EP0775835A2

EP0775835A2 - Position detection apparatus

Info

Publication number: EP0775835A2
Application number: EP96113214A
Authority: EP
Inventors: Kurt Dr. Stoll; Michael Streck
Original assignee: Festo SE and Co KG
Current assignee: Festo SE and Co KG
Priority date: 1995-11-22
Filing date: 1996-08-17
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2016-08-17
Also published as: DE59608134D1; EP0775835A3; DE29518539U1; EP0775835B1

Abstract

The device has a sensor arrangement which can be attached to one of the two parts with a signal line arrangement contg. at least one line connected to an evaluation device and at least two sensor units which can be positioned in different longitudinal positions. In the working positions the sensors in the sensor units are each in contact with at least one signal line. Several sensor units (38) can be commonly and simultaneously associated with at least one signal line (35) so that so that the same signal line is used to transfer their sensor (48) signals to the evaluation device. Each unit has an encoding device (55) which produces a characteristic coded signal for its sensor when activated, enabling the evaluation device (12) to identify the activated sensor.

Description

Die Erfindung betrifft eine Positionserfassungsvorrichtung zur Erfassung mehrerer Relativpositionen zwischen zwei relativ zueinander bewegbaren Bauteilen, mit einer an dem einen der beiden Bauteile festgelegten oder festlegbaren Sensoreinrichtung, die eine Signalleiteranordnung mit mindestens einem mit einer Auswerteeinrichtung verbundenen Signalleiter und wenigstens zwei in Arbeitsstellungen an unterschiedlichen Längspositionen der Signalleiteranordnung positionierbare und in den Arbeitsstellungen jeweils mit mindestens einem Signalleiter der Signalleiteranordnung kontaktierte, einen Sensor enthaltende Sensoreinheiten aufweist.The invention relates to a position detection device for detecting a plurality of relative positions between two components which can be moved relative to one another, with a sensor device which is fixed or can be fixed on one of the two components, which has a signal conductor arrangement with at least one signal conductor connected to an evaluation device and at least two in working positions at different longitudinal positions of the signal conductor arrangement sensor units that can be positioned and contacted in the working positions with at least one signal conductor of the signal conductor arrangement and containing a sensor.

Eine Positionserfassungsvorrichtung dieser Art geht aus der DE 39 23 063 C2 hervor. Sie umfaßt eine Signalleiteranordnung mit einer Mehrzahl von als Leiterbahnen ausgebildeten Signalleitern, die am Umfang des Gehäuses eines Arbeitszylinders angeordnet sind. Mit sogenannten Reed-Schaltern ausgestattete Sensoreinheiten sind stufenlos in unterschiedlichen Arbeitsstellungen längs der Signalleiteranordnung positionierbar, wobei sie jeweils mit zwei Signalleitern kontaktiert sind, die zu einer Auswerteeinrichtung führen. Bei Betätigung eines Sensors, beispielsweise durch ein am Kolben des Arbeitszylinders angeordnetes Betätigungselement, wird ein Stromkreis geschlossen, so daß ein Sensorsignal entsteht, das sich für weitere Steuerungsvorgänge verwenden läßt.A position detection device of this type emerges from DE 39 23 063 C2. It comprises a signal conductor arrangement with a plurality of signal conductors designed as conductor tracks, which are arranged on the circumference of the housing of a working cylinder. Sensor units equipped with so-called reed switches can be positioned continuously in different working positions along the signal conductor arrangement, each with two Signal conductors are contacted, which lead to an evaluation device. When a sensor is actuated, for example by an actuating element arranged on the piston of the working cylinder, a circuit is closed, so that a sensor signal is generated which can be used for further control processes.

Die bekannte Sensoreinrichtung ist insofern noch etwas aufwendig, als bei Verwendung einer größeren Anzahl von Sensoren eine entsprechend große Anzahl von Signalleitern erforderlich ist. Daraus resultiert wiederum eine große Anzahl von Steckverbindungen im Signalleiterverlauf zur Auswerteeinrichtung, bei denen mit der Zeit Funktionsbeeinträchtigungen auftreten können.The known sensor device is still somewhat complex in that a correspondingly large number of signal conductors is required when using a larger number of sensors. This in turn results in a large number of plug-in connections in the signal conductor course to the evaluation device, with which functional impairments can occur over time.

Zur Reduzierung des Verkabelungsaufwandes wurde in der DE 32 40 351 A1 bereits vorgeschlagen, eine Vielzahl von Sensoren mit einer Reihenschaltung von Widerständen zu kombinieren, so daß sich eine Widerstandskette ergibt und anhand des gemessenen Widerstandes auf den erregten Sensor und somit die Relativposition der bewegten Bauteile geschlossen werden kann. Bei dieser Positionserfassungsvorrichtung ist allerdings die Arbeitsstellung der einzelnen Sensoren nicht veränderbar. Für jeden Einsatzzweck bedarf es einer speziell ausgelegten Sensoreinrichtung. Werden zusätzliche Sensoren benötigt, um weitere Relativpositionen abzufragen, muß die Sensoreinrichtung durch eine entsprechend angepaßte ersetzt werden.In order to reduce the wiring effort, DE 32 40 351 A1 has already proposed combining a large number of sensors with a series connection of resistors, so that a resistance chain results and, based on the measured resistance, the excited sensor and thus the relative position of the moving components are concluded can be. With this position detection device, however, the working position of the individual sensors cannot be changed. A specially designed sensor device is required for every application. Additional sensors are required for more To query relative positions, the sensor device must be replaced by a correspondingly adapted one.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Positionserfassungsvorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, die bei reduzierter Anzahl der erforderlichen Signalleiter den Betrieb mit einer variablen Anzahl von Sensoren ermöglicht.It is the object of the present invention to provide a position detection device of the type mentioned at the outset which, with a reduced number of required signal conductors, enables operation with a variable number of sensors.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist vorgesehen, daß mehrere Sensoreinheiten gleichzeitig wenigstens einem Signalleiter der Signalleiteranordnung derart gemeinsam zugeordnet sind, daß zur Übertragung der bei Betätigung eines Sensors dieser Sensoreinheiten entstehenden Sensorsignale zur Auswerteeinrichtung jeweils die gleichen Signalleiter genutzt werden, und daß jede dieser mehreren Sensoreinheiten mit einer Codiereinrichtung ausgestattet ist, die bei Betätigung des zugeordneten Sensors ein für diesen charakteristisches Codiersignal hervorruft, anhand dessen die Auswerteeinrichtung den betätigten Sensor erkennt.To solve this problem, it is provided that several sensor units are simultaneously assigned to at least one signal conductor of the signal conductor arrangement in such a way that the same signal conductors are used to transmit the sensor signals to the evaluation device that are generated when a sensor of these sensor units is actuated, and that each of these multiple sensor units has one Coding device is equipped which, when the assigned sensor is actuated, produces a coding signal which is characteristic of the latter and on the basis of which the evaluation device recognizes the actuated sensor.

Auf diese Weise besteht weiterhin die Möglichkeit, Sensorsignale über fest installierte Signalleiter an die Auswerteelektronik zu übertragen und auf einzelne Kabelverbindungen zu verzichten. Darüber hinaus läßt sich eine variable Anzahl von Sensoren mit einer nur geringen Anzahl von Signalleitern anschließen. Die vorhandenen Signalleiter werden zur Übertragung der Sensorsignale mehrerer Sensoreinheiten verwendet, so daß die Hinzufügung einer weiteren Sensoreinheit keine Änderung an der Signalleiteranordnung bedingt. Zur Identifikation des jeweils betätigten Sensors verfügt jede Sensoreinheit über eine Codiereinrichtung, die bei Betätigung des Sensors ein charakteristisches Codiersignal hervorruft, das die Auswerteeinrichtung auswerten und somit auf den betätigten Sensor schließen kann. Da jeder Sensoreinheit ihre eigene Codiereinrichtung zugeordnet ist, ist das System sehr flexibel und kann, bei entsprechender Auslegung der Auswerteeinrichtung, mit einer beliebigen Anzahl von Sensoren ausgerüstet werden, die sich darüber hinaus variabel längs der in der Regel linear verlaufenden Signalleiteranordnung positionieren läßt.In this way it is still possible to transmit sensor signals to the evaluation electronics via permanently installed signal conductors and to dispense with individual cable connections. In addition, a variable number of sensors can be used with only a small number of signal conductors. The existing signal conductors are used to transmit the sensor signals of several sensor units, so that the addition of a further sensor unit does not require a change in the signal conductor arrangement. For identification of the respectively actuated sensor, each sensor unit has a coding device which, when the sensor is actuated, produces a characteristic coding signal which the evaluation device can evaluate and thus deduce the actuated sensor. Since each sensor unit is assigned its own coding device, the system is very flexible and, with the appropriate design of the evaluation device, can be equipped with any number of sensors, which can also be positioned variably along the generally linear signal conductor arrangement.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen aufgeführt.Advantageous developments of the invention are listed in the subclaims.

Besteht das mit der Sensoreinrichtung bestückte Bauteil wenigstens teilweise aus elektrisch leitendem Material, genügt prinzipiell ein Signalleiter, da die Rückführung der Sensorsignale über das Bauteil selbst erfolgen kann. Nicht immer ist jedoch gewünscht oder zulässig, das Bauteil selbst zur Signalübertragung heranzuziehen. Aus diesem Grunde und auch zur Verbesserung der Funktionssicherheit wird daher als empfehlenswert angesehen, die Signalleiteranordnung mit mehreren, insbesondere mit genau zwei Signalleitern zu versehen, die gleichzeitig mehreren Sensoreinheiten zugeordnet sind.If the component equipped with the sensor device consists at least partially of electrically conductive material, a signal conductor is sufficient in principle, since the sensor signals can be fed back via the component itself. However, it is not always desirable or permissible to use the component itself for signal transmission. Out for this reason and also to improve the functional reliability, it is therefore considered advisable to provide the signal conductor arrangement with a plurality, in particular with exactly two signal conductors which are simultaneously assigned to a plurality of sensor units.

Bevorzugt ist eine jeweilige Codiereinrichtung als Widerstandseinrichtung ausgebildet, die bei Betätigung des zugeordneten Sensors einen bestimmten elektrischen Widerstand hervorruft, der sich von der angeschlossenen Auswerteeinrichtung als Codiersignal auswerten läßt. Beispielsweise kann ein jeweiliger Sensor als Reed-Schalter oder sonstiges magnetfeldempfindliches Element ausgebildet sein, dem ein Ohmscher Widerstand in Reihe geschaltet wird, wobei die Ohmschen Widerstände der verschiedenen Sensoreinheiten unterschiedlich sind. In Abhängigkeit vom erregten Sensor ergibt sich somit ein ganz bestimmter elektrischer Widerstand, der sich beispielsweise über die Messung der Stromstärke in der Auswerteeinrichtung erfassen läßt und als Codiersignal dient, das die zuordnungsrichtige Identifikation des zugeordneten betätigten Sensors ermöglicht.A respective coding device is preferably designed as a resistance device which, when the associated sensor is actuated, produces a certain electrical resistance which can be evaluated as a coding signal by the connected evaluation device. For example, a respective sensor can be designed as a reed switch or other magnetic field-sensitive element to which an ohmic resistor is connected in series, the ohmic resistances of the different sensor units being different. Depending on the excited sensor, there is a very specific electrical resistance which can be detected, for example, by measuring the current in the evaluation device and which serves as a coding signal which enables the assigned actuated sensor to be identified with the correct assignment.

Die Signalleiter und die Sensoreinheiten sind zweckmäßigerweise in einem Schutzgehäuse untergebracht, das eine Beschädigung und Verschmutzung der empfindlichen Teile verhindert. Es besteht zweckmäßigerweise aus elektrisch isolierendem Material, so daß es ohne besondere Isoliervorkehrungen an dem einen der sich relativ zueinander bewegenden Bauteile festlegen läßt.The signal conductors and the sensor units are expediently housed in a protective housing that prevents damage and soiling of the sensitive ones Parts prevented. It expediently consists of electrically insulating material, so that it can be fixed to the one of the components moving relative to one another without special insulating measures.

Um die Arbeitsstellungen der Sensoreinheiten nach Bedarf einstellen zu können, verfügt das Schutzgehäuse zweckmäßigerweise über einen unter Abdichtung aufgesetzten, abnehmbaren Deckel, der sich zumindest annähernd über die gesamte Schutzgehäuselänge erstreckt und das Gehäuse-Innere im abgenommenen Zustand gut zugänglich macht.In order to be able to adjust the working positions of the sensor units as required, the protective housing expediently has a removable cover which is placed under a seal and which extends at least approximately over the entire length of the protective housing and makes the interior of the housing readily accessible when removed.

Die Positionserfassungsvorrichtung eignet sich sehr gut zum Einsatz im Zusammenhang mit Linearantrieben aller Art, insbesondere bei fluidbetätigten Arbeitszylindern, auch solchen kolbenstangenloser Art, wobei der einfache Aufbau auch Nachrüstungen möglich macht.The position detection device is very well suited for use in connection with all types of linear drives, in particular in the case of fluid-operated working cylinders, including those without a piston rod type, the simple structure also making retrofitting possible.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der beiliegenden Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigen:

Fig. 1: einen als fluidbetätigter Arbeitszylinder ausgebildeten Linearantrieb, der mit einer Positionserfassungsvorrichtung der erfindungsgemäßen Bauart ausgestattet ist,
Fig. 2: die Positionserfassungsvorrichtung gemäß Fig. 1 in vergrößerter Explosionsdarstellung,
Fig. 3: einen Querschnitt durch die Positionserfassungsvorrichtung gemäß Schnittlinie III-III aus Fig. 2 und 4,
Fig. 4: einen Ausschnitt der Positionserfassungsvorrichtung im Längsschnitt gemäß Schnittlinie IV-IV aus Fig. 3 und
Fig. 5: einen bevorzugten Schaltungsaufbau der Positionserfassungsvorrichtung in schematischer Darstellungsweise.

The invention is explained in more detail below with reference to the accompanying drawing. In this show:

Fig. 1: a linear drive designed as a fluid-operated working cylinder, which is equipped with a position detection device of the type according to the invention,
Fig. 2: 1 in an enlarged exploded view,
Fig. 3: 3 shows a cross section through the position detection device according to section line III-III from FIGS. 2 and 4,
Fig. 4: a section of the position detection device in longitudinal section along section line IV-IV of Fig. 3 and
Fig. 5: a preferred circuit structure of the position detection device in a schematic representation.

Die Fig. 1 zeigt einen Linearantrieb 1 in Gestalt eines fluidbetätigten Arbeitszylinders, insbesondere eines Pneumatikzylinders. Er besitzt ein Gehäuse 2, in dem ein Kolben 3 axial bewegbar angeordnet ist, wobei der Antrieb in an sich bekannter Weise über nicht näher dargestellte Druckmittelanschlüsse erfolgt, die mit dem den Kolben 3 enthaltenden Zylinderraum kommunizieren. An dem Kolben 3 ist eine Kolbenstange 4 angeordnet, die aus dem Gehäuse 2 herausragt.1 shows a linear drive 1 in the form of a fluid-operated working cylinder, in particular a pneumatic cylinder. It has a housing 2, in which a piston 3 is arranged to be axially movable, the drive being effected in a manner known per se via pressure medium connections, not shown, which communicate with the cylinder space containing the piston 3. A piston rod 4 is arranged on the piston 3 and protrudes from the housing 2.

Unmittelbar an das Gehäuse 2 ist eine Ventileinrichtung 5 angesetzt, über die die Druckbeaufschlagung des Kolbens 3 und dadurch dessen sowie die Linearbewegung der Kolbenstange 4 bedarfsgemäß hervorgerufen wird.A valve device 5 is located directly on the housing 2 is set, via which the pressurization of the piston 3 and thereby its as well as the linear movement of the piston rod 4 is caused as required.

Eine ebenfalls an den Linearantrieb 1 angesetzte, beispielsgemäß an der Ventileinrichtung 5 festgelegte Steuerelektronik 6 steuert die Betriebsweise der Ventileinrichtung 5. Sie kann ein eigenes Steuerprogramm enthalten, ist jedoch zweckmäßigerweise über ein Verbindungskabel 10 an eine übergeordnete Steuereinrichtung angeschlossen, die den Betrieb mehrerer Linearantriebe 1 und sonstige Komponenten koordinieren kann.Control electronics 6, likewise attached to the linear drive 1 and, for example, fixed to the valve device 5, controls the operating mode of the valve device 5. It can contain its own control program, but is expediently connected via a connecting cable 10 to a higher-level control device which enables the operation of several linear drives 1 and can coordinate other components.

Der Linearantrieb 1 ist mit einer Positionserfassungsvorrichtung 7 ausgestattet. Sie ermöglicht die Erfassung bestimmter Relativpositionen zwischen dem Gehäuse 2 und dem Kolben 3. Sie umfaßt eine beim Ausführungsbeispiel außen am Gehäuse 2 des Linearantriebes 1 festgelegte Sensoreinrichtung 8 und eine daran angeschlossene elektronische Auswerteeinrichtung 12. Letztere kommuniziert über ein Verbindungskabel 11 mit der Steuerelektronik 6.The linear drive 1 is equipped with a position detection device 7. It enables the detection of certain relative positions between the housing 2 and the piston 3. It comprises a sensor device 8, which in the exemplary embodiment is fixed on the outside of the housing 2 of the linear drive 1, and an electronic evaluation device 12 connected thereto. The latter communicates with the control electronics 6 via a connecting cable 11.

Die Sensoreinrichtung 8 des Ausführungsbeispiels umfaßt ein Schutzgehäuse 13, das im Hubbereich des Kolbens 3 außen an dem Gehäuse 2 lösbar festgelegt ist. Es hat Längserstreckung und ist parallel zur Längsachse 14 des Gehäuses 2 ausgerichtet. Um eine exakt parallele Ausrichtung zu ermöglichen, ist an einem Gehäuse-Unterteil 15 des Schutzgehäuses 13 eine rippenartig erhaben ausgebildete, längsverlaufende Befestigungsschiene 16 vorgesehen. Sie greift formschlüssig in eine längsseits offene Befestigungsnut 17 am Außenumfang des Gehäuses 2 ein. Die beispielsgemäße Befestigungsnut 17 ist nach Art einer T-Nut ausgebildet und die Befestigungsschiene stirnseitig eingeschoben. Die einander hintergreifenden Abschnitte verhindern ein Abnehmen des Schutzgehäuses 13 durch den Nuthals 18 der Befestigungsnut 17 hindurch.The sensor device 8 of the exemplary embodiment comprises a protective housing 13, which is detachably fixed on the outside of the housing 2 in the stroke region of the piston 3. It has a longitudinal extent and is parallel to the longitudinal axis 14 of the Housing 2 aligned. In order to enable an exactly parallel alignment, a longitudinally extending fastening rail 16 is provided on a lower housing part 15 of the protective housing 13. It engages in a form-fitting manner in a longitudinally open fastening groove 17 on the outer circumference of the housing 2. The exemplary fastening groove 17 is designed in the manner of a T-groove and the fastening rail is pushed in at the end. The mutually engaging sections prevent the protective housing 13 from being removed through the groove neck 18 of the fastening groove 17.

Das Schutzgehäuse 13 wird vervollständigt durch einen Gehäusedeckel 22, der im montierten Zustand eine längsseitige, dem Gehäuse 2 radial abgewandte Gehäuseöffnung 23 verschließt, über die bei abgenommenem Gehäusedeckel 22 ein im Innern des Schutzgehäuses 13 ausgebildeter Sensoraufnahmeraum 24 zugänglich ist.The protective housing 13 is completed by a housing cover 22 which, in the assembled state, closes a longitudinal housing opening 23 which faces radially away from the housing 2 and via which a sensor receiving space 24 formed in the interior of the protective housing 13 is accessible when the housing cover 22 is removed.

Das Schutzgehäuse 13 hat zweckmäßigerweise leistenförmige Gestalt mit kastenförmigem Aufbau. Die stirnseitigen Öffnungen sind durch Abschlußelemente 25, 25' verschlossen. Über das eine, beispielsgemäß das vordere Abschlußelement 25, ist das Schutzgehäuse 13 einenends fest mit dem Gehäuse 2 des Linearantriebes 1 verbunden, wobei eine im einzelnen nicht näher dargestellte Nutensteinverbindung 26 zur Anwendung kommen kann, an der die Befestigungsnut 17 beteiligt ist.The protective housing 13 expediently has a strip-like shape with a box-shaped structure. The end openings are closed by closing elements 25, 25 '. The protective housing 13 is permanently connected at one end to the housing 2 of the linear drive 1 via one, for example the front end element 25, a sliding block connection 26 not shown in detail can be used in which the mounting groove 17 is involved.

Das entgegengesetzte, beim Ausführungsbeispiel rückseitige Abschlußelement 25' bildet lediglich eine Zwischenwand, an die sich die beim Ausführungsbeispiel ein blockähnliches Gehäuse aufweisende Auswerteeinrichtung 12 anschließt. Letztere ist über Befestigungsschrauben 27 mit dem Schutzgehäuse 13 stirnseitig verschraubt, wobei das plattenähnliche Abschlußelement 25' dazwischen eingespannt ist. Vergleichbare Befestigungsschrauben 27 dienen zur Fixierung des vorderseitigen Abschlußelements 25 am Schutzgehäuse 13. Indem auch die Auswerteeinrichtung 12 beispielsweise über eine Nutensteinverbindung 26' am Gehäuse 2 des Linearantriebes 1 festgelegt ist, ergibt sich eine sichere, gehäusefeste Fixierung der Sensoreinrichtung 8, die hier mit der Auswerteeinrichtung 12 praktisch eine Baueinheit bildet.The opposite end element 25 'in the exemplary embodiment merely forms an intermediate wall, to which the evaluation device 12, which in the exemplary embodiment has a block-like housing, is connected. The latter is screwed onto the front side of the protective housing 13 via fastening screws 27, the plate-like closure element 25 'being clamped in between. Comparable fastening screws 27 serve to fix the front end element 25 to the protective housing 13. Since the evaluation device 12 is also fixed to the housing 2 of the linear drive 1, for example via a sliding block connection 26 ', the sensor device 8 is secured securely to the housing, which here is with the evaluation device 12 practically forms a structural unit.

Wenn die Auswerteeinrichtung 12 unmittelbar an das Schutzgehäuse 13 angesetzt ist, kann sie als Abschlußelement fungieren, so daß sich ein zusätzliches zwischengefügtes Teil 25' erübrigt.If the evaluation device 12 is attached directly to the protective housing 13, it can act as a terminating element, so that an additional intermediate part 25 'is unnecessary.

Um ein Eindringen von Schmutz in den Sensoraufnahmeraum 24 zu verhindern, sind an den beiden Abschlußelementen 25, 25' Axialvorsprünge 28 vorgesehen, die, eventuell mit Dichtungen versehen, stirnseitig in den Sensoraufnahmeraum 24 eingreifen und zweckmäßigerweise auch eine Zentrierung zwischen den Abschlußelementen 25, 25' und dem Schutzgehäuse 13 bewirken.In order to prevent dirt from penetrating into the sensor receiving space 24, the two end elements 25, 25 'axial projections 28 are provided which, possibly provided with seals, engage on the end face in the sensor receiving space 24 and expediently also bring about a centering between the end elements 25, 25' and the protective housing 13.

Wie aus Fig. 3 näher hervorgeht, ist der Gehäusedeckel 22 zweckmäßigerweise im Rahmen einer lösbaren Rastverbindung 32 am Gehäuse-Unterteil 15 festgelegt. Um eine dichte Verbindung zu schaffen, sind in den Sensoraufnahmeraum 24 im Gehäuse-Unterteil 15 längsseits zwei Dichtleisten 33 eingesetzt, die im Bereich der Gehäuseöffnung 23 über einander zugewandte flexible Dichtlippen 34 verfügen, die von innen gegen den aufgesetzten Gehäusedeckel 22 anliegen. Bei abgenommenem Gehäusedeckel 22 stehen die Dichtlippen 34 gemäß strichpunktierter Darstellung 31 ein Stück weit aus der Gehäuseöffnung 23 hervor, so daß sie beim Aufsetzen des Gehäusedeckels 22 von diesem nach innen umgebogen werden und auf Grund ihrer Gummielastizität bei fixiertem Gehäusedeckel 22 mit einem gewissen Druck gegen dessen Innenseite angepreßt werden.As can be seen in more detail in FIG. 3, the housing cover 22 is expediently fixed on the lower housing part 15 in the context of a releasable latching connection 32. In order to create a tight connection, two sealing strips 33 are inserted alongside in the sensor receiving space 24 in the lower housing part 15, which have flexible sealing lips 34 facing each other in the area of the housing opening 23, which bear against the fitted housing cover 22 from the inside. When the housing cover 22 is removed, the sealing lips 34 protrude a little way from the housing opening 23 according to the dash-dotted representation 31, so that they are bent inwards when the housing cover 22 is placed on it and, due to their rubber elasticity, with a fixed housing cover 22 with a certain pressure against it Be pressed inside.

In dem Sensoraufnahmeraum 24 ist eine aus mehreren Signalleitern 35 bestehende Signalleiteranordnung und eine Mehrzahl von Sensoreinheiten 38 aufgenommen. Beispielsgemäß sind genau zwei Signalleiter 35 vorhanden, die mit Abstand parallel zueinander angeordnet sind und parallel zur Längsachse 14 des Linearantriebes 1 verlaufen. Sie erstrecken sich in Längsrichtung des Schutzgehäuses 13, wobei sie am vorderen Gehäuseende frei enden, während sie am rückwärtigen Gehäuseende im Rahmen einer Steckverbindungseinrichtung 36 elektrisch an die Auswerteeinrichtung 12 angeschlossen sind.A signal conductor arrangement consisting of a plurality of signal conductors 35 and a plurality of sensor units 38 are accommodated in the sensor accommodation space 24. According to the example, there are exactly two signal conductors 35 which are connected to Are spaced parallel to each other and parallel to the longitudinal axis 14 of the linear drive 1. They extend in the longitudinal direction of the protective housing 13, where they end freely at the front end of the housing, while at the rear end of the housing they are electrically connected to the evaluation device 12 in the context of a plug connection device 36.

Die Signalleiter 35 sind vorzugsweise als Leiterbahnen konzipiert. Beim Ausführungsbeispiel sind sie über einen Teil ihres Umfanges elektrisch isoliert in jeweils eine der beiden Dichtleisten 33 der Sensoreinrichtung 8 eingebettet und fixiert. Ihr nicht bedeckter, beispielsgemäß leicht erhaben über die Dichtleisten 33 herausragender Kontaktabschnitt 37 erstreckt sich über die gesamte Länge des Schutzgehäuses 13 beziehungsweise die Länge des im Betrieb möglichen Hubes des Kolbens 3 des Linearantriebes 1. Bei den Signalleitern 35 handelt es sich zweckmäßigerweise um Metalldrähte.The signal conductors 35 are preferably designed as conductor tracks. In the exemplary embodiment, they are embedded and fixed electrically isolated over a part of their circumference in one of the two sealing strips 33 of the sensor device 8. Their uncovered contact section 37, which, for example, protrudes slightly above the sealing strips 33, extends over the entire length of the protective housing 13 or the length of the stroke of the piston 3 of the linear drive 1 that is possible during operation. The signal conductors 35 are expediently metal wires.

Die schon erwähnten Sensoreinheiten 38 verfügen über einen aus Fig. 3 und 4 gut ersichtlichen Halter 42. Über diesen Halter 42 sind sie an dem Schutzgehäuse 13 längsverschieblich gelagert und in beliebiger Längsposition lösbar festklemmbar. Der Kalter 42 ist über einen insbesondere einstückig angeformten Lagerfuß 43 längsverschieblich in einer am Grund des Sensorraumes 24 ausgebildeten, längsverlaufenden Befestigungsvertiefung 44 längsverschieblich geführt aufgenommen. Die Befestigungsvertiefung 44 ragt zweckmäßigerweise in die Befestigungsschiene 16 des Schutzgehäuses 13 hinein und kommt somit innerhalb der Befestigungsnut 17 relativ nahe dem Umfangsbereich des den Kolben 3 aufnehmenden Zylinderraumes 9 zu liegen. Eine an dem Halter 42 vorgesehene Befestigungseinrichtung 45 ermöglicht in jeder beliebigen, nachfolgend als Arbeitsstellung bezeichneten Längsposition der Sensoreinheit 38 eine gehäusefeste Fixierung. Sie arbeitet beim Ausführungsbeispiel mit der Befestigungsvertiefung 44 zusammen und verfügt über einen in dieser laufenden Nutenstein 46, der sich über eine bei abgenommenem Gehäusedeckel 22 von außen her zugänglichen Klemmschraube 47 mit den Wänden der Befestigungsvertiefung 44 verspannen läßt.The sensor units 38 already mentioned have a holder 42 which is clearly visible from FIGS. 3 and 4. Via this holder 42, they are mounted on the protective housing 13 so as to be longitudinally displaceable and can be releasably clamped in any longitudinal position. The cooler 42 is longitudinally displaceable in one by means of a bearing foot 43 which is in particular integrally formed thereon formed on the bottom of the sensor space 24, longitudinally extending fastening recess 44 guided in a longitudinally displaceable manner. The fastening recess 44 expediently protrudes into the fastening rail 16 of the protective housing 13 and thus comes to lie within the fastening groove 17 relatively close to the circumferential area of the cylinder space 9 receiving the piston 3. A fastening device 45 provided on the holder 42 enables the housing unit to be fixed in any longitudinal position of the sensor unit 38, hereinafter referred to as the working position. In the exemplary embodiment, it cooperates with the fastening recess 44 and has a sliding block 46 running in it, which can be clamped to the walls of the fastening recess 44 via a clamping screw 47 which is accessible from the outside when the housing cover 22 is removed.

Eine jeweilige Sensoreinheit 38 verfügt über einen Sensor 48, der zweckmäßigerweise als magnetfeldempfindliches Element ausgebildet ist und bei dem es sich im Falle des Ausführungsbeispiels um einen sogenannten Reed-Schalter handelt. Der Sensor 48 wird betätigt, wenn er in den Einfluß eines Magnetfeldes gerät. Dieses Magnetfeld stammt beim Ausführungsbeispiel von einem Permanentmagneten 49, der fest mit dem Kolben 3 verbunden ist. Beim Ausführungsbeispiel genügt ein relativ schwacher Permanentmagnet 49, weil der Sensor 48 in dem Lagerfuß 43 des Halters 42 und somit in unmittelbarer Nähe des Zylinderraumes 9 beziehungsweise des am Kolben 3 festgelegten Permanentmagneten 49 plaziert ist. Das Gehäuse 2 des Linearantriebes 1 besteht zweckmäßigerweise aus nicht-ferromagnetischem Material, um das Magnetfeld nicht negativ zu beeinflussen.A respective sensor unit 38 has a sensor 48, which is expediently designed as a magnetic field-sensitive element and, in the case of the exemplary embodiment, is a so-called reed switch. The sensor 48 is actuated when it comes under the influence of a magnetic field. In the exemplary embodiment, this magnetic field comes from a permanent magnet 49 which is fixedly connected to the piston 3. In the exemplary embodiment, a relatively weak permanent magnet 49 is sufficient, because the sensor 48 is placed in the bearing base 43 of the holder 42 and thus in the immediate vicinity of the cylinder space 9 or the permanent magnet 49 fixed on the piston 3. The housing 2 of the linear drive 1 expediently consists of non-ferromagnetic material in order not to negatively influence the magnetic field.

Bei dergestalt berührungsloser Betätigung eines Sensors 48 gelangt ein Sensorsignal über die Signalleiter 35 zur Auswerteeinrichtung 12. Die Verbindung zwischen einer jeweiligen Sensoreinheit 38 und den Signalleitern 35 stellen Kontaktelemente 53 her, die an der Sensoreinheit 38 mit dieser bewegbar festgelegt sind und bei montierter Sensoreinheit 38 an den Kontaktabschnitten 37 der beiden Signalleiter 35 anliegen. Es handelt sich zweckmäßigerweise um federnde Kontaktelemente, die insbesondere als Schleifkontakte ausgebildet sind, so daß sie beim Verstellen einer Sensoreinheit 38 in Längsrichtung am jeweils zugeordneten Signalleiter 35 entlanggleiten.When a sensor 48 is actuated in a contactless manner, a sensor signal reaches the evaluation device 12 via the signal conductors 35. The connection between a respective sensor unit 38 and the signal conductors 35 is established by contact elements 53, which are movably attached to the sensor unit 38 and arrive at the installed sensor unit 38 contact portions 37 of the two signal conductors 35. These are expediently resilient contact elements which are designed in particular as sliding contacts, so that they slide along the respectively assigned signal conductor 35 in the longitudinal direction when a sensor unit 38 is adjusted.

Die beiden beim Ausführungsbeispiel vorhandenen Signalleiter 35 sind wirkungsmäßig gleichzeitig allen vorhandenen Sensoreinheiten 38 zugeordnet, wobei das Ausführungsbeispiel über vier axial aufeinanderfolgend angeordnete Sensoreinheiten 38 verfügt. Jede Sensoreinheit 38 verfügt über zwei Kontaktelemente 53, die jeweils mit dem einen der beiden Signalleiter 35 in elektrischer Kontaktverbindung stehen. Im Betrieb des Linearantriebes 1 werden im Laufe eines Hubes die Sensoren 48 der vorhandenen Sensoreinheiten 38 nacheinander betätigt. Da die beiden Sensoranschlüsse 54 jeweils mit einem der beiden Kontaktelemente 53 verbunden sind, schließt ein jeweils betätigter Sensor 48 einen Stromkreis mit der Auswerteeinrichtung 12, woraus ein Sensorsignal resultiert, das dazu verwendet werden kann, angeschlossene Einrichtungen zu betätigen, beispielsweise die zugeordnete Ventileinrichtung 5.The two signal conductors 35 present in the exemplary embodiment are assigned to all existing sensor units 38 in terms of their effectiveness, the exemplary embodiment having four sensor units 38 arranged axially in succession. Every sensor unit 38 has two contact elements 53, each of which is in electrical contact with one of the two signal conductors 35. In the operation of the linear drive 1, the sensors 48 of the existing sensor units 38 are actuated in succession in the course of a stroke. Since the two sensor connections 54 are each connected to one of the two contact elements 53, a respectively actuated sensor 48 closes a circuit with the evaluation device 12, which results in a sensor signal that can be used to actuate connected devices, for example the associated valve device 5.

Indem den vorhandenen Sensoreinheiten 38 gleichzeitig die gleichen Signalleiter 35 zur Übertragung der Sensorsignale zugeordnet sind, ergibt sich ein geringer baulicher Aufwand. Eine beliebige Nachrüstung mit weiteren Sensoreinheiten 38 ist möglich, ohne an der Signalleiteranordnung irgend welche Änderungen vornehmen zu müssen. Auch die weiteren Sensoreinheiten 38 profitieren von der Mehrfachnutzung der vorhandenen Signalleiter 35.By simultaneously assigning the same signal conductors 35 for transmitting the sensor signals to the existing sensor units 38, there is little construction effort. Any retrofitting with further sensor units 38 is possible without having to make any changes to the signal conductor arrangement. The further sensor units 38 also benefit from the multiple use of the existing signal conductors 35.

Da alle Sensorsignale über die gleichen Signalleiter 35 laufen, sind weitere Maßnahmen getroffen, um eine Identifikation des jeweils betätigten Sensors 48 zu ermöglichen. Diese Maßnahmen bestehen darin, daß jede Sensoreinheit 38 mit einer Codiereinrichtung 55 ausgestattet ist, die bei Betätigung des zugeordneten Sensors ein für diesen Sensor charakteristisches Codiersignal hervorruft, anhand dessen die Auswerteeinrichtung 12 den betätigten Sensor 48 erkennen kann.Since all sensor signals run over the same signal conductor 35, further measures have been taken to enable identification of the respectively actuated sensor 48. These measures consist in the fact that each sensor unit 38 is equipped with a coding device 55 which, when the assigned sensor is actuated, produces a coding signal which is characteristic of this sensor and by means of which the evaluation device 12 can recognize the actuated sensor 48.

Die Codiereinrichtungen 55 bestehen beim Ausführungsbeispiel aus Widerstandseinrichtungen 56, die wenigstens ein elektrisches Widerstandselement enthalten. Wie die schematische Schaltungsdarstellung der Fig. 5 zeigt, ist die Widerstandseinrichtung 56 bevorzugt in Reihe mit dem zugeordneten Sensor 48 geschaltet. Jede Widerstandseinrichtung 56 besitzt einen bestimmten elektrischen Widerstand, wobei sich die elektrischen Widerstände der verschiedenen Widerstandseinrichtungen 56 voneinander unterscheiden. Die Widerstandswerte sind in der Auswerteeinrichtung 12 gespeichert.In the exemplary embodiment, the coding devices 55 consist of resistance devices 56, which contain at least one electrical resistance element. As the schematic circuit diagram in FIG. 5 shows, the resistance device 56 is preferably connected in series with the associated sensor 48. Each resistance device 56 has a specific electrical resistance, the electrical resistances of the various resistance devices 56 differing from one another. The resistance values are stored in the evaluation device 12.

Wenn keiner der Sensoren 48 erregt ist, beträgt der elektrische Widerstand unendlich, da die beiden Signalleiter 35 nicht verbunden sind. Wird hingegen einer der Sensoren 48 betätigt, so ergibt sich über die zugeordnete Sensoreinheit 38 eine elektrische Verbindung zwischen den beiden Signalleitern 35, wobei der elektrische Widerstand der zugeordneten Widerstandseinrichtung 56 wirksam und von der Auswerteeinrichtung 12 erfaßt wird. Durch Vergleich mit den gespeicherten Widerstandswerten ist eine zweifelsfreie Zuordnung des Sensorsignals zu dem erregten Sensor 48 möglich. Der bei Betätigung eines jeweiligen Sensors hervorgerufene elektrische Widerstand bildet somit praktisch das Codiersignal für die Auswerteeinrichtung 12 zur Identifikation des erregten Sensors 48.If neither of the sensors 48 is excited, the electrical resistance is infinite since the two signal conductors 35 are not connected. If, on the other hand, one of the sensors 48 is actuated, the associated sensor unit 38 results in an electrical connection between the two signal conductors 35, the electrical resistance of the associated resistance device 56 being effective and being detected by the evaluation device 12. By comparison with The stored resistance values allow the sensor signal to be assigned to the excited sensor 48 without any doubt. The electrical resistance caused when a respective sensor is actuated thus practically forms the coding signal for the evaluation device 12 for identifying the excited sensor 48.

Anstelle einer Serienschaltung wäre es auch denkbar, die Widerstandseinrichtung 56 einer jeweiligen Sensoreinheit 38 dem zugeordneten Sensor 48 parallelzuschalten. In diesem Falle liegt bei unbetätigten Sensoren der resultierende Parallelwiderstand aller Widerstandseinrichtungen 56 an. Wird anschließend einer der Sensoren betätigt, ruft dies ebenfalls einen bestimmten Widerstandswert hervor, der zur Identifikation herangezogen werden kann.Instead of a series connection, it would also be conceivable to connect the resistance device 56 of a respective sensor unit 38 in parallel with the assigned sensor 48. In this case, the resultant parallel resistance of all resistance devices 56 is present when the sensors are not actuated. If one of the sensors is then actuated, this also produces a certain resistance value that can be used for identification.

In Abhängigkeit vom erregten Sensor 48 erzeugt die Auswerteeinrichtung 12 bestimmte Steuersignale für nachgeordnete Einrichtungen, beispielsweise für die Ventileinrichtung 5. Die Steuersignale können allerdings über die eventuell zugeordnete Steuerelektronik 6 zunächst an die übergeordnete Koordinationssteuerung gelangen. Die ausgehenden Steuersignale 57 können nach Bedarf im Rahmen eines parallelen, vorzugsweise jedoch im Rahmen eines seriellen Datenbusses weitergegeben werden.Depending on the excited sensor 48, the evaluation device 12 generates certain control signals for subordinate devices, for example for the valve device 5. However, the control signals can first reach the higher-level coordination control via the possibly assigned control electronics 6. The outgoing control signals 57 can be passed on as required in the context of a parallel, but preferably in the context of a serial data bus.

Claims

Position detection device for detecting a plurality of relative positions between two components (2, 3) which can be moved relative to one another, with a sensor device (8) which is fixed or can be fixed on one of the two components (2) and which has a signal conductor arrangement with at least one signal conductor connected to an evaluation device (12) (35) and at least two sensor units (38) which can be positioned in working positions at different longitudinal positions of the signal conductor arrangement (35) and which in the working positions are each contacted with at least one signal conductor (35) of the signal conductor arrangement and contain a sensor (48), characterized in that several Sensor units (38) are simultaneously assigned to at least one signal conductor (35) of the signal conductor arrangement in such a way that the same signal conductors are transmitted to the evaluation device (12) in order to transmit the sensor signals generated when a sensor (48) of these sensor units (38) is actuated (35) and that each of these multiple sensor units (38) is equipped with a coding device (55) which, when the assigned sensor (48) is actuated, produces a coding signal which is characteristic of the latter and by means of which the evaluation device (12) recognizes the actuated sensor (48).

Position detection device according to claim 1, characterized in that the signal conductor arrangement has a plurality of parallel and spaced-apart signal conductors (35) which are jointly assigned to the sensor units (38) for signal transmission.

Position detection device according to Claim 2, characterized in that the signal conductor arrangement has only two signal conductors (35) which run parallel and at a distance from one another and which are jointly assigned to the sensor units (38) for signal transmission.

Position detection device according to one of Claims 1 to 3, characterized in that a respective coding device (55) is designed as a resistance device (56) which, when the associated sensor (48) is actuated, has a specific electrical resistance which can be evaluated by the connected evaluation device (12) as a coding signal evokes.

Position detection device according to claim 4, characterized in that the resistance device (56) is connected in series with the associated sensor (48).

Position detection device according to one of claims 1 to 5, characterized in that a respective sensor (48) is designed as a magnetic field-sensitive element, for example as a so-called reed switch.

Position detection device according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the signal conductors (35) of the signal conductor arrangement are designed as conductor tracks which can be tapped off via contact elements (53), in particular designed as sliding contacts, of a respective sensor unit (38).

Position detection device according to one of claims 1 to 7, characterized in that the sensor device (8) comprises a protective housing (13) which can be fixed on one of the two components (2) and which the signal conductor arrangement (35) and the associated sensor units ( 38) records.

Position detection device according to claim 8, characterized in that the protective housing (13) has a fastening rail (16) by means of which it can be detachably fixed in a fastening groove (17) of the associated component (2).

Position detection device according to one of Claims 1 to 9, characterized in that the protective housing (13) has on the long side a housing cover (22) which can be removed to set the working position of the sensor units (38) and which, when the protective housing (13) is closed, also on the housing lower part ( 15) fixed sealing lips (34) works together.

Position detection device according to one of claims 1 to 10, characterized in that the sensor units (38) have a bearing base (43) with which they are fixed in a groove-like fastening recess (44) in the protective housing (13), which expediently in the fastening rail ( 16) protrudes.

Position detection device according to one of Claims 1 to 11, characterized in that the sensor device (8) and the evaluation device (12) form a structural unit which is firmly connected to one another.

Position detection device according to one of the Claims 1 to 12, characterized in that the two components which can be moved relative to one another are the housing (2) and the drive part (3) of an in particular fluid-actuated linear drive (1), the sensor device (8) expediently on the outer circumference of the housing (2) is fixed and the drive part (3) can have a permanent magnet (49) for sensor actuation.