DE102005060676A1

DE102005060676A1 - Positionssensor in Stabbauweise sowie Verfahren zum Austausch

Info

Publication number: DE102005060676A1
Application number: DE102005060676A
Authority: DE
Inventors: Klaus Manfred Steinich
Original assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Current assignee: ASM Automation Sensorik Messtechnik GmbH
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-06-21
Anticipated expiration: 2025-12-20
Also published as: US7855551B2; US20070139041A1; DE102005060676B4

Abstract

Positionssensoren in Stabform zum Einbau in Hydraulikzylinder lassen sich leckagefrei warten und austauschen, indem das Sensor-Kopfgehäuse einen montierbaren und demontierbaren Sensorkopf-Deckel besitzt, der ohne Entnahme des restlichen Gehäuses aus der Kolbenzylindereinheit geöffnet werden kann und den Zugang zu den Funktionsteilen des Sensors freilegt.

Description

I. Anwendungsgebiet
Die Erfindung betrifft Positionssensoren nach einem berührungslosen Funktionsprinzip in Stabbauweise zum Einsatz unter anderem in Flüssigkeiten. Positionssensoren in Stabbauweise messen berührungslos die Position eines Positionsgebers, der an einem relativ zum stabförmigen Positionssensor beweglichen Teil befestigt ist.

II. Technischer Hintergrund

Derartige Sensoren werden unter anderem im Inneren von Hydraulik- oder Pneumatik-Zylindern montiert, um jederzeit die exakte Ausschublänge der Kolben-/Zylinder-Einheit zu kennen, was für die Steuerung der damit betriebenen Maschinen und Geräte von ausschlaggebender Bedeutung ist.

Der Positionssensor ist dabei in einem dichten Gehäuse untergebracht, welches aus einem langen schlanken Sensor-Stabgehäuse und einem dicht daran anschließenden, kürzeren Sensor-Sensor-Kopfgehäuse besteht, welches einen größeren Durchmesser aufweist, und in dem die Auswerte-Elektronik untergebracht ist.

Dabei ist der Sensor mit seinem Sensor-Kopfgehäuse im Zylinder der Kolben-/Zylindereinheit längsfest so angeordnet, dass sich das schlanke Sensor- Stabgehäuse in eine meist zentrale Bohrung des Kolbens beziehungsweise der Kolbenstange hineinerstreckt, an der der Positionsgeber befestigt ist.

Indem das Sensor-Stabgehäuse und damit die Messlänge des Sensors sich über die gesamte mögliche Ausfahrlänge der Kolbenstange erstreckt, ist die aktuelle Relativposition von Kolbenstange zu Zylinder jederzeit bekannt.

Dabei befindet sich das Gehäuse des Sensors auf seiner Außenseite in unmittelbarem Kontakt mit dem Arbeitsfluid der Kolben-/Zylindereinheit und ist auch deren Arbeitsdruck ausgesetzt. Gerade bei Hydraulikeinheiten, in denen sehr hohe Drücke herrschen können, ist daher von großer Bedeutung, dass das Sensorgehäuse ausreichend stabil und dicht gestaltet ist und eine ausreichende Abdichtung zwischen dem Gehäuse des Sensors und der Kolben-/Zylindereinheit gegeben ist, meist durch eine entsprechende Dichtung am Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses gegenüber der umgebenden Wandung des Pneumatik- oder Hydraulikzylinders.

Als berührungsloses Sensorprinzip werden dabei differenzial-transformatorische Messverfahren (LVDT's), berührungslos induktive Messverfahren (LVP's), induktiv-potentiometrische Messverfahren (DC/DC-Sensos), Wirbelstrom-Verfahren und häufig auch magnetische, insbesondere magnetostriktive, Funktionsprinzipien benutzt. Bei Letzterer wird als Positionsgeber ein Permanent-Magnet benutzt, bei den anderen Verfahren eine Rohrhülse, ein Tauchanker oder ein ähnliches Bauteil. Bei PCLD-Sensoren wird durch einen Magneten in einem ferromagnetischen Kern ein virtueller Luftspalt erzeugt.

Wie bekannt, funktionieren magnetostriktive Positionssensoren wie folgt:
Ein Wellenleiter besteht in der Regel aus einem Rohr, einem Draht oder einem Band, und kann auch als elektrischer Leiter dienen. Der Wellenleiter kann weiterhin in einem formgebenden, linearen oder kreisförmigen, Körper aus nicht-magnetischem Material, z. B. Kunststoff oder Metall zur Aufnahme und Lagerung des Wellenleiters angeordnet sein.

Basierend auf dem Wiedemann-Effekt erzeugt ein in den Wellenleiter eingespeister Strom-Impuls bei seiner Überlagerung mit einem Positionsmagneten eine mechanisch-elastischen Welle.

An einer Stelle, üblicherweise an einem Ende des Wellenleiters, wird insbesondere der Torsionsanteil dieses mechanisch-elastischen Impulses von einer Detektoreinheit, die sich meist in fester Position bezüglich des Wellenleiters befindet, erfasst. Die Zeitdauer zwischen der Auslösung des Erregerstromimpulses und dem Empfang dieser mechanisch-elastischen Welle ist dabei ein Maß für den Abstand des verschiebbaren Positionselementes, z. B. des Positionsmagneten, von der Detektoreinrichtung.

Ein typischer solcher Sensor ist im US-Patent 5,590,091 sowie 5,736,855 beschrieben.

Im Folgenden wird nun beispielhaft nur noch von magnetostriktiven Positionssensoren gesprochen, ohne die Erfindung auf dieses Positions-Messprinzip zu beschränken.

Bei derartigen, in Kolben-/Zylindereinheiten verbauten Positionssensoren gibt es mehrere Problemfelder:
Ein Problemkreis ist die Vergrößerung der Baulänge der Kolben-/Zylindereinheit durch den Positionssensor:
Während sich das schlanke Sensor-Stabgehäuse ins Innere der Kolbenstange hineinerstreckt, benötigt das breitere Sensor-Kopfgehäuse eine entsprechende Baulänge im Zylinder der Kolben-/Zylindereinheit zur Unterbringung, die die Gesamtlänge der Kolben-/Zylindereinheit vergrößert.

Zwar wird versucht, durch Miniaturisierung der in dem Sensor-Kopfgehäuse untergebrachten Auswerte-Elektronik auch das Sensor-Kopfgehäuse in axialer Rich tung zu verkürzen, jedoch wird bei den meisten Positionssensoren nur eine einzige Kabelabgangsrichtung für die Positionssignale aus dem Sensor-Kopfgehäuse heraus angeboten, und dies ist meist die axiale Herausführung des Kabels beziehungsweise des Steckerverbinders aus der vom Sensor-Stabgehäuse abgewandten Stirnseite des Sensor-Kopfgehäuses.

Wenn jedoch abhängig von der Einbaulösung diese Stirnseite des Sensor-Kopfgehäuses an der Zylindereinheit überbaut ist, zum Beispiel durch ein auch auf dieser Seite der Kolben-/Zylindereinheit notwendiges Befestigungsauge, muss die Herausführung des Kabels aus der Kolben-/Zylindereinheit zur Seite hin erfolgen.

Allein die notwendige Kröpfung des aus dem Sensor-Kopfgehäuse axial heraus geführten Kabels zur Seite hin benötigt wiederum zusätzlichen axialen Bauraum der Kolben-/Zylindereinheit.

Eine von vornherein quer zur axialen Richtung vorgesehene Abgangsrichtung des Kabels bzw. Steckers ist dagegen wiederum nachteilig, falls bei der konkreten Einbausituation eine axiale Weiterführung des Kabels benötigt wird, und seitlich nicht genug Freiraum zur Verfügung steht.

Ein anderer Problemkreis ist der Reparaturfall:
Aufgrund der beschriebenen oft hohen Arbeitsdrücke bei derartigen Kolben-/Zylindereinheiten und rauen Einsatzbedingungen, wie starken Erschütterungen etc., wie sie bei Arbeitsmaschinen häufig auftreten, kann es zum Ausfall des Positionssensors kommen, so dass dieser ganz oder in Teilen, sei es ein Teil der Auswerte-Elektronik oder der Wellenleitereinheit des magnetostriktiven Sensors, ersetzt werden muss.

In diesem Fall musste bisher die Kolben-/Zylindereinheit geöffnet und der gesamte Positionssensor mit seinem Gehäuse aus der Kolben-/Zylindereinheit entnommen werden, da gerade aufgrund der genannten rauen Einsatzbedingungen die Auswerte-Elektronik im Sensor-Kopfgehäuse des Sensors in der Regel fest vergossen war.

Dies bedeutet jedoch, dass vor der Entnahme des Sensors das Arbeitsfluid in der entsprechenden Kolben-/Zylindereinheit Umgebungsdruck aufweisen muss, da sonst große Mengen von Arbeitsfluid in die Umgebung gelangen und vor allem damit verbundene andere Arbeitseinheiten unbeabsichtigt ihre Positionen verändern.

Umgekehrt muss nach dem Ersatz des Positionssensors die entsprechende Kolben-/Zylindereinheit bzw. der gesamte Arbeitskreis, an den dieser angeschlossen ist, gegebenenfalls neu befällt, zumindest aber entlüftet werden, was eine hohen Aufwand bedeutet und bei mangelhafter Durchführung eine zusätzliche Fehlerquelle darstellt.

III. Darstellung der Erfindung

a) Technische Aufgabe

Es ist daher die Aufgabe gemäß der Erfindung, einen Positionssensor in Stabbauweise, insbesondere nach dem magnetostriktiven Funktionsprinzip, zu schaffen, der leckagefrei, also ohne Öffnen des Arbeitsfluid-Kreislaufs, in einer Kolben-/Zylindereinheit gewechselt werden kann, und/oder darüber hinaus nur einen geringen axialen Bauraum zur Unterbringung des Sensor-Kopfgehäuses in der Zylindereinheit benötigt.

b) Lösung der Aufgabe

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale der Ansprüche 1, 9 und 28 gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Durch die Anordnung eines Sensorkopf-Deckels auf dem vom Sensor-Stabgehäuse abgewandten Sensor-Kopfgehäuse, der leicht und schnell demontierbar ist, kann man durch Öffnen des Sensorkopf-Deckels die Funktionsteile des Positionssensors zunächst im Sensor-Kopfgehäuse und nach Entnahme der dortigen Funktionsteile auch im Stabgehäuse erreichen und auch ganz herausziehen, ohne das Gehäuse des Sensors aus seiner Einbaulage entfernen zu müssen.

Unter leichter Demontierbarkeit wird dabei vor allem das Lösen einer formschlüssigen Verbindung, also einer Verschraubung, eines Sprengringes oder eines ähnlichen Bauteiles verstanden, und gerade nicht das Lösen einer Verbindungsart, die per se nicht für das Demontieren vorgesehen ist, wie etwa einer Verklebung, eines Vergusses, einer Verschweißung, einer Verlötung oder Ähnlichem, obwohl dabei unter Umständen der Deckel gar nicht zerstört würde, wohl aber die entsprechende Verbindungsstelle.

Wenn der Sensorkopf-Deckel dabei zerstörungsfrei demontiert und erneut montiert werden kann, ist hierfür sogar derselbe Sensorkopf-Deckel wieder verwendbar.

Dadurch ist es möglich, das Gehäuse des Positionssensors in seiner abgedichteten Montageposition in einer Kolben-/Zylindereinheit zu belassen, während die Positionsteile des Positionssensors geprüft, repariert oder ausgetauscht werden. Ein Ablassen des Arbeitsmediums und anschließendes unter Druck setzen sowie gegebenenfalls Entlüften ist dadurch nicht notwendig, so dass Arbeiten am Sensor sehr viel schneller durchgeführt werden können.

Selbst sämtliche Funktionsteile des Sensors, also der gesamte Positionssensor bis auf sein äußeres Gehäuse, können auf diese Art und Weise ausgetauscht werden. Ein Austausch des Sensorgehäuses selbst ist in den allerseltensten Fällen notwendig, da das Gehäuse in aller Regel so stabil ist, dass es keine Beschädigungen während des normalen Einsatzes erfährt.

Damit das Entnehmen der Funktionsteile und auch des Sensorkopf-Deckels selbst möglichst problemlos erfolgen kann, wird bevorzugt ein Abziehen in axiale Richtung zu der vom Sensor-Stabgehäuse abgewandte Seite hin vorgesehen.

Dies wird beispielsweise erreicht, indem der Sensorkopf-Deckel in den Innendurchmesser der Wandung des Sensor-Kopfgehäuses eintaucht und dort formschlüssig gesichert ist, etwa durch eine Verschraubung oder ein Sicherungselement wie einen Sprengring.

Um den axialen Platzbedarf in der Einbauumgebung für das Sensor-Kopfgehäuse und damit den Positionssensor so gering wie möglich zu halten, ist die Verbindung nach außen vom Sensor-Kopfgehäuse und der darin untergebrachten Auswerte-Elektronik – sei es mittels einer in einem Sensorkopf-Deckel angeordneten Steckerverbinders oder einem Kabelausgang zum Hindurchführen des Kabels – spezifisch gestaltet:
Der Sensorkopf-Deckel weist eine hohle Aufwölbung auf, in deren Seitenwandung der Kabelausgang bzw. der Steckerverbinder angeordnet ist. Durch Anordnung nicht in der Mantelfläche der Seitenwandung, sondern, indem die Seitenwandung der zylindrischen Form eine Einbuchtung, vorzugsweise eine als Sekante ausgebildete Abflachung, aufweist, kann der Kabelauslass in dieser Einbuchtung bzw. Abflachung angeordnet werden und erstreckt sich dabei nicht exakt radial, sondern teilweise tangential aus der Aufwölbung heraus.

Vor allem indem die Aufwölbung dabei einen geringeren Außendurchmesser hat als der Außendurchmesser des Sensorkopfes, besteht die Möglichkeit, ein auf diese Art und Weise von der Aufwölbung wegweisendes Kabel entweder entsprechend der Richtung des Kabelauslasses bzw. des Steckerverbinders radialtangential durch die umgebenden Bauteile nach außen zu führen, oder das Kabel im Bereich der Abflachung bzw. Ausbuchtung in die axiale Richtung zu kröpfen und wegzuführen. Selbst ein teilweises Herumführen des Kabels um die Aufwölbung herum über einen Teil des Umfanges, um das Kabel an einer bestimmten Stelle des Umfanges axial oder radial weiter nach außen zu führen, ist möglich.

Für den häufigen Fall der radialen oder radial-tangentialen Wegführung des Kabels vom Sensor-Kopfgehäuse wird dabei der ansonsten notwendige Raum für eine Kabelkröpfung nicht mehr benötigt, sodass als Bauraum lediglich die tatsächliche axiale Erstreckung des Sensor-Kopfgehäuses einschließlich der Aufwölbung des Sensorkopf-Deckels vorzusehen ist.

Der Kabelauslass kann mittels einer Steckerverbindung oder eines Kabeldurchganges, z.B. einer in einer Bohrung der Außenwandung eingesetzten Kabeltülle eingeführt sein, oder auch mittels eines in dieser Bohrung eingebrachten Innengewindes, deren Durchmesser so auf den Außenumfang des hindurchzuführenden Kabels abgestimmt ist, so dass der Kerndurchmesser des Innengewindes kleiner ist, als der Außenumfang der Isolierung des Kabels, jedoch größer als der Innenumfang des Kabels, und somit die Kabelisolierung in dem Innengewinde verschraubt und längsfest gehalten wird.

Damit dennoch die Herausführung des Kabels bzw. Steckers an jeder gewünschten Stelle des Umfanges möglich ist, ist der Sensorkopf-Deckel vorzugsweise relativ zum Sensor-Kopfgehäuse in jeder gewünschten Drehlage einsetzbar und fixierbar, bevorzugt durch eine formschlüssige Fixierung zwischen Sensorkopf-Deckel und Sensor-Kopfgehäuse.

Das Gehäuse des Sensors wird in der umgebenden Einheit, beispielsweise der Kolben-/Zylindereinheit, beispielsweise mittels eines Einschraubgewindes, fixiert und mittels einer Dichtung abgedichtet. Das Einschraubgewinde befindet sich entweder am Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses oder am Außenumfang des Sensor-Stabgehäuses in dem an das Sensor-Kopfgehäuse anschließenden Abschnitt, vorzugsweise in einem gegenüber dem Sensor-Stabgehäuse hier etwas vergrößerten Durchmesserbereich. Die Dichtung ist dabei auf der dem Sensor-Stabgehäuse gegenüberliegenden Seite des Einschraubgewindes angeordnet, um die Dichtung nicht durch Kontakt mit dem Innengewinde des umgebenden Bauteiles beschädigen zu können.

Falls als Dichtung eine O-Ring-Dichtung verwendet wird, ist wegen der hohen auftretenden Drücke ein axial dahinter angeordneter Stützring vorzuziehen. Um das Einschraubgewinde ausreichend festziehen zu können, ist der Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses teilweise als Außensechskant zum Ansetzen eines Maulschlüssels ausgebildet.

Um die Auswerte-Elektronik auch gegen starke Erschütterungen zu schützen und dennoch sowohl die Auswerte-Elektronik und/oder die Wellenleitereinheit austauschen zu können, ohne den dichten Einbau des Gehäuses des Positionssensors in der umgebenden Baugruppe lösen zu müssen, kann innerhalb des Sensor-Kopfgehäuses ein zum Sensorkopf-Deckel hin offener Innentopf, beispielsweise aus Kunststoff, vorgesehen werden, innerhalb dessen die Auswerte-Elektronik angeordnet und gegenüber dem Innentopf vergossen wird. Durch die passgenaue Aufnahme des Innentopfes im Sensor-Kopfgehäuse und von Signalleitungsverbindungen, zum Beispiel Steckverbindungen oder Schraubverbindungen, der Auswerte-Elektronik einerseits zur Wellenleitereinheit hin und andererseits zum Kabelausgang hin, kann die vergossene Elektronik als separates Bauteil nach dem Abkoppeln der Signalleitungen ausgetauscht werden, und nach dem Entnehmen der aus Auswerte-Elektronik und Innentopf bestehenden Einheit auch die dahinter liegende Wellenleitereinheit herausgenommen werden.

Eine spielarme und damit erschütterungsfreie Befestigung des Innentopfes gegenüber dem Sensor-Kopfgehäuse kann durch axiales Verklemmen mit Hilfe des einzusetzenden Sensorkopf-Deckels erfolgen.

Der Deckel zum Verschließende des Kopfgehäuses kann ferner dazu benutzt werden, um auf einfache Art und Weise eine Fehlerdiagnose und/oder Programmierung der im Inneren des Kopfgehäuses angeordneten Auswerteelektronik vorzunehmen:
So kann die Auswerteelektronik im Inneren des Kopfgehäuses eine Lichtquelle, die beispielsweise nur Licht einer bestimmten Wellenlänge abgibt, enthalten, beispielsweise eine LED oder eine Infraroteinheit.

Wenn dann der Deckel aus einem Material, insbesondere Kunststoff, besteht, welches für Licht insgesamt oder zumindest Licht dieser speziellen Wellenlänge durchlässig ist, kann das von der im Inneren des Kopfgehäuses liegenden Lichtquelle abgegebene optische Signal, beispielsweise ein Blinkrhythmus, von außen kontaktlos detektiert werden und/oder umgekehrt, indem im Inneren des Kopfgehäuses ein entsprechender Sensor und außerhalb die entsprechende Lichtquelle angeordnet ist.

Eine einfache Lösung besteht darin, an der Stelle der Lichtquelle eine Öffnung im Deckel vorzusehen, durch die hindurch die Lichtquelle und damit das optische Signal sichtbar ist. Dadurch ist das Gehäuse dann jedoch nicht mehr dicht.

c) Ausführungsbeispiele
Ausführungsformen gemäß der Erfindung sind im Folgenden beispielhaft näher beschrieben. Es zeigen:
1: die erfindungsgemäßen Positionssensoren in Seitenansicht und axialer Stirnansicht vom Sensor-Kopfgehäuse her,
2a: den Positionssensor gemäß 1a im Längsschnitt,
2b–e: vergrößerte Detaildarstellungen von Kopfbereichen,
3: die Sensorträgereinheit im Ganzen,
4 eine typische Einbausituation eines Positionssensors in Stabbauform,
5: einen Positionssensor mit alternativer Deckelform,
6: eine zweite Bauform des Sensors und
7: eine weitere Bauform des Sensors.
1a zeigt einen erfindungsgemäßen, z.B. magnetostriktiven, Positionssensor 1 in der Seitenansicht:
Im Inneren des in Längsrichtung 10 sich erstreckenden Sensor-Stabgehäuses 2 muss die Messvorrichtung angeordnet werden. Dort verläuft die nur in der Schnittdarstellung der Figuren 2ff sichtbare Wellenleitereinheit 24 mit dem zentralen Wellenleiter 23.
Am linken Ende des Sensor-Stabgehäuses 2 schließt sich an dieses dicht das Sensor-Kopfgehäuse 3 an, dessen Außendurchmesser 12 um ein Mehrfaches größer als derjenige des Sensor-Stabgehäuse 2 ist, aber nur einen Bruchteil von dessen Länge besitzt. Am Übergang zum Sensor-Stabgehäuse 2 weist das Sensor-Kopfgehäuse 3 einen Bereich 16 mit vergrößertem Durchmesser gegenüber dem Sensor-Stabgehäuse 2 auf, jedoch noch deutlich geringer als der größte Durchmesser 12 des ansonsten zylindrischen Sensor-Kopfgehäuses 3, welches topfförmig, nämlich offen zu der vom Sensor-Stabgehäuse 2 abgewandten Stirnseite, ist.
Da das Sensor-Stabgehäuse 2 an dem vom Sensor-Kopfgehäuse 3 abgewandten, rechten Ende dicht verschlossen ist, beispielsweise mittels eines Enddeckels, ist somit das gesamte Gehäuse des Positionssensors zu dem in den 1 und 2 linken Ende hin offen gestaltet und dort durch einen Sensorkopf-Deckel 8 verschlossen, dessen zentrale Aufwölbung 8a axial über die offene Stirnseite des Sensor-Kopfgehäuses 3 hinweg in den 1 und 2 nach links, vorsteht.
Entlang des Sensor-Stabgehäuses 2 wird im radialen Abstand und damit berührungslos der z.B. ringförmige Positionsmagnet 29 bewegt, dessen Position in Längsrichtung 10 von dem Positionssensor 1 gemessen werden soll, und der in
2a alternativ zu einem anderen hülsenförmigen Positionsgeber 29 dargestellt ist.
2b zeigt in einem vergrößerten Längsschnitt den inneren Aufbau des Positionssensors 1 vor allem in dem hier interessierenden Kopfbereich.
Dabei wird zunächst das Gehäuse des Positionssensors hergestellt, indem das Sensor-Stabgehäuse 2 in die Öffnung des Bodens des topfförmigen Sensor-Kopfgehäuses 3 eingeschoben und auf der Außenseite des Sensor-Stabgehäuses oder dessen Stirnfläche mit dem Sensor-Kopfgehäuse 3 durch wenigstens eine ringförmig umlaufende Schweißnaht 21 dicht verbunden wird. Das Sensor-Stabgehäuse 2 ist am anderen Ende ebenfalls dicht verschlossen mittels eines Abschlussdeckels, der beispielsweise ebenfalls aufgeschweißt ist.
In dieses Gehäuse werden die Funktionselemente des Positionssensors 1 eingebaut, wobei zunächst eine Positionierhülse 27 auf die Mündung des Durchlasses im Boden des Sensor-Kopfgehäuses 3 in axialer Richtung formschlüssig aufgesetzt wird. Sie wird am Boden der Ausnehmung des Sensor-Kopfgehäuses 3 angepresst und fixiert, indem über den Außenumfang dieser Positionierhülse 27 die ringscheibenförmige Platine 26 aufgefädelt wird, auf der die Auswerte-Elektronik 20 aufgebaut ist. Indem der äußere Rand der Platine 26 mittels einer Abstandshülse 28 axial beaufschlagt wird, welche wiederum durch den in den Freiraum des Sensor-Kopfgehäuses 3 eingesetzten und durch den Sprengring 9 fixierten Sensorkopf-Deckel 8 beaufschlagt wird, sitzt die Positionierhülse 27 axial fest und durch eine entsprechende ringförmige Schulter im Sensor-Kopfgehäuse 3 auch radial fest im Sensor-Kopfgehäuse 3.
Vor dem Aufsetzen des Sensorkopf-Deckels 8 wird die Wellenleitereinheit 24, die sich im Wesentlichen über die gesamte Länge innerhalb des Sensor-Stabgehäuses 2 erstreckt, durch die Positionierhülse 27 in das Sensor-Stabgehäuse 2 hinein vorgeschoben, bis eine Schulter des hinteren, etwas verdickten Endes der Sensorträger-Einheit 24, in welcher die Detektoreinheit 22 an geordnet ist, an der vorderen ringförmigen Stirnfläche der Positionierhülse 27 aufsitzt.
In dieser Endlage ragt die Sensorträger-Einheit 24, in deren Längsmitte der angedeutete Wellenleiter 23 verläuft, in Richtung des Sensorkopf-Deckels 8 über die Platine 26 der Auswerte-Elektronik 20 hinaus bis in die Aufwölbung 8a des Sensorkopf-Deckels 8 hinein. Durch diesen langen Überstand über die Ebene der Auswerte-Elektronik 20 hinaus wird die Totzone des Positionssensors, in welcher keine Positionsbestimmung möglich ist, verringert. Am rechten, vom Sensor-Kopfgehäuse 3 abgewandten, Ende ist an der Sensorträger-Einheit 24 der Dämpfer zu erkennen, der die im Wellenleiter 23 eintreffende elastomechanische Welle dämpft.
2b zeigt ferner die im Außenumfang des Sensorkopf-Deckels 8 angeordnete Dichtung 7'', mittels der ein Eindringen von Staub in den Bereich der Auswerte-Elektronik 20 vermieden werden soll.
Allerdings kann es bei dieser Befestigung des Deckels 8 im Kopfgehäuse 9 mittels radial anliegender Dichtung 7'' und axialer formschlüssiger Sicherung durch den Sprengring 9 unter Umständen schwierig werden, eine Drehung des Deckels 8 im Kopfgehäuse 3 zu verhindern, was jedoch nachteilig auf die Kabelanschlüsse einwirken könnte.
Alternativ zeigt deshalb 2f eine Befestigungsart, bei der die in Richtung des Innenraumes des Kopfgehäuses 3 weisende Außenkante 8c des Deckels 8 abgeschrägt ist, so dass in der demgegenüber nicht abgeschrägten, innen umlaufenden Anlageschulter des Kopfgehäuses 3 ein ringförmig umlaufender, im Querschnitt dreieckiger Freiraum verbleibt. Wie in der vergrößerten Darstellung der 2f dargestellt, ist in diesem Freiraum eine Dichtung 7'', vorzugsweise ein O-Ring, aus elastischem Material untergebracht, der so dimensioniert ist, dass er bei axialer Anlage des Deckels 8 an der entsprechenden axialen Schulter des Kopfgehäuses 3 in diesem Freiraum 41 verquetscht wird und dadurch sowohl axiale als auch radial Kräfte auf den Deckel 8a aufbringt.
Durch die radiale Abstützung der Dichtung bzw. des O-Ringes sowohl am Kopfgehäuse 3 als auch am Deckel 8 wird das Eindringen von Schmutz in den Innenraum und damit zur Auswerteelektronik 20 unterbunden. Durch die axiale Verpressung wird der Deckel 8 gegen die Innenseite des Sprengringes 9 gepresst, und dadurch kraftschlüssig an einem Verdrehen gegenüber dem Sprengring 9 und auch des Sprengringes 9 gegenüber dem Kopfgehäuse 3 zuverlässig verhindert, wobei die Stärke dieser kraftschlüssigen Verbindung von dem Grad der Verpressung und der Elastizität der Dichtung 7'' abhängt.
Auf die gleiche Art und Weise kann auch der im Inneren des Kopfgehäuses 3 die Auswerteelektronik 20 und deren Platine 26 aufnehmende Topf 28 drehfest im Kopfgehäuse 3 gesichert werden, indem sich dieser Topf wiederum mit seinem freien Ende an der Unterseite des Deckels 8 abstützt, wiederum axial vorgespannt durch eine zwischen dem Boden des Kopfgehäuses 3 und der Außenkante des Bodens des Innentopfes 19 in einen dreieckigen Freiraum 41 verquetschten Dichtung 7''.
Am großen zylindrischen Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses 3 ist eine erste Ringnut nahe des Sensor-Stabgehäuses 2 zu erkennen, in der die später gegenüber dem umgebenden Bauteil abdichtende Dichtung 7 in Form eine O-Ringes dargestellt ist. In der axial anschließenden Richtung zum freien Ende des Sensor-Kopfgehäuses hin ist in der gleichen Nut ein Stützring 17 angeordnet, der die Belastbarkeit des O-Ringes 7 stark erhöht und ein Herausquetschen aus der Nut unter Druck verhindert.
In einer zum freien Ende hin, in 2b weiter links, angeordneten zweiten Ringnut im Außenumfang kann ergänzend ein weiterer O-Ring angeordnet werden, wie in der unteren Bildhälfte dargestellt.
Diese Außenumfangs-Gestaltung und Abdichtung gegenüber der Umgebung ist auch bei der Lösung gemäß 2f gewählt.
Dagegen ist bei der Lösung gemäß 2g die Außenumfangsdichtung 7 im Außenumfang eines vergrößerten Durchmesserbereiches 16 am Übergang zwischen Kopfgehäuse 3 und Stabgehäuse 2 angeordnet.
Die obere Bildhälfte zeigt dagegen, wie ein Außensechskant 18 am Außenumfang des Kopfgehäuses 3a ausgebildet sein kann zum Ansetzen eines Maulschlüssels, um das Kopfgehäuse mittels eines Maulschlüssels einschrauben und festziehen zu können.
Ein wesentliches Merkmal ist dabei die Form des Sensorkopf-Deckels 8 und die Art der Herausführung eines Kabels 6 aus dem Sensor-Kopfgehäuse 3, um die von der Auswerte-Elektronik 20 ermittelten Daten weiterleiten und außerhalb des Sensors verarbeiten zu können. Hierfür ist die Herausführung des Kabels 6 durch einen Kabelausgang 4 dargestellt, jedoch könnte an gleicher Stelle und in gleicher Orientierung wie die des Kabelausgangs 4 auch ein Stecker oder eine Steckbuchse im Sensorkopf-Deckel 8 angeordnet sein. Auf die Darstellung des weiteren Verlaufs des Kabels 6 im Inneren des Sensor-Kopfgehäuses 3 wurde aus Gründen der Übersichtlichkeit in 2b und 3 und 4 verzichtet.
Wie auch 2b in Verbindung mit der Stirnansicht der 1b zeigt, sitzt der Sensorkopf-Deckel 8 mit seinem Außenumfang dicht im Innenumfang des topfförmigen Sensor-Kopfgehäuses 3. Eine kappenförmige Aufwölbung 8a erstreckt sich dabei aus dem Inneren des Sensor-Kopfgehäuses 3 mit einem verringerten Außendurchmesser gegenüber dem äußeren Rand des Sensorkopf-Deckels 8 nach links, also aus der Öffnung des Sensor-Kopfgehäuses 3 heraus. In diese Aufwölbung 8a ragt einerseits auf der Innenseite die Sensorträger-Einheit 24 mit ihrem linken Ende hinein und andererseits ist in der Seitenwandung 8b der Aufwölbung 8a der Kabelausgang 4 für das Kabel 6 angeordnet.
Wie 1b zeigt, weist die zylindrische Mantelfläche der Seitenwand 8b eine Einbuchtung 13 nach innen auf, beispielsweise in Form einer Sekante, wodurch eine vom Außenumfang der Aufwölbung 8a nach innen verlagerte Abflachung 14 gebildet wird, in welcher der Kabelauslass 4 angeordnet ist. Das Kabel 6 ist damit an der Stelle des Kabelauslasses nicht ganz radial, sondern etwas tangential zu der Mantelfläche der Aufwölbung 8a angeordnet, wobei die Einbuchtung 13 vorzugsweise so groß gewählt ist, dass in deren Bereich das aus dem Kabelausgang 4 herauslaufende Kabel innerhalb der Einbuchtung 13 wahlweise in die gewünschte weitere Verlaufsrichtung umgebogen werden kann, ohne zu knicken, sei es in eine weiterhin axiale Verlaufsrichtung oder in eine radiale oder tangentiale Verlaufsrichtung.
Die 1c und 1d zeigen dagegen eine Lösung, bei der an gleicher Stelle an der Aufwölbung 8a als Kabelausgang ein Steckerverbinder 5 angeordnet ist zum Aufsetzen eines nicht dargestellten Steckers.
Die 6 und 7 zeigen weitere Bauformen, die sich von derjenigen der 1 durch die Form der Aufwölbung 8a des Deckels 8 unterscheidet:
Während diese Aufwölbung in der Seitenansicht, also quer zur Längsrichtung 10 betrachtet, in den 1a und 1b im Wesentlichen rechteckig geformt ist, ist die Aufwölbung 8a bei der Lösung der 6 und 7 in der Seitenansicht abgeschrägt an der außen umlaufenden, ringförmigen Kante.
Dabei zeigt 6 die Variante mit Steckerbuchse 6'' als Kabelausgang 4, während in 7b das Kabel 6 ohne Stecker durch eine Öffnung in der Aufwölbung 8a herausgeführt ist.
Die Gestaltung mit Aufwölbung 8a des Sensor-Kopfgehäuses bewirkt somit neben einem Platzgewinn zum Einbau von Stecker oder Kabel einen verringerten Einbau-Raumbedarf in axialer Richtung für den Kopfbereich des Positionssensors in zum Beispiel einer Kolben-/Zylindereinheit 30, wie in 4 dargestellt.
Die Kolben-/Zylindereinheit 30, von der in 4 nur das eine Ende dargestellt ist, besteht aus einem Zylinder 32 in Form eines Rohrstückes, welches einseitig durch eine Stirnplatte 34 abgeschlossen wird. Am Innenumfang des Zylinders 32 liegt der Kolben 33' dicht, aber verschiebbar, an der das verdickte Ende einer im Zentrum des Zylinders 32 angeordneten Kolbenstange 33 bildet. Die Stirnplatte 34 weist eine zentrale Durchgangsöffnung 34a auf.
Der Positionssensor 1 sitzt mit seinem dickeren Sensor-Kopfgehäuse 3 auf oder in der Stirnplatte 34 und erstreckt sich mit seinem schlanken Sensor-Stabgehäuse 2 durch die Durchgangsöffnung 34a und den Kolben 33' hindurch in eine zentrale Sacklochbohrung der Kolbenstange 33 hinein, die einen etwas größeren Durchmesser besitzt, sodass keine Berührung zwischen Kolbenstange 33 und Sensor-Stabgehäuse 2 eintreten kann. Das als Positionsgeber für die Position des Kolbens 33'' wirkende Element, z. B. der ringförmige Positionsmagnet 29, ist in den Kolben 33' und/oder die Kolbenstange eingelassen.
Aufgrund der in den 4 dargestellten Position des verschiebbaren Kolbens 33' ist zwischen Kolben und Zylinder in diesem Fall nur eine geringe Menge an Arbeitsfluid 31 eingeschlossen, wobei dennoch ersichtlich ist, dass dieses Arbeitsfluid direkt mit dem Gehäuse des Positionssensors 1 in Berührung steht.
Die meisten Kolben-Zylindereinheiten 30 müssen an ihren beiden Längsenden mit angrenzenden Bauteilen gekoppelt werden und müssen zu diesem Zweck an beiden Enden jeweils ein entsprechendes Befestigungselement, etwa das dargestellte Befestigungsauge 37, aufweisen.
Dieses Befestigungsauge 37 kann nicht direkt an der Stirnplatte 34 befestigt oder sogar mit dieser zusammen einstückig ausgebildet werden, da auf der von dem Kolben 33'' abgewandten Seite der Stirnplatte 34 das Sensor-Kopfgehäuse 3 des Positionssensors 1 sitzt und montiert sowie demontiert werden muss.
Eine Stirnkappe 35 ist deshalb auf der freien Stirnfläche der Stirnplatte 34 aufgesetzt und über Längsverschraubung 36 befestigt, wodurch einerseits das Sensor-Kopfgehäuse 3 geschützt und abgedeckt wird und andererseits am freien Ende dieser Stirnkappe 35 das benötigte Befestigungselement, etwa das dargestellte Befestigungsauge 37, befestigt werden kann.
Dabei zeigt 4a zum einen, dass die Stirnkappe 35 bis nahe an das stirnseitige Ende des Sensor-Kopfgehäuses 3, nämlich dessen Sensorkopf-Deckel 8, heranreichen kann, da axial kein zusätzlicher Raum für ein axial aus dem Sensorkopf-Deckel herausgeführtes Kabel 6 mehr benötigt wird. Das Kabel 6 kann entweder durch die Stirnkappe 35 radial zwischen den Verschraubungen 36 nach außen geführt werden oder auf Wunsch auch axial weitergeführt werden, wobei dann zum Umlegen in die axiale Richtung die Einbuchtung 13 in der Aufwölbung 8a ausreicht, wie in 4b dargestellt.
Im Vergleich dazu zeigt 4b den Vorteil der abgeschrägten Umlaufkante der Aufwölbung 8a des Deckels 8:
Dadurch kann die Innenkontur in der darüber gestülpten Stirnkappe 35 zwischen Innenwandung und Boden abgeschrägt werden, was gegenüber der rechtwinkligen Stellung der 4a an dieser Stelle die Biegebelastbarkeit dieser Stirnkappe 35 massiv verbessert, da in einer solchen abgeschrägten Innenkante das Auftreten und Beginnen eines Dauerbruches sehr viel unwahrscheinlicher ist als bei einer scharfkantig rechtwinkligen Innenumlaufkante wie bei der Stirnkappe 35 gemäß 4a. Analog kann die Stirnkappe 35 mit abgeschrägter Innenkante gemäß 4b schwächer dimensioniert werden.
Zum anderen zeigt 4, dass nach Lösen der Verschraubung 36 und Abnahme der Stirnkappe 35 die Funktionsteile des Funktionssensors 1 zugänglich sind und auch ausgetauscht werden können, ohne die dichte Verbindung zwischen dem Gehäuse 2/3 des Sensors und der Stirnplatte 34 und damit der Kolbenzylindereinheit 30 insgesamt, lösen zu müssen.
Es ist lediglich das axiale Abziehen des Sensorkopf-Deckels 8 notwendig, um ins Innere des Sensor-Kopfgehäuses 3 und damit an die dort untergebrachte, in 4 nicht dargestellte Auswerte-Elektronik, zu gelangen oder auch nach deren Entnahme die Wellenleitereinheit 24 aus dem Sensor-Stabgehäuse 2 heraus ziehen zu können.
Eine solche komplette Sensoreinheit, bestehend aus der Sensorträger-Einheit 24 samt dem darin angeordneten Wellenleiter 23, der Detektoreinheit 22 sowie dem Innentopf 19 mit der darin untergebrachten, nicht dargestellten Auswerteelektronik 20, zeigt 3a ebenfalls im Längsschnitt, wobei bei dieser Lösung der Innentopf 19 formschlüssig mit allen übrigen genannten Komponenten zu einer gemeinsam handhabbaren Baugruppe verbunden ist.
Dagegen zeigt 3b eine Sensoreinheit nach einem anderen Messprinzip, bei dem in Messrichtung verlaufend entlang des Sensorträgers 24 statt eines Wellenleiters sich eine Wicklung 42 erstreckt. Dabei wird als Positionsgeber ebenfalls ein Magnet 29 oder auch ein anderes Element verwendet.
Im Fall der 4 ist der Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses 3 und die Befestigung und Abdichtung gegenüber der Kolbenzylindereinheit anders gestaltet als in 1 und 2, nämlich analog 2d:
Der Bereich 16 mit einem vergrößerten Durchmesser gegenüber dem Sensor-Stabgehäuse 2 am Übergang zwischen Sensor-Stabgehäuse 2 und Sensor-Kopfgehäuse 3 dient lediglich der mechanischen Zentrierung in der Durchgangsöffnung 34a der Stirnplatte 34 und besitzt kein Außengewinde.
Die mechanische Fixierung zwischen Sensor-Kopfgehäuse 3 und Stirnplatte 34 erfolgt über ein Einschraubgewinde 15 am Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses 3 nahe dessen freiem Ende und ein entsprechendes Innengewinde in der Stirnplatte 34. Die Abdichtung zwischen den beiden Teilen erfolgt über eine Dichtung 7 mit benachbartem Stützring 17 in einer entsprechenden Ringnut im Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses 3 auf der dem Sensor-Stabgehäuse 2 zugewandten Seite, der sich an einem gegenüber dem Einschraubgewinde 15 verringerten Innendurchmesser der Stirnplatte 34 abstützt.
2e und 2g zeigen ebenfalls einen radial wirkenden Dichtring 7'', allerdings positioniert in einer radial nach außen offenen Nut nicht des großen Außendurch messers 12, sondern des vergrößerten Durchmesserbereiches 16 am Übergang zwischen dem Sensor-Stabgehäuse 2 und dem Sensor-Kopfgehäuse 3.
Anstelle des radial wirkenden Dichtungsringes 7 könnte auch – wie in 2c dargestellt – an einer Schulter des Sensor-Kopfgehäuses 3 in einer axial zum Stabgehäuse 2 hin offenen Ringnut eine Dichtung 7* angeordnet sein, die gegen eine entsprechende stirnseitige Schulter der Stirnplatte 34 z.B. beim Festziehen des Einschraubgewindes 15 angepresst wird.
Desweiteren zeigt 5a im Längsschnitt eine andere Bauform des Kopfbereiches, die sich von der analogen Darstellung der 2b hinsichtlich der Ausbildung des Deckels unterscheidet:
Der Deckel 8'' besitzt keine Aufwölbung, sondern ist ein ebener Deckel mit einer Durchgangsöffnung in der Mitte, durch welche hindurch – wie üblich unter Zuhilfenahme einer schützenden Kabeltülle aus Gummi oder Kunststoff – sich das Kabel 6 von innen nach außen hindurcherstreckt.
Weiterhin ist in 5a an einer Stelle im Inneren des Kopfgehäuses eine LED 38 in der Auswerteelektronik dargestellt, die sich unterhalb einer entsprechenden LED-Öffnung 39 im Deckel 8 befindet, so dass das Leuchten bzw. Nichtleuchten dieser LED 38 von außen durch die Öffnung 39 hindurch beobachtet werden kann.
Alternativ zu dieser nicht mehr dichten Variante mit Öffnung 39 kann im Inneren des Kopfgehäuses 3 auch eine Infrarot-Einheit 40 angeordnet sein, die einen Infrarotsensor und/oder Infrarotquelle enthält. Der Deckel 8 besteht dann aus einem für Infrarotlicht durchlässigen Material. Dadurch ist die Übermittlung optischer Signale mittels Infrarotlicht durch den ansonsten dicht schließenden Deckel 8 hindurch möglich zum Zwecke der Fehlerdiagnose oder Programmierung der Auswerteelektronik 20 im Inneren des Kopfgehäuses 3.
Diese Bauform ohne Aufwölbung 8a im Deckel 8 ist geeignet für eine sehr klein bauende Auswerteelektronik 20 oder bei einer Unterbringung der Auswerteelektronik außerhalb des Kopfgehäuses 3. Auch hier ist durch die Abnehmbarkeit des Deckels 8 eine leckagefreie Reparatur und auch Austausch der Sensoreinheit möglich.
5b zeigt die Einbausituation dieser Variante in eine Kolben-Zylinder-Einheit analog zur 4.

1: Positionssensor
2: Sensor-Stabgehäuse
3: Sensor-Kopfgehäuse
3a: Wandung
3b: Flansch
4: Kabelausgang
5: Steckerverbinder
6: Kabel
6'': Steckerbuchse
7: Dichtung
7', 7'', 7*: Dichtung
8, 8': Sensorkopf-Deckel
8a: Aufwölbung
8b: Seitenwandung
8c: Außenkante
9: Sprengring
10: Längsrichtung
11: Durchmesser (des Deckels 9)
12: Außendurchmesser des Sensor-Sensor-Kopfgehäuses
13: Einbuchtung
14: Abflachung
15: Einschraubgewinde
16: vergrößerter Durchmesserbereich
17: Stützring
18: Außensechskant
19: Innentopf
20: Auswerte-Elektronik
21: Schweißnaht
22: Sensorelement
23: Wellenleiter
24: Sensor-Trägereinheit
26: Platine
27: Positionierhülse
28: Abstandshülse
29: Positionsmagnet
30: Kolben-Zylinder-Einheit
31: Arbeits-Fluid
32: Zylinder
33: Kolbenstange
33': Kolben
34: Stirnplatte
34a: Durchgangsöffnung
35: Stirnkappe
36: Längsverschraubung
37: Befestigungsauge
38: LED
39: LED-Öffnung
40: Infrarot-Einheit
41: Freiraum
42: Wicklung

Claims

Positionssensor (1) nach einem berührungslosen, insbesondere magnetischen Funktionsprinzip, in geschlossener Stabbauweise zum Einsatz vor allem in Flüssigkeiten, mit – einem Sensor-Stabgehäuse (2), welches mit einem Sensor-Sensor-Kopfgehäuse (3) zu einem Sensorgehäuse verbunden, insbesondere dicht verbunden, insbesondere verschweißt, ist, – einer im Sensorgehäuse angeordneten Sensoreinheit mit den Sensorfunktionsteilen, – wovon im Sensor-Kopfgehäuse (3) eine Auswerte-Elektronik (20) oder ein Verbindungselement nach außen untergebracht ist, – mit einem durch einen Kabelausgang (4) oder einem Steckerverbinder (5) aus dem Sensor-Kopfgehäuse (3) herausgeführten Kabel, und – einer umlaufenden Dichtung (7) auf der Außenseite des Sensor-Kopfgehäuses (3) und/oder des Sensor-Stabgehäuses (2), dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Kopfgehäuse (3) einen Sensorkopf-Deckel (8) umfasst, der – schnell und einfach demontierbar ist, – so dass durch die Demontage keine Beschädigung der Funktionsteile des Sensors erfolgen können, und – der Deckel so angeordnet und dimensioniert ist, dass nach seiner Demontage die Funktionsteile des Sensors für Reparatur oder teilweisen bis ganzen Austausch zugänglich sind.
Positionssensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Sensor-Kopfgehäuse (3) einen zerstörungsfrei demontierbaren und insbesondere wiedermontierbaren Sensorkopf-Deckel (8) auf der von dem Sensor-Stabgehäuse (2) abgewandten Seite der Dichtung (7) aufweist.
Positionssensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (8) durch Lösen einer Formschlussverbindung entfernbar ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass wenigstens der Sensorkopf-Deckel (8), insbesondere die gesamte oder teilweise Auswerte-Elektronik (20), axial aus der vom Sensor-Stabgehäuse (2) abgewandten Seite vom Sensor-Kopfgehäuse (3) abziehbar ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass nach Öffnen des Deckels (8) die gesamte Sensoreinheit mit allen Sensorfunktionsteilen als eine Baugruppe aus dem Sensorgehäuse axial auf der vom Stabgehäuse abgewandten Stirnseite des Kopfgehäuses (3) abziehbar ist, und insbesondere die Sensoreinheit dabei zusammen mit dem Deckel (8) eine verbundene Baugruppe bildet.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Sensoreinheit mit dem Deckel (8) lösbar verbunden, insbesondere verschraubt, ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf-Deckel (8) in den Innendurchmesser der Wandung des Sensor-Kopfgehäuses (3) eintaucht und dort insbesondere formschlüssig, durch ein Sicherungselement, z. B. durch einen Sprengring (9) oder eine Verschraubung, gesichert ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf-Deckel (8) auf der vom Stabgehäuse (2) abgewandten Stirnfläche des Kopfgehäuses (3) aufsitzt und durch einen vom Kopfgehäuse (3) vorstehenden Flansch (3b) radial zentriert wird.
Positionssensor (1) nach einem berührungslosen, insbesondere magnetischen Funktionsprinzip, in geschlossener Stabbauweise zum Einsatz vor allem in Flüssigkeiten, mit – einem Sensor-Stabgehäuse (2), welches mit einem Sensor-Kopfgehäuse (3) zu einem Sensorgehäuse verbunden, insbesondere dicht verbunden, insbesondere verschweißt oder verlötet, ist, – einer im Sensorgehäuse angeordneten Sensoreinheit mit allen Sensorfunktionsteilen, – wovon im Sensor-Kopfgehäuse (3) eine Auswerte-Elektronik (20) oder ein Verbindungselement nach außen untergebracht ist, – mit einem durch einen Kabelausgang (4) oder einem Steckerverbinder (5) aus dem Sensor-Kopfgehäuse (3) herausgeführten Kabel, – einer axial oder radial umlaufenden Dichtung (7) auf der Außenseite des Sensor-Kopfgehäuses (3) und/oder des Sensor-Stabgehäuses (2), und – einem Sensordeckel (8), der das Sensor-Kopfgehäuse (3) auf der vom Stabgehäuse (2) abgewandten Stirnseite verschließt, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf-Deckel (8) kappenförmig ausgebildet ist mit einer insbesondere hohlen Aufwölbung (8a) axial nach außen, die insbesondere einen geringeren Durchmesser aufweist als der Außendurchmesser (12) des Sensor-Kopfgehäuses (3).
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelausgang (4) bzw. der Steckerverbinder (5) radial in der Seitenwandung (8b) der Aufwölbung (8a) angeordnet ist, und insbesondere der Kabelausgang (4) im Sensorkopf-Deckel (8) in Form einer Kabeltülle (21) oder eines Einschraub-Gewindes (15) ausgebildet ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelauslass (4) in einer Einbuchtung (13), insbesondere einer als Sekante ausgebildeten Abflachung (14), des Außenumfanges (11) der Aufwölbung (8a) angeordnet ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelauslass (4) eine Bohrung mit Innengewinde ist, deren Kerndurchmesser kleiner ist als der Außenumfang der Isolierung des dort eingeschraubten Kabels (6).
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Sensorkopf-Deckel (8) in jeder gewünschten Drehlage relativ zum Sensor-Kopfgehäuse (3) einsetzbar und fixierbar ist und insbesondere eine hierfür geeignete Art der formschlüssigen Fixierung zwischen Sensorkopf-Deckel (8) und Sensor-Kopfgehäuse (3) gewählt wird.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Drehlage zwischen Deckel (8) und Kopfgehäuse (3) fixierbar ist durch eine kraftschlüssige Fixierung zwischen den beiden Teilen, insbesondere mittels axial verpresstem O-Ring und/oder einem Sprengring.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der O-Ring verpresst wird in einem in Querschnitt dreieckigen Freiraum, der gebildet wird durch die beiden gegeneinander abzudichtenden Bauteile.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufwölbung (8a) in der Seitenansicht betrachtet abgeschrägte oder abgerundete obere Kanten aufweist, die insbesondere mindestens ¼ des Durchmessers der Aufwölbung (a) beträgt.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass am Außenumfang des Sensor-Stabgehäuses (2) ein Einschraub-Gewinde (15) vorhanden ist, insbesondere in einem gegenüber dem Sensor-Stabgehäuse (2) vergrößerten Durchmesserbereich (16) unmittelbar angrenzend an das Sensor-Kopfgehäuse (3).
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Einschraubgewinde (15) am Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses (3), insbesondere auf der dem Sensor-Stabgehäuse (2) gegenüberliegenden Seite der Dichtung (7), angeordnet ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtung (7) eine O-Ringdichtung mit axial dahinter angeordnetem Stützring (9) ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenumfang des Sensor-Kopfgehäuses (3) über wenigstens einen Teil der axialen Erstreckung als Außensechskant (18) zum Ansetzen eines Maulschlüssels ausgebildet ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kabelauslass (4) radial am Sensor-Kopfgehäuse (3) angeordnet ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Sensor-Kopfgehäuse (3) ein zum Sensorkopf-Deckel hin offener Innentopf (19) angeordnet ist, in dem die Auswerte-Elektronik (20) angeordnet und insbesondere dicht vergossen ist und der Innentopf (19) aus dem Sensor-Kopfgehäuse (3) entnehmbar ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Signalverbindung zwischen der Detektoreinheit (22) am Wellenleiter (23) und der, ggf. auch außerhalb des Gehäuses (2, 3) angeordneten, Auswerte-Elektronik (20) lösbar, insbesondere steckbar, ausgebildet ist oder kontaktlos, z. B. mittels Funk oder Infrarot, realisiert ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Deckel (8) aus Kunststoff besteht, insbesondere aus einem Kunststoff, der für Licht zumindest einer bestimmten Wellenlänge, insbesondere für infrarotes Licht oder Tageslicht, durchlässig ist.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass innerhalb des Sensor-Kopfgehäuses (3) wenigstens ein nicht Indikator, insbesondere eine LED (38), angeordnet ist und im Deckel (8) eine LED-Öffnung (39), durch welche hindurch die LED sichtbar ist, und insbesondere LED (38) sowie LED-Öffnung (39) im Zentrum des Grund- und Innenquerschnitts angeordnet sind.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Sensor-Kopfgehäuses (3) eine Infrarot-Einheit (40), insbesondere eine Sende- und Empfangseinheit, umfassend eine Infrarotquelle und/oder einen Infrarotsensor, angeordnet ist, die zum Programmieren und/oder der Fehlerdiagnose des Sensors dient.
Positionssensor nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Inneren des Sensor-Kopfgehäuses (3) eine Schnittstelle für elektromagnetische Wellen, insbesondere ein Funksender/-empfänger, für die Übertragung von Mess- und/oder Diagnosedaten oder Programmierbefehlen angeordnet ist.
Verfahren zum Auswechseln der Funktionsteile eines in einer Kolben-Zylinder-Einheit (30) eingebauten Positionssensors (1) in Stabbauweise, dessen Sensor-Stabgehäuse (2) in das Arbeits-Fluid (31) der Einheit (30) eintaucht, gekennzeichnet durch – Freilegen der vom Sensor-Stabgehäuse (2) abgewandten Stirnfläche des Sensor-Kopfgehäuses (3) durch Abbau eventuell vorhandener, diese Stirnseite abdeckender Anbauteile an der Einheit (30), – Lösen der Deckel-Fixierung, – Abheben des Sensorkopf-Deckels (8) vom Sensor-Kopfgehäuse (3), und – Reparatur beziehungsweise Austausch des defekten Funktionsteiles von der vom Sensor-Stabgehäuse abgewandten Seite her.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei teilweisem Austausch/Reparatur der Auswerte-Elektronik (20) der Rest der Auswerte-Elektronik (20) während der Reparatur/des Austauschs im Sensor-Kopfgehäuse (3) verbleibt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Reparatur/Austausch eines Teils der Auswerte-Elektronik die Signalleitung von der Auswerte-Elektronik (20) zur Detektoreinheit (22) gelöst wird und ebenso die Verbindung zum Steckerverbinder (5) beziehungsweise Kabel (6), und die gesam te Auswerte-Elektronik (20), insbesondere zusammen mit dem Innentopf (19), ausgewechselt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Austausch/Reparatur eines Teils der Sensoreinheit die gesamte Auswerte-Elektronik (20) vorübergehend aus dem Sensor-Kopfgehäuse (3) entfernt und die Funktionsteile aus dem Sensor-Stabgehäuse (2) entnommen und repariert bzw. ausgetauscht sowie wieder eingesetzt werden.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Austausch/Reparatur eines Funktionsteils des Positionssensors (1) die gesamte Sensoreinheit mit allen Sensorfunktionsteilen, die zusammen mit dem Deckel (8) zu einer Funktionseinheit verbunden ist, mit Hilfe des Deckels (8) vom Sensor (1) abgezogen und eine analoge funktionierende neue Funktionseinheit eingesetzt wird.