[0001] Die Erfindung betrifft eine Aktorvorrichtung, mit einem in einem Bewegungsraum eines
Aktor-Gehäuses linear beweglichen Aktorglied, mit einer Mikrowellen-Positionsmesseinrichtung
zur Positionserfassung des Aktorglieds in dem Bewegungsraum, wobei das Aktorglied
bei einer Annäherung an die Positionsmesseinrichtung eine auf die Positionsmesseinrichtung
wirkende Druckwelle erzeugt, mit einer Hochfrequenz-Mikrowellen-Antennenanordnung
zum Senden und Empfangen von Mikrowellen, die von dem Aktorglied zumindest teilweise
reflektiert werden.
[0002] Eine derartige Aktorvorrichtung ist beispielsweise aus der
deutschen Offenlegungsschrift DE 102 05 904 A1 bekannt. Dort ist als eine Aktorvorrichtung ein pneumatischer Zylinder mit einem
Aktorglied, das durch einen Kolben des Zylinders gebildet wird, beschrieben. Die Positionsmesseinrichtung
enthält eine Hochfrequenz-Mikrowellen-Antennenanordnung zum Messen eines Abstandes
bzw. einer Position des Kolbens von einem ringförmigen Anschlag, der die Mikrowellen-Antennenanordnung
ringförmig umgibt. Der Kolben schiebt bei seiner Annäherung an die Mikrowellen-Antennenanordnung
eine Druckwelle vor sich her, die die Mikrowellen-Antennenanordnung mechanisch belastet
und so beispielsweise die Lage der Mikrowellen-Antennenanordnung relativ zu dem Gehäuse
verändert. Dadurch wird das Abstandssmesssignal, das die Positionsmesseinrichtung
erzeugt, verhältnismäßig stark beeinflusst. Es kann auch zu einem Ausfall des Messsignals
kommen.
[0003] Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Aktorvorrichtung der eingangs genannten
Art gegenüber mechanischen Einflüssen unempfindlicher auszugestalten.
[0004] Zur Lösung der Aufgabe ist bei einer Aktorvorrichtung der eingangs genannten Art
vorgesehen, dass sie eine vor der Mikrowellen-Antennenanordnung angeordnete dielektrische
Schutzabdeckungseinrichtung zum mechanischen Schutz der Mikrowellen-Antennenanordnung
aufweist, und dass zwischen der Schutzabdeckungseinrichtung und der Mikrowellen-Antennenanordnung
zur mechanischen Entkopplung der Schutzabdeckungseinrichtung von der Mikrowellen-Antennenanordnung
ein Abstand vorhanden ist, in den hinein sich die Schutzabdeckungseinrichtung infolge
der Druckwelle verformen kann.
[0005] Durch die erfindungsgemäße Schutzabdeckungseinrichtung ist die Position der Mikrowellen-Antennenanordnung
von Druck- und Temperatureinflüssen unbeeinflusst konstant oder zumindest im wesentlichen
konstant.
[0006] Die Schutzabdeckungseinrichtung kann sich in Folge der Druckwelle verformen, bleibt
aber mechanisch von der Mikrowellen-Antennenanordnung entfernt und leitet gegebenenfalls
vorhandene kinetische Restenergie des Aktorglieds, beispielsweise eines Kolbens eines
pneumatischen Zylinders, in das Aktor-Gehäuse ein, so dass die Mikrowellen-Antennenanordnung
durch die Druckwelle oder sonstige mechanische Einflüsse nicht beeinträchtigt wird.
Es ist also eine mechanische Entkopplung zwischen dem Gehäuse und der Mikrowellen-Antennenanordnung
vorhanden.
[0007] Die Schutzabdeckungseinrichtung besteht zweckmäßigerweise aus einem Kunststoff, der
eine kleine temperaturabhängige Volumenänderung aufweist. Als zweckmäßig haben sich
beispielsweise Polycarbonat-Werkstoffe, z.B. Lexan, Makrolon oder dergleichen, oder
flüssigkristalliner Copolyester (Liquid Cristal Polymere = LCP), z.B. Vectra, herausgestellt,
der gute Festigkeitseigenschaften und eine niedrige Wärmeausdehnung aufweist.
[0008] Die Schutzabdeckungseinrichtung ist elektrisch nicht leitfähig und bildet ein Dielektrikum,
so dass sie die Ausbreitung der Mikrowellen, die beispielsweise einen Frequenzbereich
von 10 MHz bis 25 GHz haben, nicht beeinträchtigt. Eine besonders zweckmäßige Variante
der Erfindung kann sogar vorsehen, dass die Schutzabdeckungseinrichtung eine Art sekundäres
Abstrahlsystem bildet, wobei beispielsweise die Dielektrizitätskonstante und/oder
die Geometrie der Schutzabdeckungseinrichtung auf die Mikrowellen-Antennenanordnung
und/oder die Geometrie des Aktor-Gehäuses abgestimmt sind, so dass sich die Mikrowellen
in einem vorbestimmten Mode oder in vorbestimmten Modes in dem Bewegungsraum ausbreiten.
[0009] Zweckmäßigerweise ist die Schutzabdeckungseinrichtung mit mindestens einer Wandung
des Gehäuses druckdicht verbunden, um die Mikrowellen-Antennenanordnung druckdicht
abzuschirmen. Diese Druckdichtigkeit wird beispielsweise durch Verkleben, Verschrauben,
Einrasten, Verschweißen oder dergleichen hergestellt. Bei der Wandung kann es sich
um eine Seitenwandungen, eine Umfangswandung oder eine Stirnwandung handeln. Die Schutzabdeckungseinrichtung
liegt vorteilhafterweise an einer Seitenwandung des Gehäuses an. Bei dieser Seitenwandung
kann es sich um eine Umfangswandung des Bewegungsraums und/oder des Deckels, einer
Stirnwandung des Deckels oder dergleichen handeln. Zwischen der jeweiligen Seitenwandung
des Gehäuses und der Schutzabdeckungseinrichtung ist zweckmäßigerweise mindestens
eine Dichtung angeordnet. Wenn die Schutzabdeckungseinrichtung an das Gehäuse angespritzt
oder angeklebt ist, ist eine solche Dichtung zwar vorteilhaft, jedoch nicht unbedingt
erforderlich.
[0010] Die Schutzabdeckungseinrichtung steht vorteilhafterweise in den Bewegungsraum hinein
vor. Die Schutzabdeckungseinrichtung weist in einer vorteilhaften Variante der Erfindung
einen Endanschlag für das Aktorglied auf. Beispielsweise bildet die Schutzabdeckungseinrichtung
eine Art Prallkörper und/oder Endlagendämpfer für das Aktorglied, z.B. den Kolben
eines pneumatischen Zylinders.
[0011] Die Schutzabdeckungseinrichtung bildet vorteilhafterweise einen Bestandteil eines
Fluidantriebs, insbesondere eines pneumatischen Arbeitszylinders. Es versteht sich,
dass die Schutzabdeckungseinrichtung auch bei elektrischen Antrieben prinzipiell einsetzbar
ist. Das Aktorglied wird durch einen Kolben bzw. einen Läufer des jeweiligen Antriebes
gebildet. Eine andere Variante der Erfindung kann vorsehen, dass die Schutzabdeckungseinrichtung
einen Bestandteil eines Fluidventils bildet, beispielsweise eines pneumatischen Ventils.
Das Aktorglied ist zweckmäßigerweise zum Antreiben des Ventilglieds vorgesehen. Beispielsweise
kann das Aktorglied einen Bestandteil des Ventilglieds bilden.
[0012] Bei den beiden letztgenannten Varianten hat die erfindungsgemäße Schutzabdeckungseinrichtung
zweckmäßigerweise mindestens einen mit dem Bewegungsraum verbundenen Fluidkanal. Dieser
Fluidkanal dient beispielsweise zum Verbinden des Bewegungsraums bzw. der Kolbenkammer
mit einem Fluidanschluss, beispielsweise einem Druckluftanschluss. Dem Fluidkanal
der Schutzabdeckungseinrichtung ist zweckmäßigerweise eine korrespondierende Ausnehmung,
beispielsweise ein Blindkanal, und/oder ein Vorsprung zugeordnet. Solche Kompensationsmittel
bewirken, dass sich die Mikrowellen in dem Bewegungsraum im wesentlichen symmetrisch
ausbreiten können.
[0013] Die Schutzabdeckungseinrichtung weist zweckmäßigerweise nämlich mindestens einen
Anschlagabschnitt auf, der einen Endanschlag für das Aktorglied bildet. Der Fluidkanal
ist beispielsweise in dem Anschlagabschnitt vorgesehen. Der Endanschlag steht vor
einen Abdeckabschnitt der Schutzabdeckungseinrichtung zum Schutz der Mikrowellen-Antennenanordnung
in Richtung des Bewegungsraumes vor, so dass das Aktorglied auf den Anschlagabschnitt
auftrifft, nicht jedoch auf den Abdeckabschnitt. Der Anschlagabschnitt führt mechanische
Energie seitlich an der Mikrowellen-Antennenanordnung vorbei und stützt sich an einer
Rückwand und/oder einer Seitenwandung des Gehäuses ab. Der Anschlagabschnitt ist beispielsweise
ringförmig und umgibt ringförmig die Mikrowellen-Antennenanordnung. Es versteht sich,
dass auch eine Art Stützen oder Streben vorgesehen sein können, die von einer Rückwand
des Gehäuses weg in Richtung des Bewegungsraumes vorstehen und einen Endanschlag für
das Aktorglied bilden.
[0014] Die Mikrowellen-Antennenanordnung ist zweckmäßigerweise mit einer hinteren Wandung
des Aktor-Gehäuses verbunden, die beispielsweise durch einen Deckel des Aktor-Gehäuses
gebildet ist. Zweckmäßigerweise ist auch die Schutzabdeckungseinrichtung mit diesem
Deckel verbunden. Zur Verbindung eignen sich beispielsweise ein Anspritz-, ein Klebe-
oder ein Schraubeverfahren. Insgesamt ist es zweckmäßig, dass der Deckel als eine
Art Deckelmodul mit angesetzter Schutzabdeckungseinrichtung an das Aktor-Gehäuse angesetzt
werden und dort befestigt werden kann, beispielsweise mit Hilfe von Bolzen, Klammern,
durch Kleben, Verschweißen oder dergleichen.
[0015] Das Aktor-Gehäuse, beispielsweise ein Deckel des Aktor-Gehäuses, bildet zweckmäßigerweise
einen Bestandteil der Mikrowellen-Antennenanordnung. Beispielsweise enthält die Mikrowellen-Antennenanordnung
eine Koppelsonde, die mit dem Gehäuse, das eine elektrische Leitungsstruktur darstellt,
zusammenwirkt. Die erfindungsgemäße Schutzabdeckungseinrichtung schützt die empfindliche
Koppelsonde vor mechanischer Belastung.
[0016] Die Schutzabdeckungseinrichtung ist zweckmäßigerweise ein Spritzgussteil. Die Schutzabdeckungseinrichtung
kann abseits von dem Aktor-Gehäuse hergestellt werden und später in das Aktor-Gehäuse
eingesetzt werden, beispielsweise eingeschraubt und/oder eingeklebt und/oder eingerastet
werden. Besonders bevorzugt ist aber, die Schutzabdeckungseinrichtung an das Aktor-Gehäuse,
beispielsweise einen Gehäusedeckel, anzuspritzen.
[0017] Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:
- Figur 1
- eine Querschnittsansicht einer Aktorvorrichtung, die mit einer erfindungsgemäße Positionsmesseinrichtung
ausgestattet ist, etwa entsprechend einer Linie A-A in Figur 2,
- Figur 2
- eine hintere Ansicht eines Deckels der Aktorvorrichtung gemäß Figur 1,
- Figur 3a
- eine perspektivische Explosionsdarstellung des Deckels der Aktorvorrichtung gemäß
Figur 2 mit einer Schutzabdeckungseinrichtung, einem Antennenpolkörper, und einem
Haltekörper zum Halten des Antennenpolkörpers im von dem Deckel entfernten Zustand,
- Figur 3b
- den Deckel mit den Komponenten gemäß Figur 3a im montierten Zustand,
- Figur 4
- eine perspektivische Ansicht des Antennenpolkörpers gemäß Figur 3a,
- Figur 5
- eine teilweise schematische Ansicht der Positionsmessvorrichtung der Aktorvorrichtung
gemäß Figur 1 im Querschnitt, und
- Figur 6
- eine Querschnittsansicht etwa entsprechend Figur 5 einer weiteren Aktorvorrichtung
mit einem zweiten Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schutzabdeckungseinrichtung.
[0018] Ein pneumatischer Arbeitszylinder 10 bildet eine Aktorvorrichtung 11, insbesondere
eine fluidtechnische Aktorvorrichtung. In einem Gehäuse 12 ist ein Kolben 13, der
ein Aktorglied 14 bildet, linear hin und her beweglich gelagert. Über Fluid- bzw.
Druckluftanschlüsse 15, 16 kann Druckluft 17 in eine Kammer 18, die einen Bewegungsraum
19 für das Aktorglied 14 bildet, eingebracht bzw. ausgelassen werden, um den Kolben
13 anzutreiben.
[0019] Ein Mittelteil 20 des Gehäuses 12, z.B. aus Metall, ist rohrartig ausgestaltet und
hat einen Innenquerschnitt, der mit einer Außenkontur des Aktorglieds 14 korreliert
und beispielsweise im wesentlichen kreisrund ist. Ein Lager-Deckel 23 und ein Abschluss-Deckel
24 am vorderen und hinteren Ende 21, 22 des Gehäuses 12 verschließen die Kammer 18
druckdicht. Beispielsweise sind zwischen einer Seitenwandung oder Umfangswandung 25
des Mittelteils 20, die die Kammer 18 außenseitig begrenzt, und den insbesondere aus
Metall bestehenden Deckeln 23, 24 Dichtungen 26, 27 angeordnet, beispielsweise O-Ringe.
Die Deckel 23, 24 sind mittels Bolzen 28 an das Mittelteil 20 angeschraubt. Die Bolzen
28 sind beispielsweise in wulstartige Verstärkungs- und Haltestege 29 eingeschraubt,
die sich in Längserstreckungsrichtung 30 des Arbeitszylinders 10 am Außenumfang des
Gehäuses 12 entlang erstrecken und in den Eckbereichen des Gehäuses 12 angeordnet
sind, das z.B. eine im wesentlichen rechteckige Außenkontur hat. Die Haltestege 29
enthalten z.B. im Bereich des Abschluss-Deckels 24 Bohrungen 74, durch die die Bolzen
28 durchgesteckt sind.
[0020] Der Kolben 13 ist mittels einer Schraubenanordnung 31 an eine Kolbenstange 32 angeschraubt.
Anstelle der Schraubenanordnung 31 kann auch eine Endlagendämpfungseinrichtung im
Bereich des Kolbens 13 angeordnet sein. Um den Kolben 13 herum verläuft ringförmig
eine Dichtung 33, die die Kammer 18 in zwei druckdicht voneinander isolierte Teilräume
unterteilt. Die Kolbenstange 32 bildet ein Kraftabgriffsglied, das den Lager-Deckel
23 durchdringt. An dem freien Ende der Kolbenstange 32 sind Befestigungsmittel 34,
beispielsweise ein Ringflansch, zur Befestigung zu betätigender Gegenstände angeordnet.
Die Kolbenstange 32 ist an einem Lager 35 des Lager-Deckels 23 geführt. Eine von der
Kolbenstange 32 durchdrungene Dichtung 36 des Lager-Deckels 23 bildet einen druckdichten
Abschluss der Kammer 18.
[0021] Mit Hilfe von Montagemitteln, die z.B. eine Montagebohrung am Lager-Deckel 23 umfassen,
ist die Aktorvorrichtung 11 an einer Halterung befestigbar.
[0022] Der Kolben 13 ist in Längserstreckungsrichtung 30 zwischen dem Lager-Deckel 23 und
dem Abschluss-Deckel 24 längsbeweglich (Pfeil 30'). Eine Positionsmesseinrichtung
40 misst den Abstand 41 des Aktorglieds 14 relativ zu einer Endlage 42 im Bereich
des Abschluss-Deckels 24. Die Positionsmesseinrichtung 40 arbeitet mit Hilfe von Mikrowellen,
beispielsweise im Bereich von 1 MHz bis ca. 25 GHz, zweckmäßigerweise etwa 3 bis 10
GHz, die eine Mikrowellen-Antennenanordnung 43 mit einer Koppelsonde 44 in den Bewegungsraum
19 aussendet, der zumindest an seiner Innenseite im wesentlichen elektrisch leitfähig
ist und somit eine Leitungsstruktur 45 für die Mikrowellen bildet.
[0023] Das Aktorglied 14 bildet ein Messobjekt 46, das die Mikrowellen reflektiert. In Abhängigkeit
von der jeweiligen Position des Messobjekts 46 in dem Bewegungsraum 19 - eine von
der Endlage 42 entfernte Stellung des Aktorglieds 14 ist in gestrichelten Linien dargestellt
- ändert sich die Phase von der Mikrowellen-Antennenanordnung 43 ausgesendeten und
empfangenen Mikrowellen. Anhand der Phasenlage und/oder der Laufzeit der Mikrowellen
kann eine Auswerteeinrichtung 47 der Positionsmesseinrichtung 40 die Position des
Aktorglieds 14 im Bewegungsraum 19 ermitteln und beispielsweise an eine nicht dargestellte
Steuerungsvorrichtung zur Steuerung der Aktorvorrichtung 11 melden, z.B. eine speicherprogrammierbare
Steuerungsvorrichtung. Die Auswerteeinrichtung 47 enthält beispielsweise eine Sendeeinrichtung
und eine Empfangseinrichtung zum Senden und Empfangen der Mikrowellen mittels der
Koppelsonde 44, und sonstige Bauteile 80, z.B. einen digitalen Signalprozessor, eine
Busankopplung, eine Sende- und/oder Empfangseinrichtung zum drahtgebundenen und/oder
drahtlosen Senden und Empfangen von Positionssignalen mittels einer Antenne 38 an
die übergeordnete Steuerung und dergleichen.
[0024] Die Auswerteeinrichtung 47 enthält beispielsweise eine Hochfrequenz-Platine 48 mit
nicht näher bezeichneten Bauteilen und Leiterbahnen zum Erzeugen bzw. Senden und Empfangen
von Mikrowellen sowie eine Auswerteplatine 49, die beispielsweise eine Busankopplung
enthält. Die Platinen 48, 49 sind elektrisch miteinander verbunden, beispielsweise
mit einem Steckerkabel 50. Ein Deckel 51 schützt die Platinen 48, 49, die z.B. in
einer Kammer 55 des Gehäuses 12 bzw. des Abschluss-Deckels 24 angeordnet sind, vor
Umwelteinflüssen.
[0025] Die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 enthält einen elektrisch isolierenden bzw. dielektrischen
Haltekörper 52, der beispielsweise eine gestufte, zylindrische Gestalt aufweist und
beispielsweise aus eine elektrisch isolierenden, insbesondere eine geringe Wärmeausdehnung
aufweisenden Kunststoff ist. Der Haltekörper 52 hält zentral, insbesondere koaxial,
einen zumindest außenseitig elektrisch leitfähigen Antennenpolkörper 54 der Mikrowellen-Antennenanordnung
43. Der Haltekörper 52 und somit die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 sind zentral,
insbesondere koaxial mit dem Mess- bzw. Bewegungsraum 19 an einer hinteren Stirnwandung
53 des Abschluss-Deckels 24 angeordnet, beispielsweise in eine entsprechende Ausnehmung
oder Aufnahme 85 an der Stirnwandung 53 eingesteckt, eingeklebt, eingeschraubt oder
in sonstiger Weise befestigt.
[0026] Erste Polflächen des Antennenpolkörpers 54 wirken mit zweiten Polflächen des Gehäuses
12/der Leitungsstruktur 45 zusammen. Der Antennenpolkörper 54 durchdringt den Haltekörper
52 und ist durch eine Leitung 84 elektrisch mit der Hochfrequenz-Platine 48 verbunden.
Die elektrisch leitende Stirnwand 53 und somit das Gehäuse 12 sind über eine z.B.
flexible Leitung 56 mit der Hochfrequenz-Platine 48 verbunden.
[0027] Eine vordere pilzartige Stirnwand 76 des Antennenpolkörpers 54, die vorn an einem
mittleren zylindrischen Antennenteil 77 angeordnet ist, das z.B. eine Ringnut 86 aufweisen
kann, steht zum Mess- bzw. Bewegungsraum 19 hin vor und ist mittels eines elektrischen
Leiterabschnitts 78 mit der Hochfrequenz-Platine 48 verbunden. Der Leiterabschnitt
78 ist durch den Haltekörper 52 und einen Kanal 87 der Stirnwandung 53 hindurch, zweckmäßigerweise
mit Isolationsabstand zu der Stirnwand 53, zu der Hochfrequenz-Platine 48 geführt
und direkt oder über die zweckmäßigerweise flexible Leitung 84 mechanisch entkoppelt
an die Hochfrequenz-Platine 48 angeschlossen. Die Stirnwand 76 liegt auf einer Stirnseite
88 eines Vorderteils 81 des Haltekörpers 52 auf, insbesondere auf kreissegmentartigen
Vorsprüngen 79. Das Vorderteil 81 weist einen größeren Umfang als ein hinterer Abschnitt
82 des Haltekörpers 52 auf, der in der Aufnahme 85 aufgenommen ist. Das Vorderteil
81 liegt auf der Stirnwand 53 vorn auf bzw. steht vor die Stirnwand 53 vor.
[0028] Von der Stirnwand 76 in Richtung des Bewegungsraums 19 weg gehen die Mikrowellen
von einem Koaxial-Mode in einen Hohlleitermode über.
[0029] Der Antennenpolkörper 54 ist beispielsweise ein im wesentlichen metallisches Einsatzstück,
das an den Haltekörper 52 geklebt und/oder geschweißt ist, insbesondere in den Aufnahmeraum
59 eingeklebt oder eingeschweißt ist. Eine Variante der Erfindung sieht vor, dass
der Antennenpolkörper 54 in einem Gussverfahren, insbesondere einem Spritzgussverfahren
mit dem Haltekörper 52 umspritzt wird.
[0030] Die Position der Mikrowellen-Antennenanordnung 43 relativ zu dem Gehäuse 12 bzw.
dem Bewegungsraum 19, insbesondere aber die Position des Antennenpolkörpers 54 relativ
zu der Leitungsstruktur 45, mit der die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 zusammenwirkt,
sind zur exakten Positionsbestimmung des Abstandes 41 wesentlich. Damit dieses Abstände
eingehalten werden und somit eine hohe Messgenauigkeit erzielt wird, sind bei der
Aktorvorrichtung 11 die nachfolgenden Maßnahmen getroffen.
[0031] Vor der Mikrowellen-Antennenanordnung ist eine Schutzabdeckungseinrichtung 60 angeordnet,
die die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 vor mechanischer Belastung durch das Aktorglied
14 schützt. Die Schutzabdeckungseinrichtung 60 enthält einen ringartigen Anschlagabschnitt
61, der vor einen deckelartigen Abdeckabschnitt 62 nach vorn in Richtung des Bewegungsraums
19 vorsteht und einen Anschlag 63 für das Aktorglied 14 bildet. Der Kolben 13 schlägt
beispielsweise mit einem ringartigen Vorsprung 37 an dem Anschlag 63 an. Der Vorsprung
37 kann ein fester oder elastischer, federnder Ring sein. Der Anschlagabschnitt 61
bildet eine Art Ring, der um die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 herum verläuft und
sich an der Rückwand bzw. hinteren Stirnwand 53 des Abschluss-Deckels 24 abstützt.
Somit werden mechanische Kräfte, die durch einen Aufprall des Aktorglieds 14 am Anschlag
63 hervorgerufen werden, in den Abschluss-Deckel 24 und so in das Gehäuse 12 eingeleitet
und von der Mikrowellen-Antennenanordnung 43 ferngehalten.
[0032] Der Abdeckabschnitt 62 bildet eine Art Boden oder Zwischendecke in dem Anschlagring
64, der im vorliegenden Fall einstückig mit dem Anschlagabschnitt 61 ist. Eine mehrteilige
Ausführung mit beispielsweise miteinander verschraubten und/oder verklebten Komponenten
einer erfindungsgemäßen Schutzabdeckungseinrichtung ist auch möglich.
[0033] Die Schutzabdeckungseinrichtung 60 dichtet die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 gegenüber
dem Druckraum bzw. Bewegungsraum 19 druckdicht ab. Beispielsweise ist der Abdeckabschnitt
62 einstückig mit dem Anschlagring 64, so dass zwischen diesen beiden Teilen keine
Druckwelle in Richtung der Mikrowellen-Antennenanordnung 43 vordringen kann. Ferner
sind außenseitig an dem Anschlagring 64 angeordnete Dichtungen 65, 66, z.B. O-Ringe
zwischen dem Außenumfang des Anschlagsrings 64 und der Umfangswandung 25 des Mittelteils
20 sowie einer Umfangswandung 67 des Abschluss-Deckels 24 angeordnet. Die Schutzabdeckungseinrichtung
60 hat beispielsweise Aufnahmen 65', 66', z.B. umlaufende Nuten, zur Aufnahme der
Dichtungen 65, 66.
[0034] Der Anschlagring 64 steht vor den Abschluss-Deckel 24 vor und erstreckt sich in das
Mittelteil 20 hinein. An seinem vorderen Abschnitt, zwischen dem Anschlag 63 und der
Zwischendecke, die den Abdeckabschnitt 62 bildet, begrenzt der Anschlagring 64 einen
Aufnahmeraum 68 für die Schraubenanordnung 31 oder eine nicht dargestellte Endlagendämpfungseinrichtung.
[0035] Zwischen der Schutzabdeckungseinrichtung 60 und der Mikrowellen-Antennenanordnung
ist ein Abstand 69 vorhanden, in den hinein sich der Abdeckabschnitt 62 verformen
kann, beispielsweise in Folge einer Druckwelle, die das Aktorglied 14 verursacht.
Somit sind die Schutzabdeckungseinrichtung 60 und die Mikrowellen-Antennenanordnung
43 mechanisch voneinander entkoppelt und die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 vor
Druckbelastung geschützt.
[0036] Die Schutzabdeckungseinrichtung 60 enthält einen Fluidkanal 70 zur Verbindung der
Kammer 18 mit dem Druckluftanschluss 16, der beispielsweise durch den Anschlagring
64 hindurch verläuft.
[0037] Damit sich die Mikrowellen in dem Bewegungsraum 19 im wesentlichen symmetrisch ausbreiten
können, ist dem Fluidkanal 70 als Kompensationsmittel 71 ein Blindkanal 72 zugeordnet,
der an der dem Fluidkanal 70 entgegengesetzten Seite des Anschlagrings 64 verläuft.
Der Blindkanal 72 endet an der Umfangswandung 67, d.h. die Umfangswandung 67 verschließt
den Blindkanal 72 radial außen. Die Kompensationsmittel 71 können auch beispielsweise
anstelle des Blindkanals 72 einen Vorsprung 73 aufweisen. Der Vorsprung 73 ist z.B.
ein Ring, ein Ringsegment, ein Kegel oder dergleichen.
[0038] Die Schutzabdeckungseinrichtung 60 besteht aus einem dielektrischen Material, insbesondere
aus einem Kunststoff mit geringer Volumenänderung in Abhängigkeit von thermischen
Änderungen, z.B. aus Lexan, Vectra oder dergleichen. Die Schutzabdeckungseinrichtung
60 ist auf das Abstrahlverhalten der Mikrowellen-Antennenanordnung 43 abgestimmt,
so dass sich die Mikrowellen, die von der Mikrowellen-Antennenanordnung 43 ausgesendet
werden, in einem vorbestimmten Mode in der Leitungsstruktur 45 bzw. dem Bewegungsraum
19 ausbreiten.
[0039] Die Schutzabdeckungseinrichtung 60 ist zweckmäßigerweise als Ganzes, wie z.B. in
Figur 3b dargestellt, an dem Abschluss-Deckel 24 vormontiert, beispielsweise eingesteckt,
eingeklebt, eingerastet und/oder eingeschraubt. Somit kann der Abschluss-Deckel 24
mit bereits montierter Schutzabdeckungseinrichtung 60 an dem Mittelteil 20 als ganzes
Modul befestigt werden. Die Schutzabdeckungseinrichtung 60 bildet zudem eine Art Deckel,
der verhindert, dass Druckwellen über die Mikrowellen-Antennenanordnung 43 hinweg
zu der Auswerteeinrichtung 47 gelangen, die an der Rückseite der Rückwand oder Stirnwand
53 des Abschluss-Deckels 24 geschützt angeordnet ist.
[0040] Ein vorderer Teil 90 der Schutzabdeckungseinrichtung 60 weist einen größeren Durchmesser
auf als ein hinterer Teil 91, so dass zwischen dem vorderen und dem hinteren Teil
90, 91 ein Anschlag 92, z.B. ein Versprung, gebildet ist. Wenn die Schutzabdeckungseinrichtung
60 in eine Aufnahme 93 des Abschluss-Deckels 24 eingesteckt wird, liegt der Anschlag
92 an einer Stirnfläche 94 der Umfangswandung 67 des Abschluss-Deckels 24 an. Somit
stützt sich die Schutzabdeckungseinrichtung 60 nicht nur an der hinteren Stirnwandung
53 des Abschluss-Deckels 24 ab, die den Boden der Aufnahme 93 bildet, sondern zusätzlich
auch an der Stirnfläche 94.
[0041] Das vor die Stirnwand 53 vorstehende Vorderteil 81 des Haltekörpers 52 wird von der
Schutzabdeckungseinrichtung 60 druckdicht umschlossen, um mechanische Belastungen
durch das Aktorglied 14 bei dessen Annäherung an die Mikrowellen-Antennenanordnung
43 zu verhindern. Das Vorderteil 81 bzw. die Stirnwand 76 des Antennenpolkörpers 54
sind in einer Kammer 57 der Schutzabdeckungseinrichtung 60 mit dem Abstand 69 angeordnet.
Die Kammer 67 wird durch den bodenartigen Abdeckabschnitt 62 sowie eine hintere Seitenwandung
58 gebildet, die einen Bestandteil des Anschlagabschnitts 61 ist.
[0042] Ein in Figur 6 dargestellter pneumatischer Arbeitszylinder 10', das heißt eine Aktorvorrichtung
11, gleicht im wesentlichen dem Arbeitszylinder 10. Soweit in Figur 6 gleiche oder
gleichartige Komponenten dargestellt sind wie bei dem vorherigen Ausführungsbeispiel,
sind dieselben Bezugszeichen oder teilweise mit einem Index' veränderte Indizes verwendet.
[0043] Im Unterschied zu der Schutzabdeckungseinrichtung 60 steht die Schutzabdeckungseinrichtung
weniger weit in Richtung des Mess- bzw. Bewegungsraums 19' vor. Sie enthält keine
Fluidkanäle, so dass auch keine Kompensationsmittel erforderlich sind. Die Schutzabdeckungseinrichtung
60' stützt sich vollständig an einer vorderen Stirnwand 53' eines Abschluss-Deckels
24' ab. Ein Anschlagring 64', der einen Anschlagabschnitt 61' bildet, steht in Richtung
des Bewegungsraums 19' vor und bildet einen Anschlag 63' für den Kolben 14'. Ein Abdeckabschnitt
62' ist nach hinten hinter den Anschlag 63' zurückversetzt und liegt mit einem Randbereich
95 an der Stirnwand 53' an.
[0044] Eine Aufnahme 85' des Abschluss-Deckels 24' für die Mikrowellen-Antennenanordnung
43 ist gegenüber der Stirnwand 53' tiefer, so dass die Mikrowellen-Antennenanordnung
43 gegenüber der Stirnwand 53' zurückversetzt ist und einen Abstand 69' zu dem Schutzdeckelboden
bzw. Abdeckabschnitt 62' aufweist. In den Abstand 69' hinein kann sich der Abdeckabschnitt
62' beispielsweise in Folge einer durch das Aktorglied 14' verursachten Druckwelle
verformen. Die Ankopplungsplatine 49' ist über eine Leitung 96 mit einer nicht dargestellten
Steuerungsvorrichtung für den Arbeitszylinder 10' drahtgebunden verbunden, der sie
Positionsmesssignale über die Position des Aktorglieds 14' im Bewegungsraum 19' sendet.
[0045] Der Abstand 69' kann auch zumindest teilweise mit einem nachgiebigen, insbesondere
elastischen Material ausgefüllt sein.
1. Aktorvorrichtung, mit einem in einem Bewegungsraum (19, 19') eines Aktor-Gehäuses
(12, 12') linear beweglichen Aktorglied (14, 14'), mit einer Mikrowellen-Positionsmesseinrichtung
(40) zur Positionserfassung des Aktorglieds in dem Bewegungsraum (19, 19'), wobei
das Aktorglied bei einer Annäherung an die Positionsmesseinrichtung eine auf die Positionsmesseinrichtung
(40) wirkende Druckwelle erzeugt, mit einer Hochfrequenz-Mikrowellen-Antennenanordnung
(43) zum Senden und Empfangen von Mikrowellen, die von dem Aktorglied (14, 14') zumindest
teilweise reflektiert werden, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine vor der Mikrowellen-Antennenanordnung angeordnete dielektrische Schutzabdeckungseinrichtung
(60, 60') zum mechanischen Schutz der Mikrowellen-Antennenanordnung aufweist, und
dass zwischen der Schutzabdeckungseinrichtung und der Mikrowellen-Antennenanordnung
zur mechanischen Entkopplung der Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') von der Mikrowellen-Antennenanordnung
ein Abstand (69) vorhanden ist, in den hinein sich die Schutzabdeckungseinrichtung
infolge der Druckwelle verformen kann.
2. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') mit mindestens einer Wandung (25, 67) des
Gehäuses (12, 12') druckdicht verbunden ist, so dass die Mikrowellen-Antennenanordnung
(43) druckdicht abgeschirmt ist.
3. Aktorvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') auf das Abstrahlverhalten und/oder das
Empfangsverhalten der Mikrowellen-Antennenanordnung (43) abgestimmt ist.
4. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') an einer Seitenwandung (25, 67) des Gehäuses
(12, 12'), insbesondere einer Seitenwandung (67) eines Deckels und/oder einer Seitenwandung
(25) des Bewegungsraums (19, 19'), anliegt.
5. Aktorvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen der Seitenwandung (25, 67) des Gehäuses (12, 12') und der Schutzabdeckungseinrichtung
(60, 60') mindestens eine Dichtung (65, 66) angeordnet ist.
6. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand (69) zwischen der Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') und der Mikrowellen-Antennenanordnung
(43) durch die Schutzabdeckungseinrichtung, insbesondere eine Kammer (57) in der Schutzabdeckungseinrichtung,
gebildet ist.
7. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') in den Bewegungsraum (19, 19') hinein vorsteht.
8. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') einen End-Anschlag (63, 63') für das Aktorglied
(14, 14') bildet.
9. Aktorvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') mindestens einen Anschlagabschnitt (61,
61') aufweist, der einen End-Anschlag für das Aktorglied (14, 14') bildet und vor
einen Abdeckabschnitt (62, 62') der Schutzabdeckungseinrichtung zum Schutz der Mikrowellen-Antennenanordnung
(43) in Richtung des Bewegungsraums (19, 19') vorsteht, und dass der mindestens eine
Anschlagabschnitt (61, 61') seitlich an der Mikrowellen-Antennenanordnung (43) vorbei
verläuft und sich an einer Rückwand und/oder einer Seitenwand (67) des Gehäuses (12,
12') abstützt.
10. Aktorvorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine Anschlagabschnitt (61, 61') im wesentlichen ringförmig ist.
11. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen-Antennenanordnung (43) mit einer hinteren Wandung des Aktor-Gehäuses
(12, 12') (12, 12'), insbesondere einem Deckel des Aktor-Gehäuses (12, 12'), verbunden
ist.
12. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das Aktor-Gehäuse (12, 12') (12, 12'), insbesondere ein Deckel des Aktor-Gehäuses,
einen Bestandteil der Mikrowellen-Antennenanordnung (43) bildet.
13. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') einen Bestandteil des Aktor-Gehäuses (12,
12'), insbesondere eines Deckels des Aktor-Gehäuses, bildet.
14. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') in das Aktor-Gehäuse (12, 12') eingeschraubt
und/oder eingeklebt und/oder eingerastet und/oder an das Aktor-Gehäuse (12, 12'),
insbesondere einen Deckel (24) des Aktor-Gehäuses (12, 12'), angespritzt ist.
15. Aktorvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen Fluidantrieb, insbesondere einen pneumatischen Arbeitszylinder (10, 10'),
bildet, und dass das Aktorglied (14, 14') durch einen Kolben (13, 13') gebildet ist.
16. Aktorvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass sie ein Fluidventil, insbesondere ein pneumatisches Ventil, bildet, und dass das
Aktorglied (14, 14') zum Antreiben des Ventilgliedes vorgesehen ist.
17. Aktorvorrichtung nach Anspruch 15 oder 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Schutzabdeckungseinrichtung (60, 60') mindestens einen mit dem Bewegungsraum
(19, 19') verbundenen Fluidkanal (70) aufweist.
18. Aktorvorrichtung nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass dem mindestens einen Fluidkanal (70) ein Kompensationsmittel (71), insbesondere eine
korrespondierende Ausnehmung oder ein Blindkanal (72), zugeordnet ist, so dass sich
die Mikrowellen in dem Bewegungsraum (19, 19') im wesentlichen symmetrisch ausbreiten
können.