DE202005014666U1

DE202005014666U1 - Sensor zur Richtungserkennung

Info

Publication number: DE202005014666U1
Application number: DE200520014666
Authority: DE
Original assignee: VS SENSORIK GmbH
Current assignee: VS SENSORIK GmbH
Priority date: 2005-09-16
Filing date: 2005-09-16
Publication date: 2005-12-29
Anticipated expiration: 2015-09-17

Abstract

Sensor (40) zur Richtungserkennung mit mindestens zwei Sensorelementen, einem Gehäuse (50), in dem die mindestens zwei Sensorelemente untergebracht sind, und einer Befestigungsvorrichtung (10), um den Sensor so zu befestigen, dass die mindestens zwei Sensorelemente gegenüber einem zu vermessenden Objekt ausgerichtet sind,
dadurch gekennzeichnet, dass
an dem Gehäuse (50) eine Positionierfahne (60) angebracht ist, mit der das Gehäuse (50) in einer Spritzgussform positioniert werden kann, wobei
die Befestigungsvorrichtung (10) in Bezug zum Sensor (40) und der Positionierfahne (60) orientiert aufgespritzt ist.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen Sensor zur Richtungserkennung mit mindestens zwei Sensorelementen, einem Gehäuse, in dem die mindestens zwei Sensorelemente untergebracht sind, und einer Befestigungsvorrichtung, um den Sensor so zu befestigen, dass die mindestens zwei Sensorelemente gegenüber einem zu vermessenden Objekt ausgerichtet sind.
STAND DER TECHNIK
Zur Richtungserkennung in einem Bewegungssensor wird im Allgemeinen mindestens ein Differenzialsensorelement oder mindestens zwei Sensorelemente verwendet, die gegenüber der Bewegungsrichtung eines zu vermessenden Objektes ausgerichtet sind.
Zum Beispiel kann ein zweikanaliger Sensor zum Abtasten eines Zahnrades, einer Schlitzscheibe, einer Zahnstange, eines inkrementalisierten Magnetbandes oder einer inkrementalisierten Scheibe verwendet werden. Als Sensor kann z. B. ein magnetischer Pulsgeber, wie z. B. vom Typ HDI2 der VS Sensorik, verwendet werden.
Im Allgemeinen sind diese Sensoren in einem rotationssymmetrischen Gehäuse untergebracht, wie es in den 1 und 2 veranschaulicht wird. Das mindestens eine Differenzialsensorelement oder die mindestens zwei Sensorelemente sind in dem rotationssymmetrischen Gehäuse 5 so untergebracht, dass sie eine Bewegungsrichtung in einer Vorzugsrichtung erkennen können. D. h., dass das mindestens eine Differenzialsensorelement oder die mindestens zwei Sensorelemente hinsichtlich einer Vorzugsrichtung angeordnet sein müssen. Diese Vorzugsrichtung ist jedoch in einem rotationssymmetrischen Gehäuse nicht ersichtlich. Das Gehäuse muss deshalb bezüglich seiner Vorzugsrichtung gekennzeichnet werden. Dies erfolgt dadurch, dass der Sensor 4 eine seitlich abstehende Befestigungslasche 1 (siehe 1) oder eine Markierung 6 (siehe 2) aufweist. Besonders günstig ist dabei die Ausführung mit seitlicher Befestigungslasche 1, da dies den späteren Einbau des Gebers 4 erleichtert.
Die Fertigung solcher Sensoren wird folgendermaßen durchgeführt:

(A) Es wird ein Gehäuse 5 mit seitlicher Befestigungslasche 1 verwendet. Die Sensorelemente mit einem Anschlusskabel 3 werden bezüglich dieser Befestigungslasche 1 definiert angebracht. Danach wird das Sensorsystem durch Überstülpen einer Hülse geschützt.
(B) Das Sensorsystem ist vorgefertigt und wird in die Sensorhülse mit Befestigungslasche definiert (orientiert) eingebracht, fixiert (mechanisch mittels Klemmen oder Schrauben, alternativ dazu mittels Klebstoff) und/oder mittels Vergussmasse vergossen.

Die Gehäuse solcher Sensorsysteme werden entsprechend den räumlichen Gegebenheiten ausgelegt. Je nach Anwendungszweck müssen neue Gehäuse, die zur Befestigung für eine vorgegebenen Anordnung geeignet sind, ausgeformt werden. Für die Verwendung des Sensors zur Richtungserkennung in unterschiedlichen Vorrichtungen muss deshalb jeweils ein neues Gehäuse entworfen werden. Entsprechend sind die Stückzahlen klein und die Fertigungskosten hoch.
Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, die Fertigungseffizienz zu verbessern, z. B. indem ein Großteil des Gehäuses zum universellen Einsatz in großen Stückzahlen gefertigt werden kann.
Die Aufgabe wird gelöst durch einen Sensor der eingangs genannten Art, der dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse eine Positionierfahne angebracht ist, mit der das Gehäuse in einer Spritzgussform positioniert werden kann, wobei die Befestigungsvorrichtung in Bezug zum Sensor und der Positionierfahne orientiert aufgespritzt ist.
Alternativ dazu ist es möglich, an dem Gehäuse eine Markierung anzubringen, mit der das Gehäuse in einer Spritzgussform positioniert werden kann, wobei die Befestigungsvorrichtung in Bezug zum Sensor und der Markierung orientiert aufgespritzt ist.
Der Vorteil dieser beiden alternativen Ausführungsformen ist, dass ein Gehäuseteil einheitlich für sehr viele Sensoranwendungen des Sensors zur Richtungserkennung verwendet werden kann. An dieses Gehäuseteil kann dann die Befestigungsvorrichtung, die für jede Anwendung individuell eingestellt werden muss, mit vordefinierter Orientierung zu den Sensorelementen aufgespritzt werden. Durch die Positionierfahne oder die Markierung an dem Gehäuse kann die Spritzgussbefestigungsvorrichtung in einer vorbestimmten Orientierung zu den Sensorelementen für die Richtungserkennung angebracht werden.
In einer Ausführungsform weist die Positionierfahne eine Sollbruchstelle auf, so dass der Teil der Positionierfahne, der aus der Befestigungsrichtung herausragt, leicht entfernt werden kann. Da die Positionierfahne dazu dient, das Gehäuse in der Spritzgussform in einer bestimmten Orientierung zu halten, ist es nicht möglich, die Positionierfahne vollständig zu umspritzen. Zur Vermeidung von scharfkantigen Überständen, erleichtert deshalb eine Sollbruchstelle an der Positionierfahne, den nicht umspritzten Teil der Positionierfahne zu entfernen.
In einer Ausführungsform wird als Gehäuse eine zylinderförmige Hülse verwendet. Zylinderförmige Hülsen aus Metall oder Kunststoff sind eine weit verbreitete Gehäuseform und benötigen keine besonderen Anforderungen in der Fertigungstechnik.
In einer weiteren Anwendungsform ist die Positionierfahne so angeordnet, dass die Längsachse der Positionierfahne in radialer Richtung zur zylinderförmigen Hülse verläuft. Dadurch erhält der rotationsförmige Querschnitt der zylinderförmigen Hülse eine Vorzugsrichtung, die zu den zwei Sensorelementen ausgerichtet werden kann.
In einer anderen Ausführungsform sind die zwei Sensorelemente so in dem Gehäuse eingebettet, dass sie eine vordefinierte Orientierung in Bezug zu der Längsachse der Positionierfahne aufweisen. Dadurch sind die zwei Sensorelemente automatisch nach dem Einbau des Sensors an der vorbestimmten Position in der Lage, eine Richtungserkennung einer Bewegung durchzuführen.
In einer weiteren Ausführungsform ist die Positionierfahne über einen Führungsring an dem Gehäuse befestigt. Diese Anordnung ist aus folgenden Gründen vorteilhaft: Für gewöhnlich befindet sich am Sensorsystem, welches in die Hülse eingebracht wird, ein Anschlusskabel. Wird das Sensorsystem in der Hülse ausgerichtet (orientiert), dann besteht durch die Steifigkeit des Anschlusskabels die Gefahr, dass das Sensorsystem gegenüber der Hülse seine optimale Orientierung verlässt. Es muss somit beim Fixieren des Sensorsystems in der Hülse ein vergleichsweise hoher Aufwand betrieben werden. Wird dagegen zusätzlich ein Führungsring mit Fahne verwendet, muss beim Einbau der Sensoren in die Hülse nicht auf deren Orientierung geachtet werden. Die Orientierung erfolgt anschließend über den Führungsring, was vergleichsweise unproblematisch ist.
Weiterhin ist es möglich, Sensoren mit unterschiedlicher Orientierung des Sensorsystems (z. B. für Maßstäbe mit unterschiedlichen Periodenlängen) zu fertigen. Das Einbringen, Orientieren und Fixieren der Hülse mit dem Sensorsystem in den Führungsring mit Positionierfahne ist dann flexibel und senkt die Herstellungskosten.
In einer Ausführungsform ist die Markierung in Form einer Aussparung in der zylinderförmigen Hülse ausgebildet, in die ein Dorn oder Zapfen im Spritzwerkzeug eingreifen kann.
In einer weiteren Ausbildungsform umfassen die Sensorelemente optische, magnetische und/oder kapazitive Sensorelemente.
In noch einer anderen Ausführungsform ist mindestens ein Sensorelement ein magnetischer Pulsgeber, wie z. B. vom Typ HDI2 der VS Sensorik.
Im Folgenden werden Ausführungsformen anhand von begleitenden Zeichnungen erläutert, in denen
1 ein Beispiel eines Sensors zur Richtungserkennung mit einer seitlichen Befestigungslasche nach dem Stand der Technik zeigt;
2 ein weiteres Beispiel eines Sensors zur Richtungserkennung mit einer Markierung nach dem Stand der Technik zeigt;
3a und 3b eine zylinderförmige Hülse als Gehäuse mit einer seitlichen Positionsfahne gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 eine Sensorhülse mit eingebrachtem Sensorsystem und Anschlusskabel gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 eine Sensorhülse mit angespritztem Sensorkopf gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
6a und 6b eine Sensorhülse mit Positionierungsloch gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt;
7 eine Führungshülse mit Positionierfahne gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt; und
8 eine Sensorhülse mit Sensorsystem incl. Anschlusskabel unter Verwendung der Führungshülse gemäß der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Die 3, 4 und 5 betreffen eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform wird der Sensor am Ende seiner Herstellung mit einer seitlichen Befestigungslasche als Anbau und Orientierungshilfe, z. B. durch Umspritzen mit Kunststoff, versehen, wobei eine Positionierfahne 60, die an einer zylinderförmigen Hülse 50 angebracht ist, dazu dient, die Befestigungslasche in Bezug zu dem Sensor 40 auszurichten. Die Montage wird wie folgt durchgeführt:

1. Das Sensorsystem wird in eine Hülse 50 (z. B. aus Metall) mit einer seitlich abstehenden Positionierfahne 60 (siehe 3 und 4) orientiert zu dieser Positionierfahne 60 eingebracht. Danach wird das Sensorsystem in dieser Hülse 50 fixiert, z. B. vergossen.
2. Die Hülse 50 mit dem Sensorsystem (4) wird umspritzt. Dazu wird die von der Hülse 50 seitlich abstehende Positionierfahne 60 in einer im Spritzwerkzeug extra vorgesehenen Aussparung aufgenommen. So ist gewährleistet, dass der angespritzte Sensorkopf mit seitlicher Befestigungslasche 10 zum Sensorsystem ausgerichtet ist.
3. Der noch überstehende Rest der Positionierfahne 60 (siehe 5) wird entfernt. Für diesen Zweck ist an der Positionierfahne 60 eine entsprechende Bruchstelle 70 (Verjüngung) vorgesehen, die das Entfernen erleichtert.

Eine zweite Ausführungsform wird in 6 veranschaulicht. Anstelle der Positionierfahne 60 kann auch eine Markierung 90, z. B. eine Aussparung in der Metallhülse 50 (Positionierungsloch, siehe 6) eingebracht werden. In diesem Fall muss im Spritzwerkzeug ein entsprechender Dorn vorgesehen sein, der eine Ausrichtung der Befestigungsvorrichtung 10 zur Metallhülse 50 und den darin eingebauten Sensoren bewirkt. Das Loch, welches durch den Dorn im angespritzten Gebekopf gebildet wird, muss nachträglich aufgefüllt werden.
In den 7 und 8 wird eine dritte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung veranschaulicht. Anstelle der Hülse 50 mit Positionierfahne 60 wird eine Hülse 50 ohne Positionierfahne 60 sowie ein Führungsring 80 mit Positionierfahne 60 (siehe 7) verwendet. Dies hat den Vorteil, dass das Sensorsystem in die Hülse 50 eingebracht und fixiert (vergossen) werden kann, ohne auf eine besondere Ausrichtung des Sensorsystems in Bezug zur Hülse 50 zu achten. Ist das Sensorsystem in der Hülse 50 fixiert (z. B. die Vergussmasse ausgehärtet), dann wird die Hülse 50 mit dem Sensorsystem in den Führungsring 80 mit Positionierfahne 60 eingesetzt und gegenüber der Fahne 60 ausgerichtet (siehe 8). Danach wird die Hülse 50 mit dem Führungsring 80 fixiert, z. B. mittels eines schnellhärtenden Klebers (Sekundenkleber, UV-härtender Kleber oder thermisch härtender Kleber).
Das Orientieren des Sensorsystems gegenüber dem Gehäuse (Hülse) wird wie folgt realisiert: Das Gehäuse (Hülse) wird definiert in einen Prüfstand aufgenommen. In dem Prüfstand bewegt sich ein Maßstab mit definierter Periodenlänge (z. B. Zahnrad mit definiertem Abstand zwischen den Zähnen). Das Anschlusskabel, welches sich am Sensorsystem befindet, wird mit der Auswerteelektronik des Prüfstandes kontaktiert. Anschließend wird das Sensorsystem in das Gehäuse (Hülse) eingeführt und durch Verdrehen derart orientiert, bis die Auswerteelektronik des Prüfstandes die optimalen Signalwerte, z. B. Amplitude und/oder Phasenversatz, anzeigt. Ist der optimale Signalwert erreicht, wird das Sensorsystem in der Hülse fixiert, so dass ein nachträgliches Verdrehen des Sensorsystems relativ zum Gehäuse (Hülse) verringert wird.

Claims

Sensor (40) zur Richtungserkennung mit mindestens zwei Sensorelementen, einem Gehäuse (50), in dem die mindestens zwei Sensorelemente untergebracht sind, und einer Befestigungsvorrichtung (10), um den Sensor so zu befestigen, dass die mindestens zwei Sensorelemente gegenüber einem zu vermessenden Objekt ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (50) eine Positionierfahne (60) angebracht ist, mit der das Gehäuse (50) in einer Spritzgussform positioniert werden kann, wobei die Befestigungsvorrichtung (10) in Bezug zum Sensor (40) und der Positionierfahne (60) orientiert aufgespritzt ist.
Sensor (40) nach Anspruch 1, bei dem die Positionierfahne (60) eine Sollbruchstelle (70) aufweist, so dass der Teil der Positionierfahne (60), der aus der Befestigungsvorrichtung (10) herausragt, leicht entfernt werden kann.
Sensor (40) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Gehäuse (50) eine zylinderförmige Hülse ist.
Sensor (40) nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Positionierfahne (60) so angeordnet ist, dass die Längsachse der Positionierfahne (60) in radialer Richtung zum Gehäuse (50) verläuft.
Sensor (40) nach einem der Ansprüche 1 – 4, wobei die mindestens zwei Sensorelemente so in dem Gehäuse (50) eingebettet sind, dass sie eine vordefinierte Orientierung in Bezug zu der Längsachse der Positionierfahne (60) aufweisen.
Sensor (40) nach einem der Ansprüche 1 – 5, wobei die Positionierfahne (60) über einen Führungsring (80) an dem Gehäuse (50) befestigt ist.
Sensor (40) zur Richtungserkennung mit mindestens zwei Sensorelementen, einem Gehäuse (50), in dem die mindestens zwei Sensorelemente untergebracht sind, und einer Befestigungsvorrichtung (10), um den Sensor (40) so zu befestigen, dass die mindestens zwei Sensorelemente gegenüber einem zu vermessenden Objekt ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass an dem Gehäuse (50) eine Markierung (90) angebracht ist, mit der das Gehäuse (50) in einer Spritzgussform positioniert werden kann, wobei die Befestigungsvorrichtung (10) in Bezug zum Sensor (40) und der Markierung (90) orientiert aufgespritzt ist.
Sensor (40) nach Anspruch 7, wobei das Gehäuse (50) eine zylinderförmige Hülse ist.
Sensor (40) nach Anspruch 8, wobei die Markierung (90) eine Aussparung in der zylinderförmigen Hülse ist, in die ein Dorn oder Zapfen im Spritzwerkzeug eingreifen kann.
Sensor (40) nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die Sensorelemente optische, magnetische und/oder kapazitive Sensorelemente umfassen.
Sensor (40) nach Anspruch 10, wobei mindestens ein Sensorelement ein magnetischer Pulsgeber ist.