DE3227245A1

DE3227245A1 - Weggeber

Info

Publication number: DE3227245A1
Application number: DE19823227245
Authority: DE
Inventors: Reiner 8781 Neuendorf Bartholomäus; Konrad 8775 Partenstein Schreier; Bernd 8771 Steinfeld Urlaub
Original assignee: Mannesmann Rexroth AG
Current assignee: Bosch Rexroth AG
Priority date: 1982-07-21
Filing date: 1982-07-21
Publication date: 1984-01-26
Also published as: DE3227245C2

Description

Weggeber.
Die Erfindung bezieht sich auf einen Weggeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Es ist bereits seit langem bekannt, zur Umformung von linearen Hubbewegungen, insbesondere der Hubbewegung des Ankers eines Proportionalmagneten, einen sogenannten Weggeber zu verwenden, der eine geeignete elektrische Größe erzeugt, die für den durchlaufenen Weg repräsentativ bzw. proportional ist und zur Fernübertragung geeignet ist.
Beispielsweise wird bei einem Widerstands-Meßgeber durch die Meßgröße ein Schleifer auf einer Widerstandswicklung verstellt und die Hubänderung in eine Widerstandsänderung umgeformt. Häufiger werden die kontakt- und stufenlos arbeitenden induktiven Weggeber verwendet, die je nach Konstruktion unterschiedliche Hübe erfassen können. Ein spezieller induktiver Weggeber verwendet einen Differentialtransformator, bei dem ein Eisenkern bezüglich einer Primär- und zwei Sekundärwicklungen bewegbar angeordnet ist.
Bei den bislang bekannten Weggebern treten verschiedene Nachteile auf, deren Überwindung sich die Erfindung zum Ziel gesetzt hat. Beispielsweise macht ein induktives Meßsystem einen kostenintensiven Generator/Demodulator notwendig, um die gewünschten Meßergebnisse zu erzielen. Ferner haben die bekannten Weggeber eine verhältnismäßig platzgreifende Baugröße und eine große Temperaturabhängigkeit.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einenWeggeber gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß die Nachteile des Standes der Technik vermieden werden.
Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung die Maßnahmen des Kennzeichens des Anspruchs 1 vor, wobei sich bevorzugte Ausgestaltungen der Erfindung aus den von Anspruch 1 abhängigen Unteransprüchen ergeben.
Obwohl sich die erfindungsgemäßen Vorteile insbesondere und in überraschender Weise fUr einen Weggeber bei einem positionsgeregelten Elektromagneten ergeben, so betrifft die Erfindung doch auch einen Weggeber für den von einem Ventilkolben zurückgelegten Weg. Hinsichtlich der erfindungsgemäßen Ausbildung dieses Weggebers sei auf das Kennzeichen des Anspruchs 19 verwiesen. Bevorzugte Ausgestaltungen ergeben sich dabei aus de vom Anspruch 1 abhängenden Unteransprüchen.
Weitere Vorteile, Ziele und Einzelheiten der Erfindung ergeben sich insbesondere aus den Ansprüchen sowie aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung; in der Zeichnung zeigt: Fig. 1 eine Seitenansicht eines Proportionalmagneten mit angebautem erfindungsgemäßen Weggeber; Fig. 2 eine Draufsicht aus Richtung der Pfeile C-D in Fig. 1 auf den Weggeber; Fig. 3 eine an sich bekannte Signalgebervorrichtung; Fig. 4 einen Schnitt längs Linie A-B in Fig. 2 in vergrößerter Darstellung; Fig. 5 einen Schnitt längs Linie C-D in Fig. 1 in vergrößerter Darstellung.
Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß den Figuren 1 bis 5 ist ein Elektromagnet 1, vorzugsweise ein positionsgeregelter Elektromagnet oder ein sogenannter Proportionalmagnet mit einem Weggeber 2 ausgestattet, der über eine nicht gezeigte Signalleitung Meß- oder Wegsignale liefert, die für die vom nicht gezeigten Kolben des Elektromagneten 1 ausgeübten Hubbewegungen repräsentativ, insbesondere proportional sind.
Der Elektromagnet 1 hat ein - vgl. Fig. 1 - vorderes Ende 4 und ein hinteres Ende 5. Der nicht gezeigte Anker des Elektromagneten 1 besitzt ebenso eine (nicht gezeigte) vordere Lagerstange und eine in Fig. 4 gezeigte hintere Lagerstange 6.
Die hintere Lagers tange 6 kann in der hinteren Lagerbuchse 7 gleiten, die ihrerseits in der Magnetankerführung 8 des Elektromagneten 1 durch einen Sprengring 9 gehalten ist.
Mit dem hinteren Ende des Elektromagneten 1, insbesondere der hinteren Lagerstange 6 ist der Weggeber 2 kuppelbar.
Üblicherweise befindet sich am hinteren Ende 5 des Elektromagneten 1 ein Magnetabschlußdeckel, der für die Anbringung des Weggebers 2 im Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4 als Deckel 11 ausgebildet ist.
Erfindungsgemäß ist der Weggeber 2 in der Form einer Hall-Signalgebereinrichtung ausgebildet. Die Hall-Signalgebereinrichtung besteht im wesentlichen aus einem vorzugsweise in der Form eines Stabmagneten 12 ausgebildeten Meßorgan, welches bezüglich einer stationär angeordneten Signalgebervorrichtung 13 bewegbar angeordnet ist.
Der Stabmagnet 12 hat vorzugsweise einen kreisrunden Querschnitt und ist in einem Rohrelement 14 befestigt, beispielsweise eingeklebt. Das Rohrelement 14 ist auf der Längsachse 44 des Elektromagneten 1 angeordnet und steht mit einem geschlossenen Ende 15 mit der hinteren Lagerstange 6 des Elektromagneten 1 in Verbindung. Das Rohrelement 14 ist vorzugsweise in die hintere Lagerstange 6 eingeschraubt. Das Rohrelement 14 besteht vorzugsweise aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie beispielsweise aus Kunststoff, Aluminium oder nicht magnetisierbarem Stahl.
Koaxial zum Stabmagneten 12 ist ein Rohrteil 16 vorgesehen, welches an seinem hinteren Ende 17 geschlossen ist und an seinem vorderen Ende 18 offen ist, so daß das Rohrelement 14 aus dem Rohrteil 16 zum Zwecke seiner Verbindung mit der hinteren Lagerstange 6 herausragen kann. Vorzugsweise hat das vordere Ende 18 ein Außengewinde und ist mit diesem in den Magnetabschlußdeckel 11 gemäß Fig. 4 eingeschraubt, und zwar zur Erreichung einer druckdichten Ausbildung unter Zwischenlage eines O-Rings 20. Ein weiterer O-Ring 21 sitzt zwischen dem Außenumfang der Magnetankerführung 8 und einer im Deckel 11 ausgebíldeten Ringnut 29.
Der vom Rohrteil gebildete Raum steht über eine oder mehrere Axialbohrungen 72 in der Lagerbuchse 7 mit dem nicht dargestellten Magnetraum zum Flüssigkeitsaustausch in Verbindung.
Am Außenumfang des Rohrteils 16 befindet sich ein Rohrabschnitt 22, der die bereits erwähnte Signalgebervorrichtung 13 trägt.
Der Rohrabschnitt 22 ist zum Zwecke der Einstellung auf dem Rohrteil 16 beweglich und kann durch eine Einstellschraube 23 in einer gewünschten Position festgelegt werden. Der Rohrabschnitt 22 ist bei 24 abgeflacht, um eine Auflagefläche für die Signalgebervorrichtung 13 zu schaffen und um darüberhinaus die Signalgebervorrichtung 13 so dicht als möglich bezüglich des Stabmagneten 12 anzuordnen. Zur Erreichung eines möglichst hohen Wegsignals ist der Abstand zwischen der Signalgebervorrichtung 13 und dem Stabmagneten 12 möglichst gering.
Das Rohrteil 16 besteht aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie beispielsweise nicht magnetisierbarem Stahl. Der Rohrabschnitt 22 und ebenso die Feststellschraube 23 bestehen aus einem nicht magnetisierbaren Material, wie beispielsweise nicht magnetisierbarem Stahl.
Um die gesamte Anordnung aus Stabmagnet 12 und Signalgebervorrichtung 13 herum ist eine Schutzhaube 30 vorgesehen, die an ihrem in Fig. 4 linken Ende 31 abeschlossen ist und mit ihrem rechten Ende über den Deckel 11 greift.
Die Schutzhaube 30 besteht zum Zwecke der Abschirmung vorzugsweise aus einem magnetisierbaren Material, wie beispielsweise Stahl oder Weicheisen.
Fig. 3 zeigt ein schematisches Schaltbild einer an sich bereits bekannten Signalgebervorrichtung. Die mit dem Stabmagneten 12 zusammenarbeitende Signalgebervorrichtung 13 weist ein Hall-Element 60 auf, dessen Ausgangsgrößen durch einen Verstärker 61 verstärkt werden. Ein Regulator 62 steht zum einen mit der Versorgungsspannung 63 und zum anderen mit der Kollektorleitung 64 eines Ausgangstransistors 65 in Verbindung. Ferner steht der Regulator über eine Leitung 66 sowohl mit dem Hall-Element 60 als auch mit dem Verstärker 61 in Verbindung. Eine Erdklemme 69 führt zum Hall-Element 60. Der Emitter des Ausgangstransistors 65 ist schließlich mit der Ausgangsklemme 66 der Signalgebervorrichtung 13 verbudnen.
Die Ausgangsklemme 66 liefert das gewünschte lineare Wegsignal, welches in geeigneter Weise weiterverarbeitet werden kann. Eine Signalgebervorrichtung gemäß Fig. 3 ist beispielsweise in der folgenden Literaturstelle beschrieben: Solid State Application Note; Note 1 der "MICRO SWITCH Division" der Firma Honeywell (Publication No. 84-05704.0 480).
Die Figuren 4 und 5 zeigen den Elektromagneten 1 mit angebautem Weggeber 2 in der Ruheposition. Bei Erregung des Magneten 1 verschiebt sich der Anker des Magneten und somit auch seine hintere Lagerstange 6 (vgl. Fig. 4) nach rechts, wodurch sich eine Verschiebung des Stabmagneten 12 gegenüber der Signalgebervorrichtung 13 ergibt, was infolge des Hall-Effekts eine Ausgangsspannung an der mit dem Ausgang 66 verbundenen signalleitung zur Folge hat. Diese Ausgangsspannung, d.h.
das Wegsignal, ist in ihrer Größe proportional zu dem vom Anker bzw. der hinteren Lagers tange des Magneten zurückgelegten Weg.
Durch die oben beschriebene und in den Ansprüchen beanspruchte Ausgestaltung wird erreicht, daß sich eine von Störeinflüssen unbeeinflußte Ausgangsspannung ergibt. Durch die einen kreisförmigen Querschnitt aufweisende Ausbildung des Stabmagneten 12 ist es möglich, diesen in einem ebenfalls kreisförmigen Querschnitt besitzenden Rohrelement 14 unterzubringen.

Claims

Ansprüche 1. Weggeber für einen positionsgeregelten Elektromagten mit dessen beweglichen,einen bestimmten Hubweg aufweisenden Magnetanker ein Meßorgan zur gemeinsamen Bewegung gekuppelt ist, welches bei Bewegung bezüglich einer stationär am Magnetgehäuse angeordneten Signalgebervorrichtung (13) diese zur Erzeugung eines elektrischen Wegsignals veranlaßt, welches proportional zu dem vom Magnetanker zurückgelegten Hubweg ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßorgan ein Magnet ist, der bezüglich einer ein Hall-Element (60) enthaltenden Signalgebervorrichtung (13) angeordnet ist.
2. Weggeber nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Magnet ein Stabmagnet (12) ist.
3. Weggeber nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabmagnet (12) auf der Längsachse (44) des Elektromagneten (1) angeordnet ist.
4. Weggeber nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabmagnet (12) im Querschnitt rund ist und in einem aus einem nicht magnetisierbaren Material bestehenden Rohrelement (14) befestigt ist, welches seinerseits am Magnetanker angeordnet ist.
5. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrelement (14) mit seinem einen Ende (15) an der hinteren Lagerstange (6) des Elektromagneten (1) befestigt ist, während das andere Ende freitragend angeordnet ist.
6. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrichtung (13) parallel zu, aber versetzt gegenüber der Magnetlängsachse (44) mittels eines Tragelements angeordnet ist.
7. Weggeber nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das aus nicht magnetisierbarem Material bestehende Tragelemenc ein Rohrteil (16) ist, welches am Magnetdeckel 11 befestigt ist.
8. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Rohrteil (16) an einem Ende (17) geschlossen und am anderen Ende (18) ein der Befestigung am Elektromagneten (1) dienendes Gewinde aufweist.
9. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrichtung (13) außen am Rohrteil (16) befestigt ist.
10. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Signalgebervorrichtung (13) auf einem aus nicht magnetisierbarem Material bestehenden Rohrabschnitt (22) angeordnet ist, der bezüglich des Rohrteils (16) koaxial und demgegenüber verschieblich angeordnet ist.
11. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (22) eine Abflachung (24) aufweist, auf der die Signalgebervorrichtung (13) befestigt ist.
12. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Rohrabschnitt (22) in Axialrichtung bezüglich des Stabmagneten (12) einstellbar angeordnet ist, wobei die Festlegung bezüglich des Rohrteils (16) vorzugsweise mittels einer Einstellschraube (23) erfolgt.
13. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine den Stabmagneten und die Signalgebervorrichtung umfassende Schutzhaube (30) aus magnetisierbarem Material vorgesehen ist.
14. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhaube am Elektromagneten befestigt ist.
15. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Schutzhaube (30) am Elektromagneten (1) anliegt und daran durch Befestigungselemente befestigt ist.
16. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge des Magneten ungefähr das Vierfache seines Durchmessers ist.
17. Weggeber nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Stabmagnet kreisförmigen Querschnitt besitzt.
18. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß durch Verwendung von 0-Ringen (20,21) eine druckdichte Ausbildung vorgesehen ist.
19. Weggeber nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Weggeber bei einem Ventil verwendet ist.