DE10221878A1

DE10221878A1 - Berührender Versetzungsdetektor und -sensor

Info

Publication number: DE10221878A1
Application number: DE10221878A
Authority: DE
Inventors: Naruaki Hiramatsu; Kimihiko Nakamura; Tadashi Ito; Satoshi Kuramoto
Original assignee: Omron Corp
Current assignee: Omron Corp
Priority date: 2001-06-01
Filing date: 2002-05-16
Publication date: 2003-01-16
Also published as: CN1213278C; CN1389705A; US6710592B2; US6781366B2; US20030006761A1; US20040090227A1

Abstract

Ein Versetzungssensor weist einen berührenden Sensor auf, welcher einen Differentialübertrager und eine Schaltung zur Einstellung der Amplitude des Ansteuersignals für die Ansteuerung eines Differentialübertragers des Sensors durch Rückkoppeln, als Standardsignal, des Ansteuersignals über einen Verstärker und einen Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler als Standardsignal enthält. Der Sensor weist ein Gehäuse auf, welches ein bewegliches Glied enthält. Das bewegliche Element weist einen Schaft mit einem Loch auf. Ein äußerer rohrförmiger Körper einer linearen Büchse und eine Kugelführung weisen jeweils ein Loch auf, und ein Stift ist durch diese Löcher beweglich in Bewegungsrichtung des beweglichen Glieds eingeführt, so dass eine Drehung des beweglichen Glieds verhindert ist.

Description

Hintergrund der Erfindung

Diese Erfindung bezieht sich auf einen berührenden Versetzungsdetektor zur genauen Messung von Abmessungen und Form von Vorrichtungskomponenten oder Aufbauten in einer Fertigungsanlage, und genauer auf einen berührenden Versetzungssensor, der einen Differentialübertrager und eine Schaltung zur Bildung eines einen solchen Sensor enthaltenden Versetzungsdetektors enthält.
Fig. 28 zeigt den Schaltungsaufbau eines bekannten berührenden Versetzungsdetektors mit einem Sensor 201, welcher einen Differentialübertrager 202 und einen Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203 enthält. Der Differentialübertrager 202 weist einen (nicht gezeigten) beweglichen Kern und zwei Spulen 204 und 205 auf, die um den beweglichen Kern herum angeordnet sind. Diese beiden Spulen 204 und 205 sind in Reihe geschaltet und werden mit einer Wechselspannung betrieben, die als Ansteuersignal von einem Oszillator 206 über einen Verstärker 207 geliefert wird. Ausgangssignale werden an einem gemeinsamen Punkt zwischen ihnen abgenommen.
Dieser Versetzungsdetektor ist ein Messgrößenumformer des Halbbrückentyps. Die Induktivität der beiden wechselspannungsbetriebenen Spulen 204 und 205 ist eine Funktion der Lage des beweglichen Kerns. Die in den beiden Spulen 204 und 205 erzeugten Induktionsspannungen sind gleich, wenn sich der bewegliche Kern in der Mitte der beiden Spulen 204 und 205 befindet. Wenn der bewegliche Kern aus dieser Mittenposition versetzt wird, nimmt die Induktionsspannung der einen der beiden Spulen 204 bzw. 205 zu und diejenige der anderen Spule 204 bzw. 205 ab. Ein (nicht gezeigtes) Berührglied zum Berühren des Zielobjekts der Messung ist an diesem beweglichen Kern angebracht, und der Sensor ist für eine Feststellung der Versetzung dieses Berührglieds eingerichtet.
Das Ausgangssignal am gemeinsamen Punkt in der Mitte der beiden Spulen 204 und 205 ist eine Wechselspannungsausgabe, deren Amplitude sich gemäß der Versetzung des beweglichen Kerns ändert. Nach Verstärkung durch einen Verstärker 208 wird dieses Wechselspannungsausgangssignal einer Vollweggleichrichtung durch einen Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 209 unterworfen und dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 210 eingegeben. Eine weitere Wechselspannung, die vom Verstärker 207 auf den Differentialübertrager 202 aufgegeben wird, wird dem invertierenden Eingang dieses Differenzverstärkers 210 über einen Verstärker 211 und einen Wechselspannungs- Gleichspannungs-Wandler 212 eingegeben und dient als Standardsignal. Der Differenzverstärker 210 verstärkt das Standardsignal und das Ausgangssignal des Differentialübertragers 202 differentiell und gibt ein Signal aus, das der Versetzung des beweglichen Kerns entspricht.
Gemäß diesem dargestellten Beispiel ist nicht nur der Sensor 201 selbst mit einem Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203, sondern auch der Verstärker 208 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Differentialübertragers 202 mit einem Verstärkungsumschaltwiderstand 213 versehen, so dass die Verstärkung des Verstärkers 208 abhängig von der Art des Sensors, das heißt so, dass ein und dieselbe Schaltung mit Sensoren unterschiedlicher Arten mit unterschiedlichen Messbereichen 8 (oder Hüben), geändert werden kann.
Gemäß diesem Beispiel ist ferner ein Herunterziehwiderstand 214 mit der Ausgangssignalleitung des Differentialübertragers 202 verbunden, und es ist auch ein Komparator 215 zum Vergleichen der Ausgabe des Wechselspannungs- Gleichspannungs-Wandlers 209 mit einem Schwellenwert zur Lieferung einer Nachweisausgabe vorgesehen. Wenn ein Bruch des mit dem Sensor 201 verbundenen Sensorkabels vorliegt oder wenn der Draht zur Übertragung eines Signals für die Ansteuerung des Sensors 201 gebrochen ist (wie durch A1 angegeben) oder wenn die Sensorsignalausgangsleitung A2 gebrochen ist beispielsweise, wird das vom Sensor 201 ausgegebene Wechselspannungssignal nicht mitgeteilt und durch den Herunterziehwiderstand 214 null, so dass der Bruch vom Komparator 215 festgestellt werden kann. Wenn der Bruch nur in der Masseleitung vorhanden ist, wie durch A3 gezeigt, wird das Sensoransteuersignal nicht durch die Spulen 204 und 205 geteilt, weshalb das Sensoransteuersignal direkt ausgegeben wird. Auch dies kann durch den Komparator 215 festgestellt werden.
Zur Durchführung von Messungen mit einem hohen Maß an Genauigkeit mit einem solchen bekannten Sensor müssen sehr kleine Signale des Differentialübertragers mit einem hohen Maß an Stabilität und mit einem hohen Störabstand abgenommen werden. Ferner muss die Ausgabe des Verstärkers 207, die ein Standardsignal werden soll, ebenfalls stabil sein. Zu diesem Zweck sind ein Oszillator und ein Verstärker, wie etwa ein Operationsverstärker, mit hoher Genauigkeit und Stabilität, erforderlich. Zur Erzielung eines hohen Störabstands und einer hohen Stabilität, muss eine dedizierter IC, der eine Operationsschaltung zur Temperaturkompensation enthält, verwendet werden, und dies beeinflusst die Produktionskosten nachteilig.
Da verschiedene Sensoren verschiedene Empfindlichkeiten haben, wird ferner die Verstärkung des Verstärkers 208 mittels des Verstärkungsschaltwiderstandes 213 eingestellt. Wenn ein Sensor mit niedriger Empfindlichkeit verwendet wird, wird also der Störabstand mit zunehmender Verstärkung gesenkt. Obwohl es wünschenswert ist, Verarbeitungssysteme mit ähnlicher Verarbeitungscharakteristik für das Standardsignal und das Ausgangssignal des Differentialübertragers 202 zu verwenden, unterscheidet sich das Verarbeitungssystem für das Ausgangssignal des Differentialübertragers 202 von demjenigen für das Standardsignal, da es für eine Umschaltung zur Änderung der Verstärkung eingerichtet ist. Es ist also schwierig, die Temperaturcharakteristiken der Komponenten gleichförmig zu machen und die Komponenten in einer thermisch wohl ausgeglichenen Weise zu plazieren.
Da ferner der Bruch des Sensorkabels auf der Grundlage des Wechselspannungsausgangssignals festgestellt wird, wird, wenn die Induktivität des Differentialübertragers 202 erhöht wird, um die Empfindlichkeit des Sensors 201 zu verbessern, das Wechselspannungsausgangssignal des Differentialübertragers aufgrund der kapazitiven Kopplung zwischen den Signalleitungen an beiden Enden der Spulen 204 oder 205 instabil, wenn ein Bruch des Sensorkabels vorliegt, und es kann sein, dass der Bruch nicht zuverlässig festgestellt wird. Man kann daher versuchen, den Widerstand des Herunterziehwiderstands 214 zu verringern, um die Wirkung der kapazitiven Kopplung zu verringern, aber wenn der Widerstandswert des Herunterziehwiderstands 214 vermindert wird, kommt es zu einer Beeinträchtigung der Linearitätseigenschaften des Differentialübertragers 202. Ein ähnliches Ergebnis erhält man auch, wenn ein Hochziehwiderstand anstelle des Herunterziehwiderstands verwendet wird.
Ein weiteres Problem bekannter Versetzungssensoren dieser Art steht mit deren Aufbau in Beziehung. Wenn der Durchmesser eines Sensors von φ8 auf φ6 beispielsweise reduziert wird, kann der Sensor an einem Zielobjekt (etwa einer Maschine) enger angebracht werden und das Zielobjekt kompakter gehalten werden. Da das Gewicht der beweglichen Teile des Sensors entsprechend verringert werden muss, kann die Last auf den Sensor verringert werden, weshalb der Sensor für die Messung eines Objekts brauchbarer wird, welches wegen seiner großen Last nicht gemessen werden konnte. Wenn der Durchmesser eines Sensor von φ8 auf φ6 reduziert wird, ist es jedoch nicht ausreichend, bloß seine Linearabmessungen auf Dreiviertel (0,6/0,8) des Ursprünglichen zu verringern und den Querschnittsbereich um einen Faktor (0,6/0,8)² = 0,56 zu verringern. Es kann nicht ignoriert werden, dass beispielsweise Anschläge für die Drehung einer beweglichen Komponente zum Antreiben des Kernglieds ihre ursprüngliche Funktion und Fähigkeit beibehalten müssen. Ferner muss die Schwierigkeit bei der Montage wegen einer verminderten Größe von Komponenten berücksichtigt werden, und die Notwendigkeit für eine Wasserdichtigkeit zwischen den beweglichen Komponenten für das Kernglied wird wichtiger.
Fig. 23 zeigt den Aufbau eines Beispiels eines bekannten Versetzungssensors, der eine lineare Büchse 81 und den Spulenkörperaufbau eines Differentialübertragers 95 innerhalb eines Gehäuses 80 aufweist. Ein bewegliches Teil 101 mit einem beweglichen Schaft 91 und einem Kernglied 89, das mit diesem beweglichen Schaft 91 verbunden ist, ist in Längsrichtung innerhalb des Gehäuses 80 durch eine lineare Büchse 94 bewegbar. Das Kernmaterial 89 ist in den Spulenkörperaufbau des Differentialübertragers 95 zur Ausbildung des Differentialübertragers 95 eingesetzt. Das bewegliche Kernglied 101 wird durch ein (nicht gezeigtes) Federglied, etwa eine parallele Schraubenfeder mit konstantem Spulendurchmesser vorbelastet, so dass die Spitze des beweglichen Schafts 91 aus dem Gehäuse 80 herausragt und ein Berührglied 93 am herausragenden Abschnitt des beweglichen Schafts 91 ausgebildet wird. Die lineare Büchse 94 hat einen Aufbau, bei dem im Inneren eines äußeren rohrförmigen Körpers 81 mit einem langgestreckten Loch 88 auf seinem Umfang eine Kugelführung 84 mit vielen Kugeln 84a, die auf ihrem Umfang gehalten werden, eingefügt ist. Ein Drehverhinderungsstift 92 auf dem Schaft 91 ist in das langgestreckte Loch 88 des rohrförmigen Körpers 81 eingefügt, so dass die Drehung des beweglichen Glieds 101 arretiert ist.
Fig. 24A zeigt einen weiteren bekannten Versetzungssensor mit einer linearen Büchse und dem Spulenkörperaufbau eines Differentialübertragers 95 innerhalb eines Gehäuses 80. Ein bewegliches Glied 101 mit einem beweglichen Schaft 91 und einem mit diesem beweglichen Schaft 91 verbundenen Kernglied 89 ist in Längsrichtung innerhalb dieses Gehäuses 80 durch die lineare Büchse 94 bewegbar. Das Kernmaterial 89 ist zur Ausbildung eines Differentialübertragers 95 in den Spulenkörperaufbau eingesetzt. Das bewegliche Glied 101 ist mittels eines (nicht gezeigten) Federglieds, etwa einer parallelen Schraubenfeder mit konstantem Wicklungsdurchmesser, vorbelastet, so dass die Spitze des beweglichen Schafts 91 aus dem Gehäuse 80 herausgeschoben wird, und ein Berührglied 93 ist als vorstehender Abschnitt des beweglichen Schafts 91 ausgebildet. Ein Drehverhinderungsglied 102 auf dem beweglichen Schaft 91 weist eine Nut 102A auf, die sich in der Axialrichtung des Gehäuses erstreckt. Ein metallener Drehverhinderungsführungsstift 103 ist in eine Bohrung 80a im Gehäuse 80 und in die Nut 102A, wie in Fig. 24B gezeigt, hineingedrückt, um die Drehung des beweglichen Glieds 101 zu verhindern.
Fig. 25 zeigt den Aufbau für das Herausleiten eines Kabels aus dem Gehäuse 80 in dichter Weise, wobei dieser ein Kabelstoppglied 110 mit einem Harzfüllungsabschnitt 108 und einem Kabeldurchtrittsöffnungsteil 109 aufweist. Nachdem ein Kabel 96 in den Öffnungsteil 109 eingeführt ist, wird ein O-Ring 111 zwischen Harzfüllungsabschnitt 108 und dem Öffnungsteil 109 angeordnet und der Harzfüllungsabschnitt 108 mit einem Epoxidharzmaterial 112 gefüllt und das Kabelstoppglied 110 in das rückwärtige Ende des Gehäuses 80 hineingedrückt.
Bei einem wie in Fig. 23 gezeigt aufgebauten Versetzungssensor ist der Drehverhinderungsstift 92 in das langgestreckte Loch 88 am äußeren rohrförmigen Körper 81 der linearen Büchse 94 eingesetzt, um die Drehung des beweglichen Glieds 101 zu verhindern. Das langgestreckte Loch 88 muss also am äußeren rohrförmigen Körper 81 ausgebildet werden, und es bleiben Grate an der Innenseite des äußeren rohrförmigen Körpers, gerieben durch die Kugeln 84a, zurück. Ein Arbeitsvorgang zur Beseitigung dieser Grate wird erforderlich, und der Aufbau und die Erstellung dieser linearen Büchse wird kompliziert. Solche Mittel zur Verhinderung, dass sich das bewegliche Glied dreht, können nicht direkt mit einem Versetzungssensor verwendet werden, wenn letzerer miniaturisiert wird, da die Bearbeitungseffizienz signifikant beeinflusst wird. Insbesondere erhöht sich die Versetzungsstrecke in Richtung der Bewegung der Beweglichkeit, und der äußere rohrförmige Körper 81 der linearen Büchse 94 gelangt eng an den Differentialübertrager 95. Die magnetische Eigenschaft des äußeren rohrförmigen Körpers 81 kann also die Charakteristik des Differentialübertragers 95 schädlich beeinflussen, was bewirkt, dass die Produktqualität und Temperaturcharakteristik instabil werden.
Mit einem wie in Fig. 24A gezeigt aufgebauten bekannten Versetzungssensor, der so eingerichtet ist, dass bei ihm ein metallener Führungsstift 103 in eine Nut eingesetzt ist, gleitet der Stift 103 in der Nut 102A, wenn das bewegliche Glied 101 bewegt wird, und dies erhöht die Reibung zwischen Metallen, was es schwierig macht, die für den Betrieb erforderliche Kraft zu reduzieren. Da das Gehäuse 80 eine Bohrung 80a zur Aufnahme des Stifts 103 aufweist, lässt sich eine Wasserdichtheit nicht herstellen und der Vorrichtungsdurchmesser nicht reduzieren, weil der Abschnitt um das Loch 80a herum ausreichend dick gehalten werden muss. Zusätzliche Probleme sind, dass die Länge in der beweglichen Richtung zunimmt und die Herstellungskosten für das Gehäuse 80 höher werden. Da eine parallele Schraubenfeder mit konstantem Wicklungsdurchmesser für den beweglichen Schaft 91 verwendet wird, reibt ferner die Spule an den benachbarten Komponenten, was Reibung und gegenseitige störende Beeinflussung bewirkt. Da ferner das Kabel am Gehäuse 80 befestigt ist, indem das Kabel 96 durch den Öffnungsteil 109 des Kabelstoppglieds 110 geführt wird, der O-Ring 111 zwischen dem Harzfüllungsabschnitt 108 und dem Kabeldurchtrittsöffnungsteil 109 angeordnet wird, der Harzfüllungsabschnitt 108 mit Epoxidharz 112 gefüllt wird und das Kabelstoppglied 110 in das hintere Ende des Gehäuses 80 gepresst wird, liegt eine große Schwankung in der Festigkeit vor und kann das Kabel nicht biegsam gehalten werden.
Fig. 26 zeigt einen weiteren bekannten Versetzungssensor, welcher ein Gehäuse 80-1 mit einem Innengewindeteil 120 und einen äußeren rohrförmigen Körper 81-1 einer linearen Büchse 94 mit einem Außengewindeteil 121 vorsieht. Er wird zusammengebaut, indem das Außengewindeteil 120 mit dem Innengewindeteil 121 in Eingriff gebracht wird, um ein Flachdichtungsglied 122 in wasserdichter Weise festzuziehen. Das es eine Höhe benötigt, die dem Rippenabschnitt des Außengewindeteils 121 entspricht, ist verhindert, dass der Sensor kompakt gemacht wird. Ein Klebstoff kann anstelle von Schrauben verwendet werden, dies belässt jedoch das Problem der Zuverlässigkeit der Dichtung.
Fig. 27 zeigt einen weiteren bekannten Versetzungssensor, der durch Aufsetzen einer Gummihaube 123 auf einen beweglichen Schaft 125 von der Seite eines Messteils 124 her zusammengesetzt wird. Da der bewegliche Schaft 125 mit einem Außengewinde 126 zur Anbringung des Messteils 124 versehen ist, kommt es leicht zu einer Beschädigung der Innenfläche (Dichtfläche) des Dichtteils 123a der Gummihaube 123, und dies wiederum belässt das Problem der Zuverlässigkeit der Dichtung.

Zusammenfassung der Erfindung

Es ist daher eine Aufgabe dieser Erfindung, einen Versetzungsdetektor vorzusehen, der in der Lage ist, Versetzungen genau festzustellen.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen solchen Versetzungsdetektor zu schaffen, der bei niedrigen Kosten produziert werden kann.

Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist es, einen Versetzungsdetektor zu schaffen, der in der Lage ist, zuverlässig einen Drahtbruch festzustellen.

Es ist eine weitere Aufgabe der Erfindung, einen berührenden Versetzungssensor zu schaffen, der so aufgebaut ist, dass er unter Aufrechterhaltung seiner ursprünglichen Funktionen und Fähigkeiten kompakt gehalten ist.

Ein diese Erfindung verkörpernder Versetzungsdetektor kann dadurch gekennzeichnet sein, dass er einen Differentialübertrager, Ansteuermittel zur Erzeugung eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Differentialübertragers, Standardsignalverarbeitungsmittel zur Verarbeitung des Ansteuersignals und zur Ausgabe eines Standardsignals dadurch, Ausgangssignalverarbeitungsmittel zur Verarbeitung von vom Differentialübertrager ausgegebenen Verarbeitungssignalen, Differenzverstärkermittel zur Durchführung einer Differenzverstärkung des Standardsignals und des Ausgangssignals der Ausgangssignalverarbeitungsmittel, sowie Amplitudeneinstellmittel zur Einstellung der Amplitude des Ansteuersignals auf einen konstanten Wert durch Rückkopplung des Standardsignals auf die Ansteuermittel aufweist. Mit einem so gekennzeichneten Versetzungsdetektor lässt sich ein stabiles Ansteuersignal zur Ansteuerung des Differentialübertragers gewinnen, und es kann ein stabiles Standardsignal für die Differentialverstärkermittel vorgesehen werden. Dies ist anders als bei einem bekannten Versetzungsdetektor, welcher teure, hochstabile Komponenten, wie eine Oszillator und Verstärker erfordert, weil eine Open-loop-Signalroutine verwendet wurde.

Da die Amplitude des Ansteuersignals zur Ansteuerung des Differentialübertragers gemäß der Art des Differentialübertragers oder Empfindlichkeit des Differentialübertragers eingestellt wird, fällt der Störabstand nicht ab wie im Falle eines bekannten Detektors, der für eine Einstellung der Verstärkung eingerichtet ist. Da die Verstärkung nicht umgeschaltet wird, können die Signalverarbeitungen durch die Standardsignalverarbeitungsmittel und die Ausgangssignalverarbeitungsmittel gleich gemacht werden. Infolgedessen können die Komponenten in einer thermisch ausgeglichenen Weise angeordnet werden.

Da die Verstärkungseinstellmittel die Amplitude des Ansteuersignals so einstellen, dass sie einen Wert annimmt, der dem vorgenannten Standardwert entspricht, werden das Standardsignal und der Standardwert nahezu gleich, und es können sich ähnliche Vorteile wie oben beschrieben ergeben, wenn der Standardwert anstelle des Standardsignals auf die Differenzverstärkermittel gegeben wird.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung umfassen die Standardsignalverarbeitungsmittel und die Ausgangssignalverarbeitungsmittel jeweils eine Verstärkerschaltung und einen Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler, wobei wenigstens entweder diese Verstärker oder diese Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler thermisch gekoppelt sind, beispielsweise indem sie zusammengepackt oder geeignet angeordnet sind. Es werden also nicht nur Temperaturschwankungen in den Standardsignalverarbeitungsmitteln gemäß dieser Erfindung automatisch korrigiert, weil das Standardsignal rückgekoppelt wird, sondern es werden auch Temperaturschwankungen in den Standardsignalverarbeitungsmitteln und den Ausgangssignalverarbeitungsmitteln gleich, weil sie thermisch gekoppelt sind. Ihre Änderungen können durch die nachgeschalteten Differenzverstärkermittel weggehoben werden, und es wird ein hochgenauer Nachweis möglich.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung wird eine anomaler Zustand des Detektors auf der Grundlage des Niveaus einer Gleichvorspannung festgestellt, die dem Ausgangssignal des Differentialübertragers überlagert ist. Im Falle eines Bruchs des Sensorkabels gelangt der Niveau der dem Ausgangssignal des Differentialübertragers überlagerten Gleichvorspannung aus einem spezifizierten Bereich, und dies ermöglicht es, einen Kabelbruch festzustellen. Auch wenn die Induktivität des Differentialübertragers hoch ist, kann eine solche Anomalie zuverlässig ohne Beinflussung durch die thermische Kopplung nachgewiesen werden, und es besteht keine Notwendigkeit, den Widerstandswert eines Herunterziehwiderstands oder eines Hochziehwiderstands zu reduzieren. Auf ähnliche Weise kann auch eine Störung in den Ansteuermitteln festgestellt werden.

Ein diese Erfindung verkörpernder Versetzungssensor kann als eine lineare Büchse und ein bewegliches Teil innerhalb eines Gehäuse und Drehverhinderungsmittel zur Verhinderung einer Drehung des beweglichen Teils aufweisend gekennzeichnet sein. Die lineare Büchse enthält einen äußeren rohrförmigen Körper, der sich in ihrer Axialrichtung erstreckt und einen Halter enthält, welcher in der axialen Richtung des äußeren rohrförmigen Körpers beweglich ist. Das bewegliche Glied weist einen beweglichen Schaft auf, der das Kernglied eines Differentialübertragers trägt, und ist in der gleichen axialen Richtung beweglich, wobei es durch eine Feder nach außen belastet wird. Der äußere rohrförmige Körper der linearen Büchse und der Halter innerhalb des äußeren rohrförmigen Körpers sind jeweils mit einem Loch versehen, und der bewegliche Schaft des beweglichen Glieds enthält einen stiftaufnehmenden Lochteil. Die Drehverhinderungsmittel umfassen ein Drehverhinderungsglied, wie etwa einen Stift, der beweglich durch diese Löcher im äußeren rohrförmigen Körper und Halter hindurch und in den stiftaufnehmenden Lochteil eingesetzt ist. Der äußere rohrförmige Körper der linearen Büchse ist ein rohrförmiges Teil, das an der Innenfläche des Gehäuses anzubringen ist, wenn die lineare Büchse mit dem Gehäuse in Eingriff und am Gehäuse angeklebt ist. Der Halter kann auch eine Kugelführung, welche auf ihr viele Kugeln hält, aufweisen.

Mit einem Aufbau, wie er oben beschrieben wurde, können die Drehverhinderungsmittel innerhalb des Grundkörpers des Sensors enthalten sein, so dass der Sensor kompakter und kürzer gehalten werden kann. Er hilft auch die Festigkeit des beweglichen Schafts zu erhöhen und seine Herstellung wird einfacher.

In einem weiteren Aspekt der Erfindung sind am Gehäuse Vorsprünge ausgebildet, die in Einwärtsrichtung in sein Inneres abragen, wobei jeder Vorsprung eine Anschlagfläche senkrecht zur Axialrichtung des Sensors aufweist, enthält das Gehäuse einen Anschlag, der eine Außenfläche mit flachen Teilen und eine Berührfläche, die sich an einem Ende dieser flachen Teile befindet und ebenfalls senkrecht zur Axialrichtung ist, aufweist. Diese Fortsätze sind an den flachen Teilen um den Anschlag herum angeordnet, und die Berührfläche und die Anschlagfläche berühren einander, um den Anschlag zu positionieren und zu verhindern, dass sich der Anschlag dreht. Bei dem so aufgebauten Sensor kann der Anschlag am Gehäuse befestigt, positioniert und an einer Drehung gehindert werden, da der Anschlag innerhalb des Gehäuses eingesetzt ist, wobei die Vorsprünge an den flachen Teilen positioniert sind und die Anschlagfläche und die Berührfläche einander berühren.

Diese Vorsprünge werden gemäß dieser Erfindung hergestellt, indem das Gehäuse nach innen mit dem sogenannten "Stanz-Streckverfahren" gestanzt und seine äußeren Oberflächenbereiche in einem spitzenlosen Schleifverfahren geschliffen werden, um die Dicke des Gehäuses zu reduzieren, während eine spezifizierte Menge an Vorsprung aufrecht erhalten wird. Mit einem solchen Verfahren können Vorsprünge mit einer spezifizierten Höhe auch dann erzeugt werden, wenn das Material des Gehäuses verhältnismäßig dick ist, und da das Gehäuse dünner gemacht wird, kann der Sensor dementsprechend kompakter gemacht werden.

Der diese Erfindung verkörpernde Versetzungssensor kann so aufgebaut sein, dass sowohl das Gehäuse als auch das bewegliche Glied zwei (erste und zweite) Anschlagteile zur Verhinderung, dass das vorgenannte Drehverhinderungsglied gegen eine in der Nähe befindliche Komponente schlägt und dadurch verformt wird, aufweisen. Die Anschlagteile sind so angeordnet, dass, wenn die Feder so weit wie möglich gestreckt wird, bis die ersten Anschlagteile miteinander in Berührung gelangen (wobei die Feder sich in der "Streckgrenzposition" befindet), ein endlicher Abstand zwischen dem Drehverhinderungsglied und einem der Endteile der Löcher, in welche das Drehverhinderungsglied eingesetzt ist, vorhanden ist, und dass, wenn die Feder hineingedrückt und soweit wie möglich zusammengezogen ist, bis die beiden zweiten Anschlagteile miteinander in Berührung gelangen (wobei die Feder sich dann in der "hineingedrückten Stellung" befindet), ähnlich ein weiterer endlicher Abstand zwischen dem Drehverhinderungsglied und dem anderen der Endteile der gleichen Löcher vorhanden ist. Diese beiden ersten Anschlagteile können an dem äußeren rohrförmigen Körper der linearen Büchse beziehungsweise dem Anschlag ausgebildet sein, und die ersten und zweiten Anschlagteile des beweglichen Glieds können an einem Kernschaft ausgebildet sein. Mit so ausgebildeten Anschlagteilen treffen die Drehverhinderungsmittel weder gegen den vorderen noch den hinteren Endteil des Langlochs, in welchem sie gleiten, wenn das bewegliche Glied durch Strecken oder Zusammenziehen der Feder in einer der Richtungen bewegt wird. Die Drehverhinderungsmittel werden also nicht verformt.

Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird eine konische Schraubenfeder verwendet, die zwischen dem Anschlag und dem Kernschaft gehaltert ist, und der Kernschaft enthält einen sich verjüngenden Teil zur Vermeidung einer störenden Beeinflussung mit dieser konischen Feder. So aufgebaut, wird die konische Feder nicht durch Nachbarkomponenten gestört, auch wenn der Sensor insgesamt kompakt gehalten wird.

Der bewegliche Schaft und ein Halter für das Berührglied (der "Berührgliedhalter") können als getrennte Komponenten verwirklicht sein, und eine Gummihaube wird angebracht, indem ihre vorderen und hinteren Endteile mit einem vorderen Haubenhalter auf den Berührgliedhalter und einem hinteren Haubenhalter auf einer Endkappe, mit welcher das äußere rohrförmige Teil versehen ist, in Eingriff gebracht wird. Der Berührgliedhalter wird so an der Gummihaube befestigt, und der Berührgliedhalter wird mit der Gummihaube verbunden. Auf diese Weise wird die Innenfläche der Gummihaube nicht beschädigt, und die Endkappe macht den Aufbau noch zuverlässiger wasserdicht.

Wenn ein Kabel mit dem Sensor verbunden ist, ist eine Kabelkappe aus einem Kunststoff integriert mit dem Kabel ausgebildet und mit einem hinteren Endteil des Gehäuses in Eingriff, so dass das Kabel aus dem inneren Endteil des Gehäuses herausgezogen wird. Ein Polyesterelastomer kann zu diesem Zweck verwendet werden. Da der so ausgebildete Kabelhalteteil keine gesonderte Komponente des Sensors ist, ist die Gesamtzahl der Komponenten vermindert, und die Herstellungskosten lassen sich reduzieren. Ferner kann das Kabel flexibler gemacht werden.

Zur Anbringung der Kabelkappe am Gehäuse in wasserdichter Weise ist eine mit einem Klebstoff gefüllte Nut an dem Kabel ausgebildet. In der Nut ist ein Vorsprung so ausgebildet, dass er die Innenfläche des Gehäuses berührt, wenn die Kabelkappe am Gehäuse angebracht und der Klebstoff darin eingesiegelt ist.

Kurze Beschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Schaltbild eines die Erfindung verkörpernden Versetzungsdetektors.
Fig. 2, 3 und 4 sind Schaltbilder weiterer die Erfindung verkörpernder Versetzungsdetektoren.
Fig. 5 ist ein Schaltbild von Teilen des Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlers der Fig. 4.
Fig. 6 zeigt thermisch gekoppelte Operationsverstärker.
Fig. 7 zeigt ein thermisch gekoppeltes Diodenfeld.
Fig. 8 ist eine auseinandergezogene Diagonalansicht eines diese Erfindung verkörpernden Versetzungssensors.
Fig. 9 ist eine Vertikalschnittansicht des Versetzungssensors der Fig. 8.
Fig. 10 ist eine Schnittansicht eines Spitzenteils des Versetzungssensors der Fig. 8.
Fig. 11 ist eine Schnittansicht eines Mittelteils des Versetzungssensors der Fig. 8.
Fig. 12 ist einen Seitenansicht eines Kernschafts des Versetzungssensors der Fig. 8.
Fig. 13 ist eine Schnittansicht eines hinteren Teils des Versetzungssensors der Fig. 8.
Fig. 14 ist eine auseinandergezogene Diagonalansicht der Drehverhinderungsmittel.
Fig. 15 ist eine auseinandergezogene Diagonalansicht zur Wiedergabe, wie die Gummihauben des Versetzungssensors der Fig. 8 montiert sind.
Fig. 16 ist eine Schnittansicht eines Anschlags an dem Gehäuse.
Fig. 17 ist eine Schnittansicht eines Anschlages, welcher einen Riss entwickelt.
Fig. 18 ist eine Draufsicht des Lochs zum Arretieren einer Drehung des Versetzungssensors der Fig. 8.
Fig. 19A und 19B sind Draufsichten von nichterfindungsgemäßen Löchern zum Stoppen einer Drehung.
Fig. 20 ist eine Schnittansicht eines Teils der Gummihaube zur Wiedergabe des Mechanismus für ihre Anbringung.
Fig. 21 ist eine Schnittansicht eines bekannten Mechanismus zur Anbringung einer Gummikappe.
Fig. 22A ist eine Schnittansicht des Versetzungssensors dieser Erfindung, wenn sich das bewegliche Glied in seiner gestreckten Grenzlage befindet, und 22B ist eine Schnittansicht des Versetzungssensors dieser Erfindung, wenn sich das bewegliche Glied in seiner hineingedrückten Stellung befindet.
Fig. 23 ist eine auseinandergezogene Diagonalansicht eines bekannten Versetzungssensors.
Fig. 24A ist eine auseinandergezogene Diagonalansicht eines weiteren bekannten Versetzungssensors, und Fig. 24B seine Schnittansicht.
Fig. 25 ist eine Schnittansicht des Dichtungsaufbaus des Kabelabschnitts eines bekannten Versetzungssensors.
Fig. 26 ist eine Diagonalansicht eines Abschnitts eines bekannten Versetzungssensors, wo sein Gehäuse und seine lineare Büchse verbunden sind.
Fig. 27 ist eine Diagonalansicht eines bekannten Versetzungssensors zur Wiedergabe der Montage seiner Gummikappe.
Fig. 28 ist ein Schaltbild eines bekannten Versetzungssensors.

Ausführliche Beschreibung der Erfindung

Ausführungsformen dieser Erfindungen werden als Nächstes unter Bezugnahme auf Zeichnungen beschrieben.
Fig. 1 zeigt den Aufbau eines die Erfindung verkörpernden Versetzungsdetektors 217. Einige der Komponenten dieses Detektors 217 sind im Wesentlichen die gleichen wie die oben unter Bezugnahme auf Fig. 28 beschriebenen und werden mit den gleichen Bezugszahlen zur bequemeren Offenbarung bezeichnet.
In Fig. 1 bezeichnet Bezugszahl 201 wieder einen den Versetzungsdetektor 217 der Erfindung bildenden Sensor, der über ein Sensorkabel angeschlossen ist und einen Differentialübertrager 202 sowie eine Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203 enthält. Der Differentialübertrager 202 weist einen (nicht gezeigten) beweglichen Kern und zwei Spulen 204 und 205 auf, die um diesen beweglichen Kern herum angeordnet sind. Diese beiden Spulen 204 und 205 sind in Reihe geschaltet und werden mit einer Wechselspannung betrieben, die als Ansteuersignal von einem Oszillator 206 über einen Verstärker 207 geliefert wird. Ausgangssignale werden an einem Verbindungspunkt dazwischen abgenommen. Der Oszillator 206 und der Verstärker 207 bilden zusammen "Ansteuermittel" zum Ansteuern des Differentialübertragers 202.
Dieser Versetzungsdetektor 217 ist ein Messgrößenumformer des Halbbrückentyps. Die Induktivität der beiden wechselspannungsbetriebenen Spulen 204 und 205 ist eine Funktion der Lage des beweglichen Kerns. Die in den beiden Spulen 204 und 205 erzeugten Induktionsspannungen sind gleich, wenn sich der bewegliche Kern in der Mitte der beiden Spulen 204 und 205 befindet. Wenn der bewegliche Kern aus dieser Mittenposition versetzt wird, nimmt die Induktionsspannung einer der Spulen 204 oder 205 zu und diejenige der anderen Spule 204 oder 205 ab. Ein (nicht gezeigtes) Berührglied zum Berühren des Zielobjekts der Messung ist an diesem beweglichen Kern zur Feststellung der Versetzung dieses Berührglieds angebracht.
Das Ausgangssignal am Verbindungspunkt in der Mitte der beiden Spulen 204 und 205 ist eine Wechselspannungsausgabe, deren Amplitude sich gemäß der Versetzung des beweglichen Kerns ändert. Nach Verstärkung durch einen Verstärker 208 macht dieses Wechselspannungsausgangssignal durch einen Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 209 einen Vollweggleichrichtung durch und wird dem nichtinvertierenden Eingang eines Differenzverstärkers 210 eingegeben. Der Verstärker 208 und der Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 209 bilden zusammen "Ausgangssignalverarbeitungsmittel" zur Verarbeitung der Ausgangssignale des Differentialübertragers 202.
Eine weitere vom Verstärker 207 auf den Differentialübertrager 202 gegebene Wechselspannung wird über den Verstärker 211 und den Wechselspannungs-Gleichspannungs- Wandler 212 auf den invertierenden Eingang dieses Differenzverstärkers 210 gegeben und dient als Standardsignal. Der Verstärker 211 und der Wechselspannungs-Gleichspannungs- Wandler 212 bilden zusammen "Standardsignalverarbeitungsmittel" zur Ausgabe des Standardsignals durch Verarbeitung des Ansteuersignals.
Der Differenzverstärker 210 verstärkt das Standardsignal und das Ausgangssignal des Differentialübertragers 202 differentiell und gibt ein der Versetzung des beweglichen Kerns entsprechendes Signal aus.
In diesem Beispiel ist nicht nur der Sensor 201 selbst mit einem Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203 versehen, sondern es ist auch der Verstärker 208 zur Verstärkung des Ausgangssignals des Differentialübertragers 202 mit einem Verstärkungsumschaltwiderstand 213 versehen, so dass die Verstärkung des Verstärkers 208 abhängig von der Art des Sensors 201 geändert werden kann, das heißt so, dass die gleiche Schaltung mit Sensoren verschiedener Arten mit verschiedenen Messbereichen (oder Hüben) verwendet werden kann. In diesem Beispiel ist ferner ein Herunterziehwiderstand 214 mit der Ausgangssignalleitung des Differentialübertragers 202 verbunden und außerdem ist ein Komparator 215 zum Vergleichen der Ausgabe des Wechselspannungs-Gleichspannungs- Wandlers 209 mit einem Schwellenwert zur Lieferung einer Nachweisausgabe versehen.
Anders als der unter Bezug auf Fig. 28 beschriebene bekannte Versetzungssensor enthält das in Fig. 1 gezeigte Beispiel des Versetzungssensors 217 Amplitudeneinstellmittel 216 zur Einstellung so, dass die Amplitude der Wechselspannung zum Betreiben des Differentialübertragers 202 gleichförmig gemacht wird, indem die Standardsignale des Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 212 der Standardsignalverarbeitungsmittel auf die Ansteuermittel rückgekoppelt werden. Dies dient dem Zweck, es zu ermöglichen, eine Versetzung mit einem hohen Maß an Genauigkeit festzustellen und auch die Ausgabe des Verstärkers 207, die als Standardsignal für den Differenzverstärker 210 dient, zu stabilisieren, auch wenn teure Arten von Oszillator, Verstärker und dediziertem IC nicht verwendet werden. Diese Amplitudeneinstellmittel 216 speichern einen Standardwert intern und enthalten eine Amplitudeneinstellschaltung zur Einstellung der Amplitude der Wechselspannung des Oszillators 206, so dass das Standardsignal des Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlers 212 gegen diesen Standardwert geht.
Mit der durch eine Rückkopplung so auf einem konstanten Wert gehaltenen Amplitude des an den Differentialübertrager 202 gelieferten Ansteuersignals kann nicht nur der Differentialübertrager 202 durch ein stabiles Ansteuersignal betrieben werden, sondern es ist auch das an den Differenzverstärker 210 gelieferte Standardsignal stabilisiert. Gemäß dieser Erfindung ist also ein genauer Nachweis selbst mit einem kostengünstigen Versetzungsdetektor möglich. Dies steht im Gegensatz zu bekannten Versetzungsdetektoren, welche Signale mit einer Offenkreisroutine verarbeiten und deshalb einen genauen und hochstabilen Oszillator und Verstärker, wie einen Operationsverstärker, benötigen. Selbst die Wirkungen von Temperaturschwankungen sind sich nur auf dem Standardwert der Amplitudeneinstellschaltung, weshalb keine Notwendigkeit besteht, zusätzlich Schaltungen zur Temperaturkompensation vorzusehen.
Fig. 2 zeigt den Aufbau eines weiteren die Erfindung verkörpernden Versetzungsdetektors 217a, wobei gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszahlen wie in Fig. 1 versehen sind. Anders als bei der ersten Ausführungsform, die als die Verstärkung des Verstärkers 208 mittels des Verstärkungsumschaltwiderstands 213 gemäß der Art des Sensors 201 schaltend gekennzeichnet ist, ist die zweite Ausführungsform als die Standardspannung von Amplitudeneinstellmitteln 216a gemäß der Art des Sensors 201a schaltend gekennzeichnet.
Genauer erläutert, ist der Sensor 201a in diesem Beispiel getrennt vom Differentialübertrager 202 mit einem Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203a versehen, so dass die durch diesen Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203a und einen weiteren Widerstand 218 geteilte Spannung an Amplitudeneinstellmittel 216a als Standardspannung geliefert wird. Diese Standardspannung und das Standardsignal vom Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212 werden durch eine Operationsverstärker 219 verglichen, und eine Amplitudeneinstellschaltung 220 stellt die Amplitude des Ansteuersignals so ein, dass diese Differenz verschwindet.
Zusammenfassend wird gemäß der zweiten Ausführungsform der Erfindung die Amplitude des Ansteuersignals zum Differentialübertrager 202 gemäß der Art des Sensors 201a, das heißt, der Empfindlichkeit des Sensors 201a, eingestellt. Die Änderung des Störabstands wird also vermindert und es lässt sich auch bei einem Sensor mit niedriger Empfindlichkeit ein höherer Störabstand erzielen als durch Umschalten der Verstärkung des Verstärkers.
Da auf den Verstärkungsumschaltwiderstand 213 der Fig. 1 verzichtet ist, wird die Verarbeitung durch die Ausgangssignalverarbeitungsmittel mit dem Verstärker 208 und dem Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 209 äquivalent zu der durch die Standardsignalverarbeitungsmittel mit dem Verstärker 211 und dem Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212. Dies macht es einfacher, die Temperaturcharakteristiken der Komponenten zu regulieren oder die Komponenten in einer thermisch ausgeglichen Weise anzuordnen. Wie untenstehend noch erläutert wird, können Schwankungen in diesen Mitteln gleich gemacht werden, so dass sie mittels des Differenzverstärkers 210 weggehoben werden können. Dies kann die Genauigkeit des Versetzungsnachweises weiter verbessern. In Obigem können der Empfindlichkeitseinstellwiderstand 203 und der Widerstand 218 zur Spannungsteilung im Verbinder zum Anschließen des Detektors oder im Detektor 217a angeordnet sein. In anderer Hinsicht ist die zweite Ausführungsform die gleiche wie die erste Ausführungsform.
Da die Amplitudeneinstellmittel 16a so wirken, dass sie die Amplitude des Ansteuersignals einstellen und die Differenz zwischen der Standardspannung und dem Signal vom Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212 verschwinden lassen, werden die Standardspannung und das Standardsignal aus dem Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212 gleich. In einer Abwandlung kann also die Standardspannung anstelle des Standardsignals vom Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212 dem Differenzverstärker 210 eingegeben werden, wie in Fig. 3 gezeigt. Ähnlich kann, unter Bezug auf Fig. 1, die interne Standardspannung der Amplitudeneinstellmittel 216 anstelle des Standardsignals vom Wechselspannungs- Gleichspannungs-Wandler 212 dem Differenzverstärker 210 eingegeben werden.
Fig. 4 zeigt den Aufbau eines weiteren Versetzungsdetektors 217b, wobei gleiche Komponenten mit den gleichen Bezugszahlen versehen sind. Diese Ausführungsform ist dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Gleichvorspannung der Wechselspannung des Oszillators 206 als Ansteuersignal mittels einer Gleichvorspannungsüberlagerungsschaltung 221 überlagert, dass sie ein Tiefpassfilter 222 verwendet, um die Gleichvorspannung abzutrennen, die dem am Verstärker 208 ausgegebenen Ausgangssignal des Differentialübertragers 202 überlagert ist, und dass sie einen Bruch des Sensorkabels oder Probleme in den Ansteuermitteln durch Verwendung des Komparators 215a auf der Grundlage des Gleichvorspannungsniveaus feststellt. Dies steht im Gegensatz zu den oben beschriebenen Ausführungsformen, die so eingerichtet sind, dass sie einen Bruch des Sensorkabels usw. auf der Grundlage des Wechselspannungsausgangssignals des Differentialübertragers 202 nachweisen. In dem dargestellten Beispiel weisen Nachweismittel zur Feststellung einer Anomalie das Tiefpassfilter 222 und den Komparator 215a auf.
Mit diesem Beispiel kann beispielsweise ein Bruch des Sensorkabels mit dem Komparator 215a festgestellt werden, weil das Niveau der dem Ausgangssignal des Differentialübertragers 202 überlagerten Gleichvorspannung aus einem spezifizierten Bereich herausläuft. Wenn ein Bruch bei A1 auf der Seite des Sensoransteuersignals oder bei A2 auf der Sensorausgangssignalleitung auftritt, wird die Sensorausgabe mit der überlagerten Gleichvorspannung nicht weitergeleitet und nimmt wegen des Herunterziehwiderstands 214 0V an. Der Bruch kann also durch den Komparator 215a festgestellt werden. Wenn sich der Bruch nur auf der Masseseite des Sensors, wie durch A3 angegeben, befindet, wird das Sensoransteuersignal durch die Spulen 204 und 205 nicht geteilt und direkt ausgegeben. Das Niveau der Gleichvorspannung wird als ein spezifizierter Wert, und dies wird durch den Komparator 215a festgestellt. Wenn die Ansteuermittel ein Problem erzeugen, gelangt das Niveau der dem Ausgangssignal überlagerten Gleichvorspannung ebenfalls aus einem spezifizierten Bereich heraus, so dass das Problem festgestellt werden kann.
Da eine Rückkopplung durchgeführt wird, wie bei den oben beschriebenen Beispielen, erfolgt eine Regelung, wenn eine Anomalie in den Ansteuermitteln entsteht und sich ihre Ausgabe ändert, so dass diese Änderung korrigiert wird. Obwohl Probleme bei den Ansteuermitteln schwierig festzustellen waren, wird das Niveau der überlagerten Gleichvorspannung gemäß diesem Beispiel überwacht, so dass auch eine solche Anomalie als Vorfall festgestellt werden kann.
Wenn bei einem bekannten Beispiel die Induktivität des Differentialübertragers 202 erhöht wird, wird, wenn ein Bruch des Sensorkabels vorliegt, das Wechselspannungsausgangssignal des Differentialübertragers 202 aufgrund der kapazitiven Kopplung C, die zwischen den Signalleitungen an beiden Enden der Spule 204 oder 205 entsteht, instabil, wie in Fig. 4 gezeigt. Im Gegensatz dazu ist in dem vorliegenden Beispiel kein Effekt einer solchen kapazitiven Kopplung vorhanden, weil der Bruch auf der Grundlage der Gleichvorspannung festgestellt wird, weshalb der Bruch zuverlässig festgestellt werden kann. Es besteht also keine Notwendigkeit, den Widerstandswert des Herunterziehwiderstands 214 zu vermindern, und die Linearitätscharakteristik des Differentialübertragers 202 wird nicht beeinträchtigt. Das gleiche gilt, wenn ein Hochziehwiderstand anstelle des Herunterziehwiderstands 214 verwendet wird.
In diesem Beispiel sind wie bei der oben beschriebenen zweiten Ausführungsform die thermische Charakteristik der Komponenten der Ausgangssignalverarbeitungsmittel, die den Verstärker 208 und den Wechselspannungs-Gleichspannungs- Wandler 209 enthalten, und diejenige der Standardsignalverarbeitungsmittel, die den Verstärker 211 und den Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212 enthalten, aufeinander abgestimmt, wobei ihre Komponenten unter Berücksichtigung ihres thermischen Gleichgewichts angeordnet sind oder Wärmekoppler verwendet werden, so dass Schwankungen in diesen Verarbeitungsmitteln gleich werden und durch den Differenzverstärker 210 weggehoben werden können.
Der Aufbau von Wärmekopplern wird unter Bezug auf Fig. 5 beschrieben, welche ein Schaltbild der Wechselspannungs- Gleichspannungs-Wandler 12 und 9 der Standardsignalverarbeitungsmittel bzw. der Ausgangssignalverarbeitungsmittel ist. Der Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 212 der Standardsignalverarbeitungsmittel umfasst nicht nur zwei Operationsverstärker 223 und 224, sondern auch zwei Gleichrichterdioden 225 und 226. Der Wechselspannungs-Gleichspannungs- Wandler 209 der Ausgangssignalverarbeitungsmittel umfasst ähnlich zwei Operationsverstärker 227 und 228 sowie zwei Gleichrichterdioden 229 und 230. Diese vier Operationsverstärker 223, 224, 227 und 228 können in einem Gehäuse 231, wie in Fig. 6 gezeigt, angeordnet sein, und jedes Paar dieser Dioden 225 mit 229 und 226 mit 230 kann, wie in Fig. 7 gezeigt, als Diodenfeld 232 ausgebildet sein.
Wenngleich ein Beispiel für eine thermische Kopplung der Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandler 209 und 212 gezeigt wurde, versteht sich, dass auch die thermische Kopplung zwischen den Verstärkern 208 und 211 bewirkt werden kann. Wenngleich Beispiele oben für die Messung der Größe oder Form eines Zielobjekts erläutert wurden, können sie auch zur Messung der Versetzung einer Membran und damit zur Feststellung eines Drucks verwendet werden.
Zusammenfassend wird gemäß dieser Erfindung die Amplitude des Ansteuersignals zur Ansteuerung des Differentialübertragers durch Rückkopplung so geregelt, dass sie einen festen Wert annimmt. Teure Komponenten mit hoher Stabilität werden also nicht benötigt, anders als bei den bekannten Beispielen, die auf einer Offenkreissteuerung beruhen, und es wird ein Nachweis von Versetzungen mit hoher Genauigkeit auch mit der Verwendung von verhältnismäßig billigen Komponenten möglich.
Als Nächstes wird der Aufbau eines diese Erfindung verkörpernden Versetzungssensors unter Bezug auf Fig. 8, welche eine auseinandergezogene Diagonalansicht ist, Fig. 9, welche eine Vertikalschnittansicht ist, Fig. 10, welche eine Schnittansicht seiner Spitze ist, Fig. 11, welche eine Schnittansicht seines Mittelteils ist, Fig. 12, welche eine Seitenansicht seines Kernschafts ist, und Fig. 13, welche eine Schnittansicht seines hinteren Teils ist, erläutert.
Unter Bezug auf die Fig. 8-13 weist der Versetzungssensor ein rohrförmiges Gehäuse aus rostfreiem Stahl mit einer Anzahl von Anschlägen 2 auf, die um seine Außenfläche 1A herum in gleichen Abständen in seinem Mittelteil ausgebildet sind. Wie in Fig. 16 gezeigt, sind diese Anschläge 2 als Vorsprünge 3 zur Mitte des Gehäuses 1 hin ausgebildet. Diese Vorsprünge 3 können nach dem sogenannten Stanz- Streckverfahren unter Verwendung eines Stanzstempels und einer Form (nicht gezeigt) hergestellt werden. Wenn die Höhe des Vorsprungs x und die Dicke des Gehäuse 1 t ist, wird im Gehäuse 1 leicht Riss einen C, wie in Fig. 17 gezeigt, entstehen, wenn nicht x<t/2. Es wird also wie in Fig. 16 mit gepunkteten Linien gezeigt, ein Material mit einer Dicke größer als t über eine Strecke x gestanzt und die Außenfläche mit einem spitzenlosen Schleifverfahren abgeschliffen, so dass die durch das Stanzen ausgebildeten unansehnlichen Eintiefungen weniger auffällig werden. Die Vorderseite 3A des Vorsprungs 3 dient als Anschlagfläche oder Berührfläche.
Wie in Fig. 9 und 13 gezeigt, ist eine einstückig mit einem Kabel 46 ausgebildete Kabelkappe 74 am hinteren Endteil des Gehäuses 1 befestigt. Polyesterelastomer kann zur Ausbildung der Kabelkappe 74 verwendet werden. Eine Nut 76 ist im Außenrand der Kabelkappe 74 in Umfangsrichtung zur Speicherung eines Klebstoffs darin ausgebildet. Ein Vorsprung 77 ist zum Abdichten an der Bodenfläche der Nut 76 in Richtung des Umfangs vorgesehen.
Die Kabelkappe 74 greift in den hinteren Teil des Gehäuses 1 ein, wobei die Nut 76, wie in Fig. 13 gezeigt, mit einem Klebstoff F gefüllt ist. Der Vorsprung 77 berührt die innere Umfangsfläche des hinteren Teils des Gehäuses 1, so dass der Klebstoff F innerhalb der Nut 76 eingeschlossen ist. Dies dient dazu, einen zuverlässig wasserdichten Aufbau mit verbesserter Zugfestigkeit zu schaffen.
Wie in Fig. 9 gezeigt, sind in dem Gehäuse eine lineare Büchse 4, ein Anschlag 5 zur Verhinderung einer Drehung, ein Spulenkörperaufbau 6A, ein Kabelabstandshalter 42 und eine Spulenkörperhalterungsfeder 44 in dieser Reihenfolge angeordnet.
Wie in Fig. 9 und 14 gezeigt, weist die lineare Büchse 4 einen äußeren rohrförmigen Körper 7 auf, welcher eine rohrförmige Kugelführung 9 darin enthält, welche viele Kugeln 8 drehbar haltert. Der äußere rohrförmige Körper weist einen rohrförmigen Grundkörper 7A mit einem Schlauchanbringungsteil 10 am Außenumfang auf, der um eine Stufe niedriger als benachbarte Teile ist. In der Mitte dieses Schlauchanbringungsteils 10 befindet sich ein Loch 11, welches ein im Wesentlichen rechteckiges Loch, wie in Fig. 18 gezeigt, ist, zum Sperren der Drehung des äußeren rohrförmigen Körpers, wobei es in der Axialrichtung des äußeren rohrförmigen Körpers 7 (angegeben durch eine doppelköpfigen Pfeil) langgestreckt ist. Das vordere und hintere Ende 11a und 11b des Lochs 11 sind senkrecht zur Axialrichtung des äußeren rohrförmigen Körpers 7, und die abgerundeten Ecken des Rechtecks des Lochs 11 weisen einen kleinen Krümmungsradius aus. Das Loch 11 ist also rechteckig ausgebildet, weil, wenn vorderes und hinteres Ende halbkreisförmig oder elliptisch ausgebildet wären, der Drehverhinderungsstift 51A (der nachstehend noch zu beschreiben ist), wie in den Fig. 19A und 19B gezeigt, gegen die Innenwand steckenbliebe.
Wie in Fig. 9 gezeigt, ist ein ringförmiger Anschlag 7B an dem Innenumfang hinter dem äußeren rohrförmigen Körper 7 vorgesehen. Die Endkappe 12 ist in die Vorderseite des äußeren rohrförmigen Körpers 7 gepresst und damit an dieser befestigt. Eine Dichtnut 13 ist an der Endkappe 12 ausgebildet und ein Rückhaubenhalter 14 an der Vorderseite der Endkappe 12 vorgesehen.
Wie in Fig. 10 gezeigt, weist die Kugelführung 9 ein Loch 15 an einer Stelle auf, die dem Loch 11 im äußeren rohrförmigen Körper 7 entspricht, wenn die lineare Büchse 4 im montierten Zustand ist. Diese beiden Löcher 11 und 15 sind gleich ausgebildet.
Wie in den Fig. 9 und 11 gezeigt, umfasst der Anschlag 5 einen Grundkörper 5A, an dessen Rückseite ein hinteres Endteil 16 mit kleinerem Durchmesser als der Grundkörper 5A ausgebildet ist. Die Innenflächenseite des Verbindungsteils 17 zwischen dem Grundkörper 5A und dem hinteren Endteil 16 dient als Federhalterungsoberfläche 18, die mit einem Anschlagteil 18A versehen ist. Ein Anzahl von flachen Teilen 19 eines Anschlags 21 sind an der Außenumfangsfläche auf der hinteren Seite des Grundkörpers 5A in spezifizierten Abständen ausgebildet, und einen Berührfläche 20 ist am vorderen Ende der flachen Teile 19 ausgebildet. Wenn der Anschlag 5 in das Gehäuse 1 eingeführt wird, befinden sich die Vorsprünge 3 der Anschläge 2 an den Stellen dieser flachen Teile 19 des entgegengesetzten Anschlags 21 und die Berührflächen 3A und 20 sind einander zugekehrt, so dass der Anschlag positioniert wird und verhindert ist, dass sich der Anschlag herumdreht.
Der Spulenkörperaufbau 6A enthält einen Spulenkörper 24. Ein Vorderabschirmungs-Eingreifteil 25 ist am Vorderende des Spulenkörpers 24 ausgebildet. Ein Hinterabschirmungs- Eingreifteil 26 und ein GehäuseBerührglied 27, der einen größeren Durchmesser als das Hinterabschirmungs-Eingreifteil 26 hat, sind am hinteren Ende des Spulenkörpers 24 ausgebildet. Eine Nut 28 zum Ausleiten einer Spulenleitung ist an zwei Stellen auf dem Hinterabschirmungs-Eingreifteil 26 und dem Gehäuseberührglied 27 ausgebildet. Eine Trennwand 29 ist im Mittelteil des Spulenkörpers 24 ausgebildet, und eine erste Spule 30 und eine zweite Spule 31 sind vor und hinter der Trennwand 29 gewickelt. Der Spulenkörper 24 ist mit einem Abschirmungsglied 32 abgedeckt, welches am Spulenkörper 24 so angebracht ist, dass sein vorderes Ende über dem Vorderabschirmungs-Eingreifteil 25 und sein hinteres Ende über dem Hinterabschirmungs-Eingreifteil 26 angeordnet ist, so dass die erste und zweite Spule 30 und 31 abgedeckt sind. Das Abschirmungsteil 32 ist durch einen Spulenkörperschlauch 33 aus einer Schrumpf-Kunststoffolie (z. B. einer Polyimid- Folie) abgedeckt. Der hintere Teil des Spulenkörpers 24, erste, zweite und dritte Anschlussstifte 38, 39 und 40, die mit den Anschlussteilen der ersten und zweiten Spule 30 und 31 und einem Anschluss an ihren Enden verbunden sind, ragen, wie in Fig. 8 gezeigt, nach hinten ab.
Wenn der so ausgebildete Spulenkörperaufbau 6A des Differentialübertragers 6 innerhalb des Gehäuses 1 enthalten und befestigt ist, stehen der Spulenkörperaufbau 6A und das Gehäuse 1 in einer Koaxialbeziehung. In dieser Situation wird der hintere Endteil 16 des Anschlags 5 in den Vorderabschirmungs-Eingreifteil 25 des Spulenkörpers 24 gedrückt und das vordere Ende des Kabelabstandsteils 42 berührt die Rückseite eines GehäuseBerührglieds 41 hinter dem Spulenkörper 24, und eine Spulenkörper-Halterungsfeder 44 wird zwischen dem hinteren Ende dieses Kabelabstandsteils 42 und einem Federaufnahmeteil 43 an der Spitze der Kabelkappe 74 zusammengedrückt, so dass die Belastungskraft dieser Spulenkörper-Halterungsfeder 44 dazu dient, den Spulenkörper 24 über das Kabelabstandsteil 42 gegen den Anschlag 5 zu drücken.
Größenänderungen der inneren Komponenten, wie des Anschlags 5, des Spulenkörpers 24 und des Kabelabstandsteils 42 werden also durch die Spulenkörper-Halterungsfeder 44 aufgenommen, was verhindert, dass Zwischenräume zwischen diesen inneren Komponenten erzeugt werden. Der Temperaturkoeffizient und die Wiederholbarkeit verbessern sich also.
Die erste und zweite Spule 30 und 31 und das Abschirmungsglied 32 werden mit dem Kabel 46 über das Verdrahtungsmuster einer flexiblen Leiterplatte 45 verbunden, die auf der Innenseite des Kabelabstandsteils 45 angeordnet ist.
Eine konische Schraubenfeder 48 und ein bewegliches Glied 50, welches mit einem Kernglied 53 versehen ist, werden in das Gehäuse 1 eingesetzt. Wie in Fig. 9 und 11 gezeigt, hat dieses bewegliche Glied 50 einen beweglichen Schaft 51 und einen Kernschaft 52, der in einen hinteren Endteil diesen beweglichen Schafts 51 geschraubt ist. Ein Kernglied 53 ist an einem hinteren Teil des Kernschafts 52 angebracht. Ein Innengewindeteil 60 und ein Außengewindeteil 78 sind am vorderen Endteil bzw. hinteren Endteil des beweglichen Schafts 51 angebracht, und ein Stiftaufnahme-Lochteil 79 ist radial im Mittelteil des beweglichen Schafts 51 ausgebildet.
Wie in den Fig. 11 und 12 gezeigt, weist der Kernschaft 52 einen Grundkörper 52A auf, auf welchem ein Außengewindeteil 54, ein bordförmiger erster Anschlagteil 55, eine Federhalterung 56, ein sich verjüngender Teil 57, ein zweiter Anschlagteil 58 und ein das Kernglied 53 haltender Halter 59 in dieser Reihenfolge von vorne nach hinten ausgebildet sind.
Wie in den Fig. 9, 10 und 15 gezeigt, weist ein Halter 61 für ein Messglied 70 einen Grundkörper 61A auf, auf welchem ein Anbringungsschraubenteil 62, ein Anschlagteil 63, ein Vorderhaubenhalter 64 und ein Verbindungsschraubenteil 65 in dieser Reihenfolge von vorne nach hinten ausgebildet sind. Eine Gummihaube 66 weist einen Grundkörper 66A auf, an dessen Vorderseite ein vorderes Dichtungsteil 67 und an dessen Hinterseite ein hinteres Dichtungsteil 68 ausgebildet ist. Das Messglied 70 umfasst eilt Kontaktglied 71, welches kugelförmig ist, sowie einen Kugelhalter 72, welcher das Kontaktglied 71 drehbar haltert. Ein Innengewindeteil 73 ist an dem Kugelhalter 72 ausgebildet.
Zur Montage der linearen Büchse 4 wird die viele Kugeln 8 drehbar halternde Kugelführung 9 im Inneren des äußeren rohrförmigen Körpers 7 angeordnet, der Drehverhinderungsstift (auch als Drehverhinderungsglied bezeichnet) 51A in den Stiftaufnahme-Lochteil 79 des beweglichen Schafts 51 von der Seite des Lochs 11 her durch das Loch 15 der Kugelführung 9 eingesetzt, und der Rohranbringungsteil 10 des äußeren rohrförmigen Körpers 7 mit dem Spulenkörperschlauch 10A abgedeckt, so dass das Loch 11 durch thermische Schrumpfung blockiert wird. Wenn die lineare Büchse 4 innerhalb des Gehäuses 1 eingesetzt wird, kommt es zu einer Anbringung ihres äußeren rohrförmigen Körpers 7 am Gehäuse 1 mittels eines Klebstoffes, und es werden Mittel zur Verhinderung einer Drehung des beweglichen Teils mit den Löchern 11 und 15, dem Drehverhinderungsstift 51A und dem Stiftaufnahme-Lochteil 79 ausgebildet.
Zur Montage des beweglichen Teils 50 wird das Außengewindeteil 54 des Kernschafts 52 in das Innengewindeteil 78 am hinteren Endteil des beweglichen Schafts 51 geschraubt. Ein wasserdichter O-Ring 13A ist in der Dichtnut 13 vorgesehen, die am Außenumfang der Endkappe 12 ausgebildet ist, und die lineare Büchse wird mit dem Gehäuse 1 in Eingriff gebracht und an diesem befestigt. Der wasserdichte Ring 13A berührt die Innenumfangsfläche des Gehäuses 1 und bildet einen zuverlässigen wasserdichten Kontakt. Der bewegliche Schaft 51 wird so durch die lineare Büchse 4 gehalten, dass er in Bezug auf das Gehäuse 1 in seiner Axialrichtung beweglich ist. Der hintere Endteil des Kernschafts 52 durchdringt den hinteren Endteil 16 auf der Rückseite des Anschlags 5, und das Kernglied 53 des Kernschafts 52 wird in den Spulenkörper 24 eingesetzt. Der Differentialübertrager 6 wird mit diesem Kernglied 53 und dem vorgenannten Spulenkörperaufbau 6A des Differentialübertragers 6 ausgebildet.
Ein Herumdrehen des Anschlags 5 wird verhindert, indem die Frontfläche 3A des Vorsprungs 3 mit der Berührfläche 20 des Anschlags 21 in Eingriff gebracht wird, um den Anschlag 5 in Bezug auf das Gehäuse 1 zu positionieren und die Vorsprünge 3 des Gehäuses 2 gegen die flachen Teile um den Anschlag 5 herum anzuordnen. Die konische Schraubenfeder 48 hat ihren Vorderteil zur Berührung der Federhalterung 56 auf dem Kernschaft 52 und ihren hinteren Teil zur Berührung der Federhalterungsfläche 18 des Anschlags 15, so dass das bewegliche Glied 50 mit ihrer Belastungskraft nach vorne gedrückt wird und bewirkt wird, dass der vordere Teil des beweglichen Schafts 51 nach vorne aus dem Vorderende des Gehäuses 1 herausragt.
Das bewegliche Glied 50, die Gummihaube 66 und das Messglied 70 werden montiert, indem zunächst der vordere Dichtteil 67 der Gummihaube 66 am vorderen Haubenhalter 64 des Halters 61 in Eingriff gebracht wird, um damit den Halter 61 an der Gummihaube 66, wie durch Pfeil (1) in Fig. 15 gezeigt, anzubringen, und dann der Verbindungsschraubenteil 65 des Halters 61 mit dem Innengewindeteil 60 am vorderen Ende des beweglichen Schafts 51, wie durch Pfeil (2) gezeigt, in Eingriff gebracht wird. Der hintere Dichtungsteil 68 der Gummihaube 66 wird dann mit dem hinteren Haubenhalter 14 der Endkappe 12 an der Vorderseite des äußeren rohrförmigen Körpers 7, und der Innengewindeteil 73 des Messglieds 70 mit dem Anbringungsschraubenteil 62 des Halters 61 in Eingriff gebracht.
Als Nächstes wird das Arbeiten des so aufgebauten Versetzungssensors beschrieben.
Wenn der Versetzungssensor an einer spezifizierten Position angebracht ist und ein (nicht gezeigtes) bewegliches Zielobjekt das Berührglied 71 des Sensors (an der "gestreckten Grenzposition") nicht berührt, wird das bewegliche Glied 50 durch die Kraft der konischen Schraubenfeder 48 gedrückt, und der Anschlagteil 55 des Kernschafts 52 erfasst den Anschlag 7B an Innenumfang des äußeren rohrförmigen Körpers 7, wie in Fig. 22A gezeigt. In dieser Situation trifft der Drehverhinderungsstift 51A nicht gegen das Vorderende 11A des Lochs 11 oder den vorderen Randteil 15A eines in Fig. 22A gezeigten Lochs 15.
Wenn dem Versetzungssensor eine Wechselspannung zugeführt wird, beginnt durch elektromagnetische Induktion Strom durch die erste und zweite Spule 30 und 31 zu fließen. Wenn sich das Kernglied 53 in der Mitte oder gleichmäßig auf der ersten und zweiten Spule 30 und 31 befindet, sind die Absolutwerte der in der ersten und zweiten Spule 30 und 31 erzeugten Spannungen gleich.
Wenn das Zielobjekt versetzt wird, mit dem Berührglied 71 des Versetzungssensors wechselwirkt und das bewegliche Glied 50 gegen die Kraft der konischen Schraubenfeder 48 hineindrückt wird, wird das vom beweglichen Glied 50 gehalterte Kernglied 53 nach hinten im Inneren des Spulenkörper 24 des Differentialübertragers 6 aus seiner Mittenposition, wie in Fig. 22B gezeigt, versetzt, so dass es tiefer in die zweite Spule 31 eingeführt wird. Die in der zweiten Spule 31 induzierte Spannung wird also höher und die Ausgangsspannung ändert sich proportional zur Versetzung des Kernglieds 53. Die Versetzung des Zielobjekts kann durch Feststellung dieser Änderung der Ausgangsspannung bestimmt werden.
In der am weitesten hineingedrückten Stellung berührt ein zweites Anschlagteil 58 des Kernschafts 52 das Anschlagteil 18A auf der Federhalterungsfläche des Anschlags 5. Zu diesem Zeitpunkt trifft der Drehverhinderungsstift 51A nicht gegen das hintere Ende 11a des Lochs 11 oder den hinteren Randteil 15b des Lochs 15. Es kann also eine Verformung des Drehverhinderungsstifts 51A verhindert werden, und da es zu keiner Verformung dieses Drehverhinderungsstift 51A kommt, wird das Kernglied 53 des Differentialübertragers 6 nicht versetzt und die Nachweisgenauigkeit wird verbessert.
Vorteile eines so aufgebauten Versetzungssensors werden als Nächstes erläutert.
Da sowohl der äußere rohrförmige Körper 7 als auch die Kugelführung 9 der lineare Büchse 4 mit einem Loch zur Verhinderung einer Drehung (gezeigt bei 11 und 15) versehen sind, der bewegliche Schaft 51 mit dem Stiftaufnahme- Lochteil 79 für den Drehverhinderungsstift 51A versehen ist und der Drehverhinderungsstift 51A in diese Löcher 11 und 15 in Bewegungsrichtung des beweglichen Teils 50 und ferner in den Stiftaufnahme-Lochteil 79 eingeführt ist, womit Drehverhinderungsmittel gebildet werden, können erstens diese Mittel zur Verhinderung einer Drehung des beweglichen Glieds innerhalb des Grundkörpers des Sensors angeordnet werden, weshalb der Sensor kompakter gemacht und der Grundkörper kürzer gehalten werden kann.
Da zweitens diese Löcher 11 und 15 rechteckig in Bewegungsrichtung des beweglichen Glieds 15 langgestreckt sind, bleibt der Drehverhinderungsstift 51A in diesen Löchern nicht stecken, und das bewegliche Glied 15 kann sich gleichmäßig bewegen.
Da drittens das Loch mit einen Kunststoffschrumpfschlauch 10A abgedichtet ist, ist zuverlässig verhindert, dass der zur Anbringung der linearen Büchse 4 am Gehäuse 1 verwendete Klebstoff in die Löcher 11 und 15 eintritt.
Da viertens der Drehverhinderungsstift 51A nicht gegen das vordere oder hintere Ende der Löcher 11 und 15 trifft, selbst wenn das bewegliche Teil 50 sich in der "gestreckten Grenzposition" mit der konischen Schraubenfeder 48 in der voll gestreckten Position oder in der am weitesten hineingedrückten Position befindet, kann eine Verformung des Drehverhinderungsstift 51A verhindert und eine Versetzung des Kernglieds 53 des Differentialübertragers 6 beseitigt werden.
Das fünftens der Kernschaft 52 und der Anschlag 5 mit einer Federhalterung 56 bzw. einer Halterungsfläche 18 für die konische Schraubenfeder 48 versehen sind und der Kernschaft 52 mit dem sich verjüngenden Teil 57 zur Verhinderung einer störenden Beeinflussung mit der konischen Schraubenfeder 48 versehen ist, ist verhindert, dass die konische Schraubenfeder 48 gegen benachbarte Komponenten trifft, selbst wenn der Sensor kompakt gehalten ist, und die für den Betrieb erforderliche Kraft lässt sich vermindern.
Da sechstens der bewegliche Schaft 51 und der Halter 61 für das Messglied getrennte Komponenten sind, der äußere rohrförmige Körper 7 der linearen Büchse 4 mit der Endkappe 12, die den hinteren Haubenhalter 14 aufweist, versehen ist, der Halter 61 mit dem vorderen Haubenhalter 64 versehen ist, der Halter 61 an der Gummihaube 66 angebracht ist, indem das Vorderendteil der Gummihaube 66 mit dem vorderen Haubenhalter 64 in Eingriff gebracht wird, der Halter 61 mit dem vorderen Endteil des beweglichen Kerns 51 verbunden ist und der hintere Endteil der Gummihaube 66 mit dem hinteren Haubenhalter 14 in Eingriff ist, kann verhindert werden, dass das Innere der Gummihaube 66 beschädigt wird.
Fig. 27 zeigt zum Vergleich einen bekannten Versetzungssensor. Wenn dieser bekannte Sensor montiert wird, indem eine Gummihaube 123 auf einem beweglichen Schaft 125 von der Seite eines Messglieds 124 her in Eingriff gebracht wird, wird die innere Dichtfläche 123a dieser Gummihaube 123 durch einen Außengewindeteil 126 auf dem beweglichen Schaft 125 beschädigt. Ein zuverlässig abgedichteter Zustand kann also mit einem solchen bekannten Sensor nicht garantiert werden.
Fig. 20 zeigt im Einzelnen die auf dem äußeren rohrförmigen Körper 7 der linearen Büchse 4 vorgesehene Endkappe 12 und den ausgebildeten hinteren Haubenhalter 14. Der hintere Dichtungsteil 68 der Gummihaube 66 kann also durch diesen hinteren Haubenhalter 14 erfasst werden, und der hintere Dichtteil 68 kann ausreichend dick gehalten und ein ausreichender Dichtabstand d zur Herstellung einer zuverlässig wasserdichten Verbindung sichergestellt werden. Dies ist dem entsprechenden Aufbau eines in Fig. 21 gezeigten bekannten Sensors gegenüberzustellen, bei dem der hintere Haubenhalter 14-1 auf dem Gehäuse 1 ausgebildet ist, so dass der Dichtabstand d' am hinteren Angreifabschnitt 66' der Gummihaube 66 kleiner war. Die Wasserdichtheit war also weniger zuverlässig.
Zu weiteren Vorteilen der vorliegenden Erfindung gehören die Verwendung des wasserdichten O-Rings 13A, der in der Dichtnut 13 vorgesehen ist, die auf dem Außenumfang der Endkappe 12 ausgebildet ist, so dass die lineare Büchse 4 mit dem Gehäuse 1 in Eingriff und an diesem befestigt ist.
Da ferner die Kabelkappe 74 integral mit einem Kabel 46 mit einem Kunststoffmaterial ausgebildet und am hinteren Endteil des Gehäuses 1 befestigt ist, ist die Kabelkappe 74 keine getrennte Komponente, weshalb die Anzahl von Komponenten und die Herstellungskosten des Sensors vermindert werden können. Das Kabel 46 kann flexibler gehalten werden. Da eine Nut 76 auf dem Außenrand der Kabelkappe 74 in Richtung des Umfangs zur Speicherung eines Klebstoffs darin ausgebildet ist, und ein Vorsprung 77 zur Dichtung auf der Bodenfläche der Nut 76 in Richtung des Umfangs vorgesehen ist, wird eine verbesserte Wasserdichtheit bewirkt.
Zusammenfassend schafft die vorliegende Erfindung einen kompakten Versetzungssensor mit einem zuverlässig gegen Wasser abgedichteten Aufbau, der einfach und bei verminderten Kosten hergestellt werden kann.

Claims

1. Eine Schaltung für einen Versetzungsdetektor mit einem einen Differentialübertrager enthaltenden Sensor, wobei die Schaltung aufweist:
Ansteuermittel zur Erzeugung eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Differentialübertragers;
Standardsignalverarbeitungsmittel zur Verarbeitung des Ansteuersignals und Ausgabe eines Standardsignals damit;
Ausgangssignalverarbeitungsmittel zur Verarbeitung von vom Differentialübertrager ausgegebenen Signalen;
Differenzverstärkermittel zur Durchführung einer Differenzverstärkung des Standardsignals und des Ausgangssignals aus den Signalverarbeitungsmitteln; und
Amplitudeneinstellmittel zur Einstellung der Amplitude des Ansteuersignals auf einen konstanten Wert durch Rückkoppeln des Standardsignals auf die Ansteuermittel.

2. Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Amplitudeneinstellmittel mit einem Standardwert versehen sind, der der Art des Differentialübertragers entspricht, und der konstante Wert gemäß dem Standardwert bestimmt wird.

3. Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Standardsignalverarbeitungsmittel ein erste Verstärkerschaltung zur Verstärkung des Ansteuersignals und eine erste Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlerschaltung zur Umwandlung des verstärkten Ansteuersignals in ein erstes Gleichspannungssignal aufweisen, die Ausgangssignalverarbeitungsmittel eine zweite Verstärkerschaltung zur Verstärkung des Ausgangssignals des Differentialübertragers und eine zweite Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlerschaltung zur Umwandlung des verstärkten Ausgangssignals in ein zweites Gleichspannungssignal aufweisen, und wenigstens eines der Paare ausgewählt aus der Gruppe bestehend aus dem Paar bestehend aus dem ersten Verstärker und dem zweiten Verstärker und dem Paar bestehend aus der ersten Wechselspannungs- Gleichspannungs-Wandlerschaltung und der zweiten Wechselspannungs-Gleichspannungs-Wandlerschaltung thermisch gekoppelt ist.

4. Die Schaltung nach Anspruch 1, wobei die Ansteuermittel das Ansteuersignal mit einer überlagerten Gleichvorspannung ausgeben, wobei der Versetzungsdetektor ferner Nachweismittel zur Feststellung eines Anomaliezustands gemäß dem Niveau der Gleichvorspannung aufweist.

5. Eine Schaltung für einen Versetzungsdetektor mit einem Sensor, welcher einen Differentialübertrager enthält, wobei die Schaltung aufweist:
Ansteuermittel zur Erzeugung eines Ansteuersignals zur Ansteuerung des Differentialübertragers;
Standardsignalverarbeitungsmittel zur Verarbeitung des Ansteuersignals und Ausgabe eines Standardsignals damit;
Ausgangssignalverarbeitungsmittel zur Verarbeitung von vom Differentialübertrager ausgegebenen Signalen;
Amplitudeneinstellmittel zur Einstellung der Amplitude des Ansteuersignals auf einen konstanten Wert durch Rückkoppeln des Standardsignals auf die Ansteuermittel, wobei die Amplitudeneinstellmittel mit einem Standardwert versehen sind, der der Art des Differentialübertragers entspricht; und
Differenzverstärkermittel zur Durchführung einer Differenzverstärkung des Standardsignals und des Ausgangssignals der Ausgangssignalverarbeitungsmittel.

6. Ein berührender Versetzungssensor, welcher aufweist:
ein eine Axialrichtung definierendes Gehäuse;
einen Differentialübertrager mit einem Kernglied;
eine lineare Büchse innerhalb des Gehäuses, wobei die lineare Büchse einen äußeren rohrförmigen Körper in der Axialrichtung und einen Halter, welcher in der Axialrichtung beweglich ist, aufweist,
ein bewegliches Glied mit einem beweglichen Schaft, welcher das Kernglied des Differentialübertragers haltert, wobei das bewegliche Glied in der Axialrichtung beweglich ist, wobei der bewegliche Schaft einen Stiftaufnahme- Lochteil aufweist;
ein Berührglied an einem Vorderendteil des beweglichen Schafts;
eine das bewegliche Glied nach außen belastende Feder;
Drehverhinderungsmittel zur Verhinderung einer Drehung des beweglichen Glieds, wobei die Drehverhinderungsmittel ein Drehverhinderungsglied enthalten, das äußere rohrförmige Glied und der Halter jeweils ein Loch aufweisen, wobei das Drehverhinderungsglied beweglich in der Axialrichtung in die Löcher durch das äußere rohrförmige Glied und den Halter und in den Stiftaufnahme-Lochteil eingeführt ist.

7. Der Versetzungssensor nach Anspruch 6, wobei das äußere rohrförmige Glied und der Halter jeweils ein im Wesentlichen rechteckiges Loch, welches in der Axialrichtung langgestreckt ist, aufweisen.

8. Der Versetzungssensor nach Anspruch 7, wobei das Loch in dem äußeren rohrförmigen Glied mit einem Schrumpfschlauch abgedichtet ist.

9. Der Versetzungssensor nach Anspruch 8, wobei das Gehäuse nach innen gerichtete Vorsprünge aufweist, jeder mit einer Anschlagfläche senkrecht zu der Axialrichtung; das Gehäuse einen Anschlag mit einer Außenfläche mit flachen Teilen und einer Berührfläche, welche sich an einem Ende der flachen Teile befindet und senkrecht zu der Axialrichtung ist, enthält; und die Vorsprünge an den flachen Teilen angeordnet sind und die Berührfläche und die Anschlagfläche einander berühren, um den Anschlag zu positionieren und eine Drehung des Anschlags zu verhindern.

10. Der Versetzungssensor nach Anspruch 9, wobei die Vorsprünge durch Einwärtsstanzen des Gehäuses mit einem Stanzstreckformungsverfahren und Schleifen äußerer Oberflächenbereiche des Gehäuses in einem spitzenlosen Schleifverfahren zur Reduzierung der Dicke des Gehäuse bei gleichzeitiger Aufrechterhaltung einer spezifizierten Vorsprungsstrecke erzeugt werden.

11. Der Versetzungssensor nach Anspruch 9, wobei
das Gehäuse ein erstes Anschlagteil und ein zweites Anschlagteil daran befestigt aufweist;
das bewegliche Element ein erstes Anschlagteil und ein zweites Anschlagteil aufweist;
wenn sich die Feder in einer gestreckten Grenzposition mit dem ersten Anschlag des Gehäuses und dem ersten Anschlag des beweglichen Elements einander berührend befindet, ein endlicher Abstand zwischen dem Drehverhinderungsglied und einem vorderen Endteil der Löcher vorhanden ist, und
wenn sich die Feder in einer hereingedrückten Position mit dem zweiten Anschlag des Gehäuses und dem zweiten Anschlag des beweglichen Glieds einander berührend befindet, ein weiterer endlicher Abstand zwischen dem Drehverhinderungsglied und einem hinteren Endteil der Löcher vorhanden ist.

12. Der Versetzungssensor nach Anspruch 11, wobei das erste Anschlagteil des Gehäuses an dem äußeren rohrförmigen Körper ausgebildet ist, das zweite Anschlagteil des beweglichen Glieds auf dem Anschlag ausgebildet ist, der bewegliche Schaft einen Kernschaft enthält; und das erste Anschlagteil und das zweite Anschlagteil des beweglichen Glieds auf dem Kernschaft ausgebildet sind.

13. Der Versetzungssensor nach Anspruch 12, wobei die Feder eine konische Schraubenfeder ist und zwischen dem Gehäuse und dem Kernschaft gehaltert wird, und wobei der Kernschaft einen sich verjüngenden Teil zur Vermeidung einer störenden Beeinflussung mit der konischen Schraubenfeder enthält.

14. Der Versetzungssensor nach Anspruch 6, wobei
das Berührglied durch einen Berührgliedhalter gehaltert wird;
der bewegliche Schaft und der Berührgliedhalter getrennte Komponenten sind;
das äußere rohrförmige Glied mit einer Endkappe versehen ist, welche einen äußeren Haubenhalter aufweist;
der Berührgliedhalter einen vorderen Haubenhalter enthält;
eine Gummihaube einen vorderen Endteil, der mit dem vorderen Haubenhalter in Eingriff ist und einen hinteren Endteil, der mit dem hinteren Haubenhalter in Eingriff ist, aufweist, wobei der Berührgliedhalter dadurch an der Gummihaube angebracht wird und der Berührgliedhalter mit der Gummihaube verbunden ist; und
die Gummihaube einen mit dem hinteren Haubenhalter in Eingriff befindlichen hinteren Endteil aufweist.

15. Der Versetzungssensor nach Anspruch 14, wobei
die Endkappe eine daran ausgebildete Nut aufweist;
ein O-Ring in der an der Endkappe ausgebildeten Nut angeordnet ist, wobei er eine Innenfläche des Gehäuses berührt, wenn die lineare Büchse an dem Gehäuse angebracht ist.

16. Der Versetzungssensor nach Anspruch 6, welcher ferner eine Kabelkappe aufweist, welche mit einem mit dem Differentialübertrager verbundenen Kabel integral ausgebildet ist, wobei die Kabelkappe mit dem Gehäuse in Eingriff ist, das Kabel aus einem hinteren Endteil des Gehäuses herausgezogen ist.

17. Der Versetzungssensor nach Anspruch 16, wobei die Kabelkappe eine daran ausgebildete Klebstoffhaltenut aufweist; ein Dichtungsvorsprung sich innerhalb der Klebstoffhaltenut befindet, der Dichtvorsprung die Innenseite des Gehäuses berührt, wenn die Kabelkappe mit dem Gehäuse in Eingriff ist, um so einen Klebstoff innerhalb der Klebstoffhaltenut einzuschließen.