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Die Erfindung betrifft einen Näherungssensor nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
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Näherungssensoren werden beispielsweise bei technischen Prozessen zur Positionserkennung von Werkstücken und Werkzeugen eingesetzt. Solche Näherungssensoren reagieren berührungsfrei auf Annäherung, d.h. ohne direkten Kontakt.
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Sollen diese Näherungssensoren in Ex-Bereichen (Bereiche mit Explosionsgefahren) eingesetzt werden, so müssen diese eine Schlagprüfung bestehen, bei der sie einer bestimmten Schlagenergie ausgesetzt sind, weil in Ex-Bereichen keine Zündquellen entstehen dürfen. Die gewünschte Schlag- und Stoßfestigkeit kann durch zusätzliche Schutzeinrichtungen, wie beispielsweise Dämpfungs- und Federelemente, erreicht werden.
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Aus
DE 10 2012 223 261 B4 und aus
DE 10 2012 200 478 A1 ist ein solcher Näherungsschalter mit einer Schlag- und Stoßdämpfungseinrichtung bekannt, der ein Oberteil und ein Unterteil aufweist, wobei das Oberteil die vor Schlag und Stoß zu schützenden Bauteile enthält und das Unterteil zur Befestigung auf einer Auflagefläche dient, wobei zwischen dem Oberteil und dem Unterteil ein Dämpfungselement zur Dämpfung von Schlägen und Stößen angeordnet ist.
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Des Weiteren beschreibt
DE 10 2015 221 312 B3 einen induktiven Sensor mit einem zylindrischen Gehäuse aus steifem Material, das einen frontseitigen Deckel, ein Zylinderrohr und einen rückseitigen Stopfen mit einem elektrischen Anschluss, sowie einen zwischen dem Frontabschnitt und dem Zylinderrohr angeordneten ersten O-Ring, sowie einen zweiten O-Ring aufweist, wobei der zweite O-Ring durch eine ringförmige Nut im Frontabschnitt und eine Auflage im Zylinderrohr positioniert wird und durch Schlag oder Stoß auf den Frontabschnitt deformierbar ist, wobei der Frontabschnitt und das Zylinderrohr korrespondierende, als Anschlag dienende, frontseitige Aufweitungen aufweisen, wobei im unbelasteten Zustand ein Luftspalt zwischen der ersten im Stopfen befindlichen Aufweitung, und der zweiten im Zylinderrohr befindlichen Aufweitung vorhanden ist, wobei ein Verschiebeweg des Deckels von der Breite des Luftspalts bestimmt wird, und wobei der Verschiebeweg die Energie eines Schlages und/oder Stoßes dämpft.
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Das Gehäuse und der Frontabschnitt der bekannten Näherungsschalter bestehen aus harten und damit steifen Materialien, weshalb zusätzliche Schutzeinrichtungen eingesetzt werden, die den Stoß abfangen sollen.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Näherungssensor mit einer verbesserten Schlag- und Stoßfestigkeit bereitzustellen, ohne dass zusätzliche Schutzeinrichtungen eingesetzt werden müssen.
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Diese Aufgabe wird nach den Merkmalen des Patentanspruchs 1 gelöst.
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Die Erfindung betrifft einen Näherungssensor, umfassend ein Gehäuse, wobei das Gehäuse eine Seitenwandung, umfassend mindestens eine Seitenwand, sowie einen Frontabschnitt an einer Frontseite aufweist. Das Gehäuse enthält zumindest eine Schicht aus verformbarem Material, wodurch das Gehäuse verformbar ist. Das Gehäuse kann nur eine Schicht aus verformbarem Material oder aber auch ein Schichtsystem, bestehend aus mehreren Schichten aus verformbarem Material, aufweisen. Dabei ist es möglich, zumindest die eine Schicht aus verformbarem Material durch ein Fasersystem zu verstärken. An einer Rückseite des Gehäuses ist eine Endkappe angeordnet, die ebenfalls ein verformbares Material enthalten und auch faserverstärkt sein kann. An der Rückseite des Gehäuses ist zudem ein elektrischer Anschluss vorgesehen, der durch die Endkappe hindurch durchgeführt sein kann und mit einer elektronischen Baugruppe elektrisch verbunden werden kann. Der Frontabschnitt des Gehäuses kann auch als ein abnehmbarer Deckel ausgestaltet sein.
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Vorteilhaft bei dem verformbaren Material ist, dass es nicht nur gut verformbar sondern auch reißfest ist, ganz im Gegensatz zu harten und damit steifen Materialien, wie beispielsweiseharte Kunststoffe, Metall oder Keramik, - also Materialien, aus denen bisher die Gehäuse von Näherungssensoren hergestellt wurden.
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Wird nun im Wege einer Schlagprüfung auf den Frontabschnitt ein Schlagausgeübt, so kann der Frontabschnitt diesen Schlagimpulsaufnehmen und in potentielle Verformungsenergie umwandeln. Durch die Verformung kann der Frontabschnitt die Kraft an ein kompressibles Element weiterleiten, indem sich der verformbare Frontabschnitt in das kompressible Element hineinbewegt. Dieses kompressible Element ist als Füllmasse in einem Innenraum des Gehäuses eingebracht. Dabei verhindert die Reißfestigkeit des Materials des Gehäuses, dass der Frontabschnitt Risse bekommt, wodurch das Gehäuse beschädigt werden würde. Dadurch, dass die Bruchdehnung des Materials ausreichend groß ist, kann der Frontabschnitt durch den Schlag nicht beschädigt werden, wodurch verhindert wird, dass eine Zündquelle entsteht. Der Näherungssensor darf demnach zwar seine Funktion verlieren, jedoch nicht, zum Beispiel durch Risse, eine Zündquelle bilden.
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Besteht auch die Endkappe aus mindestens einer Schicht aus verformbarem Material, so ist der gesamte Innenraum des Gehäuses des Näherungssensors von zumindest einer Schicht, d.h. im Falle von mehreren Schichten von einem Schichtsystem, umgeben, die aus einem verformbaren Material besteht, wodurch der Näherungssensor besonders schlagfest ausgebildet ist, weil die Verformung an die kompressible Füllmasse weitergeleitet werden kann. Bei der Füllmasse kann es sich beispielsweise um Harz (zum Beispiel Gießharz oder Schaumharz) oder um ein Fluid (zum Beispiel Luft) handeln. Vorteilhaft ist auch, dass das Gehäuse in der Lage ist, Volumenänderungen der Füllmasse aufzunehmen. Diese Volumenänderungen der Füllmasse können insbesondere wegen Temperaturänderungen, zum Beispiel einer Temperaturerhöhung, erfolgen.
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Als verformbares Material für das Gehäuse kommen Werkstoffe infrage, die gut verformbar sind und zugleich eine große Dehnbarkeit aufweisen. In Ex-Betrieben sind dies beispielsweise Werkstoffe aus
- - Elastomeren (zum Beispiel Fluorkautschuk basierte Gummiwerkstoffe, HNBR oder EPDM) oder
- - thermoplastischen Elastomeren (zum Beispiel TPE-U, TPE-A, TPE-O) und
- - nachträglich vernetzten thermoplastischen Elastomeren (wie TPE-V).
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Vorteilhaft bei Elastomeren und thermoplastischen Elastomeren ist, dass diese einen ausreichend große Bruchdehnung bei ausreichend hoher Steifigkeit (Schubmodul und Schermodul) aufweisen, wodurch die daraus bestehenden Bauteile eine große Verformbarkeit besitzen und nicht reißen. Auch können diese Elastomere elektrostatisch ableitendhergestellt sein, so dass der Näherungssensor ohne Probleme in Ex-Bereichen eingesetzt werden kann.
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Es können aber prinzipiell auch Stähle zum Einsatz kommen, insofern diese gut dehnbar sind, wie zum Beispiel metallische Werkstoffe mit kubisch sich flächenzentrierter Kristallstruktur (beispielsweise Chrom-Nickel-Stähle [Handelsname V2A-Stähle®] und Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle oder Chrom-Mangan-Molybdän-Stähle (Handelsname V4A-Stähle®]).
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Wichtig bei diesem verformbaren Material, das für die zumindest eine Schicht des Gehäuses verwendet wird, ist, dass dieses Material eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D aufweist.
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In einer weiteren Ausführungsform weist der Näherungssensor ein Außengehäuse auf, das die Seitenwandung des Gehäuses zumindest teilweise umgibt. Das Außengehäuse besteht bevorzugt aus einem Metall oder einer Metalllegierung, wie zum Beispiel Stahl. Dadurch besitzt der Näherungssensor eine ausreichend hohe Stabilität.
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Bevorzugt weist das Außengehäuse an einer Außenseite ein Gewinde auf. Dadurch kann der Näherungssensor einfach und schnell in eine Vorrichtung, zum Beispiel in eine Industrieanlage, in der die Messungen durchgeführt werden sollen, befestigt werden.
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In einer besonderen Ausführungsform weist das Gehäuse an einer Außenseite der Seitenwandung mehrere Nuten auf. Diese Nuten bilden Ausdehnungsräume, wobei diese Ausdehnungsräume zwischen der Seitenwandung des Gehäuses und einer Innenseite des Außengehäuses angeordnet sind. Diese Ausdehnungsräume bilden weitere kompressible Elemente. In den Ausdehnungsräumen befindet sich ein gasförmiges Fluid, ein flüssiges Fluid oder es herrscht dort Vakuum bzw. ein starker Unterdruck. Vorzugsweise befindet sich in den Ausdehnungsräumen ein gasförmiges Fluid, zum Beispiel Luft oder ein Inertgas, das vorzugsweise von einem geschäumten Werkstoff eingeschlossen ist. Ändert sich das Volumen des kompressiblen Elements, welches sich in dem Innenraum des Gehäuses befindet, aufgrund von Temperaturänderungen, so dienen diese Ausdehnungsräume zusätzlich dazu, Volumenänderungen des kompressiblen Elements über den gesamten Anwendungstemperaturbereich aufzunehmen. Das als Füllmasse vorliegende kompressible Element weist vorzugsweise eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D auf. Solche Werkstoffe besitzen neben der Mindestvoraussetzung einer guten Dehnbarkeit zugleich einen ausreichend hohen Widerstand, wodurch gewährleistet wird, dass die Schlagenergie in der Füllmasse in Verformungsenergie umgewandelt wird.
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Im Innenraum des Gehäuses kann zusätzlich eine Schutzhülle angeordnet sein, die mittels eines flexiblen Klebers mit einer Innenseite des Gehäuses verbunden ist. Diese Schutzhülle ermöglicht eine Verformung des Näherungssensors an der Frontseite des Gehäuses. Wird ein Schlag auf die Frontseite des Näherungssensors ausgeübt, so verformt sich die Frontseite in Richtung des Innenraums. Dadurch wird die Energie des Schlags auch auf die Schutzhülle übertragen, wodurch sich die Schutzhülle verformt, d.h., dass die Schutzhülle die Schlagenergie in potentielle Verformungsenergie umwandelt.
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In einer weiteren Ausführungsform ist das Gehäuse des Näherungssensors auf einer Bodenplatte angeordnet ist. Über diese Bodenplatte kann der Näherungssensor mit einer Anlage verbunden werden. Dieser Näherungssensor weist einen Boden auf, der vollständig von dem Gehäuse umgeben ist, wodurch der Innenraum vom Gehäuse sowie dem Boden gebildet wird. Durch diese Anordnung wird verhindert, dass ein Medium von außen, zum Beispiel Außenluft, in den Innenraum gelangen kann.
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Vorteilhafterweise besitzt die Bodenplatte einen unteren Abschnitt sowie einen oberen Abschnitt, wobei zwischen dem oberen Abschnitt und dem unteren Abschnitt der Bodenplatte ein umlaufender Spalt verläuft. In diesem Spalt befindet sich ein kompressibles Medium, wodurch dieser Spalt ein Federelement bildet, das einen auf das Gehäuse ausgeführten Schlag zusätzlich abfedern kann.
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In einer besonderen Ausführungsform weist der Näherungssensor ein Schutzelement auf. Dieses Schutzelement ist mit einem ersten Ende mit der Seitenwandung des Gehäuses und mit einem zweiten Ende mit dem unteren Abschnitt der Bodenplatte verbunden. Durch das Schutzelement wird ein Raum geschaffen, der mit einem kompressiblen Medium, zum Beispiel Luft oder Inertgas, gefüllt ist. Dieser Raum wird durch den umlaufenden Spalt sowie einen Hauptraum gebildet. Dieses Schutzelement verhindert, dass Partikel, zum Beispiel Staub, in den Spalt gelangen können und der mit dem kompressiblen Fluid gefüllte Spalt als Federelement erhalten bleibt.
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Es wird explizit auch vorgeschlagen, mehrere Merkmale der einzelnen beschriebenen Ausführungsformen untereinander zu kombinieren.
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Die vorliegende Erfindung wird im Folgenden anhand der beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:
- 1 eine perspektivische Ansicht eines Näherungssensors;
- 2 einen Längsschnitt durch den Näherungssensor nach 1;
- 3 eine erste Variante des Näherungssensors nach 1;
- 4 einen Längsschnitt durch den Näherungssensor nach 3;
- 5 eine Explosionszeichnung des Näherungssensors nach 3;
- 6 einen Längsschnitt durch eine zweite Variante des Näherungssensors nach 1
- 7 eine vierte Variante des Näherungssensors;
- 8 einen Schnitt durch den in 7 gezeigten Näherungssensor;
- 9 einen vergrößerten Ausschnitt des in 8 dargestellten Näherungssensors;
- 10 eine fünfte Variante des in 8 gezeigten Näherungssensors und
- 11 einen vergrößerten Ausschnitt des in 10 dargestellten Näherungssensors.
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In 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Näherungssensors 1 mit einem Gehäuse 2 dargestellt, wobei nur ein Frontabschnitt 3 des Gehäuses 2 zu erkennen ist. Dieses Gehäuse 2 kann - wie in 1 dargestellt - zylindrisch ausgebildet sein. Das Gehäuse 2 kann aber beispielsweise auch oval oder rechteckig ausgebildet sein.
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Dieser Frontabschnitt 3 ist an einer Frontseite 4 des Gehäuses 2 angeordnet, womit die Frontseite 4 des Gehäuses 2 auch die Frontseite des Näherungssensors 1 bildet. An einer Rückseite 5 des Gehäuses 2 ist eine Endkappe (nicht zu sehen) vorgesehen, die einen elektrischen Anschluss 6, der mit dem Gehäuse 2 verbunden ist, zumindest teilweise umschließt.
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Das Gehäuse 2 wird seitlich von einem Außengehäuse 7 zumindest teilweise umgeben, wobei das Außengehäuse 7 an einer Außenseite ein Gewinde 8 aufweist, so dass das Außengehäuse 7 als Gewindegehäuse ausgebildet ist. Das Außengehäuse 7 kann aus Metall, einer Metalllegierung oder aus Kunststoff bestehen. Durch das Gewinde 8 kann der Näherungssensor 1 einfach und schnell in einer Vorrichtung, in der die Messung mit dem Näherungssensor 1 stattfinden soll, befestigt werden. Eine solche Vorrichtung ist in der 1 der Übersicht halber nicht dargestellt.
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Das Gehäuse 2 mit seinem Frontabschnitt 3 besteht aus mindestens einer Schicht, die ein verformbares Material enthält. Somit kann das Gehäuse 2 auch aus einem Schichtsystem bestehen, das aus mehreren Einzelschichten besteht. Zudem kann neben dem frontseitigen Frontabschnitt 3 und der Seitenwandung des Gehäuses 2 noch eine Endkappe (in 1 nicht zu sehen) aus mindestens einer Schicht aus verformbarem Material bestehen. Dieses verformbare Material kann nach dessen Verformung wieder in seine ursprüngliche Form zurückgelangen. Vorteilhaft ist, wenn dieses verformbare Material eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D aufweist.
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Im Folgenden wird unter einer Seitenwandung eine seitliche Wandung des Gehäuses verstanden, so dass unter einer Seitenwandung auch mehrere Seitenwände fallen, wenn das Gehäuse zum Beispiel viereckig aufgebaut ist; in diesem Fall hätte die Seitenwandung vier Seitenwände.
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In 1 ist auch ein Schlaggewicht 9 ausschnittsweise dargestellt. Mit diesem Schlaggewicht 9 wird eine Schlagprüfung durchgeführt. Wird eine Schlagprüfung nach EN 60079-0 bzw. IEC 60079-0 durchgeführt, so wird der Schlag mit einer Energie von 6,867Joule (= ~7 Joule im allgemeinen Sprachgebrauch) durchgeführt. Der Schlag kann aber auch mit einer reduzierten Energie von 3,924 Joule (= ~4 Joule im allgemeinen Sprachgebrauch) und X-Kennzeichnung durchgeführt werden. Eine X-Kennzeichnung bedeutet, dass nach der Betriebsanleitung des Näherungssensors besondere Bedingungen - insbesondere bei der Installation und im Betrieb - zu beachten sind.
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Wird der Näherungssensor 1 einer Schlagprüfung ausgesetzt, so wird das Schlaggewicht 9 mit einer bestimmten Kraft bzw. Energie auf die Frontseite 4, d.h. auf den Frontabschnitt 3, bewegt, was durch den Pfeil 10 angedeutet ist. Durch den Schlag wird auf den Frontabschnitt 3 eine Kraft ausgeübt, wobei der Frontabschnitt 3 die Energie des Schlags durch Verformen aufnimmt. Dieser Frontabschnitt 3 besteht aus mindestens einer Schicht, die ein verformbares Material enthält. Da auch die Seitenwandung (nicht zu sehen) des Gehäuses 2 dieses verformbare Material enthält, kann sich auch die Seitenwandung mitverformen.
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Da sich zumindest der Frontabschnitt 3 des Gehäuses 2 aufgrund des Schlags verformt, kann die Verformung, d.h. die Verformungsenergie, an ein kompressibles Element weitergegeben werden, indem sich die Schicht in das kompressible Element hineinbewegt. Dieses kompressible Element befindet sich als Füllmasse in einem Innenraum (nicht zu sehen) des Gehäuses 2. Bei der Füllmasse kann es sich zum Beispiel um ein Harz oder um ein Fluid handeln. Dieses als Füllmasse vorliegende kompressible Element ist in der 1 nicht zu sehen, weil es von dem Gehäuse 2 umgeben ist.
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Die Reißfestigkeit des verformbaren Materials des Gehäuses 2 verhindert, dass das Gehäuse 2 beschädigt wird, zum Beispiel weil das Gehäuse 2 bricht oder Risse bildet. Dadurch, dass die Bruchdehnung des Materials ausreichend groß ist, kann das Material durch den Schlag nicht beschädigt werden, wodurch verhindert wird, dass eine Zündquelle entsteht. Der Näherungssensor 1 darf demnach zwar seine Funktion verlieren, jedoch nicht, zum Beispiel durch Risse, eine Zündquelle bilden.
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2 zeigt einen Längsschnitt durch den in 1 dargestellten Näherungssensor 1, wobei das Schlaggewicht nicht gezeigt ist. Das Gehäuse 2 ist zylindrisch aufgebaut und umfasst zwei im Wesentlichen becherförmige Bauteile 11 und 12. Das erste Bauteil 11 umfasst den Frontabschnitt 3, an den sich ein erster Abschnitt 13 der Seitenwandung 14 anschließt. Das zweite Bauteil 12 umfasst die Endkappe 15, an die sich ein zweiter Abschnitt 16 der Seitenwandung 14 anschließt. Die beiden Abschnitte 13 und 16 überlappen im mittleren Bereich 17 des Näherungssensors 1 und bilden zusammen die Seitenwandung 14 des Gehäuses 2, so dass ein vollkommen von dem Außengehäuse 7 elektrisch isolierter und mechanisch geschützter Innenraum 18 entsteht.
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Das erste sowie das zweite Bauteil 11, 12 weisen Rasten 19, 20 auf, die jeweils in korrespondierende Nuten 21, 22 des Außengehäuses 7 einrasten, wodurch das Außengehäuse 7 fest an dem Gehäuse 2 angeordnet ist. Zusätzlich besitzt das Gehäuse 2 Dichtwulste 23, 24, 25, 26, die gegen das Außengehäuse 7 abdichten.
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An der, der Frontseite 4 gegenüberliegenden, Rückseite 5 ist die Endkappe 15 angebracht, die den elektrischen Anschluss 6 umschließt. Der von außen kommende elektrische Anschluss 6 ist in dem Innenraum 18 des Näherungssensors 1 mit einer elektronischen Baugruppe 27 elektrisch verbunden, wobei an der elektronischen Baugruppe 27 ein elektrisches Sensorelement 29 vorgesehen ist. Dieses Sensorelement 29 befindet sich in einem Schalenkern 56. Der Innenraum 18 ist mit einem kompressiblen Element gefüllt, so dass die elektronische Baugruppe 27 von dem kompressiblen Element vollständig umgeben ist. Das Sensorelement kann beispielsweise eine Spule, eine kapazitive Sonde oder ein Ultraschall-Koppler sein, je nach Art des Näherungssensors.
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In 2 sind das Gehäuse 2, das den Frontabschnitt 3 und die Seitenwandung 14 umfasst, sowie die Endkappe 15 aus mindestens einer Schicht aufgebaut, die aus einem verformbaren Material besteht. Vorteilhaft ist dabei, dass selbst wenn ein seitlicher Schlag auf das Außengehäuse 7 erfolgt, sich das Außengehäuse 7 zwar verformen kann, jedoch das Gehäuse 2 nicht beschädigt wird, weil dieses aus mindestens einer Schicht aus verformbarem Material besteht und dadurch die Schlagenergie in potentielle Verformungsenergie umwandeln kann.
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Die mindestens eine Schicht kann zusätzlich zu dem verformbaren Material ein Fasersystem aufweisen. Dabei kann das Fasersystem das verformbare Material beispielsweise zu beiden Seiten umgeben. Auch andere Schichtsysteme sind möglich, zum Beispiel ein Schichtsystem aus einer ersten Faserschicht, einer ersten Lage eines verformbaren Materials, einer zweiten Faserschicht, einer zweiten Lage eines verformbaren Materials und einer abschließenden dritten Faserschicht, wodurch die beiden Schichten aus verformbarem Material jeweils durch Faserschichten umgeben sind. Als Material für eine solche Faserschicht eignen sich beispielsweise Polyarylamide, Aramide oder auch Polyethylen.
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Es ist somit möglich, eine Vielzahl von unterschiedlichen Schichtsystemen bereitzustellen, aus denen das Gehäuse 2 und auch die Endkappe 15 bestehen kann und die allesamt verformbares Material, nämlich zumindest eine Schicht aus verformbarem Material, enthalten.
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Als Harz, das sich als Füllmasse in dem Innenraum 18 des Gehäuses 2 befindet, eignet sich beispielsweise Gießharz oder Schaumharz. Als Fluid eignet sich ein Gas, zum Beispiel Luft, oder eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Befindet sich in dem Innenraum 18 eine Flüssigkeit, so muss sich an der Endkappe 15 ein Auslass (nicht gezeigt) befinden, aus dem das Fluid entweichen kann, wenn sich das Gehäuse 2 aufgrund eines Schlages verformt. Der Auslass kann als Überdruckventil ausgestaltet sein. Wenn als Fluid ein Gas eingesetzt wird, so ist kein Überdruckventil erforderlich, weil das Gas kompressibel ist.
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Beim Zusammenbau des Näherungssensors 1 wird zuerst das erste Bauteil 11 in das Außengehäuse 7 eingebracht, bis das Bauteil 11 in dem Außengehäuse 7 einrastet. Anschließend wird der als Kabel ausgebildete elektrische Anschluss 6 in dem zweiten Bauteil 12 montiert und elektrische Anschluss 6 mit der elektronischen Baugruppe 27 verbunden. Vorzugsweise wird der elektrische Anschluss 6 mit einem silanmodifizierten Polymerkleber mit der Endkappe 15 verklebt. Dabei wurde die elektronische Baugruppe 27 vor dem Einbau in einem Referenzgehäuse (nicht dargestellt) abgeglichen. Sodann wird eine Füllmasse, in diesem Ausführungsbeispiel vorzugsweise ein Harz, in das erste Bauteil 11 gegeben und anschließend das zweite Bauteil 12 mit der daran angebrachten elektronischen Baugruppe 27 in das Außengehäuse 7 eingeschoben, bis dieses in dem Außengehäuse 7 einrastet. In das so fertiggestellte Gehäuse 2 wird über eine an der Endkappe 15 angeordnete Entlüftungsöffnung (nicht dargestellt) weiteres Harz eingebracht, bis der Innenraum 18 vollständig mit Harz gefüllt ist. Nachdem das Harz bis zur Entlüftungsöffnung expandiert ist, wird dieses ausgehärtet und eventuell ausgetretenes Harz entfernt.
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In 3 ist eine Seitenansicht einer ersten Variante 30 des in 1 dargestellten Näherungssensors 1 gezeigt. Dieser Näherungssensor 30 besitzt ebenfalls ein Gehäuse 31, wobei nur ein Frontabschnitt 32 sowie eine Endkappe 33 zu erkennen ist. Das Gehäuse 31 umfasst mindestens eine Schicht aus verformbarem Material, wobei das verformbare Material des Gehäuses eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D aufweist. Diese mindestens eine Schicht aus verformbarem Material kann zusätzlich durch ein Fasersystem verstärkt sein. Das Gehäuse 31 kann - wie in 3 dargestellt - zylindrisch ausgebildet sein. Der Frontabschnitt 32 ist an einer Frontseite 34 des Gehäuses 31 angebracht, womit die Frontseite 34 des Gehäuses 31 auch die Frontseite 34 des Näherungssensors 30 bildet. An einer Rückseite 35 des Gehäuses 2 ist die Endkappe 33 vorgesehen, die einen elektrischen Anschluss 53 zumindest teilweise umschließt. Der elektrische Anschluss 53 ist wiederum mit einer in dem Gehäuse 2 befindlichen elektronischen Baugruppe (nicht zu sehen) elektrisch verbunden.
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Das Gehäuse 30 wird in Längsrichtung von einem Außengehäuse 36 zumindest teilweise umgeben, wobei das Außengehäuse 36 ein Gewinde 37 aufweist, und so ein Gewindegehäuse ausgebildet ist. Das Außengehäuse 36 besteht aus Metall, einer Metalllegierung oder aus Kunststoff.
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In 4 ist ein Längsschnitt durch den Näherungssensor 30 gezeigt. Der Näherungssensor 30 besitzt das Gehäuse 31 mit einer Seitenwandung 44, an deren Frontseite 34 der Frontabschnitt 32 angebracht ist. Der Frontabschnitt 32 kann auch als abnehmbarer Deckel ausgebildet sein.
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An der, der Frontseite 34, gegenüberliegenden Rückseite 35 ist die Endkappe 33 angebracht, die den elektrischen Anschluss 53 umschließt. Der von außen kommende elektrische Anschluss 53 ist in einem Innenraum 38 des Näherungssensors 30 mit der elektronischen Baugruppe 39 elektrisch verbunden, wobei an der elektronischen Baugruppe 39 ein elektrisches Sensorelement 41, das sich in einem Schalenkern 55 befindet, angeordnet ist. Der Innenraum 38 ist mit einer Füllmasse gefüllt. Diese Füllmasse ist ein kompressibles Element und umgibt die elektronische Baugruppe 39 vollständig. An der Rückseite 35 ist ein Entlüftungsstopfen 42 angeordnet, der von dem Gehäuse 31 umgeben ist. Zwischen dem Entlüftungsstopfen 42 und dem Gehäuse 31 ist eine Entlüftungsöffnung 43 angeordnet, die ebenfalls mit Füllmasse gefüllt ist und mehrere Lüftungskanäle (nicht zu erkennen) aufweist. Vorzugsweise besteht auch der Entlüftungsstopfen 42 aus mindestens einer Schicht, die aus einem verformbaren Material besteht. Der Entlüftungsstopfen 42 kann aber auch aus einem Schichtsystem bestehen, das mehrere Einzelschichten aus verformbarem Material besitzt. Auch diese zumindest eine Schicht des Entlüftungsstopfens 42 kann durch ein Fasersystem verstärkt sein.
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An einer Außenseite 54 der Seitenwandung 44 des Gehäuses 31 sind mehrere Nuten 45, 46, 47 vorgesehen, die Ausdehnungsräume 45, 46, 47 bilden. Diese Ausdehnungsräume 45, 46, 47 sind in Querrichtung umlaufend ausgebildet, wodurch die Ausdehnungsräume 45, 46, 47 Ringe bilden, die das Gehäuse 31 umgeben. Diese Ausdehnungsräume 45, 46, 47 sind damit zwischen der Seitenwandung 44 des Gehäuses 31 und einer Innenseite 48 des Außengehäuses 36 angeordnet. Ändert sich das Volumen des kompressiblen Elements (d.h. der Füllmasse), welches sich in dem Innenraum 38 des Gehäuses 31 befindet, aufgrund von Temperaturänderungen, so dienen diese Ausdehnungsräume 45, 46, 47 dazu, Volumenänderungen über den gesamten Anwendungstemperaturbereich aufzunehmen.
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Das Gehäuse 31 besteht aus mindestens einer Schicht aus verformbarem Material, zum Beispiel aus einem thermoplastischen Elastomer, wohingegen das Außengehäuse 36 aus einem steifen Material, zum Beispiel einem Metall, einer Metalllegierung oder Kunststoff, besteht. Beispielsweise kann das Außengehäuse 36 aus Stahl bestehen. Vorzugsweise ist das Gehäuse 31 mit dem Außengehäuse 36 dauerelastisch verklebt. Ebenfalls dauerelastisch miteinander verklebt ist der elektrische Anschluss 53 mit der Endkappe 33 sowie der Entlüftungsstopfen 42 mit dem elektrischen Anschluss 53. Das verformbare Material besitzt eine ausreichend hohe Steifigkeit (Elastizitätsmodul) und verfügt vorzugsweise auch über eine hohe Bruchdehnung.
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Besonders geeignet für das Gehäuse 31 sind Werkstoffe, die gut verformbar sind und zugleich eine große Dehnbarkeit aufweisen, zum Beispiel Werkstoffe aus einem vernetzten Elastomer (zum Beispiel FKM (Fluorkautschuk), HNBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)) oder einem thermoplastischen Elastomer (wie beispielsweise TPE-E, TPE-O, TPE-A, TPE-U) oder einem nachvernetzten thermoplastischen Elastomer (wie zum Beispiel TPE-V). Generell ist es aber auch möglich Stähle zu verwenden, insofern diese gut dehnbar sind, wie zum Beispiel metallische Werkstoffe mit kubisch flächenzentrierter Kristallstruktur (beispielsweise Chrom-Nickel-Stähle, Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle oder Chrom-Mangan-Molybdän-Stähle). Diese gut verformbaren Werkstoffe weisen eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D auf.
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Wird auf den Frontabschnitt 32 während der Schlagprüfung eine Kraft ausgeübt, so wird das Gehäuse 31, zumindest aber der Frontabschnitt 32 verformt. Diese Verformungsenergie wird auf das als Füllmasse vorliegende kompressible Element, das sich im Innenraum 38 befindet, weitergeleitet, so dass sich dieses kompressible Element ebenfalls verformt.
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Als Füllmasse eignet sich beispielsweise ein Harz, wie Gießharz oder Schaumharz, oder ein Fluid. Als Fluid eignet sich ein Gas, zum Beispiel Luft, oder eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Befindet sich in dem Innenraum 38 eine Flüssigkeit, so muss sich am Entlüftungsstopfen 42 ein Auslass (nicht gezeigt) befinden, aus dem das Fluid entweichen kann, wenn sich das Gehäuse 31 aufgrund eines Schlages verformt und Schlagenergie auf die Füllmasse weiterleitet. Der Auslass kann als Überdruckventil ausgestaltet sein. Wenn als Fluid ein Gas eingesetzt wird, so ist kein Überdruckventil erforderlich, weil das Gas kompressibel ist.
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5 zeigt eine Explosionszeichnung des Näherungssensors 31. Der elektrische Anschluss 53 ist an der Rückseite 35 von der Endkappe 33 umgeben und verläuft durch den Entlüftungsstopfen 42, um schließlich mit der elektronischen Baugruppe 39 verbunden zu sein. Der Entlüftungsstopfen 42 weist mehrere in Längsrichtung B verlaufende Lüftungskanäle auf, von denen nur die Lüftungskanäle 49, 50, 51, 52 mit Bezugszahlen versehen sind. Das Gehäuse 31 weist mehrere Nuten 45, 46, 47 auf, die die entsprechenden Ausdehnungsräume 45, 46, 47 bilden. An der Frontseite 34 des Gehäuses 31 ist der Frontabschnitt 32 angebracht. Die Ausdehnungsräume 45, 46, 47 sind vorzugsweise mit einem Fluid, zum Beispiel Luft, gefüllt. Möglich ist es aber auch, in den Ausdehnungsräumen 45, 46, 47 ein Vakuum bzw. einen starken Unterdruck vorzusehen.
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Das, das Gehäuse 31 umgebende, Außengehäuse 36 weist an einer Außenseite ein Gewinde 37 auf und ist somit als Gewinderohr ausgebildet. Über dieses Gewinde 37 kann der Näherungssensor 30 an einer Vorrichtung oder in einer Vorrichtung befestigt werden. Eine solche Vorrichtung, in der die Messung mit dem Näherungssensor 1 stattfinden soll, ist in 5 nicht gezeigt. Es versteht sich, dass das Außengehäuse 36 über kein Gewinde verfügen muss und auch anders in einer Vorrichtung befestigt werden kann, zum Beispiel über eine Steckverbindung.
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Die Füllmasse ist der Übersicht halber in 5 nicht gezeigt.
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Beim Zusammenbau des Näherungssensors 1 wird zuerst das Gehäuse 31 in das Außengehäuse 36 eingebaut. Anschließend wird die Füllmasse, beispielsweise ein Harz, zum Beispiel Gießharz oder Schaumharz, in das Gehäuse 31 eingebracht. Möglich ist auch, dass vorgeformte Schaumbauteile als Füllmasse eingesetzt werden. Die elektronische Baugruppe 39 wird sodann in das Außengehäuse 36 eingeschoben, wobei die elektronische Baugruppe 39 zuvor in einem Referenzgehäuse (nicht dargestellt) abgeglichen worden ist. Anschließend wird das Gehäuse 31 mit dem Entlüftungsstopfen 42 verschlossen und der Entlüftungsstopfen 42 mit dem elektrischen Anschluss 53 mittels eines dauerelastischen Klebers, zum Beispiel einem silanmodifizierten Polymerkleber, verklebt. Nachdem das Harz bis zum Entlüftungsstopfen 42 expandiert ist, wird dieses ausgehärtet und eventuell austretendes Harz entfernt. Schließlich wird die Endkappe 33 aufgebracht und mittels des dauerelastischen Klebers an dem Gehäuse 31 fixiert.
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Wichtig bei der Füllmasse (zum Beispiel ein Harz oder ein Fluid), die in den Innenraum eingebracht ist, ist, dass die Füllmasse eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % aufweist. Besonders geeignet sind Werkstoffe, die eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D aufweisen. Solche Werkstoffe weisen neben der Mindestvoraussetzung einer guten Dehnbarkeit zugleich eine ausreichend hohe Werkstoffsteifigkeit (Elastizitätsmodul und Schubmodul) auf, so dass die Füllmasse die Schlagenergie in Verformungsenergie umwandeln kann.
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6 zeigt einen Längsschnitt durch eine zweite Variante eines Näherungssensors 60. Dieser Näherungssensor 60 besitzt ein Gehäuse 61 mit einer Seitenwandung 62, wobei an einer Frontseite 63 des Näherungssensors 60 ein Frontabschnitt 64 angeordnet ist. Dieser Frontabschnitt 64 kann auch als abnehmbarer Deckel ausgebildet sein, was bei dieser Variante jedoch nicht der Fall ist.
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Das Gehäuse mit seiner Seitenwandung 62, seiner Frontseite 63 und seinem Frontabschnitt 64 besitzt eine hohe Bruchdehnung und ist daher verformbar und rissfest. Dieses Gehäuse besteht aus mindestens einer Schicht eines Werkstoffs, das eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D aufweist.
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An der, der Frontseite 63, gegenüberliegenden Rückseite 65 ist eine Endkappe 66 angebracht, die einen elektrischen Anschluss 67 umschließt. Dabei besitzt auch die Endkappe 66 eine hohe Bruchdehnung. Der von außen kommende elektrische Anschluss 67 ist als Kabel ausgebildet und in einem Innenraum 68 des Näherungssensors 60 mit einer elektronischen Baugruppe 69 elektrisch verbunden. Die elektronische Baugruppe 69 ist eine bestückte Leiterplatte und mit einem elektrischen Sensorelement 70 elektrisch verbunden, wobei das elektrische Sensorelement 70 in einem Schalenkern 71 angeordnet ist. Der Innenraum 68 ist mit einer Füllmasse gefüllt. Als Füllmasse wird ein kompressibles Element, wie zum Beispiel ein Harz (beispielsweise Gießharz oder Schaumharz) oder ein vorgeformtes Schaumbauteil, eingesetzt, so dass die elektronische Baugruppe 69 vollständig von dieser Füllmasse umgeben ist. Die Füllmasse besitzt eine hohe Bruchdehnung sowie eine hohe Steifigkeit, wodurch die Füllmasse leicht kompressibel und gut verformbar ausgebildet ist.
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Es ist auch möglich, den Innenraum 68 anstelle-Harz mit einem Fluid zu füllen. Als Fluid eignet sich ein Gas, zum Beispiel Luft, oder eine Flüssigkeit, zum Beispiel Wasser. Befindet sich in dem Innenraum 68 eine Flüssigkeit, so muss ein Entlüftungsstopfen mit einem Auslass (nicht gezeigt) vorgesehen sein (wie dies in der zweiten Variante 30 der Fall ist) damit das Fluid entweichen kann, wenn sich das Gehäuse 61 aufgrund eines Schlages verformt. Der Auslass kann als Überdruckventil ausgestaltet sein. Wenn als Fluid ein Gas eingesetzt wird, so ist kein Überdruckventil erforderlich, weil das Gas kompressibel ist.
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An einer Außenseite 72 der Seitenwandung 62 des Gehäuses 61 sind mehrere Nuten 73, 74, 75 vorgesehen, die Ausdehnungsräume 73, 74, 75 bilden. Diese Ausdehnungsräume 73, 74, 75 sind in Querrichtung umlaufend ausgebildet, wodurch die Ausdehnungsräume 73, 74, 75 Ringe bilden, die das Gehäuse 61 umgeben. In diesen Ausdehnungsräumen 73, 74, 75 befindet sich ein kompressibles Element, vorzugsweise ein Fluid, wie zum Beispiel Luft. Damit können diese Ausdehnungsräume 73, 74, 75 ebenfalls Schlagenergie aufnehmen, indem sie diese Schlagenergie in potentielle Verformungsenergie umwandeln.
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Diese Ausdehnungsräume 73, 74, 75 sind zwischen der Seitenwandung 62 des Gehäuses 61 und einer Innenseite 76 eines Außengehäuses 77 angeordnet. Dieses Außengehäuse 77 besteht aus einem Kunststoff, einem Metall oder einer Metalllegierung und umgibt die Seitenwandung 62 des Gehäuses 61 zumindest teilweise. Vorzugsweise ist die Seitenwandung 62 des Gehäuses 61 mit dem Außengehäuse 77 dauerelastisch verklebt. Das Außengehäuse 77 weist an einer Außenseite 86 ein Gewinde 85 auf, über das der Näherungssensor 60 an einer Vorrichtung oder in einer Vorrichtung befestigt werden kann. Bei dieser Vorrichtung kann es sich beispielsweise um eine Industrieanlage handeln, die in 6 jedoch nicht dargestellt ist.
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Ändert sich das Volumen des als Füllmasse vorliegenden kompressiblen Elements, welches sich in dem Innenraum 68 des Gehäuses 61 befindet, aufgrund von Temperaturänderungen, so dienen diese Ausdehnungsräume 73, 74, 75 dazu, Volumenänderungen über den gesamten Anwendungstemperaturbereich aufzunehmen. Die Ausdehnungsräume 73, 74, 75, die als quer verlaufende Ringnuten ausgebildet sind, ermöglichen bei einer axialen Belastung eine axiale Verschiebung und bei einer radialen Belastung auf das Außengehäuse 77 eine radiale Verformung, weil die Kraft der Belastung in Stege 82 bis 84 der Ausdehnungsräume 73, 74, 75 hineingeleitet wird, wobei die Stege 82 bis 84 in die mit dem kompressiblen Medium (zum Beispiel Luft) gefüllten Ausdehnungsräume 73, 74, 75 hinein verformt werden können.
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Zur besseren Schlagfestigkeit befindet sich im Innenraum 68 noch eine zusätzliche Schutzhülle 78. Diese Schutzhülle 78 besteht wiederum aus einem Material mit hoher Bruchdehnung und vorzugsweise einer hohen Steifigkeit, womit die Schutzhülle 78 ein inneres verformbares Federelement bildet. Diese Schutzhülle 78 ist mittels eines flexiblen Klebers mit einer Innenseite des Gehäuses 61 verbunden. Die Schutzhülle 78 begünstigt zusätzlich eine Verformung des Näherungssensors 60 an der Frontseite 63. Wird ein Schlag auf die Frontseite 63 des Näherungssensors 60 ausgeübt, so verformt sich die Frontseite in Richtung des Innenraums 68. Dadurch wird die Energie des Schlags auch auf die Schutzhülle 78 übertragen, wodurch sich die Schutzhülle 78 verformt, d.h., dass die Schutzhülle 78 die Schlagenergie in potentielle Verformungsenergie umwandelt.
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Die Bauteilfestigkeiten der Schutzhülle 78 sowie des Gehäuses 61 und der Endkappe 66 müssen größer sein als die jeweils wirkenden mechanischen Kräfte bzw. die wirkenden mechanischen Spannungen. Dies heißt, dass die Werkstoffmindestfestigkeit der entsprechenden Bauteile jeweils größer sein muss als die während der Schlagprüfung auftretenden mechanischen Spannungen im jeweiligen Bauteil und dass die aufgrund der Bauteilverformung in den Bauteilen auftretenden Verzerrungen jeweils kleiner sind als die jeweiligen Werkstoffverformungsgrenzen (Bruchdehnung und Bruchscherung).
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Besonders geeignet für das Gehäuse 61 mit seinem Frontabschnitt 64, die Endkappe 66 sowie Schutzhülle die 78 sind Werkstoffe, die gut verformbar sind und zugleich eine große Dehnbarkeit aufweisen. Als Werkstoffe eignen sich zum Beispiel vernetzte Elastomere (zum Beispiel FKM (Fluorkautschuk), HNBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)), thermoplastische Elastomere (wie beispielsweise TPE-E, TPE-O, TPE-A, TPE-U) oder nachvernetzte thermoplastische Elastomere (wie zum Beispiel TPE-V). Generell ist es aber auch möglich Stähle zu verwenden, insofern diese gut dehnbar sind, wie zum Beispiel Chrom-Nickel-Stähle, Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle oder Chrom-Mangan-Molybdän-Stähle.
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Es können aber auch Werkstoffe anderer Materialklassen verwendet werden, solange diese eine ausreichend hohe Schlagfestigkeit besitzen.
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Um zu verhindern, dass die elektronische Baugruppe 69 beschädigt wird, wenn auf die Frontseite 63, insbesondere auf den Frontabschnitt 64, ein Schlag ausgeführt wird, ist die elektronische Baugruppe 69 federelastisch ausgebildet. Dazu weist die elektronische Baugruppe 69 mehrere Biegebalkenfederbereiche 79 bis 81 auf.
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Wird auf den Frontbereich 63 während der Schlagprüfung eine Kraft ausgeübt, so wird das Gehäuse 61, zumindest aber der Frontabschnitt 64 des Gehäuses 61 verformt. Diese Verformungsenergie wird nicht nur auf die als verformbares Federelement ausgebildete Schutzhülle 78, sondern auch auf die Füllmasse, die sich ebenfalls im Innenraum 68 befindet, weitergeleitet. Dabei kann sich der Frontabschnitt 64 in die Füllmasse hineinverformen. Die Füllmasse weist deshalb vorzugsweise eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D auf.
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In 7 ist eine vierte Variante eines Näherungssensors 100 dargestellt. Dieser Näherungssensor 100 weist ein Gehäuse 101 mit einem Frontabschnitt 112 auf, wobei das Gehäuse 101 auf einer Bodenplatte 102 angeordnet ist. Die Bodenplatte 102 ist dabei gegenüber dem Frontabschnitt 112 angeordnet. Die Bodenplatte 102 ist über Verbindungselemente 103, 104, 105, zum Beispiel Schrauben, an einer Vorrichtung 106 befestigt, wobei nur ein Wandabschnitt 107 der Vorrichtung 106 ausschnittsweise dargestellt ist. Bei der Vorrichtung 106 kann es sich beispielsweise um eine industrielle Anlage handeln.
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8 zeigt einen Schnitt durch den in 7 dargestellten Näherungssensor 100. Der Näherungssensor 100 weist einen Boden 110 auf, der seitlich vollständig von dem Gehäuse 101 umgeben ist, wodurch der Näherungssensor 100 einen Innenraum 108 besitzt. Dieser Innenraum 108 ist mit Füllmasse 109 gefüllt, die eine elektronische Baugruppe vollständig umgibt, wobei die elektronische Baugruppe auch mit einem elektrischen Anschluss und einem in einem Schalenkern befindlichen elektrischen Sensorelement verbunden ist, wie dies beispielsweise bei dem Näherungssensor 60 der Fall ist. Dies ist aber in 8 nicht zu sehen. Die Füllmasse weist vorzugsweise eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich 10 Shore D bis 100 Shore D auf.
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Solche Werkstoffe, die eine Mindestverformbarkeit von mindestens 2 % und eine Härte im Bereich von 10 Shore D bis 100 Shore D aufweisen, werden auch für das Gehäuse 101 sowie die Bodenplatte 102 verwendet. Diese Werkstoffe sind gut verformbar und weisen zugleich eine große Dehnbarkeit auf, wie zum Beispiel Werkstoffe aus einem vernetzten Elastomer (zum Beispiel FKM (Fluorkautschuk), HNBR (Acrylnitril-Butadien-Kautschuk) oder EPDM (Ethylen-Propylen-Dien-Kautschuk)) oder einem thermoplastischen Elastomer (wie beispielsweise TPE-E, TPE-O, TPE-A, TPE-U) oder einem nachvernetzten thermoplastischen Elastomer (wie zum Beispiel TPE-V). Generell ist es aber auch möglich Stähle zu verwenden, insofern diese gut dehnbar sind, wie zum Beispiel Chrom-Nickel-Stähle, Chrom-Nickel-Molybdän-Stähle oder Chrom-Mangan-Molybdän-Stähle.
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Sowohl für das Gehäuse 101 sowie für die Bodenplatte 102 wird somit ein Werkstoff verwendet, der eine hohe Bruchdehnung sowie eine ausreichend hohe Steifigkeit besitzt und damit gut verformter ist. Dadurch kann sich sowohl das Gehäuse 101 als auch die Bodenplatte 102 verformen, wenn auf das Gehäuse 101 des Näherungssensors 100 ein Schlag ausgeübt wird.
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Der Boden 110 kann hingegen aus einem Material bestehen, dass nicht verformbar sein muss.
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Wie auch bei den Gehäusen der anderen Varianten, kann das Gehäuse 101 sowie die Bodenplatte 102 aus mindestens einer Schicht aus verformbarem Material bestehen, wobei diese Schicht zudem noch durch ein Fasersystem verstärkt sein kann.
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Das Gehäuse 101 ist über einen verlängerten Seitenabschnitt 113 mit einem oberen Abschnitt 114 der Bodenplatte 102 verbunden, wobei zwischen dem Seitenabschnitt 113 und dem oberen Abschnitt 114 der Bodenplatte 102 ein Dichtelement 111 (zum Beispiel ein O-Ring oder eine eingespritzte Schaumdichtung) vorgesehen ist, das einen Spalt zwischen dem oberen Abschnitt 114 und dem Seitenabschnitt 113 gegenüber der im Außenbereich 115 befindlichen Umgebungsluft (oder einem anderen Gas) versiegelt. Dabei ist der Seitenabschnitt 113 mit dem oberen Abschnitt 114 mittels eines Klebers verklebt, oder es wird der Seitenabschnitt 113 mit dem oberen Abschnitt 114 über das Dichtelement 111 durch Adhäsion gehalten.
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Zwischen dem oberen Abschnitt 114 und einem unteren Abschnitt 117 der Bodenplatte 102 ist ein umlaufender Spalt 116 vorgesehen, in dem sich ein kompressibles Medium, zum Beispiel Luft, ein Inertgas oder ein Schaumwerkstoff (beispielsweise PUR-Weichschaum, PP-E, PS-E), befindet. Durch das in dem Spalt 116 befindliche kompressible Medium, bildet der Spalt 116 ein zusätzliches Federelement, das den Schlag abfedert.
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9 zeigt einen vergrößerten Ausschnitt der in 8 dargestellten Anordnung bestehend aus dem Näherungssensor 100, der Bodenplatte 102 sowie der Vorrichtung 106. Deutlich zu erkennen ist, dass sich zwischen dem oberen Abschnitt 114 der Bodenplatte 102 und dem verlängerten Seitenabschnitt 113 das Gehäuses 101 ein Spalt (ohne Bezugszeichen) befindet, in dem das Dichtelement 111 angeordnet ist, wodurch der Innenraum 108 des Näherungssensors 100 abgedichtet (zum Beispiel gegenüber der Umgebungsluft) ist.
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Der in 8 bereits gezeigte umlaufende Spalt 116 ist mit einem kompressiblen Medium (zum Beispiel Luft oder Inertgas) gefüllt und befindet sich zwischen dem oberen Abschnitt 114 und dem unteren Abschnitt 117 der Bodenplatte 102. Dieser Abschnitt 114, in dem sich das kompressible Medium befindet, bildet einen Biegebalkenfederbereich, dessen Verformbarkeit durch das im Spalt 116 befindliche kompressible Medium ermöglicht wird.
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In 10 ist eine fünfte Variante eines Näherungssensors 120 dargestellt. Diese Variante unterscheidet sich von den in den 7 bis 9 gezeigten Varianten nur durch ein zusätzliches Schutzelement 121, weshalb die Bezugszahlen im Wesentlichen beibehalten wurden. Das Schutzelement 121 ist Teil des Gehäuses 101, wobei das Schutzelement 121 eine Seitenwandung 124 des Gehäuses 101 des Näherungssensors 120 zumindest teilweise umgibt. In 10 sind nur zwei Seitenwände 122, 123 der Seitenwandung 124 zu sehen. Das Gehäuse 101 sowie das Schutzelement 121 bestehen aus mindestens einer Schicht aus einem biegeweichen Werkstoff, wobei die mindestens eine Schicht auch durch ein Fasersystem verstärkt sein kann.
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Das Schutzelement 121 ist als Schutzwand ausgebildet, wobei das Schutzelement 121 mit einem ersten Ende 118 mit der Seitenwandung 124 und mit einem zweiten Ende 119 mit dem unteren Abschnitt 117 der Bodenplatte 102 verbunden ist. Durch das Schutzelement 121 wird ein Raum 126 geschaffen, der mit einem kompressiblen Medium, zum Beispiel Luft oder Inertgas, gefüllt ist. Dieser Raum 126 wird durch den umlaufenden Spalt 116 sowie einen Hauptraum 125 gebildet.
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Vorteilhaft bei dieser Variante ist, dass durch das Schutzelement 121, das die Seitenwandung 124 des Näherungssensors 120 zumindest teilweise umgibt, keine Partikel, zum Beispiel Staub, in den Spalt 116 gelangen können und der mit dem kompressiblen Fluid (ein gasförmiges Medium) gefüllte Spalt 116 als Federelement erhalten bleibt. Der Spalt 116 erfüllt somit dieselbe Aufgabe wie die Ausdehnungsräume 73, 74, 75 der Variante 60.
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In 11 ist ein vergrößerter Ausschnitt einer Seite des Näherungssensors 120 gezeigt. Das Gehäuse 101 ist mit dem verlängerten Seitenabschnitt 113 mit dem oberen Abschnitt 114 der Bodenplatte 102 verbunden, wobei in dem dazwischenliegenden Spalt das Dichtelement 111 angeordnet ist. Dieses Dichtelement 111 verhindert, dass das gasförmige Medium aus dem Raum 126 in den Innenraum 108 des Näherungssensors 120 gelangen kann.
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Das Schutzelement 121 ist Teil des Gehäuses 101 und umgibt die Seitenwandung 124 des Näherungssensors 120 zumindest teilweise und kann - wie dies in der 11 gezeigt ist - die Seitenwandung 124 auch komplett umgeben. Dieses Schutzelement 121 ist mit der Bodenplatte 102 mittels Verbindungselementen oder mittels eines Klebers verbunden, was jedoch in 11 nicht näher dargestellt ist.
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Das Schutzelement 121 verhindert, dass inkompressibles Material, zum Beispiel Staub oder Sand, in den Spalt 116 gelangen kann und so die federnden Eigenschaften dieses Spalts 116 beeinträchtigen kann. Damit kann der Näherungssensor 120 auch in stark verschmutzen oder staubigen Bereichen eingesetzt werden.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Näherungssensor
- 2
- Gehäuse
- 3
- Frontabschnitt
- 4
- Frontseite
- 5
- Rückseite
- 6
- Elektrischer Anschluss
- 7
- Außengehäuse
- 8
- Gewinde
- 9
- Schlaggewicht
- 10
- Pfeil
- 11, 12
- Bauteile
- 13
- Erster Abschnitt
- 14
- Seitenwandung
- 15
- Endkappe
- 16
- Zweiter Abschnitt
- 17
- Mittlerer Bereich
- 18
- Innenraum
- 19, 20
- Rasten
- 21, 22
- Nuten
- 23 bis 26
- Dichtwulste
- 27
- Elektronische Baugruppe
- 28
-
- 29
- Elektrisches Sensorelement
- 30
- Näherungssensor
- 31
- Gehäuse
- 32
- Frontabschnitt
- 33
- Endkappe
- 34
- Frontseite
- 35
- Rückseite
- 36
- Außengehäuse
- 37
- Gewinde
- 38
- Innenraum
- 39
- Elektronische Baugruppe
- 40
-
- 41
- Elektrisches Sensorelement
- 42
- Entlüftungsstopfen
- 43
- Entlüftungsöffnung
- 44
- Seitenwandung
- 45 bis 47
- Ausdehnungsräume
- 48
- Innenseite
- 49 bis 52
- Lüftungskanäle
- 53
- Elektrischer Anschluss
- 54
- Außenseite
- 55
- Schalenkern
- 56
- Schalenkern
- 57
-
- 58 59 60
- Näherungssensor
- 61
- Gehäuse
- 62
- Seitenwandung
- 63
- Frontseite
- 64
- Frontabschnitt
- 65
- Rückseite
- 66
- Endkappe
- 67
- Elektrischer Anschluss
- 68
- Innenraum
- 69
- Elektronische Baugruppe
- 70
- Elektrisches Sensorelement
- 71
- Schalenkern
- 72
- Außenseite
- 73 bis 75
- Ausdehnungsräume
- 76
- Innenseite
- 77
- Außengehäuse
- 78
- Schutzhülle
- 79 bis 81
- Biegebalkenfederbereiche
- 82 bis 84
- Stege
- 85
- Gewinde
- 86
- Außenseite
- 87 88
-
- 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100
- Näherungssensor
- 101
- Gehäuse
- 102
- Bodenplatte
- 103 bis 105
- Verbindungselemente
- 106
- Vorrichtung
- 107
- Wandabschnitt
- 108
- Innenraum
- 109
- Füllmasse
- 110
- Boden
- 111
- Dichtelement
- 112
- Frontabschnitt
- 113
- Seitenabschnitt
- 114
- Oberer Abschnitt
- 115
- Außenbereich
- 116
- Spalt
- 117
- Unterer Abschnitt
- 118
- Erstes Ende
- 119
- Zweites Ende
- 120
- Näherungssensor
- 121
- Schutzelement
- 122, 123
- Seitenwände
- 124
- Seitenwandung
- 125
- Hauptraum
- 126
- Raum
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102012223261 B4 [0004]
- DE 102012200478 A1 [0004]
- DE 102015221312 B3 [0005]