DE8503452U1

DE8503452U1 - Einrichtung zum beruehrungslosen abtasten eines bewegbaren magnetisierbaren teiles

Info

Publication number: DE8503452U1
Application number: DE19858503452
Authority: DE
Original assignee: Gebrueder Sulzer AG
Current assignee: Sulzer AG
Priority date: 1984-02-10
Filing date: 1985-02-08
Publication date: 1985-05-09
Also published as: SE8500609D0; CH663469A5; SE457188B; SE8500609L; JPS60171402A

Description

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P.5865 Stph

Gebrüder Sulzer Aktiengesellschaft, Winterthur, Schweiz I

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Einrichtung zum berührüngslosen Abtasten eines
bewegbaren magnetisierbaren Teiles.

Die Neuerung: betrifft eine Einrichtung zum berührungs- I losen Abtasten eines magnetisierbaren, relativ zur Ein- \ richtung bewegbaren Teiles, mit einer von Wechselstrom

i: durchflossenen, einen magnetisierbaren Kern aufweisenden } Spule, die von einer magnetisierbaren Hülse umgeben und

if durch an ihren Enden angeordnete, den radialen Abstand

zwischen dem Kern und der Hülse überspannende End- Ί scheiben aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff in der

Hülse fixiert ist, wobei die Hülse und der Kern an dem |

Ende, das dem abzutastenden bewegbaren Teil abgewendet h

ist, magnetisch miteinander verbunden sind. J

Es ist eine Abtasteinrichtung dieser Art bekannt, mit |

der die Anwesenheit des magnetisierbaren Teiles fest- |

gestellt werden kann. Durch den Wechselstrom in der |

Spule wird ein wechselndes Magnetfeld erzeugt. Tritt |

nun der magnetisierbar Teil in den Bereich der Einrich- p

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tung ein, wobei zwischen dieser und dem Teil ein Luftspalt besteht, so wird ein magnetischer Kreis geschlossen, und durch das wechselnde Magnetfeld entsteht/ ähnlich wie in ein^m Transformator; eine messbare selbstinduzierte elektrische Spannung. Diese Art von Abtasteinrichtungen wird oft zur kontaktlosen Messung von mechanischen Wegen verwendet, wie zum Beispiel dem Werkzeugvorschub bei Werkzeugmaschinen, der Lageänderung von Regelstäben in Nuklearreaktoren oder der Spindel von Ventilen. Es wurde festgestellt, dass die Empfindlichkeit der Anzeige einer solchen Abtasteinrichtung unter anderem vom Abstand zwischen dem inneren Umfang der Hülse und dem äusseren Umfang des Kernes an dem dem bewegbaren Teil zugewendeten Ende der Einrichtung abhängt. Da die Abtasteinrichtungen Spezialerzeugnxsse sind, die normalerweise nur in genormten Grossen auf dem Markt erhältlich sind, kommt es manchmal vor, dass eine bestimmte Normgrösse zuwenig empfindlich und die nächst grössere zu voluminös für den zum Einbau der Einrichtung verfügbaren Raum ist.

Es ist Aufgabe der Neuerung, die Empfindlichkeit einer Abtasteinrichtung der eingangs genannten Art auf einfache und kostengünstige Weise zu verbessern, ohne die Einrichtung selber zu verändern.

Diese Aufgabe wird neuerungsgemäss dadurch gelöst, dass die Hülse mindestens über einen Teil ihrer Länge an dem dem bewegbaren Teil zugewendeten Ende von einer magnetisierbaren Buchse umgeben ist, dass die Buchse an ihrem dem bewegbaren Teil zugewendeten Ende einen scheibenförmigen Abschlussdeckel aufweist, der aus einer nichtniagnetisierbaren Ringscheibe, die die Stirnfläche der Hülse sowie mindestens einen Teil des radialen Abstandes zwischen dem Kern und der Hülse

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überspannt, und einer zentralen magnetisierbaren, vor der" Stirnfläche des Kernes befindlichen Scheibe besteht. Versuche haben gezeigt, dass es durch das Anbringen der Buchse gelingt, den obenerwähnten Abstand so zu vergrÖssern, dass die Abtasteinrichtung die gewünschte Empfindlichkeit aufweist. Die Anwendung der Erfindung bedingt keine zusätzlichen Luftspalte oder sonstige Verschlechterungen des Magnetkreises gegenüber der bekannten Einrichtung, so dass wegen der Buchse auch keine neuen Streufelder entstehen. Vielmehr wird durch die neuerungsgemässe räumliche Vergrösserung des Magnetkreises ein Entstehen von Streufeldern erschwert, womit ein weiterer Vorteil der Neuerung vorhanden ist.

Ein zusätzlicher Vorteil dieser Lösung ergibt sich aus den Merkmalen des Anspruchs 5, gemäss dem die Buchse ausser der Magnetfunktion die Funktion als Druckhalteelement ausübt.

Ein Ausführungsbeispiel der Neuerung sowie ihre Vorteile werden in der folgenden Beschreibung anhand der Zeichnung näher erläutert, die einen Schnitt durch eine Abtasteinrichtung zeigt.

Eine Spule 1 ist mittels zweier Leiter 10 an eine nicht gezeigte Wechselstromquelle angeschlossen und enthält auf bekannte Weise einen magnetisierbaren Kern 2, wobei zwischen dem Kern und der Spule ein Kunststoffstützkörper 21 vorgesehen ist. Die Spule 1 und der Kern 2 sind von einer magnetisierbaren Hülse 3 umgeben, die über einen bodenartigen Abschnitt 3' mittels einer Verbindungssehraube 9 mit dem Kern 2 fest und elektrisch leitend verbunden ist. An ihren beiden Enden ist die Spule 1 mit je einer Endscheibe 4 bzw. 4' aus nichtmagnetisierbarem Werkstoff versehen, wobei die flachen,

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ringförmigen Endscheiben sowohl am Kern 2 wie an der Hülse 3 befestigt sind. Zwischen der Spule 1 und der Hülse 3 besteht ein zylindrischer Ringspalt 22. Die Hülse 3 weist einen elektrischen Kontakt 15 auf, und ein in der Zeichnung symbolisch dargestellter Spannungsmesser 16 zeigt die Spannungsdifferenz zwischen dem Kontakt 15 und der Erde 17 an. Auf der Hülse 3 befindet sich, mit dieser elektrisch leitend verbunden und eng an ihr anliegend, eine magnetisierbare Buchse 5, deren in der Zeichnung linkes Enda einen Flansch 5' aufweist. Im Bereich der Endscheibe 4 weist die Buchse 5 einen Abschlussdeckel 6 auf/ der aus einer Ringscheibe 7 und einer zentralen Scheibe 8 besteht. Die Ringscheibe 7 ist aus einem nichtmagnetisierbaren Material ^und überdeckt den radialen Abstand zwischen dem Kern 2 und der Hülse 3 sowie deren Stirnfläche. Sie weist an ihrem äusseren Umfang einen Rand 6' auf, der das benachbarte Ende der Hülse 3 in Achsrichtung etwas übergreift,- wozu die Buchse auf ihrer Innenseite mit einer entsprechend grossen Aussparung versehen ist. Die zentrale flache Scheibe 8 ist aus magnetisierbarem Material hergestellt und mit der Ringscheibe 7 zum Abschlussdeckel 6 fest verbunden. Sie berührt die Stirnfläche des Kerns 2 und ist elektrisch leitend mit dem Kern verbunden. Die beschriebenen Elemente bilden zusammen mit einer Platte aus nichtmagnetischem Werkstoff die Abtasteinrichtung 100, die mittels nicht gezeigter Schrauben elektrisch isoliert an einem Gehäuse 30 einer nicht näher dargestellten Werkzeugführung befestigt ist. Ein rechtwinklig zur Achse des Kerns 2 und in der Zeichenebene hin- und herbeweglicher Teil 40 aus magnetisierbarem Material bildet einen Werkzeughalter, dessen Bewegung durch die Einrichtung 100 berührungslos abgetastet wird. Zwischen dem AbschluKsdeckel 6 und dem beweglichen Teil 40 existiert ein enger Luftspalt 25.

Die Einrichtung 100 funktioniert wie folgt: Der über die Leiter 10 die Spule 1 durchfliessende Wechselstrom erzeugt ein wechselndes Magnetfeld. Tritt nun der bewegliche Teil 40 in dieses Magnetfeld ein, so schliesst er einen magnetischen Kreis mit dem Kern 2, der Buchse 5 und der Hülse 3,3', in dem das wechselnde Magnetfeld p.ine elektrische Wechselspannung induziert, die mit dem Spannungsmesser 16 erfasst wird. Durch Anordnung mehrerer Einrichtungen 100 entlang des Weges des bewegliehen Teils 40 ist es möglich, seine Lage ständig zu überwachen.

Je tiefer der bewegliche Teil 40 in das Magnetfeld der Spule 1 eindringt und je schneller er sich bewegt, desto grosser ist seine Wirkung auf den Verlauf der Amplitude bzw. der Frequenz der induzierten Spannung. Es ist somit möglich, mit genügend empfindlichen Spannungsmessern 16 - die z.B. als Registriergerät, als Gerät mit graphischer Anzeige oder sogar als hochempfindliches, an einem Rechner angeschlossenes Messsystem ausgebildet werden können - verschiedene Schlüsse betreffend der Position und der Bewegung des beweglichen Teils 40 zu ziehen. Diese Informationen können wiederum vorteilhaft für sehr feine Steuerungs- und/oder Regelungsvorgänge verwendet werden, was durch die hohe Empfindlichkeit der Einrichtung 100 möglich ist.

Die gezeichnete Ausführungsform enthält den einzigen Luftspalt 25 und weist sonst keine überflüssigen Störungen des Magnetkreises auf, so dass die Anwesenheit von Streufeldern auf ein Minimum reduziert ist.

Es sind andere Varianten der Neuerung möglich. So kann z.B. auf den Rand 6' des Abschlussdeckels 6 verzichtet werden, ohne dass dadurch die Eigenschaften der Ein-

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- 6 richtung 100 wesentlich verändert werden.

Bei grossen Wanddicken der Buchse 5 kann es vorteilhaft sein, diese mehrschichtig auszuführen. Es ist auch
möglich, zwischen der Buchse 5 - die unter Verzicht auf den Flansch 5¹ gegen den Teil 40 hin verkürzt werden
kann - und der Hülse 3 einen engen Luftspalt vorzusehen. Ein solcher enger Luftspalt ist auch zwischen der Stirnfläche des Kern 2 und der zentralen Scheibe 8 möglich.
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Claims

• I ■ · I« ■ #1111 • ·* ■·« · ·■· ■ ft ■ I ( · ■·« I1 ι ti · # r · · * «· · ι jit Gebrüder Sulzer AG P.5865 Stph Schutzansprüche

1. Einrichtung zum berührungslosen Abtasten eines magnetisxerbaren, relativ zur Einrichtung bewegbaren Teiles, mit einer von Wechselstrom durchflossenen, einen magnetisierbaren Kern aufweisenden Spule, die von einer magnetisierbaren Hülse umgeben und durch an ihren Enden angeordnete, den radialen Abstand zwischen dem Kern und der Hülse überspannende Endscheiben aus nichtmagnetisierbaren Werkstoff in der Hülse fixiert ist, wobei die Hülse und der Kern an dem Ende, das dem abzutastenden bewegbaren Teil abgewendet ist, magnetisch miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, dass die Hülse mindestens über einen Teil ihrer Länge an dem dem bewegbaren Teil zugewendeten Ende von einer magnetisierbaren Buchse umgeben ist, dass die Buchs« an ihrem dem bewegbaren Teil zugewendeten Ende einen scheibenförmigen Absehtussdeckel aufweist, der aus einer nichtmagnetisierbaren Ringscheibe, die die Stirnfläche der Hülse sowie mindestens einen Teil des radialen Abstandes zwischen dem Kern und der Hülse überspannt, und einer zentralen magnetisierbaren, vor der Stirnfläche des Kernes befindlichen Scheibe besteht.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegbare Teil geradlinig hin- und herbewegbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse an deir Hülse anliegt.

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4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zentrale Scheibe des Abschlussdeckels die Stirnfläche des Kernes

berührt.

5. Einrichtung nsch einem der Ansprüche 1 bis 4, mit sich über die ganze Länge der Hülse erstreckender Buchse, dadurch gekennzeichnet, dass die Buchse als drucktragendes Element ausgebildet ist.

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6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe des Abschlussdeckels an ihrem äusseren Umfang einen in Achsrichtung der Buchse verlaufenden Rand aufweist, der auf das benachbarte Ende der Hülse übergreift.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Ringscheibe des Abschlussdeckels eine konstante Wanddicke von höchstens 3 mm aufweist und dass die dem bewegbaren Teil zugewendete Fläche des Abschlussdeckels bündig mit der Stirnfläche der Buchse verläuft.

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