DE4312062A1 - Sensorsystem - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Sensorsystem umfassend einen Sensorkopf mit einem Sensorgehäuse und einen Halter zur Fixierung des Sensorkopfes an einem sich in einer Längs­ richtung erstreckenden Montagesegment eines Maschinenele­ ments.

Derartige Sensorsysteme sind aus dem Stand der Technik bekannt. Beispielsweise ist bei diesen bekannten Systemen der Halter ein vom Sensorgehäuse getrenntes Teil und beide sind gemeinsam auf das Maschinenelement aufsetzbar und dann fixierbar. Dies erfordert bei der Montage den Einsatz beider Hände zum Aufsetzen des Sensorsystems, bestehend aus Sensorkopf und Halter, und ebenfalls zum Fixieren desselben.

Die Maschinenelemente sind vorzugsweise Druckluftzylinder, wobei insbesondere deren Kolbenstellungen durch einen er­ findungsgemäßen Sensorkopf abfragbar sind.

Dabei ist der erfindungsgemäße Sensorkopf vorzugsweise ein Magnetfeldsensor, welcher ein Magnetfeld eines mit dem Kolben fest verbundenen Magneten im Druckluftzylinder detektiert, oder ein ein metallisches Element, wie z. B. einen metallischen Kolben, erkennender Sensor.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorsystem der gattungsgemäßen Art derart zu verbessern, daß dieses einfacher montierbar und justierbar ist.

Diese Aufgabe wird bei einem Sensorsystem der eingangs beschriebenen Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Sensorgehäuse einen den Halter in der Längsrichtung be­ grenzt verschieblich aufnehmenden Halteabschnitt umfaßt und daß der Halter ein auf den Halteabschnitt aufsetzbares Bügelteil sowie ein an dem Montagesegment zur in der Längsrichtung justierbaren Vorfixierung des Sensorkopfes einrastbares Halteteil umfaßt.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung ist somit darin zu sehen, daß einerseits der Halter auf dem Halteabschnitt begrenzt verschieblich aufgenommen ist und somit das Sen­ sorgehäuse nicht in Längsrichtung aus dem Halter heraus­ gleiten kann und andererseits der Halter in der Längs­ richtung zur Vorfixierung des Sensorkopfes justierbar ist, so daß noch eine Verschiebung des gesamten Sensorsystems entlang des Montagesegments zur genauen Justierung des Sensorkopfes möglich ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Halteteil mindestens eine von einer Feder in eine verrastende Stellung beaufschlagte Rastnase aufweist, da sich mit einer derartigen federbeaufschlagten Rastnase ein ein­ faches Einrasten des Halteteils an dem Montagesegment realisieren läßt.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn das Halteteil zwei auf gegenüberliegende Bereiche des Montagesegments einwirkende Rastnasen aufweist um ein einfaches Einrasten und andererseits ein sicheres Vorfixieren des Halteteils an dem Montagesegment zu gewährleisten.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß jede Rastnase einen Rastvorsprung am Montagesegment hintergreift, wobei vor­ zugsweise der Rastvorsprung eine sich in Längsrichtung des Montagesegments erstreckende Leiste ist. Ein Ausführungs­ beispiel eines derartigen Montagesegments sieht vor, daß das Montagesegment einen schwalbenschwanzähnlichen Quer­ schnitt mit auf gegenüberliegenden Seiten angeordneten Hinterschneidungen aufweist.

Hinsichtlich der Ausbildung des Halteabschnitts wurden im Zusammenhang mit den bisherigen Ausführungsbeispielen keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine vorteilhafte Lösung vor, daß der Halteabschnitt als Vertiefung zwischen sich beiderseits an diesem anschließenden Gehäuseab­ schnitten ausgebildet ist.

Besonders vorteilhaft ist es dabei, wenn der Halter in der Längsrichtung im wesentlichen spiel frei an dem Halteab­ schnitt fixierbar ist, um eine möglichst geringe Beweg­ lichkeit zwischen dem Sensorkopf und dem auf diesem auf­ setzbaren Halter zu schaffen.

Hinsichtlich der Verbindung zwischen dem Halter und dem Sensorkopf wurden im Zusammenhang mit den voranstehenden Ausführungen keine näheren Angaben gemacht. So sieht ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß der Sensorkopf an dem Halter vor einem Aufsetzen desselben auf das Montagesegment vorfixierbar ist, so daß vor der Mon­ tage des Sensorsystems bereits der Sensorkopf unverlierbar an dem Halter fixiert werden kann und somit ein einhän­ diges Verrasten des Halters an dem Montagesegment mitsamt dem an diesem fixierten Sensorkopf möglich ist.

Eine derartige Vorfixierung des Sensorkopfes am Halter läßt sich besonders einfach dann erreichen, wenn das Bügelteil mit einem den Halteabschnitt an dem Halter un­ verlierbar vorfixierenden Federelement versehen ist.

Eine zweckmäßige Realisierungsmöglichkeit sieht dabei vor, daß das Federelement den Halteabschnitt gegen eine Anlage­ fläche des Bügelteils drückt.

Im einfachsten Fall läßt sich dies konstruktiv dadurch realisieren, daß das Bügelteil den Halteabschnitt zwischen zwei Haltefingern einklemmt.

Eine besonders sichere Fixierung des Halteabschnitts ist dadurch gewährleistet, daß das Bügelteil den Halteab­ schnitt nicht nur zwischen zwei Haltefingern einklemmt sondern in einer U-förmigen Ausnehmung aufnimmt.

Eine besonders kostengünstige Lösung sieht dabei vor, daß das Federelement einen Haltefinger bildet.

Um den Sensorkopf bereits bei der Vorfixierung mit mög­ lichst wenig Spiel an dem Maschinenelement zu fixieren ist vorzugsweise vorgesehen, daß das Bügelteil mit einem das Sensorgehäuse gegen das Maschinenelement drückenden Feder­ element versehen ist.

Im einfachsten Fall ist das Federelement ein, mindestens zwei Schenkel aufweisender Federbügel, welcher den Halte­ finger mit umfaßt, mit einem Schenkel den Sensorkopf gegen das Maschinenelement drückt und mit dem anderen, als Haltefinger ausgebildeten Schenkel den Halteabschnitt zwischen den beiden Haltefingern einklemmt.

Im Zusammenhang mit der Erläuterung der bisherigen Ausfüh­ rungsbeispiele wurde nicht näher auf die Integration von Bügelteil und Halteteil eingegangen. So sieht ein beson­ ders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel vor, daß die Halte­ finger mit ihren Endabschnitten das Halteteil bilden.

Um eine endgültige, vorzugsweise kraftschlüssige Fixierung des Halters an dem Montagesegment zu erreichen ist vor­ zugsweise vorgesehen, daß die das Halteteil bildenden End­ abschnitte mittels eines Fixierelements in Richtung auf das Montagesegment beaufschlagbar sind.

Vorzugsweise ist dabei vorgesehen, daß das Fixierelement die beiden Haltefinger in Richtung aufeinanderzu beauf­ schlagt.

Hinsichtlich der Anordnung des Fixierelements relativ zu den Haltefingern wurden bislang keine näheren Angaben gemacht. So sieht eine konstruktiv besonders einfache Lösung vor, daß das Fixierelement an einem Gabelschenkel einer Gabel gehalten ist, deren anderer Gabelschenkel einen der Haltefinger bildet.

Um zusätzlich auch eine vorteilhafte Fixierung des Halte­ abschnitts im Halter zu erzielen ist ferner vorgesehen, daß mit dem Fixierelement die Wirkung der Federelemente auf das Sensorgehäuse verstärkbar ist.

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

In der Zeichnung zeigt

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Sensorsystems und eines Ab­ schnitts eines Maschinenelements, auf welchem das Sensorsystem montierbar ist;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Halter ohne daß dieser auf einen Halteabschnitt eines Sensorgehäuses aufgesetzt ist und

Fig. 3 einen Schnitt durch einen auf das Sensorgehäuse aufgesetzten Haltewinkel, welcher zusätzlich mit einem Montagesegment des Maschinenelements ver­ rastet ist und somit das Sensorsystem an dem Maschinenelement vorfixiert.

Ein in Fig. 1 dargestelltes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Sensorsystems umfaßt einen als Ganzes mit 10 bezeichneten Sensorkopf, welcher ein Sensorgehäuse 12 aufweist. Dieses Sensorgehäuse 12 ist mit einer inneren Ausnehmung 14 versehen, in welcher eine in Fig. 1 nicht dargestellte Sensorelektrik angeordnet ist.

Das Sensorgehäuse 12 weist seinerseits einen Halteab­ schnitt 16 auf, welcher durch eine Mantelfläche eines im Querschnitt kreisförmigen Zylinders gebildet ist, und beiderseits des Halteabschnitts 16 Endabschnitte 18 und 20, welche in radialer Richtung über die den Halteab­ schnitt 16 bildende zylindrische Mantelfläche überstehen. Beispielsweise sind die Endabschnitte 16 und 18 quader­ förmig ausgebildet und stehen mit einanderzugewandten Quaderflächen 22 in radialer Richtung über die den Halte­ abschnitt 16 bildende zylindrische Mantelfläche über. Ferner sind die Endabschnitte 18 und 20 beispielsweise mit einem Fuß 24 bzw. 26 versehen.

Auf den Halteabschnitt 16 ist ein als Ganzes mit 30 bezeichneter Halter aufsetzbar, welcher eine umgekehrt U-förmige Gabel 32 umfaßt, wobei diese Gabel ihrerseits einen Mittelschenkel 34 und zwei parallel zueinander von dem Mittelschenkel ausgehend sich erstreckende Gabel­ schenkel 36 und 38 aufweist.

Mit dem als Ganzes mit 30 bezeichneten Halter ist der Sensorkopf 10 auf einem Montagesegment 40 eines Gehäuses 42 montierbar, wobei das Gehäuse 42 das eines als Ganzes mit 44 bezeichneten Maschinenelements, beispielsweise eines Druckluftzylinders, darstellt, und wobei der Sensorkopf 10 dazu dient, eine Stellung eines Kolbens 46, welcher in dem Maschinenelement in einer Längsrichtung 48 beweglich ist, beispielsweise in Endstellungen zu er­ fassen. Zur Montage des Sensorkopfes 10 mittels des Halters 30 in beliebigen Positionen in Richtung der Längs­ richtung 48, erstreckt sich das Montagesegment 40 eben­ falls parallel zur Längsrichtung 48 auf einer Außenseite 50 des Gehäuses 42. Somit ist der Sensorkopf 10 mittels des Halters 30 an beliebigen Stellen des Montagesegments 40 montierbar.

Wie in Fig. 2 und 3 dargestellt, umfaßt der Halter 30 an einem freien Ende 60 des Gabelschenkels 36 eine Nase 62, welche in Richtung des anderen Gabelschenkels 38 vor­ springt.

Zwischen den beiden Gabelschenkeln 36 und 38 sowie dem Mittelschenkel 34 liegt eine Ausnehmung 64 in welcher bei auf den Sensorkopf 10 aufgesetztem Halter 30 der Halteab­ schnitt 16 des Sensorgehäuses 12 liegt.

Die Ausnehmung 64 ist einerseits begrenzt durch eine Innenfläche 66 des Gabelschenkels 30, welche als Anlage­ fläche für den Halteabschnitt 16 dient.

Ferner ist die Ausnehmung 64 begrenzt durch eine Innen­ fläche 68 des Mittelschenkels 34 und eine Innenfläche 70 des Gabelschenkels 38. Längs der Innenflächen 68 und 70 erstreckt sich ein als Ganzes mit 72 bezeichneter Feder­ bügel, welcher mit einem Schenkel 74 an der Innenfläche 68 anliegt und im Bereich eines der Innenfläche 66 zuge­ wandten Endes 76 mit einem Niet 78 an dem Mittelschenkel 34 gehalten oder verschraubt oder ver­ schweißt oder in einer Ausnehmung verklemmt ist. Dieser Schenkel 74 liegt in einer Ausgangsstellung, in welcher der Halter 30 nicht auf den Halteabschnitt 16 aufgesetzt ist, vorzugsweise vollflächig an der Innenfläche 68 an.

Von einem dem Ende 66 gegenüberliegenden Ende führt eine Umbiegung 80 des Federbügels 72 zu einem Schenkel 82, welcher sich im wesentlichen längs der Innenfläche 70, jedoch vorzugsweise im Abstand von dieser erstreckt und an seinem der Umbiegung 80 gegenüberliegenden Endbereich mit einer in Richtung der Nase 62 umgebogenen Federnase 84 versehen ist.

Der Federbügel 72 ist dabei so vorgeformt, daß der Schen­ kel 82 im nicht auf den Halteabschnitt 16 aufgesetzten Zu­ stand einen Winkel mit der Innenfläche 70 einschließt und dabei im Bereich des die Federnase 84 tragenden Endes einen größeren Abstand von der Innenfläche 70 aufweist als unmittelbar nach der Umbiegung 80. Somit dient der Feder­ bügel 72 dazu, mit einer der Innenfläche 70 abgewandten Innenseite 86 des Schenkels 82 den Halteabschnitt 16 zu beaufschlagen und gegen die Innenfläche 66 der Ausnehmung 64 anzulegen.

Der Halter 30 ist nun, wie in Fig. 3 dargestellt, mit in der Ausnehmung 64 liegendem Halteabschnitt 16 auf das Montagesegment 40 aufsetzbar, wobei die Nase 62 und die Federnase 84 jeweils auf gegenüberliegenden Seiten eines Mittelteils 90 des Montagesegments 40 seitlich vorsprin­ gende Leisten 92 bzw. 94 hintergreifen. Vorzugsweise weisen das Mittelteil 90 und die Leisten 92 und 94 im Querschnitt eine Schwalbenschwanzform auf.

Der Federbügel 72 ist dabei aufgrund seiner Vorformung so ausgebildet, daß er die Federnase 84 in einer die Leiste 94 hintergreifenden Stellung hält und andererseits die Gabel 32 gegen die Leiste 92 zieht und somit auch die Nase 62 in einer die Leiste 92 hintergreifenden Stellung hält. Darüberhinaus hebt im auf das Montagesegment 40 aufge­ setzten Zustand des Halters 30 der Schenkel 74 von der Innenfläche 68 ab und beaufschlagt mit einer Innenseite 96 den Halteabschnitt 16 in Richtung des Gehäuses 42, insbe­ sondere des Montagesegments 40, während der Schenkel 82 nach wie vor mit seiner Innenseite 86 den Halteabschnitt 16 in Richtung der Innenfläche 66 beaufschlagt hält, so daß der Halteabschnitt 16 durch den Federbügel 72 in zwei quer zueinander verlaufende Richtungen 98 bzw. 100 beauf­ schlagt ist. Dabei sitzt der Sensorkopf mit den Füßen 24 und 26 der Endabschnitte 18 bzw. 20 auf dem Montagesegment 40 auf.

Dadurch, daß ferner noch die Endabschnitte 18 und 20 in einem derartigen Abstand voneinander angeordnet sind, daß sie jeweils an Seitenflächen 102 der Gabel 32 beiderseits des Halteabschnitts 16 anliegen, ist das Sensorgehäuse 12 gegenüber dem Gehäuse 42 in allen Richtungen fixiert.

Allerdings bewirkt die von dem Federbügel 72 auf die Nasen 62 und 84 ausgeübte Kraft keinen unverschieblich fixieren­ den Kraftschluß zwischen den Nasen 62 und 84 und dem Mon­ tagesegment 40, sondern eröffnet die Möglichkeit, den Halter 30 mitsamt dem Sensorgehäuse 12 auf dem Montage­ segment 40 in der Längsrichtung 48 zu verschieben, und zwar insbesondere um den Sensorkopf genau hinsichtlich der zu detektierenden Lagen, beispielsweise zur Anzeige der Endstellungen des Kolbens 46, zu justieren.

Um die endgültige Lage des Halters 30 in Längsrichtung 48 auf dem Montagesegment 40 unverschieblich festlegen zu können, ist der Gabelschenkel 38 in einem endseitigen Abschnitt 110 mit einer Fixierschraube 112 versehen, welche im eingeschraubten Zustand mit einer Stirnfläche 114 auf den Schenkel 82 des Federbügels 72 wirkt und zwar vorzugsweise in einem Bereich 116, welcher zwischen der Federnase 84 und einer Anlagelinie 118 der Innenseite 86 an dem Halteabschnitt 16 liegt, insbesondere in einem mittigen Bereich zwischen diesen beiden, so daß einerseits die Nase 62 und die Nase 84 eine noch stärkere und zu einer kraftschlüssigen Fixierung führende Kraft auf das Montagesegment 40 ausüben und andererseits eine zusätz­ liche Kraft in der Richtung 100 auf den Halteabschnitt 16 wirkt und diesen gegen die Innenfläche 66 anlegt, um auch hier eine spiel freie, kraftschlüssige und unverschiebliche Fixierung zu erhalten.

Darüberhinaus führt die Tatsache, daß die Federnase 84 einen umgebogenen Endabschnitt des Federbügels 72 dar­ stellt, welcher mit dem Schenkel 82 einen Winkel < 90° einschließt dazu, daß bei verstärktem Eindrücken der Federnase 84 hinter die Leiste 94 der Schenkel 82 ver­ stärkt in Richtung des Gehäuses 42 und somit auch der Schenkel 74 in dieser Richtung gezogen wird, so daß folg­ lich die Kraftwirkung des Schenkels 74 in der Richtung 98 auf den Halteabschnitt 16 ebenfalls zunimmt und somit einerseits der Halter 30 kraftschlüssig und spiel frei auf dem Montagesegment 40 sitzt und andererseits dieser mittels des Federbügels 72 den Halteabschnitt 16 ebenfalls kraftschlüssig und unverschieblich durch Beaufschlagung desselben mit einer Kraft in den Richtungen 98 und 100 fixiert.

Die Montage bei dem erfindungsgemäßen Sensorsystem erfolgt aufgrund der vorstehend beschriebenen Merkmale dergestalt, daß zuerst der Halter 30 den Halteabschnitt 16 des Sensor­ kopfes 10 übergreifend auf diesen aufgesetzt wird, wodurch bereits eine Vorfixierung des Sensorkopfes 10 relativ zum Halter 30 erfolgt und andererseits dann der Halter 30 mit­ samt dem von diesem gehaltenen Sensorkopf 10 auf das Mon­ tagesegment 40 des Maschinenelements 44 aufgesetzt wird, wobei zuerst die Federnase 84 hinter die Leiste 94 gesetzt wird und dann entgegen der Kraft des Federbügels die Nase 62 zum Hintergreifen der Leiste 92 gebracht wird. In die­ ser Stellung ist das System aus Sensorkopf 10 und Halter 30 noch in der Längsrichtung 48 auf dem Montagesegment 40 verschiebbar und erst bei genauer Positionierung des Sen­ sorkopfes 10 in der gewünschten Stellung erfolgt eine un­ verschiebliche Fixierung mittels der Fixierschraube 112.

Claims (19)

1. Sensorsystem umfassend einen Sensorkopf mit einem Sensorgehäuse und einen Halter zur Fixierung des Sensorkopfes an einem sich in einer Längsrichtung erstreckenden Montagesegment eines Maschinenele­ ments, dadurch gekennzeichnet, daß das Sensorgehäuse (12) einen den Halter (30) in der Längsrichtung (48) begrenzt verschieblich auf­ nehmenden Halteabschnitt (16) umfaßt und daß der Halter (30) ein auf den Halteabschnitt (16) aufsetz­ bares Bügelteil (32, 72) sowie ein an dem Montage­ segment (40) zur in der Längsrichtung (48) justier­ baren Vorfixierung des Sensorkopfes (10) einrast­ bares Halteteil (62, 84) umfaßt.

2. Sensorsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halteteil mindestens eine von einer Feder (72) in eine verrastende Stellung beauf­ schlagte Rastnase (62, 84) aufweist.

3. Sensorsystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeich­ net, daß das Halteteil zwei auf gegenüberliegende Seiten des Montagesegments (40) wirkende Rastnasen (62, 84) aufweist.

4. Sensorsystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rastnase (62, 84) einen Rastvor­ sprung (92, 94) am Montagesegment (40) hintergreift.

5. Sensorsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Halteab­ schnitt (16) als Vertiefung zwischen beiderseits sich an diesen anschließenden Gehäuseabschnitten (18, 20) ausgebildet ist.

6. Sensorsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Halter (30) in der Längsrichtung (48) im wesentlichen spielfrei an dem Halteabschnitt (16) fixiert ist.

7. Sensorsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Sensorkopf (10) an dem Halter (30) vor einem Einrasten des Halteteils (62, 64) an dem Montagesegment (40) un­ verlierbar vorfixierbar ist.

8. Sensorsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bügelteil (32, 72) mit einem den Halte­ abschnitt (16) unverlierbar vorfixierenden Federele­ ment (72) versehen ist.

9. Sensorsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bügelteil (32, 72) den Halteabschnitt (16) zwischen zwei Haltefingern (36, 82) einklemmt.

10. Sensorsystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeich­ net, daß das Bügelteil (32, 72) den Halteabschnitt (16) in einer U-förmigen Ausnehmung (64) aufnimmt.

11. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Federelement (72) einen Haltefinger (82) bildet.

12. Sensorsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Bügelteil (32, 72) mit einem den Sensorkopf (10) gegen das Maschinenelement (44) drückenden Federelement (72) versehen ist.

13. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 8 bis 12, da­ durch gekennzeichnet, daß das Federelement ein, min­ destens zwei Schenkel (74, 82) umfassender Feder­ bügel (72) ist.

14. Sensorsystem nach Anspruch 13, dadurch gekennzeich­ net, daß der Federbügel (72) mit einem Schenkel (82) einen der Haltefinger bildet.

15. Sensorsystem nach einem der voranstehenden An­ sprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltefinger (36, 82) mit einem Endabschnitt das Halteteil (62, 84) bilden.

16. Sensorsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeich­ net, daß die das Halteteil (62, 84) bildenden Endab­ schnitte der Haltefinger (36, 82) mittels eines Fixierelements (112) in Richtung aufeinanderzu be­ aufschlagbar sind.

17. Sensorsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeich­ net, daß das Fixierelement (112) einen Haltefinger (82) in Richtung des anderen Haltefingers (36) be­ aufschlagt.

18. Sensorsystem nach Anspruch 16 oder 17, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Fixierelement an einem Gabel­ finger (38) einer Gabel (32) gehalten ist, deren anderer Gabelfinger (36) einen der Haltefinger bildet.

19. Sensorsystem nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß mit dem Fixierelement die Wirkung des Federelements (72) auf das Sensor­ gehäuse (12) verstärkbar ist.