DE102021121686A1

DE102021121686A1 - Sensor device for detecting the position of a clamping element of a clamping or gripping device and clamping or gripping device

Info

Publication number: DE102021121686A1
Application number: DE102021121686.9A
Authority: DE
Inventors: Martin Kasemann; Thomas Jäger; Robert Tannhäuser
Original assignee: Heinz Dieter Schunk GmbH and Co Spanntechnik KG
Current assignee: Heinz Dieter Schunk GmbH and Co Spanntechnik KG
Priority date: 2021-08-20
Filing date: 2021-08-20
Publication date: 2023-02-23

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung (16) zur Anordnung an eine oder in einer Spann- oder Greifvorrichtung (10, 100, 110), insbesondere an oder in einem Nullpunktspannmodul, wobei die Spann- oder Greifvorrichtung (10, 100, 110) wenigstens ein entlang einer Spannachse (12) bewegbares Spannelement (14, 14a, 14b) aufweist, mit wenigstens einer Leiterplatte (18, 18a, 18b, 40), die eine um eine erste Spulenachse (20) spiralförmig und in einer ersten Spulenebene (22) angeordnete erste Spule (24, 24a, 24b) aufweist, wobei die Leiterplatte (18, 18a, 18b, 40) wenigstens weitgehend senkrecht zur Spannachse (12) und die Spulenachse (20) wenigstens weitgehend entlang der Spannachse (12) angeordnet ist, wobei die erste Spule (24, 24a, 24b) dazu ausgebildet ist, mit dem Spannelement (14, 14a, 14b) so zusammenzuwirken, dass sich wenigstens eine elektrische Kenngröße der ersten Spule (24, 24a, 24b) mit dem Abstand zwischen dem Spannelement (14, 14a, 14b) und der ersten Spule (24, 24a, 24b) ändert, und wobei eine Auswerteeinheit (28) zur Bestimmung der Position des Spannelements (14, 14a, 14b) in Abhängigkeit der sich ändernden elektrischen Kenngröße der ersten Spule (24, 24a, 24b) vorgesehen ist.The invention relates to a sensor device (16) for arrangement on or in a clamping or gripping device (10, 100, 110), in particular on or in a zero-point clamping module, the clamping or gripping device (10, 100, 110) along at least one a clamping element (14, 14a, 14b) that can be moved along a clamping axis (12), with at least one printed circuit board (18, 18a, 18b, 40), which has a first coil arranged spirally around a first coil axis (20) and in a first coil plane (22). Coil (24, 24a, 24b), wherein the printed circuit board (18, 18a, 18b, 40) is arranged at least largely perpendicularly to the clamping axis (12) and the coil axis (20) is arranged at least largely along the clamping axis (12), the first coil (24, 24a, 24b) is designed to interact with the tensioning element (14, 14a, 14b) in such a way that at least one electrical parameter of the first coil (24, 24a, 24b) changes with the distance between the tensioning element (14, 14a, 14b) and the first coil (24, 24a, 24b) än dert, and wherein an evaluation unit (28) for determining the position of the clamping element (14, 14a, 14b) depending on the changing electrical parameter of the first coil (24, 24a, 24b) is provided.

Description

Die Erfindung betrifft eine Sensoreinrichtung zur Anordnung an eine oder in einer Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere an oder in einem Nullpunktspannmodul, und eine Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere ein Nullpunktspannmodul.The invention relates to a sensor device for arrangement on or in a clamping or gripping device, in particular on or in a zero-point clamping module, and a clamping or gripping device, in particular a zero-point clamping module.

Derartige Nullpunktspannmodule sind z.B. aus der EP1886751B1 bekannt, wobei ein Bauteil wiederholungssicher in einem Nullpunkt gespannt wird. Dazu wird ein am Bauteil angeordneter Spannbolzen in eine Spannaufnahme eingeführt. Im Nullpunktspannmodul vorgesehene Verriegelungskörper werden dann in radialer Richtung aus einer Freigabelage in eine Verriegelungslage verlagert, sodass die Verriegelungskörper in der Verriegelungslage gegen den in der Spannaufnahme aufgenommenen Spannbolzen wirken und zudem das Bauteil in axialer Richtung gegen das Nullpunktspannmodul beaufschlagen.Such quick-change pallet modules are, for example, from the EP1886751B1 known, whereby a component is repeatedly clamped in a zero point. For this purpose, a clamping bolt arranged on the component is inserted into a clamping fixture. Locking bodies provided in the quick-change pallet module are then shifted in the radial direction from a release position to a locking position, so that in the locked position the locking bodies act against the clamping bolt accommodated in the clamping receptacle and also pressurize the component in the axial direction against the quick-change pallet module.

Bei der Messung der Position von metallischen Objekten, insbesondere in den benannten Nullpunktspannmodulen verbaute Spannschieber, Spannbacken oder Kolben, kommen regelmäßig sich um eine Längsachse erstreckende, zylinderförmige Abstandssensoren zum Einsatz. Die Position wird in Abhängigkeit der Abstandsänderung zwischen dem Abstandssensor und dem metallischen Objekt bestimmt. Die Abstandssensoren umfassen in der Regel eine um einen zylinderförmigen Ferritkörper entlang einer Spulenachse gewickelte Messspule. Zudem können die Abstandssensoren eine Auswerteeinheit aufweisen, welche in Längsrichtung des zylinderförmigen Ferritkörpers an die Messspule anschließt. Die Verwendung derartiger Abstandsensoren erfordert einen hohen Bauraumbedarf entlang der Spulenachse.Cylindrical distance sensors extending around a longitudinal axis are regularly used when measuring the position of metallic objects, in particular clamping slides, clamping jaws or pistons installed in the aforementioned zero-point clamping modules. The position is determined depending on the change in distance between the distance sensor and the metallic object. The distance sensors generally include a measuring coil wound around a cylindrical ferrite body along a coil axis. In addition, the distance sensors can have an evaluation unit which is connected to the measuring coil in the longitudinal direction of the cylindrical ferrite body. The use of such distance sensors requires a large amount of space along the coil axis.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Sensoreinrichtung der eingangs genannten Art bereitzustellen, welche einen geringeren Bauraum erfordert.The object of the present invention is to provide a sensor device of the type mentioned at the outset, which requires less installation space.

Die Aufgabe wird durch eine Sensoreinrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Die Sensoreinrichtung ist zur Anordnung an eine oder in einer Spann- oder Greifvorrichtung ausgebildet, insbesondere an oder in einem Nullpunktspannmodul. Die Spann- oder Greifvorrichtung weist wenigstens ein entlang einer Spannachse bewegbares Spannelement, insbesondere einen Spannschieber oder eine Greifbacke, oder ein entlang einer Antriebsachse bewegbares Antriebselement, insbesondere einen Kolben, auf. Das Spannelement ist vorzugsweise zum Spannen von Bauteilen oder Bauteilträgern ausgebildet. An eine Greifbacke kann vorzugsweise ein Greiffinger zum Greifen eines Objekts angeordnet werden. Die nachfolgenden Ausführungen hinsichtlich des Spannelements und der Spannachse beziehen sich auch auf das Antriebselement und die Antriebsachse. Die Sensoreinrichtung umfasst eine Leiterplatte, die eine um eine erste Spulenachse spiralförmig und in einer ersten Spulenebene angeordnete erste Spule aufweist. Die erste Spule kann wenigstens eine Leiterplattenlage umfassen. Die wenigstens eine Leiterplattenlage ist vorzugsweise in der ersten Spulenebene angeordnet. Die erste Spule ist vorzugsweise in jeder Leiterplattenlage jeweils durchgängig ausgebildet. Die erste Spule ist vorzugsweise als archimedische Spirale ausgebildet. In jeder Leiterplattenlage weist die erste Spule jeweils einen inneren Spiralenanfang und ein äußeres Spiralenende auf. Die erste Spule verläuft um die erste Spulenachse und entfernt sich ausgehend vom Spiralenanfang zum Spiralenende, insbesondere nach einer vollen Umdrehung, von der ersten Spulenachse. Die erste Spule weist pro Leiterplattenlage eine Anzahl von Windungen vorzugsweise zwischen 1 und 250, insbesondere zwischen 1 und 50, und bevorzugt zwischen 4 und 35 auf.The object is achieved by a sensor device having the features of claim 1. The sensor device is designed to be arranged on or in a clamping or gripping device, in particular on or in a zero-point clamping module. The clamping or gripping device has at least one clamping element that can be moved along a clamping axis, in particular a clamping slide or a gripping jaw, or a drive element that can be moved along a drive axis, in particular a piston. The clamping element is preferably designed for clamping components or component carriers. A gripping finger for gripping an object can preferably be arranged on a gripping jaw. The following statements regarding the clamping element and the clamping axis also relate to the drive element and the drive axis. The sensor device comprises a printed circuit board, which has a first coil arranged spirally around a first coil axis and in a first coil plane. The first coil can comprise at least one circuit board layer. The at least one circuit board layer is preferably arranged in the first coil level. The first coil is preferably designed to be continuous in each circuit board layer. The first coil is preferably designed as an Archimedean spiral. In each circuit board layer, the first coil has an inner beginning of the spiral and an outer end of the spiral. The first coil runs around the first coil axis and moves away from the first coil axis, starting from the beginning of the spiral to the end of the spiral, in particular after a full revolution. The first coil has a number of turns, preferably between 1 and 250, in particular between 1 and 50, and preferably between 4 and 35, per circuit board layer.

Im Betrieb der Sensoreinrichtung und der Spann- oder Greifvorrichtung ist die Leiterplatte wenigstens weitgehend senkrecht zur Spannachse angeordnet. Die erste Spule ist bezüglich des Spannelements so angeordnet, dass die erste Spulenachse wenigstens weitgehend entlang der Spannachse verläuft. Die erste Spule ist dazu ausgebildet, mit dem Spannelement derart zusammenzuwirken, dass sich wenigstens eine elektrische Kenngröße, insbesondere die Induktivität und/oder die Innenwiderstände, der ersten Spule mit dem Abstand zwischen dem Spannelement und der ersten Spule messbar verändert. Die Sensoreinrichtung umfasst eine Auswerteeinheit zur Bestimmung der Position des Spannelements in Abhängigkeit der wenigstens einen sich in der ersten Spule ändernden und gemessenen elektrischen Kenngröße, insbesondere die Induktivität und/oder die Innenwiderstände. Die gemessenen Kenngrößen der ersten Spule verändern sich systematisch mit dem Abstand des Spannelements von der ersten Spule, so dass die Position des Spannschiebers aus den Messwerten bestimmt werden kann.During operation of the sensor device and the clamping or gripping device, the printed circuit board is arranged at least largely perpendicularly to the clamping axis. The first coil is arranged with respect to the clamping element in such a way that the first coil axis runs at least largely along the clamping axis. The first coil is designed to interact with the tensioning element in such a way that at least one electrical parameter, in particular the inductance and/or the internal resistances, of the first coil changes measurably with the distance between the tensioning element and the first coil. The sensor device includes an evaluation unit for determining the position of the tensioning element as a function of the at least one electrical parameter that changes and is measured in the first coil, in particular the inductance and/or the internal resistances. The measured parameters of the first coil change systematically with the distance between the clamping element and the first coil, so that the position of the clamping slide can be determined from the measured values.

Die Ausbildung der ersten Spule als ebene Spirale, insbesondere mit einer Leiterplattenlage, ermöglicht eine insbesondere in radialer Richtung bauraumsparende Sensoreinrichtung. Im an die Spann- oder Greifvorrichtung angeordneten Zustand kann so die Kollisionsgefahr bei der Handhabung und der Bearbeitung verringert werden.The design of the first coil as a flat spiral, in particular with a printed circuit board layer, enables a sensor device that saves installation space, in particular in the radial direction. In the state in which it is arranged on the clamping or gripping device, the risk of collision during handling and processing can be reduced.

Es ist vorteilhaft, wenn die Spann- oder Greifvorrichtung wenigstens ein weiteres Spannelement aufweist. Vorzugsweise ist die erste Spule auf dem dem weiteren Spannelement abgewandten freien Ende des einen Spannelements angeordnet. Demnach kann z.B. bei einem zentrischen Nullpunktspannsystem die Sensoreinrichtung vom Nullpunkt entfernt angeordnet sein. Zudem ermöglicht die ebene erste Spule entlang der Spannachse eine schmale Bauweise der Spann- oder Greifvorrichtung.It is advantageous if the clamping or gripping device has at least one additional clamping element. The first coil is preferably on the free coil facing away from the further tensioning element Arranged end of a clamping element. Accordingly, for example in the case of a centric zero-point clamping system, the sensor device can be arranged away from the zero point. In addition, the flat first coil along the tensioning axis enables a narrow design of the tensioning or gripping device.

Vorteilhafterweise weist die erste Spule eine Außenkontur auf, welche im Wesentlichen der Außenkontur des wenigstens einen Spannelements entspricht. Die Außenkontur der ersten Spule weicht max. 50%, insbesondere max. 30%, vorzugsweise max. 20% von der Außenkontur des wenigstens einen Spannelements ab. Die Abweichung kann anhand des Durchmessers, der Breite und/oder Höhe des Spannelements bestimmt werden. Je nach Ausbildung des Spannelements kann die erste Spule insbesondere eine kreisförmige, ovale, ellipsenförmige, rechteckförmige, dreieckförmige oder sternenförmige Außenkontur aufweisen. Folglich ist die erste Spule optimal auf das zu erfassende Spannelement ausgebildet, sodass eine genauere Messbarkeit der Position des Spannelements gegeben ist.The first coil advantageously has an outer contour which essentially corresponds to the outer contour of the at least one tensioning element. The outer contour of the first coil deviates by a maximum of 50%, in particular a maximum of 30%, preferably a maximum of 20% from the outer contour of the at least one tensioning element. The deviation can be determined based on the diameter, the width and/or the height of the clamping element. Depending on the design of the tensioning element, the first coil can in particular have a circular, oval, elliptical, rectangular, triangular or star-shaped outer contour. Consequently, the first coil is optimally designed for the clamping element to be detected, so that the position of the clamping element can be measured more precisely.

Die erste Spule weist vorzugsweise einen Innendurchmesser und einen Außendurchmesser auf, wobei das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser und dem Innendurchmesser im Bereich zwischen 1:0,05 und 1:0,9, vorzugsweise im Bereich zwischen 1:0,25 und 1:0,9, und bevorzugt im Bereich zwischen 1:0,25 und 1:0,6 liegt. Demnach kann ein optimaler Messraum entlang der Spulenachse bereitgestellt werden. Zudem ist der Außendurchmesser der ersten Spule vorzugsweise größer als 3 mm, bevorzugt größer als 4,5 mm.The first coil preferably has an inner diameter and an outer diameter, the ratio between the outer diameter and the inner diameter being in the range between 1:0.05 and 1:0.9, preferably in the range between 1:0.25 and 1:0. 9, and preferably in the range between 1:0.25 and 1:0.6. Accordingly, an optimal measuring space can be provided along the coil axis. In addition, the outer diameter of the first coil is preferably greater than 3 mm, preferably greater than 4.5 mm.

Eine vorteilhafte Ausführungsform sieht vor, dass die erste Spule derart ausgebildet ist, dass die erste Spulenebene gekrümmt ist. Die erste Spule ist vorzugsweise entlang einer gekrümmten Ebene angeordnet. Die gekrümmte erste Spulenebene kann sich entlang einer Kugeloberfläche oder einer Manteloberfläche eines Kreiszylinders erstrecken. Die Krümmung der gekrümmten ersten Spulenebene entspricht vorzugsweise im Wesentlichen der Krümmung des der ersten Spule zugewandten freien Endes des wenigstens einen Spannelements oder der der ersten Spule zugewandten Seite eines Gehäuses der Spann- oder Greifvorrichtung. Demnach ist die erste Spule im Betrieb optimal an das zu erfassende Spannelement angeformt, sodass ein geringerer Bauraum für die Sensoreinrichtung erforderlich ist.An advantageous embodiment provides that the first coil is designed in such a way that the first coil plane is curved. The first coil is preferably arranged along a curved plane. The curved first coil plane can extend along a spherical surface or a lateral surface of a circular cylinder. The curvature of the curved first coil plane preferably corresponds essentially to the curvature of the free end of the at least one tensioning element facing the first coil or the side of a housing of the tensioning or gripping device facing the first coil. Accordingly, during operation, the first coil is optimally formed onto the tensioning element to be detected, so that less installation space is required for the sensor device.

Eine weitere bauraumsparende Weiterbildung der Erfindung sieht vor, dass die erste Spule entlang der ersten Spulenachse flach ausgebildet ist. Eine solche flache erste Spule weist vorzugsweise eine in der ersten Spulenachse verlaufende Spulendicke auf. Das Verhältnis zwischen der Spulendicke und dem Außendurchmesser der ersten Spule ist kleiner als 1:3, insbesondere kleiner als 1:4, vorzugsweise kleiner als 1:5, vorzugsweise kleiner als 1:8, und bevorzugt kleiner als 1:10. Ferner ist die Spulendicke der ersten Spule im Bereich zwischen 0,0 mm und 10,0 mm, insbesondere im Bereich zwischen 0,0 mm und 4,0 mm, vorzugsweise im Bereich zwischen 0,018 mm und 3,3 mm, und bevorzugt im Bereich zwischen 0,018 mm und 1,7 mm.A further space-saving development of the invention provides that the first coil is flat along the first coil axis. Such a flat first coil preferably has a coil thickness running in the first coil axis. The ratio between the coil thickness and the outer diameter of the first coil is less than 1:3, in particular less than 1:4, preferably less than 1:5, preferably less than 1:8, and preferably less than 1:10. Furthermore, the coil thickness of the first coil is in the range between 0.0 mm and 10.0 mm, in particular in the range between 0.0 mm and 4.0 mm, preferably in the range between 0.018 mm and 3.3 mm, and more preferably in the range between 0.018mm and 1.7mm.

Es ist vorteilhaft, wenn die erste Spule wenigstens zwei Leiterplattenlagen aufweist. In wenigstens zwei Leiterplattenlagen ist jeweils wenigstens eine Spirale mit einem Spiralenanfang und einem Spiralenende vorgesehen. Wenigstens ein Spiralenanfang und/oder wenigstens ein Spiralenende in einer Leiterplattenlage ist mit wenigstens einem Spiralenanfang und/oder wenigstens einem Spiralenende in einer weiteren Leiterplattenlage elektrisch verbunden. Folglich können auf und/oder in der gleichen Leiterplatte mehrere Leiterplattenlagen mit mehreren Einzelspulen bzw. Spiralen an- und/oder eingebracht sein. Die Einzelspulen bzw. Spiralen auf den verschiedenen Leiterplattenlagen sind innerhalb der Leiterplatte der ersten Spule über ihre jeweiligen Spulenanfänge und Spulenenden vorzugsweise derart elektrisch miteinander verbunden, dass der Strom in den verschiedenen Leiterplattenlagen immer in die gleiche Drehrichtung läuft und sich so die Induktivitäten der Einzelspulen auf den verschiedenen Leiterplattenlagen addieren. Dabei kann je nach technologischer Anordnung der Leiterplattenlagen und je nach technischer Realisierung der Kontaktierung zwischen den Leiterplattenlagen in der Leiterplatte und je nach Drehrichtung der Spiralen auf den verschiedenen Leiterplattenlagen ein Spulenende einer Leiterplattenlage mit einem Spulenende in einer anderen Leiterplattenlage oder ein Spulenanfang in einer Leiterplattenlage mit einem Spulenanfang in einer anderen Leiterplattenlage oder ein Spulenanfang in einer Leiterplattenlage mit einem Spulenende in einer anderen Leiterplattenlage elektrisch verbunden sein.It is advantageous if the first coil has at least two circuit board layers. At least one spiral with a spiral start and a spiral end is provided in at least two circuit board layers. At least one beginning of the spiral and/or at least one end of the spiral in one circuit board layer is electrically connected to at least one beginning of the spiral and/or at least one end of the spiral in another circuit board layer. Consequently, several circuit board layers with several individual coils or spirals can be attached and/or introduced on and/or in the same circuit board. The individual coils or spirals on the various circuit board layers are preferably electrically connected to one another within the circuit board of the first coil via their respective coil beginnings and coil ends in such a way that the current in the various circuit board layers always runs in the same direction of rotation and the inductances of the individual coils are thus on the add up different circuit board layers. Depending on the technological arrangement of the circuit board layers and depending on the technical realization of the contact between the circuit board layers in the circuit board and depending on the direction of rotation of the spirals on the various circuit board layers, a coil end of one circuit board layer can have a coil end in another circuit board layer or a coil start in a circuit board layer with a The beginning of the coil in another circuit board layer or a coil beginning in a circuit board layer can be electrically connected to a coil end in another circuit board layer.

Vorteilhafterweise weist die erste Spule eine Anzahl von Windungen auf, welche sich aus der Summe der Windungen jeder Leiterplattenlage und den darin vorgesehenen Einzelspulen bzw. Spiralen ergibt, die größer als 5, insbesondere größer als 10 und bevorzugt größer als 12 und/oder die kleiner als 250, insbesondere kleiner als 100 und bevorzugt kleiner als 36 sind.Advantageously, the first coil has a number of turns, which results from the sum of the turns of each circuit board layer and the individual coils or spirals provided therein, which is greater than 5, in particular greater than 10 and preferably greater than 12 and/or less than 250, in particular less than 100 and preferably less than 36.

Die Anzahl der Leiterplattenlagen und/oder die Anzahl der Spulenwindungen der ersten Spule richten sich nach der erforderlichen Messempfindlichkeit, der maximal möglichen Größe der Außenkontur des wenigstens einen Spannelements und den technologischen Möglichkeiten bei der Leiterplattenfertigung. In einer vorteilhaften Ausführung besteht die erste Spule lediglich aus einer Leiterplattenlage, vorzugsweise aus zwei oder mehr Leiterplattenlagen, insbesondere aus vier oder mehr Leiterplattenlage. Die Ausbildung der ersten Spule als eine Schichtung mehrerer Leiterplattenlagen mit ebenen Einzelspulen bzw. Spiralen in einer Leiterplatte ermöglicht eine insbesondere in radialer Richtung bauraumsparende Sensoreinrichtung.The number of circuit board layers and/or the number of coil turns of the first coil depend on the required measurement sensitivity and the maximum possible size of the outer contour of the at least one clamping element and the technological possibilities in printed circuit board production. In an advantageous embodiment, the first coil consists of only one printed circuit board layer, preferably two or more printed circuit board layers, in particular four or more printed circuit board layers. The formation of the first coil as a layering of several printed circuit board layers with flat individual coils or spirals in a printed circuit board enables a sensor device that saves installation space, particularly in the radial direction.

Vorteilhafterweise weist die Sensoreinrichtung eine um eine zweite Spulenachse spiralförmig und in einer zweiten Spulenebene angeordnete zweite Spule zur Erfassung des Vorhandenseins eines zu spannenden oder greifenden Bauteils auf. Die zweite Spule kann wenigstens eine Leiterplattenlage mit jeweils einer Spirale umfassen und entsprechend der ersten Spule ausgebildet sein, insbesondere deren Aufbau, deren Außenkontur, deren Spulendicke und/oder deren Anordnung.Advantageously, the sensor device has a second coil, arranged spirally around a second coil axis and in a second coil plane, for detecting the presence of a component to be clamped or gripped. The second coil can comprise at least one printed circuit board layer, each with a spiral, and be designed in accordance with the first coil, in particular its structure, its outer contour, its coil thickness and/or its arrangement.

Die zweite Spule kann vorzugsweise als eine im Wesentlichen in der zweiten Spulenebene angeordnete und um die zweite Spulenachse gewickelte Drahtspule ausgebildet sein. Die Wicklung der Spulen erfolgt vorzugsweise innerhalb eines Schalenkerns aus Ferritmaterial, der auf der dem Bauteil zugewandten Seite geöffnet ist. Vorteilhafterweise ist die zweite Spule und/oder der Schalenkern auf der bauteilabgewandten Seite auf einer zweiten Leiterplatte angeordnet, insbesondere verklebt, und mit dieser elektrisch verbunden. Auf der Leiterplatte ist vorzugsweise zudem ein Kondensator angeordnet, der mit der zweiten Spule einen Schwingkreis bildet.The second coil can preferably be embodied as a wire coil which is arranged essentially in the second coil plane and is wound around the second coil axis. The coils are preferably wound within a pot core made of ferrite material, which is open on the side facing the component. Advantageously, the second coil and/or the pot-type core is arranged on the side facing away from the component, in particular glued, and electrically connected to it. A capacitor is preferably also arranged on the printed circuit board, which capacitor forms an oscillating circuit with the second coil.

Die Auswerteeinheit ist zur Bestimmung der Position des wenigstens einen Spannmittels und/oder der Öffnungsweite des Spannmittels, welche jeweils mit dem Abstand zwischen dem Spannelement und der ersten Spule korrespondieren, in Abhängigkeit der sich in der ersten Spule ändernden elektrischen Messgrößen ausgebildet. Weiterhin ist die Auswerteeinheit vorzugsweise zur Bestimmung des Vorhandenseins eines zu spannenden oder zu greifenden Bauteils an der Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere im Bereich der zweiten Spule, in Abhängigkeit der sich in der zweiten Spule ändernden elektrischen Messgrößen ausgebildet.The evaluation unit is designed to determine the position of the at least one clamping device and/or the opening width of the clamping device, which correspond to the distance between the clamping element and the first coil, depending on the electrical measured variables changing in the first coil. Furthermore, the evaluation unit is preferably designed to determine the presence of a component to be clamped or gripped on the clamping or gripping device, in particular in the area of the second coil, as a function of the electrical measured variables changing in the second coil.

Aus den gemessenen elektrischen Messgrößen der ersten und/oder der zweiten Spule können von der Auswerteeinheit zudem der Art des Spannmittels entsprechende Spannzustände bestimmt und ausgegeben werden. Für ein Nullpunktspannsystem sind die Zustände vorzugsweise „Spannmittel geöffnet“, „Spannmittel mit Federdruck geschlossen“, „Spannmittel mit Federdruck und zusätzlichem pneumatischem Druck (Turbo) geschlossen“, „Spannmittel ohne Spannbolzen geschlossen“, „Palette anwesend“, „Palette abwesend“.From the measured electrical parameters of the first and/or the second coil, the evaluation unit can also determine and output clamping states that correspond to the type of clamping device. For a quick-change pallet system, the states are preferably "clamping device opened", "clamping device closed with spring pressure", "clamping device closed with spring pressure and additional pneumatic pressure (turbo)", "clamping device closed without clamping pin", "pallet present", "pallet absent".

Die Auswerteeinheit integriert die erste und/oder die zweite Spule vorzugsweise jeweils in einen eigenen elektrischen Schwingkreis, der neben der jeweiligen Spule auch jeweils einen Kondensator enthält. Durch die Induktivität der ersten und/oder zweiten Spule und der Kapazität des Kondensators wird ein Schwingkreis gebildet, dessen Resonanzfrequenz von diesen beiden Größen bestimmt wird. Durch Annäherung der ersten und/oder zweiten Spule an ein Metall wird die Spule und damit der Schwingkreis elektrisch belastet und ändert dadurch seine Resonanzfrequenz und die Amplitude seiner Eigenschwingung. Aus einer dieser Größen oder aus einer Kombination beider Größen ermittelt die Auswerteeinheit den Abstand des metallischen Körpers, insbesondere des Spannmittels und/oder des Bauteils, von der Spule und verarbeitet diesen weiter.The evaluation unit preferably integrates the first and/or the second coil into its own electrical oscillating circuit, which also contains a capacitor in addition to the respective coil. An oscillating circuit is formed by the inductance of the first and/or second coil and the capacitance of the capacitor, the resonant frequency of which is determined by these two variables. By approaching the first and/or second coil to a metal, the coil and thus the oscillating circuit is electrically loaded and thereby changes its resonant frequency and the amplitude of its natural oscillation. The evaluation unit determines the distance between the metal body, in particular the clamping means and/or the component, from the coil from one of these variables or from a combination of both variables and processes this further.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die erste Spule und/oder die zweite Spule deshalb jeweils mit einem Kondensator zu einem Schwingkreis verschaltet. Die Spule und der Kondensator werden vorzugsweise so dimensioniert, dass die Resonanzfrequenz des Schwingkreises zwischen 0,8 MHz und 40 Mhz, insbesondere zwischen 0,8 MHz und 20 Mhz, vorzugsweise zwischen 1,8 und 12 MHz, und bevorzugt zwischen 3,5 und 8 MHz liegt.In a preferred embodiment of the invention, the first coil and/or the second coil is therefore each connected to a capacitor to form an oscillating circuit. The coil and the capacitor are preferably dimensioned so that the resonant frequency of the resonant circuit is between 0.8 MHz and 40 Mhz, in particular between 0.8 MHz and 20 Mhz, preferably between 1.8 and 12 MHz, and preferably between 3.5 and 8MHz.

Der Kondensator ist vorzugsweise direkt auf der Leiterplatte der ersten Spule aufgebracht. Dadurch werden Leistungsverluste verringert und die Signalqualität verbessert. Alternativ kann der Kondensator auch getrennt von der Leiterplatte der ersten Spule an oder in der Auswerteeinheit angeordnet sein. Der Kondensator ist vorzugsweise so gefertigt, dass er eine besonders geringe Abhängigkeit seiner Kapazität von der Temperatur aufweist. Vorzugsweise ist der Kondensator aus einer Keramik mit niedriger Dielektrizitätskonstante kleiner als 500 aufgebaut und weist vorzugsweise eine im Wesentlichen lineare Temperaturkennlinie im Bereich zwischen 10°C und 50°C und bevorzugt einen Temperaturkoeffizienten dessen Absolutwert kleiner als 0,2 ppm/°C ist und/oder dessen Streuung kleiner als ±32 ppm ist.The capacitor is preferably applied directly to the printed circuit board of the first coil. This reduces power loss and improves signal quality. Alternatively, the capacitor can also be arranged separately from the printed circuit board of the first coil on or in the evaluation unit. The capacitor is preferably manufactured in such a way that its capacitance has a particularly low dependency on the temperature. The capacitor is preferably constructed from a ceramic with a low dielectric constant of less than 500 and preferably has a substantially linear temperature characteristic in the range between 10°C and 50°C and preferably a temperature coefficient whose absolute value is less than 0.2 ppm/°C and/or or whose scatter is less than ±32 ppm.

Die Auswerteeinheit kann einen Datenanschluss umfassen, welcher zur Datenübertragung der Informationen der ersten Spule und/oder der zweiten Spule ausgebildet ist. Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise zur Vorverarbeitung der Signale der ersten Spule und/oder der zweiten Spule ausgebildet, sodass die Auswerteeinheit anhand der Signale der ersten Spule und/oder der zweiten Spule Informationen über den Spannzustand der Spannelemente, insbesondere geöffnet, gespannt, gespannt ohne Bolzen, verkeilt, und über das Vorhandensein eines zu spannenden Bauteils bereitstellt. Demnach kann an dem Datenanschluss der Auswerteeinheit das ausgewertete Signal zum Zustand der Spann- oder Greifvorrichtung abgerufen werden.The evaluation unit can include a data connection, which is designed for data transmission of the information of the first coil and/or the second coil. The evaluation unit is preferably designed to pre-process the signals from the first coil and/or the second coil, so that the evaluation unit uses the signals from the first coil and/or the second coil to provide information about the clamping state of the span lemente, in particular opened, clamped, clamped without bolts, wedged, and provides the presence of a component to be clamped. Accordingly, the evaluated signal on the state of the clamping or gripping device can be retrieved at the data connection of the evaluation unit.

Die erste Spule und die zweite Spule sind vorzugsweise derart angeordnet, dass die erste Spulenebene und die zweite Spulenebene einen Winkel größer als 0° und/oder kleiner als 180° einschließen, vorzugsweise senkrecht zueinander verlaufen. Folglich umfasst die Sensoreinrichtung dann zwei Spulen, wobei die erste Spule die Position des Spannelements und die zweite Spule das Vorhandensein eines Objekts im Bereich der Spann- oder Greifvorrichtung erfassen können. Die Verwendung der Sensoreinrichtung bei einem Nullpunktspannmodul ermöglicht, dass das Nullpunktspannmodul entlang der Spannachse schmal baut, da die erste Spule zur Bestimmung der Position eines Spannelements in einer Ebene senkrecht zur Spannachse ausgebildet ist, und dass das Nullpunktspannmodul entlang der Spannaufnahme besonders flach baut, da die zweite Spule zur Bestimmung des Vorhandenseins eines Bauteils in einer Ebene parallel zur Spannachse ausgebildet ist. Zudem kann mittels eines an die Auswerteeinheit anschließbaren Datenkabels die Informationen über den Zustand der Spannelemente und eines eingezogenen Bauteils abgerufen werden. Die Informationen können alternativ mittels einer Funkeinheit per Funk zu einer übergeordneten Steuerung übertragen werden.The first coil and the second coil are preferably arranged in such a way that the first coil plane and the second coil plane enclose an angle greater than 0° and/or less than 180°, preferably perpendicular to one another. Consequently, the sensor device then comprises two coils, with the first coil being able to detect the position of the clamping element and the second coil being able to detect the presence of an object in the region of the clamping or gripping device. The use of the sensor device in a quick-change pallet module allows the quick-change pallet module to be narrow along the clamping axis, since the first coil for determining the position of a clamping element is designed in a plane perpendicular to the clamping axis, and the quick-change pallet module to be particularly flat along the clamping receptacle, since the second coil for determining the presence of a component is formed in a plane parallel to the clamping axis. In addition, information about the condition of the clamping elements and a component that has been drawn in can be called up using a data cable that can be connected to the evaluation unit. Alternatively, the information can be transmitted by radio to a higher-level controller using a radio unit.

Die Sensoreinrichtung umfasst vorzugsweise einen Temperatursensor zur Fehlerkorrektur der durch die erste Spule und/oder der zweiten Spule erzeugten Signale. Die Auswerteeinheit ist zur Auswertung der durch erste Spule und/oder die zweite Spule erzeugten Signale ausgebildet. Die Signale werden insbesondere in Abhängigkeit des in der ersten Spule und/oder der zweiten Spule induzierten Stroms erzeugt. Mittels des Temperatursensors kann die Sensoreinrichtung eine durch Temperaturschwankungen hervorgerufene Änderung der Signale der ersten Spule und/oder der zweiten Spule kompensieren. Folglich kann eine zuverlässige Aussage über die Position des wenigstens einen Spannelements und/oder das Vorhandensein eines an der Spann- oder Greifvorrichtung angeordneten Bauteils auch bei schwankenden Umgebungstemperaturen getroffen werden.The sensor device preferably includes a temperature sensor for error correction of the signals generated by the first coil and/or the second coil. The evaluation unit is designed to evaluate the signals generated by the first coil and/or the second coil. The signals are generated in particular as a function of the current induced in the first coil and/or the second coil. The sensor device can use the temperature sensor to compensate for a change in the signals of the first coil and/or the second coil caused by temperature fluctuations. Consequently, a reliable statement can be made about the position of the at least one clamping element and/or the presence of a component arranged on the clamping or gripping device even when the ambient temperatures fluctuate.

Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise senkrecht zur ersten Spulenachse versetzt neben der ersten Spule, insbesondere in der erste Spulenebene, angeordnet. Die Auswerteeinheit ist vorzugsweise senkrecht zur zweiten Spulenachse versetzt neben der zweiten Spule, insbesondere in der zweiten Spulenebene, angeordnet. Die Auswerteinheit kann ebenfalls auf der Leiterplatte der ersten Spule oder auf der Leiterplatte der zweiten Spule angeordnet sein. Die Auswerteeinheit kann in einem Auswerteraum angeordnet sein und die erste Leiterplatte mit der ersten Spule und/oder die weitere Leiterplatte mit der zweiten Spule können in einem Sensorraum angeordnet sein. Vorzugsweise kann die Auswerteeinheit zusammen mit der zweiten Spule in einem Auswerteraum angeordnet sein und die Leiterplatte mit der ersten Spule kann alleine in einem Sensorraum angeordnet sein.The evaluation unit is preferably arranged offset perpendicular to the first coil axis next to the first coil, in particular in the first coil plane. The evaluation unit is preferably arranged offset perpendicular to the second coil axis next to the second coil, in particular in the second coil plane. The evaluation unit can also be arranged on the printed circuit board of the first coil or on the printed circuit board of the second coil. The evaluation unit can be arranged in an evaluation room and the first circuit board with the first coil and/or the further circuit board with the second coil can be arranged in a sensor room. The evaluation unit can preferably be arranged together with the second coil in an evaluation space and the circuit board with the first coil can be arranged alone in a sensor space.

Die Messeinheit kann in das Gehäuse der Spann- oder Greifvorrichtung integriert sein. Alternativ umfasst die Messeinheit ein Anbaugehäuse zum Anbau an eine Greif- oder Spannvorrichtung, wobei die erste Spule und/oder die zweite Spule und/oder die Auswerteinheit im Anbaugehäuse angeordnet sind oder in dieses eingelassen oder auf dieses aufgesetzt sind. Das Anbaugehäuse ist dann vorzugsweise an die Spann- oder Greifvorrichtung angeformt, wobei insbesondere das Anbaugehäuse eine gekrümmte Anlagefläche aufweist, welche mit einer gekrümmten Anlagefläche der Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere des Nullpunktspannmoduls, korrespondiert.The measuring unit can be integrated into the housing of the clamping or gripping device. Alternatively, the measuring unit comprises an attachment housing for attachment to a gripping or clamping device, the first coil and/or the second coil and/or the evaluation unit being arranged in the attachment housing or embedded in it or placed on it. The attachment housing is then preferably formed onto the clamping or gripping device, with the attachment housing in particular having a curved contact surface which corresponds to a curved contact surface of the clamping or gripping device, in particular the zero-point clamping module.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann das Anbaugehäuse zweiteilig ausgebildet sein. Dabei kann das Anbaugehäuse spannmittelseitig eine Adapterplatte umfassen, die auf der dem Spannmittel zugewandten Seite an das Spannmittel angeformt ist und auf der dem Spannmittel abgewandten Seite eine andere Kontur aufweist, die an die dem Spannmittel zugewandte Kontur des Anbaugehäuses angeformt ist. Insbesondere kann das Anbaugehäuse dann eine im Wesentlichen quaderförmige Außenkontur aufweisen, die kostengünstig herstellbar ist. Eine Zweiteilung ist insbesondere dann sinnvoll, wenn dasselbe Anbaugehäuse an verschiedene Spannmittel mit unterschiedlichen Außenkonturen - bei Nullpunktspannsystemen insbesondere unterschiedlichen Außendurchmessern der Spannmittel - angebracht werden soll.In a further advantageous embodiment, the add-on housing can be designed in two parts. The attachment housing can include an adapter plate on the clamping means side, which is formed on the clamping means on the side facing the clamping means and has a different contour on the side facing away from the clamping means, which is formed on the contour of the attachment housing facing the clamping means. In particular, the add-on housing can then have an essentially cuboid outer contour that can be produced inexpensively. A division into two makes particular sense if the same add-on housing is to be attached to different clamping devices with different outer contours - in the case of zero-point clamping systems in particular different outer diameters of the clamping devices.

In einer vorteilhaften Ausführungsform ist das Anbaugehäuse spannmittelseitig in Richtung der Spulenachse der ersten Spule wenigstens teilweise geöffnet, damit die magnetischen Feldlinien der ersten Spule möglichst unbeeinflusst vom umgebenden Gehäusematerial zwischen der ersten Spule und dem Spannelement fließen können. Dies gilt insbesondere dann, wenn das Anbaugehäuse aus einem metallischen Material gefertigt ist. Der Durchmesser der Öffnung entspricht im Wesentlichen dem Außendurchmesser der ersten Spule. Vorteilhafterweise ist die Öffnung 5% größer, insbesondere 10% größer und vorzugsweise 20% größer als der Außendurchmesser der ersten Spule. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform ist die dem Spannmittel zugewandte Seite des Anbaugehäuses vollständig geöffnet.In an advantageous embodiment, the attachment housing is at least partially open on the clamping means side in the direction of the coil axis of the first coil, so that the magnetic field lines of the first coil can flow between the first coil and the clamping element with as little influence as possible from the surrounding housing material. This applies in particular when the add-on housing is made of a metallic material. The diameter of the opening essentially corresponds to the outer diameter of the first coil. Advantageously, the opening is 5% larger, in particular 10% larger and preferably 20% larger than the outside diameter of the first coil. In a further advantageous embodiment is the The side of the add-on housing facing the clamping device is completely open.

Beim Vorsehen einer zweiten Spule ist das Gehäuse in Richtung der Spulenachse der zweiten Spule analog zur ersten Spule ebenfalls wenigstens teilweise geöffnet. Da die Größe dieser Öffnung in der Regel die für die Anwendung kritische Dicke des Anbaugehäuses in Richtung der Spannachse bestimmt, wird die Größe dieser Öffnung in Relation zur Kontur der Spule meist minimiert. Die Größe dieser Öffnung entspricht jedoch ebenfalls mindestens dem Außendurchmesser der zweiten Spule. Vorteilhafterweise ist die Öffnung 5% größer, insbesondere 10% größer und vorzugsweise 20% größer als der Außendurchmesser der zweiten Spule.When a second coil is provided, the housing is likewise at least partially open in the direction of the coil axis of the second coil, analogously to the first coil. Since the size of this opening usually determines the critical thickness of the attachment housing in the direction of the clamping axis for the application, the size of this opening is usually minimized in relation to the contour of the spool. However, the size of this opening also corresponds at least to the outer diameter of the second coil. Advantageously, the opening is 5% larger, in particular 10% larger and preferably 20% larger than the outer diameter of the second coil.

Die erste und/oder die zweite Spule können auch von außen in das Anbaugehäuse eingelassen werden. Dies ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn das Gehäuse aus einem nicht leitfähigen und nicht magnetischen Material, insbesondere einem Kunststoff, besteht. Eine weitere vorteilhafte Ausführungsform besteht also auch darin, dass die dem Spannmittel zugewandte Seite des Anbaugehäuses eine Einfräsung von der Außenseite aufweist, in die die erste Spule eingelassen ist und/oder die dem zu spannenden oder greifenden Bauteil zugewandte Seite des Anbaugehäuses eine Einfräsung von der Außenseite aufweist, in die die zweite Spule eingelassen ist. In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform kann die erste Spule sogar auf das Anbaugehäuse aufgesetzt werden, da die dem Spannmittel zugewandte Seite des Anbaugehäuses in der Regel in einen aus dem Spannmittel ausgesparten Bauraum am Spannelement zeigt und mit diesem einen nach außen geschlossenen Hohlraum bildet.The first and/or the second coil can also be let into the attachment housing from the outside. This is particularly advantageous when the housing consists of a non-conductive and non-magnetic material, in particular a plastic. A further advantageous embodiment also consists in the fact that the side of the add-on housing facing the clamping means has a milling on the outside into which the first coil is embedded and/or the side of the add-on housing facing the component to be clamped or gripped has a milling on the outside has, in which the second coil is embedded. In a further advantageous embodiment, the first coil can even be placed on the add-on housing, since the side of the add-on housing facing the clamping means usually points into a space on the clamping element that is cut out of the clamping means and forms a closed cavity with the latter.

Um die Dichtigkeit des Anbaugehäuses gegen eindringende Flüssigkeiten zu gewährleisten, ist das Gehäuse im Inneren vorzugsweise im Wesentlichen vollständig mit einer nicht leitfähigen und nicht ferromagnetischen und im Auslieferungszustand ausgehärteten Vergussmasse ausgegossen. Der Volumenanteil der ausgehärteten Vergussmasse am gesamten freigestellten Innenvolumen des Gehäuses entspricht mehr als 30%, vorzugsweise mehr als 50%, insbesondere mehr als 70%, insbesondere mehr als 90%, vorzugsweise mehr als 95% und bevorzugt mehr als 99%. Das Gehäuse kann auch vollständig vergossen sein. Die Vergussmasse basiert vorzugsweise aus einer ein- oder zweikomponentigen Verbindung aus Polyurethan und/oder Epoxidharz.In order to ensure the tightness of the add-on housing against the ingress of liquids, the interior of the housing is preferably essentially completely filled with a non-conductive and non-ferromagnetic casting compound that is hardened when delivered. The proportion by volume of the hardened potting compound in the entire exposed interior volume of the housing corresponds to more than 30%, preferably more than 50%, in particular more than 70%, in particular more than 90%, preferably more than 95% and preferably more than 99%. The housing can also be completely encapsulated. The casting compound is preferably based on a one- or two-component compound made of polyurethane and/or epoxy resin.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ebenfalls mittels einer Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere einem Nullpunktspannmodul, mit wenigstens einem Spannmittel, insbesondere einem Spannschieber oder einer Greifbacke, zum Spannen oder Greifen eines Bauteils und mit einer erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung gelöst.The object on which the invention is based is also achieved by means of a clamping or gripping device, in particular a zero-point clamping module, with at least one clamping means, in particular a clamping slide or a gripping jaw, for clamping or gripping a component and with a sensor device according to the invention.

Die der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe wird ebenfalls mittels einer Spann- oder Greifvorrichtung, insbesondere einem Nullpunktspannmodul, mit wenigstens einem Spannmittel, insbesondere einem Spannschieber oder einer Greifbacke, zum Spannen oder Greifen eines Bauteils und mit einer Sensoreinrichtung gelöst, wobei die Sensoreinrichtung wenigstens eine Leiterplatte umfasst, die eine um eine Spulenachse spiralförmig und in einer Spulenebene angeordnete Spule zur Erfassung einer Position des Spannmittels aufweist. Die Spule ist vorzugsweise entsprechend der ersten Spule ausgebildet.The object on which the invention is based is also achieved by means of a clamping or gripping device, in particular a zero-point clamping module, with at least one clamping means, in particular a clamping slide or a gripping jaw, for clamping or gripping a component and with a sensor device, the sensor device comprising at least one printed circuit board, which has a coil arranged spirally around a coil axis and in a coil plane for detecting a position of the clamping means. The coil is preferably designed in accordance with the first coil.

Vorteilhafterweise weist das wenigstens eine Spannelement ein Sensorelement zum Zusammenwirken mit der ersten Spule auf, wobei das Sensorelement aus einem anderen Material als das Spannelement besteht, insbesondere aus einem elektrisch leitfähigen und/oder ferromagnetischen Material besteht. Auf ein Sensorelement kann verzichtet werden, wenn je nach Beschaffenheit des Spannelements und der Einbausituation der ersten Spule das Spannelement selbst mit der ersten Spule zusammenwirkt, insbesondere indem es selbst aus einem elektrisch leitfähigen und/oder ferromagnetischen Material beschaffen ist. Ein Sensorelement kann erforderlich sein, wenn die Materialeigenschaften, die Geometrie und/oder die Einbausituation ein Zusammenwirken mit der ersten Spule nicht zulassen. Dann kann in Verlängerung der Spannachse am Spannelement zwischen der ersten Spule und dem Spannelement ein Sensorelement angeordnet sein und im Betrieb mit der ersten Spule zusammenwirken. Das Sensorelement kann ferner als Verlängerungselement ausgebildet sein und aus demselben Material wie das Spannelement beschaffen sein oder aus einem anderen metallischen Material oder aus einem Ferritmaterial beschaffen sein. In einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung kann das Spannelement absichtlich verkürzt sein, um auf der Spannachse Platz für ein metallisches oder aus einem Ferritmaterial bestehendes Sensorelement zu schaffen. Dies ist insbesondere dann sinnvoll, wenn das Spannelement aus einem nicht leitfähigen Material besteht, oder zur Steigerung der Empfindlichkeit des Sensors bewusst ein anderes Material zur Abstandsbestimmung vor die erste Spule gebracht werden soll.The at least one tensioning element advantageously has a sensor element for interacting with the first coil, the sensor element consisting of a different material than the tensioning element, in particular consisting of an electrically conductive and/or ferromagnetic material. A sensor element can be dispensed with if, depending on the nature of the tensioning element and the installation situation of the first coil, the tensioning element itself interacts with the first coil, in particular by being made of an electrically conductive and/or ferromagnetic material. A sensor element may be necessary if the material properties, the geometry and/or the installation situation do not allow interaction with the first coil. A sensor element can then be arranged in the extension of the tensioning axis on the tensioning element between the first coil and the tensioning element and interact with the first coil during operation. The sensor element can also be in the form of an extension element and can be made from the same material as the clamping element or can be made from a different metallic material or from a ferrite material. In a further advantageous embodiment, the tensioning element can be intentionally shortened in order to create space on the tensioning axis for a metal sensor element or one made of a ferrite material. This is particularly useful when the tensioning element consists of a non-conductive material, or to increase the sensitivity of the sensor, another material is deliberately to be placed in front of the first coil to determine the distance.

Weitere Einzelheiten und vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind der nachfolgenden Beschreibung zu entnehmen, anhand derer mehrere Ausführungsbeispiele näher beschrieben und erläutert sind. Es zeigen:

1 eine schematische Draufsicht einer ersten Spannvorrichtung mit einer integrierten Sensoreinrichtung;
2 eine schematische Draufsicht einer zweiten Greifvorrichtung mit einer integrierten Sensoreinrichtung;
3 eine schematische Draufsicht einer dritten Spannvorrichtung und einer Sensoreinrichtung mit einem Anbaugehäuse;
4a eine schematische Vorderansicht einer ersten Leiterplatte der Sensoreinrichtung gemäß 1;
4b eine schematische Vorderansicht einer zweiten Leiterplatte der Sensoreinrichtung gemäß 1;
4c eine schematische Vorderansicht einer dritten Leiterplatte der Sensoreinrichtung gemäß 1; und
4d eine schematische Vorderansicht einer vierten Leiterplatte der Sensoreinrichtung gemäß 1.

Further details and advantageous configurations of the invention can be found in the following description, on the basis of which several exemplary embodiments are described and explained in more detail. Show it:

1 a schematic plan view of a first clamping device with an integrated sensor device;
2 a schematic plan view of a second gripping device with an integrated sensor device;
3 a schematic plan view of a third clamping device and a sensor device with an attachment housing;
4a a schematic front view of a first printed circuit board of the sensor device according to FIG 1 ;
4b a schematic front view of a second printed circuit board according to the sensor device 1 ;
4c a schematic front view of a third printed circuit board according to the sensor device 1 ; and
4d a schematic front view of a fourth printed circuit board according to the sensor device 1 .

In der 1 ist eine Spannvorrichtung 10 in Form eines Nullpunktspannmoduls gezeigt, welches ein kreiszylindrisches Gehäuse 34 und zwei im Gehäuse 34 entlang einer Spannachse 12 bewegbare Spannelemente 14a, 14b, welche jeweils als Spannschieber ausgebildet sind, umfasst. Anstelle von zwei Spannelementen 14a, 14b ist auch es denkbar, mehrere Spannelemente 14a, 14b, insbesondere drei Spannelemente 14a, 14b vorzusehen, die dann jeweils um einen Winkel von 120° beabstandet zueinander angeordnet sind. Die Spannvorrichtung 10 kann insbesondere als Nullpunktspannmodul ausgebildet sein und ermöglicht dann ein zentrisches Spannen von an Bauteilen und Bauteilträgern vorgesehenen Spannbolzen oder Spannringen. Dazu ist eine zentrale Spannaufnahme 15 zur Aufnahme des Spannbolzens oder Spannrings vorgesehen ist. Bei der Aufnahme eines Spannbolzens befinden sich die Spannelemente 14a, 14b in der radial inneren Position in einer Verriegelungslage und in der radial äußeren Position in einer Freigabelage. Bei der Aufnahme eines Spannrings sind die Verriegelungslage und die Freigabelage vertauscht.In the 1 shows a clamping device 10 in the form of a zero-point clamping module, which comprises a circular-cylindrical housing 34 and two clamping elements 14a, 14b, which can be moved in the housing 34 along a clamping axis 12 and are each designed as clamping slides. Instead of two clamping elements 14a, 14b, it is also conceivable to provide several clamping elements 14a, 14b, in particular three clamping elements 14a, 14b, which are then each arranged at an angle of 120° to one another. The clamping device 10 can in particular be designed as a zero-point clamping module and then enables central clamping of clamping bolts or clamping rings provided on components and component carriers. For this purpose, a central clamping receptacle 15 is provided for accommodating the clamping bolt or clamping ring. When receiving a clamping bolt, the clamping elements 14a, 14b are in the radially inner position in a locking position and in the radially outer position in a release position. When accommodating a clamping ring, the locking position and the release position are reversed.

Dabei ist es vorteilhaft, die Position wenigstens eines der beiden Spannelemente 14a, 14b, insbesondere entlang der Spannachse 12, zu messen oder zu bestimmen, sodass eine optimale Steuerung der Spannvorrichtung 10 gewährleistet werden kann. Zur Bestimmung der Position der Spannelemente 14a, 14b umfasst die Spannvorrichtung 10 im Gehäuse 34 für jedes Spannelement 14a, 14b jeweils eine Sensoreinrichtung 16a, 16b. Dabei ist die linke Sensoreinrichtung 16a dem linken Spannelement 14a zugeordnet und zur Bestimmung dessen Position vorgesehen und die rechte Sensoreinrichtung 16b dem rechten Spannelement 14b zugeordnet und zur Bestimmung dessen Position vorgesehen. Es ist auch denkbar, dass nur eine Sensoreinrichtung 16a, 16b vorgesehen ist, insbesondere dann, wenn die Bewegung der Spannelemente 14a, 14b zueinander synchronisiert ist.It is advantageous to measure or determine the position of at least one of the two clamping elements 14a, 14b, in particular along the clamping axis 12, so that optimal control of the clamping device 10 can be ensured. In order to determine the position of the clamping elements 14a, 14b, the clamping device 10 in the housing 34 comprises a respective sensor device 16a, 16b for each clamping element 14a, 14b. The left-hand sensor device 16a is assigned to the left-hand clamping element 14a and is provided for determining its position, and the right-hand sensor device 16b is assigned to the right-hand clamping element 14b and is provided for determining its position. It is also conceivable that only one sensor device 16a, 16b is provided, in particular when the movement of the clamping elements 14a, 14b is synchronized with one another.

Die Sensoreinrichtungen 16a, 16b umfassen jeweils eine Leiterplatte 18a, 18b, die gemäß den Ausführungsformen der 4a-d ausgebildet sein können (Erläuterungen dazu weiter unten) und die eine um eine erste Spulenachse 20 spiralförmig und in einer ersten Spulenebene 22 angeordnete erste Spule 24a, 24b aufweist. In 1 sind die linke Leiterplatte 18a und die linke erste Spule 24a derart ausgebildet, dass sich die erste Spulenebene 22 der linken ersten Spule 24a entlang einer geraden Ebene 23 erstreckt. Die rechte Leiterplatte 18b und die rechte erste Spule 24b sind gekrümmt ausgebildet, sodass sich die erste Spulenebene 22 der rechten ersten Spule 24b entlang einer Mantelfläche 25 eines Kreiszylinders erstreckt. Die Krümmung der rechten Leiterplatte 18b und der rechten ersten Spule 24b entspricht im Wesentlichen der Krümmung des der rechten ersten Spule 24b zugewandten freien Endes 26 des ihr zugeordneten rechten Spannelements 14b.The sensor devices 16a, 16b each include a printed circuit board 18a, 18b, according to the embodiments of 4a-d (explanations of this further below) and which has a first coil 24a, 24b arranged in a spiral around a first coil axis 20 and in a first coil plane 22. In 1 the left printed circuit board 18a and the left first coil 24a are designed in such a way that the first coil plane 22 of the left first coil 24a extends along a straight plane 23. The right printed circuit board 18b and the right first coil 24b are curved, so that the first coil plane 22 of the right first coil 24b extends along a lateral surface 25 of a circular cylinder. The curvature of the right printed circuit board 18b and the right first coil 24b essentially corresponds to the curvature of the right first coil 24b facing free end 26 of its associated right clamping element 14b.

Die Leiterplatten 18a, 18b sind senkrecht zur Spannachse 12 angeordnet. Die Spulenachsen 20 der ersten Spulen 24a, 24b verlaufen entlang der Spannachse 12. Die ersten Spulen 24a, 24b sind jeweils an dem ihnen zugeordneten Spannelement 14a, 14b angeordnet. Die linke erste Spule 24a ist an dem dem rechten Spannelement 14b abgewandten freien Ende 26 des linken Spannelements 14a angeordnet. Die rechte erste Spule 24b ist an dem dem linken Spannelement 14a abgewandten freien Ende 26 des rechten Spannelements 14b angeordnet. Die ersten Spulen 24a, 24b sind jeweils dazu ausgebildet, mit dem zugeordneten Spannelement 14a, 14b so zusammenzuwirken, dass bei einer relativen Bewegung des Spannelements 14a, 14b zur ersten Spule 24a, 24b in der zugeordneten ersten Spule 24a, 24b ein Strom induziert wird. Dazu sind die Spannelement 14a, 14b vorzugsweise metallisch ausgebildet. Die Ausbildung der ersten Spulen 24a, 24b als ebene Spirale ermöglicht eine schmale Bauweise der Spannvorrichtung 10 entlang der Spannachse 12.The printed circuit boards 18a, 18b are arranged perpendicularly to the clamping axis 12. The coil axes 20 of the first coils 24a, 24b run along the clamping axis 12. The first coils 24a, 24b are each arranged on the clamping element 14a, 14b assigned to them. The left first coil 24a is arranged on the free end 26 of the left clamping element 14a facing away from the right clamping element 14b. The right-hand first coil 24b is arranged on the free end 26 of the right-hand tensioning element 14b that faces away from the left-hand tensioning element 14a. The first coils 24a, 24b are each designed to interact with the associated tensioning element 14a, 14b in such a way that a current is induced in the associated first coil 24a, 24b when the tensioning element 14a, 14b moves relative to the first coil 24a, 24b. For this purpose, the clamping elements 14a, 14b are preferably made of metal. The design of the first coils 24a, 24b as a flat spiral enables a narrow construction of the clamping device 10 along the clamping axis 12.

Die Sensoreinrichtungen 16a, 16b umfassen eine gemeinsame Auswerteeinheit 28 zur Bestimmung der Position der beiden Spannelemente 14a, 14b in Abhängigkeit des in den ersten Spulen 24a, 24b induzierten Stroms. Der in der ersten Spule 24a, 24b induzierte Strom hängt von der relativen Bewegung zwischen dem Spannelement 14a, 14b und der ersten Spule 24a, 24b ab. Die Auswerteeinheit 28 ist dazu im Gehäuse 34 vorgesehen und mit den ersten Spulen 24a, 24b elektrisch verbunden. Es ist auch denkbar, dass jeweils eine Auswerteeinheit 28 für jede Leiterplatte 18a, 18b vorgesehen ist.The sensor devices 16a, 16b include a common evaluation unit 28 for determining the position of the two clamping elements 14a, 14b as a function of the current induced in the first coils 24a, 24b. The current induced in the first coil 24a, 24b depends on the relative movement between the tensioning element 14a, 14b and the first coil 24a, 24b. The evaluation unit unit 28 is provided in the housing 34 and electrically connected to the first coils 24a, 24b. It is also conceivable that one evaluation unit 28 is provided for each printed circuit board 18a, 18b.

In 2 ist eine weitere Ausführungsform einer Spann- oder Greifvorrichtung gezeigt, wobei gemäß der Ausführungsform nach 1 entsprechende Bauteile entsprechende Bezugszeichen tragen. Im Unterschied zu 1 ist in 2 eine Greifvorrichtung 100 mit zwei entlang der Spannachse 12 bewegbaren Spannelemente 14 gezeigt, wobei die Spannelemente 14 als Greifbacken ausgebildet sind und an welche jeweils Greiffinger angeordnet werden können. Die Greifvorrichtung 100 ermöglicht das Greifen und Handhaben von Objekten und kann insbesondere an einen Roboterarm angebracht werden.In 2 a further embodiment of a clamping or gripping device is shown, according to the embodiment according to 1 corresponding components bear corresponding reference numbers. In contrast to 1 is in 2 a gripping device 100 is shown with two clamping elements 14 that can be moved along the clamping axis 12, the clamping elements 14 being designed as gripping jaws and on which gripping fingers can each be arranged. The gripping device 100 enables objects to be gripped and manipulated and can in particular be attached to a robot arm.

Zur Bestimmung der Position des linken Spannelements 14 umfasst die Greifvorrichtung 100 im Gegensatz zur Spannvorrichtung 10 gemäß 1 nur eine Sensoreinrichtung 16 mit einer Leiterplatte 18, welche entsprechend 1 eine erste Spule 24 aufweist. Aufgrund der ebenen Ausbildung des freien Endes 26 des Spannelements 14 und der zugewandten Gehäuseseite 32 der Greifvorrichtung 10 erstreckt sich die erste Spule 24 ebenfalls in einer gerade Ebene 23. Die Leiterplatte 18 und die erste Spule 24 sind ferner entsprechend der linken Leiterplatte 18a und der linken ersten Spule 24a gemäß 1 ausgebildet. Es ist auch denkbar, dass die Greifvorrichtung 100 jeweils eine Sensoreinrichtung 16 für das linke und das rechte Spannelement 14 vorsieht. In dieser Ausführung ist jedoch die Bewegung der Spannelemente 14 synchronisiert, sodass eine Sensoreinrichtung 16 zur Bestimmung der Position des linken Spannelements 14 ausreicht.In order to determine the position of the left clamping element 14, the gripping device 100 comprises, in contrast to the clamping device 10 according to FIG 1 only a sensor device 16 with a printed circuit board 18, which accordingly 1 has a first coil 24 . Due to the flat design of the free end 26 of the clamping element 14 and the housing side 32 of the gripping device 10 facing it, the first coil 24 also extends in a straight plane 23. The printed circuit board 18 and the first coil 24 are also corresponding to the left printed circuit board 18a and the left first coil 24a according to 1 educated. It is also conceivable that the gripping device 100 provides a sensor device 16 for each of the left and the right clamping element 14 . In this embodiment, however, the movement of the tensioning elements 14 is synchronized, so that one sensor device 16 is sufficient to determine the position of the left-hand tensioning element 14 .

In 3 ist eine aus dem Stand der Technik bekannte Spannvorrichtung 110 mit zwei Spannelementen 14 gezeigt. An der Spannvorrichtung 110, insbesondere an dessen Gehäuse 34, ist eine erfindungsgemäße Sensoreinrichtung 16 als Anbaumodul angebaut. Folglich kann eine Spannvorrichtung 110 mit der erfindungsgemäßen Sensoreinrichtung 16 einfach und schnell erweitert werden. Die Sensoreinrichtung 16 kann abwechselnd an unterschiedlichen Spannvorrichtungen 110 zum Einsatz kommen. Die Sensoreinrichtung 16 umfasst eine Leiterplatte 18 und eine erste Spule 24. Die Sensoreinrichtung kann derart an der Spannvorrichtung 110 angeordnet sein, dass die Leiterplatte 18 und die erste Spule 24 dem rechten Spannelement 14 zugeordnet sind und zur Bestimmung dessen Position entlang der Spannachse 12 ausgebildet sind.In 3 a clamping device 110 known from the prior art with two clamping elements 14 is shown. On the clamping device 110, in particular on its housing 34, a sensor device 16 according to the invention is attached as an add-on module. Consequently, a clamping device 110 with the sensor device 16 according to the invention can be easily and quickly expanded. The sensor device 16 can be used alternately on different clamping devices 110 . Sensor device 16 includes a printed circuit board 18 and a first coil 24. The sensor device can be arranged on clamping device 110 in such a way that printed circuit board 18 and first coil 24 are assigned to right-hand clamping element 14 and are designed to determine its position along clamping axis 12 .

Anders als bei der Spannvorrichtung 10 nach 1 umfasst die Spannvorrichtung 110 eine demontierbare Sensoreinrichtung 16 mit einem Anbaugehäuse 36. Das Anbaugehäuse 36 umfasst eine Anbaufläche 38, welche an das Gehäuse 34 der Spannvorrichtung 110 angeformt ist. Dazu erstreckt sich die Anbaufläche 38 entlang einer Mantelfläche eines Kreiszylinders. Die Leiterplatte 18 und die erste Spule 24 weisen eine der Anbaufläche 38 entsprechende Krümmung auf. Es ist auch denkbar, dass die Leiterplatte 18 und die erste Spule 24 sich gemäß 2 entlang einer gerade Ebene erstrecken.Unlike the jig 10 after 1 the clamping device 110 includes a removable sensor device 16 with an attachment housing 36. The attachment housing 36 includes an attachment surface 38 which is formed onto the housing 34 of the clamping device 110. For this purpose, the mounting surface 38 extends along a lateral surface of a circular cylinder. The printed circuit board 18 and the first coil 24 have a curvature corresponding to the mounting surface 38 . It is also conceivable that the circuit board 18 and the first coil 24 according to 2 extend along a straight plane.

Die Sensoreinrichtung 16 weist zudem eine zweite Leiterplatte 40 mit einer um eine zweite Spulenachse 42 spiralförmig und in einer zweiten Spulenebene 44 angeordneten zweiten Spule 46 auf. Die zweite Spule 46 ist dazu ausgebildet, mit einem zu greifenden oder zu spannenden Objekt zusammenzuwirken. Das Objekt ist vorzugsweise metallisch ausgebildet. Beim Anliegen des Objekts am Gehäuse 34, insbesondere beim Einziehen des Spannbolzens in die Spannaufnahme 15, wird in der zweiten Spule 46 ein Strom induziert. Die Leiterplatte 40 und die zweite Spule 46 sind derart ausgebildet, dass die zweite Spulenebene 44 parallel zur Spannachse 12 verlaufen. Die zweite Spule 46 ist einem zu greifenden oder zu spannenden Objekt zugeordnet. Die zweite Spule 46 weist vorzugsweise eine rechteckige Außenkontur auf. Die Außenkontur der zweiten Spule 46 ist nicht an das zu greifende oder zu spannende Objekt angepasst, da dieses regelmäßig größer hinsichtlich der Außenkontur der zweiten Spule 46 ist.The sensor device 16 also has a second printed circuit board 40 with a second coil 46 arranged in a spiral around a second coil axis 42 and in a second coil plane 44 . The second coil 46 is designed to interact with an object to be gripped or tensioned. The object is preferably made of metal. When the object is in contact with the housing 34, in particular when the clamping bolt is drawn into the clamping receptacle 15, a current is induced in the second coil 46. The printed circuit board 40 and the second coil 46 are designed in such a way that the second coil plane 44 runs parallel to the clamping axis 12 . The second coil 46 is associated with an object to be gripped or clamped. The second coil 46 preferably has a rectangular outer contour. The outer contour of the second coil 46 is not adapted to the object to be gripped or clamped, since this is usually larger than the outer contour of the second coil 46 .

Die Sensoreinrichtung 16 gemäß 3 umfasst eine Auswerteeinheit 28, welche dazu eingerichtet ist, die Position eines Spannelements 14 anhand des in der ersten Spule 24 induzierten Stroms und das Vorhandensein eines zu greifenden oder zu spannenden Objekts anhand des in der zweiten Spule 46 induzierten Stroms zu bestimmen. Die Auswerteeinheit 28 ist in einem zum Anbaugehäuse 36 separaten Steuergehäuse 48 angeordnet. Die Auswerteeinheit 28 ist mittels eines Kabels mit der ersten Spule 24 und der zweiten 46 elektrisch verbunden. Die Auswerteeinheit 28 kann alternativ im Anbaugehäuse 36 angeordnet sein.The sensor device 16 according to 3 includes an evaluation unit 28 which is set up to determine the position of a clamping element 14 based on the current induced in the first coil 24 and the presence of an object to be gripped or clamped based on the current induced in the second coil 46 . The evaluation unit 28 is arranged in a control housing 48 that is separate from the attachment housing 36 . The evaluation unit 28 is electrically connected to the first coil 24 and the second coil 46 by means of a cable. The evaluation unit 28 can alternatively be arranged in the attachment housing 36 .

Die Sensoreinrichtungen 16 gemäß 1, 2 und 3 können einen Temperatursensor 50 aufweisen, welcher zur Fehlerkorrektur der durch die erste Spule 24 und/oder der zweiten Spule 46 erzeugten Signale vorgesehen ist. Aufgrund von schwankenden Umgebungstemperaturen oder Temperaturen der ersten Spule 24 und/oder der zweiten Spule 46 kann z.B. bei einer gleichen relativen Bewegung des Spannelements 14 zur Spule 24 ein unterschiedlicher Strom in der ersten Spule 24 induziert werden. Entsprechendes gilt für die zweite Spule 46 und ein zu greifendes oder zu spannendes Objekt. Der Temperatursensor 50 ermöglicht, dass die Auswerteeinheit 28 einen auftretenden Temperaturfehler kompensieren kann.The sensor devices 16 according to 1 , 2 and 3 may have a temperature sensor 50, which is provided for error correction of the signals generated by the first coil 24 and/or the second coil 46. Due to fluctuating ambient temperatures or temperatures of the first coil 24 and/or the second coil 46, a different current can be induced in the first coil 24 given the same movement of the clamping element 14 relative to the coil 24, for example. The same applies to the second coil 46 and an object to be gripped or tensioned. The temperature sensor 50 allows that the evaluation unit 28 can compensate for a temperature error that occurs.

In den 4a-d sind beispielhaft vier Leiterplatten 18 mit unterschiedlichen ersten Spule 24 gezeigt. Die erste Spule 24 ist auf der Leiterplatte 18 angeordnet. Die erste Spule 24 weist jeweils eine Außenkontur auf, welche im Wesentlichen der Außenkontur des zu erfassenden Objekts entspricht. Bei der ersten Spule 24 handelt es sich dabei z.B. um das Spannelement 14 oder um ein bewegliches Antriebselement, wie z.B. einen Antriebskolben. Die zu erfassenden Objekte weisen unterschiedliche Außenkonturen auf. Folglich können die erste Spule 24 unter anderem eine kreisförmige Außenkontur gemäß 4a, eine rechteckige Außenkontur gemäß 4b, eine dreieckige Außenkontur gemäß 4c oder eine hexagonale Außenkontur gemäß 4d aufweisen. Es ist darüber hinaus eine Vielzahl von weiteren Außenkonturen denkbar.In the 4a-d four printed circuit boards 18 with different first coils 24 are shown as an example. The first coil 24 is arranged on the circuit board 18 . The first coil 24 has an outer contour that essentially corresponds to the outer contour of the object to be detected. The first coil 24 is, for example, the clamping element 14 or a movable drive element, such as a drive piston. The objects to be detected have different outer contours. Consequently, the first coil 24 can, among other things, have a circular outer contour according to FIG 4a , a rectangular outer contour according to 4b , a triangular outer contour according to 4c or according to a hexagonal outer contour 4d exhibit. In addition, a large number of other outer contours are conceivable.

Die erste Spule 24 weist einen Innendurchmesser 52 und einen Außendurchmesser 54 auf. Innerhalb des Innendurchmesser 52 weist die erste Spule 24 einen Bereich um die Spulenachse 20 auf, in welchem keine Wicklung vorgesehen ist. Die erste Spule 24 ist durchgängig ausgebildet und weist einen inneren Spiralenanfang 56 und ein äußeres Spiralenende 58 auf. Die erste Spule 24 ist als archimedische Spirale ausgebildet. Die erste Spule 24 verläuft jeweils um die Spulenachse 20 und entfernt sich ausgehend vom Spiralenanfang 56 zum Spiralenende 58, insbesondere nach einer vollen Umdrehung, von der ersten Spulenachse 20.The first coil 24 has an inner diameter 52 and an outer diameter 54 . Within the inner diameter 52, the first coil 24 has an area around the coil axis 20 in which no winding is provided. The first coil 24 is continuous and has an inner spiral start 56 and an outer spiral end 58 . The first coil 24 is designed as an Archimedean spiral. The first coil 24 runs around the coil axis 20 and, starting from the beginning of the spiral 56 to the end of the spiral 58, moves away from the first coil axis 20, in particular after a full revolution.

Die zweite Spule 46 ist vorzugsweise wie die erste Spule 24 gemäß 4a oder 4b ausgebildet.The second coil 46 is preferably like the first coil 24 according to FIG 4a or 4b educated.

Z.B. bei der dreieckförmigen Außenkontur der ersten Spule 24 gemäß 4c weist die Spirale ausgehend vom Spiralenanfang 56 zwei gleichmäßige Schenkel auf. Der dritte Schenkel ist leicht nach außen versetzt, sodass das innere Dreieck nicht geschlossen ist. Das innere Dreieck wird dann jeweils von weiteren nicht geschlossen Dreiecken umschlossen. Jedes nicht geschlossene Dreieck bildet eine Wicklung der ersten Spule 24. Entsprechendes gilt auch für die weiteren Außenkonturen der 4a, 4b, 4d. Das Verhältnis zwischen dem Außendurchmesser 54 und dem Innendurchmesser 52 liegt im Bereich zwischen 20:1 und 1,2:1, vorzugsweise im Bereich zwischen 10:1 und 2:1. Die erste Spule 24 und die zweite Spulen 46 weisen eine in der Spulenachse 20, 42 verlaufende Spulendicke 60 auf, welche vorzugsweise im Bereich zwischen 0,1 mm und 4 mm liegt.For example, in the case of the triangular outer contour of the first coil 24 according to FIG 4c the spiral, starting from the beginning of the spiral 56, has two equal legs. The third leg is offset slightly outwards so that the inner triangle is not closed. The inner triangle is then surrounded by further non-closed triangles. Each triangle that is not closed forms a winding of the first coil 24. The same applies to the other outer contours of the 4a , 4b , 4d . The ratio of the outer diameter 54 to the inner diameter 52 is in the range of 20:1 to 1.2:1, preferably in the range of 10:1 to 2:1. The first coil 24 and the second coil 46 have a coil thickness 60 running in the coil axis 20, 42, which is preferably in the range between 0.1 mm and 4 mm.

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Zitierte PatentliteraturPatent Literature Cited

EP 1886751 B1 [0002]

Claims

Sensor device (16) for arrangement on or in a clamping or gripping device (10, 100, 110), in particular on or in a zero-point clamping module, the clamping or gripping device (10, 100, 110) having at least one axis along a clamping axis (12 ) has a movable clamping element (14, 14a, 14b), with at least one printed circuit board (18, 18a, 18b, 40) which has a first coil (24, 24a, 24b) arranged in a spiral around a first coil axis (20) and in a first coil plane (22), wherein the printed circuit board (18, 18a, 18b, 40) is arranged at least largely perpendicularly to the clamping axis (12) and the coil axis (20) is arranged at least largely along the clamping axis (12), wherein the first coil (24, 24a, 24b) is designed to interact with the tensioning element (14, 14a, 14b) in such a way that at least one electrical parameter of the first coil (24, 24a, 24b) changes with the distance between the tensioning element (14, 14a, 14b) and the first coil (24, 24a, 24b) changes, and an evaluation unit (28) for determining the position of the tensioning element (14, 14a, 14b) depending on the changing electrical parameter of the first coil (24, 24a, 24b) being provided.

Sensor device (16) after claim 1 , wherein the tensioning or gripping device (10, 100, 110) has a further tensioning element (14, 14a, 14b), and wherein in operation the first coil (24, 24a, 24b) on the further tensioning element (14, 14a, 14b) facing away from the free end (26) of the one clamping element (14, 14a, 14b).

Sensor device (16) after claim 1 or 2 , wherein the first coil (24, 24a, 24b) has an outer contour which essentially corresponds to the outer contour of the at least one clamping element (14, 14a, 14b).

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein the first coil (24, 24a, 24b) has an inner diameter (52) and outer diameter (54), the ratio between the outer diameter (54) and the inner diameter (52) being in the range between 1:0.05 and 1:0.9, preferably in the range between 1:0.25 and 1:0.9, preferably in the range between 1:0.25 and 1:0.6.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein the first coil (24, 24a, 24b) is designed in such a way that the first coil plane (22) is curved, wherein in particular the curvature essentially corresponds to the curvature of the first coil (24, 24a, 24b) facing the free end (26) of the at least one tensioning element (14, 14a, 14b) or the side of a housing (34) of the tensioning or gripping device (10, 100, 110) facing the first coil.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein the first coil (24, 24a, 24b) has a coil thickness (60) running in the first coil axis (20), and wherein the relationship between the coil thickness (60) and the outer diameter ( 54) of the first coil (24, 24a, 24b) is in particular less than 1:3, preferably less than 1:4, preferably less than 1:5, preferably less than 1:8, preferably less than 1:10.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein the first coil (24, 24a, 24b) has at least two printed circuit board layers, wherein a spiral with a spiral start and a spiral end is provided in at least two printed circuit board layers, and wherein at least one spiral start and/or or a spiral end in one printed circuit board layer is electrically connected to a spiral start and/or a spiral end in a further printed circuit board layer.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein the first coil (24, 24a, 24b) has a number of turns greater than 5, in particular greater than 10 and preferably greater than 12 and / or a number of turns less than 250, in particular less than 100 and preferably less than 36.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, comprising a second coil (46) arranged spirally around a second coil axis (42) and in a second coil plane (44) for detecting the presence of a component to be clamped or gripped.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein a temperature sensor (50) for error correction of the signals generated by the first coil (24, 24a, 24b) and/or the second coil (46) is provided.

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, wherein the evaluation unit (28) is arranged offset perpendicular to the first coil axis (20) next to the first coil (24, 24a, 24b).

Sensor device (16) according to one of the preceding claims, comprising an attachment housing (36) for attachment to a gripping or clamping device (10), the attachment housing (36) in particular being molded onto the clamping or gripping device (10, 100, 110). .

Clamping or gripping device (10, 100, 110), in particular a zero-point clamping system, with at least one clamping element (14, 14a, 14b), in particular a clamping slide or a gripping jaw, for clamping or gripping a component and with a sensor device (16) according to one of the previous claims.

Clamping or gripping device (10, 100, 110) with at least one clamping element (14, 14a, 14b), in particular a clamping slide or a gripping jaw, for clamping or gripping a component and with a sensor device (16), the sensor device (16) at least one printed circuit board (18, 18a, 18b, 40) which has a first coil (24, 24a, 24b, 46) arranged spirally around a coil axis (20, 42) and in a coil plane (22, 44) for detecting a position of the clamping element (14, 14a, 14b).

Clamping or gripping device (10, 100, 110). Claim 13 or 14 , wherein the at least one tensioning element (14, 14a, 14b) has a sensor element for interacting with the first coil (24, 24a, 24b), wherein the sensor element consists of a different material than the tensioning element (14, 14a, 14b), in particular consists of an electrically conductive and/or ferromagnetic material.