DE4322825C1 - Haltevorrichtung für einen Meßgrößen aufnehmenden Gegenstand - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Haltevorrichtung für einen Meß­ größen aufnehmenden Gegenstand, insbesondere für einen Anlege­ fühler, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

DE 36 28 544 A1 offenbart eine solche Magnethalterung mit einem Gliederkörper, dessen Glieder, flache Polschuhplatten, von einem Magneten gespeist werden und gegeneinander parallel verschieblich sind, so daß der Körper annähernd jeder Ober­ flächenform angepaßt werden kann. Nach dem Anpassen des Gliederkörpers an der Auflagefläche werden die einzelnen Platten miteinander verriegelt und festgestellt. Der Glieder­ körper wird durch Magnetkraft an der Auflagefläche festgehal­ ten. Nachteilig bei einer solchen Haltevorrichtung ist jedoch, daß der Gliederkörper bei einem Wechsel der Auflagefläche stets von neuem angepaßt werden muß, daß die magnetische Haltekraft vergleichsweise klein ist und, insbesondere, daß die veränderliche Körperform des Gliederkörpers sowie der gesamte Aufbau der Magnethalterung bei bestimmten Arten von Anlegefühlern, insbesondere bei Schwingungsfühlern, die Meß­ werte beeinflußt.

DE 29 40 212 C2 hingegen beschreibt eine magnetische Aufspann­ vorrichtung mit mindestens zwei weichen ferromagnetischen Polschuhen, die von mehreren Magneten gespeist werden. Die Polschuhe werden sowohl von einem dazwischen angeordneten Hauptmagneten gespeist als auch von umliegenden Sekundärmag­ neten, die so orientiert sind, daß sie den jeweiligen Pol­ schuhen jeweils Pole gleicher Polarität zuwenden. Die abge­ wandten Pole der Sekundärmagneten sind durch ein magnetisches Joch kurzgeschlossen. Diese Magnethalterung zeichnet sich zwar durch hohe magnetische Haltekräfte bzw. durch eine hohe magnetische Energiedichte an der Haltefläche aus, dies gilt aber im wesentlichen nur für plane ebene Oberflächen. Die genannte magnetische Aufspannvorrichtung ist für gekrümmte Oberflächen nicht geeignet.

DE-AS 10 32 441 offenbart eine Haftvorrichtung mit dauermag­ netisch erregten Haftpolschuhen. Diese sind unter Abstand in der Hafteinrichtung angeordnet, haben gleiche Polung und sind individuell beweglich gehaltert. Zwischen den äußeren Polschuhen befindet sich ein weiterer Polschuh mit umgekehrter Polung, und die Polschuhe können sich zueinander verschieben. Die Haftvorrichtung besitzt aber keinen Anschluß für einen Meßgrößen aufnehmenden Gegenstand.

Die Befestigung oder Halterung an einer magnetisierbaren Ober­ fläche kann auch durch einen Hufeisen- oder Topfmagneten erfol­ gen, der zur Erhöhung der Haltekraft und zur Überwindung von Unebenheiten an den Seiten bewegliche Polschuhe aufweisen kann. Derartige Magnethalter werden vornehmlich auch als Tür­ halter und Schrankverschluß eingesetzt. Sie sind aber gleich­ falls nur bedingt für ein Anlegen an gekrümmten Oberflächen geeignet. Auch bilden die seitlichen Polschuhe mit dem Magneten dazwischen nach dem Anlegen an einer gekrümmten Oberfläche eine Brücke, deren Eigenschwingung sich insbesondere bei Schwingungsfühlern negativ auswirken. Diese Eigenschwingungen sind insbesondere störend, wenn komplexe Schwingungsdaten von Lagern oder Wellen ausgewertet werden sollen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen Magnethalter zur Verfügung zu stellen, der die vorstehend genannten Nachteile des Stands der Technik überwindet. Der Magnethalter soll auf gekrümmten Oberflächen eine hohe Haftkraft besitzen und sich auch für Anlegefühler wie Schwingungsaufnehmer eignen; das heißt, die Aufnahme der Meßgrößen von der Oberfläche des Meßobjekts nicht beeinflussen.

Diese Aufgabe wird durch einen Magnethalter mit den Merkmalen nach Anspruch 1 gelöst. Bevorzugte Ausführungsformen der Er­ findung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

In der allgemeinen Ausführungsform umfaßt der Magnethalter ein Gehäuse mit individuell beweglichen Polschuhen gleicher Polarität sowie einen umgekehrt gepolten, stempelförmigen Polschuh, der beim Anlegen des Magnethalters an eine magne­ tisierbare Oberfläche von den Magnetkräften an das Objekt hingezogen wird. Die individuell beweglichen Polschuhe be­ stimmen zusammen mit dem verschieblichen Polstempel das mag­ netische Haltemoment. Erfindungswesentlich ist, daß die von den Magnetfeldquellen gespeisten beweglichen Polschuhe unter Abstand, am besten außenseitig, im Gehäuse angeordnet sind und gleiche Polarisation besitzen; daß in Nachbarschaft zu den beabstandeten Polschuhen ein von den Magnetfeldern ge­ speister, stempelförmiger Polschuh angeordnet ist und daß dieser umgekehrt dazu polarisiert ist; daß der stempelförmige Polschuh relativ zu den beweglichen Polschuhen und den Magnetfeldquellen verschieblich ist; daß der stempelförmige Polschuh für den Kontakt mit der magnetisierbaren Anlegefläche an seinem einen Ende eine definierte magnetisierbare Kontakt­ platte trägt; daß der stempelförmige Polschuh an seinem anderen Ende einen Anschluß für den Gegenstand trägt; daß ein Gehäuse oder Rahmen aus nichtmagnetisierbarem Material den verschieb­ lichen stempelförmigen Polschuh, die individuell beweglichen Polschuhe und die Magnetfeldquellen so festhält oder führt, daß nach Anlegen des Magnethalters die beweglichen Polschuhe an der Seite vorstehen und die Fläche des flachen oder gekrümm­ ten Auflagekörpers kontaktieren, der zu den Polschuhen umge­ kehrt polarisierte stempelförmige Polschuh an die Oberfläche des Auflagekörpers hingezogen und ein Magnetkreis geschlossen wird, wobei die Kraftlinien von den gleichpolarisierten äußeren Polschuhen durch die magnetisierbare Haltefläche des Auflage­ körpers hindurch zum einzig anders gepolten, stempelförmigen Polschuh gehen.

Ein derartiger Magnethalter besitzt den Vorteil, daß über den verschieblichen Polstempel beim Anlegen die Magnetkräfte quasi selbsttätigend den Magnetkreis schließen. Auch bei einem Wechsel der Auflagefläche müssen die Polschuhe nicht von Hand nachgestellt werden. Gleichzeitig steht eine in sich stabile und schwingungsfreie Magnethalterung zur Verfügung. Durch die Anordnung der Pole und Magnetfeldquellen werden ferner die Kraftlinien am Polstempel konzentriert, so daß ein beson­ ders fester magnetischer Kraftschluß zwischen Polstempel, der bevorzugt zugleich ein Fühlerstempel ist, und Objektober­ fläche zustandekommt.

Da der Pol- und Fühlerstempel stets senkrecht auf der Objekt­ oberfläche steht und wegen des guten Kraftschlusses zwischen der magnetisierbaren Oberfläche und dem Stempel, ist der er­ findungsgemäße Magnethalter besonders gut für Schwingungsfühler geeignet. Auch sind die Eigenschwingungen der Halterung an sich und an der Kontaktfläche - im Vergleich zu Tastspitzen - sehr klein. Bei dem erfindungsgemäßen Magnethalter können beispielsweise die Eigenschwingung auf über 20 bis 25 kHz gehoben werden, während die genannten herkömmlichen Halterungen mit Tastspitzen und/oder topf- und hufeisenartigen Magnetkon­ struktionen üblich Eigenschwingung zwischen 3 und 5 kHz be­ sitzen. Diese Frequenzen liegen aber im relevanten Vibrations­ bereich von Wellen und Drehlagern und stören die Auswertung des Vibrationsspektrums, beispielsweise für das Ausrichten und Justieren von rotierenden Maschinenanlagen.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist daher der stempelför­ migen Polschuh für die Aufnahme von Schwingungs- und/oder Beschleunigungsgrößen ausgelegt. Der Polschuh bzw. der Anlege­ fühler ist aber auch zur Aufnahme anderer Meßgrößen wie der Temperatur geeignet.

Die Magnetfeldquellen sind bevorzugt Permanentmagnete, obwohl selbstverständlich auch elektrische Magnete geeignet sind. Die beweglichen Polschuhe bestehen günstigerweise aus ferro­ magnetischem Material. Das gleiche gilt auch für den Schaft des Polstempels zwischen den Magnetkernen. Auch die Kontakt­ platte des Polstempels besteht aus magnetisierbarem, bevorzugt aus ferromagnetischem Material, um eine hohe Magnetfelddichte an der Haltefläche und insbesondere am verschieblichen Stempel zu erreichen.

Der Schaft des stempelförmigen Polschuhs ist in einer bevor­ zugten Ausführungsform zwischen zwei Magnetkernen angeordnet, und die beweglichen Polschuhe befinden sich an den vom Schaft entfernten außenliegenden Polenden. Der Schaft des stempelför­ migen Polschuhs ist zumeist rechteckig oder quadratisch, was zusammen mit im wesentlichen quader- oder zylinderförmig Mag­ netkernen eine besonders dichte Bauweise der Halterung erlaubt. Weiter bevorzugt ist, daß die beabstandeten Polschuhe platten­ förmig sind und jeweils frei beweglich schwimmend auf einer Nabe gelagert. Die Nabe kann einstückig mit dem Gehäuse oder Rahmen gebildet sein. Um die freie Beweglichkeit der außen­ liegenden Außenpolschuhe zu erhöhen, besteht ferner zwischen den außenliegenden beweglichen Polschuhe und dem Gehäuse bzw. dem Rahmen ein Spiel, so daß die Polschuhplatten beim Anlegen eventuell leicht verkippen können.

Das Gehäuse bzw. der Gehäuserahmen besteht erfindungsgemäß aus nichtmagnetisierbarem Material. Wichtig ist auch für eine stabile Halterung und zur Vermeidung von Eigenschwingungen, daß der stempelförmige Polschuh in der Halterung paßdicht geführt ist. Dies geschieht am besten direkt über die anlie­ genden Magnetkerne, gegebenenfalls zusammen mit Führungslöchern im Gehäuse oder Rahmen.

Die Erfindung ist nicht notwendig auf zwei Magnetfeldquellen zur Speisung der Polschuhe beschränkt. Erfindungsgemäß kann auch eine Anzahl Magnetkerne in komplexen Anordnung, gegebenen­ falls getrennt durch nichtmagnetisierbares Material oder Ge­ häuse- und Führungswände, rings um den Schaft des verschieb­ lichen Polstempels angeordnet sein. Die individuell beweglichen Polschuhe liegen dann an den vom Schaft entfernten außenliegen­ den Polenden.

Vorteile und Ausführungsformen der Erfindungen sind, aus den Beispielen und den Abb. ersichtlich. Es zeigt

Fig. 1 eine Aufriß des erfindungsgemäßen Magnethalters;

Fig. 2 einen Schnitt durch den Magnethalter entlang der Linie A-A von Fig. 1.

Siehe Fig. 1. Der Magnethalter 10 weist in einem Gehäuse 12 unter Abstand zwei plattenförmige Polschuhe 16, 16′ auf, die jeweils von einem Permanentmagneten 20, 20′ gespeist werden und gleiche Polarität besitzen. Die Polarität der Permanent­ magneten sowie der Polschuhe ist beispielhaft durch N und S für Nord- und Südpol angedeutet. Die Polaritäten können insgesamt auch umgedreht sein. Zwischen den zwei quaderförmigen Permanentmagneten 20, 20′ befindet sich ein rechteckiger Polstempel 24, der zum Gehäuse 12, zu den Magneten 20, 20′ und zu den außenliegenden Polschuhen 16, 16′ im wesentlichen verschieblich ist. Beim Anlegen der Halterung 10 an einer magnetisierbaren Oberfläche (nicht gezeigt) wird der Polstempel 24 durch Magnetkräfte, angedeutet durch die Kraftlinien 28, an die Anlegefläche hinverschoben. Steht der Polstempel 24 zu weit vor, wird er mechanisch durch die Haltefläche zurück­ geschoben (siehe Doppelpfeil). Die seitlichen Polschuhe 16, 16′ und der mittlere Polstempel 24 stehen aus dem Gehäuse 12 vor. Nur sie berühren beim Anlegen der Halterung 10 die Haltefläche. Die Magneten 20, 20′ sind durch den Gehäuseboden 12a im Gehäuse festgehalten. Die Magneten 20, 20′ können daher zugleich als Führung für den mittleren Polstempel 24 dienen. Der Polstempel 24 trägt vorzugsweise eine genormte Kontakt platte 22 aus magnetisierbarem Material. Der Schaft des Pol­ stempels 24 und die Polschuhe 16, 16′ bestehen aus ferromag­ netischem Material. Das Gehäuse 12 hingegen besteht aus nichtmagnetisierbarem Material, vorzugsweise aus VA-Stahl, Aluminium oder Kunststoff. Am rückwärtigen, oberen Ende trägt der Polstempel 24 einen Anschluß 26 für eine Sensoreinheit wie einen Schwingungsaufnehmer.

Siehe Fig. 1 und 2. Die seitlichen plattenförmigen Polschuhe 16, 16′ sind auf einer Nabe 18 frei beweglich und mit Spiel 14 im Gehäuse 12 gelagert. Fig. 2 zeigt einen Schnitt entlang der Linie A-A in Fig. 1. Das Loch 19 in den Polplatten 16 ist erheblich größer gehalten als die Nabe 18. Die Polplatten können somit nicht nur seitlich oder längs verkippen (siehe Doppelpfeil in Fig. 2), sondern sich auch etwas zur Haltefläche hinbewegen. Beim Anlegen des Magnethalters an eine magnetisier­ bare Oberfläche wird bei der gezeigten Polarität der Polschuhe 24, 16, 16′ ein Magnetkreis 28 geschlossen, der von den äußeren Polschuhen 16, 16′ durch die Auflagefläche hindurch zum Mittel­ stempel 24 geht. Der Anlegefühler kann durch Abreißen, Abkippen oder Abschieben wieder von der Haltefläche getrennt werden.

Claims (9)

1. Haltevorrichtung (10) für einen Meßgrößen aufnehmenden Gegenstand, insbesondere für einen Anlegefühler, die an einer magnetisierbaren Fläche eines flachen oder gekrümmten Körpers, wie einer Rohrleitung oder eines Lagergehäuses, magnetisch aufgespannt werden kann und mindestens zwei individuell bewegliche Polschuhe, die von Magnetfeldquellen gespeist werden, umfaßt, dadurch gekennzeichnet,
daß die individuell beweglichen Polschuhe (16, 16′) gleiche Polung besitzen und unter Abstand in der Halte­ vorrichtung (10) angeordnet sind,
daß in Nachbarschaft zu den beabstandeten gleich­ poligen Polschuhen (16, 16′) ein von den Magnetfeldquellen (20, 20′) gespeister stempelförmiger Polschuh (24) ange­ ordnet ist, der eine umgekehrte Polung besitzt,
daß der stempelförmige Polschuh (24) relativ zu den anderen Polschuhen (16, 16′) und den Magnetfeldquellen (20, 20′) verschieblich ist,
daß der stempelförmige Polschuh (24) für den Kontakt mit der magnetisierbaren Fläche an seinem einen Ende eine definierte magnetisierbare Kontaktplatte (22) trägt,
daß der stempelförmige Polschuh (24) an seinem ande­ ren Ende einen Anschluß (26) für den Gegenstand trägt, und
daß ein Gehäuse (12, 12a) oder Rahmen den verschieb­ lichen stempelförmigen Polschuh (24), die individuell beweglichen Polschuhe (16, 16′) und die Magnetfeldquellen (20, 20′) so hält oder führt, daß nach dem Anlegen der Haltevorrichtung (10) die individuell beweglichen Pol­ schuhe (16, 16′) aus der Haltevorrichtung vorstehen und die magnetisierbare Fläche des flachen oder gekrümmten Körpers kontaktieren, der stempelförmige Polschuh (24) von der Magnetkraft an die Oberfläche des Körpers ver­ schoben wird und der Magnetkreis (28) von den individuell beweglichen Polschuhen (16, 16′) durch die Fläche des flachen oder gekrümmten Körpers hindurch zum stempel­ förmigen Polschuh (24) geschlossen wird.

2. Haltevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Anlegefühler Schwingungs- und/oder Beschleuni­ gungsgrößen aufnimmt.

3. Haltevorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Magnetfeldquellen (20, 20′) Permanent­ magneten sind und die Polschuhe (16, 16′, 24) aus ferro­ magnetischem Material bestehen.

4. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des stempelförmigen Pol­ schuhs (24) zwischen zwei Magnetfeldquellen (20, 20′) angeordnet ist und die beweglichen Polschuhe (16, 16′) an den vom Schaft entfernten außenliegenden Polenden der Magnetfeldquellen (20, 20′) angeordnet sind.

5. Haltevorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Schaft des stempelförmigen Polschuhs (24) recht­ eckig oder quadratisch geformt ist, und die Magnetfeld­ quellen (20, 20′) im wesentlichen quader- oder zylinder­ förmig sind und zugleich den verschieblichen stempelför­ migen sowie beweglich gelagerte plattenförmige Polschuhe (16, 16′, 24) beanschlagen.

6. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die außenliegenden plattenförmigen Polschuhe (16, 16′) jeweils schwimmend um eine Nabe (18) gelagert sind.

7. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den außenliegenden bewegli­ chen Polschuhen (16, 16′) und dem Gehäuse (12, 12a) oder Rahmen ein Spiel (14) besteht.

8. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (12, 12a) oder der Rahmen aus nichtmagnetisierbarem Material besteht und die Magnet­ feldquellen (20, 20′) zusammen mit dem Gehäuse (12, 12a) eine Führung für den stempelförmigen Polschuh (24) dar­ stellen.

9. Haltevorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anzahl von Magnetfeldquellen (20, 20′), gegebenenfalls getrennt durch nichtmagnetisier­ bares Material, rings um den Schaft eines stempelförmigen Polschuhs (24) und die individuell beweglichen Polschuhe (16, 16′) an den vom Schaft entfernten außenliegenden Polenden der Magnetfeldquellen angeordnet sind.