CN101611230B - 位置传感装置以及配置该位置传感装置的执行器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及位置传感装置以及配置该位置传感装置的执行器。该执行器(7)的位置传感装置(44、45)，具有一个用于运动的执行元件(8)导向的导向壳体(11)和一个传感器(54)，后者用于产生显示执行元件(8)的位置或显示与执行元件(8)联动的外部物体(9)尤其是滑架(12)的位置的位置信号(90)，当执行元件(8)或物体(9)位于传感器(54)的探测范围(53)内时。位置传感装置(44、45)具有一个第一和至少一个第二光学显示器(161、162)，用以显示传感器(54)产生的位置信号(90)，且两个显示器(161、162)相隔这样的距离，即两个显示器(161、162)的至少一个是可见的，当另一个显示器被执行元件(8)或被与执行元件(8)联动的物体(9)遮盖时。

Description

位置传感装置以及配置该位置传感装置的执行器

技术领域

本发明涉及一种执行器的位置传感装置，具有一个用于运动的执行元件导向的导向壳体和一个传感器，后者用于产生显示该执行元件的位置或用于产生显示一个与该执行元件联动的外部物体尤其是一个滑架的位置的位置信号，当该执行元件或该物体位于这个传感器的探测范围之内时。此外，本发明涉及一种配有该位置传感装置的执行器。

背景技术

该执行器例如是一个气动的直线传动装置。例如DE 19514846B4提出了一种带有位置传感装置安装槽的直线传动装置。在导向壳体上延伸的安装槽中设置一个磁性传感器，该传感器可被滑架上的磁性元件操作。当该滑架移到位置传感装置上方时，该位置传感装置便释放一个位置信号。但滑架随即遮盖位置传感装置。这样例如就难于找到安装槽中的位置传感装置的精确位置。

发明内容

所以本发明的目的是提出一种易于搬动的位置传感装置以及一种配有该位置传感装置的执行器。

对上述位置传感装置来说，这个目的是这样实现的：该位置传感装置具有一个第一和至少一个第二光学显示器来显示传感器产生的位置信号，且这两个显示器相隔这样的距离，即显示器的至少一个是可见的，如果另一个显示器被执行元件或被与该执行元件联动的物体遮蔽的话。

根据本发明，位置传感装置具有显示位置信号用的一个第一和至少一个第二光学显示器。当传感器在其探测范围内探测到一种物体例如旋转传动和直线传动的上述滑架或被执行元件传动的其他部件时，传感器便产生位置信号。显示器之一总是保持可见，如果另一个显示器被该物体例如滑架遮蔽的话。滑架例如是不对称的，所以，它在第一位置例如直线位置时遮蔽第一显示器，但第二显示器可使传感器动作发出信号。在第二位置时，例如在位置传感装置布置在执行器例如直线传动装置的安装槽的相反的安装位置时，第二显示器保持可见，而第一显示器则在位置传感装置的探测范围内被滑架或别的物体遮蔽。

位置传感装置可具有一个带有向内对准传动装置导向壳体的一定探测区的传感器和/或一个带有向外对准一定探测区的传感器，后者例如探测该物体即滑架。

执行器最好是气动式的、但也可是电气的或电磁的传动原理。作为所谓的混合执行器或混合传动装置，执行器也可设计成电和流体技术例如气动的组合执行器。

优先是一种气动的或电动的旋转或直线传动装置。

在导向壳体的内部例如有一个可用压缩空气操作的直线运动的活塞，该活塞借助一个卡住导向壳体纵缝的活塞元件与滑架连接并驱动该滑架直线运动。当然，活塞也可用电磁方式驱动或用两种方式即既是电磁式的又是气动式的。此外，该滑架可作为电气直线驱动特别是直线直接驱动的转子设计或与一个转子连接。

显示器最好是可同步操作的。例如两个显示器具有一个专用的发光元件，传感器通过一个共同的电路控制该发光元件。本发明的实施方案也可以两个显示器配置一个共同的发光元件。在该发光元件和至少一个显示器之间是一个或多个例如用玻璃或塑料制成的光导体。

传感器的探测范围最好对称地布置在至少两个显示器之间。

显示器例如布置在位置传感装置的顶面。也即如果位置传感装置安装在一个支座中例如执行器上的一个安装槽中，则这至少两个显示器最好是在位置传感装置的一个可见的显示范围内。在这种情况下，位置传感装置的其他壁或壁段位于该槽中，而显示范围则特别是在该位置传感装置的顶面是可见的。

位置传感装置最好具有一个光学标记，该标记标出传感器的探测范围。所谓标记指的是直线标记、交叉标记之类。也可用与探测区对应的一个面作为标记。

本发明的基本思路是，即使一个物体例如直线驱动的滑架遮蔽了显示器之一，另一个显示器总是露出和可见的。所以操作者可方便地调节例如旋转或直线驱动的安装槽中的位置传感装置。

位置传感装置最好具有至少一个电感的或电容的或光学的传感器。这样，位置传感装置在执行元件上、在滑架上或在已知连接的部件例如附件上或在其他被探测的部件上就不需要信号发生器，而是独立地进行工作的。这个传感器的探测范围可对准导向壳体的内部或最好对准导向壳体的例如面向滑架的外部区域。位置传感装置例如具有一个车载电容或电感振荡器，其磁场可通过从旁驶过的滑架来影响，所以位置传感装置可探测到滑架的位置。滑架例如在电感原理时是导磁的，但本身不用磁体。而在电容原理时，则滑架的电导率或例如与空气明显差别的滑架的电介质足可“干扰”位于探测范围内的电场，所以位置传感装置可测定滑架的位置。

在光学原理时，位置传感装置最好具有一个车载光源。探测范围例如是一个光学探测范围。光被滑架反射或吸收，这可通过光学传感器来测定。

探测范围最好垂直于支座例如垂直于安装槽。电感式、电容式或光学传感器的探测范围在任何情况下最好不对准导向壳体的内部，而是向外取向。探测范围例如构成场瓣状。

探测范围的空间确定的支持措施例如可用屏蔽装置或场导装置。

屏蔽装置屏蔽电感或电容传感器例如使之不受外部干扰场或来自导向壳体内部的影响，例如气动或电动直线驱动装置的布置在执行元件上的磁体产生的影响。屏蔽装置例如可设置在位置传感装置的壳体中。屏蔽装置也可设置在支座例如安装槽中。

场导装置适用于把励磁场转向到传感器的方向或从传感器转向到被测物体例如滑架的方向。例如可用特别是具有很小剩磁的场导板或屏蔽板。

位置传感装置例如可用导线接通。但特别优先用无线接口，以便发送传感器数值或接收控制指令。控制指令例如用于传感器数值或位置传感装置参数的询问。

位置传感装置可按常规方式确定参数，其中例如开关门限等可根据外部预先给定的控制指令在接口处编入程序。此外，例如可在位置传感装置上设置一个电位计或别的执行机构来确定极限值或阈值。最好是一种所谓的培训模式或教学模式来进行位置传感装置的参数确定和/或编程。

执行器上的支座最好设计成一个安装槽。位置传感装置(也可设置多个位置传感装置)在该安装槽中例如可直线移动。位置传感装置最好具有例如紧固件、弹簧垫、紧固螺钉尤其是偏心紧固螺钉之类的锁紧件，以将其锁定在该支座例如安装槽中。

根据本发明的一个本身就代表一种独立发明的方案，即使只有一个唯一的显示器，位置传感装置也至少具有一个第二传感器。第一传感器的探测范围向外取向，该传感器以磁性方式但最好以感性、容性或光学方式工作，而第二传感器的探测范围则向内取向。向内取向的传感器例如探测执行元件例如活塞的位置。该活塞在导向壳体中沿着一条回转通路或呈直线来回运动。按此方式有利于实现冗余度：向内取向的第二传感器探测执行元件，而向外取向的第一传感器则探测外部物体例如滑架。如果该滑架例如相对于该执行元件运动，则可例如测出该滑架相对于执行元件的相对位置。只要该执行元件和滑架相互固定连接，则可按此方式获得一个冗余度。只有当两个传感器发送一致的位置值时才存在无干扰的运行状态。

也即第二传感器可以是一个感性的或容性的传感器，但最好是一个可探测导向壳体内部的励磁场的磁性传感器，该励磁场例如通过气动缸的活塞上的一个磁体来产生。

为了导向壳体内部的励磁场不影响探测范围向外取向的传感器(或多个传感器)，应在探测范围向内和向外取向的传感器之间设置屏蔽装置。

最好至少一个第一和第二传感器的探测范围是相互可调的。为此，例如设置场导装置和/或屏蔽装置来影响和相对相互改变相应的探测范围。此外，外壳内的传感器也可以是相互移动的。

传感器最好具有一个共同的接口，例如一个有线的或无线的接口。这样就可减少布线费用或通信费用。

附图说明

下面结合附图来详细说明本发明的实施例。附图表示：

图1直线传动装置的立体斜视图，在该传动装置上布置有两个本发明位置传感器；

图2图1直线传动装置的位置传感装置的侧视图；

图3图2位置传感装置的俯视图；

图4图2位置传感装置的外壳的内部透视图；

图5图1直线传动装置的部分透视图；

图6图5直线传动装置的前视图，图中标出了位置传感装置的探测范围；

图6a图6位置传感装置的详图；

图7本发明位置传感装置另一实施例的大致相当于图6a的视图；

图8带有两个传感器的本发明位置传感装置的另一个本身代表一个独立发明的大致相当于图7的部分示意图。

具体实施方式

在图1中示出了一个直线传动装置作为本发明执行器7的例子。在直线传动装置10的导向壳体11上有一个滑架12进行来回导向运动。滑架12被驱动并构成一个执行元件8。

滑架12的导向件13例如一个槽在导向壳体11的导向件14上进行导向运动。导向件14布置在导向壳体11的中部16的上侧15。导向件14例如是一个燕尾状的凸起部，它镶嵌在一个构成导向件13的燕尾槽中。在中部16的纵向两端上分别布置一个例如用螺钉18拧在中部16上的头部17。内端面19构成滑架12的纵向止挡20并由此界定滑架12的直线终端位置。

图6中示意示出的电动机21构成驱动滑架12用的电驱动装置22。电动机轴23穿通例如头部17之一上的孔24中并驱动传动带26例如齿形皮带或摩擦皮带的传动轮25。最好在每个头部17内都配置一个传动轮25或一个无传动的转向轮，以便传动带26通过它进行转向。最好在每个头部17设置电动机21的连接孔24。孔24可设置在头部17的相反的两侧27、28上，这样电动机轴便可从两侧插入头部17。

传动带26的下回行段30即空转回行段经过导向壳体11的内腔29。传动带26的上回行段即负荷回行段在上侧15的一个导向件32中进行导向运动并带动滑架12一起运动。负荷回行段31与滑架12联动。锁紧件33例如对着滑架12锁紧传动带26。所以电动机21用皮带传动装置34传动滑架12。

此外，还可用气动传动原理，例如可在内腔29中布置一个可用压缩空气操作的活塞35。活塞35构成一个执行元件8。头部例如可做成与头部17类似，相应的压缩空则供入孔24中。此外，如图5示意示出，连接件37例如在导轨32的范围内卡住相应导向壳体的纵缝38并与滑架12连接。

此外，锁紧件33构成一个可在导轨32内进行导向运动的导向件。导轨32在导向件14旁边的上侧15上延伸。

构成位置传感装置44、45的支座42、43的安装槽40、41平行于导向件14或导轨32延伸。滑架12在止挡20之间沿其直线行程39的位置可用位置传感装置44、45测定。

位置传感装置44、45可在安装槽40、41中沿其直线行程39进行纵向定位并用锁紧件46锁紧。锁紧件46例如具有紧固螺钉47，用以把位置传感装置44、45的传感器外壳48锁定在安装槽40、41中。

锁紧件46也可有选择地包括一个锁紧凸部49，该凸部有利于弹性地凸出在传感器外壳48前面。例如图7的位置传感装置44就具有这种凸部49。在这种情况下，传感器外壳48就可扣入安装槽40、41中，而锁紧凸部49在进入槽40、41时在传感器外壳48的方向偏移，所以锁紧凸部可在槽凸部50从旁边插在槽40、41的上侧，而后在传感器外壳48定位在槽40、41中时重新向外凸出并紧贴到槽凸起50的下侧或槽40、41的侧壁上。

安装槽40、41布置在导向壳体11的外侧，例如设置在上侧15和侧面65之间的导向壳体11的一个倾斜段64上。滑架12的一个向下凸出的区段66达到位置传感装置44、45的探测范围。滑架12的上侧67设置有例如安装孔、锁紧件之类的紧固件68，用以固定滑架12上的物品例如被输送的物料。

位置传感装置44、45以有线方式例如通过导线51连接到例如控制装置52上并把滑架12的位置告知控制装置52。导线51最好布置在槽40、41中。

位置传感装置44、45具有第一和第二显示器161、162，当位置传感装置44、45的传感器54在其探测范围53内探测到一个物体例如滑架12时，其中至少一个显示器保持可见。也即滑架12可遮盖其中的一个显示器161或162，但其中的另一个显示器161、162仍保持可见。滑架12例如出现在这样的直线位置，在该处，它在传感器44附近遮盖显示器162，而显示器161则布置在滑架12旁边的一定范围内，或布置在滑架12的切口内，所以是看得见的。

印制板149例如印制电路板布置在传感器外壳148中。传感器外壳158例如可用锁紧件46锁定在一个安装槽40或41内并可调节。在这种情况下，用显示器161、162可在安装槽40或41以外看得见显示范围171。锁紧件46包括一个紧固螺钉47，该螺钉在紧固状态内至少部分地凸出传感器外壳148的底边。紧固螺钉47在凹槽142穿通传感器外壳148，其底面143相对于顶面144向后移动，所以螺钉47的头部在位置传感装置44、45的安装好的状态内不凸出传感器外壳148的顶面144。

带有一个连接触头或插头142的电连接导线148在连接孔145穿通传感器外壳148。位置传感装置44、45有导线51例如可连接到控制装置52上。

导线51连接在接线盒150上，后者定位在接线孔145的范围内。导线149a从接线盒150引到印制电路板149。

位置传感装置44、45的探测范围53对准导向壳体11的外区80例如对准滑架12的方向。传感器54最好是一个带有电感或电容的振荡回路55的感性或容性传感器。由该振荡回路或振荡器55产生的磁场或电场确定探测范围53。当滑架12进入探测范围53时，振荡回路55的磁场或电场受到影响例如受到干扰，于是传感器54便可确定滑架12存在于其相应的位置，所以在滑架12上不需要磁体。

但也可不用传感器54或除它以外还用一个磁性传感器54a，后者通过一个任意设置在滑架12上的磁体69进行操作。

探测范围53与支座42、43例如与安装槽40、41垂直。

带有一个励磁线圈155的振荡回路55在印制电路板149安装好的状态内位于传感器外壳148的一个支座或凹槽159中。例如包括一个比较器的处理装置156借助振荡回路55的信号产生位置信号90，该信号通过线路51发送到位置传感装置44、45。

当物体9例如滑架12出现在探测范围53内时产生位置信号90。探测范围53例如通过场导装置157例如导板158来确定。很明显，通过振荡回路55的适当设计或计算也可调节探测范围53的合适取向的场特性，并由此不需要场导装置。

此外，位置传感装置44、45可具有一个探测范围指向执行器内部的传感器54b。传感器54b例如是一个感性或容性传感器或最好是一个磁性传感器例如舌簧触点、磁阻传感器等等，它通过执行元件8例如活塞35上的磁体61的激励磁场63启动。

操作者可在外部通过标记160看出探测范围53。标记160例如是一个标出探测范围53边界的十字形标记。

发光元件163例如发光二极管位于传感器外壳148顶面144上的窗口14下方。当物体9位于其探测范围53内时，传感器144使发光元件163发光。发光元件163按一定的直线间距布置并对称于探测距离53。不言而喻，原则上发光元件或显示器到本发明位置传感装置的相应探测范围也可按不同的间距进行布置。

图3示意示出了本发明的另一种实施方式。当物体9位于其探测范围53内时，光导体166从一个共同的发光元件例如发光二极管167引到窗口164，该发光二极管由传感器54点亮。

下面说明的实施例具有部分相同或相似作用的部分，例如位置传感装置44、45，所以这部分仍用相同的附图标记。其他实施例存在的特征，特别是内部物体和执行器的传感探测和附加外部物体的探测、无线信号传输也适用于位置传感装置44，50。

在图7中示出的位置传感装置44’具有部分像位置传感装置44、45那样的相同组成部分。位置传感装置44’在图7中只是部分地插入槽40中并在完全安装到槽底时继续插入槽40中。

屏蔽装置59屏蔽位置传感装置44、45、44’的探测范围53，以免受到不希望的外场影响。屏蔽装置59例如包括一块屏蔽板60，该屏蔽板保护振荡回路55免受来自导向壳体11内部的影响，例如在任意示出的活塞35上的磁体61的励磁场63的影响。

此外，在支座42的范围内例如在底部或在安装槽40的底部下方可设置一块屏蔽板62并构成屏蔽装置59。屏蔽板62例如屏蔽位置传感装置44、45的磁体61的励磁场63。

位置传感装置44’具有场导装置57例如导板，这种导板装在传感器外壳48两侧。场导装置57使磁场56转向到振荡回路55的方向。

在图8中示出的位置传感装置70部分地具有与位置传感装置44、45相同的组成部分，这些相同的组成部分相应地用相同的附图标记表示。下面对位置传感装置70的不同功能和组成部分进行说明。

位置传感装置70具有一个用于把传感器值发送到例如控制装置52的无线接口71，接口71例如是一个WLAN接口(无线局域网)。

接口71是第一传感器74和第二传感器75的共同接口，其中第一传感器74的探测范围73向外取向，即对准滑架12的方向，而第二传感器75则具有一个对准导向壳体11内部的探测范围76。第一传感器74例如是一个光学传感器，该传感器通过滑架12尤指滑架12的区段66的反射或阴影来进行启动；而第二传感器75则最好是一个通过磁体61的励磁场63来操作的磁性传感器，传感器75例如是霍耳传感器、舌簧触点、磁阻传感器或类似的传感器。

为了探测范围73、76不重叠和两个传感器74、75不交替干扰，构成屏蔽装置的屏蔽板78布置在两个传感器74、75之间。

传感器74、75在传感器壳体48内最好可相互例如平行于滑架12的直线行程39运动。

显然，在别的传动原理时，滑架12例如可通过直线直接传动装置进行传动，这时滑架可以是直线传动装置的转子。此外，也可用其他类型的传动装置例如循环球传动装置、齿条传动装置等来代替皮带传动装置。

Claims (27)

1.一种执行器(7)的位置传感装置，具有一个用于运动的执行元件(8)导向的导向壳体(11)和一个传感器(54)，所述传感器用于产生显示执行元件(8)的位置或显示与执行元件(8)联动的滑架(12)的位置的位置信号(90)，当所述执行元件(8)或所述滑架(12)位于传感器(54)的探测范围(53)内时，其特征为，该位置传感装置具有显示传感器(54)产生的位置信号(90)用的一个第一和至少一个第二光学显示器(161、162)，且两个显示器(161、162)相隔这样的距离，即两个显示器(161、162)的至少一个是可见的，当另一个显示器被执行元件(8)或被与执行元件(8)联动的滑架(12)遮盖时。

2.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，在执行器(7)上安装好的状态内，在所述滑架(12)的第一位置时，第一光学显示器(161)被所述滑架(12)遮盖，所述至少一个第二光学显示器(162)保持可见；而在所述滑架(12)的第二位置时，所述至少一个第二光学显示器(162)被所述滑架(12)遮盖，而第一光学显示器(161)则是可见的。

3.按权利要求1或2的位置传感装置，其特征为，每个显示器(161、162)都具有一个单独的发光元件(163；167)。

4.按权利要求1或2的位置传感装置，其特征为，显示器(161、162)具有一个用于通过一个光导体(166)照射所述显示器(161、162)中的至少一个的共同发光元件(163；167)。

5.按权利要求1或2的位置传感装置，其特征为，传感器(54)的探测范围(53)位于至少两个显示器(161、162)之间。

6.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置具有一个显示传感器(54)的探测范围(53)的光学标记(160)。

7.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，在位置传感装置(44、45)的显示范围(171)布置至少两个显示器(161、162)，当位置传感装置(44、45)安装在执行器(7)上的一个安装槽(40、41)中时，该显示范围是可见的。

8.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置具有至少一个磁性的、感性的或容性的或光学的传感器(54；54a；54b；74)，其探测范围(53，73)对准导向壳体(11)的外区(80)。

9.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置布置在执行器(7)的一个支座(42、43)中。

10.按权利要求9的位置传感装置，其特征为，探测范围(53；73)基本上垂直于支座(42，43)。

11.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，传感器(54；54a；54b；74)和/或导向壳体(11)具有屏蔽装置(59)和/或影响探测范围(53；73)的场导装置(57)。

12.按权利要求11的位置传感装置，其特征为，屏蔽装置(59)用于屏蔽在导向壳体(11)内部产生的励磁场(63)。

13.按权利要求11的位置传感装置，其特征为，屏蔽装置(59)设置在位置传感装置(44、45；44’；70)的支座(42、43)或外壳上。

14.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置具有至少一个第一传感器(54；54a；54b；74)，其探测范围(53；73)对准滑架(12)，并具有至少一个第二传感器(75)，其探测范围对准导向壳体(11)的一个内腔。

15.按权利要求14的位置传感装置，其特征为，所述至少一个第二传感器(75)是磁性传感器，它探测在导向壳体(11)的内部产生的励磁场(63)。

16.按权利要求14的位置传感装置，其特征为，屏蔽装置(77)设置在所述至少一个第一传感器(54；54a；54b；74)和所述至少一个第二传感器(75)之间。

17.按权利要求14的位置传感装置，其特征为，所述至少一个第一传感器(54；54a；54b；74)和所述至少一个第二传感器(75)的探测范围是相互可调的。

18.按权利要求14的位置传感装置，其特征为，所述至少一个第一传感器(54；54a；54b；74)和所述至少一个第二传感器(75)在位置传感装置的传感器外壳(48；148)内是相互可移动的。

19.按权利要求14的位置传感装置，其特征为，所述至少一个第一传感器(54；54a；54b；74)和所述至少一个第二传感器(75)具有一个共同的接口(71)。

20.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置具有一个带有锁紧件(46)的传感器外壳(48；148)，该锁紧件锁定在导向壳体(11)上。

21.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置具有一个用于发送传感器值和/或用于接收控制指令的无线接口(71)。

22.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，该位置传感装置可在一种培训模式中工作，以便进行滑架(12)的至少一个位置的探测。

23.按权利要求1的位置传感装置，其特征为，联动的所述滑架(12)是一个在导向壳体(11)上进行导向运动的滑架(12)。

24.执行器，具有一个按前述权利要求任一项所说的位置传感装置。

25.按权利要求24的执行器，其特征为，执行器(7)是一种电动的和/或液动的旋转或直线传动装置。

26.按权利要求24或25的执行器，其特征为，所述滑架(12)是一个在导向壳体(11)上进行导向运动的滑架(12)。

27.按权利要求24的执行器，其特征为，执行元件(8)是一个可在导向壳体(11)内部通过压缩空气操作的直线运动的活塞，且滑架(12)通过一个连接件(37)与该活塞连接，该连接件卡住导向壳体(11)的一个纵向缝(38)。

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