DE10314795A1

DE10314795A1 - Measuring device for non-contact measurement of positions, paths and / or angles as well as variables derived from them

Info

Publication number: DE10314795A1
Application number: DE2003114795
Authority: DE
Inventors: David John Brown
Original assignee: Linde GmbH
Current assignee: Linde Material Handling GmbH
Priority date: 2002-04-11
Filing date: 2003-04-01
Publication date: 2003-10-30
Also published as: GB0208370D0; GB2387443B; GB2387443A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur berührungslosen Messung von Positionen, Wegen und/oder Winkeln sowie daraus ableitbaren Größen. Hierbei steht ein Sensor (5) mit einem Positionsgeber (3) in Wirkverbindung und es ist eine seitliche Relativbewegung zwischen dem Sensor (5) und dem Positionsgeber (3) messbar. Damit die Messeinrichtung auch für Positionsgeber verwendbar ist, die im Betrieb relativ ungenau geführt sind, und deren Abstand zu einer feststehenden, als Halterung für den Sensor geeigneten Baueinheit größeren Schwankungen unterliegt, ist erfindungsgemäß der Sensor (5) in einer Hülse (6) mit definiertem Abstand zu einem offenen Hülsenende befestigt, das federbelastet gegen den Positionsgeber (3) anliegt. Bei der Relativbewegung zwischen dem Sensor (5) und dem Positionsgeber (3) findet eine Gleitbewegung der Hülse (6) auf dem Positionsgeber (3) statt.The invention relates to a measuring device for the contactless measurement of positions, paths and / or angles as well as variables derived therefrom. A sensor (5) is operatively connected to a position transmitter (3) and a lateral relative movement between the sensor (5) and the position transmitter (3) can be measured. So that the measuring device can also be used for position transmitters which are guided relatively imprecisely during operation and whose distance from a fixed structural unit suitable as a holder for the sensor is subject to greater fluctuations, the sensor (5) is in a sleeve (6) with a defined one according to the invention Distance to an open sleeve end attached, which rests spring-loaded against the position transmitter (3). During the relative movement between the sensor (5) and the position transmitter (3), the sleeve (6) slides on the position transmitter (3).

Description

Die Erfindung betrifft eine Messeinrichtung zur berührungslosen Messung von Positionen, Wegen und/oder Winkeln sowie daraus ableitbaren Größen, wobei ein Sensor mit einem Positionsgeber in Wirkverbindung steht und eine seitliche Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem Positionsgeber messbar ist. The invention relates to a measuring device for the contactless measurement of Positions, paths and / or angles as well as values derived from them, with a sensor a position sensor is in operative connection and a lateral relative movement is measurable between the sensor and the position transmitter.

Gattungsgemäße Messeinrichtungen, mit denen neben Positionen, Wegen bzw. Winkeln auch daraus ableitbaren Größen, z. B. Geschwindigkeit, Beschleunigung, Drehzahl etc., ermittelbar sind, existieren in vielen Ausgestaltungen. Hierbei bewegt sich der Positionsgeber berührungsfrei seitlich am Sensor vorbei oder umgekehrt der Sensor wird am Positionsgeber berührungsfrei seitlich vorbei geführt. Als Messprinzip kommen beispielsweise induktive, optoelektronische oder magnetostriktive Systeme in Frage. Die relative Lageveränderung kann kontinuierlich oder inkremental erfasst werden. Generic measuring devices with which in addition to positions, paths or Angles derived from sizes, z. B. speed, acceleration, speed etc., can be determined, exist in many configurations. Here the moves Position sensor without contact on the side of the sensor or vice versa the sensor is guided past the position sensor without contact. Come as a measuring principle for example inductive, optoelectronic or magnetostrictive systems in question. The relative change in position can be recorded continuously or incrementally.

Bedingt durch das Funktionsprinzip des Sensors ist vielfach zwischen Sensor und Positionsgeber ein bestimmter Abstand relativ exakt einzuhalten. Andernfalls kommt es zu Funktionsstörungen oder der Sensor ist nicht arbeitsfähig. Der Sensor muss daher axial mit großer Genauigkeit zum Positionsgeber ausgerichtet sein und es darf ein bestimmter Abstandsbereich, beispielsweise 0,5-2 mm, weder über- noch unterschritten werden. Im allgemeinen bereitet dieses Erfordernis keine unlösbaren Probleme. So dreht sich z. B. bei der Messung der Drehzahl von Motoren der Positionsgeber (z. B. eine Zahnscheibe) mit dem Rotor des Motors, der mittels Wälzlager mit großer Genauigkeit geführt ist, während der Sensor am Motorgehäuse befestigt ist. Unter diesen Umständen ist es leicht möglich, einen definierten Abstand zwischen Sensor und Positionsgeber einzuhalten. Due to the functional principle of the sensor, there is often between the sensor and Position encoder to maintain a certain distance relatively exactly. Otherwise it comes malfunctions or the sensor is not operational. The sensor must therefore be aligned axially with great accuracy to the position transmitter and it may be certain distance range, for example 0.5-2 mm, neither exceeded nor fallen short of become. In general, this requirement does not pose unsolvable problems. So z. B. when measuring the speed of motors of the position transmitter (e.g. a toothed pulley) with the rotor of the motor, which by means of roller bearings with large Accuracy is performed while the sensor is attached to the motor housing. Under these Under certain circumstances it is easily possible to have a defined distance between the sensor and Adhere to position transmitter.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zu Grunde, eine Messeinrichtung der eingangs genannten Art zur Verfügung zu stellen, die auch für Positionsgeber verwendbar ist, die im Betrieb relativ ungenau geführt sind und deren Abstand zu einer fest stehenden, als Halterung für den Sensor geeigneten Baueinheit größeren Schwankungen unterliegt. The present invention is based on the object of a measuring device to provide the type mentioned above, which can also be used for position sensors is that are relatively inaccurate in operation and their distance to a fixed standing, as a holder for the sensor suitable unit larger fluctuations subject.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass dass der Sensor in einer Hülse mit definiertem Abstand zu einem offenen Hülsenende befestigt ist, das federbelastet gegen den Positionsgeber anliegt, wobei während der Relativbewegung zwischen dem Sensor und dem Positionsgeber eine Gleitbewegung der Hülse auf dem Positionsgeber stattfindet. This object is achieved in that the sensor in a Sleeve is attached at a defined distance to an open sleeve end, the rests spring-loaded against the position encoder, during the relative movement between the sensor and the position sensor a sliding movement of the sleeve on the Position encoder takes place.

Der erfindungswesentliche Gedanke besteht demnach darin, den Sensor in einer Halterung definiert zu befestigen und diese Halterung gewissermaßen "schwimmend" zu lagern und unter der Wirkung einer Feder gegen den Positionsgeber zur Anlage zu bringen. Dadurch wird unter allen Umständen ein vorbestimmter Abstand zwischen dem Sensor und dem Positionsgeber eingehalten. Bei der zwischen dem Positionsgeber und dem Sensor erfolgenden seitlichen Relativbewegung wird die hülsenartige Halterung durch die Federbelastung nachgeführt und liegt stets gegen den Positionsgeber an. Gleichzeitig wird das berührungslose Messprinzip beibehalten, da der Sensor - bedingt durch den definierten Spalt zum Hülsenende - keinen Kontakt zum Positionsgeber hat. The idea essential to the invention therefore consists in the sensor in one Bracket defined to attach and this bracket to a certain extent "floating" to store and under the action of a spring against the position sensor to the system bring. As a result, a predetermined distance between the sensor and the position encoder are observed. In the between the Position sensor and the lateral relative movement taking place in the sensor becomes the sleeve-like Bracket tracked by the spring load and is always against the Position encoder. At the same time, the non-contact measuring principle is maintained because the Sensor - due to the defined gap to the sleeve end - no contact with the Has position encoder.

Gemäß einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist der Sensor axial einstellbar in der Hülse befestigt. Dadurch kann der Spalt zum Hülsenende bzw. der Abstand zum Positionsgeber - im Rahmen des für eine korrekte Messung zulässigen Abstandsbereiches - justiert werden. According to an advantageous embodiment of the invention, the sensor is axially adjustable attached in the sleeve. This allows the gap to the sleeve end or the distance to the Position sensor - within the limits of what is permissible for a correct measurement Distance range - can be adjusted.

Sofern die Hülse zumindest im Bereich des offenen Hülsenendes aus einem reibungsarmen Material besteht, insbesondere aus Kunststoff, wird etwaiger Verschleiss bei der Relativbewegung des Positionsgebers zur Hülse minimiert. If the sleeve consists of at least in the area of the open sleeve end Low-friction material, especially plastic, will wear out at the Relative movement of the position encoder to the sleeve is minimized.

Besonders günstig ist die Verwendung der erfindungsgemäßen Messeinrichtung in einem Flurförderzeug, insbesondere zur Messung von horizontalen und/oder vertikalen Bewegungsgeschwindigkeiten einer Lasthebeeinrichtung. The use of the measuring device according to the invention is particularly favorable in an industrial truck, in particular for measuring horizontal and / or vertical Movement speeds of a load lifting device.

Weitere Vorteile und Einzelheiten der Erfindung werden anhand eines in der schematischen Figur dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Further advantages and details of the invention are shown in the illustrated embodiment illustrated in more detail.

Die Figur zeigt einen Schnitt durch einen Teil einer Lasthebeeinrichtung eines Schubmaststaplers. Hierbei ist ein Schlitten 1 horizontal beweglich in einem Rahmen 2geführt. Der Schlitten 1 bewegt sich dabei in der gewählten Darstellung senkrecht zur Zeichenebene auf den Betrachter zu oder von diesem weg. Der Rahmen 2 kann beispielsweise an einem in der Figur nicht darstellten Hubgerüst vertikal beweglich geführt sein. The figure shows a section through part of a load lifting device of a reach truck. Here, a carriage 1 is horizontally movable in a frame 2 . The carriage 1 moves in the selected representation perpendicular to the plane of the drawing towards or away from the viewer. The frame 2 can, for example, be guided so that it can move vertically on a lifting frame ( not shown in the figure).

An dem Schlitten 1 ist ein bandförmiger linearer Positionsgeber 3 mittels Schrauben 4 befestigt. Der Positionsgeber 3 ist beispielsweise als inkrementaler Positionsgeber ausgebildet, d. h. dass er mit einer Vielzahl von Ausnehmungen 3a versehen ist, die ihm eine Gestalt ähnlich der eines Kammes verleihen. Der Positionsgeber 3 ist zusammen mit dem Schlitten 1 beweglich und wirkt mit einem Sensor 5 zusammen, der an dem Rahmen 2 gehaltert ist. Es ergibt sich also bei einer Bewegung des Schlittens 1 im Rahmen 2 eine seitliche Relativbewegung (in der gezeigten Darstellung in die Zeichenebene hinein oder heraus) zwischen dem Positionsgeber 3 und dem Sensor 5. A band-shaped linear position sensor 3 is fastened to the carriage 1 by means of screws 4 . The position sensor 3 is, for example, formed as an incremental position transducer, ie that with a plurality of recesses 3 a is provided which the give it a shape similar to a comb. The position sensor 3 is movable together with the slide 1 and cooperates with a sensor 5 which is held on the frame 2 . Thus, when the carriage 1 moves in the frame 2, there is a lateral relative movement (into or out of the drawing plane in the illustration shown) between the position transmitter 3 and the sensor 5 .

Der Sensor 5 ist in einer Hülse 6 angeordnet und dort axial fixiert, beispielsweise - wie dargestellt - verschraubt und mit einer Kontermutter 7 versehen. Dabei wird der Sensor 5 axial so justiert, dass sich ein Spalt x zwischen dem Sensorende und dem offenen Hülsenende ergibt, das dem Positionsgeber 3 gegenüber liegt. Die Hülse 6 ist innerhalb einer Bohrung 8 des Rahmens 2 axial beweglich und wird durch Federn 9a, 9b, die sich an einem mit dem Rahmen 2 verschraubten Widerlager 10 abstützen, in Richtung zum Schlitten 1 gedrückt, bis die Hülse 6 zur Anlage an den Positionsgeber 3 kommt. Hierbei entspricht der Spalt x dem axialen Abstand zwischen dem Sensor 5 und dem Positionsgeber 3. Der Spalt x wird durch Herein- oder Herausschrauben des Sensors 5 in bzw. aus der Hülse 6 so festgelegt, dass er innerhalb des Abstandsbereichs liegt, den der Sensor 5 für eine ordnungsgemäße Funktion benötigt. The sensor 5 is arranged in a sleeve 6 and axially fixed there, for example - as shown - screwed and provided with a lock nut 7 . The sensor 5 is axially adjusted so that there is a gap x between the sensor end and the open sleeve end, which is opposite the position sensor 3 . The sleeve 6 is axially movable within a bore 8 of the frame 2 and is pressed by springs 9 a, 9 b, which are supported on an abutment 10 screwed to the frame 2 , in the direction of the slide 1 until the sleeve 6 comes into contact the position encoder 3 comes. The gap x corresponds to the axial distance between the sensor 5 and the position sensor 3 . The gap x is fixed by screwing the sensor 5 in or out of the sleeve 6 so that it lies within the distance range that the sensor 5 needs for proper function.

Die Hülse 6 ist bevorzugt aus reibungsarmen Kunststoff gefertigt, was den Vorteil hat, dass kaum Verschleiss beim Gleiten des Positionsgebers 3 auf dem Hülsenende entsteht. Darüber hinaus wird die Geräuschentwicklung herabgesetzt. The sleeve 6 is preferably made of low-friction plastic, which has the advantage that there is hardly any wear when the position sensor 3 slides on the sleeve end. In addition, the noise level is reduced.

Anstelle der im vorliegenden Ausführungsbeispiel zum Einsatz kommenden Anordnung, bei der zwei Federn 9a, 9b zum Andrücken der Hülse 6 gegen den Positionsgeber 3 benutzt werden, ist es auch möglich, die erfindungsgemäße Messeinrichtung so auszubilden, dass nur eine Feder benötigt wird. Instead of the arrangement used in the present exemplary embodiment, in which two springs 9 a, 9 b are used to press the sleeve 6 against the position transmitter 3 , it is also possible to design the measuring device according to the invention such that only one spring is required.

Claims

1. Measuring device for the contactless measurement of positions, paths and / or angles as well as variables derived therefrom, a sensor being in active connection with a position transmitter and a lateral relative movement between the sensor and the position transmitter being measurable, characterized in that the sensor ( 5 ) is mounted in a sleeve (6) with a defined distance from an open end of the sleeve, the spring-loaded against the position sensor (3), wherein on during the relative movement between the sensor (5) and the position sensor (3) has a sliding movement of the sleeve (6) the position sensor ( 3 ) takes place.

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that the sensor ( 5 ) is fixed axially adjustable in the sleeve ( 6 ).

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that the sleeve ( 6 ) at least in the region of the open sleeve end consists of a low-friction material, in particular plastic.

4. Measuring device according to one of claims 1 to 3, characterized by the Use in an industrial truck, especially for measuring horizontal and / or vertical movement speeds of a load lifting device.