EP2372168B1 - Halterung für Magnetfeldsensoren - Google Patents

Description

• Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur axial verstellbaren Halterung eines Sensors, insbesondere eines Magnetfeldsensors, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
• Magnetfeldsensoren haben sich zur genauen Positionsbestimmung durch berührungsloses Erfassen der Stellung von z. B. Pneumatik- oder Hydraulikkolben innerhalb eines Arbeitszylinders bewährt. Zur Halterung der Sensoren sind an den Außenflächen des Gehäuses des Arbeitszylinders Befestigungsnuten angebracht, in welchen die Magnetfeldsensoren axial verstellbar gehalten sind. In einer gewünschten Position in Längsrichtung der Nut können die Sensoren über geeignete Mittel, beispielsweise Schrauben, arretiert werden. Dabei sind die nach oben offenen Nuten im Querschnitt im Bereich ihrer Nutöffnungen stets enger als in Richtung Nutgrund, so dass die Nutränder Nutschultern bilden, um die Sensoren zwischen Nutgrund, Nutwänden und Nutschultern meist durch Klemmung festlegen zu können. Häufig sind dies sogenannte T-Nuten.
• Zur Halterung von Magnetfeldsensoren sind verschiedene Anordnungen bekannt. Aus der DE 198 00 199 B4 und DE 10 2004 001 788 A1 sind Halterungen für Sensoren bekannt, deren Abmessungen kleiner als die Nutöffnung sind, so dass sie problemlos in die Nut einsetzbar sind, dann allerdings über spezielle Halter in der Nut gehalten werden. Im Falle der DE 198 00 199 B4 ist ein Halter vorgesehen, der in die Nut eingeklipst wird und den Sensor gegen ein Herausfallen sichert, indem der Sensor unter den Halter geschoben wird und dann die Sensor/Halter-Kombination mit einer Schraube zwischen Nutschulter und Nutgrund verspannt wird. Im Falle der DE 10 2004 001 788 A1 sind Halter vorgesehen, die als Federelemente ausgebildet sind und bei Festziehen einer Feststellschraube die Sensor/Halter-Kombination gegen die Federkraft zwischen Nutschulter, Nutgrund und Nutwänden festlegen.
• Sensoren mit derartigen Federhaltern sind aufwändig in der Herstellung und der Federhalter muss an die Nutform angepasst sein, so dass für jede Nutform ein anderer Sensor notwendig ist. Der separate Halter nach der DE 198 00 199 B4 verursacht eine aufwändige Montage des Sensors, insbesondere wenn man bedenkt, dass solche Zylindersensoren nur sehr klein sind (wenige Millimeter im Durchmesser) und sie häufig an schlecht zugänglichen Stellen einer Maschine vorgesehen sind.
• Einfacher zu handhabende, also einfacher einzusetzende Sensoren mit einer anderen Gehäuseform haben ein Gehäuse, das in der Endlage des Sensors breiter ist als die Nutöffnung. Solche sind beispielsweise aus der EP1 348 935 B1 bekannt. Der darin beschriebene Magnetfeldsensor hat im Wesentlichen einen ovalen Querschnitt und kann an jeder beliebigen Stelle in eine T-Nut eingesetzt werden. Dazu wird der Sensor in einfacher Weise über seine Schmalseite in die Nut eingesetzt und nach dem Einsetzen in der Nut um seine Längsachse gedreht. In dieser Stellung kann er bereits nicht mehr aus der T-Nut herausfallen, sondern nur noch in Längsrichtung verschoben werden. In einer gewünschten Position kann der Sensor arretiert werden. Die Arretierung des Magnetfeldsensors erfolgt dadurch, dass mittels einer Feststellschraube der Sensor gegen den Nutgrund gepresst wird, während sich der Schraubenkopf gegen die Nutschultern anstützt.
• Diese Art der Festlegung ist an sich bereits recht einfach. Nachteilig ist jedoch, dass die Größe und insbesondere der Durchmesser des Schraubenkopfes an die Nutgröße, insbesondere die Breite der Nutöffnung, angepasst sein muss.
• Aus DE 196 53 222 C2 ist ein ähnlicher Sensor bekannt, bei dem aber zum Festlegen des Sensors dieser über die Feststellschraube gegen die Nutschultern gepresst wird und die Feststellschraube sich am Nutgrund abstützt.
• Nachteilig an diesen Arten der Halterung (nach der EP1 348 935 B1 und der DE 196 53 222 C2 ) ist, dass die Magnetfeldsensoren bei dieser Art der Arretierung mittels der Feststellschraube mechanisch belastet werden, was zum Verbiegen oder gar zur Beschädigung der Magnetfeldsensoren, z. B. Ausreißen der Feststellschraube, führen kann. Auch wird stets das Kunststoffgehäuse des Sensors mit der metallenen Nut verspannt, so dass aufgrund der unterschiedlichen Materialien - Metall gegen Kunststoff - bei Temperaturschwankungen, die bei den Maschinen, in denen diese Sensoren eingesetzt werden, erheblich sein können, die Vorspannkraft sich ändern, insbesondere reduzieren kann, so dass sich der Sensor ungewollt löst. Wenn ein Sensor sich löst und in der Nut verrutscht, kann dies gravierende Folgen haben, wenn dadurch nämlich falsche Positionen von z. B. Hydraulikzylinderkolben von dem Sensor angegeben werden.
• Um für Sensoren mit einer Gehäuseform, wie sie die EP1 348 935 B1 oder DE 196 53 222 C2 zeigen, eine verbesserte Anordnung zur Halterung des Sensors bereitzustellen, die insbesondere die vorgenannten Nachteile vermeidet und gleichzeitig kostengünstig ist, wird eine Anordnung vorgeschlagen mit den Merkmalen des Anspruchs 1.
• Die erfindungsgemäße Anordnung geht von einer Nut aus, die im Querschnitt an ihrer offenen Seite die Nutöffnung verengende Nutschultern aufweist. Dies ist typischerweise eine T-Nut. Zum axial verstellbaren Festelegen eines zylindrischen Sensors innerhalb der Nut ist der Sensor über seine Schmalseite durch die Nutöffnung in die Nut einsetzbar und nach Drehung um seine Längsachse in der Nut platzierbar. Mit einer ein Gehäuse des Sensors durchsetzenden Feststellschraube ist der Sensor in einer gewünschten Position in Längsrichtung festlegbar. Erfindungsgemäß ist ein als Blech ausgebildetes und den Sensor im Querschnitt fast vollständig und vom Nutboden her umgreifendes Feststellelement vorgesehen, das eine die Feststellschraube aufnehmende Gewindeöffnung aufweist, so dass zum Festlegen des Sensors bei Drehung der Schraube einerseits die Schraube sich am Nutboden abstützt und andererseits das Feststellelement sich an den Nutschultern abstützt und der Sensor somit über das Feststellelement und die Feststellschraube in der Nut festlegbar ist.
• Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Anordnung ist, dass der Sensor mit einem relativ hohen Anzugsdrehmoment festlegbar ist, weil zur Befestigung gleiche Materialarten (Metall des Feststellelements und Metall der Nut) zum Einsatz kommen und somit der Sensor sehr sicher festlegbar ist. Auch bleibt der sichere Sitz erhalten, denn es tritt selbst bei Temperaturschwankungen keine Reduzierung der Verspannung auf.
• Wenn die Feststellschraube als Madenschraube ausgebildet ist, kann diese im Gehäuse "versenkt" angeordnet sein, so dass das Gehäuse keinen Überstand aufweist, wobei das Gehäuse vorteilhafterweise, wie das in EP 1 348 935 B1 offenbarte, im Querschnitt im Wesentlichen oval ausgebildet ist, so dass sich der Sensor über seine Schmalseite leicht in die Nut einführen und dort drehen lassen kann.
• In Weiterbildung der Erfindung ist die Gewindeöffnung als Gewindebuchse ausgebildet, so dass die Feststellschraube guten Halt im Feststellelement hat. Auch erweist sich die Gewindebuchse vorteilhaft zur festen Verbindung mit dem Gehäuse, insbesondere durch Spritzgießen des Gehäuses um die Gewindebuchse herum.
• Alternativ könnte in einfacher Weise das Feststellelement durch Hotmelt-Kleber mit dem Gehäuse verbunden sein.
• In einer Ausführungsform der Erfindung ist das Feststellelement auf dem Sensor verschiebbar ausgebildet. Vor dem Einsetzen des Sensors in die Nut müsste allerdings, beispielsweise durch einen Hotmelt-Kleber, das Feststellelement mit dem Gehäuse verbunden werden, damit der Sensor sich letztendlich nicht gegenüber dem Feststellelement verschieben kann. Eine solche Ausführungsform wäre dann vorteilhaft, wenn die Positionen des Feststellelementes variabel sein sollten, weil z. B. nur bestimmte Positionen zugänglich sind.
• Im Folgenden wird die Erfindung an Hand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die Zeichnung im Einzelnen erläutert. In der Zeichnung zeigen:

Fig. 1a und b

Ansichten eines Sensors für eine erfindungsgemäße Anordnung;

Fig. 2a und b

schematische Darstellung von Schritten zur Festlegung des Sensors;

Fig. 3

einen Querschnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1 b;

Fig. 4

eine Ansicht eines Feststellelements;

Fig. 5

einen Querschnitt entlang der Linie III-III aus Fig. 1 bohne Feststell- schraube;

Fig. 6

eine Stirnansicht der erfindungsgemäßen Anordnung ohne Sensor;

Fig. 7a

eine Ansicht wie Fig. 6 mit angezogener Feststellschraube;

Fig. 7 b

eine Ansicht wie Fig. 7a mit Gehäuse des Sensors.

• In einer erfindungsgemäßen Anordnung ist ein zylindrischer Sensor 12, vorzugsweise ein Magnetfeldsensor, in einer Befestigungsnut 14 mittels eines Feststellelements 16 und einer Feststellschraube 18 axial verstellbar gehalten. Die Nut 14 erstreckt sich in eine Längsrichtung und weist einen Nutboden 20, Nutwände 22 und eine sich in Längsrichtung der Nut 14 erstreckende Nutöffnung 24 auf. Die Nutöffnung wird verengt durch sich längsseits der Nutöffnung 20 erstreckende Nutschultern 26, die durch Hinterschneidungen der Nutwände 22 gebildet sind. Die Nut 14 ist somit als T-Nut ausgebildet.
• Zum Einsetzen und Festlegen des Sensors 12 in der Nut 14 wird der Sensor 12, der im Querschnitt in etwa ovalförmig ausgebildet ist, mit seiner Schmalseite a durch die Nutöffnung 24 in die Nut 14 eingeführt, wie in Fig. 2a dargestellt. Der so eingeführte Sensor 12 wird dann durch Drehung um seine Längsachse in der Nut in seine Endlage platziert, entsprechend Fig. 2b. Schließlich wird der Sensor durch Anziehen der Feststellschraube 18 festgelegt, wie dies der eigentliche Gegenstand der Erfindung ist und im Einzelnen im Folgenden erläutert wird:
• Der Sensor 12 weist ein Gehäuse 30 auf, das aus Kunststoff besteht und im Spritzgussverfahren hergestellt und geformt ist. Weiter weist der Sensor 12 ein Feststellelement 16 auf, das als Blech ausgebildet ist, also aus Metall besteht und den Sensor im Querschnitt fast vollständig und vom Nutboden her umgreift, wie dies beispielsweise in Fig. 5 oder auch Fig. 3 dargestellt ist. Das Feststellelement 16 weist eine Gewindeöffnung 32 auf, die als Gewindebuchse 34 ausgebildet ist.
• Die Gewindebuchse 34 weist wenigstens einen Gewindegang 36 auf, zum Einschrauben der Feststellschraube 18, die auch das Gehäuse 30 durchsetzt. Die Feststellschraube 18 ist als Inbus-Madenschraube ausgebildet.
• Nach Einsetzen des Sensors 12 in die Nut 14, wie oben beschrieben, wird der Sensor 12 letztendlich durch Anziehen der Feststellschraube 18 festgelegt, dabei schraubt die Feststellschraube 18 sich in die Gewindebuchse 34 ein und hebt das Feststellelement 16 vom Nutboden 20 ab und verspannt das Feststellelement 16 gegen die Nutschultern 26, wie in den Fig. 6 und 7a dargestellt. Somit wird nicht das Gehäuse 30 selbst gegen die Nutschultern 26 verspannt, sondern das metallene Feststellelement 16. Das Feststellelement 16 muss also das Sensorgehäuse 30 so weit übergreifen, dass das gewährleistet ist.
• Da der Sensor 12 mit seinem Gehäuse 30 innig und fest mit dem Feststellelement 16 verbunden ist, wie dies insbesondere anhand der Fig. 3 und 5 zu erkennen ist, ist somit auch der Sensor 12 in der Nut 14 platziert und festgelegt. Das Feststellelement 16 fungiert quasi als Halter für den Sensor 12, wobei das Feststellelement 16 aber äußerst einfach als das Gehäuse 30 umgreifende Blech ausgebildet ist.
• Zur Verbindung des Feststellelementes 16 mit dem Sensorgehäuse 30 kann es ausreichend sein, dass das Feststellelement 16 das Gehäuse 30 wie in Fig. 3 und 5 dargestellt, umgreift und im Gehäuse eine extra Ausnehmung 38, in die das Feststelleelement 16 formschlüssig passt, vorgesehen ist. Zusätzlich greift auch die Gewindebuchse 34 des Feststellelements 16 in das Gehäuse 30 ein. Darüber hinaus könnte das Feststellelement 16 auch mit einem Kleber (z.B. Hotmelt-Kleber) mit dem Gehäuse 30 verbunden sein.

Claims (6)

1. Anordnung zum axial verstellbaren Festlegen eines zylindrischen Sensors (12) innerhalb einer Nut (14), die im Querschnitt an ihrer offenen Seite die Nutöffnung verengende Nutschultern (26) aufweist und der Sensor (12) über seine Schmalseite durch die Nutöffnung (24) in die Nut (14) einsetzbar und nach Drehung um seine Längsachse in der Nut (14) platzierbar ist, mit einer ein Gehäuse (30) des Sensors (12) durchsetzenden Feststellschraube (18), dadurch gekennzeichnet, dass ein als Blech ausgebildetes und den Sensor im Querschnitt fast vollständig und vom Nutboden (20) her umgreifendes Feststellelement (16) vorgesehen ist und das Feststellelement (16) eine die Feststellschraube (18) aufnehmende Gewindeöffnung (32) aufweist, so dass zum Festlegen des Sensors (12) bei Drehung der Schraube (18) einerseits die Schraube (18) sich am Nutboden (20) abstützt und andererseits das Feststellelement (16) sich an den Nutschultern (26) abstützt und der Sensor (12) somit über das Feststellelement (16) und die Feststellschraube (18) in der Nut (14) festlegbar ist.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Feststellschraube als Madenschraube ausgebildet ist.
3. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensor im Querschnitt im Wesentlichen oval ausgebildet ist.
4. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gewindeöffnung als Gewindebuchse ausgebildet ist und mit dem Gehäuse fest verbunden ist, insbesondere durch Spritzgießen des Gehäuses um die Gewindebuchse herum.
5. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststellelement durch Hotmelt Kleber mit dem Gehäuse verbunden ist.
6. Anordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Feststellelement auf dem Sensor verschiebbar ausgebildet ist.

Images