EP1348935B1 - Halterung für Magnetfeldsensoren - Google Patents

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EP1348935B1
EP1348935B1 EP03004762A EP03004762A EP1348935B1 EP 1348935 B1 EP1348935 B1 EP 1348935B1 EP 03004762 A EP03004762 A EP 03004762A EP 03004762 A EP03004762 A EP 03004762A EP 1348935 B1 EP1348935 B1 EP 1348935B1
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EP
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magnetic field
field sensor
groove
sensor
head screw
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Sick AG
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F15—FLUID-PRESSURE ACTUATORS; HYDRAULICS OR PNEUMATICS IN GENERAL
    • F15B—SYSTEMS ACTING BY MEANS OF FLUIDS IN GENERAL; FLUID-PRESSURE ACTUATORS, e.g. SERVOMOTORS; DETAILS OF FLUID-PRESSURE SYSTEMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • 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
    • F15B15/2892—Means for indicating the position, e.g. end of stroke characterised by the attachment means

Definitions

  • the invention relates to a magnetic field sensor which is arranged axially adjustable on the housing of a working cylinder.
  • Such magnetic field sensors have for precise position determination by contactless detection of the position of z.
  • B. Pneumatic or hydraulic pistons proven within a working cylinder.
  • guide grooves are provided on the outer surfaces of the housing of the working cylinder, in which the magnetic field sensors are axially adjusted and then locked.
  • the guide grooves which have both a cylindrical and a rectangular cross section, are opened to the outside via a gap opening.
  • the magnetic field sensor described therein essentially has a circular cross section and is held in a cylinder groove which is slotted outwards.
  • These magnetic field sensors have such a cross section, that they are inserted into a guide groove via their narrow side and after inserted and locked in the guide groove.
  • the lock of the magnetic field sensor takes place in that by means of a locking screw, which is supported on the groove bottom, the sensor is pressed against the groove shoulder.
  • a disadvantage of this known prior art is that inevitably existing mechanical tolerances of the guide groove as well Tolerances in the cross section of the magnetic field sensor, the air gap of the sensor is changed to the working cylinder in the housing. This change in distance leads inevitably to a magnetic field change, which changes in terms of functional accuracy of the sensor has a negative effect.
  • Another disadvantage is that the magnetic field sensors, with this type of locking by means of the locking screw be mechanically loaded, causing bending or even damage the magnetic field sensors can lead.
  • the invention has for its object to design a magnetic field sensor so that it is in as many slots as possible, which vary depending on the manufacturer are designed, can be used at any point and can then be locked.
  • the air gap of the sensor should change not change to the working cylinder and beyond that the mechanical Stress on the magnetic field sensor can be minimized.
  • the axial Adjustment of the magnetic field sensor in the guide groove is smooth, precise and be reproducible.
  • the object is achieved in that the magnetic field sensor has the shape of an ellipse-like cylinder and thus in one certain position used in the guide groove and then rotated axially can be.
  • the locking of the magnetic field sensor is screwed into it Raised head screw carried out.
  • the fillister head screw slightly unscrewed from the magnetic field sensor until it is on the groove shoulders, which are attached next to the stomata, supports and the sensor presses against the groove bottom. This is the distance between the magnetic field sensor and Pistons in the working cylinder kept constant.
  • the outside diameter and flattening radius adapted to the gap opening of the guide groove there is also the advantage that the magnetic field sensor when tightening the screw is locked in the center of the gap opening.
  • the pan head screw is used Locking the magnetic field sensor in the internal thread of one in the magnetic field sensor inserted socket, which from the pointing towards the groove bottom Sensor surface protrudes slightly from the magnetic field sensor.
  • the screw for locking the magnetic field sensor near that end face of the sensor into which the connection cable is inserted This will make the if necessary, act on the magnetic field sensor via the connection cable Intercepted forces and can not have a negative impact on the electronics.
  • the sensor element can be attached very close to the sensor tip, which makes the Magnetic field sensor is able to determine the end positions of the piston position in the limit case to be able to detect beyond the guide groove.
  • Figure 1 shows a magnetic field sensor 1 with an electrical connection cable 2.
  • a lens head screw 3 is countersunk in the magnetic field sensor 1, which in the screwed-in state shown here does not match the elliptical one Cylinder cross section protrudes.
  • a Window 4 is attached, in which a function display is attached.
  • the major axis 9 of the ellipse-like cross section lies parallel to the gap opening 7, as a result of which the magnetic field sensor can no longer be removed from the guide groove in this position.
  • the oval head screw 3 is rotated such that it moves in the direction of the gap opening 7.
  • a section of a housing 10 of a working cylinder is shown on the side view according to FIG. 3 cut in the longitudinal axis of the pan head screw.
  • a rectangular guide groove 8 is embedded, which is opened to the outside through the gap opening 7.
  • two groove shoulders 11 and 12 are attached on the inside of the guide groove.
  • a socket 13 with an internal thread is embedded in the magnetic field sensor 1, into which the pan head screw 3 is screwed. Since the maximum diameter on the underside of the screw head is larger than the gap opening 7 of the guide groove, when the lens head screw 3 is unscrewed from the socket 13, it is supported with the falling flanks 15, 16 on the groove shoulders 11, 12 and presses the magnetic field sensor 1 with it its socket, which protrudes slightly from the magnetic field sensor 1, against a groove bottom 14. The falling flanks of the special pan head screw 3 simultaneously center the magnetic field sensor 1 in the axis of symmetry 17 of the guide groove.

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Magnetfeldsensor, der axial verstellfähig am Gehäuse eines Arbeitszylinders angeordnet wird. Solche Magnetfeldsensoren haben sich zur genauen Positionsbestimmung durch berührungsloses Erfassen der Stellung von z. B. Pneumatik- oder Hydraulikkolben innerhalb eines Arbeitszylinders bewährt. Zu diesem Zweck sind an den Außenflächen des Gehäuses des Arbeitszylinders Führungsnuten angebracht in welchen die Magnetfeldsensoren axial verstellt und anschließend arretiert werden.
Die Führungsnuten, die sowohl einen zylindrischen als auch rechteckigen Querschnitt aufweisen, sind über eine Spaltöffnung nach Außen geöffnet.
Eine derartige Halterung von Magnetfeldsensoren an einem Arbeitszylinder ist aus der DE 44 35 671 A1 bekannt. Der darin beschriebene Magnetfeldsensor hat im Wesentlichen einen kreisförmigen Querschnitt und wird in einer nach Außen geschlitzt ausgeführten Zylindernut gehalten.
Um diesen Magnetfeldsensor in die C-Nut einzuführen, ist es notwendig, diesen über das frei liegende Ende der Führungsnut einzuschieben. Innerhalb dieser Nut kann dieser Sensor dann verschoben und anschließend positioniert werden. Wenn dieser Sensor wieder aus der C-Nut entfernt werden muss, ist dies ebenfalls nur dann möglich, wenn der Sensor am frei liegenden Ende aus der Führungsnut herausgeschoben wird. Diese Ein- bzw. Ausbauart des Sensors am Gehäuse eines Arbeitszylinders ist besonders dann von Nachteil, wenn innerhalb einer Führungsnut gleichzeitig mehrere Magnetfeldsensoren positioniert sind, weil diese dann seriell nacheinander hinein- bzw. aus der Führungsnut herausgeschoben werden müssen. In der DE 196 43 413 und DE 196 53 222 sind deshalb Magnetfeldsensoren beschrieben, welche einen derartigen Querschnitt aufweisen, dass sie beliebig an jeder Stelle in die teilweise geöffnete Führungsnut eingesetzt werden können. Diese Magnetfeldsensoren haben einen derartigen Querschnitt, dass sie über ihre Schmalseite in eine Führungsnut eingesetzt werden und nach dem Einsetzen in die Führungsnut gedreht und arretiert werden. Die Arretierung des Magnetfeldsensors erfolgt dadurch, dass mittels einer Feststellschraube, welche sich am Nutboden abstützt, der Sensor gegen die Nutschulter gepresst wird. Nachteilig an diesem bekannten Stand der Technik ist jedoch, dass durch die zwangsläufig vorhandenen mechanischen Toleranzen der Führungsnut als auch die Toleranzen im Querschnitt des Magnetfeldsensors, der Luftabstand des Sensors zum Arbeitszylinder im Gehäuse verändert wird. Diese Abstandsveränderung führt zwangsläufig zu einer Magnetfeldänderung, die sich hinsichtlich der Funktionsgenauigkeit des Sensors negativ auswirkt. Ein weiterer Nachteil ist darin zu sehen, dass die Magnetfeldsensoren, bei dieser Art der Arretierung mittels der Feststellschraube mechanisch belastet werden, was zum Verbiegen oder gar zur Beschädigung der Magnetfeldsensoren führen kann.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Magnetfeldsensor so auszubilden, dass er in möglichst viele Aufnahmenuten, die herstellerbedingt verschiedenartig ausgestaltet sind, an jeder Stelle beliebig eingesetzt werden kann und anschließend arretierbar ist. Bei der Arretierung soll sich der Luftabstand des Sensors zum Arbeitszylinder nicht verändern und darüber hinaus soll die mechanische Beanspruchung des Magnetfeldsensors minimiert werden. Ferner soll die axiale Verstellung des Magnetfeldsensor in der Führungsnut leichtgängig, präzise und reproduzierbar möglich sein.
Zur Lösung dieser Aufgabe sind alle Merkmale des Anspruchs 1 vorgesehen. Zweckmäßige Ausgestaltungen und vorteilhafte Weiterbildungen sind aus den nachgeordneten Unteransprüchen ersichtlich.
Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, dass der Magnetfeldsensor die Form eines ellipsenähnlichen Zylinders aufweist und dadurch in einer bestimmten Lage beliebig in die Führungsnut eingesetzt und danach axial verdreht werden kann. Die Arretierung des Magnetfeldsensors wird mit einer darin eingeschraubten Linsenkopfschraube durchgeführt. Dazu wird die Linsenkopfschraube etwas aus dem Magnetfeldsensor herausgedreht, bis sich diese an den Nutschultern, die neben der Spaltöffnung angebracht sind, abstützt und den Sensor gegen den Nutboden drückt. Dadurch ist der Abstand des Magnetfeldsensors zum Kolben im Arbeitszylinder konstant gehalten.
Durch die Verwendung einer speziellen Linsenkopfschraube, deren Außendurchmesser und Abflachungsradius an die Spaltöffnung der Führungsnut angepasst ist, ergibt sich weiterhin der Vorteil, dass der Magnetfeldsensor beim Festziehen der Schraube zentriert zur Spaltöffnung arretiert ist.
Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung greift die Linsenkopfschraube zur Arretierung des Magnetfeldsensors in das Innengewinde einer in dem Magnetfeldsensor eingesetzten Buchse ein, welche aus der zum Nutboden hinweisenden Sensorfläche geringfügig aus dem Magnetfeldsensor herausragt. Durch diese vorteilhafte Ausführungsform der Arretierung wird der Magnetfeldsensor selbst beim Festziehen der Schraube mechanisch nicht belastet, denn nur die Baugruppe "Schraube mit Buchse" verspannt sich zwischen der Nutschulter und dem Nutboden.
In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung befindet sich die Schraube zum Arretieren des Magnetfeldsensors in der Nähe jener Stirnfläche des Sensors, in welche das Anschlusskabel eingeführt wird. Dadurch werden die gegebenenfalls über das Anschlusskabel auf den Magnetfeldsensor einwirkenden Kräfte abgefangen und können sich somit nicht negativ auf die Elektronik auswirken. Darüber hinaus ergibt sich damit der zusätzliche Vorteil, dass das Sensorelement sehr nah an der Sensorspitze angebracht werden kann, wodurch der Magnetfeldsensor in der Lage ist, die Endlagen der Kolbenposition im Grenzfall noch über die Führungsnut hinaus detektieren zu können.
Besonders vorteilhaft ist es dann, wenn bei Magnetfeldsensoren in einem Kunststoffgehäuse für die eingesetzte Buchse ein Metallwerkstoff verwendet wird. Da in der Regel bei einer Schraubbefestigung ein Festziehen durch Drehung der Schraube im Uhrzeigersinn stattfindet, ist es von Vorteil, bei der Verbindung von Schraube und Buchse ein Linksgewinde zu verwenden, weil damit bei Rechtsdrehung der Linsenkopfschraube die Klemmfunktion eingeleitet wird.
Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnungen im Einzelnen erläutert. In den Zeichnungen zeigen:
Figur 1
eine perspektivische Darstellung eines erfindungsgemäßen Magnetfeldsensors
Figur 2a,b
eine schematische Darstellung der Einfügung und Arretierung des Magnetfeldsensors in einer Führungsnut
Figur 3
eine in der Längsachse der Linsenkopfschraube geschnittene Seitenansicht des erfindungsgemäßen Magnetfeldsensors in einer Führungsnut.
Figur 1 zeigt einen Magnetfeldsensor 1 mit einem elektrischen Anschlusskabel 2. In dem Magnetfeldsensor 1 ist eine Linsenkopfschraube 3 versenkt angebracht, welche im hier dargestellten eingedrehten Zustand nicht über den ellipsenähnlichen Zylinderquerschnitt herausragt. Neben der Linsenkopfschraube 3 ist ein Fenster 4 angebracht, in welchem eine Funktionsanzeige angebracht ist.
In Figur 2a ist zu ersehen, dass die der kleinen Achse 6 des ellipsenähnlichen Querschnittes 5 entsprechende Abmessung geringer ist, als eine Spaltöffnung 7 einer Führungsnut 8 und deshalb der Magnetfeldsensor an jeder Stelle beliebig eingesetzt werden kann.
Nach radialer Drehung des Magnetfeldsensors 1 um ca. 90° liegt, wie in Figur 2b dargestellt, die große Achse 9 des ellipsenähnlichen Querschnittes parallel zur Spaltöffnung 7, wodurch der Magnetfeldsensor in dieser Lage nicht mehr aus der Führungsnut herausgenommen werden kann. Zur Arretierung des Magnetfeldsensors 1 in der Führungsnut wird die Linsenkopfschraube 3 derart gedreht, dass sich diese in Richtung der Spaltöffnung 7 bewegt.
Auf der in Längsachse der Linsenkopfschraube geschnittenen Seitenansicht nach Figur 3, ist ein Ausschnitt eines Gehäuses 10 eines Arbeitszylinders dargestellt. In diesem Gehäuse ist eine rechteckige Führungsnut 8 eingelassen, welche durch die Spaltöffnung 7 nach Außen geöffnet ist. Seitlich der Spaltöffnung 7 sind an der Innenseite der Führungsnut zwei Nutschultem 11 und 12 angebracht. Im Magnetfeldsensor 1 ist eine Buchse 13 mit Innengewinde eingelassen, in welche die Linsenkopfschraube 3 eingeschraubt ist. Da der maximale Durchmesser an der Unterseite des Schraubenkopfes größer als die Spaltöffnung 7 der Führungsnut ist, stützt sich beim Herausdrehen der Linsenkopfschraube 3 aus der Buchse 13 diese mit den abfallenden Flanken 15, 16 an den Nutschultern 11, 12 ab und drückt den Magnetfeldsensor 1 mit dessen Buchse, die geringfügig aus dem Magnetfeldsensor 1 herausragt, gegen einen Nutboden 14. Die abfallenden Flanken der speziellen Linsenkopfschraube 3 zentrieren dabei gleichzeitig den Magnetfeldsensor 1 in der Symmetrieachse 17 der Führungsnut.

Claims (8)

  1. Anordnung zur axial verstellbaren Halterung eines Magnetfeldsensors innerhalb einer am Außenbereich eines Arbeitszylinders vorgesehenen Führungsnut, in die durch eine Spaltöffnung ein zylindrischer Sensor einsetzbar und nach Drehung um seine Längsachse in der Führungsnut platzierbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine in das Gehäuse des Magnetfeldsensors eingreifende Kopfschraube sich bei Drehung an den seitlich neben der Spaltöffnung angebrachten Nutschultern abstützt und dadurch den Magnetfeldsensor gegen den Nutboden verspannt.
  2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfschraube in eine in den Magnetfeldsensor eingesetzte Buchse, vorzugsweise eine Metallbuchse, mit Innengewinde eingreift und damit den Magnetfeldsensor über die Buchse gegen den Nutboden verspannt.
  3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Buchse auf der dem Nutboden zugewandten Seite geringfügig über den Magnetfeldsensor hinausragt, so dass beim Verdrehen der Kopfschraube nur diese Buchse mit dem Nutboden verspannt wird.
  4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schraubenkopf eine linsenkopfähnliche Schraube ist die mit einem kegelförmig verlaufenden Bereich ausgebildet ist, welcher beim Anpressen der Kopfschraube an die Nutschultern den Magnetfeldsensor in der Spaltöffnung zentriert.
  5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfschraube und das im Magnetfeldsensor angebrachte Innengewinde zur Aufnahme der Kopfschraube mit einem Linksgewinde versehen sind.
  6. Anordnung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass die eingesetzte Metallbuchse in einen Magnetfeldsensor mit Kunststoffgehäuse eingebaut ist.
  7. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kopfschraube nahe an der Stirnseite des Magnetfeldsensors angebracht ist, an welcher das Anschlusskabel in den Sensor eingeführt ist.
  8. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das für die Detektierung der Kolbenstellung verantwortliche Sensorelement in der Nähe der dem Anschlusskabel gegenüberliegenden Stirnfläche des Sensors angeordnet ist.
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