CN105221524B

CN105221524B - 用于制造带有行程测量系统的构件的方法

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Publication number: CN105221524B
Application number: CN201510559545.0A
Authority: CN
Inventors: L·杜普伊斯; R·奥尔邦; L·卡斯珀斯; P·范厄弗伦
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Van Haut Run Boxtel Technology Co ltd
Priority date: 2014-06-27
Filing date: 2015-06-26
Publication date: 2022-06-07
Anticipated expiration: 2035-06-26
Also published as: US20210404489A1; CN105221524A; DE102014212382A1; US20150377263A1

Abstract

公开一种活塞杆，该活塞杆在其表面上具有一种结构，这种结构在冲程期间被位置传感器扫描。该表面进而所述结构通过涂敷焊接被一涂层覆盖。该结构在涂敷焊接涂层时在同一道工序中被制得。整个结构可以通过涂敷焊接来形成，或者在涂敷焊接之前加工出编码式的结构。

Description

用于制造带有行程测量系统的构件的方法

技术领域

本发明涉及一种用于可移动的构件的平移式行程测量系统和一种用于制造带有行程测量系统的构件的方法。

背景技术

在工程装置的移动式构件—相对于另一个通常静止的构件—移动和定位时，往往需要检测位置并将该位置回馈给控制单元，以便控制移动式工件的传动。这种装置例如是带有活塞杆的活塞，该活塞杆相对于液压缸移动。

文献EP 0 618 373 B1和DE 101 19 941 A1分别披露了用于活塞杆的行程测量系统，这种系统的活塞杆由导磁的金属的基本材料制成，在该材料的表面上开设出形成型部的圆周槽。可以利用固定在气缸上的传感器来检测型部的移动，进而检测活塞杆的移动。所述表面及型部被保护层遮盖，该保护层的传导性小于所述基本材料或者不传导。保护层充满所述槽，形成了活塞杆的平整的外表面，例如密封圈可以在该表面上滑动。在EP 0 618373 B1中，该保护层是个陶瓷薄层，其通过磨削或研磨（Honen）被最终处理。

这种保护层通常被热喷涂。保护层与基本材料或型部之间的连接强度（仅仅）基于形状配合，因而并非最佳（suboptimal）。此外，这种保护层具有由原理引起的细孔，这些细孔特别是当活塞杆由低合金钢制成时有损于活塞杆的耐腐蚀性，及有损于其化学耐受性。

文献WO 2011/116054 A1中公开了一种用于活塞杆的行程测量系统，其中，活塞杆基体的槽充满由所谓的指示器材料22构成的第一层。然后用第二防腐层（抗腐蚀覆层44）覆盖整个活塞杆。两个层通过激光涂敷焊接被涂敷。

这种活塞杆的缺点是，涂敷两个层牵涉到原则上较高的代价。在不破坏结构的情况下，只能以很大的代价才能对充满活塞杆基体的槽的第一层进行激光涂敷焊接。此外还有在能够涂敷第二层之前对第一层的表面进行后处理以便使其厚度均匀的代价。如果要给集成在气缸中的测量系统（CIMS气缸集成的测量系统）规定（例如按照EP 0 618 373 B1的）高效的错误纠正，就必须进行装置技术的调整。

发明内容

相比之下，本发明的目的在于，提出一种用于制造带有行程测量系统的构件的方法和这种构件，其中，相比于最先提到的文献提高了涂层的牢固性，且相比于刚刚提到的文献减小了制造代价。

所述目的通过一种方法和一种行程测量系统得以实现。在用于在构件的基体表面上涂敷涂层且用于在该表面上制造结构的方法中，可由位置传感器扫描该结构的平移的移动，其特征在于，涂层通过涂敷焊接来涂敷，同时改变工艺参数，且在这种情况下制得结构。在一种具有基体的构件中，该基体在其表面上具有一种结构，这种结构在移动时可被位置传感器扫描，其中，表面被一种涂层覆盖，其特征在于，该结构至少部分地通过对涂层的涂敷焊接在涂敷焊接涂层时被制得。

本发明的方法用于在构件基体表面上制造一种结构，且用于在该表面上涂敷涂层。通过这种结构，可由位置传感器（在不直接接触的情况下）扫描平移的移动。形成保护层的涂层通过涂敷焊接来涂敷。在这里，同时制得对于以后利用位置传感器检测所安装的构件的位置来说必需的结构，其方式为，在涂敷焊接时改变工艺参数。该结构—沿着移动方向观察—由表面上的不平整处或厚度改变处构成。由此使得涂层在冶金方面材料配合地进而牢固地与构件基体连接。相比于现有技术，省去了两个焊接步骤之一，有可能还省去对第一层的后续加工。由于涂层与基体在冶金方面材料配合地连接，也可以在安装状态下或者在工作中后续加工或维修构件。

改变的参数可以是电流，利用该电流可以实现涂敷焊接或者进行涂敷焊接工作。

在本发明的制造方法的第一种变型中，基体此前没有编码式的基本型部，由此省去了现有技术的繁琐的制造步骤。这样也避免了通常由槽构成的基本型部的槽缺作用。由此使得结构比较平坦，且能够在以后由与行程无关的（例如外部的）位置传感器检测。按照该第一种变型，因而涂敷具有比较恒定的厚度的涂层。

在本发明的制造方法的第二种变型中，事先机械地（例如切削加工地）在表面上加工出一种编码式的基本型部。这种基本型部具有优选规则的或不规则的槽，这些槽优选横向于移动方向被开设出来。

涂敷焊接优选是激光涂敷焊接。

按照一种特别优选的改进，在激光涂敷焊接时，利用照相机对熔融物（优选其状态和大小）进行热成像的图像检测，其中，根据图像检测来调节对激光器的供电。

由于按照第二种变型方案和按照激光涂敷焊接设计方案激光点的大小影响着基本型部的通过激光涂敷焊接而产生的偏差或变化情况，所以特别优选的是，根据基本型部的造型（例如槽深度）来调整激光点的大小。

根据所述制造方法的两种变型的一种优选的改进，又使得涂层（至少部分地）熔化。这样就能去除基体表面的缺陷。也可以使得结构平整化。这优选利用另一激光器来进行。

优选例如通过精细车削、研磨或磨削对涂层的表面后续加工。如果在后续加工之前涂层又曾熔化过，就简化了这种后续加工。通过由于熔化而已经平整的表面，实现了缩短后续加工时间，同时减少了要去除的材料。

由于根据本发明涂敷的涂层没有细孔，所以构件基体可以事先由成本低廉的低合金钢制得，进而能优化地防腐蚀。

为了优化利用位置传感器对结构扫描的能力，要注意涂层的有限的铁含量。

要求保护的构件具有基体，该基体在其表面上—沿着其平移的移动方向观察—具有一种结构，这种结构在移动时可被位置传感器扫描。表面进而该结构被一种涂层覆盖。根据本发明，该结构至少部分地在涂敷焊接涂层时被制得。特征“至少部分地”并非涉及在移动方向上的结构延展距离，而是涉及结构的高度。因而可以通过涂敷焊接来形成整个结构，或者在涂敷焊接之前就已存在编码式的基本型部。按照这两种变型方案，涂层在冶金方面材料配合地进而牢固地与构件的基体连接。由此已省去了现有技术的两个焊接步骤之一，有可能还省去对第一层的后续加工。由于涂层与基体在冶金方面材料配合地连接，可以在安装状态下或者在工作中加工或维修构件。

在本发明的构件的第一种变型中，基体没有编码式的基本型部，由此省去了现有技术的繁琐的制造步骤。这样也避免了通常由槽构成的基本型部的槽缺作用。按照第一种变型，涂层具有比较恒定的厚度。由此使得结构比较平坦，且能够由与行程无关的（例如外部的）位置传感器予以检测。

在本发明的构件的第二种变型中，在表面上形成一种作为基础的编码式的基本型部。这种基本型部优选由规则的或不规则的槽构成，这些槽优选横向于平移的移动方向被开设出来。

所述结构和涂层优选通过激光涂敷焊接来制得。

由于激光点的大小影响着基本型部的通过激光涂敷焊接而产生的偏差或变化情况，所以优选的是，根据基本型部的造型来调整激光点的大小。

优选对涂层的表面后续加工。

由于根据本发明涂敷的涂层没有细孔，所以构件基体可以由成本低廉的低合金钢构成，进而优化地防腐蚀。

为了优化利用位置传感器对结构扫描的能力，构件应在涂层中具有有限的铁含量。

在本发明的构件的特别优选的应用情况下，该构件是活塞杆。

于是可以将位置传感器集成在所属的气缸中（CIMS气缸集成测量系统）。

在一种优选的改进中，位置传感器在与所述结构的配合作用下被编程进行先前的（fortgeschritten）错误纠正，其中，根据第二种变型方案，所述结构基于编码式的基本型部。

附图说明

下面参照附图详述本发明的不同实施例。其中：

图1示出在第一制造步骤后本发明的活塞杆的第一实施例；

图2示出在第二制造步骤后根据图1的活塞杆；和

图3示出在第三制造步骤后在安装状态下根据图1和图2的活塞杆。

具体实施方式

图1所示为活塞杆的基体1的局部纵剖视图。基体1已由低合金钢制成。然后，曾在活塞杆的或基体1的表面2上采用切削方法制得基本型部3。基本型部3具有沿着活塞杆均匀地重复的比较宽的平浅的槽4。每个槽4都有环绕的槽基底6和两个旁侧的环绕的侧翼8。在两个侧翼8之间设置有表面2的接条10。槽基底6和接条10的轴向延展距离相同。槽4和接条10共同地具有例如100mm的径向延展距离。槽4进而基本型部具有例如0.25mm的深度T。

图2示出在另一制造步骤后图1的活塞杆的局部。通过利用激光进行的涂敷焊接，已在表面2上设有涂层12。该涂层具有比较低的铁含量，以便能够实现利用磁性位置传感器对表面2进行后续扫描。

在涂敷焊接涂层12时，已处理并改变基本型部3（参见图1），从而基本型部3的槽4、侧翼8和接条10现在被结构14覆盖，该结构由径向的隆起16和径向的下凹18构成。

图3示出在精细加工涂层12的表面20之后的活塞杆，其中，活塞杆容纳在气缸22的导引机构内。在气缸22中集成有位置传感器24。由此形成气缸集成测量系统（CIMS）。（未详细示出的）电子分析单元与位置传感器24在信号技术方面连接，并经过适当编程，从而由此形成的行程测量系统虽然因涂敷焊接导致改变却能够识别出最初的基本型部3的槽4和接条10（参见图1），因而能够确定活塞杆相对于气缸22的位置。

公开了一种活塞杆，该活塞杆在其表面上具有一种结构，这种结构在冲程期间被位置传感器扫描。表面进而该结构通过涂敷焊接被涂层覆盖。该结构在涂敷焊接涂层时在同一道工序中被制得。整个结构可以通过涂敷焊接而形成，或者在涂敷焊接之前加工出编码式的基本型部。

附图标记清单：

1 基体

2 表面

3 基本型部

4 槽

6 槽基底

8 侧翼

10 接条

12 涂层

14 结构

16 径向的隆起

18 径向的下凹

20 表面

22 气缸

24 位置传感器

T 深度。

Claims

1.用于在构件的基体（1）表面（2）上涂敷涂层（12）且用于在所述表面（2）上制造结构（14）的方法，能够由位置传感器（24）扫描所述结构的平移的移动，

其特征在于，

所述基体（1）具有事先机械地在所述表面上加工出的编码式的基本型部，其中，所述基本型部具有横向于移动方向的、规则的或不规则的槽，并且

所述涂层（12）通过涂敷焊接来涂敷且在这种情况下在同一道工序中同时制得所述结构（14），其中，处理并改变所述基本型部（3），从而所述基本型部（3）的槽（4）被所述结构覆盖，所述结构由径向的隆起（16）和径向的下凹（18）构成，

其中，所述位置传感器（24）虽然因涂敷焊接导致改变却能够识别出最初的基本型部（3）的槽（4）和接条（10）并且因而能够识别位置，

其中，所述涂敷焊接通过激光器来进行，并且根据所述基本型部的造型来调整激光点的大小，

其中，又使得所述涂层（12）至少部分地熔化，并且由于熔化而实现已经平整的表面。

2.如权利要求1所述的方法，其中，在涂敷焊接时，利用照相机对熔融物进行热成像检测，并且其中，根据热成像检测来调节对所述激光器的供电。

3.如权利要求1所述的方法，其中，对所述涂层（12）的表面（20）后续加工。

4.如权利要求1所述的方法，其中，所述基体（1）事先由低合金钢制得。

5.一种具有基体（1）的构件，所述基体在其表面（2）上具有一种结构（14），所述结构在移动时能够被位置传感器（24）扫描，其中，所述表面（2）被一种涂层（12）覆盖，

其特征在于，

所述结构（14）至少部分地通过对所述涂层（12）的涂敷焊接并且在涂敷焊接所述涂层（12）时被制得，其中，处理并改变所述基本型部（3），从而所述基本型部（3）的槽（4）被所述结构覆盖，所述结构由径向的隆起（16）和径向的下凹（18）构成，

6.如权利要求5所述的构件，其中，所述基体（1）由低合金钢制得。

7.如权利要求5-6中任一项所述的构件，所述构件是活塞杆。

8.一种具有活塞杆的气缸-活塞-装置，所述活塞杆是根据权利要求5-6中任一项的构件，其中，所述位置传感器（24）集成到气缸（22）中。