DE9000737U1 - Biegsamer berührungsloser Sensor für Maschinen und Geräte - Google Patents

Description

VZ-PV 1/29/89
Ha/Gs

I-egsamei berüh~ungsloser Sensoi für Maschinen und Geräte

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung relativer Bewegungen zwischen Maschinenteilen und bewegten Bauelementen, insbesondre einzelner Maschinenteile der im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzten Vortriebsmaschinen mit Schaltkontakten und einem Auslöseelement.

Zur Überwachung im untertägigen Berg- und Tunnelbau eingesetzter Vortriebsmaschinen und ähnlicher Einrichtungen sowie ' .' auch im übrigen Industriebereich eingesetzter Maschinen werden die relativen Bewegungen zwischen einzelnen Maschinenteilen über Winkelgeber ermittelt und die entsprechenden Signale weitergeleitet und ausgewertet. Bekannt sind auch Drehwinkelgeber zur Messung der Verdrehung zweier Gelenkteile zueinander. Insbesondere diese Drehwinkelgeber, aber auch normale Geber, erfordern einen exakt zentrischen Einbau. Insbesondere beim nachträglichen Einbau ist ein solcher exakt zentrischer Einbau in der Regel nicht möglich oder nur

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mit erheblichem Aufwand möglich. Häufig sind die Gelenkpunkte nicht erreichbar oder aber es ist, wie beispielsweise be.? Schwimmbolzen, ein fester mechanischer Abgriff gar nicht möglich. In diesen Fällen sind gebogene Reedpotentiometer im Einsatz, die der speziellen Maschine bzw. dem Maschinenteil genau angepaßt sind. Hierbei ir- es notwendig, für jeden Gelenkpunkt einen eigenen mechachnischen und elektrisch verschiedenen GeL^r einzusetzen. Problematisch ist, daß diese Geber in antimagnetischen Metallgehäusen aus V4A-Stahl, aus Messing oder Rotguß untergebracht sind. Die Herstellung der-) artiger Metallgehäuse ist aufwendig und sehr teuer.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen, vorzugsweise im untertägigen Berg- und Tunnelbau einsetzbaren, unkomplizierten und unterschiedlich geformten Bauelementen anpaßbaren Geber zu schaffen.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Schaltkontakte von einer einer biegbaren Leiterplatte zugeordneten, gedruckten Schaltung gebildet ist, daß die Leiterplatte beidseitig mit Isoliermaterial beschichtet und daß das Auslöseelement ein Magnet '.st.

' Derartige Geber können zunächst einmal auch an den ungünstigsten Stellen eingesetzt werden, weil die die Schaltkontakte darstellende bzw. aufnehmende Leiterplatte biegbar ausgebildet ist, d.h. sie kann den jeweiligen Gegebenheiten entsprechend gebogen werden. Es kann dabei auf das aufwendige V4A-Stahlgehäuse oder das Gehäuse aus Messing oder Rotguß völlig verzichtet werden, zumal durch die beidseitige Beschichtung der Leiterplatte mit einem Isoliermaterial dei neue Geber elektrisch isoliert und staub- und wasserdicht, ist. Der Geber wird durch ein Auslöseelement in Form eines

Mtiqiiot:on, vorzugsweise eines Pefinanentmaqriehon, komplettiert, wobei flor H i. &eegr; s a t; v. derartiger Magnet' in sich bekannt j' ti. Für don hier vorgesehenen Einsatz ergibt s i ^h aber ein vorteilhaft einfacher Aufbau bzw. eine einfache Zuordnung sowohl des Permanentmagneten einerseits, wie der gedruckten Schaltung bzw. der Leiterplatte andererseits.

Vorteilhafterweise kann die gedruckte Schaltung auch Widerstände, Spulen, Kondensatoren und andere elektronische Bauelemente aufweisen, so daß sie für alle möglichen Einsatzfälle geeignet ist. Durch das Aufdrucken der entsprochenden Bauelemente ergeben sich günstige Abmessungen, so daß mit der Beschichtung aus Isoliermaterial gearbeitet werden kann, so daß die gesamte Schaltung auch viirksam gesichert ist. Die entsprechend ausgebildeten Geber sind damit sehr vielseitig einsetzbar, ohne daß der Herstellungsaufwand dadurch nennenswert vergrößert wurde.

Anstelle der mechanischen Schalter können auch magnetostritive Hableiterelemente zum Schalten der Bauelementkette in der Schaltung aufgedruckt werden.

Der erfindungsgemäße Geber kann jeder geraden, kreisförmigen oder sonstigen beliebigen Oberflächenkontur durch Aufkleben oder Aufschrauben angepaßt werden, da die Leiterplatte und die isolierende Beschichtung flexibel ausgebildet sind. Gerade für den untertägigen Bergbau ist damit eine Möglichkeit gegeben, auch komplizierte Maschinenteile bezüglich ihres Bewegungsablaufes genau und sicher zu überwachen, ohne daß schon beim Bau entsprechender Maschinen an die Integrierung solcher Geber gedacht werden muß. Sie können vielmehr auch im Nachhinein ohne Probleme angebracht werden und damit dort, wo sich beim untertägigen Einsatz Schwerpunkte bezüglich der Überwachungserfordernisse gezeigt haben.

Eine weitere Optimierung ist bezüglich der Anpaßbarkeit dadurch gegeben, daß die Leiterplatte als Endlosware ausgebildet ist. Der Geber kann damit nicht nur bezüglich seiner Flexibilität jeder beliebigen Oberflächenkontur angepaßt werden, sondern kann auch noch in beliebigen Längen abgeschnitten eingesetzt werden, so daß eine vollständige Anpaßbarkeit an diü jeweiligen Gegebenheiten vorhanden ist.

Statt eines gesonderten Klemmraumes und einer entsprechenden Isolierung sieht die Erfindung vor, daß die Anschlußstücke der Leiterplatte über einen Kunststoffvollverguß versiegelt sind.

Eine einerseits flexible und andererseits optimal isolierende Beschichtung kann gemäß der Erfindung ein Laminat aus Epoxidharz sein. Durch Zusätze kann dabei die statische Aufladung verhindert werden.

Auf die beschriebene Art und Weise ergeben sich Schaltkontakte in Art einer magnetosensitiven Folientastatur (Frintschalter), wozu zwischen der oberen und unteren Beschichtung ein magnetischer elektrischer Leiter und ein nichtmagnetischer elektrischer Leiter und dazwischen eine mit gestanzten Löchern versehene Dielektrikumschicht angeordnet ist. Ein entsprechender Sensor arbeitet berührungslos, so daß entsprechende Messungen wesentlich vereinfacht sind.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß eine gerade für den untertägigen Bergbau wegen ihrer vorteilhaft einfachen Bauweise, ihrer Anpaßbarkeit an die jeweiligen Gegebenheiten und ihre Schaltsicherheit optimal geeignete Vorrichtung geschaffen ist. Bei gedruckten Schaltungen entfallen spezielle Isolierungen der einzelnen Bauelemente.

Dadurch können die Bauteile kleiner als diskrete Bauteile gestaltet werden. Der Kontaktabstand von bisher '? mm kann noch weiter verringert und damit die Auflösung des Gebers erhöht werden. Probleme durch Lötbrücken, Kaltlötstellen und mechanische Beanspruchungen der Glaskörper der bisher meist eingesetzten Reedkontakte entfallen vollständig. Die beschriebenen Sensoren können damit für jede Art von Stellungsmessung von zwei zueinander bewegten Bauelementen eingesetzt werden. So kann auf einfache Art und Weise festgestellt werden, wie weit ein Hydraulikzylinder ausgefahren, ein Absperrschieber geöffnet oder eine Tür geöffnet ist. Außerdem können Winkelstellungen, die Pegelstände in Flüssigkeiten und ähnliches ermittelt werden. Vorteilhaft ist weiter, daß ein derartiger Geber bzw. Sensor praktisch als Wegwerfartikel angesehen werden kann, zumal er preisgünstig hergestellt werden kann.

Die Erfindung wird weiter anhand der Figuren erläutert. Dabei zeigen:

Figur 1 eine Darstellung des elektrischen Schaltprinzips und Figur 2 einen Sensor im Querschnitt.

Figur 1 zeigt einen vereinfachten Schaltplan eines Gebers 1, der eine gedruckte Schaltung 2 mit einer Anzahl von Widerständen 3, 4 aufweist. Dieser gedruckten Schaltung 2 ist ein Magnet 5 zugeordnet, über den die Schaltkontakte ausgelöst werden.

Figur 2 zeigt einen Sensor im Schnitt, wobei die Leiterplatte 6 aus einer oberen und unteren Beschichtung 7, 8 und dazwischen angeordnetem magnetisch elektrischen Leiter 9 und

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nichtmagnehi sch elektrischen Leiter 10, zwischen den wiederum eine Dielektrikumschicht 11 positioniert ist. Die üie lektrikumschicht 11 weist im Abstand angeordnete Löcher 12, 13, 14 auf.

Insbesondere Figur 2 verdeutlicht den einfachen Aufbau eines derartigen Gebers, der eine Art magnetosensitive Folientastatur darstellt.

fcigur 1 und Figur ? verdeutlichen, daß über den Magneten 5 jeweils die Schaltkontakte angesprochen werden, so daß di-&iacgr; jeweilige Lage bzw. Stellung von zwei zueinander bewegten Bauelementen genau gemessen werden können, über die entsprechenden Signale kann aufgezeigt werden, wie weit ein Hydraulikzylinder ausgefahren oder ein Absperrschieber geöffnet ist. Die flexible Ausbildung der Leiterplatte 6 erlaubt die Anpassung an jede beliebige Oberflächenkontur.

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1 Geber

2 gedruckte Schaltung

3 Widerstand, Spule oder Kondensator

4 Widerstand, Spule oder Kondensator

5 Magnet

6 Leiterplatte

7 Beschichtung oben

8 Beschichtung unten

9 magnetisch elektrischer Leiter

nichtmagnetisch elektrischer Leiter Dielektrik'imsschicht

12 Loch

13 Loch

14 Loch

Claims (5)

1. Vorrichtung zur Messung relativer Bewegungen zwischen Maschinenteilen und bewegten Bauelementen, insbesondere einzelner Maschinenteile von, beispielsweise im untertägigen Derg- und Tunnelbau eingesetzten Vortriebsmaschinen mit Schaltkontakten und einem Auslöseelement, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltkontakte von einer, einer biegbaren Leiterplatte (6) zugeordneten, gedruckten Schaltung (2) gebildet ist, daß die Leiterplatte beidseitig mit Isoliermaterial beschichtet und daß das Auslöseelement ein Magnet (5) ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

die gedruckte Schaltung (2) Widerstände (3, 4), Spulen,

Kondensatoren und andere elektronische Bauelemente

&pgr;ufW"ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leiterplatte (6) und die isolierende Beschichtung (7, 8) flexibel ausgebildet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, da6 die Leiterplatte (6) als Endlosware ausgebildet ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet., daß die Anschlußstücke der Leiterplatte (6) über einen Kunststoffvollverguß versiegelt sind.

&euro; Vorrichtung nach ^.:=;pr-. h 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der oberen \ii. unteren Beschichtung (7, 8} en ma^-<±tische~ elektrischer Leite- (9) und ein nichtmagnetischer elektrischer Leiter ''.■■") ur* dazwischen eine mit gestanzten Löchern (12, 13, 14) versehene Dielektrikumschicht (11} angeordnet ist.