DE10104422A1

DE10104422A1 - Sensorgehäusesystem

Info

Publication number: DE10104422A1
Application number: DE2001104422
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Zimmermann
Original assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Current assignee: ABB Research Ltd Switzerland
Priority date: 2001-02-01
Filing date: 2001-02-01
Publication date: 2002-08-08
Anticipated expiration: 2021-02-02
Also published as: DE10104422B4

Abstract

Es wird ein Sensorgehäusesystem mit einem zumindest abschnittsweise zylindrischen Gehäuse (2, 12) vorgeschlagen, welches in eine zylindrische Hülse (5) mit Außengewinde einsteckbar ist, wobei eine drehbeweglich am zumindest abschnittsweise zylindrischen Gehäuse (2, 12) befestigte Überwurfmutter (4) mit dem Außengewinde der zylindrischen Hülse (5) verschraubbar ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Sensorgehäusesystem. Die Erfindung kann bei un terschiedlichen Sensoren, wie Näherungssensoren (induktiv, kapazitiv, optisch, Ultra schall), Temperatursensoren usw. verwendet werden und zwar sowohl für konventionell zu verdrahtende Sensoren als auch für über einen Feldbus zu verdrahtende Sensoren als auch für drahtlose Sensoren.

Aus dem ABB Technical Catalog No. 1 SAC103699L0201 vom Juni 1999 Sensors (Pro ximity, Photoelectric, Ultrasonic) sind beispielsweise auf der inneren Umschlagseite unterschiedliche Sensoren abgebildet, die vielfach eine metallische zylindrische Hülse mit Außengewinde als Teil des Gehäuses aufweisen. Mittels der metallischen zylindri schen Hülse läßt sich der Sensor in eine Gewindebohrung eines Maschinenteils ein schrauben und justieren. Des weiteren läßt sich die metallische zylindrische Hülse in eine gewindelose Bohrung eines Maschinenteils einführen und mittels zweier auf das Außengewinde geschraubter Muttern fixieren und justieren. In diese metallische zylin drische Hülse ist zumindest teilweise ein aus einem Kunststoff gebildetes zylindrisches Gehäuse eingebracht. Die metallische zylindrische Hülse und das zylindrische Gehäuse aus Kunststoff sind fest miteinander verbunden, vorzugsweise verklebt, um derart die mechanisch robuste Konfiguration (Rüttelfestigkeit) des Sensors sicherzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Sensorgehäusesystem mit flexiblem, ser vicefreundlichem Design anzugeben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Sensorgehäusesystem mit ei nem zumindest abschnittsweise zylindrischen Gehäuse, welches in eine zylindrische Hülse mit Außengewinde einsteckbar ist, wobei eine drehbeweglich am zumindest ab schnittsweise zylindrischen Gehäuse befestigte Überwurfmutter mit dem Außengewinde der zylindrischen Hülse verschraubbar ist. Nach dem Aufschrauben der Überwurfmutter ist die mechanisch robuste Konfiguration (Rüttelfestigkeit) des Sensors sichergestellt.

Die zylindrische Hülse mit Außengewinde dient zur Aufnahme des zumindest ab schnittsweise zylindrischen Gehäuses des Sensors und gleichzeitig zur mechanischen Fixierung im konkreten Anwendungsfall, beispielsweise durch Einschrauben in eine Gewindebohrung eines Maschinen- oder Anlagenteils. Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen insbesondere darin, daß sich der Sensor nach dem Lockern der Überwurfmutter drehen läßt, um beispielsweise eine Anzeige des Sensors optisch zu gänglich zu machen oder um die Empfangs/Sendeverhältnisse bei einem drahtlosen Sensor zu verbessern, ohne daß dabei eine erneute mechanische Justierung des Sen sors erfolgen muß. Die über die zylindrische Hülse justierte mechanische Fixierung bleibt vielmehr erhalten. Der Kunde hat nach erfolgter mechanischer Justierung jeder zeit die Freiheit, den Sensor in gewünschter Weise zu drehen.

Des weiteren kann ein defekter Sensor durch bloßes Lösen der Überwurfmutter in sehr einfacher Weise ausgetauscht werden. Der Ersatzsensor muß lediglich in die am Anla gen- oder Maschinenteil montierte und justierte zylindrische Hülse eingeführt und mit seiner Überwurfmutter befestigt werden. Auch hierbei ist eine erneute mechanische Ju stierung der zylindrischen Hülse entbehrlich. Die einmal eingestellte Justierung bleibt vielmehr auch beim Sensorwechsel erhalten.

Weitere Vorteile sind aus der nachstehenden Beschreibung ersichtlich.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen gekennzeich net.

Die Erfindung wird nachstehend anhand der in der Zeichnung dargestellten Ausfüh rungsbeispiele erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Sensorgehäusesystem im Querschnitt mit einem Sensor erster Ausfüh rungsform,

Fig. 2 eine Detailansicht zur Erläuterung der Verbindung zwischen zylindrischem Gehäuse und zylindrischer Hülse,

Fig. 3 ein Sensorgehäusesystem im Querschnitt mit einem Sensor zweiter Ausfüh rungsform (Frontansicht),

Fig. 4 ein Sensorgehäusesystem im Querschnitt mit einem Sensor zweiter Ausfüh rungsform (Seitenansicht).

In Fig. 1 ist ein Sensorgehäusesystem im Querschnitt mit einem Sensor erster (konven tionell zu verdrahtender) Ausführungsform dargestellt. Das gezeigte Sensorgehäusesy stem 1 setzt sich zusammen aus einem zylindrischen Gehäuse 2 - vorzugsweise aus einem Kunststoff - und einer teilweise über dieses zylindrische Gehäuse 2 gesteckten zylindrischen Hülse 5 - vorzugsweise aus einem Metall (Edelstahl) - mit Außengewinde. Der Gewindedurchmesser der zylindrischen Hülse 5 beträgt beispielsweise M8, M12, M18 oder M30, jeweils abhängig vom Sensortyp.

Zur Befestigung der zylindrischen Hülse 5 am zylindrischen Gehäuse 2 ist das zylindri sche Gehäuse 2 mit einem vorstehenden, umlaufenden Rand 3 versehen, welcher eine über das zylindrische Gehäuse 2 gestülpte Überwurfmutter 4 drehbeweglich fixiert. Die Überwurfmutter 4 weist ein an das Außengewinde der zylindrischen Hülse 5 angepaß tes Innengewinde auf. Der Gewindedurchmesser der Überwurfmutter 4 beträgt bei spielsweise M8, M12, M18 oder M30, jeweils abhängig vom Sensortyp bzw. der zylin drischen Hülse 5. Zur justierten Fixierung der zylindrischen Hülse 5 in einer gewindelo sen Bohrung an einem Maschinen- oder Anlagenteil befinden sich zwei Muttern 6 auf dem Außengewinde der zylindrischen Hülse 5.

In Fig. 2 ist eine Detailansicht zur Erläuterung der Verbindung zwischen zylindrischem Gehäuse und der zylindrischen Hülse dargestellt. Wie im unteren Abschnitt der Figur zu erkennen ist, ist der obere Rand 7 der zylindrischen Hülse 5 mit einer Vielzahl von Ker ben 8 versehen, welche jeweils gleichen Abstand voneinander aufweisen, um derart eine Fixierung des Sensors in einer gewünschten Position zu realisieren. Bei einem Ab stand von jeweils 15° ergeben sich beispielsweise vierundzwanzig Kerben 8. Am um laufenden Rand 3 des zylindrischen Gehäuses 2 befindet sich mindestens eine Nase 9. Formgebung von Nase 9 und Kerben 8 sind aneinander angepaßt, so daß die Nase 9 in eine der Kerben 8 eingreifen kann, wodurch eine relative Drehbeweglichkeit zwischen zylindrischem Gehäuse 2 und zylindrischer Hülse 5 unterbunden wird. Nach Festziehen der Überwurfmutter 4 am Außengewinde der zylindrischen Hülse 5 ergibt sich eine Schraubverbindung zwischen zylindrischem Gehäuse 2 und zylindrischer Hülse, welche weder drehbeweglich noch längsverschieblich ist.

In Fig. 3 ist ein Sensorgehäusesystem im Querschnitt mit einem Sensor zweiter Ausfüh rungsform (Frontansicht) dargestellt. Diese zweite Ausführungsform eignet sich insbe sondere zur Schaffung von drahtlosen Sensoren. Das gezeigte Sensorgehäusesystem 10 setzt sich zusammen aus einem zylindrischen Gehäuse 12, einem Elektronik abschnitt 11 und einer teilweise über das zylindrische Gehäuse 12 gesteckten zylindri schen Hülse 5 mit Außengewinde. Zylindrisches Gehäuse 12 und Elektronikabschnitt 11 können einstückig oder mehrstückig (modular) ausgebildet sein. Bei mehrstückiger Ausbildung sind die einzelnen Teilkomponenten über eine elektrische Steckvorrichtung zusammengesteckt. Zur Befestigung der zylindrischen Hülse 5 am zylindrischen Ge häuse 12 ist das zylindrische Gehäuse 12 mit einem vorstehenden, umlaufenden Rand 3 versehen, welcher eine über das zylindrische Gehäuse 12 gestülpte Überwurfmutter 4 drehbeweglich fixiert. Die Überwurfmutter 4 weist ein an das Außengewinde der zylin drischen Hülse 5 angepaßtes Innengewinde auf. Zur justierten Montage der zylindri schen Hülse 5 an einem Maschinen- oder Anlagenteil befinden sich wiederum zwei Muttern 6 auf dem Außengewinde der zylindrischen Hülse 5.

Das in Fig. 3 gezeigte Sensorgehäusesystem ist insbesondere für einen drahtlosen Nä herungssensor gemäß DE 199 26 799 A1 geeignet, beispielsweise für einen Sensor zur Positionserfassung, wie induktive, magnetische und kapazitive Näherungsschalter, opti sche und Ultraschallsensoren.

Die Beschreibung zur in Fig. 2 gezeigten Detailansicht ist in gleicher Weise auch für das Sensorgehäusesystem 10 gültig, wobei lediglich die Komponente "zylindrisches Gehäu se 2" durch die Komponente "zylindrisches Gehäuse 12" zu ersetzen ist.

In Fig. 4 ist ein Sensorgehäusesystem im Querschnitt mit einem Sensor zweiter Ausfüh rungsform (Seitenansicht) dargestellt. Die gezeigte Darstellung entspricht im wesentli chen der Darstellung gemäß Fig. 3, jedoch ist zu erkennen, daß das Seitenprofil des Elektronikabschnitts 11 unterschiedlich zum in Fig. 3 gezeigten Frontprofil ist. Die kon krete Formgebung des Elektronikabschnitts 11 wird durch die einzubauenden elektri schen und elektronischen Baukomponenten bestimmt. Der Elektronikabschnitt 11 ent hält bei einem drahtlosen Näherungssensor vorzugsweise alle Komponenten mit Aus nahme des die Sensorumgebung detektierenden Sensorkopfes, d. h. der Elektronikab schnitt 11 enthält eine zur Auswertung des Sensorsignales erforderliche Sensorsignal- Auswerteeinheit, einen zur Umwandlung des ausgewerteten Sensorsignales erforderli chen Modulator/Codierer und einen zur Abstrahlung von Funksignalen dienenden Sen der mit Antenne (allgemein Mittel zur Funkübertragung an eine entfernte Einrichtung).

Zweckmäßig enthält der Elektronikabschnitt 11 darüber hinaus auch einen Funkemp fänger zum Empfang von Parametersätzen (Sensor-Schaltschwellen, Schalthysteresen, Korrekturfaktoren für unterschiedliche zu identifizierende Materialien, vorgegebene Entfernungsbereiche zwischen Sensor und zu identifizierendem Objekt) und einen nachgeschalteten Demodulator/Decodierer zur Aufbereitung des empfangenen Signals und Speicherung sowie Zufuhr zur Sensorsignal-Auswerteeinheit. Des weiteren enthält der Elektronikabschnitt 11 eine zur kabellosen Energieeinspeisung und -versorgung erforderliche Einheit.

Diese Energieversorgungseinheit enthält vorzugsweise eine Sekundärspule, einen nachgeschalteten Gleichrichter und einen Speicher, beispielsweise Kondensator zur Energiespeicherung. Die Energieversorgung des Näherungssensors aus dieser Ener gieversorgungseinheit erfolgt vorzugsweise gepulst mit vorgegebener Einschaltdauer und vorgegebener Ausschaltdauer, was den Vorteil der Optimierung bzw. der Reduktion des Energiebedarfs hat. Eine zum Näherungssensor korrespondierende Basisstation enthält für die Energieeinspeisung zweckmäßig einen Oszillator, der eine Primärspule mit einer mittelfrequenten Schwingung im Bereich von etwa 15 kHz bis 15 MHz speist, wodurch ein magnetisches Feld erzeugt wird. Die Sekundärspule der Energieversor gungseinheit empfängt dieses mittelfrequente magnetische Feld und realisiert die Wandlung von magnetischer in elektrische Energie.

Die Erfindung kann insbesondere auch bei einem Industrieroboter, einem Fertigungs automaten, einem Herstellungsautomaten oder einem Automationssystem verwendet werden, welcher bzw. welches eine Vielzahl von Näherungssensoren/Näherungs schaltern (System) mit unterschiedlichen Befestigungsöffnungen aufweist, wobei eine Funkübertragung zwischen den einzelnen Näherungssensoren und einer Zentralstation mit angeschlossenem Prozeßrechner zur Übermittlung der Sensorsignale und gegebe nenfalls zur Übermittlung von Parametersätzen vorgesehen ist.

Claims

1. Sensorgehäusesystem mit einem zumindest abschnittsweise zylindrischen Gehäuse (2, 12), welches in eine zylindrische Hülse (5) mit Außengewinde einsteckbar ist, wobei eine drehbeweglich am zumindest abschnittsweise zylindrischen Gehäuse (2, 12) befestigte Überwurfmutter (4) mit dem Außengewinde der zylindrischen Hülse (5) verschraubbar ist.

2. Sensorgehäusesystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein vorstehender umlaufender Rand (3) des zumindest abschnittsweise zylindrischen Gehäuses (2, 12) zur Befestigung der Überwurfmutter (4) dient.

3. Sensorgehäusesystem nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekenn zeichnet, daß im oberen Rand (7) der zylindrischen Hülse (5) mehrere Kerben (8) ein gebracht sind, in welche mindestens eine Nase (9) des zumindest abschnittsweisen zylindrischen Gehäuses eingreift.

4. Sensorgehäusesystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Nase (9) am umlaufenden Rand (3) angeformt ist.

5. Sensorgehäusesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrische Hülse (5) aus einem Metall - vorzugsweise Edel stahl - gebildet ist.

6. Sensorgehäusesystem nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das zumindest abschnittsweise zylindrische Gehäuse (2, 12) aus einem Kunststoff gebildet ist.