DE3127470A1 - Induktiver wegaufnehmer fuer ein fluidisches stellglied - Google Patents

Induktiver wegaufnehmer fuer ein fluidisches stellglied

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Description

ε. 715
9.6.1981 My/Pi
ROBERT BOSCH GMBH, JOOO STUTTGART
Induktiver Wegaufnehmer für ein fluidisches Stellglied
Stand der Technik
Die Erfindung geht aus von einem druckmitteldichten induktiven Wegaufnehmer für ein fluidisches Stellglied nach der Gattung des Hauptanspruchs. Es ist schon ein solcher Wegaufnehmer aus der DE-AS 29 ^1 195 "bekannt, "bei der die Primärspule und zwei Sekundärspulen eines Spulenkörpers in einem gespritztem Kunststoffgehäuse integriert sind, das auf ein einen magnetischen Kern aufnehmendes Druckrohr aufschiebbar ist. Zum Abgleich der Nullpunktlage des Wegaui'nehmerhuben zum Hub dos fluidischen Stellgliedes sind als Justagemittol zwei Muttern und zugeordnete Gewinde auf dem Druckrohr vorgesehen. Nachteilig bei diesem Wegaufnehmer ist, daß das Justieren des Gehäuses zum Abgleich der Hullpunktlage mit Hilfe der Muttern nur sehr schwer und in zeitraubender Weise möglich ist, zumal hierbei eine feinfühlige Verstellung bis auf ein hunderstel Millimet.er möglich sein soll. Ferner ist von lachteil·, daß der Wegaufnehmer keine Mittel aufweist, um die Kennliniensteilheit nachträglich zu beeinflussen. Besonders nachteilig ist auch die Ausbildung des Gehäuses, dessen ungenügende Stabilität tf©g©n äußer·" Beanspruchungen die grnaura Λ i'be i tsweisp den Wagaufnehmers beeinträchtigt.
Ferner ist au;; der DE-OS 29 15 595 ein induktiver Meßumformer bekannt, "hei dem zur Justierung der Kennliniensteilheit in ein Rohr aus magnetischem Matetfiäl -von einer Stirnseite her Schlitze eingebracht werden. Eine solche Maßnahme zur Änderung der Kennliniensteilheit hat den Nachteil, daß sie an einem Wegaufnehmer mit geschlossenem*" Gehäuse nachträglich schlecht durchführbar ist. Zudem kann bei Fehljustagen die Länge der Schlitze nicht wieder verkürzt werden. Ferner ist von Nachteil, daß bei diesem Meßumformer keine Mittel zur Nullpunkteinstellung vorgesehen sind.
Vorteile der Erfindung
Der erfindungsgemäße Wegaufnehmer mit den kennzeichnenden Merkmalen des Hauptanspruchs hat demgegenüber den Vorteil, daß er bei relativ einfacher und billiger Bauweise am fertigem Gerät eine von außen zugängliche Justage zum Abgleich der Nulipunktlage ermöglicht. Auf diese Weise können die Teile des Wegaufnehmers mit gröberen Toleranzen hergestellt werden, was sich kostensparend auswirkt.
Durch die in den Unteransprüchen aufgeführten Maßnahmen sind vorteilhafte Weiterbildungen und Verbesserungen des im Hauptanspruch angegebenen Wegaufnehmers möglich. Durch eine Ausbildung gemäß den Unteransprüchen 2 bis 7 läßt sich eine besonders einfache und kompakte Bauweise erreichen. Besonders zweckmäßig ist es, wenn dabei gemäß Anspruch 9 der" Spulenkörper und das Schneckenrad durch eine spielfreie Schnappverbindung gekoppelt sind, wodurch vor allem die Montage erleichtert wird. Durch diese Art der Schnappverbindung kann in besonderen Anwendungsfällen die den Spulenkörper belastende Feder vollkommen eingespart werden, was eine kompaktere Bauweise begünstigt. Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung ergibt sich gemäß Anspruch 10, wodurch die Steilheit der Kennlinie des Wegaufnehmers abgeglichen werden kann. Dabei ist besonders: günstig, daß durch diese Art der Abgleichung der Kennliniensteilheit
«UM o *
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der Abgleich der Nullpunktlage nicht beeinflusst wird. Eine Ausbildung nach Anspruch 1k ist dann besonders vorteilhaft, wenn besonders hohe Anforderungen an die Genauigkeit de» Wegaufnehmers gestellt werden, so daß eine vielleicht erforderliche Restspielbeseitigung erfolgt. Äußerst zweckmäßig ist auch eine Ausgestaltung nach Anspruch 15» da
hierdurch äußere, mechanische Beanspruchungen nicht den
Spulenkörper und damit die Genauigkeit des Wegaufnehmers beeinflussen können. Weitere besonders vorteilhafte Ausgestaltungen ergeben sich aus den übrigen Ansprüchen sowie der Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeichnung dargestellt und in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Es zeigen Figur 1 einen Längsschnitt durch den
induktiven Wegaufnehmer, Figur 2 ein Diagramm, das die
Ausgangsspannung des Wegaufnehmers abhängig von seinem
Hub zeigt. Figur 3 ein Schaltbild des Wegaufnehmers nach Figur 1 in vereinfachter Darstellung, und Figur k als
Einzelheit in vergrößertem Maßstab einen Spulenkörper,
der über eine Schnappverbindung formschlüssig mib einem
Schneckenrad verbunden ist.
Beschreibung des Ausführungsbeispiels
In Figur 1 ist der induktive Wegaufnehmer mit 10 bezeichnet. Er hat e-in druckdichtes, nur nach einer Seite hin offenes Druckrohr 11, das in einer Aufnahmebohrung 12 einen Kern 13 aus magnetischem Material aufnimmt. Vom Ke<rn 13 führt eine Verbindungsstange lh aus dem Druckrohr 11 heraus, die in an sich bekannter Weise mit einem fluidischen Stellglied in Verbindung steht, wie sie insbesondere Wege-, Druck- oder Stromventile aufweisen. In entsprechender Weise kann der Kern 13 auch mit dem Anker eines Proportional magneten etc. verbunden sein. Das Druckrohr 11 veiBt zum Bcfeabigen an
einem zugeordneten Maschinenteil an seinem offenen Ende ein Gewinde 15 auf, an dem sich ein Sechskant 16 anschließt. Auf dem Druckrohr 13 ist im Bereich zwischen Sechskant und seinem geschlossenen Ende ein Spulenkörper 17 axial verschiebbar geführt, der neben einer mittleren Primärspule 18 zwei Sekundärspulen 19, 21 aufweist. Darüberhinaus ist der Spulenkörper 17 auch axial verschiebbar in einer Sacklochbohrung 22 eines Gehäuses 23 geführt, das koaxial zum Druckrohr 11 angeordnet ist. Das Gehäuse 23 ist becherförmig ausgebildet und besteht aus einem inneren, rohrförmigen Gehäuseteil 20 sowie einem dieses umgebenden, 1^ becherförmigen, äußeren Gehäuseteil 20',die beide einen gemeinsamen Boden 20" aufweisen und zur gleichen Seite wie das Druckrohr 11 hin offen sind. Am äußeren Gehäuseteil 20' sind zum Befestigen nicht näher gezeichnete Augen angeformt. Das besonders stabile Gehäuse 23 schützt den Spulenkörper 17 und erhöht damit die Genauigkeit des Wegaufnehmers 10. Das Gehäuse 23 nimmt nahe seinem offenen Ende ein selbsthemmendes Schneckengetriebe 2k auf, das aus einer eigentlichen Schnecke 25 und einem dazugehörigem Schneckenrad 26 besteht. Das Schneckenrad 26 selbst besteht aus dem eigentlichen Stellrad 27, das mit sehr kleinem Spiel mit der Schnecke 25 kämmt und einem mit ihm fest verbundenen Gewindebund 28. Die Schnecke ?5 ist in einer Ebene gelagert, die senkrecht zur Längsachse des Gehäuses 23 verläuft, wobei sich die Achse der Schnecke 25 in einem eng tolerierten Abstand von der Längsachse des Gehäuses 23 befindet, der größer ' ist als der Außendurchmesser des Spulenkörpers 17· Das Schneckenrad 26 ist hohlzylindrisch ausgebildet, so daß es konzentrisch zum Druckrohr 11 liegen kann und ist mit Hilfe seines Gewindebundes 28 in einem zugeordneten, gehäusefesten Innengewinde 29 gelagert,, das am offenen Ende der Sacklochbohrung 22 ausgebildet ist. Im Bereich des Innengewindes 29 sind im Gehäuse 23 auf gegenüberliegenden Seiten der Sacklochbohrung 22 Schlitze 31 ausgebildet, in welche Stege 32 des Spulenkörpers 17 greifen.
Huf diese Weise ist der Spulenkörper 17 gegen Verdrehung gesichert im Gehäuse 23 geführt. Das Stellrad 27 ist im Durchmesser möglichst groß ausgebildet, sodaß sich mit Hilfe des Schneckengetriebes 2k eine möglichst gute Auflösung erzielen läßt. Zudem kann das Stellrad auf diese Weise den Sechskant 16 übergreifen9 was zu einer kompakten Bauweise des Wegaufnehmers 10 führt. Am inneren Ende der Sacklochbohrung 22 ist eine Feder 32 angeordnet, die sich am Gehäuse 23 abstützt und über den Spulenkörper 17 stets ein Anliegen des Gewindebundes 28 des Schneckenrades an einer gehäusefesten Gewindeflanke bewirkt. Auf diese Weise wird ein Spielausgleich geschaffen, wobei das Spiel weniger im.selbsthemmenden Schneckengetriebe 2k selbst als vor allem an der Lagerung des Gewindebundes 28 imlnnengewinde 29 des Gehäuse 23 auftreten kann. Zudem hält die Feder 32 den Spulenkörper 17 stets anliegend am Gewindebund 28.
In Höhe der Schnecke 25 weist das Gehäuse 23 eine parallel zur Sacklochbohrung 22 verlaufende Bohrung 33 auf, die eine elektrische Stelldrossel 3^ aufnimmt. Ein Schraubkern eimer Stelldrossel 3^ ist über eine Öffnung 36 von der Siirnseiteiadso&ehäuses 23 her zugänglich. Die aus dem Gehäuse 23 herausführenden,, elektrischen Anschlüsse des Weggebers 10 sind mit 37 bezeichnet.
Wie aus Figur 3 hervorgeht, die in vereinfachter Darstellung ein Schaltbild des Wegaufnehmers 10 zeigt, ist die elektrische Stelldrossel 3^ in Serie zur Primärspule geschaltet. Der Wegaufnehmer 10 ist in üblicher Weise an einen Oszillator 38 bzw. einen Demodulator 39 angeschlossen, aus dem über ein Filter M eine elektrische Ausgangsspannung U abgreifbar ist, die nach Größe und Polarität proportional zu dem an der Verbindungsstange 1 k eingegebenen Weg s ist.
Wie aus Figur 2 näher zu entnehmen ist, erfolgt diese proportionale Umwandlung des Eingangssignals "Weg s" in eine elektrische Spannung U nach der Kennlinie 42. Es kann nun vorkommen, daß zum Abgleich von Fertigungstoleranzen oder zur Ermöglichung gröberer Toleranzen bei einer Schlußprüfung Summenabgleiche durchgeführt werden müssen, wobei der Weggeber 10 eine Kennlinie 43 aufweist, die parallel zur Kennlinie 42 verlagert ist. Dxrch einfaches Verdrehen der Schnecke 25 am fertigen Gerät von außerhalb des Gehäuses 23 kann zum Abgleich der Nullpunktlage die Kennlinie 43 parallel zur Kennlinie 42 hin verlagert werden. Dies ist sowohl bei positiven wie auch bei negativen Abweichungen der Kennlinie 43·von der durch den Nullpunkt verlaufenden Kennlinie 42 möglich. Auf diese Weise kann der Abgleich der Nullpunktlage des Wegaufnehmers 10 zum Hub eines fluidischen Stellgliedes ohne große Schwierigkeiten am fertigen Gerät von außen und schnell vorgenommen werden, indem mit Hilfe des Schneckengetriebes 24 der Spulenkörper 17 relativ zum Kern 13 verschoben wird* Dabei hält die Feder 32 de'n Spulenkörper 17 stets am Schneckenrad 26 anliegend; so daß jegliches Spiel des Schneckenrades zum Gehäuse 23 hin ausgeschaltet wird. Stellt sich nach dem Abgleich der· fiullpunktlage heraus, daß die Kennlinie 44 nicht die gewünschte Steilheit aufweist, so kann zusätzlich durch Drehen des Sehraubkernes 35 die Induktivität der Stelldrossel 34 solange geändert werden, bis die gewünschte Steilheit gemäß Kennlinie 42 erreicht ist. Dabei ist besonders vorteilhaft, daß bei dieser Jüstäge mit Hilfe der Stelldrossel 34 der Nullpuhktäbgleich nieht mehr gestört wird. Die Steilheit der Kennlinie 42 kann auf diese Weise positiv oder negativ um ca* 20$ geändert werden* Mit Hilfe del? Schneckengetriebes 24 läßt sieh eine feinfühlige Einstellung des Spulenkörpers 17 er~ reichen, Wöbet die Auflösung noch ein hunderstel MiIIi= Meter betragen kann.
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Die Figur k zeigt einen geänderten Spulenkörper ^5 rait
einen anderen Schneckenrad If 6, der anstelle desjenigen in Weggeber 10 nach Figur 1 verwendbar ist. Hier sind beide Teile i+ 5» h6 durch eine spielfreie Schnappverbindung ^7 miteinander gekoppelt, wozu der Spulenkörper k$ an seinem dem Schneckengetriebe zugeordneten Ende federnde Krallen i+8 aufweist, in deren Ringnut k9 ein Innenbund 51 des Gewindebundes 28 greift. Spulenkörper i+5 und Schneckenrad k6 sind somit relativ gegeneinander verdrehbar und zudem spielfrei miteinander gekoppelt,
Diese Ausbildung der Schnappverbindung hat den Vorteil, daß diese TeiLe k5, k6 miteinander einfach raontierbar sind, und daß bei Anwendungsfällen, bei denen keine besondersUhöhe Anforderungen an die Genauigkeit gestellt werden, auf die Verwendung einer Feder 32 zum Spielaus-, gleich verzichtet werden kann, was zu einer äußerst kompakten Bauweise führt. In speziellen Anwendungsfällen mit sehr hohen Anforderungen an die Genauigkeit, kann auch hier eine Feder zum zusätzlichen, kraftunterstützenden Spielausgleich eingesetzt werden.
Selbstverständlich sind Änderungen an der gezeigten Aus- ^ führungsform möglich, ohne vom Gedanken der Erfindung abzuweichen. So kann.auch die Lage der Schlitze 31 variiert werden. Die Ausbildung des Gehäuses 23 in Verbindung mit der Schneckengetriebeverstellung und/oder der spielfreien Schnappverbindung zwischen Spulenkörper und Schneckenrad ι ergeben eine besonders vorteilhafte Kombination.

Claims (1)

  1. 9.6.1981 My/Pi
    ROBERT BOSCH GMBH, TOOO STUTTGART 1
    Ansprüche
    ( iy Druckmitteldichter induktiver Wegaufnehmer für ein fluidisches Stellglied, insbesondere Wege-, Druck- oder Stromventil, mit einem aus nichtmagnetischem' Werkstoff bestehenden Druckrohr', das einen magnetischen Kern aufnimmt und das an seinem offenen Ende Mittel zur druckdichten Befestigung am Stellglied aufweist und mit einem das Druckrohr umgebenden Spulenkörper, der von einem Gehäuse umgeben ist, sowie mit Justagemitteln zum Nullpunktabgleich des Wegaufnehmers, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (17) auf dem Druckrohr (11) und im Gehäuse (23) axial verschiebbar angeordnet ist, und daß die Justagemittel als ein im Gehäuse (23) angeordnetes Schnecken·
    • getriebe {2k) ausgebildet sind, das von außen verstellbar ist und daß der Spulenkörper (17) in seiner Längsrichtung spielfrei mit dem Schneckengetriebe (2^) gekoppelt ist.
    • ν ν · · · · 9 fc"i'·
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    _ O —
    2. Wegaufnehmer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (17) von einer spielausgleichenden Feder (32) belastet ist.
    3. Wegaufnehmer nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckengetriebe (2k) aus einer Schnecke (25) und einem Schneckenrad (26) besteht, wovon letzteres konzentrisch zum Druckrohr (11) im Gehäuse (23) angeordnet ist.
    h. Wegaufnehmer nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckengetriebe (2*0 nahe dem offenen Ende des Druckrohrs (11) und die Feder (32) nahe dessen geschlossenen Ende angeordnet ist.
    5. Wegaufnehmer nach Anspruch 3 oder h, dadurch gekennzeichnet, daß das Schneckenrad (26) mit einem G-ewindebund (28) in einem zugeordneten, gehäusefesten Innengewinde (29) gelagert ist.
    6. Wegaüfnehmer nach Anspruch 55 dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (17) kraftSchlussig am Getfindebund (28) anliegt.
    7. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 55 dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (17) gegen Verdrehung gesichert im Gehäuse (23) geführt ist.
    ■ · « « tt η t
    3 rf 7 4-7«
    8. Wegaufnehmer nach, einem der Ansprüche 3 "bis T5 dadurch gekennzeichnet 5 daß ein in die Schnecke ('25) greifendes Stellrad (27) des Schneckenrads (26) zwischen dem Gewindebund (28) und dem offenen Ende des Druckrohres (11) liegt.
    9. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1, 3 "bis 5» 7> 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (^5) mit dem Schneckenrad (^6) durch eine formschlüssige, spielfreie Schnappverbindung (hj) gekoppelt ist.
    10„ Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 9» dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuse (23) eine elektrische Stelldrossel (3k) angeordnet ist, die zur Primärspule (18) in Reihe geschaltet ist.
    11. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 1 bis 55 7S 8, dadurch gekennzeichnet, daß. das Gehäuse (23) den Spulenkörper Ej1, (17) in einer Sacklochbohrung (22) aufnimmt, an deren geschlossenen Ende sich die Feder (32) abstützt und an deren anderen offenen Ende ein Innengewinde (29) angeordnet ist.
    12 ο Wegaufnehmer nach Anspruch 10 und 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Stelldrossel (3*0 in einer parallel zur Sacklochbohrung (22) verlaufenden Bohrung (33) angeordnet und ihr Schraubkern (35) über eine in Längsrichtung des Gehäuses (Ji Ii) verlaufende üfi'rumg (36) KUK&ng lieh itil,.
    3427470
    13. Wegaufnehmer nach einem der Ansprüche 9 his 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Schnecke (25) und die Stell drossel (3*0 -auf derselben Seite "bezüglich des Spulenkörpers (J7) angeordnet sind.
    J U. Wegaufnehmer nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß der Spulenkörper (3 7) von eimer spielausgleichenden Feder belastet ist,
    15· Wegaufnehmer nach einem. :dec-- Ansprüche 1 bis 3 U, da*- durch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (23) aus einem den Spulenkörper (J7) aufnehmenden, inneren, rohrförmigen Gehäuseteil C2Q) und einem letzteres umgebenden, becherförmigen, äußeren Gehäuseteil (201) besteht, an dem zum Befestigen des Gehäuses (23) dienende Mittel angeordnet sind und daß beide Gehäuseteile (20, 20') einen gemeinsamgen Boden (20'') aufweisen und zur gleichen Seite wie das Druckrohr (13) hin o'dSfen sind.
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