JP5475133B2 - 誘導性距離センサ - Google Patents

Description

本発明は、メイン請求項の冒頭部による誘導性距離センサに関する。

そのような誘導性距離センサの１つが、ＤＥ１０３２８１２２Ａ１から知られている。

このような誘導性距離センサにおける、コアに取り付けられたコイルには、発振回路から中間周波数（ヘクトメートル波）が供給され、このことは、強磁性環境における渦電流損失を生じさせる。このことは、局部的に鉄に適合されたドアの戸面などの強磁性物体に向かう移動、または強磁性物体から離れる移動の結果として強磁性質量（ｆｅｒｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ ｍａｓｓ）が変化するときに、供給周波数における振幅および位相が影響を受けるということを導く。このような距離センサは、従って、リミットスイッチとしてだけでなく、高分解能の距離測定デバイスとしても使用され得る。しかしながら、測定システムとしては、時間のかかる誘導性の調整であって、誤差の影響を受けやすい調整が、そのような使用のために必要とされる。

潜在的に誤差の影響を受けやすいそのような調整、および、このようにして引き起こされる測定誤差を抑制するため、上述の先行文献において、巻き付け用支持具の内側の壁部の直径であって、コアよりも大きい直径を、その内側のケーシング面上の様々な周囲位置において弾性的に次第に細くなるようにし、その結果、挿入されるコアが、その円筒の直径とは無関係にいつでも巻き付け用支持具の中心にあるようにする、ということが本質的に提供されている。

しかしながら、一般に、巻き付け用支持具内におけるコアの線形的または螺旋的な軸方向運動に関して、および、コアの最終的な取り付けに関して、微細な調整は不可欠なものである。この場合、一連の生成にとって、コイルが強磁性ポットの中に配置される場合に、同一のコイル特性データにもかかわらず、コイル毎に異なるその巻き付け用支持具におけるコアの軸方向位置でのみ調整が達成されるということは不利なことである。

これらの状況における背景に対して、本発明は、より高い測定精度およびより高い生成速度の両方における関心において、調整のための労力を低減し、そして、この包括的なタイプにおける誘導性距離センサのためのより容易な組み立てを可能とするという技術的な課題に基づいている。

本発明によれば、この目的は、メイン請求項における複数の特徴の組み合わせによって実現される。環状ディスクの形態からなり、管状の巻き付け用支持具の端部に配置された２つのフランジは、わずかに異なる外径を有している。巻き付け用支持具に取り付けられるコイルの外径は、従って、最大値として、小さいフランジの外径に制限される。小さいフランジの外径は、巻き付け用支持具を覆うよう小さなフランジから配置されたポットの内径に対応している。ポットは、強磁性材料から構成されており、また、その開放されている末端部は、コイルに面している大きいフランジの内面に対してもたれている。フランジの間、および巻き付け用支持具とポットの壁部との間で幾何学的に正確に画定されている環状の空間は、コイルによって充填される。驚くべきことに、この形状に関して、巻き付け用支持具におけるコアの軸方向の位置は、実際は、コイルの空間的な充填ファクターに基づいてもはや重大な意味をもつものではない、ということが見出された。従って、コイルは、外側のねじ山に対してねじ山が切られたボルトと同様の方法で、大なり小なりの深さでコイル形成具の巻き付け用支持具の中へねじ込まれることをもはや必要としない。本発明によれば、平滑な外側のケーシング面を有するコアが巻き付け用支持具内に保持されることで十分である。このことは、一端がポットの基部の中央に取り付けられまたは形成されたコアであって、ポットがコイルを覆うように配置されるときに管状の巻き付け用支持具の内部に挿入されるコアによって、大抵は容易になされる。

本発明による解決策の更なる発展および変形例は、更なる請求項において特定されており、またそれらの利点は、本発明の好ましい例示的な一形態における以下の説明から明らかになる。当該一形態は、要約された形態で略述され、本質的な機能に制限され、そして、完全には図面に釣り合っていない。

図１は、本発明に従って設計された誘電性渦電流距離センサの設計を示すため、軸の長手方向の断面を用いている。

略述される、誘導的に動作する距離センサ１１は、近似的に環状のディスクの形態からなり、発振回路１４を有するプリント回路基板１３を備えている。プリント回路基板１３は、中空円筒状の周囲ハウジング１２の中にある。必要に応じて、プリント回路基板１３は、電力供給および測定評価回路を含んでいる。発振回路１４は、プラスティックからなるコイル形成具１５の表面に軸方向において固定されたコイル１６に、（１桁〜２桁キロヘルツの範囲内の）中間周波数（ヘクトメートル波）を供給する。コイル１６は、管状の巻き付け用支持具１７に巻きつけられており、巻き付け用支持具１７の２つの端部には、環状のディスクの形態からなるフランジ１８，１９が設けられている。これらのフランジのうち前方のもの（１９）は、周囲ハウジング１２の内径と同一の外径を有しており、これらのフランジのうち後方のもの（１８）は、周囲ハウジング１２の内径よりもいくらか小さい外径を有している。このことは、設計によって予め定められ、また、フランジ１８，１９の間における巻き付け用支持具１７の長さによって軸方向において画定され、かつ、後方の小さいフランジ１８の外径によって半径方向において画定される最大巻き付け体積を生じさせる。コイル１６は、いつでも、フランジ１８，１９の相互に向かい合う内面１８’−１９’の間において、かつ、巻き付け用支持具１７の外径から、最大でも後方のフランジ１８の外径まで、正確に広がっている。

このようにしてコイル１６に取り付けられたコイル形成具１５は、強磁性材料から構成されたポット２０に適合されている。ポット２０の中空の円筒状の壁部２１は、周囲ハウジング１２の内径と同一の外径を有しており、また壁部２１は、小さいフランジ１８の外径よりもせいぜいわずかに大きい内径を有している。ポット２０は、従って、壁部の末端部２２が前方の大きいフランジの内面１９’における外側の環状の領域にもたれるようになるまで、コイル１６に取り付けられたコイル形成具１５を覆うよう後方から軸方向に配置され得る。前方のフランジ１９の外径がポットの壁部２１と同一の直径を有しているので、コイル形成具１５は、ポット２０とともに、前方の測定側で閉ざされ、距離センサの周囲ハウジング１２の端部２３と同一平面上にあることができる。

より大きな質量における関心の場合、特に、ポット２０が、巻き付け用支持具１７よりも軸方向に長い壁部２１を有しているので、ポット２０の基部２４は、後方のフランジ１８の後側でフランジ１８に対して直接的にもたれることがない。一方、基部２４は、小さいフランジ１８に対して後部に設けられ（一体的に形成され、または取り付けられ）、周囲ハウジング１２の長手方向軸に平行な複数のピラー２５によって、フランジ１８から所定距離に保たれ得る。複数のピラー２５には、長手方向チャネル２６が設けられており、これらの長手方向チャネル２６を介して、かつ、ポットの基部２４の対応する孔２７を介して、コイル１６のワイヤ端部または連結ワイヤがプリント回路基板１３へと通される。連結ワイヤは、プリント回路基板１３上の回路の動作のため、周囲ハウジング１２よりも狭い中空連結スタブ２９を通るライン状経路２８によって、後部においてアクセス可能な連結プラグ３０に連結されている。

コイル１６における、軸方向に固定され、かつ、ポット２０の内側でフランジ１８−１９の間で半径方向に最大限に予め定められた体積のため、巻き付け用支持具１７における強磁性コア３１の正確な軸方向位置は、重要なものではなくなる。一般にもはや、コア３１と、周囲ハウジング１２の測定側の端部２３の平面との間の距離に対する位置を調整する必要がなく、従って、距離センサ１１の誘導性のキャリブレーションのための位置を調整する必要がない。従って、ポットの基部２４の中心部の前方側にコア３１を配置すること（一体的に形成すること、または取り付けること）が可能となる。同時に、装着されたコイル形成具１５を覆うようポット２０を軸方向に配置する過程においてコア３１を同軸的に巻き付け用支持具１７の中に適切に挿入することが可能となる。コア３１は、従ってもはや、強制的な取り付けまたは相互連結による方法によってコイル形成具１５の中に単独で取り付けられる必要はない。

渦電流距離センサ１１の、コアに取り付けられたコイル１６における誘導性の調整は、従って、本発明によって、コイル１６が、プラスティックのコイル形成具１５の巻き付け用支持具１７とそのフランジ１８−１９との間における、物理的に予め定められた環状の空間を充填し、並びに、後方の小さいフランジ１８を覆うよう配置された、強磁性材料から構成されたポット２０の壁部２１およびその端面２１が、ポット２０と同一の直径を有する前方の大きいフランジ１９の環状の領域に対してもたれる、という場合に避けられ得る。巻き付け用支持具１７において同軸的に係合する強磁性のコイルコア３１は、従って、ポット２０の基部２４上に配置されることができ、従って、ポット２０の一部として取り付けられることができる。

１１ 誘導性距離センサ
１２ （１１の）周囲ハウジング
１３ （１２の中で１５−２０の後側にある）プリント回路基板
１４ （１３上の）発振回路
１５ （２０−１２内の）コイル形成具
１６ （１７上の）コイル
１７ （１５の）巻き付け用支持具
１８ （１７の）小さいフランジ
１９ （１７の）大きいフランジ
２０ （１２内の、１８の上方かつ１９の後側の）ポット
２１ （２０の）壁部
２２ （１９の後側にある、２１の）末端部
２３ （１２の）端部
２４ （１８の後側にある、２０の）基部
２５ （１８の後側にある）ピラー
２６ （２５を通る）長手方向チャネル
２７ （２６の後側にある２４の）孔
２８ （１３から２９を介して３０に至る）ライン状経路
２９ （１２の後側にある）中空連結スタブ
３０ （１１のため、２９の後方の端部にある）連結プラグ
３１ （１７の）コア

Claims (6)

1. コイル形成具（１５）を有する誘導性距離センサ（１１）であって、
   コイル形成具（１５）の管状の巻き付け用支持具（１７）が、強磁性コア（３１）に取り付けられ、かつ、その端面にあるフランジ（１８−１９）の間でコイル（１６）に取り付けられており、
   ２つのフランジ（１８，１９）は、異なる外径を有しており、
   装着されたコイル形成具（１５）は、強磁性ポット（２０）であって、その内径が、後方の小さいフランジ（１８）の外径に対応している強磁性ポット（２０）の中に配置されており、
   後方のフランジ（１８）の後側に、軸に平行な複数の間隔形成用ピラー（２５）が設けられており、
   ポット（２０）の基部（２４）が、複数のピラー（２５）に対してもたれており、かつ、その端部の壁部（２２）が、前方のフランジ（１９）の環状の領域に対してもたれていることを特徴とする誘導性距離センサ。
2. ポット（２０）の外径が、前方の大きいフランジ（１９）の外径、および、周囲ハウジング（１２）の内径に対応していることを特徴とする請求項１に記載の誘導性距離センサ。
3. 巻き付け用支持具（１７）とポットの壁部（２１）との間の環状の空間がコイル（１６）によって充填されていることを特徴とする請求項１または２に記載の誘導性距離センサ。
4. ポット（２０）が、その基部（２４）上において、巻き付け用支持具（１７）に同軸的に係合するコア（３１）を有していることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の誘導性距離センサ。
5. ポットの基部（２４）の後方にプリント回路基板（１３）が配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の誘導性距離センサ。
6. 複数のピラー（２５）内の長手方向チャネル（２６）を介して、かつ、ポットの基部（２４）の孔（２７）を介して、コイル（１６）がプリント回路基板（１３）に連結されていることを特徴とする請求項５に記載の誘導性距離センサ。

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