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Die Erfindung betrifft eine Anbringungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Die Erfindung betrifft weiter ein Anbringungssystem mit einer Anbringungsvorrichtung, eine Maschine mit einer Anbringungsvorrichtung und ein Verfahren zum Montieren einer Anbringungsvorrichtung.
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Anbringungsvorrichtungen für Sensoren, insbesondere in technischen Systemen, sind allgemein bekannt. In der Regel umfassen derartige Anbringungsvorrichtungen eine Halterung, die ausgebildet ist einen Sensor aufzunehmen und in einem bekannten und/oder nachvollziehbaren Bezug zu einer Maschine an dieser angebracht zu werden. Insbesondere ermöglichen derartige Anbringungsvorrichtungen ein wiederlösbares Anbringen des Sensors oder eine Einstellung der Position und/oder Ausrichtung des Sensors unabhängig von der Maschine.
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DE 10 2016 121 234 A1 bezieht sich auf ein Messgerät zum Messen einer Eigenschaft eines Messstoffs, wobei das Gerät ein Gehäuse umfasst, das einen Gehäuseabschnitt beinhaltet, der während des Messvorgangs in den Messstoff eingetaucht wird. Dafür ist ein mechanischer Träger mit einem Förderband ähnlich einem Sensorträger einer eingangs genannten Anbringungsvorrichtung beschrieben; in
6 und
9 und der Beschreibung dazu ist das Förderband, in dem Sensoren angeordnet sind, gezeigt und erläutert. Damit der Träger in die vordefinierten Messpositionen bewegt werden kann, ist eine Vorrichtung vorgesehen, die ein manuelles Bewegen des Trägers ermöglicht, und insbesondere eine Vorrichtung, die einen Ratschenmechanismus umfasst, durch den der besagte Träger jedesmal, wenn eine der besagten Messpositionen erreicht wird, einrastet und verriegelt wird. Der Ratschenmechanismus rastet in einen Abschnitt des Förderbandes ein, insbesondere einen Abschnitt, der in einen Gehäuseabschnitt hineinreicht, der wiederum an den Gehäuseabschnitt angrenzt, der in den Messstoff eingetaucht wird.
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DE 10 2011 075 495 A1 zeigt in
1 einen Sensorstreifen ähnlich einem Sensorträger einer eingangs genannten Anbringungsvorrichtung; auch in diesem Sensorstreifen sind Sensoren angeordnet. Ein solcher Sensorstreifen ist leicht herstellbar und kann innerhalb eines Wälzkörpers angeordnet werden, um durch den Träger einen Verstärkungseffekt zu erzielen. Durch die Streifenform entstehen Vorteile auch bei der Anordnung am Wälzlager, insbesondere innerhalb eines Wälzkörpers.
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Problematisch an derartigen Einrichtungen ist nach wie vor der Aufwand zur Montage und Demontage, beispielsweise bei einer Reparatur, Wartung und/oder Inbetriebnahme des Sensors und/oder der Maschine. In der Regel muss, bevor der Sensor und/oder die Sensorhalterung erreichbar ist, eine Reihe anderer Komponenten der Maschine, insbesondere Gehäuseteile, entfernt werden. Dies ist in der Regel mit hohem zeitlichen Aufwand verbunden.
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Wünschenswert wäre es daher, eine Anbringungsvorrichtung anzugeben, die derartige Probleme zumindest teilweise überwindet. Insbesondere wäre eine verbesserte Anbringungsvorrichtung wünschenswert, die einen verringerten Aufwand bei der Montage und/oder Demontage des Sensors erfordert und eine lagegenaue Positionierung ermöglicht.
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An dieser Stelle setzt die Erfindung an, deren Aufgabe es ist, Anbringungsvorrichtungen zu verbessern, insbesondere hinsichtlich eines verringerten Aufwands bei der Montage und/oder Demontage des Sensors und einer lagegenauen Positionierung.
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Diese Aufgabe wird in einem ersten Aspekt der Erfindung durch eine Anbringungsvorrichtung gemäß Anspruch 1 gelöst. Weiterhin betrifft die Erfindung in einem zweiten Aspekt ein Anbringungssystem, in einem dritten Aspekt eine Maschine und in einem vierten Aspekt ein Verfahren zum Montieren einer Anbringungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung.
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Die Aufgabe, betreffend die Anbringungsvorrichtung, wird durch die Erfindung mit einer Anbringungsvorrichtung des Anspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung geht aus von einer Anbringungsvorrichtung aufweisend ein Sensorsystem mit einer Anzahl von Sensoren und einen Sensorträger, wobei der Sensorträger die Anzahl von Sensoren aufnimmt. Die Anbringungsvorrichtung ist ausgebildet zum lösbaren Anbringen der Anzahl von Sensoren mit dem Sensorträger in einer Maschine, insbesondere einer Antriebsmaschine, wobei die Maschine ein Maschinenelement mit einer Aufnahmebahn für die Anbringungsvorrichtung aufweist.
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Weiter ist bei der Anbringungsvorrichtung vorgesehen, dass der Sensorträger als ein sich entlang einer Gurtachse erstreckender flexibler Traggurt mit einem Ende ausgebildet ist, wobei ein Sensor einem Gurtabschnitt zugeordnet ist, sodass die Sensoren sequentiell beabstandet entlang des Traggurts abschnittsweise verteilt angebracht sind, und dem Sensorsystem eine sich quer zur Gurtachse erstreckende Gurtsilhouette zugeordnet ist, und der Traggurt und die Sensorkonturen der Sensoren von der Gurtsilhouette umgeben sind.
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Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass das Sensorsystem wenigstens an dem Ende des Traggurts ein Festlegungselement aufweist.
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Die Erfindung geht aus von der Überlegung, dass in Maschinen eine hohe Ausnutzung des vorhandenen Bauraums besteht und/oder Sensoren häufig an schwer zugänglichen Stellen angeordnet sind. Dies trifft insbesondere auf Antriebsmaschinen, aber auch auf andere Maschinen wie z.B. Arbeitsmaschinen, Werkzeugmaschinen, Energiemaschinen etc. zu. Eine Montage und/oder Demontage ist daher häufig mit einem hohen Aufwand verbunden, insbesondere einem damit verbundenen Ausbau von - einen Zugang versperrenden - Komponenten. Gleichzeitig ist eine lagegenaue Positionierung eines Sensors, insbesondere bei der Montage, für die Funktion des Sensors von großer Bedeutung. Die Erfindung geht daher weiter aus von der Überlegung, dass es vorteilhaft ist, den Aufwand bei einer Montage und/oder Demontage zu reduzieren und gleichzeitig eine lagegenaue Positionierung zu ermöglichen.
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Die Erfindung schließt die Erkenntnis ein, dass eine weitgehende Festlegung der dreidimensionalen Position der Anzahl der Sensoren durch eine Anbringungsvorrichtung erfolgen kann, die, insbesondere in einer Aufnahmebahn, zuverlässig angeordnet werden kann. Durch die flexible Ausbildung des Sensorträgers wird zum einen eine Beweglichkeit der Anbringungsvorrichtung entlang einer Führung, insbesondere der Aufnahmebahn der Maschine, ermöglicht.
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Die Gurtachse ist die Längsachse des sich gurtartig erstreckenden Sensorträgers und/oder Traggurts.
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Indem ein Sensor einem Gurtabschnitt zugeordnet ist, sodass die Sensoren sequentiell beabstandet entlang des Traggurts abschnittsweise verteilt angebracht sind, wird vorteilhaft eine beabstandete Anordnung der Sensoren der Anzahl entlang des Sensorträgers und somit entlang der Aufnahmebahn erreicht. Durch die Länge der einzelnen Gurtabschnitte kann die Positionierung der einzelnen Sensoren an jeweils vorbestimmter Position innerhalb der Maschine erfolgen.
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Ein Abschnitt ermöglicht vorteilhaft eine lagegenaue Positionierung der Anzahl an Sensoren entlang des Sensorträgers; ein Abschnitt kann dem Gurt zugeordnet werden im Sinne einer abschnittsweisen „theoretischen“ Unterteilung des Traggurtes infolge der beabstandeten Verteilung von Sensoren, d.h. der sequentiell beabstandet entlang des Traggurts abschnittsweise verteilt angebrachten Sensoren; die Abschnitte dienen insofern der Beabstandung der Sensoren. Ein Abschnitt kann aber auch realistisch als ein Element oder Glied des Traggurtes gebildet sein; insofern in seiner Ausprägung „real“ auszumachen sein am Traggurt selbst.
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Der Gurtabschnitt ist einer von einer Anzahl von Gurtabschnitten; es kann vorgesehen sein, dass der Traggurt nur einen einzigen Gurtabschnitt mit dem Ende aufweist.
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Anders ausgedrückt können die Gurtabschnitte als Einteilungen eines integral durchgängig und flexibel gestalteten Traggurts gebildet sein oder aber als tatsächlich Teile, beispielsweise getrennte, gelenkig verbundene Teile, eines mehrgliedrig aufgebauten Traggurts sein.
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Dadurch, dass dem Sensorsystem eine sich quer zur Gurtachse erstreckende Gurtsilhouette zugeordnet ist, und der Traggurt und die Sensorkonturen der Sensoren von der Gurtsilhouette umgeben sind, weist der Sensorträger vorteilhaft eine definierte Außenkontur quer zur Gurtachse auf, die insbesondere im Zusammenhang mit einer Aufnahmebahn eine Bewegbarkeit der Sensoren quer zur Gurtachse begrenzt, insbesondere verhindert. Insbesondere weisen sämtliche Sensoren der Anzahl der Sensoren eine identische, der Gurtsilhouette entsprechende, Sensorkontur auf.
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Dadurch, dass das Sensorsystem wenigstens an dem Ende des Traggurts ein Festlegungselement aufweist, kann die Position des Sensorträgers, insbesondere als Endposition des Sensorträgers entlang der Aufnahmebahn, festgelegt werden. Durch das Festlegungselement kann die Anbringungsvorrichtung an der Maschine befestigt werden. Ein Festlegungselement ist erfindungsgemäß ausgebildet, zum Festlegen einer Endposition mit einem Aufnahmeelement, nämlich mit einem Referenzanschlag der Aufnahmebahn, in Kontakt gebracht zu werden.
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Im Rahmen der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Festlegen einer Anbringungsposition des Traggurts in Bezug auf einen Sensor, das Sensorsystem entlang der Bahnachse eine sich quer zur Bahnachse erstreckende Referenzfläche aufweist für einen Kontakt mit einem Referenzanschlag der Aufnahmebahn. Erfindungsgemäß ist die Referenzfläche am Festlegungselement angeordnet. Wenn die Anbringungsvorrichtung, nämlich das Festlegungselement, mindestens eine Referenzfläche aufweist, die ausgebildet ist, in Kontakt mit einem Referenzanschlag der Aufnahmebahn gebracht zu werden, kann eine Endposition des Sensorträgers entlang der Bahnachse mit relativ geringem Aufwand und lagegenau festgelegt werden. Bei dem Montagevorgang muss dann vorteilhaft nur noch eine eindimensionale Position, nämlich entlang der Bahnachse, festgelegt werden zur Festlegung der dreidimensionalen Positionen der Sensoren. Mittels einer Aufnahmebahn und einer entsprechenden Anbringungsvorrichtung können somit vorteilhaft Sensoren auch an schwer zugänglichen Stellen lagegenau in der Endposition befestigt werden, insbesondere ohne dass ein direkter manueller Zugang und/oder Sichtkontakt zu dieser Stelle besteht.
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Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen und geben im Einzelnen vorteilhafte Möglichkeiten an, das oben erläuterte Konzept im Rahmen der Aufgabenstellung sowie hinsichtlich weiterer Vorteile zu realisieren.
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Vorteilhaft ist vorgesehen, dass der Traggurt flexibel und formstabil ist, insbesondere mittels einer der Anzahl von Gurtabschnitten flexibel ausgebildet ist und formstabil ausgebildet ist. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass der Gurtabschnitt oder jeder der Anzahl von Gurtabschnitten formstabil ist. Durch die wenigstens abschnittsweise in einem Gurtabschnitt vorhandene formstabile Ausbildung des Sensorträgers wird besonders vorteilhaft eine lagegenaue Positionierung der Anzahl an Sensoren entlang des Sensorträgers ermöglicht. Der Begriff „formstabil“ umfasst insbesondere eine ausreichend geringe Formänderung des Sensorträgers, insbesondere des Traggurts, entlang der Gurtachse bei Krafteinwirkung, insbesondere bei einer Zug- und/oder Druckkraft, entlang der Gurtachse. Der Grad der benötigten Formstabilität, und der damit einhergehenden Formänderung bei Krafteinwirkung kann von der konkreten Anwendung, insbesondere der verwendeten Sensorart abhängen. Bei einer Sensorart, die eine hohe Lagegenauigkeit bei der Positionierung benötigt, z.B. für eine relativ genaue Längenmessung, wird eine entsprechend höhere Formstabilität benötigt.
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Insbesondere sind die Sensoren äquidistant entlang des Traggurts beabstandet. In anderen Weiterbildungen weisen die Abstände zwischen den Sensoren entlang der Gurtachse, insbesondere die Länge der Gurtabschnitte, voneinander unterschiedliche Werte auf.
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Das Festlegungselement kann beispielsweise als Stecker oder Formelement mit einer Geometrie, insbesondere einer Referenzfläche, die zu einem entsprechenden Aufnahmeelement, insbesondere Referenzanschlag, der Aufnahmebahn und/oder Maschinenelement korrespondiert, ausgebildet sein. Indem das Festlegungselement mit einem Aufnahmeelement in Eingriff gebracht wird, kann eine Endposition des Sensorträgers festgelegt werden. Das Festlegungselement kann eine Referenzfläche umfassen. Das Festlegungselement kann insbesondere durch einen Sensor selbst gebildet sein. Ein Sensorträger kann mehrere Festlegungselemente aufweisen. Erfindungsgemäß weist der Sensorträger wenigstens an dem distalen und/oder proximalen Ende des Traggurts das Festlegungselement auf. Insbesondere ist das Festlegungselement magnetisch ausgebildet, zum magnetischen, lösbaren Halten an dem Aufnahmeelement. Insbesondere ist das Aufnahmeelement magnetisch ausgebildet, zum magnetischen, lösbaren Halten an dem Festlegungselement.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Anzahl der Sensoren signalangebunden sind über ein Sensorkabel im oder am Traggurt. Das Sensorkabel ist insbesondere in einem Kabelkanal in der Gurtsilhouette angeordnet. Das Sensorkabel ist insbesondere ausgebildet zur Signalübertragung und/oder energieführenden Versorgung der Anzahl von Sensoren, und insbesondere innerhalb des Traggurtes oder in einem Kabelkanal angeordnet. Der Kabelkanal ist insbesondere als eine Nut ausgebildet, die sich entlang der Gurtachse erstreckt und mittels eines Deckels verschlossen werden kann. Insbesondere ist der Kabelkanal und/oder das Sensorkabel innerhalb einer Gurtsilhouette angeordnet und ragt insbesondere in einer Querschnittsebene nicht über den mindestens einen Sensor hinaus. Indem der Kabelkanal und/oder das Sensorkabel innerhalb der Gurtsilhouette angeordnet ist, ist eine gute Bewegbarkeit der Anbringungsvorrichtung innerhalb der Aufnahmebahn, insbesondere mit einem verringerten Risiko eines Verhakens oder Verkantens, ermöglicht. Ein Sensorkabel kann insbesondere als eine Signalverbindung zur Übertragung von Sensorsignalen gebildet sein. Ein Sensorkabel kann ein oder mehrere Einzelkabel aufweisen. Ein Sensorkabel ist nicht auf ein galvanisch übertragendes Kabel beschränkt, sondern kann andere, insbesondere optisch übertragende, Kabel umfassen.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass die Gurtsilhouette in die Aufnahmebahn zur Führung/Justage passt insbesondere die Gurtsilhouette zu einer Bahnsilhouette der Aufnahmebahn passt. Dies bedeutet insbesondere, dass die Gurtsilhouette eine sich senkrecht zur Bahnachse erstreckende Bahnsilhouette der Aufnahmebahn nicht überschreitet und die Bahnsilhouette insbesondere ausfüllt. Die Bahnsilhouette der Aufnahmebahn und die Gurtsilhouette des Sensorträgers umgreifen oder hinterschneiden sich insbesondere derart, dass eine Bewegbarkeit des Sensorträgers, insbesondere eines jeden Sensors der Anzahl von Sensoren, quer zur Aufnahmebahn verhindert wird. Insbesondere ist vorgesehen, dass der Traggurt und/oder die Anzahl an Sensoren die Gurtsilhouette ausfüllen und der Traggurt und/oder ein Sensor die sich quer zur Bahnachse erstreckende Referenzfläche aufweist.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Traggurt aus einem elastischen Material, nämlich aus Gummi und/oder einem faserverstärkten Kunststoff, ausgebildet ist. Insbesondere weist der Traggurt Fasern zur mechanischen Stabilisierung auf, die insbesondere parallel oder im Wesentlichen parallel zur Gurtachse angeordnet sind. Ein Traggurt aus einem elastischen Material weist vorteilhaft die Eigenschaft auf, dass er um die Gurtachse tordiert bzw. gewunden werden kann, was eine größere Freiheit bei der Gestaltung der Aufnahmebahn, insbesondere eine tordierte Aufnahmebahn, bei der sich die Anbringungsvorrichtung um die Bahnachse drehen kann, ermöglicht. Ein Traggurt kann als ein durchgehender Traggurt für die gesamte Anbringungsvorrichtung ausgebildet sein, auf dem ein oder mehrere Gurtabschnitte mit einem Sensor befestigt sind, beispielsweise durch eine Schraubverbindung geklemmt. In anderen Weiterbildungen kann der Traggurt aus als Gurtsegmente ausgebildeten Gurtabschnitten aufgebaut sein, wobei ein Gurtsegment jeweils zwei Sensoren verbindet. In einem Traggurt kann ein Raum, insbesondere ein sich parallel zur Gurtachse erstreckender Kabelkanal, vorgesehen sein, insbesondere zum Unterbringen eines Sensorkabels.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Traggurt mehrgliedrig ausgebildet ist, und mit einer Anzahl an Einzelgliedern oder Kugelzapfen zur Aufnahme jeweils eines Sensors der Anzahl ausgebildet ist. Insbesondere bildet ein Einzelglied oder ein Kugelzapfen einen Gurtabschnitt. In anderen Weiterbildungen können mehrere Einzelglieder oder Kugelzapfen einen Gurtabschnitt bilden. Insbesondere kann der Traggurt mit einer Anzahl an Einzelgliedern ausgebildet sein, die - insbesondere analog zu einer Perlenkette - zueinander um die Gurtachse drehbar sind. Der Traggurt kann insbesondere als Drahtseil oder dergleichen flexiblem, unter einer Zugkraft formstabilen Element, insbesondere mit rundem Querschnitt, gebildet sein. Einzelglieder können insbesondere als Kettenglieder oder Kabelschleppglieder ausgebildet sein. Einzelglieder und Kugelzapfen sind starre Elemente, welche jedoch durch Gelenkverbindungen beweglich untereinander verbunden sind, wodurch im Ergebnis eine Flexibilität des Traggurts, insbesondere quer zur Gurtachse, erreicht wird. Durch die Starrheit der Einzelglieder wird eine Formstabilität, insbesondere eine relativ hohe Steifigkeit bzw. geringe Stauchung gegenüber einer Druck- oder Zugkraft des Traggurts, erreicht, wodurch vorteilhaft bei einer Einführbewegung eine hohe Lagegenauigkeit und/oder ein geringes Risiko des Verkantens erreicht wird. Insbesondere kann ein mehrgliedriger Traggurt analog zu einer Fahrradkette oder einem Uhrenarmband aufgebaut sein.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist vorgesehen, dass der Traggurt und/oder die Anzahl an Einzelgliedern oder Kugelzapfen metallisch ausgebildet sind.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist ein flexibler, sich parallel zur Gurtachse erstreckender Einführgurt vorgesehen, der ausgebildet ist,
- - zwischen der Anbringungsvorrichtung und einer Aufnahmefläche oder Gurtfläche der Aufnahmebahn zusammen mit der Anbringungsvorrichtung in die Aufnahmebahn eingeführt zu werden, und/oder
- - in die Aufnahmebahn zwischen die Anbringungsvorrichtung und einer Aufnahmefläche oder Gurtfläche der Aufnahmebahn eingeführt zu werden, zum Anheben der Anbringungsvorrichtung von der Aufnahmefläche oder der Gurtfläche. Insbesondere kann dabei der Einführgurt selektiv entweder zusammen mit der Anbringungsvorrichtung bewegt werden, beispielsweise durch Ausüben einer senkrecht zur Gurtachse wirkenden Druckkraft oder Klemmkraft oder einer formschlüssigen Verbindung zwischen beiden, oder relativ zu der Anbringungsvorrichtung, insbesondere parallel zur Gurtachse, bewegt werden, beispielsweise durch Lösen der senkrecht zur Gurtachse wirkenden Druckkraft oder Klemmkraft oder der formschlüssigen Verbindung zwischen beiden.
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Mittels eines Einführgurts kann vorteilhaft eine Rastbewegung auf selektive Weise durchgeführt werden, nämlich durch Herausziehen des Einführgurts nach dem gemeinsamen Einführen der Anbringungsvorrichtung und dem Einführgurt. Durch eine Rastbewegung wird der mindestens eine Sensor in seine Endposition geführt, wo er insbesondere durch einen Referenzanschlag lösbar formschlüssig gehalten wird. Eine Demontage kann durch das Einführen des Tragegurts zwischen die montierte Anbringungsvorrichtung und der Aufnahme des Sensors in einer der Rastbewegung entgegengesetzten Bewegung aus der Endposition durch ein Anheben vorgenommen werden. Im Anschluss kann dann die Anbringungsvorrichtung mit dem mindestens einen angehobenen Sensor aus der Aufnahmebahn entnommen werden, insbesondere indem die Anbringungsvorrichtung und der Traggurt gemeinsam aus der Aufnahmebahn bewegt werden. Die Rastbewegung und die der Rastbewegung entgegengesetzte Bewegung verläuft insbesondere senkrecht zur Bahnachse und/oder senkrecht zur Gurtachse.
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Im Rahmen einer Weiterbildung ist ein Stecker vorgesehen, wobei der Stecker insbesondere in einer Querschnittsebene senkrecht zur Gurtachse nicht über eine Gurtsilhouette der Anbringungsvorrichtung, insbesondere nicht über den mindestens einen Sensor, hinausragt. Mittels eines Steckers kann vorteilhaft die Anbringungsvorrichtung, und insbesondere deren Anzahl an Sensoren und/oder Sensorkabel, mit einer Signalauswerteeinheit und/oder einer Energiequelle verbunden werden. Der Stecker ist insbesondere ausgebildet, dass er innerhalb einer Gurtsilhouette der Anbringungsvorrichtung liegt, das heißt in einer Querschnittsebene senkrecht zur Gurtachse nicht über die Anbringungsvorrichtung, insbesondere über den mindestens einen Sensor, hinausragt sodass die Anbringungsvorrichtung in beiden Richtungen aus der Aufnahmebahn herausgezogen werden kann. Das heißt, dass der Stecker vollständig durch die Aufnahmebahn gezogen werden kann. Der Stecker ist insbesondere an einem proximalen Ende der Anbringungsvorrichtung angeordnet, insbesondere an einem in der Endposition der Anbringungsvorrichtung aus der Aufnahmebahn herausragenden Teil des Traggurts.
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Die Erfindung führt in einem zweiten Aspekt auf ein Anbringungssystem, das erfindungsgemäß aufweist:
- - eine Anbringungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, und
- - ein Maschinenelement mit der Aufnahmebahn, das ausgebildet ist zur Anordnung in einer Maschine, insbesondere einer Antriebsmaschine, wobei erfindungsgemäß die Aufnahmebahn ausgebildet ist zum Führen der Anbringungsvorrichtung entlang einer Bahnachse, und das Maschinenelement ausgebildet ist zum Aufnehmen des Festlegungselements der Anbringungsvorrichtung. Insbesondere weist das Maschinenelement und/oder die Aufnahmebahn ein Aufnahmeelement zum Aufnehmen des Festlegungselements der Anbringungsvorrichtung auf. Insbesondere weist die Aufnahmebahn eine Bahnsilhouette auf, die zu der Gurtsilhouette passt derart, dass eine Bewegung des Sensorträgers senkrecht zur Bahnachse verhindert wird. Das Maschinenelement kann beispielsweise als eine sich entlang der Bahnachse erstreckende Profilschiene gebildet sein, die mittels ihrer Wandung, insbesondere ihrer Innenwandung, die Aufnahmebahn festlegt. In anderen Weiterbildungen kann das Maschinenelement als ein anderes Teil gebildet sein, beispielsweise als ein Gehäuseteil, in das die Aufnahmebahn eingearbeitet, insbesondere gefräst, ist. In Weiterbildungen kann das Maschinenelement als Profilschiene gebildet sein, die mittels ihrer Außenwandung die Aufnahmebahn festlegt. In diesem Fall wird die die Aufnahmebahn von dem Sensorträger formschlüssig umfasst, sodass eine Bewegung des Sensorträgers quer zur Bahnachse verhindert wird.
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In einer Weiterbildung des Anbringungssystems ist ein Referenzanschlag vorgesehen, mit einem in die Einführungsrichtung sperrenden Vorwärtsanschlag und/oder gegen die Einführungsrichtung sperrenden Rückwärtsanschlag. In Weiterbildungen kann ein Referenzanschlag sowohl einen Vorwärtsanschlag als auch einen Rückwärtsanschlag in Form eines Doppelanschlags aufweisen. Mittels eines Referenzanschlags kann vorteilhaft eine Endposition des mindestens einen Sensors formschlüssig festgelegt werden. Insbesondere ist jedem Sensor der Anbringungsvorrichtung ein Referenzanschlag zugeordnet. In anderen Weiterbildungen kann für eine Anbringungsvorrichtung mit einer Anzahl an Sensoren ein einzelner Referenzanschlag vorgesehen sein, der mit einer Referenzfläche eines - insbesondere an einem distalen oder proximalen Ende der Anbringungsvorrichtung angeordneten Sensors - in Kontakt gebracht werden kann. Insbesondere kann ein einzelner als Vorwärtsanschlag ausgebildeter Referenzanschlag in der Aufnahmebahn vorgesehen sein, der ausgebildet ist, mit dem an dem distalen Ende angeordneten Sensor in Kontakt zu kommen.
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In einer Weiterbildung des Anbringungssystems ist vorgesehen, dass die Aufnahmebahn mindestens einen Öffnungsspalt oder mindestens eine Sensoröffnung aufweist, wobei der Öffnungsspalt oder die Sensoröffnung in Richtung des Messobjekts gerichtet sind. Ein Öffnungsspalt oder eine Sensoröffnung ermöglichen vorteilhaft einen Kontakt und/oder eine freie Sicht zwischen Sensor und Messobjekt. Insbesondere ermöglich ein Öffnungsspalt vorteilhaft eine verbesserte Führung, insbesondere bei Sensoren mit Sensorkopf oder dergleichen in Richtung des Messobj ekts gerichteten geometrischen Merkmalen.
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In einer Weiterbildung des Anbringungssystems ist eine Gurtfläche vorgesehen, die ausgebildet ist zur Aufnahme eines Einführgurts und insbesondere parallel zur Bahnachse und parallel versetzt zu einer Bahnfläche verläuft. Mittels einer Grundfläche kann vorteilhaft ein Einführgurt aufgenommen und geführt werden, wodurch die Montage und/oder Demontage der Anbringungsvorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung vorteilhaft verbessert, insbesondere erleichtert, wird. Eine Gurtfläche ist insbesondere als symmetrisch an beiden Seiten des Öffnungsspalts entlang der Bahnachse verlaufende Stufenfläche ausgebildet.
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Die Erfindung führt in einem dritten Aspekt auf eine Maschine, insbesondere eine Antriebsmaschine wie beispielsweise eine Brennkraftmaschine, elektrische Maschine oder Hybridmaschine, aufweisend eine Anbringungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung und/oder ein Anbringungssystem gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung.
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In einer Weiterbildung der Maschine ist ein Messobjekt vorgesehen, insbesondere eine momentenübertragende Welle, Antriebswelle, Abtriebswelle, Kurbelwelle, Nockenwelle. Gleichwohl können in anderen Weiterbildungen andere Messobjekte vorgesehen sein, insbesondere andere bewegliche oder nicht bewegliche Komponenten, beispielsweise können mittels einer Anbringungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung auch Sensoren zur Temperaturüberwachung nicht beweglicher Komponenten einer Maschine eingesetzt werden.
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Die Erfindung führt in einem vierten Aspekt auf ein Verfahren zum Montieren einer Anbringungsvorrichtung gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung, aufweisend die Schritte,
- - Einführen der Anbringungsvorrichtung in eine Aufnahmebahn in einer Einführbewegungüber eine Einführpassage,
- - in Kontakt bringen des Festlegungselements, nämlich der Referenzfläche, der Anbringungsvorrichtung mit einem Referenzanschlag der Aufnahmebahn, zum Festlegen einer Endposition der Anbringungsvorrichtung, insbesondere durch Aufbringen einer, gegen das Aufnahmeelement und/oder den Referenzanschlag wirkenden, Zugkraft auf die Anbringungsvorrichtung.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist der Schritt vorgesehen: Entnehmen der Anbringungsvorrichtung aus der Aufnahmebahn in einer Entnahmebewegung.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass beim Einführen der Anbringungsvorrichtung in eine Aufnahmebahn in einer Einführbewegung ein Einführgurt parallel zum Traggurt zwischen der Anbringungsvorrichtung und einer Aufnahmefläche oder Gurtfläche der Aufnahmebahn zusammen mit der Anbringungsvorrichtung in die Aufnahmebahn eingeführt wird, wobei nach dem Erreichen der Endposition der Schritt erfolgt:
- - Herausziehen des Einführgurtes.
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In einer Weiterbildung des Verfahrens ist vorgesehen, dass vor dem Entnehmen der Anbringungsvorrichtung aus der Aufnahmebahn in einer Entnahmebewegung der Schritt erfolgt:
- - Einführen eines Einführgurtes in die Aufnahmebahn zwischen die Anbringungsvorrichtung und einer Aufnahmefläche oder Gurtfläche der Aufnahmebahn, zum Anheben der Anbringungsvorrichtung von der Aufnahmefläche oder der Gurtfläche,
- - Herausbewegen, insbesondere gemeinsames Herausbewegen, von der Anbringungsvorrichtung und des Einführgurtes in der Entnahmebewegung.
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Ausführungsformen der Erfindung werden nun nachfolgend anhand der Zeichnung im Vergleich zum Stand der Technik, welcher zum Teil ebenfalls dargestellt ist, beschrieben. Diese soll die Ausführungsformen nicht notwendigerweise maßstäblich darstellen, vielmehr ist die Zeichnung, wo zur Erläuterung dienlich, in schematisierter und/oder leicht verzerrter Form ausgeführt. Im Hinblick auf Ergänzungen der aus der Zeichnung unmittelbar erkennbaren Lehren wird auf den einschlägigen Stand der Technik verwiesen. Dabei ist zu berücksichtigen, dass vielfältige Modifikationen und Änderungen betreffend die Form und das Detail einer Ausführungsform vorgenommen werden können, ohne von der allgemeinen Idee der Erfindung abzuweichen. Die in der Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Weiterbildung der Erfindung wesentlich sein. Zudem fallen in den Rahmen der Erfindung alle Kombinationen aus zumindest zwei der in der Beschreibung, der Zeichnung und/oder den Ansprüchen offenbarten Merkmale. Die allgemeine Idee der Erfindung ist nicht beschränkt auf die exakte Form oder das Detail der im Folgenden gezeigten und beschriebenen bevorzugten Ausführungsform oder beschränkt auf einen Gegenstand, der eingeschränkt wäre im Vergleich zu dem in den Ansprüchen beanspruchten Gegenstand. Bei angegebenen Bemessungsbereichen sollen auch innerhalb der genannten Grenzen liegende Werte als Grenzwerte offenbart und beliebig einsetzbar und beanspruchbar sein. Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen sowie anhand der Zeichnung; diese zeigt in:
- 1A eine Anbringungsvorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung,
- 1B die Anbringungsvorrichtung in einem Ausschnitt in einer Schnittebene A-A,
- 2A ein Referenzanschlag in Form eines Vorwärtsanschlags im Detail,
- 2B ein Referenzanschlag in Form eines Rückwärtsanschlags im Detail,
- 3A-3D unterschiedliche Ansichten eines Referenzanschlags in Form eines Doppelanschlags mit einem Vorwärtsanschlag und einem Rückwärtsanschlag
- 4 eine Querschnittsansicht einer weiteren vorteilhaften Aufnahmebahn,
- 5A eine ausschnittsweise Darstellung eines mehrgliedrigen Traggurts,
- 5B eine ausschnittsweise Darstellung eines aus Kugelzapfen ausgebildeten Traggurts,
- 6 eine Maschine, insbesondere Antriebsmaschine, mit zwei Anbringungsvorrichtungen gemäß dem Konzept der Erfindung.
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1A zeigt eine Anbringungsvorrichtung 100 gemäß dem Konzept der Erfindung in einer Maschine 1000, vorliegend in Form einer Antriebsmaschine 1001, nämlich einer Brennkraftmaschine 1002. Gleichwohl kann die Maschine 1000 ein anderes System sein, beispielsweise eine elektrische Maschine 1004, insbesondere ein Motor 1006 und/oder Generator 1008, oder eine Hybridmaschine 1010. Insbesondere weist das technische System 1000 ein Messobjekt 1100, hier in Form einer momentenübertragenden Welle 1102, auf. Die momentenübertragene Welle 1102 kann beispielsweise als Antriebswelle 1104, Abtriebswelle 1106, Kurbelwelle 1108 oder Nockenwelle 1110 gebildet sein. Gleichwohl ist ein Einsatz einer Anbringungsvorrichtung 100 gemäß dem Konzept der Erfindung in anderen technischen Systemen oder Maschinen 1000, insbesondere ohne momentenübertragende Welle 1102, möglich.
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Vorliegend weist die Maschine 1000 ein Maschinenelement 1030 mit einer Aufnahmebahn 300 auf, welche sich ringförmig in einem Maschinengehäuse 1040 um die momentenübertragende Welle 1102 erstreckt. Die momentenübertragende Welle 1102 ist mittels einer hier nicht dargestellten Lagerung innerhalb der Maschine 1000, insbesondere in dem Maschinengehäuse 1040, drehbar gehalten. Die Anbringungsvorrichtung 100 und die Aufnahmebahn 300 bilden zusammen ein Anbringungssystem 400.
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Die Anbringungsvorrichtung 100 weist vorliegend ein Sensorsystem 102 mit einem als Traggurt 110 ausgebildeten Sensorträger 190 auf, an dem, entlang einer Gurtachse AG beabstandet, eine Anzahl von, vorliegend acht baugleichen, Sensoren 200 auf entsprechend acht Gurtabschnitten 130 befestigt sind. In 1A ist beispielhaft ein Gurtabschnitt 130 gekennzeichnet. Die Anbringungsvorrichtung 100 weist ein distales Ende SD, und ein dem distalen Ende SD entlang der Gurtachse GA gegenüberliegendes proximales Ende SP auf. Insbesondere ist bei der Anbringungsvorrichtung 100 vorgesehen, dass das distale Ende SD zuerst in die Aufnahmebahn 300 geführt wird, und insbesondere am Ende einer Einführbewegung BEF schließlich das proximale Ende SP in die Aufnahmebahn 300 geführt wird oder - wie hier gezeigt - nach erfolgter Einführbewegung BEF aus dieser herausragt. Aufgrund der Flexibilität des Traggurtes 110 kann dieser in einer Einführbewegung BEF in eine Aufnahmebahn 300 eingeführt, insbesondere eingeschoben oder eingezogen werden, wobei sich der Sensorträger 190 bzw. die Gurtachse AG während dieser Einführbewegung BEF an eine Bahnachse AB bzw. die Aufnahmebahn 300 anpasst. Der Traggurt 110 ist flexibel und abschnittsweise formstabil ausgebildet, und beispielsweise aus einem flexiblen Material, beispielsweise Kunststoff, insbesondere Gummi, hergestellt. Der Traggurt 110 kann Fasern zur Stabilisierung aufweisen, die insbesondere parallel zur Gurtachse AG angeordnet sind, ähnlich wie bei einem Zahnriemen oder Keilriemen.
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Die Sensoren 200 sind vorliegend als Drehmomentsensoren 202, insbesondere als magnetostriktive Drehmomentsensoren, ausgebildet. Gleichwohl sind aber auch andere Sensorformen, beispielsweise optische Sensoren, möglich oder auch andere Sensoranwendungen, beispielsweise Schall- und/oder Körperschallsensoren, Temperatursensoren, Drucksensoren, Niveausensoren, Qualitätssensoren für Flüssigkeiten z.B. für Öl oder für Harnstofflösungen wie z.B. AdBlue, und dergleichen Sensoren als Sensor in einer Anbringungsvorrichtung gemäß dem Konzept der Erfindung einsetzbar.
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Zum Einführen der Anbringungsvorrichtung 100 in einer Einführbewegung BEF kann die Maschine 1000, und insbesondere das Maschinenelement 1030 mit der Aufnahmebahn 300, vorteilhaft eine Einführpassage 382 aufweisen, die mit der Aufnahmebahn 300 verbunden ist, das heißt eine Verbindung zu dieser herstellt. Die Einführpassage 382 kann vorteilhaft über eine Klappe 380 verschließbar ausgebildet sein.
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Die Maschine 1000 weist in ihrer Aufnahmebahn 300 mindestens ein Aufnahmeelement 308, insbesondere mindestens einen Referenzanschlag 310, auf, beispielsweise in Form eines in Richtung der Einführungsbewegung BEF sperrenden Vorwärtsanschlags 312.
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Mittels mindestens eines Referenzanschlags 310, insbesondere mittels nur eines Referenzanschlags 310, kann durch die vordefinierte Positionierung der Sensoren auf dem Traggurt 110 sowie der - durch die Aufnahmebahn 300 festgelegte - Bahnachse AB eine reproduzierbare und korrekte Positionierung der Sensoren 200 erreicht werden. Dies wird vorteilhaft bei einer Anbringungsvorrichtung 100 gemäß dem Konzept der Erfindung bereits schon durch die Einführbewegung BEF bis zu einem Eingriff eines Festlegungselements 208 der Anbringungsvorrichtung 100 mit einem Aufnahmeelement 308 des Maschinenelements 1030 - vorliegend nämlich bis zu einem Kontakt einer Referenzfläche 132 der Anbringungsvorrichtung 100 mit dem Referenzanschlag 310 - und dem damit verbundenen Erreichen einer Endposition 600, erreicht. Das Festlegungselement 208 weist insbesondere die Referenzfläche 132 auf und kann durch einen Sensor 200 gebildet sein. Mittels der Anordnung der Sensoren und/oder der Gurtabschnitte auf dem Sensorträger 190 erfolgt vorteilhaft eine weitgehende Festlegung der dreidimensionalen Position eines jeden Sensors 200 der Anzahl der acht Sensoren 200 durch die geometrische Anordnung der Aufnahmebahn 300, sodass bei der Montage nur noch eine eindimensionale Position, nämlich entlang der Bahnachse AB, festgelegt werden muss. Diese eindimensionale Festlegung erfolgt mittels der Referenzfläche 132 und des Referenzanschlags 310. Gleichwohl kann der Anzahl der Sensoren 200 in anderen Ausführungsformen einen beliebigen anderen Wert annehmen.
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Alternativ oder zusätzlich kann in vorteilhaften Ausführungsformen ein Aufnahmeelement 308 einen Referenzanschlag 310 in Form eines - entgegen der Richtung der Einführungsbewegung BEF sperrenden - Rückwärtsanschlags 314 aufweisen, wie vorliegend beispielshaft für jeden der acht Sensoren 200 gezeigt.
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In vorteilhaften Ausführungsformen kann ein Aufnahmeelement 308 als Doppelanschlag 316 ausgebildet sein, das heißt sowohl einen Vorwärtsanschlag 312 als auch einen Rückwärtsanschlag 314 aufweisen. Insbesondere weist in derartigen Ausführungsformen die Anbringungsvorrichtung 100 vorteilhaft einen Einführgurt 120 auf.
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Die Anbringungsvorrichtung 100 kann vorteilhaft einen Stecker 180 aufweisen, der insbesondere an dem proximalen Ende SP des Tragegurts 110 angeordnet ist. Der Stecker 180 ist ausgebildet zum Herstellen einer signal- und/oder energieführenden Verbindung, insbesondere mit einer Signalauswerteeinheit und/oder einer Energiequelle. Insbesondere kann der Stecker 180 derart angeordnet und konfektioniert sein, dass er an eine entsprechend konfektionierte und angeordnete Anschlussdose 330 gesteckt werden kann, die an der Maschine 1000 angeordnet ist.
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Die Entnahme der Anbringungsvorrichtung erfolgt in einer Entnahmebewegung BEN. Die Entnahmebewegung BEN kann insbesondere der Einführbewegung BEF entgegengerichtet sein. In diesem Falle würde die Entnahmebewegung BEN durch ein Herausziehen der Anbringungsvorrichtung 100 aus der Aufnahmebahn 300, insbesondere an dem proximalen Ende SP, erfolgen. In anderen Ausführungsformen kann die Entnahme über eine weitere Entnahmebewegung BEN' erfolgen, die in der gleichen Richtung wie die Einführbewegung BEF erfolgt; die Anbringungsvorrichtung 100 wird in diesem Falle zum Entnehmen sozusagen durch die Aufnahmebahn 300 geschoben und kann insbesondere an der Einführpassage 382 oder einer Entnahmepassage 322 entnommen werden. In Ausführungsformen, insbesondere in Ausführungsformen mit einem Doppelanschlag 316, muss vor der Entnahmebewegung BEN, BEN', die durch das Aufnahmeelement 308 gehaltene Endposition 600 überwunden werden, insbesondere muss das Festlegungselement 208 und/oder die Referenzfläche 132 der Anbringungsvorrichtung 100 den Referenzanschlag 310 überwinden. Dies kann insbesondere durch einen Einführgurt 120 (siehe 3A) ermöglicht werden.
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1B zeigt einen axialen Ausschnitt in einer Schnittebene A-A, deren Lage in 1A angezeigt ist. Durch die ringförmige Anordnung der Aufnahmebahn 300 ist in 1B ihr Querschnitt in einer Querschnittsebene EQ zweifach sichtbar, einmal oberhalb des Messobj ekts 1100, und einmal unterhalb. Sichtbar ist, dass die, sich jeweils in ihrer Endposition 600 befindlichen, Sensoren 200 in einem Sensorabstand DS zum Messobjekt 1100 angeordnet sind. Die Aufnahmebahn 300 kann derart ausgestaltet und in Bezug zu dem Messobjekt 1100 angeordnet sein, dass ein resultierender Sensorabstand DS kleiner als 10 mm ist, bevorzugt kleiner als 5 mm ist, besonders bevorzugt 1 mm beträgt.
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In 2A ist ein als Referenzanschlag 310 ausgebildetes Aufnahmeelement 308 in Form eines Vorwärtsanschlags 312 im Detail dargestellt. Eine ausschnittsweise gezeigte Anbringungsvorrichtung 100 mit mindestens einem Sensor 200 wird auf einer Aufnahmebahn 300 in einer Einführbewegung BEF bewegt. Beim Erreichen des Referenzanschlags 310 stößt der Sensor 200 mit seiner Referenzfläche 132 an den als Vorwärtsanschlag 312 ausgebildeten Referenzanschlag 310. Dadurch wird die Endposition 600 des Sensors 200 festgelegt.
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In 2B ist ein als Referenzanschlag 310 ausgebildetes Aufnahmeelement 308 in Form eines Rückwärtsanschlags 314 im Detail dargestellt. Der Sensor 200 gleitet bei der Einführbewegung BEF der Anbringungsvorrichtung 100 über den rampenförmig ausgebildeten Rückwärtsanschlag 314 und fällt nach einem Passieren des Rückwärtsanschlags wieder auf die Aufnahmebahn 300, insbesondere auf eine Bahnfläche 302, herunter. Nach einem Passieren des Rückwärtsanschlags 314 und/oder nach einer groben Positionierung der Anbringungsvorrichtung 100 kann der mindestens eine Sensor 200 durch eine - der Einführungsbewegung BEF entgegen gerichteten - Zugbewegung BZ in seine Endposition 600 gebracht werden. Die Zugbewegung BZ hat zur Folge, dass der Sensor 200 mit seiner Referenzfläche 132 an dem als Rückwärtsanschlag 314 ausgebildeten Referenzanschlag 310 anliegt.
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Ein als Rückwärtsanschlag 114 ausgebildeter Referenzanschlag 310 ist insbesondere vorteilhaft bei einer Anbringungsvorrichtung 100 mit mehreren Sensoren 200, wobei für jeden Sensor 200 ein Referenzanschlag 310 vorgesehen ist, da der rampenförmige Rückwärtsanschlag 314 von mehreren Sensoren 200 bei der Einführungsbewegung BEF überstiegen bzw. überwunden werden kann. Bei einer Aufnahmebahn mit als Rückwärtsanschlägen 314 ausgebildeten Referenzanschlägen 310 kann eine Entnahmebewegung BEN' in die gleiche Richtung verlaufen wie die Einführbewegung BEF, das heißt, dass die Anbringungsvorrichtung 100 zum Entnehmen in dieselbe Richtung weiter durchgezogen wird und an einer Entnahmepassage 322 (siehe 1A) entnommen werden kann. Bei technischen Systemen, bei denen die Aufnahmebahn 300 im Wesentlichen kreis- und/oder ringförmig verläuft, können die Einführpassage 382 und die Entnahmeöffnung 322 vorteilhaft nahe beieinanderliegen oder sogar gemeinsam als eine Passage oder Öffnung ausgebildet sein.
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In 3A ist ein als Referenzanschlag 310 ausgebildetes Aufnahmeelement 308 in Form eines Doppelanschlags 316 mit einem Vorwärtsanschlag 312 und einem Rückwärtsanschlag 314 dargestellt. Der Vorwärtsanschlag 312 und der Rückwärtsanschlag 314 sind derart angeordnet, dass zwischen ihnen in einen Zwischenraum entlang der Bahnachse BA der Sensor 200 aufgenommen werden kann. In Ausführungsformen von Anbringungsvorrichtungen 100 bzw. Aufnahmebahnen 300 mit derartig als Doppelanschlag 316 ausgebildeten Referenzanschlägen 310 ist es vorteilhaft, wenn die Anbringungsvorrichtung 100 weiter einen Einführgurt 120 aufweist bzw. ein Einführgurt 120 bei der Montage und/oder Demontage der Anbringungsvorrichtung 100 verwendet wird.
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Ein Einführgurt 120 kann, wie in 3A gezeigt, zusammen mit der Anbringungsvorrichtung 100, und dabei insbesondere parallel zum Traggurt 110, bei der Einführbewegung BEF in bzw. auf die Aufnahmebahn 300 geschoben werden. Der Einführgurt 120 ist dabei zwischen der Aufnahmebahn 300, insbesondere einer Bahnfläche 302 der Aufnahmebahn 300, und der Anbringungsvorrichtung 100 angeordnet derart, dass der Sensor 200, insbesondere seine Referenzflächen 132, nicht mit den Referenzanschlägen 310 in Kontakt kommt. In 3B ist die in 3A dargestellte Situation in einer Draufsicht dargestellt. Der Sensor 200 ist dabei noch auf dem Einführgurt 120 angeordnet und hat seine Endposition 600 erreicht. In der Endposition 600 befindet sich ein Sensorkopf 212 an seiner vorgesehenen Messposition. In Aufnahmebahnen 300 kann ein durchgehender Öffnungsspalt 326 und/oder eine Sensoröffnung 328 vorgesehen sein, um eine bessere oder freie Sicht des Sensors 200, insbesondere des Sensorkopfes 212, auf das zu Messobjekt 1100 zu ermöglichen.
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Die effektive Bahnbreite BB einer Aufnahmebahn 300 bzw. einer Bahnfläche 302 kann beispielsweise zwischen 20 und 40 mm, besonders bevorzugt zwischen 30 und 36 mm betragen. Gleichwohl sind in weiteren Ausführungsformen beliebige andere, größere oder kleinere, Abmessungen der Aufnahmebahn möglich. Insbesondere ist die Bandbreite BB der Aufnahmebahn 300 passend zur Breite der Anbringungsvorrichtung 100, insbesondere des mindestens einen Sensors 200, ausgebildet, sodass die Anbringungsvorrichtung 100 zuverlässig in der Aufnahmebahn 300 geführt werden kann.
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Wenn die Anbringungsvorrichtung 100, insbesondere der mindestens eine Sensor 200 seine Endposition 600 erreicht hat, kann der Einführgurt 120, insbesondere durch Herausziehen entgegen der Richtung der Einführbewegung BEF, entfernt werden, wie in 3C gezeigt. Nach dem Entfernen, dies ist in 3D gezeigt, sackt der Sensor 200 in einer Rastbewegung BR in den Zwischenraum zwischen dem Vorwärtsanschlag 312 und dem Rückwärtsanschlag 314 und wird zuverlässig und lagegenau in der Endposition 600 gehalten. In diesem Zustand - das heißt, wenn sämtliche Sensoren 200, insbesondere nach Entfernen des Einführgurts 120 und jeweils einer Rastbewegung BR in ihrer Endposition 600 sind - kann die Anbringungsvorrichtung 100 unter eine entlang der Gurtachse wirkende Zugkraft FZ gesetzt werden. Durch eine derartige Zugkraft FZ werden die Sensoren 200 auch dann zuverlässig in ihrer Endposition 600 gehalten, wenn sie nicht horizontal (wie hier gezeigt) angeordnet sind. Dies ist insbesondere bei ringförmigen Aufnahmebahnen 300 der Fall.
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Ein Referenzanschlag 310, insbesondere ein Vorwärtsanschlag 312 und/oder ein Rückwärtsanschlag 314, kann insbesondere doppelt ausgeführt sein, beispielsweise wie in 3B gezeigt, als Einzelkörper, die symmetrisch an beiden Seiten der Bahnfläche 302, das heißt an in Richtung der Bahnbreite BB gegenüberliegenden Seiten angeordnet sind. In 1B ist ebenfalls eine solche doppelte Anordnung mit einem ersten Referenzanschlag 310.1 und einem zweiten Referenzanschlag 310.2 dargestellt. Eine derartige doppelte Ausführung des Referenzanschlags 310 ist insbesondere bei Aufnahmebahnen 300 vorteilhaft, die einen Öffnungsspalt 326 und/oder eine Gurtfläche 304 aufweisen.
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In 4 ist eine Querschnittsansicht eines Maschinenelements 1030 mit einer weiteren vorteilhaften Aufnahmebahn 300 in einer Querschnittsebene EQ senkrecht zur Gurtsachse AG bzw. Bahnachse AB dargestellt. Die Anbringungsvorrichtung 100 entspricht dabei der in 1A und 1B gezeigten. Die Aufnahmebahn 300 ist mit einem Innenraum mit einer im Wesentlichen rechteckigen Bahnsilhouette SB ausgebildet zur Aufnahme der Anbringungsvorrichtung 100 inklusive der Sensoren 200. Die Aufnahmebahn 300 kann einen sich ebenfalls entlang der Bahnachse AB erstreckenden Öffnungsspalt 326 und/oder eine Anzahl von, jeweils einem Sensor 200 zugeordneten, Sensoröffnungen 328 aufweisen, um eine freie Sicht des Sensors 200 bzw. des Sensorkopfes 212 zu einem Messobjekt 1100 zu ermöglichen.
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Optional kann die Aufnahmebahn 300 weiter eine, sich ebenfalls entlang der Bahnachse AB erstreckende, Gurtfläche 304 aufweisen, die zur Aufnahme eines Einführgurtes 120 (hier nicht gezeigt) dienen kann. Mittels einer derartigen Gurtfläche 304, die insbesondere symmetrisch auf beiden Seiten der Bandbreite BB, insbesondere auf beiden Seiten eines Öffnungsspaltes 326, angeordnet ist, kann eine verbesserte Führung des Einführgurtes 120 bei einem Montagevorgang und/oder Demontagevorgang ermöglicht werden.
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Zwischen einem dem Messobjekt 1100 zugewandten Ende des Sensors 200 oder des Sensorkopfes 212 und der Gurtfläche 304 ist insbesondere ein Gurtabstand DG, der insbesondere einige Millimeter beträgt. Mittels eines derartigen Gurtabstandes DG kann bei einem Demontagevorgang mit einem Einführgurt 120 der Einführgurt 120 unter den Sensor 200 greifen, um diesen - senkrecht zur Gurtachse AG und senkrecht zur Bahnbreite BB - anzuheben. Hierzu kann der Einführgurt 120 einen keilförmigen Gurtkopf 122 aufweisen.
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Die Aufnahmebahn 300 kann eine Bahnhöhe HB aufweisen, die größer oder gleich einer Sensorhöhe HS des Sensors 200 ist, um eine Bewegbarkeit des Sensors 200 entlang der Bahnachse AB zu ermöglichen. In Ausführungsformen, in denen die Anbringungsvorrichtung 100 von insbesondere nur einem als Vorwärtsanschlag 312 ausgebildeten Aufnahmeelement 308 bzw. Referenzanschlag 310 in die Endposition 600 gebracht wird, und insbesondere keine, bei einer Einführbewegung BEF zu übersteigenden, Rückwärtsanschläge 314 in der Aufnahmebahn 300 existieren, kann die Bahnhöhe HB der Sensorhöhe HS entsprechen. Mit einer solchen der Sensorhöhe HS entsprechenden Bahnhöhe HB kann vorteilhaft eine zuverlässige und lagegenaue Führung der Anbringungsvorrichtung 100 in der Aufnahmebahn 300 ermöglicht werden. In Ausführungsformen, in denen andere Referenzanschläge 310, insbesondere Rückwärtsanschläge 314 oder Doppelanschläge 316, vorgesehen sind, kann die Bahnhöhe HB entsprechend größer sein, um bei einer Einführbewegung BEF ein Übersteigen des mindestens einen Sensors 200 über diese Referenzanschläge 310 beim Passieren zu ermöglichen.
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Die Ausbreitung des Sensors 200 inklusive Sensorkopf 212 in der Querschnittsebene EQ definiert eine Sensorkontur SK und eine Gurtsilhouette SG der Anbringungsvorrichtung 100. Die Gurtsilhouette SG legt im Wesentlichen fest, welchen Querschnitt die Aufnahmebahn 300 aufweisen muss, um eine Beweglichkeit der Anbringungsvorrichtung 100 in der Aufnahmebahn 300 entlang der Bahnachse AB zu ermöglichen. Sämtliche Bestandteile der Anbringungsvorrichtung 100, insbesondere des mindestens einen Sensors 200 und des Traggurtes 110, ragen in der Querschnittsebene EQ nicht über die Gurtsilhouette SG hinaus. In 4 ist weiter der Traggurt 110 angedeutet sowie ein Sensorkabel 220, beides gestrichelt im Querschnitt.
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5A zeigt ausschnittsweise einen mehrgliedrigen Traggurt 110', der abschnittsweise aus Einzelgliedern 112 zusammengesetzt ist, wobei die Einzelglieder 112 als Gurtabschnitte 130 jeweils um eine Drehachse 114 drehbar gelagert wie bei einer Fahrradkette zusammengesetzt sind. Mit einem derartigen mehrgliedrigen Traggurt 110' wird vorteilhaft eine Flexibilität der Anbringungsvorrichtung 100 erreicht, sodass sich insbesondere die Gurtachse AG an die Bahnachse AB der Aufnahmebahn 300 anpassen kann. Innerhalb der Einzelglieder 112 kann insbesondere ein durchgehender, sich entlang der oder parallel zur Gurtachse AG erstreckender Kanal, insbesondere Kabelkanal 222, gebildet sein, insbesondere zur Aufnahme eines oder mehrerer Sensorkabel 220.
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5B zeigt einen weiteren vorteilhaften Traggurt 110", der aus mehreren Kugelzapfen 116 als Gurtabschnitte 130 zusammengesetzt ist, derart, dass ein Kugelzapfen 116 um einen Drehpunkt 118 drehbar zu dem jeweils nächsten Kugelzapfen 116 gelagert ist. Im Unterschied zu den in 5A gezeigten Einzelgliedern 114 ermöglichen die Kugelzapfen 116 aufgrund ihres Kugelgelenks vorteilhaft eine größere Beweglichkeit um einen Drehpunkt 118 statt nur um eine Drehachse 114. Die Kugelzapfen 116 können vorteilhaft innen hohl ausgebildet sein, insbesondere auch im zusammengesteckten Zustand einen Kanal, insbesondere einen Kabelkanal 222, entlang der Gurtachse AG bilden, insbesondere zur Aufnahme eines oder mehrerer Sensorkabel 220. Insbesondere sind die einzelnen Kugelzapfen 116 derart unter Spannung ineinandergesteckt, dass der Traggurt 110" nach einer Verformung seine Form behält, und somit der Traggurt 110" im Ergebnis reversibel plastisch verformbar ist.
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6 zeigt eine Maschine 1000, insbesondere Antriebsmaschine 1001, vorliegend beispielhaft als Brennkraftmaschine 1002 ausgebildet, mit zwei Anbringungsvorrichtungen 100 gemäß dem Konzept der Erfindung. Die Brennkraftmaschine 1002 weist als Messobjekt 1100 eine Kurbelwelle 1102 auf, welche vorliegend eine mittels der Brennkraftmaschine 1002 erzeugte Drehbewegung an ein auf einer Kraftseite KS der Brennkraftmaschine 1002 angeordnetes Getriebe 1020 überträgt. Dementsprechend sind die in der Anbringungsvorrichtung 100 angeordneten und hier nicht dargestellten Sensoren 200 als Drehmomentsensoren 202 ausgebildet. Insbesondere weist jede Anbringungsvorrichtung 100 eine Anzahl von acht Drehmomentsensoren auf, die in Gurtabschnitten 130 gleichmäßig über den Umfang der Kurbelwelle 1102 beabstandet sind. Eine erstes Anbringungssystem 400.1 mit einer ersten Anbringungsvorrichtung 100.1 und einer ersten Aufnahmebahn 300.1 ist auf der Kraftseite KS der Brennkraftmaschine 1002 angeordnet und ein zweites Anbringungssystem 400.2 mit einer zweiten Anbringungsvorrichtung 100.2 und einer zweiten Aufnahmebahn 300.2 ist auf einer Kraftgegenseite KGS der Brennkraftmaschine 1002 angeordnet. Gleichwohl ist bei vielen Maschinen 1000 eine einfache Anordnung eines Anbringungssystems 400 bzw. einer Anbringungsvorrichtung 100, im Falle einer Brennkraftmaschine 1002 insbesondere nur auf der Kraftseite KS, ausreichend.
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Bezugszeichenliste
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- 100
- Anbringungsvorrichtung
- 102
- Sensorsystem
- 110, 110', 110''
- Traggurt
- 112
- Einzelglied eines mehrgliedrigen Traggurts
- 114
- Drehachse eines Einzelglieds
- 116
- Kugelzapfen eines mehrgliedrigen Traggurts
- 118
- Drehpunkt eines Kugelzapfens
- 120
- Einführgurt
- 122
- keilförmiger Gurtkopf des Einführgurts
- 130
- Gurtabschnitt
- 132
- Referenzfläche
- 180
- Stecker
- 190
- Sensorträger
- 200
- Sensor
- 202
- Drehmomentsensor
- 208
- Festlegungselement
- 212
- Sensorkopf
- 220
- Sensorkabel
- 222
- Kabelkanal
- 300
- Aufnahmebahn
- 302
- Bahnfläche
- 304
- Gurtfläche
- 308
- Aufnahmeelement
- 310
- Referenzanschlag
- 312
- Vorwärtsanschlag
- 314
- Rückwärtsanschlag
- 316
- Doppelanschlag
- 322
- Entnahmepassage
- 326
- Öffnungsspalt
- 328
- Sensoröffnung
- 330
- Anschlussdose
- 380
- Klappe
- 382
- Einführpassage
- 400
- Anbringungssystem
- 600
- Endposition
- 1000
- Maschine
- 1001
- Antriebsmaschine
- 1002
- Brennkraftmaschine
- 1004
- elektrische Maschine
- 1006
- Motor
- 1008
- Generator
- 1010
- Hybridmaschine
- 1020
- Getriebe
- 1030
- Maschinenelement der Maschine
- 1040
- Maschinengehäuse
- 1100
- Messobjekt
- 1102
- momentenübertragende Welle
- 1104
- Antriebswelle
- 1106
- Abtriebswelle
- 1108
- Kurbelwelle
- 1110
- Nockenwelle
- AB
- Bahnachse
- AG
- Gurtachse
- BB
- effektive Bahnbreite der Aufnahmebahn
- BEF
- Einführbewegung
- BEN, BEN'
- Entnahmebewegung
- BR
- Rastbewegung
- BZ
- Zugbewegung
- DG
- Gurtabstand
- DS
- Sensorabstand
- EQ
- Querschnittsebene
- FD
- Druckkraft
- FZ
- Zugkraft
- HB
- Bahnhöhe
- HS
- Sensorhöhe
- KS
- Kraftseite der Brennkraftmaschine
- KGS
- Kraftgegenseite der Brennkraftmaschine
- SB
- Bahnsilhouette
- SD
- distales Ende der Anbringungsvorrichtung
- SG
- Gurtsilhouette
- SK
- Sensorkontur
- SP
- proximales Ende der Anbringungsvorrichtung
