位置传感器制造技术

本发明专利技术涉及一种具有磁致伸缩材料波导的位置传感器，其中波导沿测量路径延伸并且配置用于传导由磁致伸缩触发的机械脉冲，还具有用于波导的壳体。提供了至少区域性地有弹性的定位元件，当壳体变形时该定位元件保持在壳体内；该定位元件具有沿测量路径延伸的凹槽并形成波导的容置部。根据本发明专利技术的位置传感器，凹槽具有沿测量路径延伸的狭缝；从横截面看，狭缝从接收部向上到达定位元件的边界；并且狭缝使得波导能横向插入接收部。本发明专利技术还包括制造根据本发明专利技术的位置传感器的方法。

【技术实现步骤摘要】
位置传感器
本专利技术涉及一种具有磁致伸缩材料波导的位置传感器，波导沿着测量路径延伸并且配置用于传导由磁致伸缩触发的机械脉冲，并且具有用于波导的壳体，特别是管状的壳体。
技术介绍
这样的传感器在DE19753805C2中和MTS公司的手册551019A(www.mtssensors.com/fileadmin/media/pdfs/551019.pdf)“TemposonicsPositionSensors”中通过示例的方式公开，并且特别地在工业测量中用于测量位置、长度或覆盖距离。波导可以是例如铁、镍或钴的铁磁材料的细棒、线或管，其可以有例如几厘米至多达几米的长度。例如以永磁体的形式在波导中产生磁场的所谓的“位置磁体”通常被贴附在需要被探测位置的组件上。位置磁体可以例如是环形并围绕波导。如果电流脉冲通过波导发送，则除了由位置磁体产生的磁场之外，还在波导的环境中产生相对于时间和位置可变的另外的磁场。由于位置磁体处的两个磁场相互作用，在波导中可以产生机械脉冲例如纵脉冲和/或扭转脉冲，并沿着测量路径移动。位置传感器的换能器通常用于将由波导所传导的机械脉冲转换为位置信号。换能器可以例如包括线圈或压电测量元件。换能器可以例如按照EP0882212B1中所描述设计。位置磁体的位置可以最终地通过机械脉冲的行进时间的测量来确定。基于磁致伸缩测量原理的位置传感器以非接触式方式工作并提供绝对值。该种位置传感器不需要重新校准，并且也适用于使用的不利条件。它们常配置为线性路径传感器。由于上述类型的传感器应经常在恶劣环境如增压液压缸中使用，用于波导的外壳必须相对稳定并且有抗性。测量路径一般相对较长，通常超过一米。这意味着薄的波导必须在这样大的路径上引入壳体并居中。在已知的系统中，通过布置在壳体内的丙烯酸管或玻璃纤维管对波导装护套。护套与波导之间以及护套与壳体之间的不可避免的间隙具有波导在操作中移动并且在过程中偏心的结果。此外，在实践中已经表明护套不能提供足够的对于冲击和震动的保护。在将波导引入具有一米或多米长度的丙烯酸管或玻璃纤维管中时，可能会发生波导的扭结或干扰。DE19753805C2公开的一种位置传感器，其中波导被支撑在绝缘材料的支撑件中。在装配中，压套与绝缘材料一起压在波导的轴向端部区域上。WO2016/128021A1公开了一种磁致伸缩路径测量设备，其中波导由弹性支撑软管所支撑，该软管进而布置在支撑管中。具有弹性支撑元件的磁致伸缩路径测量设备也公开在US2004/0090225A1、US2001/0017539A1和US6401883B1中。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种位置传感器，其可以容易地被制造，并且具有可以尽可能准确地定位并且以可靠的方式保持的波导。该目的通过具有实施例中的特征的位置传感器来实现。根据本专利技术的位置传感器包括至少局部地具有弹性的定位元件；其在变形中保持于壳体中；并且其具有沿着测量路径延伸并形成用于波导的容置部的凹槽。弹性定位元件可以用作位置传感器装配时的定位辅助件。由于其固有的弹性，定位元件在壳体中张紧。装配后，定位元件以这种方式牢固地保持在壳体中，附加的保持元件例如压套是不必要的。由于波导容置在被设置于限定位置的凹槽中，波导被可靠地固定在壳体中的位置。如果需要管状壳体中的波导定中心，定位元件可以用作定中心元件。在装配期间通过使用定位元件可以发生波导的自定中心。由于该原因，装配特别地被简化，因为一旦波导容置于定位元件的凹槽中，就不需要观察波导的位置。除了壳体中波导的位置以外，定位元件也实现机械阻尼，保护波导不受冲击和震动的损害。根据本专利技术，凹槽具有沿着测量路径延伸的狭缝；从横截面看，狭缝从接收部向上到达定位元件的边界；并且狭缝使得波导能横向插入接收部。本专利技术特别地适用于有关配置用于传导由磁致伸缩触发的扭转脉冲的波导。波导可以至少部分地且优选地沿整个测量路径容置于凹槽，且波导与凹槽之间具有小间隙。从而确保了由磁致伸缩效应引起的机械脉冲可以没有障碍地在波导中传播，并且由于脉冲的阻尼，测量值不会产生失真。另外，避免了波导的不必要的夹紧或压缩。本专利技术的一个实施例提供了，当上述定位元件变形时保持在壳体中时，定位元件在外围方向上完全地围绕容置在凹槽中的波导。优选地，定位元件沿着整个测量路径完全地围绕。波导以这种方式可靠地被定位和被保护。可以提供的是，相对于位置传感器的横截面，当上述定位元件保持在壳体中同时变形时，定位元件没有完全地外围方向地支撑在壳体的内壁处或与内壁接触的附加组件处。支撑区域之间的自由空间轴向延伸，优选地沿着整个测量路径，可用于容纳电线和/或与波导平行延伸的返回导体。通常还可以为位于壳体内壁处或与内壁接触的附加组件处的定位元件提供全面的支撑。根据本专利技术的另一个实施例，当定位元件处于未变形的起始状态时，凹槽朝向定位元件的纵向侧开口。之后在装配中不需要沿轴向方向将波导装入凹槽中，而是波导可以通过简单的方式从纵向侧插入凹槽。本专利技术的一个特别的实施例提供了，当定位元件处于未变形的起始状态时，凹槽具有采用钥匙孔形式的横截面形状。这在一定程度上是有利的，凹槽的窄缝状部分在定位元件变形时闭合，并且因此确保外围方向上波导的完整围绕，而宽的中心部分保持打开并形成波导的容置部。通常凹槽也具有矩形、三角形或梯形的横截面形状。优选地，当定位元件处于未变形的起始状态时，具有梯形的外横截面形状。利用这种形状，自动地在支撑点之间生成位于角区域的间隙或自由空间，并用于容纳电线和/或返回导体。优选地，梯形的较长边位于定位元件的纵向侧，凹槽的开口位于该纵向侧。该纵向侧在开口闭合时尺寸减小到例如至少基本地适应于另一纵向侧的尺寸。原则上，定位元件也可以具有圆形或椭圆形的外横截面形状以例如支撑与具有圆形或椭圆形横截面的壳体的内壁的全面接触。可以提供的是，凹槽具有相对于壳体的横截面居中布置的接收部。这样的定位元件实现位置传感器壳体中的波导的自定中心。根据本专利技术的另一个实施例，定位元件完全地由弹性材料制成。这样使得制造工艺特别地简单。优选地，定位元件特别是完全地由非磁性材料制成以避免对于测量值的影响。优选地，定位元件由包括一个或多个聚合物，特别是硅树脂的材料制成。这样的材料特别地具有高柔性和弹性。定位元件可以配置为挤出部。这样使得制造特别地简单并且廉价。本专利技术的另一个实施例提供了一种定位元件，其容置于中间管中，该中间管至少区域性地是柔性的，且进而壳体的内壁接触。柔性的中间管可以特别地用作位置传感器装配时的引入辅助件。可以提供的是，中间管在其整个面积上与壳体的内壁接触。优选地，中间管由减摩材料制成和/或具有减摩涂层。这样有助于将定位元件引入中间管中和/或将定位元件与中间管引入壳体中。中间管可以至少部分地由聚四氟乙烯或由硅树脂制成。这些材料有着特别地显著的减摩效果。中间管可以具有至少一个沿测量路径延伸的狭缝。这样的狭缝可以根据需要用于将定位元件横向引入中间管。另外地，狭缝可以确保中间管在径向方向上足够的柔性。优选地，中间管具有薄壁设计。作为例子，中间管可以具有在毫米分数范围内的壁厚度。也可以提供的是，定位元件容置于至少两个分离的并且至少区域性地柔性的壳元件的布置中，壳元件进而接触壳体的内壁。这有助于装配到壳元件仅从外部放置到定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种位置传感器(11)，具有磁致伸缩材料的波导(19)，所述波导(19)沿测量路径延伸并配置用于传导由磁致伸缩触发的机械脉冲；所述位置传感器(11)具有用于所述波导(19)的壳体，特别是管状的壳体(13)；并且所述位置传感器(11)具有定位元件(27、27’、27”)，所述定位元件(27、27’、27”)至少区域性地有弹性；所述定位元件(27、27’、27”)在变形时保持在所述壳体(13)中；并且所述定位元件(27、27’、27”)具有凹槽(50、50’、50”)，所述凹槽(50、50’、50”)沿测量路径延伸并形成波导(19)的容置部，其特征在于，所述凹槽(50、50’、50”)具有沿测量路径延伸的狭缝(52)；从横截面看，所述狭缝(52)从接收部(51)向上到达所述定位元件(27、27’、27”)的边界；并且所述狭缝(52)使得所述波导(19)能横向插入所述接收部(51)。

【技术特征摘要】
2016.09.29 DE 102016118522.11.一种位置传感器(11)，具有磁致伸缩材料的波导(19)，所述波导(19)沿测量路径延伸并配置用于传导由磁致伸缩触发的机械脉冲；所述位置传感器(11)具有用于所述波导(19)的壳体，特别是管状的壳体(13)；并且所述位置传感器(11)具有定位元件(27、27’、27”)，所述定位元件(27、27’、27”)至少区域性地有弹性；所述定位元件(27、27’、27”)在变形时保持在所述壳体(13)中；并且所述定位元件(27、27’、27”)具有凹槽(50、50’、50”)，所述凹槽(50、50’、50”)沿测量路径延伸并形成波导(19)的容置部，其特征在于，所述凹槽(50、50’、50”)具有沿测量路径延伸的狭缝(52)；从横截面看，所述狭缝(52)从接收部(51)向上到达所述定位元件(27、27’、27”)的边界；并且所述狭缝(52)使得所述波导(19)能横向插入所述接收部(51)。2.根据权利要求1所述的位置传感器，其特征在于，所述波导(19)至少部分地且优选地沿整个测量路径容置于所述凹槽(50、50’、50”)中，且所述波导(19)与所述凹槽(50、50’、50”)之间具有间隙。3.根据权利要求1或2所述的位置传感器，其特征在于，当所述定位元件(27、27’、27”)保持在所述壳体(13)中同时变形时，所述定位元件(27、27’、27”)在外围方向上完全地围绕容置在所述凹槽(50、50’、50”)中的所述波导(19)。4.根据前述任意一项权利要求所述的位置传感器，其特征在于，相对于所述位置传感器(11)的横截面，当所述定位元件(27、27’、27”)保持在所述壳体(13)中同时变形时，所述定位元件(27、27’、27”)没有完全地外围方向地支撑在所述壳体(13)的内壁(57)处或在与所述内壁(57)接触的附加组件(29、29’)处。5.根据前述任意一项权利要求所述的位置传感器，其特征在于，当所述定位元件(27、27’、7”)处于未变形的起始状态时，所述凹槽(50、50’、50”’)朝向所述定位元件(27、27’、27”)的纵向侧开口。6.根据前述任意一项权利要求所述的位置传感器，其特征在于，当所述定位元件(27)处于未变形的起始状态时，所述凹槽(50)具有采用钥匙孔形式的横截面形状。7.根据前述任意一项权利要求所述的位置传感器，其特征在于，当所述定位元件(27、27’)处于未变形的起始状态时，所述定位元件(27、27’)具有梯形的外横截面形状。8.根据前述任意一项权利要求所述的位置传感器，其特征在于，所述凹槽(50、50’、50”)具有相对于所述壳体(13)的横截面居...

【专利技术属性】
技术研发人员：赛义夫·伊斯兰·艾哈迈德，
申请(专利权)人：西克埃泰克有限责任公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE