DE112018005503T5 - Gebogener Sensor für Positionssensor - Google Patents

Gebogener Sensor für Positionssensor Download PDF

Info

Publication number
DE112018005503T5
DE112018005503T5 DE112018005503.5T DE112018005503T DE112018005503T5 DE 112018005503 T5 DE112018005503 T5 DE 112018005503T5 DE 112018005503 T DE112018005503 T DE 112018005503T DE 112018005503 T5 DE112018005503 T5 DE 112018005503T5
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
sensor
region
chamber
guide surface
sensor element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
DE112018005503.5T
Other languages
English (en)
Inventor
Thomas Grahl
Ingo Walter
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mts Sensor Tech & Co KG GmbH
Mts Sensor Technologie & Co KG GmbH
Original Assignee
Mts Sensor Tech & Co KG GmbH
Mts Sensor Technologie & Co KG GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mts Sensor Tech & Co KG GmbH, Mts Sensor Technologie & Co KG GmbH filed Critical Mts Sensor Tech & Co KG GmbH
Publication of DE112018005503T5 publication Critical patent/DE112018005503T5/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2815Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
    • F15B15/2861Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15BSYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F15B15/00Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
    • F15B15/20Other details, e.g. assembly with regulating devices
    • F15B15/28Means for indicating the position, e.g. end of stroke
    • F15B15/2892Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D11/00Component parts of measuring arrangements not specially adapted for a specific variable
    • G01D11/30Supports specially adapted for an instrument; Supports specially adapted for a set of instruments
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01DMEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/48Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
    • G01D5/485Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Actuator (AREA)

Abstract

Eine Sensoranordnung weist einen Körper mit einer Führungsfläche auf. Ein Sensorkopf ist an den Körper angebracht. Ein längliches Sensorelement weist ein erstes Ende auf, das mit dem Sensorkopf verbunden ist, und ein zweites Ende, das sich von dem ersten Ende weg entlang des Körpers entlang des Messweges erstreckt. Ein erster Bereich des länglichen Sensorelements erstreckt sich von einem Sensorkopf und biegt sich entlang der Führungsfläche, sodass ein zweiter Bereich des Sensorelements entlang des Messweges ausgerichtet ist. Ein Element ist entlang des Messweges an den zweiten Bereich des Sensorelements angrenzend positionierbar.

Description

  • HINTERGRUND
  • Die nachfolgende Beschreibung ist lediglich zur allgemeinen Hintergrundinformation angegeben und soll nicht als Hilfsmittel zur Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden.
  • Magnetostriktive Sensoren gehören zum Stand der Technik und werden in vielen Anwendungen als lineare Wegaufnehmer bzw. Wegsensoren verwendet. Sie sind robust und können sowohl mit sehr langen Längen, z. B. 10 Meter, als auch mit sehr kurzen Längen, wie etwa 100 mm, hergestellt werden.
  • Die Sensoren bekannter Bauart haben den Nachteil, dass das Sensorelement sowie die nötige Elektronik in einem Gehäuse untergebracht sein müssen, das an dem Sensorstab angebracht ist. Aufgrund der Raumanforderungen erfordert dieses Gehäuse, das auch als Sensorkopf bezeichnet wird, eine bestimmte Größe. Bei der Anwendung von Aktuatoren führen die Größenanforderungen zu einem bestimmten Größendurchmesser und/oder zu einer bestimmten Länge des Gehäuses. Dies beschränkt die potentielle Anwendung des Sensors auf einen Zylinder minimaler Größe, da der erforderliche Außendurchmesser des Zylinders nicht kleiner werden kann/darf als der Gehäusedurchmesser des Sensors.
  • Um dieses technische Problem zu überwinden, verwenden Sensoren der bekannten Bauart einen relativ kleineren Sensorkopf und eine separate elektronische Schaltung. Obgleich damit die vorstehend erwähnten Größeneinschränkungen angegangen werden, ist die Installation umständlich und es sind potentiell mehr Fehler während der Installation möglich.
  • Ein weiteres Problem magnetostriktiver Sensoren liegt in der „Null-Zone“, die der Abstand zwischen dem Sensorkopf, wo das Sensorelement untergebracht ist, und der Position des Sensorstabs ist, wo der Sensor innerhalb seiner geometrischen Grenzen entlang der Mittellinie des Sensorstabs den Betrieb aufnehmen kann.
  • ZUSAMMENFASSUNG
  • Diese Zusammenfassung hier und am Ende der Anmeldung sind angegeben, um eine Auswahl von Konzepten in einer vereinfachten Form anzugeben, die nachstehend in dem Abschnitt „Detaillierte Beschreibung“ weiter beschrieben werden. Die beiden Zusammenfassungen sollen weder Hauptmerkmale oder wesentliche Merkmale des beanspruchten Gegenstands identifizieren, noch sollen sie als eine Hilfestellung bei der Bestimmung des Umfangs des beanspruchten Gegenstands verwendet werden. Der beanspruchte Gegenstand ist nicht auf Realisierungen beschränkt, die irgendeinen der oder alle Nachteile beseitigen, die im „Hintergrund“ angeführt sind.
  • Ein Aspekt der Erfindung ist eine Sensoranordnung, die einen Körper mit einer Führungsfläche aufweist. Ein Sensorkopf ist an den Körper angebracht. Ein längliches Sensorelement weist ein erstes Ende auf, das mit dem Sensorkopf verbunden ist, und ein zweites Ende, das sich von dem ersten Ende weg entlang eines Messweges des Körpers erstreckt. Ein erster Bereich des länglichen Sensorelements erstreckt sich von dem Sensorkopf und ist entlang der Führungsfläche so gebogen oder gekrümmt, dass ein zweiter Bereich des Sensorelements entlang des Messweges ausgerichtet ist. Ein Element ist entlang des Messweges an den zweiten Bereich des Sensorelements angrenzend positionierbar und ist mit dem Sensorelement betreibbar, sodass dessen Position ermittelt werden kann.
  • In einer Ausführungsform weist das Sensorelement einen magnetostriktiven Wellenleiter auf und das Element weist einen Magneten auf; Aspekte der Erfindung können aber auch in weitere Sensortechnologien inkorporiert werden, die längliche Sensorelemente verwenden, wie etwa - jedoch nicht darauf beschränkt - Hall-Effekt-Vorrichtungen.
  • Aspekte der Erfindung sind insbesondere vorteilhaft zum Detektieren einer Position eines Elements in einer abgedichteten bzw. abgeschlossenen Kammer, wie etwa - jedoch nicht darauf beschränkt - ein Aktuator, der einen Zylinder, der eine Kammer bildet, und einen Kolben aufweist, der in der Kammer beweglich ist. In dieser Art von Umgebung ist der zweite Bereich in der Kammer positioniert, wobei der Sensorkopf an dem Körper außerhalb der Kammer angebracht ist, wie etwa an einer Außenfläche des Aktuators. Bei einer derartigen Anwendung ist der erste Bereich in einem Bereich des Aktuators, wie etwa der Endkappe des Aktuators, so angeordnet, dass sich das Sensorelement aus der Kammer heraus zu dem Sensorkopf erstreckt. Sofern gewünscht, kann der zweite Bereich des Sensorelements sich in eine Bohrung eines Sensorstabs erstrecken, der den zweiten Bereich so stützt, als wenn er in einer Zylinderkammer angeordnet wäre. Außerdem kann sich der erste Bereich durch einen konischen Einlass des Sensorstabs erstrecken, der sich nach innen zu der Bohrung so verjüngt, dass das Positionieren des Sensorelements in der Bohrung unterstützt wird.
  • Das Sensorelement ist derart gebogen oder gekrümmt, dass es einen konstanten oder variierenden Radius aufweist, der weiterhin ermöglicht, dass der Sensor eine angemessene Signalstärke bereitstellt. Die Führungsfläche kann in einen Bereich des Körpers so inkorporiert sein, dass sie damit als einzelner einheitlicher Körper integral ausgebildet ist. Alternativ kann die Führungsfläche als eine Komponente ausgebildet sein, wie etwa einem Einsatz, der ablösbar an den Körper angebracht werden kann. Die Führungsfläche biegt den ersten Bereich des Sensorelements, was es dem zweiten Bereich ermöglicht, sich entlang der Länge des Körpers zu erstrecken, wie etwa in die Kammer eines Zylinderkörpers und/oder mit der Kolbenstange eines hydraulischen oder pneumatischen Aktuators. Es sei jedoch angemerkt, dass die Aspekte der Erfindung nicht auf Aktuatoren beschränkt sind; vielmehr können sie bei jeder weiteren Vorrichtung oder jedem weiteren Körper implementiert werden, bei der bzw. dem der Sensor die Distanz entlang irgendeiner virtuellen Linie des Körpers messen soll, die etwa in einem Winkel zu, parallel zu oder kollinear mit einer Mittellinie des Körpers verläuft. Außerdem kann der Sensorkopf an den Körper angebracht sein und bezüglich der Mittellinie in jedem gewünschten Winkel ausgerichtet sein, sodass der Sensorkopf in einem Bereich mit weniger Raumbeschränkungen positioniert werden kann.
  • Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren zur Installation oder Montage eines Sensors mit einem Sensorkopf und einem länglichen Sensorelement an einen Körper, wobei der Körper eine Führungsfläche für das Sensorelement aufweist und das Sensorelement ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: das Verbinden des Sensorkopfs mit dem ersten Ende des Sensorelements sowie das Ineingriffbringen des zweiten Endes des Sensorelements mit und das Verschieben des Sensorelements entlang der Führungsfläche, sodass das Sensorelement so gebogen wird, dass sich das Sensorelement entlang des Messweges erstreckt. Sofern gewünscht, kann der Sensorkopf mit dem ersten Ende des Sensorelements verbunden werden, nachdem das Sensorelement auf dem Körper positioniert wurde. Der Sensorkopf ist so an dem Körper angebracht, dass sich ein erster Bereich des Sensorelements von dem Sensorkopf entlang der Führungsfläche erstreckt und ein zweiter Bereich sich entlang des Messweges erstreckt. Der zweite Bereich ist neben dem Element angeordnet, das bezüglich des Körpers positionierbar ist. Jedes der zuvor genannten Merkmale, die vorstehend hinsichtlich dem ersten Aspekt besprochen sind, kann einbezogen werden, sofern gewünscht.
  • Figurenliste
    • 1 ist eine schematische Bildansicht eines magnetostriktiven Sensors.
    • 2 ist eine schematische Schnittansicht eines magnetostriktiven Sensors gemäß dem Stand der Technik in einem Aktuator, wie etwa einem hydraulischen Zylinder.
    • 3 ist eine perspektivische Teilansicht des magnetostriktiven Sensors gemäß dem Stand der Technik in dem hydraulischen Zylinder.
    • 4 ist eine schematische Schnittansicht einer beispielhaften Ausführungsform der Erfindung in einem Zylinder.
    • 5 ist eine perspektivische Ansicht eines Führungseinsatzes.
    • 6 ist eine weitere perspektivische Ansicht der beispielhaften Ausführungsform von 4.
    • 7 ist eine schematische Ansicht der Installation der beispielhaften Ausführungsform von 4.
    • 8 ist eine perspektivische Teilansicht der beispielhaften Ausführungsform von 4.
    • 9 ist eine Schnittansicht eines Führungskörpers einer zweiten beispielhaften Ausführungsform.
  • DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
  • Bei einer beispielhaften Ausführungsform kann der Sensor Magnetostriktion einsetzen. Magnetostriktion ist eine Eigenschaft von ferromagnetischen Materialien, aufgrund derer diese ihre physikalischen Abmessungen ändern, wenn sie einem Magnetfeld ausgesetzt werden.
  • Auf 1 Bezug nehmend, wird in einem Draht mit magnetoelastischen Eigenschaften, bezeichnet als Wellenleiter 1, von einer Steuerung 18 mit einem elektrischen Impulsgeber, wie er bei magnetostriktiven Sensoren üblicherweise verwendet und daher hier nicht weiter ausgeführt wird, ein elektrischer Stromimpuls 2 induziert. Wenn der Impuls 2 abgesendet ist, startet ein Zeitmesser der Steuerung 18. Der Impuls 2 wird durch das magnetoelastische Material übertragen und die elektrische Schaltung wird mittels einer Rückleitung 3 geschlossen, die mit dem Ende des Wellenleiters 1 verbunden ist. Durch den elektrischen Impuls 2, der im Grunde genommen unverzüglich auftritt, da sich die Elektronen mit Lichtgeschwindigkeit bewegen, wird in dem Wellenleiter 1 ein Magnetfeld erzeugt. Wenn dieses Feld mit einem Positionsmagneten 4 interagiert, wird in dem Wellenleiter 1 eine akustische Ultraschallwelle 5 erzeugt. Diese akustische Welle 5 bewegt sich von beiden Seiten des Magneten 4 in den Wellenleiter 1. Insbesondere bewegt sich die akustische Welle 5 entlang der linken Seite des Wellenleiters 1 in 1 zu einem Dämpfer 6 und entlang der rechten Seite in einen Ultraschallwellen-Wandler 7. Wenn die akustische Welle 5 den Wellen-Wandler 7 erreicht, wird durch eine Induktionsspule 8 in dem Wellen-Wandler 7 ein elektrisches Signal erzeugt. Dieses Signal wird der Steuerung 18 bereitgestellt, die auslöst, dass der vorstehend erwähnte Zeitmesser stoppt. Da die Geschwindigkeit, mit der sich die Ultraschallwelle 5 durch den Wellenleiter 1 bewegt, bekannt ist, kann die geometrische Distanz des Positionsmagneten 4 zu dem Ultraschallwellen-Wandler 7 anhand der gemessenen Zeit, oft als „time of flight“ bezeichnet, ermittelt werden. Die „time of flight“ wird von der Steuerung 18 verwendet, um ein geeignetes Ausgangssignal 19 bereitzustellen, das auf die Position des Magneten 4 schließen lässt. Eine derartige Vorgehensweise ist bei magnetostriktiven Sensoren wohlbekannt.
  • 2 stellt als ein typisches Beispiel die momentane Art und Weise der Installation eines magnetostriktiven Wegaufnehmers oder -sensors 17 in einem hydraulischen Aktuator mit einem in einem Zylinder 12 bewegbaren Kolben 13 dar. Der magnetostriktive Sensor 17 weist einen Sensorkopf 11A auf, der fest an einem Zylinderkörper 15A angebracht ist. In dem Sensorkopf 11A befindet sich der Ultraschallwellen-Wandler 7, der mit dem Wellenleiter 1 verbunden ist, der sich in angemessener Weise geschützt in einem Sensorstab 16A befindet. Der Sensorkopf 11A und der Sensorstab 16A sind fest miteinander verbunden, z. B. geschweißt oder gelötet. Der Positionsmagnet 4 ist in einer nicht-ferromagnetischen Montagehülse 10 angebracht, die sich fest in dem Kolben 13 des Zylinders 12 befindet. Die Kolbenstage 14 ist zur linken Seite des Kolbens 13 hohl. Der Sensorstab 16A passt in einen hohlen Hohlraum, der sich in dem Sensorstab 16A befindet. Wenn sich der Kolben 13 relativ zu dem Zylinderkörper 15A bewegt, bewegen sich die verbundene Montagehülse 10 und der Positionsmagnet 4 mit dem Kolben 13 über die Länge des Sensorstabs 16A. Der magnetostriktive Sensor verfährt in der vorstehend beschriebenen Weise und verwendet den vorstehend beschriebenen magnetostriktiven Effekt, um einen Output bereitzustellen, der auf die gemessene Distanz oder Position des Magneten 4 schließen lässt.
  • 3 zeigt, wie das Ausgangssignal des Sensors von dem beispielhaften Zylinder zu einem geeigneten Messsystem der Anwendung, in der der Zylinder installiert ist, physikalisch übertragen wird. Das Ausgangssignal 19 der Steuerung 18 wird mittels einer Kabelverdrahtung 20 elektronisch zu einem Anschluss mit einem Anschluss-Einsatz 20 übertragen, der sich in einem Anschlussgehäuse befindet. Wenn der Sensor 17 in dem Zylinder 12 angebracht wird, wird er von der rechten Seite in 2 in den Zylinderkörper bewegt. Der Sensorkopf 11A wird dann von einem Schraubensatz 23A fixiert. Zur gleichen Zeit wenn der Sensorkopf 11A in den Zylinderkörper 15 bewegt wird, wird die Kabelverdrahtung 20 mit dem Anschluss-Einsatz 22 durch eine entsprechende Anschlussöffnung 24 in dem Zylinderkörper 15A gefädelt. Wenn während des Zusammenbauens der Anschluss-Einsatz 22 durch die entsprechende Anschlussöffnung 24 aus dem Zylinderkörper 15A herauskommt, wird das Anschlussgehäuse 21A fest auf den Anschluss-Einsatz 22 aufgeklemmt und schließlich wird das Anschlussgehäuse mit seinem Verbindungsflansch 25 auf den Zylinderkörper 15A geschraubt.
  • 4 zeigt Aspekte einer verbesserten Sensoranordnung. Im Allgemeinen weist die Sensoranordnung einen Körper mit einer Führungsfläche auf. Ein Sensorkopf ist an dem Körper angebracht. Ein längliches Sensorelement weist ein erstes Ende auf, das mit dem Sensorkopf verbunden ist, und ein zweites Ende, das sich von dem ersten Ende weg entlang eines Messweges auf dem Körper erstreckt. Ein erster Bereich des länglichen Sensorelements erstreckt sich von dem Sensorkopf und ist entlang der Führungsfläche gebogen oder gekrümmt, so dass ein zweiter Bereich des Sensorelements entlang des Messweges ausgerichtet ist. Ein Element ist entlang des Messweges an den zweiten Bereich des Sensorelements angrenzend positionierbar und ist mit dem Sensorelement betreibbar, sodass dessen Position ermittelt werden kann. Als Beispiel wird wiederum ein magnetostriktiver Sensor verwendet, bei dem der Körper einen Aktuator aufweist. Allerdings sind in 4 der Kolben und der Zylinderkörper des Aktuators nicht gezeigt, könnten aber den in 2 dargestellten gleichen bzw. ähneln.
  • Bei diesem neuen Design ist der vorige Sensorkopf 11 durch einen Sensorkopf 11B ersetzt, der an dem Körper, wie etwa an der Außenseite einer Zylinderkammer 35, die von Innenwänden des Zylinderkörpers 15B gebildet ist, und dem nicht gezeigten Zylinder angebracht ist, jedenfalls mit dem Zylinderkörper 15B verbunden ist. In dem Sensorkopf 11B ist der Ultraschallwellen-Wandler 7 untergebracht, der mit dem Wellenleiter 1 verbunden ist, wobei der Wellenleiter 1 sich in einem Schutzrohr 26 befinden kann. Das Schutzrohr 26 kann aus jedem geeigneten Material gefertigt sein, wie etwa Metall; in einer vorteilhaften Ausführungsform ist es jedoch ein flexibles Material, wie etwa ein Kunststoff. In einer bevorzugten Ausführungsform ist der Sensorstab 16B von dem Sensorkopf 11 getrennt. Sofern gewünscht, ermöglicht das Design, dass das vorige Anschlussgehäuse 21 als ein integrales Anschlussgehäuse 21B als Teil des Sensorkopfs 11B ausgebildet ist. Die Konstruktion ist jedoch nicht auf eine derartige Lösung beschränkt und könnte ebenso mit einem Kabelauslass konzipiert sein.
  • Infolge des neuen Designs ist die Montage oder Installation des magnetostriktiven Sensors in den Zylinder anders. Bei einer Ausführungsform wird der Sensorstab 16B von der rechten Seite aus zunächst in den Zylinderkörper 15B bewegt. Der Sensorstab 16B wird an seinem Sensorstab-Flansch 27 fest in dem Zylinderkörper 15B gehalten, beispielsweise mittels eines Schraubensatzes 23B, obgleich weitere Montagemechanismen verwendet werden können, wie etwa zusammenwirkende mechanische Verbindungen, beispielsweise Gewinde am Sensorstab-Flansch und entsprechende Gewinde an dem Zylinderkörper 18. Sofern gewünscht, kann mit oder ohne die zusammenwirkenden mechanischen Verbindungen Klebstoff verwendet werden. In der dargestellten Ausführungsform kann der Sensorstab-Flansch 27 einen Dichtungsring 34 halten, der die Zylinderkammer 35 gegen eine Füllöffnung 33 abdichtet, um das für den Aktuatorbetrieb verwendete Medium, beispielsweise hydraulisches Öl, vom Eintritt in die Füllöffnung 33 zu hindern. Bei einer Ausführungsform wird als nächster Schritt ein Fülleinsatz 28, der eine gekrümmte Aussparung 29 aufweist, die die Führungsfläche bildet, in die Füllöffnung 33 des Zylinderkörpers 15 platziert, der mittels eines Bohrers mit dem gleichen oder einem etwas größeren Durchmesser als der Fülleinsatz 28 in den Zylinderkörper 15 eingearbeitet werden könnte. In einer Ausführungsform ist eine Mittelachse 28A des Fülleinsatzes 28 und der entsprechenden Füllöffnung 33 üblicherweise senkrecht zu einer Achse des Sensorstabs 16B, was allerdings kein Notwendigkeit darstellt.
  • 5 zeigt den Fülleinsatz 28 und die gekrümmte Aussparung 29. Die Breite der gekrümmten Aussparung 29 ist gleich dem oder etwas größer als das Schutzrohr 26, weist jedenfalls eine Größe auf, sodass der Wellenleiter 1 gehalten werden kann. Sofern gewünscht, kann der Fülleinsatz 28 einen Vorsprung oder eine Einbuchtung aufweisen, die es ermöglichen, den Fülleinsatz 28 von der Füllöffnung 33 zu entfernen. Bei der dargestellten Ausführungsform ist ein Gewinde 30 in einer Einbuchtung angeordnet, um sich mit einem Gewinde zu verbinden, das an einem Abzieher angeordnet ist, der sich mit dem Gewinde 30 verbindet.
  • Der Wellenleiter 1 erstreckt sich durch den Fülleinsatz 28, den Sensorstangen-Flansch 27 und die Sensorstange 16B derart, dass die gekrümmte Führungsfläche 29 an der Bohrung ausgerichtet ist, die in dem Sensorstangen-Flansch 27 angeordnet ist. Bei einer Ausführungsform kann der Fülleinsatz 28 an dem Sensorstab 16b in der folgenden Weise ausgerichtet sein. Die Ausrichtung des Fülleinsatzes 28 könnte eingestellt werden, indem in einfacher Weise ein Schraubendreher von angemessener Größe in die Nut der gekrümmten Aussparung geschoben wird, wobei der Fülleinsatz 28 um eine Mittelachse 28A gedreht wird. Die Länge und der Durchmesser des Fülleinsatzes 28 sollten insbesondere mit dem Durchmesser des Zylinders variiert werden. Bei einer weiteren Ausführungsform können zusammenpassende bzw. formschlüssige Flächen an zusammenwirkenden Elementen zwischen dem Fülleinsatz 28 und dem Zylinderkörper 15B angeordnet sein und dazu verwendet werden, die Ausrichtung des Fülleinsatzes 28 zu steuern, wenn dieser in den Zylinderkörper 15B eingeführt wird.
  • Wenn die gekrümmte Führungsfläche 29 ordnungsgemäß ausgerichtet ist, wird der Wellenleiter 1 des magnetostriktiven Sensors mit seinem Schutzrohr 26 derart gedrückt, dass er mit der gekrümmten Führungsfläche 29 des Fülleinsatzes 28 in Eingriff gelangt, der senkrecht zu der Mittellinie des Sensorstabs 16B sein kann. Die gekrümmte Führungsfläche 29 führt den Wellenleiter 1 und das Schutzrohr 26 in den Sensor-Flansch 27A, der in Ausrichtung mit dem Sensorstab 16B ermöglicht, dass der Wellenleiter 1 und das Schutzrohr 26 in den Sensorstab 16B gedrückt werden. Sofern gewünscht, kann eine Öffnung oder ein Einlass 31 der Bohrung des Sensorstab-Flansches 27, der dem Fülleinsatz 28 zugewandt ist, größer sein als die Öffnung der gekrümmten Führungsfläche 29, beispielsweise konisch geformt, um die Führung des Wellenleiters 1 und des Schutzrohres 26 in den Sensorstab-Flansch 27 zu unterstützen. An diesem Punkt sei angemerkt, dass in der dargestellten Ausführungsform der Sensorstab 16b zusammen mit der Mittelachse des Zylinders ausgerichtet ist; dies ist jedoch keine Notwendigkeit. Auch wenn dargestellt ist, wo der Wellenleiter 1 und das Schutzrohr in den Körper mit einer im Allgemeinen senkrechten oder nahezu senkrechten Bewegung eingeführt werden, ist dies ebenfalls insofern nicht erforderlich, als abhängig von einer mit der Führungsfläche 29 verbundenen Öffnung das Einführen eine andere Ausrichtung aufweisen kann.
  • Die gekrümmte Führungsfläche 29 des Fülleinsatzes 28 gemeinsam mit dem - gemäß einer Ausführungsform - konischen bzw. nahezu konisch geformten, konischen Einlass 30 des Sensorstabs 16B bilden ein Führungstemplate bzw. eine Führungsvorlage, in die das flexible Schutzrohr 26 mit einem Biegeradius 31 gleiten kann. Nach dem Passieren des Radius' entspannt sich das flexible Schutzrohr 26 und gleitet während der Installation in den Sensorstab 16B entlang des Sensorstabs 16B. Sofern gewünscht, kann Fett oder ein anderes geeignetes Schmiermittel verwendet werden, um das Gleiten des Schutzrohrs 26 in die vorstehend genannten Teile zu unterstützen. Es sei angemerkt, dass jetzt eine Null-Zone 32 des magnetostriktiven Sensors in dem Bereich des Biegeradius' 31 liegt, was die Sensorinstallation kompakter macht, da die Null-Zone 32 entlang der Länge des kollinearen Teils des Sensors und des Zylinders nicht berücksichtigt werden muss.
  • Wenn der Sensorkopf 11B schließlich, wie in 8 gezeigt, auf den Außenrand des Zylinders platziert ist, kann er an seinem Platz mittels Befestigungselementen befestigt werden, die hier von Montageschrauben 30 beispielhaft dargestellt werden, wobei hier als ein Beispiel vier Schrauben gezeigt sind. Wenn das Schraubenmuster symmetrisch ist, könnte die Ausrichtung des Sensorkopfs 11B verändert werden, indem der Sensorkopf 11B auf dem Schraubenmuster gedreht wird. Die Verbindung zwischen dem Sensorkopf 11B und dem Zylinderkörper 15B sollte vorzugsweise mittels eines zentrierten Durchmessers und einer ordnungsgemäßen Abdichtung erfolgen. Es ist zu betonen, dass der wichtige Vorteil der verbesserten Sensor-Bauart ermöglicht, dass das Sensorelement, hier der Wellenleiter 1, ohne ein Öffnen der Kammer 35 installiert und/oder gewartet werden kann.
  • 9 stellt eine weitere Ausführungsform dar, bei der die gekrümmte Führungsfläche 29 mit dem Zylinderkörper 15B integral aus einem einzelnen einheitlichen Körper ausgebildet ist.
  • Obgleich der Gegenstand mit einer Sprache beschrieben wurde, die auf spezifische Umgebungen, strukturelle Merkmale und/oder methodische Maßnahmen zielt, ist zu verstehen, das der in den beigefügten Ansprüchen definierte Gegenstand nicht auf diese vorstehend beschriebenen Umgebungen, spezifischen Merkmale oder Maßnahmen beschränkt ist, wie gerichtlich festgestellt wurde. Vielmehr sind die vorstehend beschriebenen Umgebungen, spezifischen Merkmale und Maßnahmen als Beispielformen zur Umsetzung der Ansprüche offenbart.

Claims (26)

  1. Sensoranordnung, die Folgendes aufweist: einen Körper mit einer Führungsfläche; einen Sensorkopf, der an den Körper angebracht ist; ein längliches Sensorelement mit einem ersten Ende, das mit dem Sensorkopf verbunden ist, und einem zweiten Ende, das sich von dem ersten Ende weg entlang des Körpers entlang eines Messweges erstreckt, wobei sich ein erster Bereich des länglichen Sensorelements, der sich von dem Sensorkopf erstreckt, entlang der Führungsfläche so biegt, dass ein zweiter Bereich des Sensorelements entlang des Messweges ausgerichtet ist; und ein Element, das entlang des Messweges an den zweiten Bereich des Sensorelements angrenzend positionierbar ist.
  2. Sensoranordnung gemäß Anspruch 1, wobei das Sensorelement einen Wellenleiter aufweist und das Element einen Magneten aufweist.
  3. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei der Körper einen Aktuator mit einem Zylinder, der eine Kammer bildet, und einem Kolben aufweist, der in der Kammer beweglich ist, und wobei der zweite Bereich in der Kammer positioniert ist, wobei der Sensorkopf an dem Körper außerhalb der Kammer angebracht ist und der erste Bereich in einem Bereich des Aktuators so angeordnet ist, dass sich das Sensorelement aus der Kammer heraus zu dem Sensorkopf erstreckt.
  4. Sensoranordnung gemäß Anspruch 3, wobei der Sensorkopf an einer Außenfläche des Aktuators angebracht ist, wobei die Führungsfläche einen Durchgang mit einer Öffnung in die Außenfläche aufweist.
  5. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei der erste Bereich gekrümmt ist.
  6. Sensoranordnung gemäß Anspruch 5, wobei der erste Bereich mit einem konstanten Radius gekrümmt ist.
  7. Sensoranordnung gemäß Anspruch 5, wobei der erste Bereich mit einem variierenden Radius gekrümmt ist.
  8. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 7, wobei der erste Bereich und die Führungsfläche in einer Endkappe des Aktuators angeordnet sind.
  9. Sensoranordnung gemäß Anspruch 8, wobei die Führungsfläche in einem Führungselement ausgebildet ist, das ablösbar an der Endkappe angebracht ist.
  10. Sensoranordnung gemäß Anspruch 8, wobei die Führungsfläche aus einem einzelnen einheitlichen Körper integral mit der Endkappe ausgebildet ist.
  11. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 10 und ein Sensorstab mit einem Ende, das an der Endkappe angebracht ist und sich in die Kammer erstreckt, wobei der Sensorstab eine Bohrung aufweist und wobei der zweite Bereich in der Bohrung angeordnet ist.
  12. Sensoranordnung gemäß Anspruch 11, wobei der Sensorstab einen Sensor-Flansch aufweist, der dazu ausgebildet ist, den Sensorstab in der Kammer zu montieren, wobei die Bohrung sich durch den Sensor-Flansch erstreckt.
  13. Sensoranordnung gemäß Anspruch 12, wobei sich der erste Bereich durch einen konischen Einlass erstreckt, der sich nach innen zu der Bohrung verjüngt.
  14. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 13, wobei sich der Messweg auf einer Mittelachse der Kammer befindet.
  15. Sensoranordnung gemäß einem der Ansprüche 3 bis 14, wobei der Magnet an den Kolben angebracht ist.
  16. Verfahren zur Installation eines Sensors mit einem Sensorkopf und einem länglichen Sensorelement an einen Körper, wobei der Körper eine Führungsfläche für das Sensorelement aufweist und das Sensorelement ein erstes Ende und ein zweites Ende aufweist, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: Verbinden des Sensorkopfs mit einem ersten Ende des Sensorelements; Ineingriffbringen des zweiten Endes des Sensorelements mit und Verschieben des Sensorelements entlang der Führungsfläche, wodurch das Sensorelement so gebogen wird, dass sich das Sensorelement entlang eines Messweges erstreckt; und Montieren des Sensorkopfs an den Körper, sodass ein erster Bereich des Sensorelements sich von dem Sensorkopf entlang der Führungsfläche erstreckt und ein zweiter Bereich sich entlang des Messweges erstreckt, wo der zweite Bereich neben einem Element angeordnet ist, das bezüglich des Körpers positionierbar ist.
  17. Verfahren gemäß Anspruch 16, wobei das Sensorelement einen Wellenleiter aufweist und das Element einen Magneten aufweist.
  18. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 oder 17, wobei der Körper einen Aktuator mit einem Zylinder, der eine Kammer bildet, und einem Kolben aufweist, der in der Kammer beweglich ist, und wobei das Verschieben des Sensorelements beinhaltet, dass der zweite Bereich in die Kammer eingeführt wird, und wobei das Montieren des Sensorkopfs an den Körper beinhaltet, dass der Sensorkopf an den Körper außerhalb der Kammer angebracht wird, und wobei der erste Bereich in einem Bereich des Aktuators so angeordnet wird, dass sich das Sensorelement aus der Kammer heraus zu dem Sensorkopf erstreckt.
  19. Verfahren gemäß Anspruch 18, wobei die Führungsfläche einen Durchgang mit einer Öffnung in der Außenfläche aufweist, und wobei das Verschieben des Sensorelements beinhaltet, dass das Sensorelement in die Öffnung eingeführt wird.
  20. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 16 bis 19, wobei das Verschieben des Sensorelements dazu führt, dass der erste Bereich gekrümmt wird.
  21. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der erste Bereich mit einem konstanten Radius gekrümmt wird.
  22. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei der erste Bereich mit einem variierenden Radius gekrümmt wird.
  23. Verfahren gemäß Anspruch 20, wobei die Führungsfläche in einem Führungselement ausgebildet ist und das Führungselement in den Körper eingeführt wird.
  24. Verfahren gemäß Anspruch 23, wobei die Führungsfläche aus einem einzelnen einheitlichen Körper integral mit der Endkappe ausgebildet ist.
  25. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 24, ferner das Lokalisieren eines Sensorstabs in der Kammer und das Montieren des Sensorstabs an der Endkappe aufweisend, wobei der Sensorstab eine Bohrung aufweist, und wobei der zweite Bereich in der Bohrung angeordnet ist.
  26. Verfahren gemäß einem der Ansprüche 18 bis 25, wobei der Magnet an dem Kolben angebracht ist.
DE112018005503.5T 2017-09-28 2018-09-28 Gebogener Sensor für Positionssensor Withdrawn DE112018005503T5 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762564859P 2017-09-28 2017-09-28
US62/564,859 2017-09-28
PCT/IB2018/057576 WO2019064269A1 (en) 2017-09-28 2018-09-28 CURRENT POSITION TRANSDUCER SENSOR

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE112018005503T5 true DE112018005503T5 (de) 2020-07-09

Family

ID=63963316

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018005503.5T Withdrawn DE112018005503T5 (de) 2017-09-28 2018-09-28 Gebogener Sensor für Positionssensor

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20200263710A1 (de)
DE (1) DE112018005503T5 (de)
WO (1) WO2019064269A1 (de)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT523054B1 (de) * 2020-01-16 2021-05-15 Horst Leopold Ing Magnetostriktive Wegmesseinrichtung
US11543269B2 (en) 2020-01-27 2023-01-03 Temposonics GmbH & Co. KG Target detection in magnetostrictive sensors using a target frequency range
EP3992583B1 (de) * 2020-11-03 2023-01-04 SICK ATech GmbH Magnetostriktiver wegsensor

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5115195A (en) * 1991-01-22 1992-05-19 Mts Systems Corporation System and method for measuring the absolute position of one body which is constrained to move with respect to another body
US6707290B2 (en) * 1996-03-22 2004-03-16 Mts Systems Corporation Magnetostrictive linear displacement transducer for a vehicle strut suspension
JP4154878B2 (ja) * 2001-08-28 2008-09-24 横河電機株式会社 位置検出装置及び位置決め装置
US7023199B2 (en) * 2002-12-31 2006-04-04 Caterpillar Inc. Position sensing cylinder cap for ease of service and assembly
DE102010039055A1 (de) * 2010-08-09 2012-02-09 Balluff Gmbh Wegmessvorrichtung

Also Published As

Publication number Publication date
US20200263710A1 (en) 2020-08-20
WO2019064269A1 (en) 2019-04-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19917312B4 (de) Einrichtung zur Positionserfassung
DE112018005503T5 (de) Gebogener Sensor für Positionssensor
DE4334811A1 (de) Positionserfassungsvorrichtung an einem Linearantrieb
EP3132234B1 (de) Gehäuse für magnetisch induktives durchflussmessgerät
DE102007004826A1 (de) Messvorrichtung für ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät, Verfahren zur Herstellung einer Messvorrichtung für ein magnetisch induktives Durchflussmessgerät und Durchflussmessgerät
EP3172537B1 (de) Magnetisch-induktives durchflussmessgerät
DE3401465C1 (de) Wegaufnehmer fuer den Positionsnachweis eines Pressstempels
DE102012108254A1 (de) Ultraschall-Wandler und Verfahren zur Herstellung eines Ultraschall-Wandlers
DE102014005637A1 (de) Fluid-Arbeitsgerätschaft
DE102005060208A1 (de) Messaufnehmer eines magnetisch induktiven Durchflussmessgeräts
DE102005060674B4 (de) Positionssensor in Stabbauweise sowie Verfahren zum Austausch
DE102019120586A1 (de) Sensorhalter, Sensoranordnung, Messanordnung und Verfahren zum Messen eines Druckstückspiels in einem Zahnstangenlenkgetriebe
EP3301404B1 (de) Positionssensor
EP3475584B1 (de) Hydropneumatischer kolbenspeicher
DE10220405A1 (de) Magnetanordnung
DE1915324A1 (de) Stroemungsmesser
DE102017123559B4 (de) Vorrichtung zur Befestigung eines Zylindersensors an einem Hygienezylinder
DE112016000903T5 (de) Motorvorrichtung
DE3826184C2 (de)
DE102010014057A1 (de) Einsatzteil für Ventile sowie Sensor, insbesondere zur Komplettierung eines derartigen Einsatzteiles
DE102007057810A1 (de) Fluidischer Zylinder mit Positionserfassungseinrichtung für die Kolbenposition
DE102018211503A1 (de) Verfahren und Messkopf
EP1386332A1 (de) Elektromagnetische stelleinrichtung
EP1306651A1 (de) Wegaufnehmervorrichtung
DE19952591B4 (de) Hydrauliksystem

Legal Events

Date Code Title Description
R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee