DE19604987A1 - Wegsensor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Wegsensor mit einer Füh­ rungseinheit, mit einem in der Führungseinheit entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels geführten Betätigungselement und mit Kontaktelementen zur Her­ stellung eines Schaltkontaktes in Abhängigkeit von der Position des Betätigungselements.

Derartige Wegsensoren werden beispielsweise bei Hubein­ richtungen von Gabelstaplern verwendet. Ein Betätigen eines an der Hubeinrichtung des Gabelstaplers angeord­ neten Wegsensors in Form eines Taster-Schaltelements führt beispielsweise zum Absenken der Gabel, um Paletten oder dergleichen auf dem Boden abzusetzen. Darüber hinaus finden solche Wegsensoren auch Anwendung in Hebezeugen (Laufkatzen).

Ein Problem der bekannten Wegsensoren ist die gleichmäßi­ ge, ruckfreie Bedienung, die erforderlich ist, um über den Tastenweg und ein entsprechendes Abgriffselement, beispielsweise ein elektrisches Widerstandselement, ein Signal für die Geschwindigkeit der auszuführenden Hubbewegung aus zugeben.

Es hat sich nämlich gezeigt, daß es aufgrund einer leicht verkippbaren Führung des Tasterelementes zu einer ruckartigen Betätigung des Taster-Schaltelementes kommen kann, was beispielsweise bei der Anwendung in einem Gabelstapler zu einem schlagartigen Absenken der Gabel führt. Dieses schlagartige und schnelle Absenken der Gabel birgt Gefahren für die Bedienungsperson des Gabelstaplers, aber auch für das abzusenkende Gut in sich.

Derartige nachteilige Effekte bei der Betätigung des Taster-Schaltelementes werden gewöhnlich als Stick-Slip-Effekte bezeichnet.

Solche bekannten Wegsensoren, die einerseits einen Schalter zum Ein- und Ausschalten beinhalten und anderer­ seits ein von der Tasterposition wegabhängiges Signal (beispielsweise einen veränderlichen Widerstand) liefern, weisen ferner einen aufwendigen Aufbau auf, der ins­ besondere zur Realisierung einer exakten Führung im Bereich der wegabhängigen Signalgebung erforderlich ist. So sind gewöhnlich zwei Führungen vorgesehen, wobei eine dem mechanischen Teil des Tasters, die andere dem elektrischen Signalabgriff dient.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Wegsensor der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß einerseits eine gleichmäßige, ruckfreie Betätigung unter Ausschaltung jeglicher Stick-Slip-Effekte möglich ist, und daß gleichzeitig ein einfacher Aufbau zur Realisierung einer exakten Signalgewinnung gegeben ist und darüber hinaus unter engen räumlichen Verhältnissen Möglichkeiten geschaffen sind, die gewonnenen Signale über zusätzliche elektrische und/oder elektronische Bauelemente aufzubereiten.

Diese Aufgabe wird bei einem Wegsensor der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Betätigungselement gleichzeitig ein Schleiferträger für Schleifer ist, die auf einer an der Führungseinheit angeordneten Abgriffsbahn zum Abgriff eines von der Position des Betätigungselements abhängigen Widerstands­ wert gleiten.

Die gleichzeitige Ausbildung des Betätigungselements als Träger für wenigstens ein Abgriffselement, das auf einer an der Führungseinheit angeordneten Abgriffsbahn zum Abgriff eines von der Position des Betätigungselements abhängigen Abgriffswerts gleitet, hat den großen Vorteil, daß auf einfach zu realisierende Weise und bei äußerst kompaktem Aufbau eine kontinuierliche Signalausgabe des Wegsensors abhängig von der Position des Betätigungs­ elementes und damit von dem auf dieses ausgeübten Druck ermöglicht wird.

Hierdurch kann beispielsweise bei Verwendung des Wegsen­ sors als Taster-Schaltelement bei der Hubeinrichtung eines Gabelstaplers die Gabel kontinuierlich durch Betätigen des Betätigungselementes, beispielsweise in Form eines Tasterelementes mit unterschiedlichen Ge­ schwindigkeiten, abhängig von der Stellung des Betäti­ gungselements, abgesenkt werden.

Dadurch wird insbesondere auch eine ungleichmäßige ruckartige Bewegung der Gabel, d. h. jegliche Stick-Slip-Effekte vermieden.

Von besonders großem Vorteil ist es, daß die Führungsein­ heit die Gestalt eines mit einer Zentralbohrung ver­ sehenen Zylinders mit wenigstens einer axial verlaufen­ den, zur Zentralbohrung hin durchgängigen Zylindermantel­ öffnung aufweist, der im Bereich der Zylindermantelöff­ nung eine außermittig parallel zur Längsachse verlaufende Aufnahmefläche umfaßt. Die Zentralbohrung dient einer­ seits zur besonders gleichmäßigen und ruckfreien Führung des Betätigungselementes, zum anderen ist sie einfach und damit kostengünstig herzustellen. Die zur Zentralbohrung hin durchgängige Zylindermantelöffnung hat den großen Vorteil, daß über die Führung des Betätigungselementes ein kontinuierlicher Abgriff möglich ist
Die im Bereich der Zylindermantelöffnung außermittig, parallel zur Längsachse verlaufende Aufnahmefläche dient der besonders vorteilhaften Anordnung von Schaltelementen an der Führungseinheit, beispielsweise einer Trägerplatte mit elektronischen Bauteilen für die Weiterverarbeitung der abgegriffenen Signale.

Vorzugsweise ist die Abgriffsbahn im Bereich der Zylin­ dermantelöffnung auf einer an der Aufnahmefläche befe­ stigten Trägerplatte angeordnet.

Zum Abgriff des Abgriffswertes und insbesondere zur besonders vorteilhaften kompakten Bauweise des gesamten Trägerelementes, aber auch zur Schaffung einer Ver­ drehsicherung des in der Führungseinheit geführten Betätigungselementes ist das Betätigungselement als Tasterelement ausgebildet und mit einem in der Zen­ tralbohrung längsverschieblich angeordneten Tasterfüh­ rungsstift verbunden, der einen zur Zylindermantelöffnung komplementär ausgebildeten Träger aufweist, auf dem wiederum die Abgriffselemente angeordnet sind, welche auf der auf der Trägerplatte angeordneten Abgriffsbahn gleiten.

Insbesondere zur Vermeidung von Stick-Slip-Effekten, aber auch hinsichtlich einer kompakten Bauweise, ist das Rückstellmittel eine die Führungseinheit und die an ihr angeordnete Trägerplatte umgebende Spiralfeder, die sich an ihrem einen Ende an einem Tasterknopf des Taster­ elementes und an ihrem anderen Ende an einem am Gehäuse des Wegsensors befestigten Anschlag abstützt.

Der Anschlag kann zum Beispiel auf einfache Weise durch eine Trägerplatte realisiert sein, die über Kontakt­ elemente mit der an der Aufnahmefläche angeordneten Trägerplatte elektrisch leitend verbunden ist.

Insbesondere hinsichtlich einer besonders kompakten Bauweise des Wegsensors weist die Führungseinheit vorteilhafterweise Ausnehmungen für auf der Trägerplatte angeordnete elektrische oder elektronische Bauteile auf.

Hinsichtlich der Ausbildung des Trägers, des Abgriffs­ elements und der Abgriffsbahn sind die unterschiedlich­ sten Ausführungen denkbar. Beispielsweise ist vorgesehen, daß der Träger ein Schleiferträger und das Abgriffs­ element ein Schleifer ist, der auf einer Abgriffsbahn gleitet.

Dabei kann die Abgriffsbahn eine Widerstandsbahn sein.

Der Abgriff kann aber auch durch ein mit Abstand über der Abgriffsbahn verschiebliches Abgriffselement berührungs­ los erfolgen.

Beispielsweise kann der Abgriff induktiv, kapazitiv, magnetisch (Hallgeber) oder optoelektronisch erfolgen.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung sind Gegen­ stand der nachfolgenden Beschreibung sowie der zeichneri­ schen Darstellung eines Ausführungsbeispiels.

In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine teilweise geschnittene Darstellung eines erfindungsgemäßen Wegsensors in Form eines Taster-Schaltelementes;

Fig. 2 eine entlang der Linie II-II in Fig. 1 ge­ schnittene Ansicht des Taster-Schaltelementes der Fig. 1;

Fig. 3 eine entlang der Linie III-III der Fig. 2 geschnittene Ansicht des Taster-Schaltelemen­ tes;

Fig. 4 eine perspektivische Ansicht einer Führungs­ einheit eines Taster-Schaltelementes;

Fig. 5 in Explosionsdarstellung schematisch zwei Trägerplatten des erfindungsgemäßen Wegsensors in Form eines Taster-Schaltelements, deren eine als Anschlag dient, und

Fig. 6 eine teilweise geschnittene Darstellung einer Führungseinheit mit an deren Aufnahmeflächen angeordneten Trägerplatten.

Der Grundgedanke vorliegender Erfindung besteht darin, einen Wegsensor dahingehend weiterzubilden, daß einer­ seits eine gleichmäßige, ruckfreie Betätigung unter Ausschaltung jeglicher Stick-Slip-Effekte möglich ist, und daß gleichzeitig ein einfacher Aufbau zur Realisie­ rung einer exakten Signalgewinnung gegeben ist und darüber hinaus unter beschränkten räumlichen Verhältnis­ sen Möglichkeiten geschaffen sind, die gewonnenen Signale über zusätzliche elektronische oder elektrische Bauele­ mente aufzubereiten.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Wegsensors in Form eines Taster-Schaltelements erläutert, bei dem der Träger ein Schleiferträger und das Abgriffselement ein Schleifer ist, der auf einer Widerstandsbahn gleitet. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf eine derartige Ausführungsform beschränkt ist, sondern vielmehr auf jegliche Art von Wegsensoren mit jeglicher Art von Abgriff, beispielsweise einem berührungsbehafteten oder einem berührungslosen Abgriff wie einem kapazitiven, induktiven magnetoresistiven oder optoelektronischen Abgriff anwendbar ist.

Wie aus den Figuren hervorgeht, umfaßt der Wegsensor in Form eines Taster-Schaltelements ein Gehäuse 10, in dem eine Führungseinheit 20 angeordnet ist. Die Führungsein­ heit 20 dient der Führung eines Tasterelementes 30, das beispielsweise durch Drücken eines Tasterknopfes 31 betätigbar ist.

Wie insbesondere aus Fig. 1 und Fig. 2 hervorgeht, ist das Tasterelement 30 gleichzeitig ein Schleiferträger 40 für einen an sich bekannten Schleifer 41, der auf einer Widerstandsbahn 51 entlanggleitet, die ihrerseits auf einer Trägerplatte 50 angeordnet ist.

Die Führungseinheit 20 weist die Gestalt eines mit einer Zentralbohrung 21 versehenen Kreiszylinders mit wenig­ stens einer axial verlaufenden, zur Zentralbohrung 21 durchgängigen Zylindermantelöffnung 23 auf, wobei der die Führungseinheit 20 bildende Kreiszylinder im Bereich der Zylindermantelöffnung 23 eine außermittige, parallel zur Längsachse verlaufende Aufnahmefläche 24 (vgl. ins­ besondere Fig. 4) umfaßt.

An dieser Aufnahmefläche 24 ist die Trägerplatte 50 befestigt, auf der neben der Widerstandsbahn 51 auch weitere elektrische oder elektronische Bauteile 52 angeordnet sein können, die in für sie vorgesehenen Ausnehmungen in der Führungseinheit 20 plaziert sind.

Durch die Zylindermantelöffnung 23 und die Aufnahmefläche 24 bildet die Führungseinheit 20 gleichzeitig eine Aufnahmeeinheit für den Schleiferträger 40 und den Schleifer 41 sowie die Trägerplatte 50 mit der auf ihr angeordneten Widerstandsbahn 51. Diese Anordnung hat darüber hinaus den großen Vorteil, daß ein sehr kompakter Aufbau des gesamten Taster-Schaltelementes möglich ist.

In der Zentralbohrung 21 ist ein Tasterführungsstift 32 längsverschieblich angeordnet. Diese Führung des Taster und des Tasterführungsstiftes 32 hat zum einen den Vorteil, daß sie auf besonders einfache und kostengün­ stige Weise hergestellt werden kann und daß sie zum anderen eine sehr präzise, insbesondere ruckfreie und gleichmäßige Führung ermöglicht. Mit dem Tasterführungs­ stift 32 einstückig verbunden ist der Schleiferträger 40, der seinerseits eine zur Zylindermantelöffnung 23 komplementär ausgebildete Gestalt aufweist.

Diese Anordnung des Tasterführungsstiftes 32 und des Schleiferträgers 40 mit dem Schleifer 41 bildet zum einen eine Verdrehsicherung der Tasterführung, zum anderen ermöglicht sie in besonders vorteilhafter Weise die kompakte Kombination der Tasterführung mit einem Wider­ standselement.

Wie insbesondere aus Fig. 1, Fig. 3 und Fig. 5 her­ vorgeht, ist die Führungseinheit 20 von einer Spiralfeder 70 umgeben, die sich zum einen an einem Tasterknopf 31 abstützt, zum anderen an einem in dem Gehäuse 10 angeord­ neten Anschlag 60. Dieser Anschlag 60 kann in besonders vorteilhafter Weise eine weitere Trägerplatte 61 sein, die über Kontaktelemente 62 mit den Kontaktelementen 63 der Trägerplatte 50 (Fig. 5) verbunden ist und hierdurch eine Ausgabe des Widerstandswerts ermöglicht.

Es versteht sich, daß die Spiralfeder 70 die gesamte Anordnung aus Führungseinheit 20 und Trägerplatte 50 umgibt. Durch diese am äußeren Rand des Gehäuses 10 vorgesehene Anordnung der Spiralfeder 70 wird praktisch eine verkippungsfreie und dadurch besonders gleichmäßige und ruckfreie Betätigung des gesamten Taster-Schalt­ elementes und in Folge davon eine Vermeidung von Stick- Slip-Effekten erzielt.

Wie in Fig. 4 schematisch durch unterbrochene Linien angedeutet und in Fig. 6 detailliert dargestellt ist, können neben einer einzigen außermittig angeordneten Aufnahmefläche 24 auch noch weitere außermittig angeord­ nete Aufnahmeflächen 24 vorgesehen sein, an denen weitere Trägerplatten 50 mit weiteren Schaltelementen 52 oder Kontakt flächen angeordnet sein können, die weitere Abgriffsmöglichkeiten des gesamten Taster-Schaltelementes ermöglichen.

Das obenbeschriebene Taster-Schaltelement hat den Vorteil, daß es kompakt aufgebaut ist, daß es eine präzise, insbesondere gleichmäßige und ruckfreie Bedie­ nung ermöglicht und daß es darüber hinaus auf einfache Weise und daher besonders kostengünstig herzustellen ist.

Claims (11)

1. Wegsensor mit einer Führungseinheit, mit einem in der Führungseinheit entgegen der Rückstellkraft eines Rückstellmittels geführten Betätigungselements und mit Kontaktelementen zur Herstellung eines Schaltkontaktes in Abhängigkeit von der Position des Betätigungselements, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement gleichzeitig ein Träger (40) für wenigstens ein Abgriffselement ist, das auf einer an der Führungseinheit (20) angeordneten Abgriffsbahn zum Abgriff eines von der Position des Betätigungs­ elementes abhängigen Abgriffswert gleitet.

2. Wegsensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinheit (20) die Gestalt eines mit einer Zentralbohrung (21) versehenen Zylinders mit wenigstens einer axial verlaufenden, zur Zentralboh­ rung (21) hin durchgängigen Zylindermantelöffnung (23) aufweist, der im Bereich der Zylindermantelöff­ nung (23) wenigstens eine außermittige, parallel zur Längsachse verlaufende Aufnahmefläche (24) umfaßt.

3. Wegsensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abgriffsbahn im Bereich der Zylindermantelöffnung (23) auf einer an der Auf­ nahmefläche (24) befestigten Trägerplatte (50) angeordnet ist.

4. Wegsensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Betätigungselement ein Tasterelement (30) ist, das mit einem in der Zentralbohrung (21) längsverschieblich angeordneten Tasterführungsstift (32) verbunden ist, der einen zur Zylindermantelöffnung (23) komplementär ausge­ bildeten Träger (40) aufweist, auf dem wenigstens ein Abgriffselement angeordnet ist.

5. Wegsensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rückstellmittel eine die Führungseinheit (20) und die an ihr angeordnete Trägerplatte (50) umgebende Spiralfeder (70) ist, die sich an ihrem einen Ende an einem Tasterknopf (31) des Tasterelements (30) und an ihrem anderen Ende an einem am Gehäuse (10) des Wegsensors befe­ stigten Anschlag (60) abstützt.

6. Wegsensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Anschlag (60) eine Trägerplatte (61) ist, die über Kontaktelemente (62, 65) mit der an der Aufnahmefläche (24) angeordneten Trägerplatte (50) elektrisch leitend verbunden ist.

7. Wegsensor nach einem der voranstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Führungseinheit (20) Ausnehmungen für auf der Trägerplatte (50) angeord­ nete elektrische, elektronische Bauteile (52) aufweist.

8. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Träger ein Schleiferträger (40) und das Abgriffselement ein Schleifer (41) ist, der auf einer Abgriffsbahn gleitet.

9. Wegsensor nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Abgriffsbahn eine Widerstandsbahn (51) ist.

10. Wegsensor nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff über das Abgriffs­ element auf der Abgriffsbahn berührungslos erfolgt.

11. Wegsensor nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der Abgriff induktiv, kapazitiv, magnetisch oder optoelektronisch erfolgt.