EP0945630A1 - Rodless linear actuator - Google Patents
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- EP0945630A1 EP0945630A1 EP99105323A EP99105323A EP0945630A1 EP 0945630 A1 EP0945630 A1 EP 0945630A1 EP 99105323 A EP99105323 A EP 99105323A EP 99105323 A EP99105323 A EP 99105323A EP 0945630 A1 EP0945630 A1 EP 0945630A1
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- housing
- linear drive
- drive according
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- F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
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- F15B15/00—Fluid-actuated devices for displacing a member from one position to another; Gearing associated therewith
- F15B15/20—Other details, e.g. assembly with regulating devices
- F15B15/28—Means for indicating the position, e.g. end of stroke
- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
- F15B15/2869—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using electromagnetic radiation, e.g. radar or microwaves
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- F15B15/08—Characterised by the construction of the motor unit
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- F15B15/2815—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT
- F15B15/2861—Position sensing, i.e. means for continuous measurement of position, e.g. LVDT using magnetic means
Definitions
- the invention relates to a rodless linear drive, with a housing interior delimiting Housing that opens into the interior of the housing Has longitudinal slot, with a drive part that a in Housing interior longitudinally movable drive section and one through the longitudinal slot to the outside protruding driver section, the longitudinal slot at least on the drive part on both sides in the longitudinal direction adjacent lengths by means of a Sealing tape is closed, and with a position determining device to determine the relative position of drive part and housing, on the housing or on the drive part provided first detection means and with these cooperating, provided on the other component has second detection means and the one the first and / or second detection means assigned evaluation unit contains.
- the housing-side detection means are there from two on the two slot flanks of the longitudinal slot arranged resistance strips formed. One in contact with the two resistance strips standing sliding contact arranged on the driver section provides the drive part-side detection means.
- the evaluation unit is from one side with the Resistance measuring strips connected so that they are in Changing depending on the position of the contact point Resistance of the two shorted sections of the Measure resistance measuring strips and from them the relative position of the output part and housing can determine.
- a rodless linear drive with position determining device to create the easy to assemble is and reduces the manufacturing costs.
- the sealing tape runs at a distance from the longitudinal slot in the Housing interior.
- the drive part side Arrange detection means so that they with the section of the longitudinally spaced Seal tape work together, the assembly of the drive part Detection means due to the sufficient available space is simplified.
- the housing-side detection means can already the manufacture of the sealing tape provided on this become.
- the evaluation unit can only be used with the first or second detection means. In this case the other means of registration do not require a connection point to the evaluation unit, so that it is one have a simple structure and therefore with little effort can be produced.
- the first Detection means for the relative movement of the housing and Drive part for example, in the field of cause second magnetic field changing magnetic field
- the second detection means being magnetic field dependent Generate detection signal that of the evaluation unit is fed to determine the relative position.
- This may be the first means of registration several electrically conductive and / or magnetizable or permanent magnetic detection elements that act in the direction of the relative movement of the drive part and Housing, for example, regularly spaced apart are arranged.
- First detection means designed in this way are particularly easy to manufacture.
- the second Detection means contain a coil arrangement. This can be used as a magnetic field dependent sensor. It is possible that in the area of the coil arrangement existing magnetic field from the coil arrangement itself is caused. This way the first Detection means itself no magnetic field in the area Generate coil assembly so that for their manufacture cheaper, non-permanent magnetic and in particular electrically conductive material can be used can.
- the relative position is via such a measurement signal can also be determined if the starting position of Housing and drive part unknown before the relative movement are. This means that none known to the evaluation unit Starting position must be defined to the relative position to be able to determine.
- a particularly simple position determination can take place if the relative position over time between sending out the measurement signal and arrival of one of the Measurement signal and the second detection means triggered Signal response is determined on the evaluation unit.
- the first detection means on Sealing tape may be provided and one in the longitudinal direction of the sealing tape extending conductor arrangement included. This enables simple transmission of the measurement signal or the signal response.
- the second detection means on the drive part be provided and a discontinuity in the Induce conductor arrangement, the measurement signal at the Discontinuity is a return to the evaluation unit Triggers signal response.
- the discontinuity thus defines the relative position of the drive part and Casing.
- the signal response can in particular be from a Reflection of the measurement signal at the point of discontinuity be educated.
- a reflection can be of the second Detection means caused in a particularly simple manner become.
- the second detection means expediently contain a magnetic device whose magnetic field is on the conductor arrangement acts and the discontinuity evokes.
- the conductor of the conductor arrangement has magnetostrictive properties on so that this is due to the action of the magnetic field deformed, the deformation being the point of discontinuity represents.
- the conductor arrangement at least one externally accessible electrical Head has.
- the second Detection means one in contact with the electrical conductor have standing conductor tap, the contact point between conductor tap and electrical conductor Represents discontinuity.
- the conductor tap can at the contact point in a particularly simple manner a change in resistance of the conductor, from the incoming Seen measurement signal ago, what is a reflection at the point of discontinuity.
- the conductor tap is designed as a shorting bar, so to speak.
- a rodless linear drive 1 is shown, which delimits a housing interior 2 Housing 3 has.
- the housing 3 contains one extending in the longitudinal direction 4, tubular Housing body 5, which at its two end regions 6, 7 by means of a housing cover 8, 9 is closed.
- On the housing body 5 is a wall at a circumferential point radially penetrating longitudinal slot 12 provided, which opens into the housing interior 2 and in the longitudinal direction, for example, over the entire Length of the housing body 5 extends.
- a drive part 13 is provided on the housing 3 so as to be longitudinally movable, one in the housing interior 2 longitudinally movable arranged drive section 14 and one through the longitudinal slot 12 driver portion 15 projecting outwards having.
- the drive section thus provides the force-absorbing, driven part of the drive part 13, on which the driver section 15 is provided. This serves for example, objects not shown such as grippers, tools, workpieces or sensors wear that by means of the linear drive 1 in a desired Position should be brought.
- FIG. 1 it is a fluid-operated, especially pneumatic Linear drive 1, the drive section 14 of a piston 18 is formed.
- the rodless linear drive 1 to be electrically driven, for example, the drive section 14 via a longitudinal spindle, a Toothed or V-belts or the like can be moved.
- the housing interior 2 has an approximately circular cylindrical cross section.
- the piston 18 is in the Housing interior 2 arranged longitudinally movable. He has an elongated, tube-like piston body 22, which at its two longitudinal end regions 23, 24 of each have a substantially cylindrical piston end piece 25, 26 is closed. Inside the piston body 22 is thus between the two piston end pieces 25, 26 Piston interior 27 limited.
- the piston 18 lies in the region of the piston end pieces 25, 26 sealing on the inner wall facing the housing interior 2 30 of the housing body 5.
- the Pistons on the two piston end pieces 25, 26 each a circumferential sealing arrangement 31, 32, which according to the example is formed by a sealing ring.
- the piston 18 in the housing interior 2 of the housing 3 is additionally on each piston end piece 25, 26 Guide ring 33, 34 provided.
- the two fluid chambers 37, 38 are in the region of the longitudinal slot 12 closed by means of a sealing tape 43, the inside of the slot flanks 44, 45 of the longitudinal sections extending along the fluid chambers 37, 38 46, 47 of the longitudinal slot 12 abuts.
- the sealing tape 43 is preferably seen in cross section trapezoidal, the two opposite, sloping side surfaces 48, 49 of the sealing tape on also inclined, radially towards each other Slit flanks of the longitudinal slot 12 lie flat.
- the sealing tape 43 is in the area with its two ends the housing cover 8, 9 fixed to the housing 3. Between these two fastening points 54, 55 is the sealing tape 43 stretched in its direction. Since it is usually made of elastic sealing material, are to increase the tensile strength according to FIG. 2 in the embodiment two in the sealing tape 43 continuously in the direction of extension of the sealing tape 43 extending reinforcing strands 56, 57 arranged. These can be made of a solid plastic be made or consist of metal. It understands yourself, that in a modification to the embodiment too only one or more than two reinforcement strands could be provided, which are also on the outside of the sealing tape 43 could be arranged.
- actuated linear drive fulfills the sealing tape 43 no sealing function, but it protects it from contamination, that could penetrate into the housing 3.
- the linear drive 1 has a Position determining device 58, which is dash-dotted in FIG. 1 is indicated.
- Position determining device 58 which is dash-dotted in FIG. 1 is indicated.
- the relative position of drive part 13 and housing 3 can the position of the provided on the driver section 15, object to be positioned as required become.
- the position determination device 58 first provided according to the example on the sealing tape 43 Acquisition means 59 and cooperating with them, second detection means provided here on the drive part 13 60 on.
- the first detection means 59 therefore in the following as the housing side and the second detection means 60 as the drive part side Means of detection.
- Both the housing side and the drive part side Detection means 59, 60 are only in FIG. 1 shown schematically in dash-dotted lines.
- the drive part side Detection means 60 are preferably on the Drive section 14 or in the connection area 52 between Drive section 14 and driver section 15 arranged.
- the housing-side detection means 59 extend along the sealing tape 43 substantially above it whole length.
- the drive part-side detection means 60 work with them depending on the current relative position between drive part 13 and Housing 3 assigned point of the housing side Detection means 59 together, which as detection point 61 be designated. This detection point 61 is located in the embodiment on the section of the housing side Detection means 59 or the sealing tape 43, the runs inside the feed-through opening 53.
- the passage opening 53 can face the piston interior 27 be open as shown in FIG. 1. This gives there is a lot of space for arranging the drive part side Detection means 60 in the area of the assignment office 61. Also the assembly of the drive part Detection means 60 can thus be carried out without problems become.
- An evaluation unit is provided with the housing-side detection means 59 64 of the position determining device 58 connected, the signals from the assigned housing-side Detection means 59 receive or signals to them Can send means of registration. By evaluating this The evaluation unit 61 can signal the current relative position between the drive part 13 and the housing 3 determine.
- the evaluation unit only with the drive part Detection means 60 connected.
- This connection is, for example, by means of electrical connecting conductors 66 realized.
- the housing-side detection means 59 and the drive part-side detection means 60 work contactlessly together so that during the relative movement the drive part 13 and the housing 3 no additional Friction or no additional wear occurs.
- the basic principle of the operation of the position determining device 58 is based on the fact that the housing-side detection means 59 during the relative movement of housing 3 and drive part 13 or Sealing tape 43 and drive part 13 are in the area of on the drive part-side detection means 60 changing magnetic field cause, the drive part side detection means 60 a magnetic field dependent detection signal generate that the evaluation unit 64 for determining the Relative position is supplied.
- the drive part-side detection means 60 at least one magnetic field-dependent sensor 67, which in the embodiment 3 is formed by a coil 68. This coil is connected to a voltage via the evaluation unit 64 applied so that it produces the magnetic field itself.
- the housing-side detection means 59 are in the sealing tape spaced apart along its direction arranged, magnetizable and / or electrically conductive detection elements 69 formed.
- the detection elements can, for example, of spaced individual metal balls can be formed. However, it is also possible, the individual detection elements connect with each other, thereby introducing the Detection elements 69 in the sealing tape 43 during manufacture is much easier. For example the detection elements 69 to a chain or band-like Structure.
- the external form of the In principle, detection elements 69 can be freely selected.
- the coil 68 surrounds the sealing tape 43 in the area of the detection point 61. With a relative movement of the drive part 13 and housing 3, the coil 68 moves along the Sealing tape 43, the magnetic flux in the Coil through the sensing elements moved through the coil 68 69 changes, which also becomes one changing voltage on the coil 68 leads from the evaluation unit 64 can be measured.
- the voltage signal on the coil 68 serves as a measure of the path that during the Relative movement between drive part 13 and housing 3 covered has been. Starting from a known, defined one The starting point can be the distance covered current relative position of drive part 13 and housing 3 can be determined in the evaluation unit 64.
- the detection elements 69 on the sealing tape 43 can simultaneously determine the distance traveled Distance also the direction of movement of the relative movement be determined.
- the detection elements 69 have irregular distances, so that during the Relative movement recorded by the evaluation unit 64 detection signal formed by the voltage on the coil 68 certain, periodically recurring voltage profiles has, the voltage curves depending on the direction of movement are different.
- the periodically recurring, voltage curves containing the direction code, so to speak can also by in a section of the Sealing tape 43 different detection elements 69 caused be, the different detection elements 69 different voltage changes of the Cause coil voltage.
- Position determining device 58 have the drive part side Detection means 60 via only one Coil 68.
- these could also contain a coil arrangement, one with the evaluation unit 64 connected measuring coil is provided, the causes the detection signal. At least one more The coil of the coil arrangement could then be used as an excitation coil be formed, which is present in the area of the measuring coil Magnetic field.
- the excitation coil so to speak and the measuring coil simultaneously from the single coil 68 educated.
- the coil 68 can also be part of an oscillating circuit 73 be, wherein, for example, a series resonant circuit is realized where the capacitor 74 and the ohmic Resistor 75 is provided in the evaluation unit 64, so that the connection to the coil 68 via the connecting conductor 66 takes place. It is understood that the capacitor 74 and the resistor 75 together with the coil 68 also on Drive part 13 could be arranged. If the ohmic Resistance of the coil 68 together with that of the connecting conductor 66 is already large enough, the separate Ohmic resistance 75 is also eliminated.
- the changing mood serves here of the resonant circuit 73 as a detection signal via which the Evaluation unit 64 the distance traveled and thus also the current relative position of drive part 13 and Housing 3 can determine.
- the Magnetic field-dependent sensor 67 of the drive part-side detection means 60 in the exemplary embodiment according to FIG. 4 for example from a magnetoresistive sensor or a Hall sensor, with another any magnetic field-dependent sensor can be used can.
- the existing in the area of the sensor 67 itself changing magnetic field is, for example, from the housing side Detection means 59 generated.
- detection means 59 is as in the previous embodiment spaced apart in the direction of extension of the Sealing tape 43 arranged detection elements 69, wherein this in the present case in the form of permanent magnets are executed.
- the sensing elements 69 are preferred connected together so that a kind of magnetic tape 78th arises.
- the magnetic tape 78 can already at Production of the sealing tape 43 introduced into this are or can be arranged on the outside of the sealing tape 43.
- the connecting the individual detection elements 69 Longitudinal strands 79, 80 can simultaneously function as Reinforcement strands 56, 57 in the sealing tape 43 take over sufficient stability of the sealing tape 43 in its Ensure direction of extension seen.
- Each of the permanent magnetic detection elements 69 is generated a local magnetic field 81, which is schematic in FIG. 4 is indicated.
- sensor 67 moves along of the sealing tape 43, whereby it is replaced by the successive local magnetic fields 81 applied to the detection elements 69 becomes. That caused in sensor 67 Detection signal is forwarded to the evaluation unit 64 and evaluated there to determine the relative position.
- a coding by the The detection elements 69 are arranged or configured, so that the distance covered from the detection signal Distance and the direction of movement of the relative movement let determine what the determination of momentous relative position is possible.
- the first Detection means 59 can also be provided on the drive part 13, so that they are the drive part-side detection means form.
- the housing-side detection means are here formed by the second detection means 60.
- sealing tape 43 to provide a plurality of spaced-apart magnetic field-dependent sensors 67, for example, several coils 68 that the represent second, housing-side detection means 60.
- the first detection means 59 on the drive part side could then be from a permanent magnetic or magnetizable and in the case of one formed by a coil 68 magnetic field dependent sensor 67 from an electrical conductive detection element 69 may be formed.
- Dependent on from the relative position of housing 3 and drive part 13 acts that arranged on the drive part 13 Detection element 69 mainly on the magnetic field or dependent Sensors 67 a at the assignment point 61 are present on the sealing tape 43. Because of the the assignment point 61 acting magnetic field Evaluation unit determine which of the magnetic field-dependent Sensors 67 is applied to the sealing tape 43, and thus the relative position of housing 3 and drive part 13 determine.
- the arrangement of the first and second detection means 59, 60 is therefore compared to the exemplary embodiments according to FIG 3 and 4, so to speak, vice versa, now the Magnetic field-dependent sensors on the sealing tape 43 and one or Several detection elements 59 are provided on the drive part 13 are.
- the advantage of this modification is that the current relative position of drive part 13 and Housing 3 does not have the last determined relative position and the relative movement that followed is determined, but results directly from it, which of the magnetic field-dependent sensors 67 on the sealing tape 43 is acted upon by the detection element 59 on the drive part side becomes. The more sensors 67 are provided on the sealing tape 43 are and the smaller their distance from each other is selected, the more precise the relative position can be be determined between drive part 13 and housing 3.
- the evaluation unit 64 now only with the first detection means 59 connected, which in turn is the housing-side detection means represent. This eliminates the need to move the Connection conductor 66 with the drive part 13. Die Connection between the housing-side detection means 59 and the evaluation unit 64 is, for example, in Area of one of the attachment points 54, 55 between Sealing tape 43 and housing 3 are provided.
- connection is made as in the previous ones Embodiments via one or more electrical connecting conductors 66, alternatively also a connection can be realized with galvanic isolation could.
- the evaluation unit 64 and the housing-side detection means 59 inductively with one another be coupled.
- the basic principle of the design variants of the position determining device 58 is based on FIGS. 5 and 6 that the evaluation unit 64 a measurement signal on the transmits housing-side detection means 59 through Interaction between the housing side and the second, drive part side detection means 59, 60 for Determination of the relative position is used.
- the signal form of the measurement signal can in principle be arbitrary be, for example pulses, pulse trains or Waves, especially high-frequency waves, come into question.
- the relative position determined in the evaluation unit 64 in that the time between sending the measurement signal and arrival one of the measurement signal and the drive part Detection means 60 via the housing-side detection means 59 signal response returning to the evaluation unit 64 is determined. Over the period and the known transmission speed of measurement signal and Signal response can be the relative position of Drive part 13 and housing 3 are determined.
- the evaluation unit 64 When determining the position by sending a measurement signal it is possible to find the relative position directly in the To determine evaluation unit 64.
- the evaluation unit 64 known, defined starting positions between drive part 13 and housing 3 does not have to be fixed because the current relative position does not exceed the distance traveled, but directly through the Evaluation of the measurement signal or the signal response takes place.
- Both the measurement signal and the signal response are transmitted via a conductor arrangement 84, which the housing-side Detection means 59 forms.
- the drive part side Detection means 60 cooperate in this way the conductor arrangement 84 together that they in this at the Detection point 61 cause a discontinuity 85, at which the emitted by the evaluation unit 64 Measurement signal the signal response returning to the evaluation unit triggers.
- At least one of the conductors of conductor arrangement 84 can doing so to increase the tensile strength of the sealing tape 43 serving reinforcement strand 56, 57 form.
- the conductor arrangement 84 has in the exemplary embodiment 5 over at least one and preferably over two externally accessible electrical conductors 88, 89, see above that measurement signal and signal response in the form of electrical Signals are present.
- the electrical conductors 88, 89 are expediently on one of the outer surfaces of the sealing tape 43 provided that has no sealing function. According to the example, the electrical conductors 88, 89 are on the rear surface 90 facing housing interior 2 of the sealing tape 43 arranged.
- the discontinuity 85 is thereby in this embodiment caused that a conductor tap 91 of the drive part Detection means with the or electrical conductors 88, 89 is in contact, the Contact point of discontinuity 85 corresponds.
- the evaluation unit can 64 opposite end of the associated electrical Conductor 88, 89 by means of a corresponding Resistance adjusted to reflect the reflection of the Discontinuity from in the direction of propagation of the measurement signal continuous refractive signal at the end of the conductor avoid.
- the measurement signal is formed by an electrical pulse.
- the conductor tap 91 of the drive part-side detection means 60 is designed here as a shorting bar, the the two electrical conductors 88, 89 of the two-wire line electrically short-circuits at the point of discontinuity 85.
- the two-wire line forms a so-called "Lecher line", the measurement signal in particular is formed by a high frequency wave.
- the measurement signal is Measurement signal completely reflected at discontinuity 85, where the reflection forms the signal response, which is 180 ° out of phase with respect to the measurement signal.
- a standing wire is thus formed in the second wire line Wave out.
- the Runtime measurement the relative position between the drive part 13 and housing 3 determined in the evaluation unit 64.
- the position determining device 58 act on the drive part side detection means 60 contactless the housing-side detection means 59. These are formed by the conductor assembly 84 which, in contrast to the previous embodiments play at least one contains magnetostrictive, electrically conductive conductor 96.
- the drive part-side detection means 60 comprise one Magnet device 94, which in the present case by a Permanent magnet is formed, the magnetic field on the magnetostrictive conductor 96 of the conductor arrangement 84 acts and causes the discontinuity 85.
- the magnetostrictive conductor 96 is, for example an amorphous or nanocrystalline, ferromagnetic conductor. By the influence of a Magnetic field, this is ferromagnetically saturated, causing a deformation (magnetostriction) of the magnetostrictive Conductor 96 is caused. This Deformation point forms the discontinuity 85 the measurement signal emitted by the evaluation unit 64 is reflected and broken.
- a first possibility is that the reflection forms the signal response. That is based on the Discontinuity 85 in the direction of propagation of the Measurement signal along the magnetostrictive conductor 96 on Spreading refractive signal would be at the evaluation unit 64 reflected the opposite end one more time become. This could lead to errors in the calculation of the Lead relative position. That is why the magnetostrictive Conductor 96 on its opposite the evaluation unit 64 Terminated by means of a resistor 97 in such a way that the reflection factor is zero and therefore Adaptation exists.
- the second possibility for the formation of the signal response results itself through the amorphous or nanocrystalline formation of the magnetostrictive conductor 96.
- discontinuity 85 At the point of discontinuity 85 one emerges simultaneously in both Mechanical wave propagating directions, in particular Torsion shaft.
- the one returning in the direction of the evaluation unit 64 mechanical wave provides the signal response represents and can therefore due to their known propagation speed about the runtime measurement for Determination of the relative position of housing 3 and drive part 13 serve.
- the distance from the discontinuity 85 together with the refractive signal to that of the evaluation unit opposite end of the conductor 96 spreading further mechanical shaft is preferably on this The end of the conductor is so attenuated that there is no significant reflection takes place to errors in determining the relative position to be avoided in the evaluation unit 64.
- the evaluation unit also leads with these design options 64 a transit time measurement of the measurement signal and Signal response through, from which they get the relative position determined between drive part 13 and housing 3.
- FIG. 6 is a further variant for the execution of the Position determining device 58 shown.
- the magnetostrictive conductor in the form of a tube-like one Sound wave guide 100 is formed, which in FIG. 6 is shown in broken lines.
- Coaxial within the Sound waveguide 100 is an electrical measuring conductor 101 arranged, via which the measurement signal starting from the evaluation unit 64 is transmitted.
- the discontinuity 85 triggers the incoming measurement signal via the Sound waveguide 100 returning to the evaluation unit 64 first and one opposed to this further propagating second mechanical wave, where it is in the present case a torsion shaft acts.
- the first mechanical wave is the Signal response represents, and the second mechanical wave Damped at the end of the conductor to avoid reflections.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft einen kolbenstangenlosen Linearantrieb, mit einem einen Gehäuse-Innenraum begrenzenden Gehäuse, das einen in den Gehäuse-Innenraum mündenden Längsschlitz aufweist, mit einem Antriebsteil, das eine im Gehäuse-Innenraum längsbewegbar angeordnete Antriebspartie und eine durch den Längsschlitz hindurch nach außen ragende Mitnehmerpartie aufweist, wobei der Längsschlitz zumindest an den dem Antriebsteil beiderseits in Längsrichtung benachbarten Längenabschnitten mittels eines Dichtbandes verschlossen ist, und mit einer Positionsbestimmungseinrichtung zur Bestimmung der Relativposition von Antriebsteil und Gehäuse, die am Gehäuse oder am Antriebsteil vorgesehene erste Erfassungsmittel und mit diesen zusammenarbeitende, am jeweils anderen Bauteil vorgesehene zweite Erfassungsmittel aufweist und die eine den ersten und/oder zweiten Erfassungsmitteln zugeordnete Auswerteeinheit enthält.The invention relates to a rodless linear drive, with a housing interior delimiting Housing that opens into the interior of the housing Has longitudinal slot, with a drive part that a in Housing interior longitudinally movable drive section and one through the longitudinal slot to the outside protruding driver section, the longitudinal slot at least on the drive part on both sides in the longitudinal direction adjacent lengths by means of a Sealing tape is closed, and with a position determining device to determine the relative position of drive part and housing, on the housing or on the drive part provided first detection means and with these cooperating, provided on the other component has second detection means and the one the first and / or second detection means assigned evaluation unit contains.
Ein derartiger kolbenstangenloser Linearantrieb geht aus der DE-GM 29 508 517 hervor. Die gehäuseseitigen Erfassungsmittel sind dort von zwei an den beiden Schlitzflanken des Längsschlitzes angeordneten Widerstandsstreifen gebildet. Ein mit den beiden Widerstandsstreifen in Kontakt stehender, an der Mitnehmerpartie angeordneter Schleifkontakt stellt die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel dar. Die Auswerteeinheit ist von einer Seite her mit den Widerstandsmeßstreifen verbunden, so daß sie den sich in Abhängigkeit von der Position der Kontaktstelle ändernden Widerstand der beiden kurzgeschlossenen Abschnitte der Widerstandsmeßstreifen erfassen und daraus die Relativposition von Abtriebsteil und Gehäuse bestimmen kann.Such a rodless linear drive goes out the DE-GM 29 508 517. The housing-side detection means are there from two on the two slot flanks of the longitudinal slot arranged resistance strips formed. One in contact with the two resistance strips standing sliding contact arranged on the driver section provides the drive part-side detection means The evaluation unit is from one side with the Resistance measuring strips connected so that they are in Changing depending on the position of the contact point Resistance of the two shorted sections of the Measure resistance measuring strips and from them the relative position of the output part and housing can determine.
Die Herstellung eines derartigen kolbenstangenlosen Linearantriebs ist relativ aufwendig, da sowohl die Widerstandsstreifen als auch die Schleifkontakte innerhalb des Längsschlitzes angeordnet werden müssen. Auf Grund des geringen Platzes, der für das Anbringen der Widerstandsstreifen und der Schleifkontakte zur Verfügung steht, ist eine präzise Fertigung erforderlich, um die Bewegbarkeit des Antriebsteils entlang des Gehäuses nicht durch eventuell auftretende Verklemmungen im Bereich des Längsschlitzes zu behindern. Besteht das Gehäuse aus elektrisch leitfähigem Material, muß dieses außerdem gegenüber den Widerstandsstreifen elektrisch isoliert werden.The production of such a rodless Linear drive is relatively complex because both the Resistance strips as well as the sliding contacts inside of the longitudinal slot must be arranged. Because of the little space for attaching the resistance strips and the sliding contacts are available precise manufacturing is required to ensure mobility of the drive part along the housing not by possibly jamming occurring in the area of the longitudinal slot to hinder. The housing consists of electrical conductive material, this must also compared to the Resistance strips are electrically isolated.
Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, einen kolbenstangenlosen Linearantrieb mit Positionsbestimmungseinrichtung zu schaffen, der auf einfache Weise montierbar ist und den Herstellungsaufwand verringert.It is therefore the object of the present invention, a rodless linear drive with position determining device to create the easy to assemble is and reduces the manufacturing costs.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die gehäuseseitigen Erfassungsmittel am Dichtband vorgesehen sind.This object is achieved in that the Housing-side detection means provided on the sealing tape are.
Zumindest an der Stelle, an der die Mitnehmerpartie des Antriebsteiles durch den Längsschlitz nach außen ragt, verläuft das Dichtband beabstandet zum Längsschlitz im Gehäuse-Inneren. Es besteht die Möglichkeit, die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel derart anzuordnen, daß sie mit dem vom Längsschlitz beabstandeten Abschnitt des Dichtbandes zusammenarbeiten, wobei die Montage der antriebsteilseitigen Erfassungsmittel auf Grund des ausreichend zur Verfügung stehenden Raumes vereinfacht ist. Die gehäuseseitigen Erfassungsmittel können bereits bei der Herstellung des Dichtbandes an diesem vorgesehen werden. Beispielsweise ist es möglich, die gehäuseseitigen Erfassungsmittel bei der Extrusion des Dichtbandes in dieses einzuarbeiten, ähnlich dem Verfahren zur Herstellung von ummantelten Kabeln oder Drähten. Bei dem Anbringen des Dichtbandes am Gehäuse des kolbenstangenlosen Linearantriebs werden hierbei gleichzeitig die gehäuseseitigen Erfassungsmittel montiert, wodurch der Arbeits- und Zeitaufwand beim Fertigen des Linearantriebs reduziert ist. At least at the point where the driver part of the Drive part protrudes through the longitudinal slot, the sealing tape runs at a distance from the longitudinal slot in the Housing interior. There is the possibility of the drive part side Arrange detection means so that they with the section of the longitudinally spaced Seal tape work together, the assembly of the drive part Detection means due to the sufficient available space is simplified. The housing-side detection means can already the manufacture of the sealing tape provided on this become. For example, it is possible to use the housing Detector during extrusion of the sealing tape in to incorporate this, similar to the manufacturing process of jacketed cables or wires. When attaching of the sealing tape on the housing of the rodless Linear drives become the housing side at the same time Detection means mounted, which makes the working and Reduced time spent producing the linear drive is.
Vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstands der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen hervor.Advantageous embodiments of the object of the invention emerge from the subclaims.
Die Auswerteeinheit kann ausschließlich mit den ersten oder zweiten Erfassungsmitteln verbunden sein. In diesem Falle benötigen die jeweils anderen Erfassungsmittel keine Verbindungsstelle zur Auswerteeinheit, so daß sie einen einfachen Aufbau aufweisen und daher mit geringem Aufwand hergestellt werden können.The evaluation unit can only be used with the first or second detection means. In this case the other means of registration do not require a connection point to the evaluation unit, so that it is one have a simple structure and therefore with little effort can be produced.
Vorteilhafterweise arbeiten die ersten und die zweiten Erfassungsmittel kontaktlos zusammen, wodurch zum einen die Relativbewegung von Antriebsteil und Gehäuse ungehindert erfolgen kann und zum anderen ein Reibungsverschleiß bei der Relativbewegung zwischen den ersten und zweiten Erfassungsmitteln vermieden ist.The first and the second advantageously work Detection means together without contact, which on the one hand the relative movement of the drive part and housing can take place unhindered and on the other hand frictional wear in the relative movement between the first and second detection means is avoided.
Bei einer derartigen Ausführung können die ersten Erfassungsmittel bei der Relativbewegung von Gehäuse und Antriebsteil beispielsweise ein sich im Bereich der zweiten Erfassungsmittel änderndes Magnetfeld hervorrufen, wobei die zweiten Erfassungsmittel ein magnetfeldabhängiges Erfassungssignal erzeugen, das der Auswerteeinheit zur Bestimmung der Relativposition zugeführt wird. Dieser Aufbau der Positionsbestimmungseinrichtung gewährleistet eine zuverlässige Funktion bei geringen Herstellungskosten. In such an embodiment, the first Detection means for the relative movement of the housing and Drive part, for example, in the field of cause second magnetic field changing magnetic field, the second detection means being magnetic field dependent Generate detection signal that of the evaluation unit is fed to determine the relative position. This structure of the position determining device ensures a reliable function at low manufacturing costs.
Hierbei kann es sich bei den ersten Erfassungsmitteln um mehrere elektrisch leitfähige und/oder magnetisierbare oder permanentmagnetische Erfassungselemente handeln, die in Richtung der Relativbewegung von Antriebsteil und Gehäuse beispielsweise regelmäßig beabstandet zueinander angeordnet sind. Derart ausgestaltete erste Erfassungsmittel sind besonders einfach herzustellen.This may be the first means of registration several electrically conductive and / or magnetizable or permanent magnetic detection elements that act in the direction of the relative movement of the drive part and Housing, for example, regularly spaced apart are arranged. First detection means designed in this way are particularly easy to manufacture.
Des weiteren ist es vorteilhaft, wenn die zweiten Erfassungsmittel eine Spulenanordnung enthalten. Diese kann als magnetfeldabhängiger Sensor eingesetzt werden. Dabei ist es möglich, daß das im Bereich der Spulenanordnung vorhandene Magnetfeld von der Spulenanordnung selbst hervorgerufen ist. Auf diese Weise müssen die ersten Erfassungsmittel selbst kein Magnetfeld im Bereich der Spulenanordnung erzeugen, so daß für ihre Herstellung ein preiswerteres, nicht-permanentmagnetisches und insbesondere elektrisch leitfähiges Material verwendet werden kann.Furthermore, it is advantageous if the second Detection means contain a coil arrangement. This can be used as a magnetic field dependent sensor. It is possible that in the area of the coil arrangement existing magnetic field from the coil arrangement itself is caused. This way the first Detection means itself no magnetic field in the area Generate coil assembly so that for their manufacture cheaper, non-permanent magnetic and in particular electrically conductive material can be used can.
Die Ausgestaltung, bei der die Auswerteeinheit insbesondere ausschließlich mit den ersten Erfassungsmitteln verbunden ist, eröffnet die Möglichkeit, daß die Auswerteeinheit über die ersten Erfassungsmittel ein Meßsignal aussendet, das durch Zusammenwirken mit den zweiten Erfassungsmitteln zur Ermittlung der Relativposition dient. Über ein solches Meßsignal ist die Relativposition auch dann bestimmbar, wenn die Ausgangsposition von Gehäuse und Antriebsteil vor der Relativbewegung unbekannt sind. Das bedeutet, daß keine der Auswerteeinheit bekannte Ausgangsposition definiert werden muß, um die Relativposition ermitteln zu können.The configuration in which the evaluation unit especially only with the first means of registration connected, opens up the possibility that the Evaluation unit via the first detection means a measurement signal emits that by interacting with the second Detection means for determining the relative position serves. The relative position is via such a measurement signal can also be determined if the starting position of Housing and drive part unknown before the relative movement are. This means that none known to the evaluation unit Starting position must be defined to the relative position to be able to determine.
Eine besonders einfache Positionsbestimmung kann dabei erfolgen, wenn die Relativposition über die Zeitspanne zwischen Aussenden des Meßsignals und Eintreffen einer vom Meßsignal und den zweiten Erfassungsmitteln ausgelösten Signalantwort an der Auswerteeinheit ermittelt wird.A particularly simple position determination can take place if the relative position over time between sending out the measurement signal and arrival of one of the Measurement signal and the second detection means triggered Signal response is determined on the evaluation unit.
Vorteilhaft ist es auch, wenn die Auswerteeinheit mit den gehäuseseitigen Erfassungsmitteln verbunden ist. Meist bewegt sich das Antriebsteil entlang des ortsfesten Gehäuses, so daß Verbindungskabel zur Auswerteeinheit bei dieser Ausführungsform nicht mitbewegt werden müssen.It is also advantageous if the evaluation unit with the housing-side detection means is connected. Most of time the drive part moves along the stationary Housing, so that connecting cable to the evaluation unit this embodiment do not have to be moved.
Des weiteren können die ersten Erfassungsmittel am Dichtband vorgesehen sein und eine sich in Längsrichtung des Dichtbandes erstreckende Leiteranordnung enthalten. Dies ermöglicht eine einfache Obertragung des Meßsignals bzw. der Signalantwort. Furthermore, the first detection means on Sealing tape may be provided and one in the longitudinal direction of the sealing tape extending conductor arrangement included. This enables simple transmission of the measurement signal or the signal response.
Dabei können die zweiten Erfassungsmittel am Antriebsteil vorgesehen sein und eine Unstetigkeitsstelle in der Leiteranordnung hervorrufen, wobei das Meßsignal an der Unstetigkeitsstelle eine zur Auswerteeinheit zurücklaufende Signalantwort auslöst. Die Unstetigkeitsstelle definiert somit die Relativposition von Antriebsteil und Gehäuse. Die Signalantwort kann insbesondere von einer Reflexion des Meßsignals an der Unstetigkeitsstelle gebildet sein. Eine Reflexion kann von den zweiten Erfassungsmitteln auf besonders einfache Weise hervorgerufen werden.The second detection means on the drive part be provided and a discontinuity in the Induce conductor arrangement, the measurement signal at the Discontinuity is a return to the evaluation unit Triggers signal response. The discontinuity thus defines the relative position of the drive part and Casing. The signal response can in particular be from a Reflection of the measurement signal at the point of discontinuity be educated. A reflection can be of the second Detection means caused in a particularly simple manner become.
Hierfür enthalten die zweiten Erfassungsmittel zweckmäßigerweise eine Magneteinrichtung, deren Magnetfeld auf die Leiteranordnung einwirkt und die Unstetigkeitsstelle hervorruft. Insbesondere weist hierbei wenigstens einer der Leiter der Leiteranordnung magnetostriktive Eigenschaften auf, so daß sich dieser auf Grund der Einwirkung des Magnetfeldes verformt, wobei die Verformung die Unstetigkeitsstelle darstellt.For this purpose, the second detection means expediently contain a magnetic device whose magnetic field is on the conductor arrangement acts and the discontinuity evokes. In particular, at least one has the conductor of the conductor arrangement has magnetostrictive properties on so that this is due to the action of the magnetic field deformed, the deformation being the point of discontinuity represents.
Des weiteren ist es zweckmäßig, wenn die Leiteranordnung mindestens einen von außen zugänglichen elektrischen Leiter aufweist. Hierbei können die zweiten Erfassungsmittel einen mit dem elektrischen Leiter in Kontakt stehenden Leiterabgriff aufweisen, wobei die Kontaktstelle zwischen Leiterabgriff und elektrischem Leiter die Unstetigkeitsstelle darstellt. Durch den Leiterabgriff kann an der Kontaktstelle auf besonders einfache Weise eine Widerstandsänderung des Leiters, vom einlaufenden Meßsignal her gesehen, erreicht werden, was eine Reflexion an der Unstetigkeitsstelle zur Folge hat. Bei einer besonders einfachen Ausführungsvariante verbindet der Leiterabgriff mehrere elektrische Leiter der Leiteranordnung an der Unstetigkeitsstelle elektrisch. Der Leiterabgriff ist sozusagen als Kurzschlußbügel ausgebildet.Furthermore, it is expedient if the conductor arrangement at least one externally accessible electrical Head has. The second Detection means one in contact with the electrical conductor have standing conductor tap, the contact point between conductor tap and electrical conductor Represents discontinuity. Through the conductor tap can at the contact point in a particularly simple manner a change in resistance of the conductor, from the incoming Seen measurement signal ago, what is a reflection at the point of discontinuity. At a particularly simple embodiment variant connects the Conductor tap several electrical conductors of the conductor arrangement electrically at the point of discontinuity. The conductor tap is designed as a shorting bar, so to speak.
Im folgenden wird der erfindungsgemäße kolbenstangenlose Linearantrieb anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:
- Fig. 1
- einen mit einer Positionsbestimmungseinrichtung ausgestatteten fluidbetätigten kolbenstangenlosen Linearantrieb im Längsschnitt,
- Fig. 2
- den Linearantrieb aus Fig. 1 in einem Querschnitt gemäß der Schnittlinie II-II,
- Fig. 3
- den prinzipiellen Aufbau eines ersten Ausführungsbeispiels einer Positionsbestimmungseinrichtung, wobei die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel eine Spulenanordnung und die gehäuseseitigen Erfassungsmittel mehrere magnetisierbare Erfassungselemente aufweisen, in einer schematischen Darstellung,
- Fig. 4
- ein zweites Ausführungsbeispiel einer Positionsbestimmungseinrichtung in der Darstellung wie Fig. 3, wobei die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel einen magnetfeldabhängigen Sensor und die gehäuseseitigen Erfassungsmittel mehrere permanentmagnetische Erfassungselemente aufweisen,
- Fig. 5
- ein drittes Ausführungsbeispiel einer Positionsbestimmungseinrichtung in der Darstellung wie Fig. 3, wobei die gehäuseseitigen Erfassungsmittel von außen zugängliche elektrische Leiter und die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel einen Leiterabgriff aufweisen, und
- Fig. 6
- weitere Ausführungsformen der Positionsbestimmungseinrichtung in der Darstellung gemäß Fig. 3, wobei die gehäuseseitigen Erfassungsmittel einen magnetostriktiven Leiter und die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel eine Magneteinrichtung aufweisen.
- Fig. 1
- a longitudinally sectioned fluid operated piston rodless linear drive equipped with a position determining device,
- Fig. 2
- 1 in a cross section along the section line II-II,
- Fig. 3
- the basic structure of a first embodiment of a position determining device, the drive part-side detection means having a coil arrangement and the housing-side detection means having a plurality of magnetizable detection elements, in a schematic representation,
- Fig. 4
- 3 shows a second exemplary embodiment of a position determining device, the detection part on the drive part side having a magnetic field-dependent sensor and the housing-side detection means having a plurality of permanently magnetic detection elements,
- Fig. 5
- a third embodiment of a position determining device in the representation as FIG. 3, wherein the housing-side detection means have externally accessible electrical conductors and the drive part-side detection means have a conductor tap, and
- Fig. 6
- 3, wherein the housing-side detection means have a magnetostrictive conductor and the drive part-side detection means have a magnetic device.
In Fig. 1 ist ein kolbenstangenloser Linearantrieb 1 dargestellt,
der über ein einen Gehäuse-Innenraum 2 begrenzendes
Gehäuse 3 verfügt. Das Gehäuse 3 enthält einen
sich in Längsrichtung 4 erstreckenden, rohrförmigen
Gehäusekörper 5, der an seinen beiden stirnseitigen Endbereichen
6, 7 mittels jeweils eines Gehäusedeckels 8, 9
verschlossen ist. Am Gehäusekörper 5 ist ein dessen Wand
an einer Umfangsstelle radial durchsetzender Längsschlitz
12 vorgesehen,der in den Gehäuse-Innenraum 2 einmündet
und sich in Längsrichtung beispielsgemäß über die gesamte
Länge des Gehäusekörpers 5 erstreckt.In Fig. 1 a rodless linear drive 1 is shown,
which delimits a
Am Gehäuse 3 ist längsbeweglich ein Antriebsteil 13 vorgesehen,
das eine im Gehäuse-Innenraum 2 längsbewegbar
angeordnete Antriebspartie 14 und eine durch den Längsschlitz
12 hindurch nach außen ragende Mitnehmerpartie 15
aufweist. Die Antriebspartie stellt somit den kraftaufnehmenden,
angetriebenen Teil des Antriebsteiles 13 dar,
an dem die Mitnehmerpartie 15 vorgesehen ist. Diese dient
beispielsweise dazu, nicht näher dargestellte Gegenstände
wie Greifer, Werkzeuge, Werkstücke oder Sensoren zu
tragen, die mittels des Linearantriebs 1 in eine gewünschte
Position gebracht werden sollen.A
Beim bevorzugten Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 handelt es sich um einen fluidbetätigten, insbesondere pneumatischen Linearantrieb 1, dessen Antriebspartie 14 von einem Kolben 18 gebildet ist. Alternativ hierzu besteht auch die Möglichkeit, den kolbenstangenlosen Linearantrieb 1 zum Beispiel elektrisch angetrieben auszubilden, wobei die Antriebspartie 14 über eine Längsspindel, einen Zahn- oder Keilriemen oder ähnliches bewegt werden kann.In the preferred embodiment according to FIG. 1 it is a fluid-operated, especially pneumatic Linear drive 1, the drive section 14 of a piston 18 is formed. Alternatively there is also the possibility of the rodless linear drive 1 to be electrically driven, for example, the drive section 14 via a longitudinal spindle, a Toothed or V-belts or the like can be moved.
Beispielsgemäß weist der Gehäuse-Innenraum 2 einen in etwa
kreiszylindrischen Querschnitt auf. Der Kolben 18 ist im
Gehäuse-Innenraum 2 längsbewegbar geführt angeordnet. Er
verfügt über einen länglichen, rohrähnlichen Kolbenkörper
22, der an seinen beiden Längsendbereichen 23, 24 von
jeweils einem im wesentlichen zylindrischen Kolbenendstück
25, 26 verschlossen ist. Innerhalb des Kolbenkörpers 22
ist zwischen den beiden Kolbenendstücken 25, 26 somit ein
Kolben-Innenraum 27 begrenzt.According to the example, the
Im Bereich der Kolbenendstücke 25, 26 liegt der Kolben 18
dichtend an der dem Gehäuse-Innenraum 2 zugewandten Innenwand
30 des Gehäusekörpers 5 an. Hierfür verfügt der
Kolben an den beiden Kolbenendstücken 25, 26 über jeweils
eine ringsumlaufende Dichtungsanordnung 31, 32, die beispielsgemäß
von einem Dichtring gebildet ist. Zur besseren
Führung des Kolbens 18 im Gehäuse-Innenraum 2 des Gehäuses
3 ist zusätzlich an jedem Kolbenendstück 25, 26 ein
Führungsring 33, 34 vorgesehen. The piston 18 lies in the region of the
In Längsrichtung 4 sind beiderseits des Kolbens 18 im
Gehäuse-Innenraum 2 Fluidkammern 37, 38 gebildet, die
einerseits vom zugeordneten Gehäusedeckel 8, 9 und
andererseits durch das betreffende Kolbenendstück 25, 26
begrenzt sind. Zur Zufuhr bzw. Abfuhr von Fluid in die
bzw. aus der Fluidkammer 37, 38 ist diese fluidisch mit
einem den jeweils zugeordneten Gehäusedeckel 8, 9 durchsetzenden
zentralen Fluidkanal 39, 40 verbunden. An diesen
kann außen wiederum eine entsprechende Fluidleitung angeschlossen
werden, die mit einer Fluidquelle bzw. Fluidsenke
verbunden ist.In the
Die beiden Fluidkammern 37, 38 sind im Bereich des Längsschlitzes
12 mittels eines Dichtbandes 43 verschlossen,
das von innen her an den Schlitzflanken 44, 45 der sich
entlang der Fluidkammern 37, 38 erstreckenden Längenabschnitte
46, 47 des Längsschlitzes 12 anliegt.The two
Das Dichtband 43 ist im Querschnitt gesehen vorzugsweise
trapezförmig ausgebildet, wobei die beiden entgegengesetzten,
schräg zueinander verlaufenden Seitenflächen
48, 49 des Dichtbandes an ebenfalls schräg verlaufenden,
nach radial außen hin aufeinander zul aufenden
Schlitzflanken des Längsschlitzes 12 flächig anliegen.The sealing
Um der Mitnehmerpartie 15 des Antriebsteiles 13 das Durchsetzen
des Längsschlitzes im Verbindungsbereich 52 mit der
Antriebspartie 14 zu ermöglichen, ist das Dichtband 43
dort nach innen vom Längsschlitz 12 abgehoben und verläuft in
einer im Verbindungsbereich 52 vorgesehenen, das Antriebsteil
13 durchsetzenden Durchführungsöffnung 53.Enforcement around the
Das Dichtband 43 ist mit seinen beiden Enden im Bereich
der Gehäusedeckel 8, 9 am Gehäuse 3 festgelegt. Zwischen
diesen beiden Befestigungsstellen 54, 55 ist das Dichtband
43 in seiner Verlaufsrichtung gespannt. Da es in der Regel
aus dehnbarem Dichtmaterial besteht, sind zur Erhöhung
der Zugfestigkeit gemäß Fig. 2 beim Ausführungsbeispiel
zwei im Dichtband 43 durchgehend in Erstreckungsrichtung
des Dichtbandes 43 verlaufende Verstärkungsstränge 56, 57
angeordnet. Diese können aus einem festen Kunststoff
gefertigt sein oder auch aus Metall bestehen. Es versteht
sich, daß in Abwandlung zum Ausführungsbeispiel auch
lediglich ein oder mehr als zwei Verstärkungsstränge
vorgesehen sein könnten, die auch außen am Dichtband 43
angeordnet sein könnten.The sealing
Bei einem nicht näher dargestellten, nicht-fluidisch
betätigten Linearantrieb erfüllt das Dichtband 43 zwar
keine Dichtfunktion, jedoch schützt es diesen vor Verunreinigungen,
die in das Gehäuse 3 eindringen könnten. In a non-fluidic, not shown
actuated linear drive fulfills the sealing
Zur Bestimmung der Relativposition zwischen Antriebsteil
13 und Gehäuse 3 verfügt der Linearantrieb 1 über eine
Positionsbestimmungseinrichtung 58, die in Fig. 1 strichpunktiert
angedeutet ist. Über die Vorgabe und Erfassung
der Relativposition von Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 kann
die Position des an der Mitnehmerpartie 15 vorgesehenen,
zu positionierenden Gegenstandes bedarfsgemäß eingestellt
werden.To determine the relative position between the
Zu diesem Zweck weist die Positionsbestimmungseinrichtung
58 beispielsgemäß am Dichtband 43 vorgesehene erste
Erfassungsmittel 59 und mit diesen zusammenarbeitende,
hier am Antriebsteil 13 vorgesehene zweite Erfassungsmittel
60 auf. Zur besseren Unterscheidbarkeit werden die
ersten Erfassungsmittel 59 daher im folgenden als gehäuseseitige
und die zweiten Erfassungsmittel 60 als antriebsteilseitige
Erfassungsmittel bezeichnet.For this purpose, the
Sowohl die gehäuseseitigen als auch die antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel 59, 60 sind in Fig. 1 lediglich
strichpunktiert schematisch dargestellt. Die antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel 60 sind vorzugsweise an der
Antriebspartie 14 oder im Verbindungsbereich 52 zwischen
Antriebspartie 14 und Mitnehmerpartie 15 angeordnet. Die
gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 erstrecken sich
entlang des Dichtbandes 43 im wesentlichen über dessen
gesamte Länge. Die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel
60 arbeiten mit der ihnen jeweils in Abhängigkeit von der
momentanen Relativposition zwischen Antriebsteil 13 und
Gehäuse 3 zugeordneten Stelle der gehäuseseitigen
Erfassungsmittel 59 zusammen, die als Erfassungsstelle 61
bezeichnet sei. Diese Erfassungsstelle 61 befindet sich
beim Ausführungsbeispiel an dem Abschnitt der gehäuseseitigen
Erfassungsmittel 59 bzw. des Dichtbandes 43, der
innerhalb der Durchführungsöffnung 53 verläuft.Both the housing side and the drive part side
Detection means 59, 60 are only in FIG. 1
shown schematically in dash-dotted lines. The drive part side
Detection means 60 are preferably on the
Drive section 14 or in the
Die Durchführungsöffnung 53 kann zum Kolben-Innenraum 27 hin
offen sein, wie dies in Fig. 1 gezeigt ist. Dadurch ergibt
sich besonders viel Raum für das Anordnen der antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel 60 im Bereich der Zuordnungsstelle
61. Auch die Montage der antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel 60 kann somit problemlos durchgeführt
werden.The
Mit den gehäuseseitigen Erfassungsmitteln 59 ist eine Auswerteeinheit
64 der Positionsbestimmungseinrichtung 58
verbunden, die Signale von den zugeordneten gehäuseseitigen
Erfassungsmitteln 59 empfangen bzw. Signale an diese
Erfassungsmittel senden kann. Durch die Auswertung dieser
Signale kann die Auswerteeinheit 61 die momentane Relativposition
zwischen dem Antriebsteil 13 und dem Gehäuse 3
ermitteln. An evaluation unit is provided with the housing-side detection means 59
64 of the
In Abwandlung hierzu ist es auch möglich, die Auswerteeinheit
64 zusätzlich oder alternativ mit den antriebsteilseitigen
Erfassungsmitteln 60 zu verbinden. Dies hängt
insbesondere von der Ausführungsform der Positionsbestimmungseinrichtung
58 ab, wobei verschiedene Ausführungen
in den Figuren 3 bis 6 in Form von Prinzipdarstellungen
schematisch gezeigt sind. Anhand dieser Figuren
wird die Funktionsweise der verschiedenen Ausführungsbei
spiele der Positionsbestimmungseinrichtung 58 nachfolgend
im einzelnen erläutert.In a modification of this, it is also possible to use the
Bei den beiden Ausführungsformen gemäß den Fig. 3 und 4
ist die Auswerteeinheit lediglich mit den antriebsteilseitigen
Erfassungsmitteln 60 verbunden. Diese Verbindung
ist beispielsgemäß mittels elektrischer Verbindungsleiter
66 realisiert. Die gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 und
die antriebsteilseitigen Erfassungsmittl 60 arbeiten
kontaktlos zusammen, so daß während der Relativbewegung
des Antriebsteils 13 und des Gehäuses 3 keine zusätzliche
Reibung bzw. kein zusätzlicher Verschleiß auftritt.In the two embodiments according to FIGS. 3 and 4
is the evaluation unit only with the drive part
Detection means 60 connected. This connection
is, for example, by means of electrical connecting
Das Grundprinzip der Funktionsweise der Positionsbestimmungseinrichtung
58 beruht hierbei darauf, daß die
gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 bei der Relativbewegung
von Gehäuse 3 und Antriebsteil 13 bzw. von
Dichtband 43 und Antriebsteil 13 ein sich im Bereich der
antriebsteilseitigen Erfassungsmittel 60 änderndes Magnetfeld
hervorrufen, wobei die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel
60 ein magnetfeldabhängiges Erfassungssignal
erzeugen, das der Auswerteeinheit 64 zur Bestimmung der
Relativposition zugeführt wird.The basic principle of the operation of the
Zur Erfassung des sich ändernden Magnetfeldes weisen die
antriebsteilseitigen Erfassungsmittel 60 zumindest einen
magnetfeldabhängigen Sensor 67 auf, der beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 3 von einer Spule 68 gebildet ist.
Diese Spule ist über die Auswerteeinheit 64 an eine Spannung
angelegt, so daß sie das Magnetfeld selbst hervorruft.To detect the changing magnetic field, the
drive part-side detection means 60 at least one
magnetic field-dependent sensor 67, which in the embodiment
3 is formed by a coil 68.
This coil is connected to a voltage via the
Die gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 sind von im Dichtband
entlang dessen Verlaufsrichtung beabstandet zueinander
angeordneten, magnetisierbaren und/oder elektrisch
leitfähigen Erfassungselementen 69 gebildet. Die Erfassungselemente
können beispielsweise von beabstandeten
einzelnen Metallkugeln gebildet sein. Es ist jedoch
ebenfalls möglich, die einzelnen Erfassungselemente
miteinander zu verbinden, wodurch das Einbringen der
Erfassungselemente 69 in das Dichtband 43 bei der Herstell
ung wesentlich erleichtert ist. Beispielsweise können
die Erfassungselemente 69 zu einer ketten- oder bandähnlichen
Struktur verbunden sein. Die äußere Form der
Erfassungselemente 69 ist grundsätzlich frei wählbar. The housing-side detection means 59 are in the sealing tape
spaced apart along its direction
arranged, magnetizable and / or electrically
Die Spule 68 umgibt das Dichtband 43 im Bereich der Erfassungsstelle
61. Bei einer Relativbewegung von Antriebsteil
13 und Gehäuse 3 bewegt sich die Spule 68 entlang des
Dichtbandes 43, wobei sich der magnetische Fluß in der
Spule durch die durch die Spule 68 hindurchbewegten Erfassungselemente
69 ändert, was zu einer sich ebenfalls
ändernden Spannung an der Spule 68 führt, die von der Auswerteeinheit
64 gemessen werden kann. Das Spannungssignal
an der Spule 68 dient als Maß für den Weg, der während der
Relativbewegung zwischen Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 zurückgelegt
wurde. Ausgehend von einer bekannten, definierten
Ausgangslage kann über den zurückgelegten Weg die
momentane Relativposition von Antriebsteil 13 und Gehäuse
3 in der Auswerteeinheit 64 bestimmt werden.The coil 68 surrounds the sealing
Über die Anordnung der Erfassungselemente 69 am Dichtband
43 kann gleichzeitig zur Bestimmung der zurückgelegten
Wegstrecke auch die Bewegungsrichtung der Relativbewegung
ermittelt werden. Hierfür können die Erfassungselemente 69
unregelmäßige Abstände aufweisen, so daß das während der
Relativbewegung durch die Auswerteeinheit 64 aufgenommene,
von der Spannung an der Spule 68 gebildete Erfassungssignal
bestimmte, periodisch wiederkehrende Spannungsverläufe
aufweist, wobei die Spannungsverläufe je nach Bewegungsrichtung
unterschiedlich sind. Die periodisch wiederkehrenden,
sozusagen den Richtungscode enthaltenden Spannungsverläufe
können auch durch in einem Abschnitt des
Dichtbandes 43 unterschiedliche Erfassungselemente 69 hervorgerufen
werden, wobei die unterschiedlichen Erfassungselemente
69 verschieden starke Spannungsänderungen der
Spulenspannung bewirken.About the arrangement of the
Bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel der
Positionsbestimmungseinrichtung 58 verfügen die antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel 60 lediglich über eine einzige
Spule 68. In Abwandlung hierzu könnten diese auch
eine Spulenanordnung enthalten, wobei eine mit der Auswerteeinheit
64 verbundene Meßspule vorgesehen ist, die
das Erfassungssignal hervorruft. Wenigstens eine weitere
Spule der Spulenanordnung könnte dann als Erregerspule
ausgebildet sein, die das im Bereich dar Meßspule vorhandene
Magnetfeld hervorruft. Bei der bevorzugten Ausführungsform
nach Fig. 3 sind sozusagen die Erregerspule
und die Meßspule gleichzeitig von der einzigen Spule 68
gebildet.In the embodiment shown in Fig. 3
Die Spule 68 kann auch Bestandteil eines Schwingkreises 73
sein, wobei beispielsgemäß ein Reihenschwingkreis realisiert
ist, bei dem der Kondensator 74 und der Ohmsche
Widerstand 75 in der Auswerteeinheit 64 vorgesehen sind,
so daß die Verbindung zur Spule 68 über die Verbindungsleiter
66 erfolgt. Es versteht sich, daß der Kondensator
74 und der Widerstand 75 zusammen mit der Spule 68 auch am
Antriebsteil 13 angeordnet sein könnten. Falls der Ohmsche
Widerstand der Spule 68 zusammen mit dem der Verbindungsleiter
66 bereits ausreichend groß ist, kann der separate
Ohmsche Widerstand 75 auch entfallen.The coil 68 can also be part of an
Wird nun auf Grund der relativ zur Spule 68 bewegten Erfassungselemente
69 der magnetische Fluß im Innern der
Spule 68 verändert, so ändert sich ebenfalls die Resonanzfrequenz
und dadurch auch die Verstimmung des Schwingkreises
73. Hierbei dient die sich ändernde Verstimmung
des Schwingkreises 73 als Erfassungssignal, über das die
Auswerteeinheit 64 die zurückgelegte Wegstrecke und somit
auch die momentane Relativposition von Antriebsteil 13 und
Gehäuse 3 ermitteln kann.Is now due to the detection elements moved relative to the coil 68
69 the magnetic flux inside the
Coil 68 changes, the resonance frequency also changes
and thus the detuning of the
Im Unterschied zum Ausführungsbeispiel nach Fig. 3 ist der
magnetfeldabhängige Sensor 67 der antriebsteilseitigen Erfassungsmittel
60 beim Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 4
beispielsweise von einem magnetoresistiven Sensor oder
einem Hall-Sensor gebildet, wobei auch ein anderer
beliebiger magnetfeldabhängiger Sensor zum Einsatz kommen
kann. Das im Bereich des Sensors 67 vorhandene, sich
ändernde Magnetfeld wird beispielsgemäß von den gehäuseseitigen
Erfassungsmitteln 59 erzeugt. Bei diesen am
Dichtband 43 vorgesehenen Erfassungsmitteln 59 handelt es
sich wie beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel um
voneinander beabstandet in Erstreckungsrichtung des
Dichtbandes 43 angeordnete Erfassungselemente 69, wobei
diese im vorliegenden Fall in Form von Permanentmagneten
ausgeführt sind. Die Erfassungselemente 69 sind vorzugsweise
miteinander verbunden, so daß eine Art Magnetband 78
entsteht. Das Magnetband 78 kann bereits bei der
Herstellung des Dichtbandes 43 in dieses eingebracht
werden oder auch außen am Dichtband 43 angeordnet sein. In contrast to the embodiment of FIG. 3 is the
Magnetic field-dependent sensor 67 of the drive part-side detection means
60 in the exemplary embodiment according to FIG. 4
for example from a magnetoresistive sensor or
a Hall sensor, with another
any magnetic field-dependent sensor can be used
can. The existing in the area of the sensor 67 itself
changing magnetic field is, for example, from the housing side
Detection means 59 generated. With these on
Sealing
Die die einzelnen Erfassungselemente 69 verbindenden
Längsstränge 79, 80 können gleichzeitig die Funktion der
Verstärkungsstränge 56, 57 im Dichtband 43 übernehmen, um
eine ausreichende Stabilität des Dichtbandes 43 in dessen
Erstreckungsrichtung gesehen zu gewährleisten.The connecting the
Jedes der permanentmagnetischen Erfassungselemente 69 erzeugt
ein lokales Magnetfeld 81, das in Fig. 4 schematisch
angedeutet ist. Während der Relativbewegung von Antriebsteil
13 und Gehäuse 3 bewegt sich der Sensor 67 entlang
des Dichtbandes 43, wobei er durch die aufeinanderfolgenden
lokalen Magnetfelder 81 der Erfassungselemente 69 beaufschlagt
wird. Das dadurch im Sensor 67 hervorgerufene
Erfassungssignal wird an die Auswerteeinheit 64 weitergeleitet
und dort zur Bestimmung der Relativposition ausgewertet.
Wie schon beim vorangegangenen Ausführungsbeispiel
beschrieben, kann auch hier eine Codierung durch die
Anordnung bzw. Ausgestaltung der Erfassungselemente 69 erfolgen,
so daß sich aus dem Erfassungssignal die zurückgelegte
Wegstrecke und die Bewegungsrichtung der Relativbewegung
bestimmen lassen, wodurch die Ermittlung der
momenanten Relativposition möglich ist.Each of the permanent
Alternativ zu den beiden vorstehend erläuterten Ausführungsvarianten
gemäß den Fig. 3 und 4 können die ersten
Erfassungsmittel 59 auch am Antriebsteil 13 vorgesehen sein,
so daß sie die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel
bilden. Die gehäuseseitigen Erfassungsmittel werden hierbei
von den zweiten Erfassungsmitteln 60 gebildet.As an alternative to the two design variants explained above
3 and 4, the first
Detection means 59 can also be provided on the
Es besteht hierbei die Möglichkeit, am Dichtband 43
mehrere beabstandete magnetfeldabhängige Sensoren 67 vorzusehen,
beispielsweise mehrere Spulen 68, die die
zweiten, gehäuseseitigen Erfassungsmittel 60 darstellen.
Die ersten, antriebsteilseitigen Erfassungsmittel 59
könnten dann von einem permanentmagnetischen oder magnetisierbaren
und im Fall eines von einer Spule 68 gebildeten
magnetfeldabhängigen Sensors 67 von einem elektrisch
leitfähigen Erfassungselement 69 gebildet sein. In Abhängigkeit
von der Relativposition von Gehäuse 3 und Antriebsteil
13 wirkt das am Antriebsteil 13 angeordnete
Erfassungselement 69 hauptsächlich auf den oder die magnetfeldabhängigen
Sensoren 67 ein, die an der Zuordnungsstelle
61 am Dichtband 43 vorhanden sind. Auf Grund des an
der Zuordnungsstelle 61 wirkenden Magnetfeldes kann die
Auswerteeinheit bestimmen, welcher der magnetfeldabhängigen
Sensoren 67 am Dichtband 43 beaufschlagt ist, und somit
die Relativposition von Gehäuse 3 und Antriebsteil 13
ermitteln.There is the possibility here of sealing
Die Anordnung der ersten und zweiten Erfassungsmittel 59,
60 wird daher gegenüber den Ausführungsbeispielen gemäß
den Fig. 3 und 4 sozusagen umgekehrt, wobei nunmehr die
magnetfeldabhängigen Sensoren am Dichtband 43 und ein oder
mehrere Erfassungselemente 59 am Antriebsteil 13 vorgesehen
sind. Der Vorteil liegt bei dieser Abwandlung darin,
daß die aktuelle Relativposition von Antriebsteil 13 und
Gehäuse 3 nicht über die zuletzt ermittelte Relativposition
und die anschließend erfolgte Relativbewegung
bestimmt wird, sondern unmittelbar daraus hervorgeht,
welcher der magnetfeldabhängigen Sensoren 67 am Dichtband
43 durch das antriebsteilseitige Erfassungselement 59 beaufschlagt
wird. Je mehr Sensoren 67 am Dichtband 43 vorgesehen
sind und je geringer deren Abstand zueinander
gewählt ist, desto exakter kann die Relativposition
zwischen Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 bestimmt werden.The arrangement of the first and second detection means 59,
60 is therefore compared to the exemplary embodiments according to FIG
3 and 4, so to speak, vice versa, now the
Magnetic field-dependent sensors on the sealing
Bei den nachfolgend beschriebenen Ausführungsformen der
Positionsbestimmungseinrichtung 58 ist die Auswerteeinheit
64 nunmehr lediglich mit den ersten Erfassungsmitteln 59
verbunden, die hier wiederum die gehäuseseitigen Erfassungsmittel
darstellen. Dadurch entfällt das Mitbewegen der
Verbindungsleiter 66 mit dem Antriebsteil 13. Die
Verbindung zwischen den gehäuseseitigen Erfassungsmitteln
59 und der Auswerteeinheit 64 ist beispielsgemäß im
Bereich einer der Befestigungsstellen 54, 55 zwischen
Dichtband 43 und Gehäuse 3 vorgesehen. In the embodiments of the
Die Verbindung erfolgt wie schon bei den vorangegangenen
Ausführungsformen über einen oder mehrere elektrische Verbindungsleiter
66, wobei alternativ hierzu auch eine Verbindung
mit galvanischer Trennung realisiert werden
könnte. Beispielsweise könnten die Auswerteeinheit 64 und
die gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 induktiv miteinander
gekoppelt sein.The connection is made as in the previous ones
Embodiments via one or more electrical connecting
Das Grundprinzip der Ausführungsvarianten der Positionsbestimmungseinrichtung
58 nach den Fig. 5 und 6 beruht
darauf, daß die Auswerteeinheit 64 ein Meßsignal über die
gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 überträgt, das durch
Zusammenwirken zwischen den gehäuseseitigen und den
zweiten, antriebsteilseitigen Erfassungsmitteln 59, 60 zur
Ermittlung der Relativposition dient.The basic principle of the design variants of the
Die Signalform des Meßsignals kann prinzipiell beliebig sein, wobei beispielsweise Impulse, Impulsfolgen oder Wellen, insbesondere Hochfrequenzwellen, in Frage kommen.The signal form of the measurement signal can in principle be arbitrary be, for example pulses, pulse trains or Waves, especially high-frequency waves, come into question.
Bei den bevorzugten Ausführungsformen wird die Relativposition
in der Auswerteeinheit 64 dadurch ermittelt, daß
die Zeitspanne zwischen Aussenden des Meßsignals und Eintreffen
einer vom Meßsignal und den antriebsteilseitigen
Erfassungsmitteln 60 über die gehäuseseitigen Erfassungsmittel
59 zur Auswerteeinheit 64 zurücklaufenden Signalantwort
bestimmt wird. Über die Zeitspanne und die
bekannte Übertragungsgeschwindigkeit von Meßsignal und
Signalantwort kann unmittelbar die Relativposition von
Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 ermittelt werden.In the preferred embodiments, the relative position
determined in the
Bei der Positionsbestimmung durch Aussenden eines Meßsignals
ist es möglich, die Relativposition direkt in der
Auswerteeinheit 64 zu bestimmen. Eine bestimmte, der Auswerteeinheit
64 bekannte, definierte Ausgangsposition
zwischen Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 muß nicht festgelegt
werden, da die momentane Relativposition nicht über
die zurückgelegte Wegstrecke, sondern direkt durch die
Auswertung des Meßsignals bzw. der Signalantwort erfolgt.When determining the position by sending a measurement signal
it is possible to find the relative position directly in the
To determine
Sowohl das Meßsignal als auch die Signalantwort werden
über eine Leiteranordnung 84 übertragen, die die gehäuseseitigen
Erfassungsmittel 59 bildet. Die antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel 60 arbeiten hierbei derart mit
der Leiteranordnung 84 zusammen, daß sie in dieser an der
Erfassungsstelle 61 eine Unstetigkeitsstelle 85 hervorrufen,
an der das von der Auswerteeinheit 64 ausgesendete
Meßsignal die zur Auswerteeinheit zurücklaufende Signalantwort
auslöst.Both the measurement signal and the signal response are
transmitted via a conductor arrangement 84, which the housing-side
Detection means 59 forms. The drive part side
Detection means 60 cooperate in this way
the conductor arrangement 84 together that they in this at the
Wenigstens einer der Leiter der Leiteranordnung 84 kann
dabei den zur Erhöhung der Zugfestigkeit des Dichtbandes
43 dienenden Verstärkungsstrang 56, 57 bilden.At least one of the conductors of conductor arrangement 84 can
doing so to increase the tensile strength of the sealing
Die Leiteranordnung 84 verfügt beim Ausführungsbeispiel
gemäß Fig. 5 über wenigstens einen und vorzugsweise über
zwei von außen zugängliche elektrische Leiter 88, 89, so
daß Meßsignal und Signalantwort in Form von elektrischen
Signalen vorliegen. Die elektrischen Leiter 88, 89 sind
zweckmäßigerweise an einer der Außenflächen des Dichtbandes
43 vorgesehen, die keine Dichtfunktion aufweist.
Beispielsgemäß sind die elektrischen Leiter 88, 89 an der
dem Gehäuse-Innenraum 2 zugewandten rückwärtigen Fläche 90
des Dichtbandes 43 angeordnet.The conductor arrangement 84 has in the
Die Unstetigkeitsstelle 85 wird bei dieser Ausführung dadurch
hervorgerufen, daß ein Leiterabgriff 91 der antriebsteilseitigen
Erfassungsmittel mit dem oder den
elektrischen Leitern 88, 89 in Kontakt steht, wobei die
Kontaktstelle der Unstetigkeitsstelle 85 entspricht.The discontinuity 85 is thereby in this embodiment
caused that a
Bei einer Abwandlung der Ausführung gemaß Fig. 5 könnte
lediglich ein elektrischer Leiter 88 oder 89 vorhanden
sein, der mit der Auswerteeinheit 64 verbunden ist. Der
Leiterabgriff 91 der antriebsteilseitigen Erfassungsmittel
60 wäre dann derart ausgebildet, daß er den Widerstand des
elektrischen Leiters 88, 89 an der Unstetigkeitsstelle 85
verändert, so daß das einlaufende Meßsignal reflektiert
und unter Umständen gebrochen wird. Die Reflexion stellt
dabei die zur Auswerteeinheit 64 zurücklaufende Signalantwort
dar. Wie bereits beschrieben, kann dann über die
Zeitspanne zwischen Aussenden des Meßsignals und Eintreffen
der Signalantwort die Relativposition zwischen
Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 bestimmt werden.5 could be modified
there is only one
Falls an der Unstetigkeitsstelle 85 neben der Reflexion
auch eine Brechung erfolgen sollte, kann das der Auswerteeinheit
64 entgegengesetzte Ende des zugeordneten elektrischen
Leiters 88, 89 mittels eines entsprechenden
Widerstands angepaßt sein, um eine Reflexion des von der
Unstetigkeitsstelle aus in Ausbreitungsrichtung des Meßsignals
weiterlaufenden Brechungssignals am Leiterende zu
vermeiden.If at discontinuity 85 next to the reflection
If the refraction should also take place, the evaluation unit can
64 opposite end of the associated
Bei einer derartigen Ausgestaltung ist es zweckmäßig, wenn das Meßsignal von einem elektrischen Impuls gebildet ist.With such a configuration, it is useful if the measurement signal is formed by an electrical pulse.
Wie bereits geschildert, sind beim Ausführungsbeispiel nach
Fig. 5 zwei von außen zugängliche elektrische Leiter 88,
89 vorhanden, die gemeinsam eine Zweidrahtleitung bilden.
Der Leiterabgriff 91 der antriebsteilseitigen Erfassungsmittel
60 ist hierbei als Kurzschlußbügel ausgebildet, der
die beiden elektrischen Leiter 88, 89 der Zweidrahtleitung
an der Unstetigkeitsstelle 85 elektrisch kurzschließt.As already described, are in the embodiment according to
5 two externally accessible
Die Zweidrahtleitung bildet im vorliegenden Fall eine sogenannte
"Lecher-Leitung", wobei das Meßsignal insbesondere
von einer Hochfrequenzwelle gebildet ist. Hier wird das
Meßsignal an der Unstetigkeitsstelle 85 vollständig reflektiert,
wobei die Reflexion die Signalantwort bildet,
die bezüglich des Meßsignals um 180° phasenverschoben ist.
In der Zweitdrahtleitung bildet sich somit eine stehende
Welle aus. Wie bei den vorhergehenden Fällen wird über die
Laufzeitmessung die Relativposition zwischen Antriebsteil
13 und Gehäuse 3 in der Auswerteeinheit 64 ermittelt.In the present case, the two-wire line forms a so-called
"Lecher line", the measurement signal in particular
is formed by a high frequency wave. Here it is
Measurement signal completely reflected at discontinuity 85,
where the reflection forms the signal response,
which is 180 ° out of phase with respect to the measurement signal.
A standing wire is thus formed in the second wire line
Wave out. As with the previous cases, the
Runtime measurement the relative position between the
Bei dem im folgenden erläuterten Ausführungsbeispiel gemäß
Fig. 6 der Positionsbestimmungseinrichtung 58 wirken die
antriebsteilseitigen Erfassungsmittel 60 kontaktlos auf
die gehäuseseitigen Erfassungsmittel 59 ein. Diese sind
von der Leiteranordnung 84 gebildet, die im Gegensatz zu
den vorangegangenen Ausführungsbei spielen wenigstens einen
magnetostriktiven, elektrisch leitfähigen Leiter 96 enthält.In the exemplary embodiment explained below according to
6 of the
Die antriebsteilseitigen Erfassungsmittel 60 umfassen eine Magneteinrichtung 94, die im vorliegenden Fall von einem Permanentmagneten gebildet ist, dessen Magnetfeld auf den magnetostriktiven Leiter 96 der Leiteranordnung 84 einwirkt und die Unstetigkeitsstelle 85 hervorruft. The drive part-side detection means 60 comprise one Magnet device 94, which in the present case by a Permanent magnet is formed, the magnetic field on the magnetostrictive conductor 96 of the conductor arrangement 84 acts and causes the discontinuity 85.
Bei dem magnetostriktiven Leiter 96 handelt es sich beispielsweise
um einen amorphen oder nanokristallinen,
ferromagnetischen Leiter. Durch den Einfluß eines
Magnetfeldes wird dieser ferromagnetisch gesättigt,
wodurch eine Verformung (Magnetostriktion) des magnetostriktiven
Leiters 96 hervorgerufen wird. Diese
Verformungsstelle bildet die Unstetigkeitsstelle 85, an
der das von der Auswerteeinheit 64 ausgesendete Meßsignal
reflektiert und gebrochen wird.The magnetostrictive conductor 96 is, for example
an amorphous or nanocrystalline,
ferromagnetic conductor. By the influence of a
Magnetic field, this is ferromagnetically saturated,
causing a deformation (magnetostriction) of the magnetostrictive
Conductor 96 is caused. This
Deformation point forms the discontinuity 85
the measurement signal emitted by the
Eine erste Möglichkeit besteht nun darin, daß die Reflexion
die Signalantwort bildet. Das sich ausgehend von der
Unstetigkeitsstelle 85 in Ausbreitungsrichtung des
Meßsignals entlang des magnetostriktiven Leiters 96 weiter
ausbreitende Brechungssignal würde an dessen der Auswerteeinheit
64 entgegengesetztem Ende ein weiteres Mal reflektiert
werden. Dies könnte zu Fehlern in der Berechnung der
Relativposition führen. Deshalb ist der magnetostriktive
Leiter 96 an seinem der Auswerteeinheit 64 entgegengesetzten
Ende mittels eines Widerstandes 97 derart abgeschlossen,
daß der Reflexionsfaktor Null ist und somit
Anpassung vorliegt.A first possibility is that the reflection
forms the signal response. That is based on the
Discontinuity 85 in the direction of propagation of the
Measurement signal along the magnetostrictive conductor 96 on
Spreading refractive signal would be at the
Die zweite Möglichkeit zur Bildung der Signalantwort ergibt
sich durch die amorphe oder nanokristalline Ausbildung
des magnetostriktiven Leiters 96. An der Unstetigkeitsstelle
85 entsteht gleichzeitig eine sich in beide
Richtungen ausbreitende mechanische Welle, insbesondere
Torsionswelle. Die in Richtung der Auswerteeinheit 64 zurücklaufende
mechanische Welle stellt dabei die Signalantwort
dar und kann somit auf Grund ihrer bekannten Ausbreitungsgeschwindigkeit
über die Laufzeitmessung zur
Bestimmung der Relativposition von Gehäuse 3 und Antriebsteil
13 dienen. Die sich von der Unstetigkeitsstelle 85
zusammen mit dem Brechungssignal zu dem der Auswerteeinheit
entgegengesetzten Ende des Leiters 96 weiter ausbreitende
mechanische Welle wird vorzugsweise an diesem
Leiterende derart gedämpft, daß keine nennenswerte Reflexion
erfolgt, um Fehler bei der Bestimmung der Relativposition
in der Auswerteeinheit 64 zu vermeiden.The second possibility for the formation of the signal response results
itself through the amorphous or nanocrystalline formation
of the magnetostrictive conductor 96. At the point of discontinuity
85 one emerges simultaneously in both
Mechanical wave propagating directions, in particular
Torsion shaft. The one returning in the direction of the
Auch bei diesen Ausführungsmöglichkeiten führt die Auswerteeinheit
64 eine Laufzeitmessung von Meßsignal und
Signalantwort durch, woraus sie die Relativposition
zwischen Antriebsteil 13 und Gehäuse 3 bestimmt.The evaluation unit also leads with these design options
64 a transit time measurement of the measurement signal and
Signal response through, from which they get the relative position
determined between
In Fig. 6 ist eine weitere Variante zur Ausführung der
Positionsbestimmungseinrichtung 58 dargestellt. Hierbei
ist der magnetostriktive Leiter in Form eines rohrähnlichen
Schallwellenleiters 100 ausgebildet, der in Fig. 6
strichpunktiert dargestellt ist. Koaxial innerhalb des
Schallwellenleiters 100 ist ein elektrischer Meßleiter 101
angeordnet, über den das Meßsignal ausgehend von der Auswerteeinheit
64 übertragen wird. An der Unstetigkeitsstelle
85 löst das eintreffende Meßsignal eine über den
Schallwellenleiter 100 zur Auswerteeinheit 64 zurücklaufende
erste und eine sich entgegengesetzt hierzu weiter
ausbreitende zweite mechanische Welle aus, wobei es sich
im vorliegenden Fall jeweils um eine Torsionswelle
handelt. Die erste mechanische Welle stellt hierbei die
Signalantwort dar, und die zweite mechanische Welle wird
am Leiterende zur Vermeidung von Reflexionen gedämpft. Im
Unterschied zu der zuvor erläuterten Variante breitet sich
die Signalantwort nicht auf dem das Meßsignal übertragenden
Leiter 101, sondern auf einem separaten weiteren
Leiter 100 aus. Auch hier erfolgt die Positionsbestimmung
in der Auswerteeinheit 64 über die Messung der Laufzeit
des Meßsignals bzw. der Signalantwort. Das bei dieser
Ausführungsvariante ausgenutzte Prinzip wird als
"Wiedemann-Effekt" bezeichnet.6 is a further variant for the execution of the
Claims (26)
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