DE102004018818B4

DE102004018818B4 - Wegmess-Vorrichtung

Info

Publication number: DE102004018818B4
Application number: DE102004018818A
Authority: DE
Inventors: Klaus Manfred Steinich
Original assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Current assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Priority date: 2004-04-19
Filing date: 2004-04-19
Publication date: 2008-08-21
Anticipated expiration: 2024-04-20
Also published as: DE102004018818A1; WO2005100907A3; US7982453B2; EP1740903A2; WO2005100907A2; US20070296404A1

Abstract

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,
– wobei die Außenkontur des Profils (1) so gestaltet ist, dass es
– in einer das Profil (1) über mehr als 180° des Umfanges die Außenkontur (5) des Profiles (1) kreisförmigen Innenkontur (4) eines umgebenden, externen Bauteiles, insbesondere einer Rohrschelle (31), formschlüssig definiert in Querrichtung (8) positionierbar und
– dennoch in dieser Innenkontur (4) drehbar ist,
wobei
– in der Außenkontur (5) des Profils (1) über den Umfang...

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft eine Wegmess-Vorrichtung, insbesondere eine magnetostriktive 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 produzierenden 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.

In diesem Zusammenhang ist es aus der DE 10153488 A1 bereits bekannt, eine gattungsgemäße Wegmessvorrichtung in einem Gehäuse in Form eines Rohrprofiles mit rundem Querschnitt und gleichmäßiger Wandstärke über den gesamten Umfang unterzubringen. Aufgrund des runden Außenumfanges dieses Rohrprofiles kann die Vorrichtung mittels üblicher Rohrschellen an einem Bauteil der Umgebung befestigt werden. Des weiteren ist es aus der DE 10108925 A1 bekannt, eine analoge Messvorrichtung in einem etwa rechteckigen Rohrprofil als Gehäuse unterzubringen, welches im Innenraum längsverlaufende Nuten aufweist, die zur Aufnahme von Platinen und Wellenleitereinheiten dienen können und am Außenumfang nach außen offene Nuten aufweist, die einerseits der Befestigung an Bauteilen der Umgebung, beispielsweise mittels Spannpratzen, dienen, oder auch der Führung eines Schlittens mit dem Signalgebenden Magneten am Profil.
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 und 21 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 herkömmlicher 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 Außennuten 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit und wenigstens ein Paar von Nuten zur Aufnahme von Platinen 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit ist dabei zum Innenraum des Profils hin ebenso offen wie die paarweise sich gegenüberliegenden Nuten zur Aufnahme von Platinen, 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 Nuten zur Aufnahme von Platinen verklemmt.
Die Wellenleitereinheit hat dagegen selbst einen ausreichend großen Reibwert gegenüber dem Innenumfang der Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit, 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 gestreckt werden kann.
Die Nuten zur Aufnahme von Platinen 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit oder durch die Verbindungslinie zwischen zwei Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit definiert wird, liegt.
Die andere Möglichkeit besteht darin, die Nuten zur Aufnahme von Platinen so anzuordnen, dass die entsprechenden, darin eingeschobenen Platinen parallel zur Längsmittelebene, natürlich seitlich versetzt zu den Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit, liegen.
Vorzugsweise sind auch die Nuten zur Aufnahme von Platinen als hinterschnittene Nuten ausgebildet.
Je nach. zu wählendem Primärziel kann das Profil selbst eine möglichst gleichmäßige 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, Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit auf sowie zwei, besser drei, Paare von Nuten zur Aufnahme von Platinen, insbesondere auch für die Anordnung von unterschiedlich breiten Platinen.
Die Innenkontur ist dabei symmetrisch vorzugsweise zur Längsmittelebene, insbesondere 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 Verschraubung 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 definierter 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 entsprechende 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 Anschluss 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 Drehen 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 Profil 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 abgeschnitten, 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit. 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 diese wird zwischen zwei Nuten zur Aufnahme von Platinen 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 Verschrauben 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 Sanitärtechnik verwendeten Sanpress-Prinzip:
In den topfförmigen Endkappen ist innen in einer entsprechenden Innenumfangsnut 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:
1: Eine Wegmess-Vorrichtung in Explosionsdarstellung,
2: Alternativ-Details zur Vorrichtung gemäß 1,
3: Eine erste Befestigungsart der Vorrichtung bezüglich der Umgebung,
4: Eine zweite Art der Befestigung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung,
5: Eine dritte Art der Befestigung der Vorrichtung gegenüber der Umgebung,
6: Möglichkeiten zur Führung des Signalgebers, und
7: Die Vorrichtung der 1 aufgenommen in einem zusätzlichen Schutzrohr.
1 zeigt die Wegmess-Vorrichtung während der Endmontage in Explosionsdarstellung:
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 1a nicht ersichtlich ist, da sie sich unterhalb der Platine 23 befindet. Beide Elemente sind in der stirnseitigen Ansicht der 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 ausgebildet mit einem von der Außenkontur 5 aus gesehen tiefliegenden, hinterschnittenen Bereich 7a mit kreissegmentförmigem Querschnitt, dessen Bodenbereich 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 ergibt.
Die Innenkontur weist einen zentralen, etwa rechteckigen Innenraum 14 auf, in dessen Schmalseiten Nuten zur Aufnahme von Platinen 19a, b, c mit etwa rechteckigem Querschnitt ausgebildet sind, so dass zwischen jeweils 1 Paar von Nuten zur Aufnahme von Platinen 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 Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 20 in das Profil 1 hinein. Die Innenkontur der Nuten 20 stellt ein Kreisbogensegment dar erstrecken sich über etwa 270°.
Die Verbindungslinie der beiden Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 20 definiert die Längsmittelebene 9, so dass die in 6c eingezeichnete Platine 23, die über zwei elektrische Leitungen 40 mit der in der oberen Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 20 befindlichen Wellenleiter-Einheit 2 verbunden ist, eine einsatzfähige Wegmess-Vorrichtung darstellt.
Zusätzlich können Nuten zur Aufnahme von Platinen 19d auch in den Breitseiten, bezüglich des Innenraumes 14 wiederum gegenüberliegend, neben den Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 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.
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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 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 Nut zur Aufnahme von Platinen 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 Nuten zur Aufnahme von Platinen 19b so bemessen, dass nur bei ebenfalls in axialer Längsrichtung 10 vorgespannter 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 zwischen den Nuten 19b.
Über die Stirnfläche des Profilen 1 überstehende Enden des Schlauches 38 bzw. der Schnur 15 werden selbstverständlich nachher abgeschnitten.
Wie ersichtlich ragen die Außennuten 6 in denjenigen Eckbereichen nach innen, die die Innenkontur 4 zwischen dem rechteckigen Innenraum 14 und den mittig davon nach außen vorstehenden Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 20 belässt. Dabei entstehen unterschiedliche Wandstärken, wobei die dünnste Wandstärke im Bereich zwischen Außenumfang 5 und dem äußersten Punkt der Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit 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 Biegesteifigkeit 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 über 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.
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 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 Verschließen 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 1a ein ebener Deckel mit gleichmäßiger Dicke ist, ist in 1b 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 2a zeigt.
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 Abschlussdeckel 29''' und das damit in Kontakt stehende Profil 1 zu erden, die in der Regel jeweils aus Metall bestehen.
Die 3 bis 5 zeigen fertiggestellte Wegmess-Vorrichtungen und deren Befestigung an einem Bauteil der Umgebung, beispielsweise an einer nicht dargestellten Maschine: In den 3 und 4 ist dies jeweils in der Seitenansicht (3a bzw. 4a), Aufsicht (3b, 4b) sowie einer Schnittdarstellung (3c, 4c) dargestellt.
Dabei erfolgt die Halterung in den 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 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 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 liegenden, in den 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 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.
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 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 Längsrichtung 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.
5 zeigt dagegen lediglich in einer Querschnittsdarstellung anhand eines leeren 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 gedreht, 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 Verschraubung 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 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 Haltemittel 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 5, linke Bildhälfte, dargestellt, dass das Profil 1 endseitig ebenfalls 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 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 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 6b, 6c dargestellt, wobei in 6b das Profil 1 aus Gründen der vereinfachten Darstellung wiederum ohne Innenausstattung dargestellt ist.
Im Fall der 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 5 oder rechte Seite der 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 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 Längsrichtung 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 7 ersichtlich wird.
Dort ist in 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 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 offenen Enden des Schutzrohres 35 aufgesetzt werden, wie am besten die Detaildarstellung der 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 Umfangsbereiche 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.

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: Nut zur Aufnahme von Platinen
20: Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit
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
44: Markierung
45
46
47
48: Kabel
49: Kabeldose
50
51
52: Fortsatz
53: Brücke

Claims

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, – wobei die Außenkontur des Profils (1) so gestaltet ist, dass es – in einer das Profil (1) über mehr als 180° des Umfanges die Außenkontur (5) des Profiles (1) kreisförmigen Innenkontur (4) eines umgebenden, externen Bauteiles, insbesondere einer Rohrschelle (31), formschlüssig definiert in Querrichtung (8) positionierbar und – dennoch in dieser Innenkontur (4) drehbar ist, wobei – in der Außenkontur (5) des Profils (1) über den Umfang verteilt, insbesondere symmetrisch über den Umfang verteilt, Außennuten (6) angeordnet sind, – die Außennuten (6) vasenförmig gestaltet sind, mit einem kreissegmentförmigen, über mehr als 180° umlaufenden, Querschnitt (7a) in einem tieferliegenden Bereich der Außennut (6), der insbesondere einen ebenen Boden (7b) aufweist und einem sich von der Öffnung des tieferliegenden Bereichs V-förmig nach außen erweiternden Hals (7c).
Wegmess-Vorrichtung nach Anspruch 1, 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.
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.
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 Aussennuten (6) über den Umfang des Profiles (1) verteilt angeordnet sind.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Innenkontur (4) wenigstens eine Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) und wenigstens ein Paar von Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) aufweist, insbesondere auf zwei einander gegenüberliegenden Seiten der Innenkontur (4) einander gegenüberliegend zu der Längsmittelebene (9) zwei identische Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) sowie zwei Nuten zur Aufnahme von Platinen (19).
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Paare von Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) in dem Bereich zwischen den Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) so angeordnet sind, dass eine darin eingeschobene Platine (23) quer verlaufend zur Verbindungslinie zwischen den Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20), also der Längsmittelebene (9) liegt.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens zwei Paare von Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) in der Innenkontur (4) so angeordnet sind, dass die Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) neben den Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) liegen und in die Paare (19) eingeschobene Platinen (23) parallel verlaufend zur Verbindungslinie zwischen den Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) liegen.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sowohl alle Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) als auch alle Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) zu einem gemeinsamen Innenraum (14), der von dem Profil (1) umschlossen wird, hin offen sind.
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.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Profil (1) zwischen der Außenkontur (5) und der aus den Innenraum (14) mit Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) und Nuten zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) gebildeten Innenkontur (4) aus massivem Material besteht.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Platine (23) in einem Paar von Nuten zur Aufnahme von Platinen (19) gehalten wird mittels einer unter Vorspannung in Querrichtung (8) zwischen der Schmalseite der Platine (23) und der entsprechenden Nut zur Aufnahme von Platinen (19) angeordneten, in Querrichtung elastischen, Schnur (15), insbesondere einer Silikon-Schnur oder eines Silikon-Schlauches, die in Längsrichtung dehnbar ist.
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 außen vorsteht.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschlussdeckel (29, 29') auf seiner dem Profil (1) zugewandten Stirnfläche (22), insbesondere an seinem Außenumfang, über den Umfang verteilt mehrere Vorsprünge (17) aufweist zur direkten Anlage an der Stirnfläche (22') des Profiles (1) und zwischen Abschlussdeckel (29, 29') und dem Profil (1) eine Flachdichtung (16) angeordnet ist, die zum Außenumfang hin offene Aussparungen (16) zur Aufnahme der Vorsprünge (17) aufweist.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Flachdichtung (16), insbesondere über Abschnitte des Umfanges, über den Hüllkreis (21) definiert 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.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass ein entlang des Profils verfahrbare Schlitten (11) mit dem Signal auslösenden Element, insbesondere einem Magneten (32), die Form einer Rohr-Schelle (31'), insbesondere der gleichen Rohrschelle (31), wie zur Befestigung gegenüber dem Untergrund, lediglich mit größeren Innendurchmesser, umfasst.
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.
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.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Wegmess-Vorrichtung in einem umgebenden Schutzrohr (35), insbesondere mit kreisförmigem Innenumfang und Außenumfang, insbesondere aus Stahl, eingeschoben und in Querrichtung (8) durch den Innenumfang des Rohres formschlüssig positioniert ist.
Wegmess-Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in die Außennuten (6) eingesteckte 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 schmalste Öffnung/Weite der Außennut (6) und mit seiner Hauptebene radial in die Außennut (6) etwas nach außen vorstehend eingesteckt ist.
Wegmess-Vorrichtung 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 so genannten "Sanpress-Prinzip"]
Verfahren zum Herstellen einer Wegmess-Vorrichtung der gewünschten Länge mit folgenden Schritten nach Anspruch 1: – 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 Nut zur Aufnahme einer Wellenleitereinheit (20) des Profiles (1), Einschieben wenigstens einer Platine (23) mit der Auswerteelektronik (12) in ein Paar von Nuten zur Aufnahme von Platinen (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).