WO2005100907A2 - Wegmess-vorrichtung - Google Patents

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WO2005100907A2
WO2005100907A2 PCT/EP2005/004170 EP2005004170W WO2005100907A2 WO 2005100907 A2 WO2005100907 A2 WO 2005100907A2 EP 2005004170 W EP2005004170 W EP 2005004170W WO 2005100907 A2 WO2005100907 A2 WO 2005100907A2
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position measuring
waveguide
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Klaus Manfred Steinich
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Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/48—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means
    • G01D5/485—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using wave or particle radiation means using magnetostrictive devices
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10T—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00—Metal working
    • Y10T29/49—Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002—Electrical device making
    • Y10T29/4902—Electromagnet, transformer or inductor

Definitions

  • the invention relates to a displacement measuring device, in particular a magnetostrictive displacement measuring device.
  • the basic principle is that a displacement measuring element runs in the longitudinal direction of the device, along the measurable measuring length, and in contrast a position transmitter which triggers the signal can be moved in the longitudinal direction.
  • a magnetostrictive displacement measuring device In the case of a magnetostrictive displacement measuring device, the basic principle of such a device is developed in such a way that a waveguide made of both electrically conductive and magnetizable material runs in the measuring direction, the longitudinal direction of the device, in particular in a slightly tensioned state.
  • a magnet is connected to the component whose position is to be measured or monitored in the longitudinal direction and is moved by this component in the longitudinal direction along the waveguide without contact, but at a sufficiently small distance.
  • Such position measuring devices are often used in machines, including in producing machines, they have to meet a number of requirements, such as protecting the measuring device against mechanical damage and contamination, in particular against moisture penetration into the evaluation electronics, and maintaining the original voltage state of the Waveguide, shielding the electromagnetic radiation of the evaluation electronics to the outside and inside, ease of installation and maintenance of the measuring device.
  • the pipe profiles must meet different requirements: high rigidity against bending stress in the transverse direction, - little space required, especially as a very flat pipe profile, symmetrical design of the interior of the pipe for variable use, specific method of fastening the pipe profile to the environment, Rotatability of the pipe cross-section, in particular also in the already assembled state in relation to the component carrying the profile, particularly inexpensive manufacture, possibility of arrangement in an additional protective second housing.
  • the object of the present invention is to meet as many of the above requirements as possible, despite being simple and quick to manufacture.
  • the finished device can be fixed by conventional means Clamps, clamps, pedestals or similar holding devices, a fixation and at least after the rough fixation a rotation of the profile about the longitudinal axis can be carried out as a fine positioning, which considerably simplifies the assembly process.
  • the outer contour preferably consists at least in sections of an enveloping circle, over which the outer circumference of the profile does not project at any point.
  • outer grooves are symmetrical along the outer circumference Distributed over the circumference, outer grooves arranged that are open to the outside.
  • These external grooves are preferably designed as so-called combination minutes, the cross section of which is suitable on the one hand for screwing in screws in the longitudinal direction and on the other hand for inserting plate-shaped elements, such as clamping claws or the extensions of the slide to be guided on the outside of the profile, in the transverse direction.
  • the combination minutes are designed, for example, in the shape of a vase, in that they have a circular segment-shaped cross section in the lower-lying area of the groove, and there preferably the groove also has a flat bottom, and from this lower-lying area a neck extends in a V-shape outwards extends so that the narrowest part of the combinut is the transition between the neck and the lower area.
  • Four outer grooves are preferably arranged distributed over the circumference of the profile, preferably symmetrically to the longitudinal center plane and additionally also to the transverse center plane lying at right angles thereto.
  • the inner contour of the circumferentially closed profile cross-section is determined by the fact that there must be at least one waveguide groove and at least one pair of circuit board grooves, preferably two each, in order to permit a redundant design of the displacement measuring device, i.e. with two waveguide units and two respectively assigned circuit boards thereon located evaluation circuit.
  • the waveguide groove is an undercut groove, in particular with a circular inner circumference, the inside diameter of which is selected so that the generally cylindrical waveguide unit can be positively inserted in the longitudinal direction and cannot slide out in the transverse direction.
  • the waveguide groove is just as open to the interior of the profile as the pair of opposing board grooves, between which the boards are inserted with their longitudinal edges.
  • the positional fixation in the longitudinal direction takes place in a force-locking manner, in the case of the circuit boards by one or two elastic, tensioned cords, such as rubber or silicone, inserted along the longitudinal edges of the circuit board in the groove base, or a corresponding hose, which is released at the desired position after longitudinal positioning and by the transverse expansion of the elastic hose or the elastic cord which then takes place, the circuit board is clamped between the circuit board grooves.
  • elastic, tensioned cords such as rubber or silicone
  • the waveguide unit has a sufficiently large coefficient of friction with respect to the inner circumference of the waveguide groove so that it cannot move automatically after insertion in the longitudinal direction, since it preferably also has an anti-slip and elastic hose on the outer circumference, e.g. made of silicone, which can also be stretched to insert the waveguide unit.
  • the board grooves are either arranged so that the boards to be inserted therein - each parallel to one another - lie transversely to the longitudinal center plane, which is defined by the center of the profile and the center of the at least one waveguide groove or by the connecting line between two waveguide grooves.
  • the other possibility is to arrange the board grooves in such a way that the corresponding boards inserted therein are parallel to the longitudinal center plane, of course laterally offset from the waveguide grooves.
  • the circuit board grooves are preferably also formed as undercut grooves, in particular as combination minutes.
  • the profile itself can have a wall thickness that is as uniform as possible at all points on the circumference, that is to say with a deviation of the thickness of at most +/- 30%, in particular at most +/- 20%, or in contrast to this the necessary cavities in the interior, i.e. to accommodate the boards and the components arranged on them, and the waveguide units as much material as possible, so that the wall thickness measured in the radial direction at the thickest point is at least three times, better five times the wall thickness at the thinnest point.
  • the inner contour preferably has two, in particular opposite, waveguide grooves and two, better three, pairs of circuit board grooves, in particular also for the arrangement of circuit boards of different widths.
  • the inner contour is formed symmetrically, preferably to the longitudinal central plane, in particular and / or to the transverse central plane.
  • the profile is closed by end covers, with at least one of the end covers, in particular with a redundant design, under certain circumstances even electrical leads from both end covers, in order to transmit the signals to a processing unit.
  • the end cover sits bluntly on the end face of the profile and is screwed onto it - with the interposition of a seal - by screwing through correspondingly arranged screw holes in the end cover into the outer grooves of the profile by means of conventional self-tapping screws, eg. B. self-tapping screws or self-tapping screws, whereby the seal without interruption z. B. revolves within the screw.
  • conventional self-tapping screws eg. B. self-tapping screws or self-tapping screws
  • the seal can be a flat seal, which also does not protrude beyond the outer contour of the profile, or an O-ring that fits into a correspondingly machined groove in the face of either the profile or the end cover, which is by no means circular, but can follow the inner contour design, consists.
  • the flat gasket can also protrude in a defined manner - especially over certain circular segments - over the outer circumference of the profile in order to use these protrusions to generate a defined centering and longitudinal friction in the interior of a surrounding protective tube.
  • the end cover has protruding projections in the longitudinal direction via its end face, with which the cover rests directly on the end face of the profile, thereby ensuring a defined distance between the end cover and the end face of the profile, and a defined one Preload of the gasket arranged between them.
  • the cable is led out through the end cover through a corresponding cable hole into which a cable grommet is screwed, or through a cable grommet integrally formed on the end cover.
  • a plug unit can also be accommodated directly in the cable grommet, which in turn is sealed or glued to the inner circumference of the grommet with an O-ring, so that the device can be connected via a plug connection.
  • the end cover and / or the profile preferably consist of electrically conductive material, in particular metal, in particular zinc. Due to the at least segmental round outer circumference of the profile or even a protective tube surrounding the profile, the attachment to the surroundings of either the profile or the tube can be carried out using commercially available holding means such as pipe clamps, bearing blocks, clamping claws or the like, clamping claws eccentrically making a hole for introducing the screw connection positioned to be able to effect an engagement in the external groove by turning the clamping claw when the screw connection has already been carried out.
  • holding means such as pipe clamps, bearing blocks, clamping claws or the like, clamping claws eccentrically making a hole for introducing the screw connection positioned to be able to effect an engagement in the external groove by turning the clamping claw when the screw connection has already been carried out.
  • the element which triggers the signal and moves in the longitudinal direction along the device can either be guided on a surrounding component and have no contact with the profile or the protective tube surrounding the profile, or on the profile or protective tube are guided along in a form-fitting manner.
  • a very simple option is to use elements such as pipe clamps, bearing blocks, etc., which are used in the same way as for fastening to the subsurface, but with a slightly larger inner diameter, so that this element can be positively moved along the outer contour of the profile with little friction.
  • Another possibility is to allow the slide to engage positively in the corresponding outer grooves of the profile by means of corresponding extensions, and thus to guide it along the outer circumference.
  • the displacement measuring device thus completed can be additionally protected by being inserted and encapsulated in an additional, surrounding protective tube, the inside diameter of which is slightly larger than the outside diameter of the profile.
  • the protective tube which is, for example, a solid steel tube, e.g. made of stainless steel, can be closed on one side, which can be done in a cost-effective manner by attaching compressible end caps according to the Sanpress principle known from sanitary engineering.
  • An end cap in the inner circumference of which an O-ring protruding somewhat inwards is already inserted, is pushed over the end of the outer circumference of the tube and radially pressed tightly using a special pressing tool.
  • the signal must be led out of one of the end caps via a cable outlet or a plug connection.
  • the profile itself could theoretically also be closed by means of such an end cap according to the Sanpress principle, the free spaces formed by the external grooves then having to be closed beforehand by first inserting elastic clamping elements into the end regions of the grooves in the axial direction and positioning them in the region must be by pressing on the circumferential O-ring of the end cap from the outside.
  • the end cap designed as an end cap then protrudes beyond the outer circumference of the profile, so that such a closed device can no longer be inserted into a protective tube which is only slightly larger than the outer circumference of the profile.
  • the profile is radially supported in the protective tube and centered by inserting into the outer grooves, preferably in the longitudinal direction a plurality of spacers made of elastic material, for example rubber or silicone, which, after being inserted into the protective tube, center the profile on the inside.
  • spacers made of elastic material, for example rubber or silicone, which, after being inserted into the protective tube, center the profile on the inside.
  • Small O-rings or sections of a silicone tube are used as spacer elements, the thickness of which is slightly larger than the smallest opening width of the outer grooves, so that spacers inserted there automatically remain in position.
  • the method for producing a position measuring device is very simple as follows:
  • the total length of the tube profile calculated from this is cut off from the basically endless extruded profile, in the same way the waveguide is cut to the required length.
  • the waveguide unit is inserted into the waveguide groove in the interior of the profile and fixed there, which is usually done by force locking and / or gluing in the end area:
  • the elastic tube enveloping the waveguide unit is drawn out in length and thereby radially thinned, and after releasing this axial prestress, the tube, which becomes thicker, jams the waveguide unit in the waveguide groove.
  • the circuit board carrying the evaluation electronics is operated in a similar way: This is also pushed between two circuit board grooves into the interior of the profile until it no longer protrudes from the end of the profile. This also fixes the position in the grooves, which positively prevent displacement in the transverse direction, and non-positively in the axial direction (as in the case of the waveguide unit) by a hose, which is also elongated and thus thinned, or a cord made of elastic material, e.g. Rubber or silicone, is inserted between at least one of the grooves and the corresponding narrow side of the board. After releasing the pre-tension of the elastic cord / hose, the plates are jammed in the grooves by widening in the radial direction.
  • the waveguide unit is connected to the evaluation electronics and the wires or the cable leading to the outside from the electronics are guided through one of the end covers still to be fitted or connected to the plug part arranged in the end cover.
  • end covers are then put on and fastened, for example by bluntly placing them on the end faces of the profile and screwing the end cover in with screws that engage in the outer grooves in a self-tapping manner and can be fixed there.
  • the functionally finished in this way finished measuring device in a particularly harsh environment with z. B. to be used threatening mechanical influences, it can also be housed inside a protective tube which has a slightly larger inner diameter than the outer diameter of the profile.
  • the displacement measuring device is inserted into the protective tube from one of the ends which are open at the end and the protective tube is closed on both sides by end caps, again with the electrical leads being led out of at least one of the end caps or an inside connection of a plug unit which is accommodated in one of the end caps.
  • the end caps are placed on the protective tube, which is preferably a normal tube, i.e. with a circular inner cross-section such as the outer cross-section and constant wall thickness, and closed according to the Sanpress principle used in sanitary engineering:
  • an O-ring is already inserted on the inside in a corresponding inner circumferential groove.
  • the end caps are pushed over the outer circumference of the tube in the end area and clamped in the desired position using special clamping pliers, which results in a firm, gas-tight connection of the end cap to the tube.
  • Fig. 6 Possibilities for guiding the signal generator
  • FIG. 7 the device of FIG. 1 received in an additional protective tube.
  • the board 23 has not yet been fully inserted into the profile 1 from the front side, because in the end state the board 23 does not protrude from the profile 1 on the front side.
  • the outer contour 5 of the profile 1 is circular, except for the four outer grooves 6, which are evenly distributed over the circumference and machined from the outside into the interior of the profile 1, but which are not connected to the interior 14 of the profile 1. All four outer grooves 6 are designed as combination minutes with an undercut region 7a, which is deep from the outer contour 5 and has a circular segment cross section, the bottom region of which is designed as a flat bottom 7b, again recessed relative to the undercut circular segment region 7a.
  • the open area of the undercut area 7b is connected to the outer contour 5 via a V-shaped area 7c widening outward, so that overall a vase shape of the combination minutes 7 results.
  • the inner contour has a central, approximately rectangular interior 14, in the narrow sides of which there are board grooves 19a, b, c with an approximately rectangular cross section are formed so that between each 1 pair of board grooves a board 23 can be inserted, such a board 23 generally not extending over the entire length of the profile, but extending from one end only 10 to 15 cm into the profile 1 , while the total length of the profile can be 1 m or 5 m.
  • two waveguide grooves 20 extend opposite one another into the profile 1.
  • the inner contour of the grooves 20 represents an arc segment extending over approximately 270 °.
  • the connecting line of the two waveguide grooves 20 defines the longitudinal center plane 9, so that the circuit board 23 shown in FIG. 6c, which is connected via two electrical lines 40 to the waveguide unit 2 located in the upper waveguide groove 20, is a usable displacement measurement Device.
  • board grooves 19d can also be arranged on the broad sides, opposite the inner space 14, next to the waveguide grooves 20 for inserting a board 23, which would then be parallel to the longitudinal center plane 9.
  • a double and therefore redundant assembly of the profile 1 could be provided by introducing a further circuit board 23 and a further waveguide unit 2, in particular from the opposite end face into the profile 1.
  • the tubular waveguide 3 is surrounded by a tube 38 serrated on the outer circumference by longitudinal grooves, which together form the waveguide unit 2.
  • This unit is introduced in the longitudinal direction 10 by stretching the serrated hose 38 in length and thereby reducing its outer circumference and thus being able to be drawn into the waveguide groove 21 without great friction.
  • the hose 38 expands radially and clamps the waveguide 3 in a non-positive manner in the transverse direction the waveguide groove 20.
  • the free opening to the interior 14 is too small for the waveguide unit 2 to move out of the groove 20.
  • the board 23 is also mounted and fixed in a similar way: Between the bottom of the corresponding board groove 19b and the opposite narrow sides of the board 23, an elastic cord 15, again made of rubber material, silicone or a similarly strong non-slip material, is inserted.
  • the width of the board 23 is dimensioned in relation to the distance between the pair of board grooves 19b in such a way that only when the cord 15 is also pretensioned in the axial longitudinal direction 10 and thus the cord 15 has become thinner in the transverse direction (a hollow tube can also be used as an alternative) together with the board 23 can be inserted between the grooves 19b in the longitudinal direction 10. After releasing the elongation of the cord 15 in the longitudinal direction, the cord 15, which becomes thicker in the transverse direction, reliably clamps the plate 23 between the grooves 19b.
  • the outer grooves 6 protrude in the form of the combination minutes 7 in those corner regions which leave the inner contour 4 between the rectangular interior 14 and the waveguide grooves 20 projecting outwardly in the center thereof.
  • the end covers 29 do not protrude beyond the enveloping circle 21 of the outer contour 5 and each have screw holes 34 at the positions at which the undercut, recessed area 7a of the outer grooves 6 of the profile 1 is located, by means of the end face from the outside through the end cover 29 and flat gasket 16 extending through screws 42, which can be screwed self-tapping into the outer grooves 6, to fix the end cover 29 firmly on the end faces 22 'of the profile 1.
  • the evaluation electronics 12 located on the board 23 and the waveguide unit 2 are electrically connected to one another before the closure, and likewise the cable leading into the profile 1 is connected to the evaluation electronics 12.
  • FIG. 1a While the end cover 29 of FIG. 1a is a flat cover with a uniform thickness, a somewhat different design of the end cover 29 "is shown in FIG. 1b: from the end face 22 to be placed on the end face of the profile 1, axially and overhang near the outer circumference the circumference distributes several, in this case four, projections 17 with which the end cover 29 ′′ is pressed directly onto the end face 22 ′ of the profile 1.
  • the height of the projections 17 is somewhat less than the thickness of the flat seal 16 (or also the protrusion of an O-ring 24 from the corresponding annular groove 28) in the unloaded state, so that when the screws 42 are tightened, the projections 17 on the end face 22 'applied, a defined bias of the flat gasket 16 is reached becomes.
  • recesses 16a in the flat seal 16 are of course required for this, as shown in FIG. 2a.
  • a precisely fitting plug 30 is inserted axially from the outside into the cable grommet 25 ', up to a corresponding shoulder at the front end of the plug, which prevents further insertion.
  • solder lugs protrude into the interior of the profile 1, which can be connected to the conductors coming from the evaluation electronics, one of the solder lugs relating to the grounding pole, which is connected via an electrically conductive bridge 53 to the end face 22 of the end cover 29 '"on its end face 22 is screwed in order to ground the end cover 29 '"and the profile 1 in contact therewith, which generally consist of metal.
  • FIGS. 3 and 4 show completed displacement measuring devices and their attachment to a component of the environment, for example on a machine (not shown): in FIGS. 3 and 4 this is a side view (FIGS. 3a and 4a), a top view (Fig. 3b, 4b) and a sectional view (Fig. 3c, 4c).
  • FIGS. 3 The mounting in FIGS. 3 is carried out by means of a plurality of two-part bearing blocks 33, each consisting of a lower shell 33a and an upper shell 33b, between which the outer circumference of the profile 1 is clamped.
  • bearing blocks 33 each consisting of a lower shell 33a and an upper shell 33b, between which the outer circumference of the profile 1 is clamped.
  • two clamping screws one on each side of the profile 1, extend through the upper shell 33b and the lower shell 33a, and are located in a component, not shown, underneath, for example, which Machine carrying the device, screwed, as a result of which the upper shell 33b is pressed against the lower shell 33a and the profile 1 is clamped in between in correspondingly semicircular recesses in the two shells.
  • a plurality of, in this case 4, bearing blocks 33 of this type are arranged spaced apart over the length of the profile.
  • the upper shell 33b is very thin in the middle above the profile 1 and could even be interrupted here, and the heads of the screws pressing the bearing shells against one another are preferably countersunk in the upper shell 33b.
  • the signal-triggering carriage 11 which can contain a magnet 32, for example, can be moved in the longitudinal direction 10 over the entire measuring length along the profile 1 at a short distance from it, and for this purpose, as shown in FIG. 3c, yes must also be moved over the bearing blocks 33.
  • the transverse distance between slide 11 and profile 1 can be kept the smaller, the smaller the thickness of the upper shell 33b extending across profile 1 is kept.
  • FIGS. 3a and 3b The start and end positions of one and the same slide 11 are shown in FIGS. 3a and 3b.
  • Fig. 4 shows analog representations, in which, however, not the profile 1, but a protective tube 35 arranged around the profile 1, as explained later with reference to FIG. 7, which has a round outer circumference, also at several points via the axial extension of the Protective tube 35 distributed, attached to a component, not shown, the environment.
  • pipe clamps 31 are used as fasteners, as are often used in sanitary and electrical engineering. These pipe clamps encompass the circumference of the protective tube 35 in a C-shape over more than 180 ° of the circumference, but are open at the top.
  • the pipe to be received in this case the protective pipe 35, can usually be pressed from above into the pipe clamp 31 already screwed to the ground , so that insertion in the longitudinal direction 10 is generally not necessary, which considerably simplifies assembly, especially since after the insertion a rotation of the protective tube 35 including the profile 1 therein and also a limited displacement in the longitudinal direction is possible.
  • a slide 11 can be moved in the longitudinal direction 10 along the upper side of the protective tube 35 facing away from the ground and at a distance from it as a signaling element. Since the slide 11 is also to be moved over the pipe clamps 31 here, it is important that the laterally projecting legs of the pipe clamp 31 do not protrude, or only slightly, beyond the highest point of the pipe 35 accommodated therein.
  • the profile 1 - which in practice carries at least one waveguide unit and a circuit board with evaluation electronics inside - is turned in such a way that it lies on the ground with a circumferential point in the middle between two adjacent outer grooves 6 ,
  • Plate-like flat or also cranked clamping claws 27 can then be pushed in the transverse direction 8 against the profile 1 such that their free ends extend into the two lower, opposite, outer grooves 6 and the profile 1 there positively against lifting secure upwards as well as a transverse displacement or twisting.
  • the clamping claws 27 have a screw hole 34 for the passage of a screw connection 37 in an eccentric position, so that even after the screws 37 have been screwed into the corresponding threaded hole in the ground, the clamping claws 27 can be penetrated by the screw connection 37 penetrating them to penetrate the clamping claws 27 in the outer grooves 6 is possible.
  • the two clamping claws 27 and their screw connections 37 are also connected by an additional, common, continuous bridge under the profile 1, usually made of an insulating material, silicone or another plastic, through which the screws 37 also extend through.
  • elastic spacers 39 can be inserted into the outer grooves 6 of the profile 1 in a surrounding, additionally protective protective tube 35, the inner circumference of which is slightly larger than the outer contour 5 of the profile 1 are, which protrude radially outward from the profile 1, but can be radially compressed so far when inserted into the protective tube 35 that they lie on the inner circumference of the protective tube 35 under tension. If such spacers 39 are used in all external grooves, the profile 1 is thereby not only centered in the interior of the protective tube 35, but also secured against unwanted displacement in the longitudinal direction 10.
  • slide 11 as shown in FIG. 6c, additionally has extensions 52 which engage in a form-fitting and undercutting manner in at least one, preferably both, external grooves 6 of the profile 1 pointing obliquely upwards, then the slide 11" is also twisted the longitudinal axis 10 around the profile 1 excluded. In this case, reaching around more than 180 ° around the outer circumference of the profile 1 is no longer necessary.
  • the protective tube 35 generally does not consist of aluminum, but of mechanically and possibly chemically stronger material, for example stainless steel.
  • This additional housing is intended for particularly aggressive environments.
  • the protective tube 35 is closed on the end face by means of the so-called “Sanpress technology", in which cup-shaped sealing caps 41, 41 'with their inner circumference which exactly match the outer circumference of the protective tube 35' are placed on the ends of the protective tube 35 which are open on the end face, as on best shows the detailed representation of Figure 7b.
  • the sealing caps 41 are also usually made of metal, for example stainless steel, and have an inner circumferential groove in which an O-ring is already inserted. After axial positioning of the sealing caps 41 on the protective tube 35, the circumferential areas of the sealing caps 41 are clamped against the outer periphery of the protective tube 35 by means of special clamping pliers, as a result of which the O-ring inserted in the sealing cap 41 firmly and permanently against the entire circumference the outer circumference of the protective tube 35 is pressed. As a result, there is not only a gas and dust-tight connection between the sealing cap 41 and the protective tube 35, but also a permanent axial fixation between the two parts.
  • the sealing cap 41 ' also differs from the closed version of the sealing cap 41 by the additional, centrally inserted cable grommet 25.
  • the cable grommet 25 Through the cable grommet 25, the cable 48 led out from the end of the displacement measuring device is also led out of the protective tube 35 , In the area in between, this cable 48 is surrounded and protected by a cable socket 49 made of rigid material inside the protective tube 35.

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Abstract

Wegmess-Vorrichtung, insbesondere eine magnetostriktive Wegmess-Vorrichtung, wobei ein Wegmess-Element in Längsrichtung der Vorrichtung, ent­lang der vermessbaren Messlänge, verläuft, und demgegenüber ein das Signal auslösender Positionsgeber in Längsrichtung bewegbar ist, mit einem langgestreckten Gehäuse in Form eines hohlen, umfänglich geschlossenen Profiles (1) mit in Längsrichtung (10) gleich bleibender Querschnitts-Kontur, einer Wellenlei­ter-Einheit im Inneren des Profiles (1), wobei der Wellenleiter der Wellenleiter-Einheit in Längsrichtung (10) des Profiles (1) verläuft, einer Auswerte-Elektronik im Inneren des Profiles (1), einem in Längsrichtung (10) außen entlang des Profiles (1) beweglichen Schlitten, insbesondere mit einem Magnet als Signalauslöser, wobei das Profil (1) so gestaltet ist, dass es in einer das Profil (1) über mehr als 180 ° des Umfanges die Außenkontur des Profiles (1) umgebenden, kreisförmigen Innenkontur formschlüssig definiert in Querrichtung positionierbar und dennoch in dieser Innenkontur drehbar ist.

Description

Wegmess-Vorrichtung
I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Wegmess-Vorrichtung, insbesondere eine magneto- striktive Wegmess-Vorrichtung.
II. Technischer Hintergrund
Das Grundprinzip besteht darin, dass ein Wegmess-Element in Längsrichtung der Vorrichtung, entlang der vermessbaren Messlänge, verläuft, und demgegenüber ein das Signal auslösender Positionsgeber in Längsrichtung bewegbar ist.
Bei einer magnetostriktiven Wegmess-Vorrichtung ist das Grundprinzip einer solchen Vorrichtung so weitergebildet, dass ein Wellenleiter aus einem sowohl elektrisch leitenden als auch magnetisierbaren Material in Messrichtung, der Längsrichtung der Vorrichtung, verläuft, insbesondere in leicht gespanntem Zustand.
Ein Magnet ist mit demjenigen Bauteil, dessen Position in Längsrichtung gemessen bzw. überwacht werden soll, verbunden und wird durch dieses Bauteil in Längsrichtung entlang des Wellenleiters berührungslos, jedoch in ausreichend geringem Abstand, bewegt.
Ein in den Wellenleiter eingegebener Stromimpuls bewirkt in Wechselwirkung mit dem Magneten eine mechanische Welle, die von der Position des Magneten aus den Wellenleiter entlang läuft und hinsichtlich ihrer Laufzeit von der Auswerteelektronik, die meist am einen Ende des Wellenleiters angeordnet ist, detektiert wird, woraus die Längsposition des Magneten und damit des zu überwachenden Bauteiles relativ zum Wellenleiter bekannt ist.
Da derartige Wegmess-Vorrichtungen häufig in Maschinen, auch in produzieren- den Maschinen, eingesetzt werden, müssen sie eine Reihe von Forderungen erfüllen wie Schutz der Messvorrichtung gegen mechanische Beschädigung und Verschmutzung, insbesondere gegen Eindringen von Feuchtigkeit in die Auswerteelektronik, Beibehaltung des ursprünglichen Spannungszustandes des Wellenleiters, Abschirmung der elektromagnetischen Strahlung der Auswerteelektronik nach außen und innen, Montage- und Wartungsfreundlichkeit der Messvorrichtung.
Zum einen ist es diesbezüglich bereits bekannt, den Wellenleiter in einer stützenden, jedoch nicht zu stark dämpfenden Umhüllung aufzunehmen und in dieser Form als Wellenleiter-Einheit zu handhaben.
Zum anderen ist es bereits bekannt, den Wellenleiter bzw. die erwähnte Wellenleiter-Einheit geschützt im Inneren eines am Umfang geschlossenen hohlen Rohrprofils anzuordnen, welches kostengünstig als Strangpress-Profil herstellbar ist.
Dabei müssen die Rohr-Profile je nach Einsatzweck unterschiedliche Anforderungen erfüllen: hohe Steifigkeit gegen Biegebeanspruchung in Querrichtung, - geringer Platzbedarf, vor allem als sehr flach ausgebildetes Rohrprofil, symmetrische Ausbildung des Innenraumes des Rohres für variablen Einsatz, spezifische Befestigungsart des Rohrprofils gegenüber der Umgebung, Drehbarkeit des Rohrquerschnittes, insbesondere auch im bereits montierten Zustand gegenüber dem das Profil tragendem Bauteil, besonders kostengünstige Herstellung, Möglichkeit der Anordnung in einem zusätzlich schützenden, zweiten Gehäuse. III. Darstellung der Erfindung
a) Technische Aufgabe
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, trotz einfacher und schneller Herstellbarkeit möglichst viele der oben genannten Forderungen gleichzeitig zu erfüllen.
b) Lösung der Aufgabe
Diese Aufgabe wird durch die Patentansprüche 1 , 37 und 40 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.
Durch die spezifische Ausgestaltung der Außenkontur des Profils so, dass in einer das Profil teilweise, aber mehr als 180° umfassenden, Innenkontur sowohl eine definierte Positionierbarkeit in Querrichtung als auch eine Drehbarkeit des Profils gegeben ist, kann die fertiggestellte Vorrichtung trotz Befestigung mittels her- kömmlicher Schellen, Klammern, Lagerböcke oder ähnlicher Haltemittel, eine Fixierung und zumindest nach der Grobfixierung noch eine Drehung des Profils um die Längsachse als Feinpositionierung durchgeführt werden, was den Montageablauf wesentlich erleichtert.
Um zu wissen, nahe welcher Stelle des Umfanges des Profils im Inneren der Wellenleiter positioniert ist, ist hierfür entweder auf dem Profil oder auf dem verschließenden Enddeckel eine Markierung angebracht.
Vorzugsweise besteht die Außenkontur wenigstens abschnittsweise aus einem Hüllkreis, über den der Außenumfang des Profils an keiner Stelle vorsteht.
Um dennoch an dem Außenumfang Befestigungsmöglichkeiten zu haben, sind entlang des Außenumfanges, vorzugsweiße mehrere, insbesondere symmetrisch über den Umfang verteilte, Außennuten angeordnet, die nach außen offen sind. Vorzugsweise sind diese Außennuten als sog. Kombinuten ausgebildet, deren Querschnitt einerseits zum Einschrauben von Schrauben in Längsrichtung geeignet ist, und andererseits zum Einschieben von plattenförmigen Elementen, etwa Spannpratzen oder den Fortsätzen des außen auf dem Profil zu führenden Schlittens, in Querrichtung.
Zu diesem Zweck sind die Kombinuten beispielsweise vasenförmig gestaltet, indem sie einen kreissegmentförmigen Querschnitt im tiefer liegendem Bereich der Nut aufweisen, und dort vorzugsweise die Nut auch einen ebenen Boden aufweist, und sich von diesem tiefer liegendem Bereich aus ein Hals V-förmig erweitert nach außen erstreckt, so dass die engste Stelle der Kombinut der Übergang zwischen dem Hals und dem tiefer liegendem Bereich ist.
Vorzugsweise sind über den Umfang des Profils verteilt dabei vier Außennuten, insbesondere vier Kombinuten, angeordnet, und zwar vorzugsweise symmetrisch zur Längsmittelebene und zusätzlich auch zur dazu im rechten Winkel liegenden Quer-Mittelebene.
Die Innenkontur des umlaufend geschlossenen Profilquerschnittes wird dadurch bestimmt, dass dort wenigstens eine Wellenleiternut und wenigstens ein Paar von Platinennuten vorhanden sein müssen, vorzugsweise derer jeweils zwei, um eine redundante Ausbildung der Wegmessvorrichtung zu gestatten, also mit zwei Wellenleitereinheiten und zwei jeweils zugeordneten Platinen mit darauf befindlicher Auswerteschaltung.
Die Wellenleiternut ist dabei eine hinterschnittene, insbesondere mit kreisbogenförmig gestaltetem Innenumfang ausgebildete Nut, deren Innendurchmesser so gewählt ist, dass die in der Regel zylindrische Wellenleitereinheit formschlüssig in Längsrichtung darin eingeschoben werden kann, und nicht in Querrichtung herausrutschen kann. Die Wellenleiternut ist dabei zum Innenraum des Profils hin ebenso offen wie die paarweise sich gegenüberliegenden Platinennuten, zwischen welche die Platinen mit ihren längsseitigen Rändern eingeschoben werden. Die Lagefixierung in Längsrichtung erfolgt dabei jeweils kraftschlüssig, bei den Platinen durch einen oder zwei entlang der Längskanten der Platine im Nutengrund eingelegte, elastische, gespannte Schnur, wie etwa Gummi oder Silikon, oder einem entsprechenden Schlauch, der nach Längspositionierung an der gewünschten Stelle losgelassen wird und durch die dann erfolgende Querausdehnung des elastischen Schlauches oder der elastischen Schnur die Platine zwischen den Platinennuten verklemmt.
Die Wellenleitereinheit hat dagegen selbst einen ausreichend großen Reibwert gegenüber dem Innenumfang der Wellenleiter-Nut, um nach Einschieben in Längsrichtung sich nicht mehr selbsttätig zu bewegen, da sie am Außenumfang vorzugsweise ebenfalls einen rutschhemmenden und elastischen Schlauch, z.B. aus Silikon umfasst, der zum Einschieben der Wellenleiter-Einheit ebenfalls ge- streckt werden kann.
Die Platinennuten sind dabei entweder so angeordnet, dass die darin einzubringenden Platinen - jeweils parallel zueinander - quer zur Längsmittelebene, die durch die Mitte des Profils und die Mitte der wenigstens einen Wellenleiternut oder durch die Verbindungslinie zwischen zwei Wellenleiternuten definiert wird, liegt.
Die andere Möglichkeit besteht darin, die Platinennuten so anzuordnen, dass die entsprechenden, darin eingeschobenen Platinen parallel zur Längsmittelebene, natürlich seitlich versetzt zu den Wellenleiter-Nuten, liegen.
Vorzugsweise sind auch die Platinennuten als hinterschnittene Nuten, insbesondere als Kombinuten, ausgebildet.
Je nach zu wählendem Primärziel kann das Profil selbst eine möglichst gleichmä- ßige Wandstärke an allen Stellen des Umfanges, also mit einer Abweichung der Dicke von maximal +/- 30 %, insbesondere maximal +/- 20%, aufweisen oder im Gegensatz dazu abgesehen von den notwendigen Hohlräumen im Innenraum, also zur Unterbringung der Platinen und der darauf angeordneten Bauelemente, und der Wellenleitereinheiten möglichst viel Material anhäufen, sodass die in radialer Richtung gemessene Wandstärke an der dicksten Stelle mindestens das Dreifache, besser das Fünffache der Wandstärke an der dünnsten Stelle beträgt.
Vorzugsweise weist die Innenkontur zwei, insbesondere einander gegenüberliegende, Wellenleiter-Nuten auf sowie zwei, besser drei, Paare von Platinennuten, insbesondere auch für die Anordnung von unterschiedlich breiten Platinen.
Die Innenkontur ist dabei symmetrisch vorzugsweise zur Längsmittelebene, ins- besondere und/oder zur Quermittelebene, ausgebildet.
Stirnseitig wird das Profil durch Abschlussdeckel verschlossen, wobei aus wenigstem einem der Abschlussdeckel vor allem bei redundanter Ausbildung unter Umständen sogar aus beiden Abschlussdeckeln, elektrische Kabel herausgeführt werden, um die Signale an eine weiterverarbeitende Einheit zu leiten.
Vorzugsweise sitzt der Abschlussdeckel stumpf auf der Stirnfläche des Profils auf und ist auf dieser verschraubt - unter Zwischenlage einer Dichtung - indem durch entsprechend angeordnete Schraublöcher des Abschlussdeckels eine Verschrau- bung in die Außennuten des Profils hinein erfolgt mittels üblicher selbstschneidender Schrauben, z. B. Blechschrauben oder selbstfurchenden Schrauben, wodurch die Dichtung ohne Unterbrechung z. B. innerhalb der Verschraubung umläuft.
Die Dichtung kann eine Flachdichtung sein, die ebenfalls nicht über die Außenkontur des Profils vorsteht, oder ein O-Ring, der in eine entsprechend in der Stirnseite entweder des Profils oder des Abschlussdeckels eingearbeitete Nut, die keineswegs kreisrund ist, sondern der Innenkonturgestaltung folgen kann, besteht.
Die Flachdichtung kann auch definiert - vor allem über bestimmte Kreissegmente - über den Außenumfang des Profiles vorstehen, um mit diesen Überständen eine definierte Zentrierung und Reibung in Längsrichtung im Inneren eines umgebenden Schutzrohres zu erzeugen. Um eine definierte Vorspannung der Dichtung sicherzustellen, weist der Abschlussdeckel über seine Stirnfläche in Längsrichtung vorstehende Fortsätze auf, mit denen der Deckel direkt an der Stirnfläche des Profils anliegt, wodurch ein de- finierter Abstand zwischen Abschlussdeckeln und Stirnfläche des Profils sichergestellt wird, und eine definierte Vorspannung der dazwischen angeordneten Dichtung.
Die Herausführung des Kabels durch den Abschlussdeckel erfolgt durch eine ent- sprechende Kabelbohrung, in welche eine Kabeltülle eingeschraubt ist, oder durch eine einstückig an den Abschlussdeckel angeformte Kabeltülle. An Stelle eines herausgeführten Kabels kann in der Kabeltülle auch direkt eine Steckereinheit untergebracht werden, die ihrerseits wiederum mit einem O-Ring gegenüber dem Innenumfang der Tülle abgedichtet oder auch verklebt ist, so dass ein An- schluss der Vorrichtung über Steckverbindung möglich wird.
Der Abschlussdeckel und/oder das Profil bestehen vorzugsweise aus elektrisch leitendem Material, insbesondere Metall, insbesondere Zink. Aufgrund des wenigstens segmentweise runden Außenumfanges des Profils oder sogar eines das Profil nochmals umgebenden Schutzrohres kann die Befestigung an der Umgebung entweder des Profils oder des Rohres mittels handelsüblicher Haltemittel wie Rohrschellen, Lagerböcken, Spannpratzen oder ähnlichem erfolgen, wobei Spannpratzen eine Bohrung zum Einbringen der Verschraubung exzentrisch positioniert aufweisen, um bei bereits erfolgter loser Verschraubung noch durch Dre- hen der Spannpratze einen Eingriff in die Außennut bewirken zu können.
Das Signal auslösende in Längsrichtung entlang der Vorrichtung bewegliche Element, meist ein Schlitten mit einem Magnet, kann dabei entweder an einem umgebenen Bauteil geführt sein und keinen Kontakt zu dem Profil oder dem das Pro- fil umgebenden Schutzrohr aufweisen, oder an dem Profil bzw. Schutzrohr entlang formschlüssig geführt werden. Eine sehr einfache Möglichkeit besteht darin, hierfür wiederum analog wie zur Befestigung gegenüber dem Untergrund benutzte Elemente wie Rohrschellen, Lagerblöcke etc. zu verwenden, jedoch mit geringfügig größerem Innendurchmesser, um mit geringer Reibung dieses Element entlang der Außenkontur des Profils formschlüssig bewegen zu können.
Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Schlitten mittels entsprechender Fortsätze formschlüssig in die entsprechenden Außennuten des Profils eingreifen zu lassen, und damit entlang des Außenumfanges zu führen.
Die auf diese Art und Weise fertig gestellte Wegmess-Vorrichtung kann zusätzlich geschützt werden, indem sie noch in ein zusätzliches, umgebendes Schutzrohr, dessen Innendurchmesser geringfügig größer ist als der Außendurchmesser des Profils, eingeschoben und gekapselt wird. Zu diesem Zweck wird auch das Schutzrohr, welches beispielsweise ein massives Stahlrohr, z.B. aus Edelstahl, sein kann, einseitig verschlossen, was auf kostengünstige Art und Weise durch aufsetzen von verpressbaren Endkappen nach dem aus der Sanitärtechnik bekannten Sanpress-Prinzip erfolgen kann.
Dabei wird eine Endkappe, in deren Innenumfang bereits ein nach innen etwas vorstehender O-Ring eingesetzt ist, über das Ende des Außenumfanges des Rohres geschoben und mit einem speziellen Presswerkzeug dicht radial verpresst.
Natürlich muss auch in diesem Fall aus einer der Endkappen ein Herausführen des Signals über eine Kabeldurchlass oder eine Steckerverbindung erfolgen.
Auch das Profil selbst könnte theoretisch mittels einer solchen Endkappe nach dem Sanpress-Prinzip verschlossen werden, wobei dann zuvor die durch die Außennuten gebildeten Freiräume verschlossen werden müssen, indem elastische Klemmelemente zuvor in die Endbereiche der Nuten in axialer Richtung eingeschoben werden und in dem Bereich positioniert sein müssen, indem von außen der umlaufende O-Ring der Endkappe aufgepresst wird. Auf diese Weise steht der als Endkappe ausgebildete Abschlussdeckel dann jedoch über den Außenumfang des Profils vor, so dass eine derart verschlossene Vorrichtung nicht mehr in eine nur wenig größer als der Außenumfang des Profils gewähltes Schutzrohr einschiebbar ist.
Die radiale Abstützung des Profils im Schutzrohr und Zentrierung erfolgt dadurch, dass in die Außennuten, vorzugsweise in Längsrichtung mehrere zueinander beabstandete, Abstandshalter aus elastischem Material, beispielsweise Gummi oder Silikon, eingesteckt werden, die nach Einschieben in das Schutzrohr das Profil demgegenüber im Inneren zentrieren. Als Abstandselemente werden kleine O-Ringe oder Abschnitte eines Silikonschlauches verwendet, der in der Dicke geringfügig größer ist als die kleinste Öffnungsweite der Außennuten, so dass dort eingesteckte Abstandshalter selbsttätig in Position bleiben.
Dementsprechend gestaltet sich das Verfahren zur Herstellung einer Wegmess- Vorrichtung sehr einfach wie folgt:
Ausgehend von der gewünschten Messlänge wird die daraus errechnete Gesamtlänge des Rohrprofils von dem im Grunde endlosen Strangpressprofil abgeschnit- ten, in gleicher Weise wird der Wellenleiter auf die benötigte Länge geschnitten.
Nachdem der Wellenleiter zu einer fertigen Wellenleiter-Einheit komplettiert ist, erfolgt die Endmontage:
Zunächst wird die Wellenleiter-Einheit in die Wellenleiter-Nut im Innenraum des Profiles eingeschoben und dort fixiert, was in der Regel durch Kraftschluss und/oder Verkleben in den Endbereich erfolgt:
Der die Wellenleiter-Einheit umhüllende elastische Schlauch wird in die Länge gezogen und dadurch radial verdünnt, und nach Loslassen dieser axialen Vorspannung verklemmt der dicker werdende Schlauch die Wellenleiter-Einheit in der Wellenleiter-Nut. Zusätzlich oder stattdessen kann - vor allem im Anfangsbereich nahe der Auswerteelektronik - eine Verklebung der Wellenleiter-Einheit gegenüber dem Profil erfolgen.
Ähnlich wird mit der Platine verfahren, die die Auswerteelektronik trägt: Auch die- se wird zwischen zwei Platinen-Nuten in den Innenraum des Profiles geschoben, bis sie nicht mehr stirnseitig aus diesem vorsteht. Auch dabei erfolgt eine Lagefixierung in den Nuten, die in Querrichtung formschlüssig eine Verlagerung verhindern, in axialer Richtung kraftschlüssig (wie bei der Wellenleiter-Einheit), indem ein ebenfalls in die Länge gezogener und dadurch verdünnter Schlauch oder eine Schnur aus elastischem Material, z.B. Gummi oder Silikon, zwischen wenigstens eine der Nuten und die entsprechende Schmalseite der Platine eingelegt wird. Nach Loslassen der Vorspannung der elastischen Schnur/Schlauch erfolgt durch Aufweitung in radialer Richtung die Verklemmung der Platinen in den Nuten.
Anschließend wird im Inneren des Profiles die Wellenleiter-Einheit mit der Auswerteelektronik verbunden und die von der Elektronik nach außen führenden Drähte bzw. das Kabel wird durch eine der noch aufzusetzenden Abschlussdeckel geführt bzw. mit dem in dem Abschlussdeckel angeordneten Steckerteil verbunden.
Anschließend werden die Abschlussdeckel aufgesetzt und befestigt, beispielsweise durch stumpfes Aufsetzen auf die Stirnflächen des Profiles und Verschrau- ben des Abschlussdeckels mittels Schrauben, die in die Außennuten selbstschneidend eingreifen und sich dort fixieren lassen.
Um Fehlfunktionen der Vorrichtung zu verhindern, ist vor der Montage ein sorgfältiges Säubern des Innenraumes des auf Länge geschnittenen Profiles, vorzugsweise mittels Druckluft, notwendig.
Falls die auf diese Art und Weise funktionsfähig fertiggestellte Wegmess- Vorrichtung in einer besonders rauen Umgebung mit z. B. drohenden mechanischen Beeinflussungen eingesetzt werden soll, kann sie zusätzlich im Inneren eines Schutzrohres untergebracht werden, welches einen geringfügig größeren Innendurchmesser als der Außendurchmesser des Profiles hat. Auch dabei wird die Wegmess-Vorrichtung von einem der stirnseitig offenen Enden aus in das Schutzrohr eingeschoben und das Schutzrohr beidseitig durch Endkappen verschlossen, wiederum unter Herausführung der elektrischen Leitungen aus wenigstens einer der Endkappen oder innenseitigem Anschluss einer Steckereinheit, die in einer der Endkappen untergebracht ist.
Die Endkappen werden auf dem Schutzrohr, welches vorzugsweise ein normales Rohr, also mit kreisförmigen Innenquerschnitt wie Außenquerschnitt und gleich bleibender Wandstärke, ist, aufgesetzt und verschlossen nach dem aus der Sani- tärtechnik verwendeten Sanpress-Prinzip:
In den topfförmigen Endkappen ist innen in einer entsprechenden Innenumfangs- nut ein O-Ring bereits eingelegt. Die Endkappen werden über den Außenumfang des Rohres im Endbereich geschoben und in der gewünschten Position mittels einer speziellen Klemmzange verklemmt, was eine feste, gasdichte Verbindung der Endkappe mit dem Rohr zur Folge hat.
c) Ausführungsbeispiele
Eine Ausführungsform gemäß der Erfindung ist im Folgenden anhand der Figuren beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 : eine Wegmess-Vorrichtung in Explosionsdarstellung,
Fig. 2: Alternativ-Details zur Vorrichtung gemäß Fig. 1 ,
Fig. 3: eine erste Befestigungsart der Vorrichtung bezüglich der Umgebung,
Fig. 4: eine zweite Art der Befestigung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung, Fig. 5: eine dritte Art der Befestigung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung,
Fig. 6: Möglichkeiten zur Führung des Signalgebers, und
Fig. 7: die Vorrichtung der Fig. 1 aufgenommen in einem zusätzlichen Schutzrohr.
Fig. 1 zeigt die Wegmess-Vorrichtung während der Endmontage in Explosions- darstellung:
In das Profil 1 ist von der Stirnseite her die Platine 23 noch nicht vollständig eingeschoben, denn im Endzustand steht die Platine 23 stirnseitig nicht aus dem Profil 1 vor. Gleiches gilt für die Wellenleiter-Einheit 2, die in Fig. 1a nicht ersicht- lieh ist, da sie sich unterhalb der Platine 23 befindet. Beide Elemente sind in der stirnseitigen Ansicht der Fig. 6c dargestellt, in der auch Innen- und Außenkontur des Profiles 1 besser erkennbar sind.
Dort ist zu erkennen, dass die Außenkontur 5 des Profiles 1 kreisförmig ist, bis auf die vier gleichmäßig über den Umfang verteilten, von außen ins Innere des Profiles 1 eingearbeiteten Außennuten 6, die jedoch mit dem Innenraum 14 des Profiles 1 nicht in Verbindung stehen. Alle vier Außennuten 6 sind als Kombinuten ausgebildet mit einem von der Außenkontur 5 aus gesehen tiefliegenden, hinterschnittenen Bereich 7a mit kreissegmentförmigem Querschnitt, dessen Bodenbe- reich als ebener Boden 7b, nochmals vertieft gegenüber dem hinterschnittenen, kreissegmentförmigen Bereich 7a, ausgebildet ist.
Die offene Stelle des hinterschnittenen Bereiches 7b ist mit der Außenkontur 5 über einen sich V-förmig nach außen erweiternden Bereich 7c verbunden, so dass sich insgesamt eine Vasenform der Kombinuten 7 ergibt.
Die Innenkontur weist einen zentralen, etwa rechteckigen Innenraum 14 auf, in dessen Schmalseiten Platinennuten 19a, b, c mit etwa rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind, so dass zwischen jeweils 1 Paar von Platinennuten eine Platine 23 einschiebbar ist, wobei sich eine solche Platine 23 in der Regel nicht über die gesamte Länge des Profiles erstreckt, sondern von einem Ende nur 10 bis 15 cm in das Profil 1 hinein erstreckt, während die Gesamtlänge des Profiles 1 m oder auch 5 m betragen kann.
Von den Breitseiten des Innenraumes 14 aus erstrecken sich einander gegenüberliegend zwei Wellenleiter-Nuten 20 in das Profil 1 hinein. Die Innenkontur der Nuten 20 stellt ein Kreisbogensegment dar erstrecken sich über etwa 270°.
Die Verbindungslinie der beiden Wellenleiter-Nuten 20 definiert die Längsmittelebene 9, so dass die in Fig. 6c eingezeichnete Platine 23, die über zwei elektrische Leitungen 40 mit der in der oberen Wellenleiter-Nut 20 befindlichen Wellenleiter-Einheit 2 verbunden ist, eine einsatzfähige Wegmess-Vorrichtung darstellt.
Zusätzlich können Platinennuten 19d auch in den Breitseiten, bezüglich des Innenraumes 14 wiederum gegenüberliegend, neben den Wellenleiter-Nuten 20 angeordnet sein zum Einschieben einer Platine 23, die dann parallel zur Längsmittelebene 9 liegen würde.
Unabhängig davon könnte durch Einbringung einer weiteren Platine 23 und einer weiteren Wellenleiter-Einheit 2, insbesondere von der gegenüberliegenden Stirnseite her in das Profil 1 , eine doppelte und damit redundante Bestückung des Profiles 1 vorgesehen werden.
Fig. 6c lässt auch die Art der Fixierung dieser Bauteile im Profil 1 erkennen: Der rohrförmige Wellenleiter 3 ist von einem am Außenumfang durch Längsriefen gezackten Schlauch 38 umgeben, die zusammen die Wellenleiter-Einheit 2 bilden. Diese Einheit wird in Längsrichtung 10 eingeführt, indem dabei der gezackte Schlauch 38 in der Länge gestreckt wird und dadurch seinen Außenumfang verringert und somit ohne große Reibung in die Wellenleiter-Nut 21 eingezogen werden kann. Nach dem Loslassen der axialen Vorspannung weitet sich der Schlauch 38 radial auf und verklemmt den Wellenleiter 3 in Querrichtung kraftschlüssig in der Wellenleiter-Nut 20. Die freie Öffnung zum Innenraum 14 hin ist zu gering, als dass sich die Wellenleiter-Einheit 2 aus der Nut 20 herausbewegen könnte.
Auch die Platine 23 ist auf ähnliche Weise montiert und fixiert: Zwischen dem Grund der entsprechenden Platinennut 19b und den gegenüberliegenden Schmalseiten der Platine 23 ist jeweils eine elastische Schnur 15, wiederum aus Gummimaterial, Silikon oder einem ähnlich stark rutschhemmenden Material, eingebracht. Die Breite der Platine 23 ist dabei zum Abstand des Paares von Platinennuten 19b so bemessen, dass nur bei ebenfalls in axialer Längsrichtung 10 vor- gespannter Schnur 15 und damit in Querrichtung dünner gewordener Schnur 15 (ersatzweise kann auch ein hohler Schlauch verwendet werden) zusammen mit der Platine 23 zwischen die Nuten 19b in Längsrichtung 10 eingeschoben werden kann. Nach Loslassen der Dehnung der Schnur 15 in Längsrichtung verklemmt die in Querrichtung dicker werdende Schnur 15 die Platine 23 zuverlässig zwi- sehen den Nuten 19b.
Über die Stirnfläche des Profiles 1 überstehende Enden des Schlauches 38 bzw. der Schnur 15 werden selbstverständlich nachher abgeschnitten.
Wie ersichtlich ragen die Außennuten 6 in Form der Kombinuten 7 in denjenigen Eckbereichen nach innen, die die Innenkontur 4 zwischen dem rechteckigen Innenraum 14 und den mittig davon nach außen vorstehenden Wellenleiter-Nuten 20 belässt. Dabei entstehen unterschiedliche Wandstärken, wobei die dünnste Wandstärke im Bereich zwischen Außenumfang 5 und dem äußersten Punkt der Wellenleiter-Nut 20 entsteht, die größte radiale Wandstärke dagegen knapp seitlich der Außennuten 6. Diese stark unterschiedlichen Wandstärken stellen eine Art radialer Verrippung des Profiles 1 dar und bedingen einerseits eine hohe Biege- steifigkeit gegen Biegungen in Querrichtung und andererseits genug Fleisch, um bei Bedarf umlaufend um den Innenraum 14 und die Nuten 20 in der Stirnfläche 22 auch eine umlaufende Ringnut 28 anzuordnen und darin einen O-Ring 24 als Dichtung zwischen der Stirnfläche 22 des Profiles 1 und einem anliegenden Abschlussdeckel 29, 29' einzulegen. Dabei ist klar ersichtlich, dass die Außenkontur 5 an keiner Stelle nach außen ü- ber den Hüllkreis 21 vorsteht, der durch die kreisbogenförmigen Segmente der Außenkontur 5 gebildet wird, da die Abweichungen von diesem Hüllkreis 21 nur in nach innen vertieften Außennuten 6 bestehen.
Fig. 1a zeigt - abweichend von der Abdichtung mittels O-Ring 24 - eine Abdichtung der Stirnseiten des Profiles 1 durch stumpf aufgesetzte Abschlussdeckel 29 und Dazwischenlegen einer Flachdichtung 16. In einem der Abschlussdeckel 29' befindet sich eine zentrale Öffnung zum Einschrauben einer Kabeltülle 25, durch welche dann aus dem Innenraum 14 des Profiles 1 zur Signalweiterleitung ein nur in Fig. 7 sichtbares Kabel herausgeführt werden kann.
Die Abschlussdeckel 29 stehen über den Hüllkreis 21 der Außenkontur 5 nicht vor und weisen jeweils Schraublöcher 34 an den Positionen auf, an denen sich der hinterschnittene, vertiefte Bereich 7a der Außennuten 6 des Profiles 1 befindet, um mittels stirnseitig von außen durch Abschlussdeckel 29 und Flachdichtung 16 hindurch sich erstreckender Schrauben 42, die sich selbstschneidend in die Außennuten 6 hineinschrauben lassen, die Abschlussdeckel 29 fest auf den Stirnflächen 22' des Profiles 1 zu fixieren. Selbstverständlich werden vor dem Verschlie- ßen die auf der Platine 23 befindliche Auswerte-Elektronik 12 sowie die Wellenleiter-Einheit 2 elektrisch miteinander verbunden und ebenso das in das Profil 1 hineinführende Kabel mit der Auswerte-Elektronik 12.
Während der Abschlussdeckel 29 der Fig. 1a ein ebener Deckel mit gleichmäßiger Dicke ist, ist in Fig. 1 b eine etwas andere Bauform des Abschlussdeckels 29" dargstellt: Von der an der Stirnseite des Profils 1 anzulegenden Stirnfläche 22 ragen nahe des Außenumfanges axial und über den Umfang verteilt mehrere, in diesem Fall vier Vorsprünge 17 ab, mit denen der Abschlussdeckel 29" direkt auf die Stirnfläche 22' des Profiles 1 gedrückt wird. Die Höhe der Vorsprünge 17 ist etwas geringer als die Dicke der Flachdichtung 16 (oder auch des Überstandes eines O-Ringes 24 aus der entsprechenden Ringnut 28) im unbelasteten Zustand, so dass beim Festziehen der Schrauben 42, bis die Vorsprünge 17 an der Stirnfläche 22' anliegen, eine definierte Vorspannung der Flachdichtung 16 erreicht wird. An der Stelle der Vorsprünge 17 sind hierfür natürlich Aussparungen 16a in der Flachdichtung 16 erforderlich, wie Fig. 2a zeigt.
Fig. 2a zeigt wiederum in Explosionsdarstellung die Montagesituation, allerdings mit einer wiederum abgewandelten Bauform des Abschlussdeckels 29'", bei welcher die Kabeltülle 25' einstückig zusammen mit dem Abschlussdeckel 29"' ausgebildet ist.
Zur Signalweiterleitung nach außen ist in die Kabeltülle 25' axial von außen her ein genau hineinpassender Stecker 30 eingeschoben, bis zu einer entsprechenden Schulter am vorderen Ende des Steckers, die ein weiteres Einschieben verhindert.
Ein O-Ring 24 in einer Ringnut auf der Außenseite des Steckers 30 dichtet diesen gegenüber dem Innenumfang der Kabeltülle 25' ab. Ins Innere des Profiles 1 ragen dann Lötfahnen, die mit den von der Auswerte-Elektronik kommenden Leitern verbunden werden können, wobei eine der Lötfahnen den Erdungspol betrifft, welcher über eine elektrisch leitende Brücke 53 mit der Stirnfläche 22 des Abschlussdeckels 29'" auf dessen Stirnfläche 22 verschraubt wird, um den Ab- schlussdeckel 29'" und das damit in Kontakt stehende Profil 1 zu erden, die in der Regel jeweils aus Metall bestehen.
Die Fig. 3 bis 5 zeigen fertiggestellte Wegmess-Vorrichtungen und deren Befestigung an einem Bauteil der Umgebung, beispielsweise an einer nicht dargestellten Maschine: In den Fig. 3 und 4 ist dies jeweils in der Seitenansicht (Fig. 3a bzw. 4a), Aufsicht (Fig. 3b, 4b) sowie einer Schnittdarstellung (Fig. 3c, 4c) dargestellt.
Dabei erfolgt die Halterung in den Figuren 3 mittels mehrerer, jeweils 2-teiliger Lagerböcke 33, bestehend aus Unterschale 33a und Oberschale 33b, zwischen denen der Außenumfang des Profiles 1 verklemmt wird. In jedem Lagerbock erstrecken sich zwei Klemmschrauben, jeweils eine beidseits des Profiles 1 , durch die Oberschale 33b sowie die Unterschale 33a hindurch, und werden in einem darunter liegenden, nicht dargestellten Bauteil, beispielsweise der die Wegmess- Vorrichtung tragenden Maschine, verschraubt, wodurch die Oberschale 33b gegen die Unterschale 33a gepresst und dazwischen in entsprechend halbkreisförmigen Ausnehmungen der beiden Schalen das Profil 1 geklemmt wird.
Über die Länge des Profiles beabstandet sind mehrere, in diesem Fall 4, solcher Lagerböcke 33 angeordnet. Dabei ist die Oberschale 33b in der Mitte oberhalb des Profiles 1 sehr dünn ausgebildet und könnte hier sogar unterbrochen sein, und auch die Köpfe der die Lagerschalen gegeneinander pressenden Schrauben sind in der Oberschale 33b vorzugsweise versenkt.
Dies dient dazu, dass der signalauslösende Schlitten 11 , der zum Beispiel einen Magneten 32 enthalten kann, in Längsrichtung 10 über die gesamte Messlänge entlang des Profiles 1 in geringem Abstand hierzu verfahren werden kann, und zu diesem Zweck, wie in Fig. 3c dargestellt, ja auch über die Lagerböcke 33 hinweg verfahren werden muss.
Der Querabstand zwischen Schlitten 11 und Profil 1 kann dabei umso geringer gehalten werden, je geringer die Dicke der über das Profil 1 hinweg verlaufenden Oberschale 33b gehalten wird.
In den Figuren 3a und 3b sind die Anfangs- und Endstellung ein und desselben Schlittens 11 dargestellt.
Zur Minimierung des Abstandes des zwischen dem exzentrisch im Profil 1 liegen- den, in den Figuren 3 nicht dargestellten, Wellenleiter 3 und dem Schlitten 11 muss bekannt sein, in welcher Drehposition innerhalb des Profiles 1 sich der Wellenleiter befindet, um vor dem Verklemmen in den Lagerböcken 33 das Profil 1 in die optimale Drehlage bringen zu können, in der der Wellenleiter 3 dem Schlitten 1 am nächsten liegt.
Zu diesem Zweck ist - wie in Fig. 6a unter Weglassung der Lagerböcke 33 dargestellt - an einer Stelle des Umfanges eines der Abschlussdeckel 29, 29' eine Markierung 44 zum Beispiel in Form einer Bohrung angebracht, die die Drehlage des Wellenleiters innerhalb der Wegmess-Vorrichtung und damit des Profiles 1 symbolisiert.
Fig. 4 zeigt analoge Darstellungen, bei der jedoch nicht das Profil 1 , sondern ein um das Profil 1 herum angeordnetes Schutzrohr 35, wie später anhand der Fig. 7 erläutert, welches einen runden Außenumfang besitzt, ebenfalls an mehreren Stellen über die axiale Erstreckung des Schutzrohres 35 verteilt, an einem nicht dargestellten Bauteil der Umgebung befestigt ist.
Diesmal sind als Befestigungsmittel handelsübliche Rohrschellen 31 verwendet, wie sie in der Sanitär- und Elektrotechnik häufig verwendet werden. Diese Rohrschellen umgreifen den Umfang des Schutzrohres 35 C-förmig über mehr als 180° des Umfanges, sind jedoch nach oben hin offen.
Durch die Elastizität der frei nach oben ragenden seitlichen Schenkel der Rohrschellen 31 , die in der Regel aus Kunststoff bestehen, kann das aufzunehmende Rohr, in diesem Fall das Schutzrohr 35, in der Regel von oben her in die bereits am Untergrund verschraubte Rohrschelle 31 hineingedrückt werden, so dass in der Regel ein Einführen in Längsrichtung 10 nicht notwendig ist, was die Montage erheblich erleichtert, zumal nach dem Einsetzen noch eine Drehung des Schutzrohres 35 einschließlich des darin befindlichen Profiles 1 und auch eine begrenzte Verschiebung in Längsrichtung möglich ist.
Auch hier ist ein Schlitten 11 , in der Regel mit einem Magneten 32 darin, in Längs- richtung 10 entlang der von dem Untergrund abgewandten Oberseite des Schutzrohres 35 und im Abstand zu diesem als signalgebendes Element verschiebbar. Da auch hierbei der Schlitten 11 über die Rohrschellen 31 hinweg verfahren werden soll, ist es wichtig, dass die seitlich aufragenden Schenkel der Rohrschelle 31 nicht oder nur wenig über den höchsten Punkt des darin aufgenommenen Rohres 35 vorstehen.
Die Dichtkappen 41 , 41', mit denen das Schutzrohr 35 endseitig verschlossen ist, ragen zwar radial über den Außenumfang des Schutzrohres 35 vor, jedoch ist es nicht notwendig, dass der Schlitten 11 auch über diese Dichtkappen 41 hinweg verfahren werden kann, da diese sich außerhalb des Messbereiches befinden.
Fig. 5 zeigt dagegen lediglich in einer Querschnittsdarstellung anhand eines lee- ren Profiles 1 , wie diese mittels Spannpratzen 27 an einem nicht dargestellten Bauteil verschraubt werden können:
Zu diesem Zweck ist das Profil 1 - welches in der Praxis im Inneren wenigstens eine Wellenleiter-Einheit und eine Platine mit Auswerte-Elektronik trägt - so ge- dreht, dass es mit einem Umfangspunkt in der Mitte zwischen zwei benachbarten Außennuten 6 auf dem Untergrund aufliegt.
Plattenförmig ebene oder auch passend gekröpfte Spannpratzen 27 können dann in Querrichtung 8 so gegen das Profil 1 herangeschoben werden, dass sie sich mit ihren freien Enden in die beiden unteren, einander gegenüber liegenden, Außennuten 6 hinein erstrecken und das Profil 1 dort formschlüssig gegen ein Abheben nach oben sowie eine Querverschiebung oder eine Verdrehung sichern.
Die Spannpratzen 27 weisen ein Schraubloch 34 zum Hindurchführen einer Ver- schraubung 37 an exzentrischer Position auf, so dass auch nach Eindrehen der Schrauben 37 in die entsprechende Gewindebohrung im Untergrund durch Drehung der Spannpratzen 27 um die sie durchdringende Verschraubung 37 das Eindringen der Spannpratzen 27 in die Außennuten 6 möglich ist.
Im Fall der Fig. 5 sind die beiden Spannpratzen 27 und deren Verschraubungen 37 noch durch eine zusätzliche, gemeinsame, unter dem Profil 1 durchgehende Brücke, in der Regel aus einem isolierenden Material, Silikon oder einem anderen Kunststoff, verbunden, durch welches sich die Schrauben 37 ebenfalls hindurch erstrecken.
Auch die Befestigung mittels Spannpratzen 27 erfolgt bei vor allem längeren Profilen 1 in axialer Richtung beabstandet an mehreren Positionen. Einer der Vorteile besteht - neben der kostengünstigen Verfügbarkeit der entsprechenden Haltemit- tel als billige Großserienteile - darin, dass der Großteil des Umfanges des Profiles 1 nicht umschlossen wird und damit frei für die Annäherung eines Schlittens mit Magnet oder für andere Zwecke zur Verfügung steht:
Weiterhin ist in Fig. 5, linke Bildhälfte, dargestellt, dass das Profil 1 endseitig e- benfalls durch eine hutförmig das Profil 1 übergreifende Dichtkappe 41 verschlossen werden kann, wozu in die davon betroffenen Endbereiche aller Außennuten 6 Klemmelemente 43 aus elastischem Material eingesetzt sind, die den Querschnitt der Außennuten 6 vollständig und dicht ausfüllen.
Wie in der rechten Bildhälfte der Figur 5 dargestellt, können für das Aufnehmen des Profiles 1 in einem umgebenden, zusätzlich schützenden Schutzrohr 35, dessen Innenumfang geringfügig größer ist als die Außenkontur 5 des Profiles 1 , in den Außennuten 6 des Profiles 1 elastische Abstandshalter 39 eingesteckt seien, die radial nach außen aus dem Profil 1 vorstehen, sich jedoch beim Einschieben in das Schutzrohr 35 so weit radial zusammendrücken lassen, dass sie sich am Innenumfang des Schutzrohres 35 unter Vorspannung anlegen. Sofern in allen Außennuten derartige Abstandshalter 39 eingesetzt werden, wird das Profil 1 hierdurch im Inneren des Schutzrohres 35 nicht nur zentriert, sondern auch gegen ein ungewolltes Verschieben in Längsrichtung 10 gesichert.
In den Figuren 3, 4 und 6 ist der Schlitten 11 mit dem Magnet 32 ohne formschlüssige Führung entlang des Profiles 11 bzw. Schutzrohres 35 dargestellt und würde jetzt in der Praxis an einem Bauteil befestigt sein, welches entlang einem nicht dargestellten Bauteil der Umgebung geführt wird.
Soll dagegen eine immer definierte, abstandsgleiche Führung entlang des Profiles 1 bzw. Schutzrohres 35 bewirkt werden, so muss hierfür der nicht beeinträchtigte Teil des Außenumfanges des Profiles 1 bzw. Schutzrohres 35 genutzt werden, wie zum Beispiel in den Figuren 6b, 6c dargestellt, wobei in Fig. 6b das Profil 1 aus Gründen der vereinfachten Darstellung wiederum ohne Innenausstattung dargestellt ist. Im Fall der Fig. 6b umgreift ein Schlitten 11' kreissegmentförmig den Außenumfang des Profiles 1 um mehr als 180° von oben her, wobei die Öffnung des Schlittens 11' nach unten weist. Durch dieses Umgreifen über mehr als 180° und entsprechend geringes Spiel dazwischen, wofür auch herkömmliche Elemente aus bekannten Linearführungen, nämlich den sogenannten IGUS-Gleitführungen, verwendet werden können, verhindert ein Abheben des Schlittens 11 ' nach oben und damit eine immer exakte radiale Positionierung des Schlittens 11 ' gegenüber dem Profil 1.
Durch den Umgriff über mehr als 180° von oben her ist beispielsweise bei einer Befestigung des Profiles 1 am Untergrund mittels Spannpratzen 27 gemäß Fig. 5 oder rechte Seite der Figur 6b möglich, da diese einschließlich ihrer Verschraubung 37 - zumal wenn diese Verschraubung ausreichend weit seitlich beabstandet zum Profil 1 liegt - einen entsprechenden seitlichen Umgriff durch den Schlitten 11' noch ermöglicht.
Wenn ein solcher Schlitten 11 ", wie in Fig. 6c dargestellt, zusätzlich Fortsätze 52 aufweist, die formschlüssig und hinterschneidend in wenigstens eine, vorzugsweise beide nach schräg oben weisenden Außennuten 6 des Profiles 1 eingreifen, so ist auch eine Verdrehung des Schlittens 11 " um die Längsachse 10 um das Profil 1 herum ausgeschlossen. In diesem Fall ist ein Umgreifen von mehr als 180° um den Außenumfang des Profiles 1 herum nicht mehr notwendig.
Das Einschieben des Schlittens 11 ' bzw. 11 " erfolgt in beiden Fällen in Längsrich- tung von dem stirnseitigen Ende des Profiles 1 her, gegebenenfalls vor dem Aufsetzen der Abschlussdeckel 29, 29'.
Im Falle des Schlittens 11', welcher nicht auf Vorhandensein von Außennuten 6 angewiesen ist, kann die Führung statt entlang des Profiles 1 auch entlang des Außenumfanges eines Schutzrohres 35 erfolgen, wie es aus Fig. 7 ersichtlich wird. Dort ist in Fig. 7a in einer perspektivischen teilweisen Schnittdarstellung dargestellt, dass eine fertig hergestellte Wegmess-Vorrichtung, deren Profil 1 wie beschrieben durch Enddeckel 29, 29' verschlossen ist, zusätzlich in ein das Profil 1 umgebendes Schutzrohr 35 passgenau eingesteckt ist, dessen Innenumfang nur geringfügig größer ist als der Außenumfang des Profiles 1 , so dass hier die Abschlussdeckel 29 ebenfalls nicht radial nach außen vorstehen.
Das Schutzrohr 35 besteht in der Regel nicht aus Aluminium, sondern aus mechanisch und gegebenenfalls chemisch stärker belastbarem Material, beispielsweise aus Edelstahl.
Diese zusätzliche Einhausung ist für besonders aggressive Umgebungen vorgesehen. Das aus dem einen Abschlussdeckel 29' herausgeführte Kabel '48 muss zur Weiterführung der Signale selbstverständlich auch aus dem Schutzrohr 35 herausgeführt werden:
Das Schutzrohr 35 ist stirnseitig verschlossen mittels der sogenannten "Sanpress- Technik", in dem topfförmige, mit ihrem Innenumfang genau auf den Außenumfang des Schutzrohres 35 passende Dichtkappen 41 , 41' auf die stirnseitig offe- nen Enden des Schutzrohres 35 aufgesetzt werden, wie am besten die Detaildarstellung der Figur 7b zeigt.
Die Dichtkappen 41 bestehen dabei ebenfalls in der Regel aus Metall, beispielsweise Edelstahl, und weisen eine Innenumfangsnut auf, in der bereits ein O-Ring eingelegt ist. Nach axialer Positionierung der Dichtkappen 41 auf dem Schutzrohr 35 erfolgt mittels einer Spezial-Klemmzange ein Verklemmen der Umfangsberei- che der Dichtkappen 41 gegen den Außenumfang des Schutzrohres 35, wodurch der in der Dichtkappe 41 eingelegte O-Ring über den gesamten Umfang fest und dauerhaft gegen den Außenumfang des Schutzrohres 35 gepresst wird. Dadurch erfolgt nicht nur eine gas- und staubdichte Verbindung zwischen der Dichtkappe 41 und dem Schutzrohr 35, sondern auch eine dauerhafte axiale Fixierung zwischen den beiden Teilen. Wie bei dem Abschlussdeckel 29 unterscheidet sich auch die Dichtkappe 41' durch die zusätzliche, zentral darin eingebrachte Kabeltülle 25 von der geschlossenen Version der Dichtkappe 41. Durch die Kabeltülle 25 wird das aus der Wegmess-Vorrichtung stirnseitig herausgeführte Kabel 48 auch aus dem Schutzrohr 35 herausgeführt. Im Bereich dazwischen ist dieses Kabel 48 durch eine Kabeldose 49 aus steifem Material im Inneren des Schutzrohres 35 umgeben und geschützt.
BEZUGSZEICHENLISTE
1 Profil 2 Wellenleiter-Einheit 3 Wellenleiter 4 Innenkontur 5 Außenkontur 6 Außennuten 7 Kombinuten 8 Querrichtung 9 Längsmittelebene 10 Längsrichtung 11 Schlitten 12 Auswerte-Elektronik 13 Quermittelebene 14 Innenraum 15 Schnur 16 Flachdichtung 16a Aussparung 17 Vorsprung 18 Dach 19 Platinennut 20 Wellenleiternut 21 Hüllkreis
22 Stirnfläche
23 Platine
24 O-Ring
25 Kabel-Tülle
26 Steckerdurchgang
27 Spannpratzen
28 Ringnut
29 Abschlussdeckel
30 Stecker
31 Rohrschelle
32 Magnet
33 Lagerbock
34 Schraubloch
35 Schutzrohr
35a Innenumfang
36 Bohrung
37 Verschraubung
38 gezackter Schlauch
39 Abstandshalter
40 Leitung
41 Dichtkappe
42 Schraube
43 Klemmelemente
44 Markierung
48 Kabel
49 Kabeldose
52 Fortsatz
53 Brücke

Claims

PATENTANSPRÜCHE(Außenkontur):
1. Wegmess-Vorrichtung mit einem langgestreckten Gehäuse in Form eines hohlen, umfänglich geschlossenen Profiles (1) mit in Längsrichtung (10) gleich bleibender Querschnitts- Kontur, - einer Wellenleiter-Einheit (2) im Inneren des Profiles (1 ), wobei der Wellenleiter (3) der Wellenleiter-Einheit (2) in Längsrichtung (10) des Profiles (1) verläuft, einer Auswerte-Elektronik (12) im Inneren des Profiles (1 ), einem in Längsrichtung (10) außen entlang des Profiles (1) beweglichen Schlitten (11 ), insbesondere mit einem Magnet (32) als Signalauslöser, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1 ) so gestaltet ist, dass es in einer das Profil (1 ) über mehr als 180 ° des Umfanges die Außenkontur (5) des Profiles (1) umgebenden, kreisförmigen Innenkontur (4) formschlüssig definiert in Querrichtung (8) positionierbar und dennoch in dieser Innenkontur (4) drehbar ist.
2. Wegmess-Vorrichtung mit einem langgestreckten Gehäuse in Form eines hohlen, umfänglich geschlos- senen Profiles (1) mit in Längsrichtung (10) gleich bleibender Querschnitts- Kontur, einer Wellenleiter-Einheit (2) im Inneren des Profiles (1 ), wobei der Wellenleiter (3) der Wellenleiter-Einheit (2) in Längsrichtung (10) des Profiles (1) verläuft, - einer Auswerte-Elektronik (12) im Inneren des Profiles (1 ), einem in Längsrichtung (10) außen entlang des Profiles (1) beweglichen Schlitten (11), insbesondere mit einem Magnet (32) als Signalauslöser, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (5) des Profiles (1) an keiner Stelle radial über einen Hüllkreis (21 ) vorsteht und wenigstens über mehrere Abschnitte des Umfanges mit dem Hüllkreis (21) identisch ist.
3. Wegmess-Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmess-Vorrichtung eine magnetostriktive Wegmess-Vorrichtung ist und der Wellenleiter (3) aus magnetostriktivem Material besteht.
4. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Außenkontur (5) des Profils (1) über den Umfang verteilt, insbesondere symmetrisch über den Umfang verteilt, Außennuten (6) angeordnet sind.
5. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außennuten (6) als Kombinuten (7) ausgebildet sind, die einerseits das Einschrauben von Schrauben (42) in Längsrichtung (10) der Nuten (6), als auch das Einschieben von plattenformigen Elementen, insbesondere von Spannpratzen (27), in Querrichtung (8) ermöglichen.
6. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kombinuten (7) vasenförmig gestaltet sind, mit einem kreissegmentformigen, insbesondere über mehr als 180° umlaufenden, Querschnitt (7a) im tieferliegenden Bereich, der insbesondere einen ebenen Boden (7b) aufweist, und einem sich von dessen Öffnung V-förmig nach außen erweiternden Hals (7c).
7. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Außenkontur (5) des Profiles (1) symmetrisch zur Quermittelebene (9), insbesondere auch zur darauf senkrecht stehenden Quermittelebene (13), ausgebildet ist und insbesondere vier Kombinuten (7) über den Umfang des Profiles (1 ) verteilt angeordnet sind.
(Innen-Kontur):
8. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (4) wenigstens eine Wellenleiter-Nut (20) und wenigstens ein Paar von Platinennuten (19) aufweist, insbesondere auf zwei einander gegenü- berliegenden Seiten der Innenkontur (4) einander gegenüberliegend auf der Längsmittelebenen (9), zwei, insbesondere identische, Wellenleiter-Nuten (20) sowie zwei Platinen Nuten (19).
9. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die wenigstens zwei Paare von Platinennuten (19) in dem Bereich zwischen den Wellenleiter-Nuten (20) so angeordnet sind, dass eine darin eingeschobene Platine (23) quer verlaufend zur Verbindungslinie zwischen den Wellenleiter-Nuten (20), also der Längsmittelebene (9) liegen würde.
10. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens drei Paare von Platinennuten (19) in der Innenkontur (4) angeordnet sind, und dabei wenigstens zwei Paare von Platinennuten (19) einen unterschied- liehen Abstand der Nuten eines Paares zueinander für unterschiedlich breite Platinen (23a, b) aufweisen.
11. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Paare von Platinennuten (19) in der Innenkontur (4) so angeordnet sind, dass die Platinennuten (19) neben den Wellenleiter-Nuten (20) liegen und in die Paare (19) eingeschobene Platinen (23) parallel verlaufend zur Verbindungslinie zwischen den Wellenleiter-Nuten (20) liegen würden.
12. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platinennuten (19) hinterschnittene Nuten, insbesondere als Kombinuten (7) ausgebildet, sind.
13. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl alle Platinennuten (19) als auch alle Wellenleiter-Nuten (20) zu einem ge- meinsamen Innenraum (14), der von dem Profil (1) umschlossen wird, hin offen sind.
14. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) eine gleichmäßige Wandstärke mit einer Abweichung von +/- 30 %, insbesondere maximal +/- 20 %, aufweist.
15. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) zwischen der Außenkontur (5) und der aus den Innenraum (14) mit Platinennuten (19) und Wellenleiter-Nuten (20) gebildeten Innenkontur (4) aus massivem Material besteht und die radial gemessene Wandstärke des Profiles (1) an der Stelle der größten Dicke mindestens das Dreifache, besser mindestens das Fünffache, gegenüber der Stell der geringsten Wandstärke beträgt.
16. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens ein Teil der Auswerteelektronik (12), insbesondere die gesamte Auswerteelektronik (12), auf wenigstens einer in die Platinennuten (19) eingeschobe- nen Platine (23) angeordnet ist.
17. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (4) symmetrisch wenigstens zur Längsmittelebene (9), insbesondere auch zur Quermittelebene (13), ausgebildet ist.
18. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (23) in einem Paar von Platinennuten (19) gehalten wird mittels einer unter Vorspannung in Querrichtung (8) zwischen der Schmalseite der Platine (23) und der entsprechenden Platinennut (19) angeordneten, in Querrichtung elastischen, Schnur (15), insbesondere einer Silikon-Schnur oder eines Silikon- Schlauches, die in Längsrichtung dehnbar ist.
19. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl die Wellenleiter-Einheit (2) einerseits als auch die wenigstens eine Platine (23) mit der Auswerteelektronik (12) andererseits separat in der Innenkontur (4) des Profiles (1) positioniert und lagefixiert und lediglich elektrisch leitend miteinander verbunden sind.
20. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagefixierung in Querrichtung (8) formschlüssig und in Längsrichtung (10) vorzugsweise kraftschlüssig erfolgt.
(End-Deckel):
21. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) stirnseitig durch jeweils einen Abschlussdeckel (29, 29') verschlossen wird, der stumpf auf die Stirnfläche des Profiles (1) aufgesetzt und in Längs- richtung (10) in die Außennuten (6) hinein verschraubt wird und zu diesem Zweck Schraublöcher (34), positioniert entsprechend der Lage der Außennuten (6). aufweist.
22. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (29, 29') nicht über den Hüllkreis (21) der Außenkontur (5), und insbesondere nicht über die Außenkontur (5) des Profiles (1) radial nach au- ßen vorsteht.
23. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (29, 29') auf seiner dem Profil (1) zugewandten Stirn- fläche (22), insbesondere an seinem Außenumfang, über den Umfang verteilt mehrere Vorsprünge (17) aufweist zur direkten Anlage an der Stirnfläche (22') des Profiles (1).
24. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen Abschlussdeckel (29, 29') und dem Profil (1) eine Flachdichtung (16) angeordnet ist, die Aussparungen (16), die insbesondere zum Außenumfang hin offen sind, zur Aufnahme der Vorsprünge (17) des Abschlussdeckels (29, 29') aufweist.
25. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtung (16) nicht über den Hüllkreis (21) vorsteht oder die Flachdichtung (16) definiert, insbesondere über Abschnitte des Umfanges, über den Hüll- kreis (21) so vorsteht, dass die Überstände zur Mittenzentrierung gegenüber einem umgebenden Schutzrohr (35) verwendbar sind und insbesondere eine Reibung in Längsrichtung (10) im Inneren des Schutzrohres (35) bewirken.
26. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in der Stirnfläche (22') des Profiles (1) und/oder der entgegengerichteten Stirnfläche (22) des Abschlussdeckels (29, 29') eine geschlossen umlaufende Nut (28) zur Aufnahme eines O-Ringes (24) als Dichtung eingearbeitet ist.
27. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens einer der Abschlussdeckel (29) eine integral angeformte Kabeltülle (25) aufweist, welche den Steckerdurchgang (26) umgibt.
28. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (29, 29') und/oder das Profil (1) aus elektrisch leitendem Ma- terial, insbesondere Metall, insbesondere aus Aluminium, besteht.
29. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in den Steckerdurchgang (26) ein Steckerteil (30) angeordnet ist, welches gegen- über dem Innenumfang des Steckerdurchganges (26) mittels eines O-Rings (24) abgedichtet ist.
(Schlitten):
30. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Signal auslösende Element, insbesondere der Magnet (32), in einem Schlitten (11) angeordnet ist, der gegenüber dem die Vorrichtung tragenden Bauteil in Längsrichtung (10) verschiebbar geführt ist oder formschlüssig gegenüber dem Profil (1 ) oder dem Schutzrohr (35) in Längsrichtung (10) verschiebbar geführt ist.
31. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (11) die Form einer Rohr-Schelle (31"), insbesondere der gleichen Rohrschelle (31), wie zur Befestigung gegenüber dem Untergrund, lediglich mit größeren Innendurchmesser, umfasst, insbesondere eine handelsübliche Rohrschelle umfasst.
32. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (11) von seinem Dach (18) nach unten ragende, in die wenigstens zwei oberen Außennuten (6) formschlüssig eingreifende Führungs-Fortsätze (52) umfasst.
33. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Schlitten (11) handelsübliche Gleitführungen in Form eines über mehr als 180° sich erstreckenden Kreisbogens mit kreisförmiger Innenkontur, sog. IGUS- Gleitführungen, umfasst, welche auf dem Außenumfang des Profiles (1) bzw. Schutzrohres (35) laufen.
34. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang wenigstens eines der Abschlussdeckel (29, 29') und/oder des Profiles (1) nicht entfernbar eine Markierung (44) zum Verdeutlichen der Position des Wellenleiters (3) im Profil (1) angeordnet ist.
(Schutzrohr):
35. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmess-Vorrichtung in einem Schutzrohr (35), insbesondere mit kreisförmigem Innenumfang und Außenumfang, insbesondere aus Metall, insbesondere Stahl, eingeschoben und in Querrichtung (8) durch den Innenumfang des Rohres formschlüssig positioniert ist.
36. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenumfang (35a) des Schutzrohres (35) geringfügig größer als der Außenumfang des Profiles (1) ist und das Profil (1) im Schutzrohr (35) in Längsrichtung kraftschlüssig positioniert sowie in Querrichtung zentriert ist mittels Abstandhaltern (39), die in die Außennuten (6) des Profiles (1) von außen eingesteckt sind und aus diesen radial vorstehen.
37. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Abstandhalter (39) aus einem rutschhemmende Material wie Gummi oder Silikon bestehen, insbesondere ein O-Ring oder ein Abschnitt eines Silikon- Schlauches sind, dessen Dicke geringfügig größer ist als die schmälste Öff- nung/Weite der Außennut (6) und mit seiner Hauptebene radial in die Außennut (6) etwas nach außen vorstehend eingesteckt ist.
38. Wegmess-Vorrichtung mit einem langgestreckten Gehäuse in Form eines hohlen, umfänglich geschlos- senen Profiles (1) mit in Längsrichtung (10) gleich bleibender Querschnitts- Kontur, einer Wellenleiter-Einheit (2) im Inneren des Profiles (1 ), wobei der Wellenleiter (3) der Wellenleiter-Einheit (2) in Längsrichtung (10) des Profiles (1) verläuft, - einer Auswerte-Elektronik (12) im Inneren des Profiles (1), einem in Längsrichtung (10) außen entlang des Profiles (1) beweglichen Schlitten (11), insbesondere mit einem Magnet (32) als Signalauslöser, insbesondere nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Schutzrohr (35) stirnseitig verschlossen ist durch topfförmige, über das stirnseitige Ende des Schutzrohres (35) gesteckte und dort gasdicht verquetschte, Dichtkappen (41) mit darin eingelegtem O-Ring, insbesondere nach dem aus der Sanitärtechnik benutztem sog. "Sanpress-Prinzip".
39. Wegmess-Vorrichtung nach Anspruch 38, dadurch gekennzeichnet, dass beim Verschließen des Profiles (1) mittels stimseitiger Dichtkappen (41) in die axialen Endbereiche der Außennuten (6) Klemmelemente (43) aus insbesondere elastischem Material in die Außennuten (6) stirnseitig eingesetzt sind, die das Innere der Außennut (6) weitgehend füllen.
40. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtkappen (41) einen Kabel-Durchgang (26') oder ein Steckelement aufweisen können.
(Befestigung):
41. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung, insbesondere das Profil (1) oder das Schutzrohr (35), mittels handelsüblicher, ein- oder mehrteilige Rohrschellen (31) oder zweiteiligen Lagerböcke (33) oder in die Außennuten (6) eingreifenden Spannpratzen (27) an einem tragenden Bauteil befestigt sind.
42. Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrung (36) in den Spannpratzen (27) exzentrisch angeordnet ist zur Aufnahme der Verschraubung (37) gegenüber dem Untergrund.
(Verfahren):
43. Verfahren zum Herstellen einer Wegmess-Vorrichtung der gewünschten Länge mit folgenden Schritten: Ablängen des Rohrprofils (1) auf die benötigte Länge, geringfügig länger als die effektive Messlänge, Herstellen des wenigstens einen Wellenleiters (3) in der benötigten Länge, geringfügig länger als die effektive Messlänge und Fertigstellen der wenigstens einen Wellenleiter-Einheit (2) mit diesem Wellenleiter (3), Einschieben der wenigstens einen Wellenleiter-Einheit (2) in Längsrichtung (10) in die Wellenleiter-Nut (20) des Profiles (1), Einschieben wenigstens einer Platine (23) mit der Auswerteelektronik (12) in ein Paar von Platinenuten (19) in den Innenraum (14) des Profiles (1), elektrisch leitendes Verbinden der Wellenleiter-Einheit (2) mit der Platine (23), insbesondere der Auswerteelektronik (12), Herausführen der von der Platine (23) wegführenden Leitungen (40) durch den Abschlussdeckel (29') mit Steckerdurchgang (26), Aufsetzen der Abschlussdeckel (29, 29') unter Zwischenlage einer Dichtung zwischen die beiderseitigen Stirnfläche (22, 22') des Profiles (1) sowie des Abschlussdeckels (29) und Befestigen auf der Stirnfläche des Profiles (1).
44. Verfahren nach Anspruch 43, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschieben der Platine (23) mit ihren Schmalseiten in ein Paar von Platinennuten (19) unter Zwischenlegen einer in Längsrichtung (10) gestreckten, in Längsrichtung (10) verlaufenden, elastischen Schnur (15) beim Einschieben und Los- lassen der gespannt gehaltenen Schnur (15) nach der axialen gewünschten Positionierung der Platine (23) sowie Ablängen des nach außen vorstehenden, überstehenden Endes der Schnur (15).
45. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach dem Ablängen des Profiles (1) und vor dem Einsetzen der übrigen Baugruppen ein Reinigen des Innenraumes (14), insbesondere durch Ausblasen mittels Druckluft bei einseitig auf einem Ende des Profiles (1) dicht aufgesetztem, von der Führung für die Druckluft durchdrungenen, Molch.
46. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschieben der fertig gestellten Wegmess-Vorrichtung in Längsrichtung in ein Schutzrohr (35) mit geringfügig größeren Innendurchmesser als der Außen- durchmesser des Profiles (1 ) erfolgt nach vorherigem Einsetzen von Abstandshaltern (39) in die Außennuten (6) des Profiles (1), mit Überstand nach außen, insbesondere axial beanstandet mehrfach hintereinander.
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