EP2372168B1

EP2372168B1 - Mounting for magnetic field sensors

Info

Publication number: EP2372168B1
Application number: EP10157874A
Authority: EP
Inventors: Torsten Neuhäuser
Original assignee: Sick AG
Current assignee: Sick AG
Priority date: 2010-03-26
Filing date: 2010-03-26
Publication date: 2011-12-07
Anticipated expiration: 2030-03-26
Also published as: ATE536480T1; EP2372168A1

Abstract

The arrangement comprises a groove shoulder with a narrowing groove opening at its open side and a sensor (12) over its smaller side is inserted into a groove (14) through the groove opening. The sensor is provided with a locking screw (18), which is put through a housing (30) of the sensor. A locking element (16) is provided, which is designed as a sheet and is surrounding the sensor in the cross section almost completely and from the groove base.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur axial verstellbaren Halterung eines Sensors, insbesondere eines Magnetfeldsensors, gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to an arrangement for axially adjustable mounting of a sensor, in particular a magnetic field sensor, according to the preamble of claim 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.Magnetic field sensors have for accurate position determination by contactless detection of the position of z. B. pneumatic or hydraulic piston proven within a working cylinder. For holding the sensors mounting grooves are mounted on the outer surfaces of the housing of the working cylinder, in which the magnetic field sensors are held axially adjustable. In a desired position in the longitudinal direction of the groove, the sensors can be locked by suitable means, such as screws. The upwardly open grooves are always narrower in cross-section in the region of their groove openings than in the direction of the groove base, so that the groove edges form groove shoulders in order to be able to fix the sensors between groove base, groove walls and groove shoulders usually by clamping. Often these are so-called T-slots.

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.For mounting magnetic field sensors various arrangements are known. From the DE 198 00 199 B4 and DE 10 2004 001 788 A1 are holders for sensors known whose dimensions are smaller than the slot opening, so that they can be used without difficulty in the groove, but then held on the special holders in the groove. In case of DE 198 00 199 B4 a holder is provided, which is clipped into the groove and secures the sensor against falling out by The sensor is pushed under the holder and then the sensor / holder combination is clamped with a screw between the groove shoulder and groove bottom. In case of DE 10 2004 001 788 A1 holders are provided which are designed as spring elements and set when tightening a locking screw, the sensor / holder combination against the spring force between the groove shoulder, groove bottom and groove walls.

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.Sensors with such spring holders are expensive to produce and the spring holder must be adapted to the groove shape, so that a different sensor is necessary for each groove shape. The separate holder after the DE 198 00 199 B4 causes a complicated installation of the sensor, especially considering that such cylinder sensors are very small (a few millimeters in diameter) and they are often provided in hard to reach areas of a machine.

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.Easier to use, so easier to use sensors with a different housing shape have a housing that is wider in the end position of the sensor than the slot opening. Such are for example from the EP1 348 935 B1 known. The magnetic field sensor described therein has an essentially oval cross-section and can be inserted anywhere in a T-slot. For this purpose, the sensor is inserted in a simple manner on its narrow side in the groove and rotated after insertion in the groove about its longitudinal axis. In this position, it can no longer fall out of the T-slot, but only be moved in the longitudinal direction. In a desired position, the sensor can be locked. The locking of the magnetic field sensor takes place in that by means of a locking screw, the sensor is pressed against the groove bottom, while the screw head is supported against the groove shoulders.

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.This type of fixing is already quite easy in itself. The disadvantage, however, is that the size and in particular the diameter of the screw head must be adapted to the groove size, in particular the width of the slot opening.

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.Out DE 196 53 222 C2 a similar sensor is known in which, however, to set the sensor of this is pressed over the locking screw against the groove shoulders and the locking screw is supported on the groove base.

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.A disadvantage of these types of holder (after the EP1 348 935 B1 and the DE 196 53 222 C2 ) is that the magnetic field sensors are mechanically loaded in this type of locking by means of the locking screw, resulting in bending or even damage to the magnetic field sensors, eg. B. tearing out of the locking screw can result. Also, the plastic housing of the sensor is always clamped with the metal groove, so that due to the different materials - metal against plastic - temperature fluctuations, which may be in the machines in which these sensors are used, the biasing force change, in particular reduce can, so that the sensor dissolves unintentionally. If a sensor is released and slipped in the groove, this can have serious consequences, if this false positions of z. B. Hydraulic cylinder piston can be specified by the sensor.

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.In order for sensors with a housing shape, like the EP1 348 935 B1 or DE 196 53 222 C2 show an improved arrangement for mounting the sensor to provide, which in particular avoids the aforementioned disadvantages and at the same time is inexpensive, an arrangement is proposed with the features of claim 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.The arrangement according to the invention is based on a groove which, in its cross-section, has groove shoulders narrowing the groove opening on its open side. This is typically a T-slot. For axially adjustable Festelegen a cylindrical sensor within the groove, the sensor is inserted via its narrow side through the groove opening in the groove and placeable in the groove after rotation about its longitudinal axis. With a locking screw passing through a housing of the sensor, the sensor can be fixed in a desired position in the longitudinal direction. According to the invention designed as a plate and the sensor in cross-section almost completely and from the groove bottom embracing locking element is provided which has a locking screw receiving threaded opening, so that Setting the sensor on rotation of the screw on the one hand, the screw is supported on the groove bottom and on the other hand, the locking element is supported on the Nutschultern and the sensor is thus fixed on the locking element and the locking screw in the groove.

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.The particular advantage of the arrangement according to the invention is that the sensor can be fixed with a relatively high tightening torque because the same material types (metal of the locking element and metal of the groove) are used for fastening and thus the sensor can be fixed very securely. Also, the secure fit is maintained because it occurs even in temperature fluctuations no reduction in tension.

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.If the locking screw is designed as a grub screw, it may be "sunk" in the housing, so that the housing has no projection, wherein the housing advantageously, as in EP 1 348 935 B1 revealed, in cross-section is substantially oval, so that the sensor can be easily inserted into the groove on its narrow side and rotate there.

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.In a further development of the invention, the threaded opening is formed as a threaded bush, so that the locking screw has good grip in the locking element. Also, the threaded bush proves advantageous for fixed connection with the housing, in particular by injection molding of the housing around the threaded bushing around.

Alternativ könnte in einfacher Weise das Feststellelement durch Hotmelt-Kleber mit dem Gehäuse verbunden sein.Alternatively, the locking element could be connected to the housing in a simple manner by hot-melt adhesive.

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.In one embodiment of the invention, the locking element is designed to be displaceable on the sensor. Before inserting the sensor into the groove, however, the locking element would have to be connected to the housing, for example by means of a hot-melt adhesive, so that the sensor ultimately can not move relative to the locking element. Such an embodiment would be then advantageous if the positions of the locking element should be variable because z. B. only certain positions are accessible.

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 the following, the invention will be explained with reference to exemplary embodiments with reference to the drawing in detail. In the drawing show:

Fig. 1a and b: Views of a sensor for an inventive arrangement;
Fig. 2a and b: schematic representation of steps for fixing the sensor;
Fig. 3: a cross section along the line III-III Fig. 1 b;
Fig. 4: a view of a locking element;
Fig. 5: a cross section along the line III-III Fig. 1 bean locking screw;
Fig. 6: an end view of the inventive arrangement without sensor;
Fig. 7a: a view like Fig. 6 with tightened locking screw;
Fig. 7b: a view like Fig. 7a with housing of the sensor.

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.In an arrangement according to the invention, a cylindrical sensor 12, preferably a magnetic field sensor, is held axially adjustable in a fastening groove 14 by means of a locking element 16 and a locking screw 18. The groove 14 extends in a longitudinal direction and has a groove bottom 20, groove walls 22 and a groove opening 24 extending in the longitudinal direction of the groove 14. The groove opening is narrowed by groove shoulders 26 extending along the groove opening 20 and formed by undercuts of the groove walls 22. The groove 14 is thus formed as a T-slot.

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.

To insert and fix the sensor 12 in the groove 14, the sensor 12, which is formed in cross section in approximately oval-shaped, with its narrow side a inserted through the groove opening 24 in the groove 14, as in Fig. 2a shown. The thus introduced sensor 12 is then placed by rotation about its longitudinal axis in the groove in its end position, accordingly Fig. 2b , Finally, the sensor is determined by tightening the locking screw 18, as this is the actual subject of the invention and will be explained in detail below:

The sensor 12 has a housing 30, which consists of plastic and is produced and molded by injection molding. Next, the sensor 12 on a locking member 16 which is formed as a sheet metal, that is made of metal and the sensor in cross-section almost completely and from the groove bottom engages around, as for example in Fig. 5 or Fig. 3 is shown. The locking element 16 has a threaded opening 32 which is formed as a threaded bushing 34.
The threaded bushing 34 has at least one thread 36 for screwing in the locking screw 18, which also passes through the housing 30. The locking screw 18 is designed as a hexagon grub screw.

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.After insertion of the sensor 12 into the groove 14, as described above, the sensor 12 is finally determined by tightening the locking screw 18, while screwing the locking screw 18 into the threaded bush 34 and lifts the locking member 16 from the groove bottom 20 and braces the locking element 16 against the Nutschultern 26, as in the FIGS. 6 and 7a shown. Thus, not the housing 30 itself is braced against the groove shoulders 26, but the metal locking element 16. The locking element 16 so the sensor housing 30 must overlap so far that it is guaranteed.

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.Since the sensor 12 with its housing 30 is intimately and firmly connected to the locking element 16, as shown in particular with reference to FIGS. 3 and 5 can be seen, therefore, the sensor 12 is placed and fixed in the groove 14. The locking member 16 acts as a kind of holder for the sensor 12, wherein the locking member 16 but extremely simple as the housing 30 embracing sheet is formed.

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.For connecting the locking element 16 to the sensor housing 30, it may be sufficient that the locking element 16, the housing 30 as in Fig. 3 and 5 represented, surrounds and in the housing an extra recess 38 into which the locking element 16 fits positively fits, is provided. In addition, the threaded bush 34 of the locking element 16 also engages in the housing 30. In addition, the locking element 16 could also be connected to the housing 30 with an adhesive (for example hot-melt adhesive).

Claims

System for the axial and adjustable fixation of a zylindrical sensor (12) within a groove (14), which comprises at its open side groove shoulders (26) which narrow the groove opening (24) viewed in a cross section and the sensor (12) is insertable into the groove (14) through the groove opening (24) via its narrow side and is placeable inside the groove (14) after rotation along its longitudinal axis, comprising a fixing screw (18) penetrating a housing (30) of the sensor (12), characterized in that a fixing element (16) is provided which is constructed as a metal sheet and which in a cross section encompasses the sensor (12) from the groove bottom (20) almost completely and the fixing element (16) comprises a thread opening (32) which accommodates the fixing screw (18), in that on the one hand the fixing screw (18) is supported by the groove bottom (20) and on the other hand the fixing element (16) is supported by the groove shoulders (26) while turning the fixing screw (18) for fixation of the sensor (12) and therefore the sensor (12) is fixable within the groove (14) through the fixing element (16) and the fixing screw (18).
System according to claim 1, characterized in that the fixing screw is designed as a headless screw.
System according to any preceding claim, characterized in that the sensor is essentially oval in its cross section.
System according to any preceding claim, characterized in that the thread opening is designed as a thread sleeve and is attached firmly to the housing, especially through molding of the housing around the thread sleeve.
System according to any preceding claim, characterized in that the fixing element is connected to the housing by a hotmelt adhesive.
System according to any preceding claim 1 to 4, characterized in that the fixing element is constructed as to slide on the sensor.