsbereich 20 periodisch abzutasten.
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In der Abtasteinheit 12 erzeugt ein Lichtsender 22 mit Hilfe einer Sendeoptik 24 einen Sendelichtstrahl 26, der von einem Tubus 28 abgeschirmt in den Überwachungsbereich 20 ausgesandt wird. Trifft der Sendelichtstrahl 26 in dem Überwachungsbereich 20 auf ein Objekt, so kehrt ein entsprechender Lichtstrahl als remittiertes Licht 30 zu dem Laserscanner 10 zurück. Das remittierte Licht 30 wird von einer Empfangsoptik 32 auf einen Lichtempfänger 34 geführt und dort in ein elektrisches Empfangssignal gewandelt. Der Lichtempfänger 34 ist in dieser Ausführungsform auf einer Leiterkarte 36 angeordnet, die auf der Drehachse 18 liegt und mit der Welle 38 des Antriebs 16 verbunden ist. Die Empfangsoptik 32 stützt sich durch Beinchen 40 auf der Leiterkarte 36 ab und hält eine weitere Leiterkarte 42 des Lichtsenders 22. Die beiden Leiterkarten 36, 42 sind untereinander verbunden und können auch als gemeinsame Flexprint-Leiterkarte ausgebildet sein.
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Dieser konkrete Aufbau der Abtasteinheit 12 ist rein beispielhaft zu verstehen. Der eigentliche Gegenstand der Erfindung ist eine kontaktlose, induktive Energieübertragungseinheit 44 zur Übertragung von Energie von der Sockeleinheit 14 in die Abtasteinheit 12. Die Energieübertragungseinheit 44 weist ein mit der Abtasteinheit 12 mitbewegtes Führungselement 46a mit Spule 48a und ein mit der Sockeleinheit 14 ruhendes Führungselement 46b mit Spule 48b auf. Der Übergang 50 zwischen Abtasteinheit 12 und Sockeleinheit 14 verläuft wie durch eine gestrichelte Linie angedeutet zwischen den Führungselementen 46a-b und Spulen 48a-b. Die induktive Energieübertragungseinheit 44 wird später unter Bezugnahme auf die 2a-b, 3a-b genauer erläutert. Die Energieübertragung kann um eine drahtlose Datenübertragung ergänzt werden.
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Die Energieübertragungseinheit 44 ist in der Abtasteinheit 12 mit der Leiterkarte 36 und in der Sockeleinheit 14 mit einer Versorgungseinheit 52 verbunden, die zum Beispiel über einen Anschluss 54 mit dem Stromnetz verbunden ist. Weiterhin ist in der Sockeleinheit 14 eine Steuer- und Auswertungseinheit 56 angeordnet, die mit den zu steuernden Elementen der Sockeleinheit 14 und über die schon angesprochene, nicht gezeigte drahtlose Datenübertragung auch mit der Abtasteinheit 12 verbunden ist, beispielsweise ebenfalls der Leiterkarte 36. Auf diese Weise kann die Steuer- und Auswertungseinheit 56 den Lichtsender 22 steuern und erhält das Empfangssignal des Lichtempfängers 34 zur weiteren Auswertung. Die Steuer- und Auswertungseinheit 46 steuert außerdem den Antrieb 16 und erhält das Signal einer nicht gezeigten, von Laserscannern allgemein bekannten Winkelmesseinheit, welche die jeweilige Winkelstellung der Abtasteinheit 12 bestimmt.
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Zur Auswertung wird vorzugsweise mit einem Lichtlaufzeitverfahren die Distanz zu einem angetasteten Objekt gemessen. Die jeweilige Winkelstellung, unter welcher der Sendelichtstrahl 26 jeweils ausgesandt wurde, ist von der Winkelmesseinheit ebenfalls bekannt. Somit stehen nach jeder Scanperiode über den Winkel und die Entfernung zweidimensionale Polarkoordinaten aller Objektpunkte in einer Abtastebene zur Verfügung. Durch eine zusätzliche Verkippung der Abtasteinheit 12 kann auch ein dreidimensionaler Überwachungsbereich 20 erfasst werden.
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Wie schon zum konkreten Aufbau der Abtasteinheit 12 erwähnt, ist der auch der Aufbau des Laserscanners 10 insgesamt beispielhaft zu verstehen. Alternativ zu dem gezeigten System mit nur einem Abtaststrahl 26, 30 ist auch ein mehrstrahliges System vorstellbar, das mehrere in Elevation beabstandete Abtastungen vornimmt. Auch ein Laserscanner 10 an sich ist nur ein Beispiel für einen optoelektronischen Sensor mit um die Drehachse 18 beweglicher Abtasteinheit 12 und ruhender Sockeleinheit 14, in der die Energieübertragungseinheit 44 eingesetzt werden kann. Die Erfindung ist auch nicht auf optoelektronische Sensoren beschränkt, sondern kann beispielsweise auch als Radar ausgestaltet sein. Der Grobaufbau ändert sich dadurch nicht. An die Stelle von Lichtsender 22 und Lichtempfänger 34 treten entsprechende Radarsender und Radarempfänger, und die Optiken werden weggelassen beziehungsweise durch ein Radom oder dergleichen ersetzt.
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2a zeigt eine Detailansicht der induktiven Energieübertragungseinheit 44 bei senkrechtem Luftspalt, 2b eine entsprechende Detailansicht bei parallelem Luftspalt. Dargestellt ist wie auch schon in 1 ein Schnitt durch die insgesamt ringförmige Energieübertragungseinheit 44. Die vorzugsweise aus Ferrit gefertigten Führungselemente 46a-b sind demnach jeweils Ringe. Sie weisen einen L-förmigen Querschnitt auf. Die beiden L-Formen sind zueinander punktsymmetrisch beziehungsweise um 180° verdreht und bilden so effektiv einen rechteckförmigen Hohlraum. Dort sind Spulen 48a-b einander gegenüber mitbewegt beziehungsweise ruhend angeordnet.
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Das Magnetfeld wird bei gleichem Luftspalt von diesen L-Formen fast gleichwertig gut geführt wie bei herkömmlichen Ringschalen. Das Einbringen insbesondere der äußeren Spule 48a ist aber stark vereinfacht. Die Spulen 48a-b können für beide Führungselemente 46a-b fertig gewickelt von oben oder unten direkt oder mit Hilfe eines Spulenträgers eingelegt werden. Die Spulen 48a-b können aus Kupferlackdraht oder HF-Litze gewickelt oder innerhalb einer Leiterplatte realisiert werden, sei es mit oder ohne zusätzlichen Träger. Wicklungsanzahl, Wicklungslagen und Wicklungstyp werden den jeweiligen konkreten Anforderung angepasst. Wie unmittelbar aus den 2a-b zu erkennen ist, besteht wegen der L-Formen und deren Anordnung nur ein geringfügiger baulicher Unterschied zwischen Ausführungsformen mit senkrechtem und parallelem Luftspalt. Es kann diejenige Variante gewählt werden, bei dem Einflüsse wie das Lagerspiel des Antriebs 16 oder Schwing- und Schockbelastungen sich möglichst wenig auf die Breite des Luftspaltes auswirken.
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Die 3a und 3b zeigen eine Schnittansicht beziehungsweise Draufsicht auf ein Führungselement 46b, wobei hier stellvertretend das innere Führungselement 46b der Sockeleinheit 14 herausgegriffen ist. Die Führungselemente 46a-b sind jeweils in mehrere Führungssegmente 46a1-bn unterteilt, die einzeln Kreis- oder Ringsektoren und nur gemeinsam einen Ring bilden. Statt wie dargestellt sechs Führungssegmente 46a1-bn können auch mehr oder weniger vorgesehen sein.
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Die Effizienzverluste der induktiven Kopplung durch die Segmentierung sind gering, solange die Lücken zwischen den Führungssegmente 46a1-bn klein bleiben. Im Gegensatz zu einem herkömmlichen, aus einem Stück gefertigten Ferrit treten pro Führungssegmente 46a1-bn nur verringerte Absoluttoleranzen auf, da die erwartete Schrumpfung zwischen Ferritrohling und gesintertem Ferrit bei dem vergleichsweise kleinen Führungssegment 46a1-bn geringer ausfällt als bei einem gesamten Ring. Zudem sind kleine Ferrite, etwa aufgrund von Stückzahleffekten, überproportional günstiger herzustellen als große.
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Die 3a-b illustrieren auch einen zusätzlichen Fertigungsschritt, mit denen die Führungssegmente 46a1-bn korrekt ausrichtet und zusammenfügt werden. Zunächst werden die Führungssegmente 46a1-bn in einen Träger 58 eingelegt und dadurch bereits grob ausgerichtet. Der Träger 58 weist vorzugsweise Segmentteiler 60 auf. Für den Träger kommen unterschiedliche Fertigungsverfahren in Betracht, wie Kunststoffspritzguss, die im Gegensatz zur Bearbeitung von Ferriten sehr günstig und genau sind.
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Danach werden die Führungssegmente 46a1-bn durch einen Anschlag mit hoher Präzision dem gewünschten Luftspalt hin ausgerichtet. Hier ist der Anschlag durch einen Montagering 62 vorgegeben, der nach der Herstellung wieder entfernt wird. Der Montagering 62 weist Magneten 64 an der gewünschten Anschlagsposition auf. Die Ausrichtung erfolgt dann dank der magnetischen Eigenschaften der Führungssegmente 46a1-bn selbstständig. Im Anschluss an die Ausrichtung werden die Führungssegmente 46a1-bn zusammen mit dem Träger 58 fixiert. Gleichzeitig oder im Nachgang kann die Spule 48a-b hinzugefügt werden. 3a-b illustriert das Führungselement 46a der Sockeleinheit 14. Für das andere Führungselement 46b der Abtasteinheit 12 wird entsprechend ein innerer Montagering anstelle des äußeren Montagerings 62 verwendet.
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Die so entstandenen Führungselemente 46a-b sind zum jeweiligen Luftspalt hin hoch präzise ausgerichtet, und diese Genauigkeit wird durch die relativ kleinen Absoluttoleranzen der Führungssegmente 46a1-bn noch erhöht. In der ganzen Toleranzkette werden die mechanischen Toleranzen zusammen mit der Ausrichtung so klein, dass eine Nachbearbeitung nicht mehr notwendig ist. Dies ergibt enorme Einsparungen, die die Kosten des zusätzlichen Fertigungsschrittes um ein Vielfaches übersteigen. Außerdem wird die Energieübertragungseinheit 44 durch das Fügen und das zusätzliche Fixieren der einzelnen Führungssegmente 46a1-bn auf dem Träger 58 sehr viel elastischer, und so kommt es weniger wahrscheinlich zu Brüchen von sprödem Ferritmaterial bei mechanischen oder thermischen Belastungen.
