DE102016211004A1

DE102016211004A1 - Method for producing a sensor system with two inductive sensors

Info

Publication number: DE102016211004A1
Application number: DE102016211004.7A
Authority: DE
Inventors: Björn Weigel; Carolin Heller
Original assignee: ZF Friedrichshafen AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 2016-06-21
Filing date: 2016-06-21
Publication date: 2017-12-21

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems mit zwei induktiven Sensoren, umfassend die Schritte: – Fixieren einer ersten Spule und einer zweiten Spule in einem Sensorgehäuse in einem ersten Schritt 110 zu einem ersten Zeitpunkt t0, – Vergießen der Spulen im Sensorgehäuse mittels einer ersten Vergießmasse in einem zweiten Schritt 120 zu einem zweiten Zeitpunkt t2, – thermisches Voraltern in einem dritten Schritt 130 zu einem dritten Zeitpunkt t5, – Einsetzen einer Platine in einem vierten Schritt 140 zu einem vierten Zeitpunkt t8, – Vergießen der Platine in einem fünften Schritt 150 zu einem fünften Zeitpunkt t9, wobei t9 größer als t8 größer als t5 größer als t2 größer als t0 ist.The invention relates to a method for producing a sensor system with two inductive sensors, comprising the steps of: fixing a first coil and a second coil in a sensor housing in a first step 110 at a first time t0 casting the coils in the sensor housing by means of a first Potting compound in a second step 120 at a second time t2, thermal pre-aging in a third step 130 at a third time t5, insertion of a board in a fourth step 140 at a fourth time t8, potting of the board in a fifth step 150 at a fifth time t9, where t9 is greater than t8 greater than t5 greater than t2 greater than t0.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems mit zwei induktiven Sensoren. The invention relates to a method for producing a sensor system with two inductive sensors.

Die Funktionsweise des induktiven Sensors, auch Näherungsschalter oder induktiver Endschalter genannt, erfolgt nach einem dem Fachmann bekannten Prinzip: ein eine Induktivität enthaltender Schwingkreis erzeugt an einer Stirnfläche des Sensors ein keulenförmiges Magnetfeld. Sobald ein metallisches Objekt, auch Target genannt, in dieses Magnetfeld tritt, wird der Schwingkreis bedämpft, d.h. eine Amplitude eines Oszillatorsignals wird deutlich verringert. Ursächlich hierfür ist ein Energieentzug aus dem Magnetfeld durch Erzeugung von Wirbelströmen in dem metallischen Objekt. Ein nachfolgender Demodulator kann anschließend die Basisfrequenz herausfiltern und eine der Amplitude proportionale Spannung erzeugen. Über einen Schwellwertkomparator werden die Amplitudenunterschiede ausgewertet und führen zu den Schaltaussagen „Schalter offen“ oder „Schalter geschlossen“. Die gesamte Elektronik kann dabei im Endschalter integriert sein. Vorteile eines induktiven Sensors sind u.a. seine nahezu verschleißfreie Einsetzbarkeit. Sein Anwendungsbereich umfasst Branchen wie den Maschinen- und Anlagenbau, die Fabrikautomation, die Automobilindustrie, die Lager- und Fördertechnik, die Verpackungstechnik, die Druck- und Papierindustrie und die Chemie- und Verfahrenstechnik. The mode of operation of the inductive sensor, also referred to as proximity switch or inductive limit switch, takes place according to a principle known to the person skilled in the art: a resonant circuit containing an inductance generates a club-shaped magnetic field at an end face of the sensor. As soon as a metallic object, also called a target, enters this magnetic field, the resonant circuit is attenuated, i. an amplitude of an oscillator signal is significantly reduced. The reason for this is an energy withdrawal from the magnetic field by generating eddy currents in the metallic object. A subsequent demodulator may then filter out the base frequency and generate a voltage proportional to the amplitude. A threshold value comparator evaluates the amplitude differences and leads to the switching statements "switch open" or "switch closed". The entire electronics can be integrated in the limit switch. Advantages of an inductive sensor include i.a. its almost wear-free applicability. Its scope of application covers sectors such as mechanical and plant engineering, factory automation, the automotive industry, warehousing and conveying technology, packaging technology, the printing and paper industry and chemical and process engineering.

Der Stand der Technik kennt viele Verfahren zur Herstellung induktiver Sensoren. The prior art knows many methods for producing inductive sensors.

So ist u.a. aus der DE10355003A1 ist ein induktiver Sensor und ein Verfahren zur Herstellung eines induktiven Sensors bekannt, der Sensor mit wenigstens einer auf einem Schaltungsträger angeordneten Leiterbahn (14), die wenigstens eine Spule bildet sowie mit einem der Spule zugeordnetem Spulenkern, wobei der Schaltungsträger als ebene Leiterplatte ausgebildet ist und wenigstens einen Durchbruch aufweist, der von dem Spulenkern durchsetzt ist, gekennzeichnet durch die Verfahrensschritte: Bereitstellen eines Schaltungsträgers mit aus einer Leiterbahn bestehenden Spule und mit einem Durchbruch; Einbringen und Fixieren eines Spulenkerns in den Durchbruch; Einsetzen der Anordnung in ein Gehäuse. So is among others from the DE10355003A1 an inductive sensor and a method for producing an inductive sensor is known, the sensor having at least one conductor track arranged on a circuit carrier (US Pat. 14 ), which forms at least one coil and with a coil core associated with the coil, wherein the circuit carrier is formed as a planar printed circuit board and having at least one opening, which is penetrated by the coil core, characterized by the method steps: providing a circuit substrate with a conductor consisting of a coil and with a breakthrough; Inserting and fixing a spool core in the breakthrough; Inserting the assembly in a housing.

Aus der DE04323084A1 ist ein Verfahrens zur Herstellung eines induktiven Drehzahlgebers bekannt, bei dem in einem Spulenkörper eines Gebergehäuses ein Magnet und ein Kern aus magnetischem Werkstoff eingesetzt, der Spulenkörper zur Bildung einer Spule bewickelt und die Spule mit Kontaktfahnen des Spulenkörpers elektrisch verbunden wird, wobei in einer Spritzgießform der Magnet, der Kern und die Kontaktfahnen eingesetzt und danach der Spulenkörper gespritzt wird, anschließend die Spule auf dem Spulenkörper gewickelt und der Spulendraht an Verbindungsstellen elektrisch mit den Kontaktfahnen verbunden wird und danach ein Schutzkörper über die Spule und zugleich über die Verbindungsstellen gesetzt und dieses Bauteil zum Spritzen des Gebergehäuses wiederum in eine Spritzgießform eingesetzt wird. From the DE04323084A1 a method for producing an inductive speed sensor is known in which used in a bobbin of a transmitter housing, a magnet and a core of magnetic material, the bobbin wound to form a coil and the coil is electrically connected to contact lugs of the bobbin, wherein in an injection mold of the Magnet, the core and the contact lugs used and then the bobbin is injected, then the coil wound on the bobbin and the coil wire is electrically connected at connection points with the tabs and then set a protective body on the coil and at the same time on the connection points and this component for Injection of the encoder housing is in turn used in an injection mold.

Aus der DE19701788A1 ist ein Verfahren zur Herstellung eines Sensors mit in einem Gehäuse angeordneten elektronischen Bauteilen und von außen zugänglichen Anschlusselementen bekannt, wobei die elektronischen Bauteile bei weiterhin zugänglichen Anschlusselementen zumindest großteils mit Kunststoffmasse umspritzt sind, die die elektronischen Bauteile umgebende Kunststoffmasse einen festen Formkörper bildet, welcher zumindest teilweise in ein Hülsenelement einführbar ist, und Mittel zur Fixierung der relativen Position zwischen Formkörper und Hülsenelement vorgesehen sind, wobei bei dem Verfahren zuerst das Formteil und das Hülsenelement als zwei voneinander unabhängige Bauteile hergestellt werden und anschließend das Formteil in das Hülsenelement eingeführt und in diesem fixiert wird. From the DE19701788A1 is a method for producing a sensor with arranged in a housing electronic components and externally accessible connection elements known, wherein the electronic components are encapsulated at at least accessible connection elements at least largely plastic compound, the plastic components surrounding the electronic components forms a solid molding, which at least partially in a sleeve member is insertable, and means for fixing the relative position between the molding and sleeve member are provided, wherein in the method, first the molding and the sleeve member are prepared as two independent components and then introduced the molding in the sleeve member and fixed in this ,

Diese Verfahren haben gemeinsam, dass die empfindlichen elektrischen Bauteile und Platinen des Sensors in der Regel durch Vergießen vor Feuchtigkeit, hohen Temperaturen, mechanischen Belastungen oder chemischen Einflüssen geschützt werden. Dabei wird beim Vergießen eine flüssige, bspw. eine 1- oder 2-Komponenten-Vergussmasse auf eine eingegrenzte Leiterplatte aufgebracht, bis sämtliche Komponenten des Sensors eingegossen sind. Ist die Vergussmasse getrocknet und ausgehärtet so spricht man auch von der Einkapselung der Komponenten. These methods have in common that the sensitive electrical components and circuit boards of the sensor are usually protected by encapsulation from moisture, high temperatures, mechanical loads or chemical influences. When pouring a liquid, for example. A 1- or 2-component potting compound is applied to a limited printed circuit board until all the components of the sensor are poured. If the potting compound is dried and cured, this is also referred to as the encapsulation of the components.

Ein Sensor in einem Planetengetriebe, kann mehrere Funktionen erfüllen: Er kann einen oder mehrere Betriebszustände und/oder einen oder mehrere vorgebbare Werte erfassen und/oder physikalische Größen und/oder chemische Größen in elektrische Signale umwandeln. Der Sensor fungiert als eine Art Bindeglied zwischen dem Planetengetriebe z.B. eines Fahrzeugs oder eines Schiffs oder einer Turbine mit seinen komplexen Funktionen und elektronischen Steuergeräten als Verarbeitungseinheiten. Der Sensor kann eine Anpassschaltung umfassen, die ein Signal aufbereiten und verstärken kann, damit es von einem Steuergerät weiterverarbeitet werden kann. Sensoren können heutzutage eine hohe Integrationsstufe aufweisen, d.h., dass viele Funktionen, wie z.B. Signalaufbereitung, Analog-Digital-Wandlung, Selbstkalibrierungsfunktionen und Mikroprozessor bereits im Sensor untergebracht sein können. A sensor in a planetary gear, can fulfill several functions: It can detect one or more operating conditions and / or one or more predeterminable values and / or convert physical quantities and / or chemical quantities into electrical signals. The sensor acts as a kind of link between the planetary gear e.g. a vehicle or a ship or a turbine with its complex functions and electronic control units as processing units. The sensor may include a matching circuit that can condition and amplify a signal for further processing by a controller. Sensors today can have a high level of integration, i.e., many functions, such as e.g. Signal conditioning, analog-to-digital conversion, self-calibration functions and microprocessor can already be accommodated in the sensor.

Aus Konventioneller Antriebsstrang und Hybridantriebe ( Hrsg. Konrad Reif, Vieweg + Teubner Verlag, 2010, S. 150ff. ) ist eine allgemeine Anwendung eines Sensors als Getriebe-Drehzahlsensor beschrieben. Der Sensor kann dabei in ein Getriebesteuermodul integriert oder als „stand-alone“-Version ausgelegt sein. Der Getriebe-Drehzahlsensor kann einen differentiellen Hall-Effekt-IC mit 2-Draht-Stromschnittstelle besitzen und ist zum Betrieb an eine Spannungsquelle angeschlossen. Der Getriebe-Drehzahlsensor kann das Drehzahlsignal von ferromagnetischen Zahnrädern, Stanzblechen oder aufgebrachten Multipolen detektieren, wobei er den Hall-Effekt ausnutzt und ein Signal mit einer von der Drehzahl unabhängigen konstanten Amplitude liefert. Zur Signalabgabe wird der Versorgungsstrom im Rhythmus des Inkrementsignals moduliert. Die Strommodulation lässt sich dann im Steuergerät mit einem Messwiderstand in eine Signalspannung umwandeln. From Conventional Powertrain and Hybrid Drives ( Ed. Konrad Reif, Vieweg + Teubner Verlag, 2010, p. 150ff. ) describes a general application of a sensor as a transmission speed sensor. The sensor can be integrated in a transmission control module or designed as a "stand-alone" version. The transmission speed sensor may have a differential 2-wire current-effect Hall effect IC and is connected to a voltage source for operation. The transmission speed sensor may detect the rotational speed signal from ferromagnetic gears, stamping plates or applied multipoles, taking advantage of the Hall effect and providing a signal having a constant amplitude independent of the rotational speed. For signal output, the supply current is modulated in the rhythm of the increment signal. The current modulation can then be converted in the control unit with a measuring resistor into a signal voltage.

Im Stand der Technik sind des weiteren Verfahren für eine automatische Zustandsüberwachung von einem oder mehreren Planetenrädern in einem Planetengetriebe bekannt, um z.B. konstruktive Schwächen wie z.B. ein Bruch eines oder ein Bruch im Planetenträger oder um Unterbrechungen in nachgeschalteten Wellen, z.B. ein Bruch in einem nachfolgendem Lastpfad erkennen zu können, da ein mechanischer Bruch sicherheitskritisch ist und die Funktion des Planetengetriebes nicht mehr gewährleistet wäre. Durch die Überwachung des Zustands ist z.B. eine Einleitung eines sicheren Betriebszustandes und/oder eine Ausgabe an ein Ausgabegerät möglich. Further, in the prior art, methods for automatic condition monitoring of one or more planet wheels in a planetary gear train are known, e.g. constructive weaknesses such as a break or break in the planetary carrier or interruptions in downstream waves, e.g. to be able to detect a break in a subsequent load path, since a mechanical break is critical to safety and the function of the planetary gear could no longer be guaranteed. By monitoring the condition, e.g. an initiation of a safe operating state and / or an output to an output device possible.

Vor diesem Hintergrund ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein verbessertes Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems mit zwei induktiven Sensoren bereitzustellen. Against this background, it is an object of the present invention to provide an improved method for producing a sensor system with two inductive sensors.

Erfindungsgemäß wird dies durch ein Verfahren zur Herstellung eines Sensorsystems mit zwei induktiven Sensoren gelöst, umfassend die Schritte:
Fixieren einer ersten Spule und einer zweiten Spule in einem Sensorgehäuse in einem ersten Schritt 110 zu einem ersten Zeitpunkt t0,
Vergießen der Spulen im Sensorgehäuse mittels einer ersten Vergießmasse in einem zweiten Schritt 120 zu einem zweiten Zeitpunkt t2,
thermisches Voraltern in einem dritten Schritt 130 zu einem dritten Zeitpunkt t5, Einsetzen einer Platine in einem vierten Schritt 140 zu einem vierten Zeitpunkt t8,
Vergießen der Platine im Sensorgehäuse mittels einer zweiten Vergießmasse in einem fünften Schritt 150 zu einem fünften Zeitpunkt t9,
wobei t9 größer als t8 größer als t5 größer als t2 größer als t0 ist. According to the invention, this is achieved by a method for producing a sensor system having two inductive sensors, comprising the steps:
Fixing a first coil and a second coil in a sensor housing in a first step 110 at a first time t0,
Potting the coils in the sensor housing by means of a first potting compound in a second step 120 at a second time t2,
thermal foreshortening in a third step 130 at a third time t5, inserting a board in a fourth step 140 at a fourth time t8,
Potting the board in the sensor housing by means of a second potting compound in a fifth step 150 at a fifth time t9,
where t9 is greater than t8 greater than t5 greater than t2 greater than t0.

Für das erfindungsgemäße Verfahren ist charakteristisch, dass es zwei Aushärtevorgänge gibt. Eine erste Aushärtung folgt dem Vergießen der Spulen. Eine zweite folgt dem Vergießen der Platinen. It is characteristic of the method according to the invention that there are two curing processes. A first cure follows the potting of the coils. A second follows the potting of the boards.

Es hat sich herausgestellt, dass durch die Reihenfolge „Vergießen der Spulen – Voraltern – Vergießen der eingesetzten Platinen“ eine Veränderung der geometrischen Lage der Spulen nach der Aushärtung verhindert werden kann. It has been found that the sequence "potting the coils - pre-aging - potting the boards used" a change in the geometric position of the coils after curing can be prevented.

Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren insbesondere dadurch, dass zumindest ein zusätzlicher Schritt vorgesehen ist und es somit keine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist, ein Verfahren für ein Sensorsystem bereitzustellen, dessen primäres Ziel die Reduktion von Arbeitsschritten ist. Thus, the method according to the invention differs in particular in that at least one additional step is provided and it is thus not an object of the present invention to provide a method for a sensor system whose primary objective is the reduction of work steps.

Das erfindungsgemäße Vergießen und/oder Kleben an sich unterscheidet sich grundsätzlich nicht von dem im Stand der Technik bekannten Verfahren. So sind insbesondere 2K-Vergussmassen für den Automotive-Bereich, d.h. für Sensoren und Kontakte, bekannt. Die Materialien kombinieren extrem hohe thermische und chemische Beständigkeit mit guter Haftung, optimal angepassten Fließeigenschaften und variablen Aushärtungsparametern. Zudem halten die Klebstoffe Einsatztemperaturen von –65 °C bis +200 °C aus und sind gegen Chemikalien wie Benzin, Diesel, Öle und Fette resistent. The casting and / or gluing according to the invention in principle does not differ from the method known in the prior art. Thus, in particular 2K casting compounds for the automotive sector, i. for sensors and contacts, known. The materials combine extremely high thermal and chemical resistance with good adhesion, optimized flow properties and variable cure parameters. In addition, the adhesives withstand application temperatures of -65 ° C to +200 ° C and are resistant to chemicals such as gasoline, diesel, oils and greases.

Auch der Prozess des thermischen Voralterns bei Sensoren ist an sich bekannt. So ist bekannt, dass bei Sensoren, für die eine sehr hohe Zuverlässigkeit gefordert ist, die erhöhte Ausfallrate zu Beginn dadurch vermieden werden soll, dass durch Voraltern – z. B. durch Lagern bei höherer Temperatur („burn in“) – die Frühausfälle ausgesondert werden. The process of thermal pre-aging in sensors is known per se. Thus, it is known that in sensors for which a very high reliability is required, the increased failure rate should be avoided at the outset that by Voraltern - z. B. by storing at a higher temperature ("burn in") - the early failures are discarded.

Im Sinne der Erfindung wird das an sich bekannte Voraltern jedoch dazu eingesetzt, einen ersten Aushärtevorgang während der Herstellung zu erzielen, bevor anschließend weitere Verfahrensschritte folgen. Damit unterscheidet sich das erfindungsgemäße Verfahren vom Stand der Technik, bei dem es an dem Zwischenschritt des thermischen Voralterns fehlt. For the purposes of the invention, however, the known pre-aging is used to achieve a first curing process during production before subsequently followed by further process steps. Thus, the inventive method differs from the prior art, in which it lacks the intermediate step of the thermal Voralterns.

In einer ersten bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Verfahren gekennzeichnet durch eine Fixierung der Spulen in einem weiteren Schritt 170 zu einem Zeitpunkt t3, wobei dieser Zeitpunkt zwischen den Zeitpunkten t2 und t4 liegt. In a first preferred embodiment, the method according to the invention is characterized by a fixation of the coils in a further step 170 at a time t3, this time being between the times t2 and t4.

Durch die Fixierung wird gewährleistet, dass sich die Spulen während des Aushärtens hinsichtlich ihrer Position relativ zum Sensorgehäuse nicht verändern, womit noch genauere Messungen möglich werden. The fixation ensures that the coils do not harden during curing relative to the sensor housing change, making even more accurate measurements possible.

Weiterhin ist ein Verfahren bevorzugt, wobei das thermische Voraltern mittels dem Fachmann bekannte Hochtemperaturhärtung erfolgt. Furthermore, a method is preferred in which the thermal pre-aging is carried out by means of high-temperature curing known to those skilled in the art.

Besonders bevorzugt ist ein Verfahren, das folgende weitere Schritte umfasst:
Ermittlung 115 eines ersten Schaltabstandes F1 zu einem Zeitpunkt t1, wobei t0 < t1 < t2,
Ermittlung 125 eines zweiten Schaltabstandes F2 zu einem Zeitpunkt t4,
Empirische Ermittlung 131 der Auswirkung des thermischen Voralterns auf den zweiten Schaltabstand F2 zu einem Zeitpunkt t6, und
Temperaturkompensation 132 zu einem Zeitpunkt t7, wobei t5 kleiner als t6 kleiner als t7 kleiner als t8 ist. Particularly preferred is a process comprising the following further steps:
detection 115 a first switching distance F1 at a time t1, where t0 <t1 <t2,
detection 125 a second switching distance F2 at a time t4,
Empirical investigation 131 the effect of the thermal Voralterns on the second switching distance F2 at a time t6, and
temperature compensation 132 at a time t7, where t5 is less than t6 less than t7 less than t8.

Durch den Vergleich der Schaltabstände können frühzeitig fehlerhafte Sensorsysteme erkannt und ausgesondert werden. By comparing the switching distances, faulty sensor systems can be detected and rejected at an early stage.

Der Schaltabstand kann mittels der Schwingkreisdämpfung beschrieben werden. So kann ein zu detektierendes Objekt mit hoher Metalldichte oder -güte und einem großen geometrischen Abstand zum Sensor einen gleichen Schaltabstand, d.h. eine gleiche Schwingungsdämpfungscharakteristik zeigen, wie ein Objekt mit niedriger Metalldichte oder -güte und geringem geometrischen Abstand zum Sensor. Der Schaltabstand kann beispielsweise in Millimeter [mm], Grad [°] oder Sekunden [s] angegeben werden. The switching distance can be described by means of the resonant circuit damping. Thus, an object to be detected with a high metal density or quality and a large geometric distance to the sensor can have a same switching distance, i. show an equal vibration damping characteristic, such as an object with low metal density or quality and small geometric distance to the sensor. The switching distance can be specified, for example, in millimeters [mm], degrees [°] or seconds [s].

Der Schaltabstand zu Beginn der Erfassung des Objekts wird Einschaltpunkt oder Einschaltabstand bezeichnet. Der Schaltabstand zum Ende der Erfassung des Markierungskörpers wird Abschaltpunkt oder Abschaltabstand bezeichnet. The switching distance at the beginning of detection of the object is called switch-on point or switch-on distance. The switching distance to the end of the detection of the marking body is called cut-off point or cut-off distance.

Mit Erfassen oder Erfassung ist die Wahrnehmung des metallischen Objekts im Magnetfeld des Sensors gemeint. By detection or detection is meant the perception of the metallic object in the magnetic field of the sensor.

Durch die Voralterung mittels Hochtemperaturen können sich die Schaltabstände ändern, sodass nach der Aushärtung eine Ermittlung der Auswirkung der Voralterung auf den Schaltabstand erfolgt, wobei dies eine empirische Ermittlung ist. By pre-aging by means of high temperatures, the switching distances can change, so that after curing, the effect of the pre-aging on the switching distance is determined, which is an empirical determination.

Temperaturkompensation bedeutet, dass der Einfluss der Temperatur auf eine Schaltabstandveränderung nach der Hochtemperaturhärtung herausgerechnet wird. Temperature compensation means that the influence of the temperature on a switching distance change after high-temperature hardening is eliminated.

Bevorzugt ist es, wenn es sich bei zumindest einem der Sensoren um einen n/c-Sensor handelt. Bei einem n/c-Sensor (normally closed) ist der Stromkreis des Sensors voreinstellungsmäßig geschlossen, d.h. wenn der Sensor kein Objekt oder keinen Markierungskörper detektiert, liefert der Sensor einen hohen Spannungswert, beispielsweise den Spannungswert "high" oder 5V. It is preferred if at least one of the sensors is an n / c sensor. With an n / c sensor (normally closed), the circuit of the sensor is closed by default, i. If the sensor does not detect an object or marker body, the sensor provides a high voltage value, for example the voltage value "high" or 5V.

Der Vorteil des n/c-Sensors liegt darin, dass ein Abbruch der Versorgungsspannung, beispielsweise bei einem stillstehendem Planetengetriebe oder einer anderen stillstehenden Drehzahlanwendung besser erkannt werden kann. Dies gilt insbesondere dann, wenn im Normalbetrieb über einen größeren Winkelbereich nicht detektiert wird und dementsprechend über einen größeren Bereich der Spannungswert "high" erwartet werden würde. The advantage of the n / c sensor is that a termination of the supply voltage, for example in a stationary planetary gear or other stationary speed application can be better detected. This is especially true if during normal operation over a larger angular range is not detected and accordingly the voltage value "high" would be expected over a larger area.

Ebenfalls bevorzugt ist es, wenn es sich bei zumindest einem der Sensoren um einen n/o-Sensor (normally open) handelt. Bei einem n/o-Sensor ist der Stromkreis des Sensors voreinstellungsmäßig offen, d.h. wenn kein Objekt oder kein Markierungskörper vor dem Sensor ist, liefert der Sensor beispielsweise den Spannungswert "low" oder 0,7V. It is likewise preferred if at least one of the sensors is an n / o sensor (normally open). For a N / O sensor, the circuit of the sensor is pre-set open, i. For example, if no object or marker body is in front of the sensor, the sensor will provide the voltage value "low" or 0.7V.

Der Vorteil des n/o-Sensors liegt darin, dass er überwiegend einen niedrigen Spannungswert liefert und somit energiesparender als ein n/c Sensor ist. Dies gilt insbesondere dann, wenn die Winkelbereiche, bei denen der Sensor nicht detektiert, größer sind als die Winkelbereiche, bei denen der Sensor im Normalbetrieb detektiert. The advantage of the n / o sensor is that it mainly supplies a low voltage value and thus is more energy-efficient than an n / c sensor. This applies in particular if the angular ranges at which the sensor does not detect are greater than the angular ranges at which the sensor detects in normal operation.

Ebenfalls bevorzugt ist ein Sensorsystem mit einem n/c- und einem n/o-Sensor. Also preferred is a sensor system with an n / c and a n / o sensor.

Die Erfindung wird anhand der nachfolgenden Figuren näher erläutert. The invention will be explained in more detail with reference to the following figures.

Es zeigt It shows

1: das Prinzip eines induktiven Sensors; 1 : the principle of an inductive sensor;

2: Verfahrensschritte des erfindungsgemäßen Verfahrens und einer bevorzugten Ausführungsform desselben; 2 : Process steps of the method according to the invention and a preferred embodiment thereof;

3: Verfahrensschritte einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens; 3 : Process steps of a further preferred embodiment of the method according to the invention;

Ein induktiver Sensor 10 besteht bekannter Weise im Wesentlich aus den Funktionsgruppen Spule 11, Oszillator 12, Schwellwertschalter 13 und Schaltendstufe 14. Der Oszillator 12 generiert ein hochfrequentes, elektromagnetisches Wechselfeld 15, das aus der Spule 11 an einer aktiven Fläche 16 nach außen austritt. Wenn ein metallisches Objekt 20 oder ein Markierungskörper 43 (siehe 3 bis 5) in dieses Feld 15 eintritt, werden in ihm Wirbelströme induziert. Diese Wirbelströme entziehen dem Magnetfeld 15 und damit dem Oszillator 12 Energie, d.h. er wird bedämpft. Der Energieentzug ist umso größer, je näher das metallische Objekt 20 an die aktive Fläche 16 herangeführt wird. Der Schwellwertschalter 13 schaltet bei einem definierten Wert der Bedämpfung die Schaltendstufe 14 ein. Das Prinzip eines induktiven Sensors ist in 1 gezeigt An inductive sensor 10 consists in a known manner essentially of the functional groups coil 11 , Oscillator 12 , Threshold value switch 13 and switching output stage 14 , The oscillator 12 generates a high-frequency electromagnetic alternating field 15 that's out of the coil 11 on an active surface 16 exits to the outside. If a metallic object 20 or a marker body 43 (please refer 3 to 5 ) in this field 15 occurs, eddy currents are induced in it. These eddy currents escape the magnetic field 15 and thus the oscillator 12 Energy, ie he is damped. The energy extraction is greater, the closer the metallic object 20 to the active area 16 is introduced. The threshold switch 13 switches the switching output stage at a defined value of the damping 14 one. The principle of an inductive sensor is in 1 shown

Der in der 2 dargestellte erfindungsgemäße Prozessablauf zur Herstellung eines Sensorsystems mit zwei induktiven Sensoren umfasst die zeitlich aufeinanderfolgenden Schritte 110 zu einem Zeitpunkt t0, 120 zu einem Zeitpunkt t2, 130 zu einem Zeitpunkt t5, 140 zu einem Zeitpunkt t8, 150 zu einem Zeitpunkt t9 sowie den optionalen aber bevorzugten Schritt 125 zu einem Zeitpunkt t3, wobei t0 < t2 < t4 < t8 < t9 ist. The Indian 2 illustrated inventive process flow for the production of a sensor system with two inductive sensors comprises the temporally successive steps 110 at a time t0, 120 at a time t2, 130 at a time t5, 140 at a time t8, 150 at a time t9 as well as the optional but preferred step 125 at a time t3, where t0 <t2 <t4 <t8 <t9.

In dem ersten Schritt 110 werden eine erste Spule mit Ferritkern eines ersten induktiven Sensors und eine zweite Spule mit Ferritkern eines zweiten induktiven Sensors in einem Sensorgehäuse fixiert. Die Fixierung kann konstruktiv oder mittels Kleben erfolgen. In the first step 110 For example, a first coil with a ferrite core of a first inductive sensor and a second coil with a ferrite core of a second inductive sensor are fixed in a sensor housing. The fixation can be done constructively or by gluing.

In dem zweiten Schritt 120 werden die beiden Spulen im Gehäuse vergossen, beispielsweise mittels eines Zweikomponenten-Gießharzes. In the second step 120 the two coils are encapsulated in the housing, for example by means of a two-component casting resin.

In dem anschließenden Schritt 121 werden die Spulen mittels eines Stempels in der jeweiligen Position gehalten und im anschließenden Schritt 130 thermisch ausgehärtet. Die Fixierung hält zumindest für die Dauer des Aushärtevorgangs dauerhaft an. Das Verfahren ist jedoch auch ohne die Fixierung denkbar. In the subsequent step 121 The coils are held by means of a punch in the respective position and in the subsequent step 130 thermally cured. The fixation persists for at least the duration of the curing process. However, the method is conceivable without the fixation.

Bei wärmehärtenden Klebstoffen ist der Aushärtezyklus immer eine Funktion in Abhängigkeit von Temperatur und Zeit, wobei aus einer Vielzahl von Zeit/Temperaturparametern gewählt werden kann. For thermosetting adhesives, the cure cycle is always a function of temperature and time, with a choice of a variety of time / temperature parameters.

Die thermische Aushärtung im Schritt 130 ist eine sogenannte Hochtemperaturhärtung, d.h. der jeweils zumindest teilweise eingegossene Spulenkern wird für eine kurze Härtungszeit einer hohen Temperatur ausgesetzt. Die Hochtemperaturhärtung ergibt eine optimale Vernetzung und damit eine optimale Temperatur- und Feuchtebeständigkeit, Klebefestigkeit und Chemikalienbeständigkeit sowie minimale Ausgasungsraten. The thermal curing in the step 130 is a so-called high-temperature curing, ie, each of which is at least partially embedded coil core is exposed to a high temperature for a short curing time. High-temperature curing results in optimal cross-linking and thus optimum temperature and moisture resistance, adhesive strength and chemical resistance as well as minimal outgassing rates.

Nach der Temperaturhärtung im Schritt 130 erfolgt das Einsetzen der Platine im Schritt 140 und im anschließenden Schritt 150 das Vergießen der Platine und die anschließende Aushärtung. After the temperature hardening in the step 130 the board is inserted in the step 140 and in the subsequent step 150 the potting of the board and the subsequent hardening.

Durch diese Reihenfolge „Vergießen der Spulen – Voraltern – Vergießen der eingesetzten Platinen“ wird eine Veränderung der geometrischen Lage der Spulen nach der Aushärtung verhindert. This sequence "casting the coils - pre-aging - casting the boards used" prevents a change in the geometric position of the coils after curing.

3 zeigt das erfindungsgemäße Verfahren in einer weiteren bevorzugten Ausführung. Zusätzlich zu den Schritten 110, 120, 121, 130, 140 und 150 aus 3 umfasst dieses Verfahren die weiteren Schritte 115 zu einem Zeitpunkt t1, 126 zu einem Zeitpunkt t4, 131 zu einem Zeitpunkt t6 und 132 zu einem Zeitpunkt t7. 3 shows the inventive method in a further preferred embodiment. In addition to the steps 110 . 120 . 121 . 130 . 140 and 150 out 3 This method includes the further steps 115 at a time t1, 126 at a time t4, 131 at a time t6 and 132 at a time t7.

Die zusätzlichen Schritte dienen u.a. dazu, fehlerhafte Sensorbauteile frühzeitig zu erkennen und auszusondern. Insbesondere kann es vorgesehen sein die Schaltabstände der zwei Sensoren regelmäßig miteinander oder mit Sollwertvorgaben zu vergleichen und am Ende des Prozesses eine Temperaturkompensation durchzuführen. The additional steps serve u.a. to detect and discard defective sensor components at an early stage. In particular, it may be provided to compare the switching distances of the two sensors regularly with each other or with setpoint specifications and to carry out a temperature compensation at the end of the process.

Im Schritt 115 zu dem Zeitpunkt t1 wird ein erster Schaltabstand F1(s) der beiden Sensoren ermittelt. Während oder nach dem Schritt 121, d.h. vor der Hochtemperaturhärtung 130, wird im Schritt 125 ein zweiter Schaltabstand F2(s) zu dem Zeitpunkt t4 ermittelt. Anschließend werden beide Schaltabstände miteinander verglichen und dokumentiert (nicht dargestellt). Zu diesem Zeitpunkt sollten die Abstände gleich sein. Weichen sie über einen vorbestimmten Wert voneinander ab, können die Sensoren bereits in diesem Stadium aussortiert werden. In step 115 At the time t1, a first switching distance F1 (s) of the two sensors is determined. During or after the step 121 ie before high-temperature curing 130 , gets in step 125 a second switching distance F2 (s) determined at the time t4. Subsequently, both switching distances are compared and documented (not shown). At this point, the distances should be the same. If they deviate from each other by a predetermined value, the sensors can already be sorted out at this stage.

Der Schaltabstände F1(s) und F2(s) sind dabei abhängig von der Umgebungstemperatur und der Beschaffenheit der Spule. Diese Abhängigkeit kann wie folgt angegeben werden: F1(s) = (T1, B1, H1) und F2(s) = (T1, B1, H1) wobei
F1(s) für den ersten Schaltabstand in Millimeter steht,
F2(s) für den zweiten Schaltabstand in Millimeter steht,
T1 gleich einer ersten Umgebungstemperatur,
B1 gleich einer ersten magnetischen Flussdichte und
H1 gleich einer ersten Feldstärke entspricht. The switching distances F1 (s) and F2 (s) are dependent on the ambient temperature and the nature of the coil. This dependence can be given as follows: F1 (s) = (T1, B1, H1) and F2 (s) = (T1, B1, H1) where
F1 (s) stands for the first switching distance in millimeters,
F2 (s) stands for the second switching distance in millimeters,
T1 is equal to a first ambient temperature,
B1 equal to a first magnetic flux density and
H1 equal to a first field strength.

F2(s) dient dabei, wie bereits erläutert, der Überprüfung der ersten Messung von F1(s). F2(s) repräsentiert den Schaltabstand unmittelbar vor der Hochtemperaturhärtung. As already explained, F2 (s) serves to check the first measurement of F1 (s). F2 (s) represents the switching distance immediately before the high-temperature hardening.

Die Hochtemperaturhärtung im Schritt 130 hat Auswirkungen auf den Schaltabstand, d.h. der Schaltabstand vor der Hochtemperaturhärtung ist ein anderer als nach dieser, da sowohl die Umgebungstemperatur als auch magnetische Flussdichte und Feldstärke verändert werden. Diese Auswirkung F3(s) wird im Schritt 131 empirisch ermittelt. Die Abhängigkeit von Umgebungstemperatur, magnetische Flussdichte und Feldstärke verhält sich analog wie F1(s) und F2(s): F3(s) = (T2, B2, H2), wobei
F3(s) für einen dritten Schaltabstand in Millimeter steht,
T2 gleich einer zweiten Umgebungstemperatur,
B2 gleich einer zweiten magnetischen Flussdichte und
H2 gleich einer zweiten Feldstärke entspricht. F3(s) repräsentiert den Schaltabstand unmittelbar nach der Hochtemperaturhärtung. The high temperature hardening in step 130 has an effect on the switching distance, ie the switching distance before the high-temperature curing is different than after this, because both the ambient temperature and the magnetic flux density and field strength are changed. This effect F3 (s) is in step 131 determined empirically. The dependence of ambient temperature, magnetic flux density and field strength is analogous to F1 (s) and F2 (s): F3 (s) = (T2, B2, H2), where
F3 (s) stands for a third switching distance in millimeters,
T2 equal to a second ambient temperature,
B2 equal to a second magnetic flux density and
H2 equals a second field strength. F3 (s) represents the switching distance immediately after high-temperature curing.

Nach dem Schritt 132 kann ebenfalls eine Bewertung der Veränderung der Schaltabstände vorgenommen werden. Ggf. kann eine Aussonderung erfolgen. Die Bewertung kann bspw. mittels Röntgenanalyse vorgenommen werden. After the step 132 Also, an evaluation of the change in the switching distances can be made. Possibly. a separation can take place. The evaluation can be carried out, for example, by means of X-ray analysis.

Sind die Auswirkungen der Hochtemperaturhärtung empirisch ermittelt worden, so werden in dem folgenden Schritt 140 die Sensorbauteile mittels dieses empirisch ermittelten Zusammenhangs temperaturkompensiert, d.h. der Einfluss der Temperatur auf eine Schaltabstandänderung wird herausgerechnet. If the effects of high-temperature curing have been empirically determined, then in the following step 140 the sensor components are temperature compensated by means of this empirically determined relationship, ie the influence of the temperature on a switching distance change is eliminated.

Die Temperaturkompensation wird als F4(s) bezeichnet und berücksichtigt die erste und zweite Umgebungstemperatur T1 und T2 und die zweite magnetische Flussdichte und Feldstärke und kann wie folgt dargestellt werden: F4(s) = (T, B2, H2), wobei F4(s) für einen vierten Schaltabstand in Millimeter oder die Temperaturkompensation steht, T gleich einer Gesamttemperatur, B2 gleich einer zweiten magnetischen Flussdichte und H2 gleich einer zweiten Feldstärke entspricht. The temperature compensation is referred to as F4 (s) and takes into account the first and second ambient temperatures T1 and T2 and the second magnetic flux density and field strength, and can be represented as follows: F4 (s) = (T, B2, H2) where F4 (see FIG ) for a fourth switching distance in millimeters or the temperature compensation, T is equal to a total temperature, B2 equal to a second magnetic flux density and H2 equal to a second field strength.

Dadurch ist es möglich den Schaltabstand des Sensorsystems erst nach der Voralterung final einzustellen, wodurch die Sensoren vorteilhafterweise die gleichen Schaltabstände aufweisen. As a result, it is possible to finally set the switching distance of the sensor system only after the burn-in, as a result of which the sensors advantageously have the same switching distances.

Ein weiterer Vorteil dieser Ausführungsform ist es, dass die Veränderungen des Sensors während des Fertigungsprozesses nachvollziehbar dokumentiert sind. Another advantage of this embodiment is that the changes in the sensor during the manufacturing process are documented comprehensible.

In dem anschließenden Schritt 140 werden die Platinen eingesetzt und im anschließenden Schritt 150 vergossen. Auch hier kann vorgesehen sein, dass der Schaltabstand nach dem Vergießen nochmals überprüft wird. In the subsequent step 140 the boards are used and in the subsequent step 150 shed. Again, it can be provided that the switching distance is checked again after casting.

Entspricht der Schaltabstand den Vorgaben erfolgt die Freigabe des Sensorsystems. If the switching distance corresponds to the specifications, the release of the sensor system takes place.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

110 110: Fixieren der Spulen Fix the coils
115 115: Ermittlung erster Schaltabstand F1 Determination of the first switching interval F1
120 120: Vergießen der Spulen Casting the coils
125 125: Ermittlung zweiter Schaltabstand F1 Determination of second operating distance F1
130 130: thermisches Voraltern, Hochtemperaturhärtung thermal pre-aging, high-temperature curing
131 131: Ermittlung Auswirkung der Hochtemperaturhärtung auf Schaltabstand, F3(s) Determination of the effect of high-temperature curing on sensing range, F3 (s)
132 132: Temperaturkompensation, F4(s) Temperature compensation, F4 (s)
140 140: Einsetzen einer Platine Inserting a board
150 150: Vergießen der Platine Potting the board
F1(s) F1 (s): erster Schaltabstand in Millimeter first switching distance in millimeters
F2(s) F2 (s): zweiter Schaltabstand in Millimeter second switching distance in millimeters
F3(s) F3 (s): dritter Schaltabstand in Millimeter third switching distance in millimeters
F4(s) F4 (s): vierter Schaltabstand in Millimeter, Temperaturkompensation fourth switching distance in millimeters, temperature compensation
T1 T1: erste Umgebungstemperatur bei F1(s) first ambient temperature at F1 (s)
T2 T2: zweite Umgebungstemperatur bei F3(s) second ambient temperature at F3 (s)
T T: Gesamttemperatur bei Temperaturkompensation Total temperature with temperature compensation
B1 B1: magnetische Flussdichte bei F1(s) und F2(s) magnetic flux density at F1 (s) and F2 (s)
H1 H1: Feldstärke bei F1(s) und F2(s) Field strength at F1 (s) and F2 (s)
B2 B2: magnetische Flussdichte bei F3(s) und F4(s) magnetic flux density at F3 (s) and F4 (s)
H2 H2: Feldstärke bei F3(s) und F4(s) Field strength at F3 (s) and F4 (s)
t0–t9 t0-t9: Zeitpunkte, wobei t0 < t1 < t2 < t3 < t4 < t5 < t6 < t7 < t8 < t9. Timings where t0 <t1 <t2 <t3 <t4 <t5 <t6 <t7 <t8 <t9.

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

DE 10355003 A1 [0004]
DE 04323084 A1 [0005]
DE 19701788 A1 [0006]

Zitierte Nicht-PatentliteraturCited non-patent literature

Ed. Konrad Reif, Vieweg + Teubner Verlag, 2010, p. 150ff. [0009]

Claims

Method for producing a sensor system with two inductive sensors, comprising the steps of: - fixing a first coil and a second coil in a sensor housing in a first step 110 at a first time t0, - casting the coils in the sensor housing by means of a first potting compound in a second step 120 at a second time t2, - thermal pre-aging in a third step 130 at a third time t5, - insertion of a board in a fourth step 140 at a fourth time t8, potting the board in the sensor housing by means of a second potting compound in a fifth step 150 at a fifth time t9, where t9 is greater than t8 greater than t5 greater than t2 greater than t0.

A method according to claim 1, characterized by a fixation of the coils in a further step 121 at a time t3, this time being between the times t2 and t5.

A method according to claim 1 or 2, characterized in that the thermal pre-aging is carried out by means of high-temperature curing.

Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that the method comprises the following further steps: - determination 115 a first switching distance F1 at a time t1, where t0 <t1 <t2, - determination 125 a second switching distance F2 at a time t4, - Empirical determination 131 the effect of the thermal pre-aging on the second switching distance F2 at a time t6, and - temperature compensation 132 at a time t7, where t5 is less than t6 less than t7 less than t8.