[发明专利]带有整合式测量装置的活塞-缸系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种活塞-缸系统，尤其是用于气动体系、液压体系或机电一体化体系的活塞-缸系统，所述活塞-缸系统具有缸壳体和活塞，该活塞与活塞杆相联接，该活塞布置在活塞壳体中，并且在那里以可沿纵轴线运动的方式来布置。

背景技术

前面所述的类型的体系主要用在气动换档机构、机电一体化设备、气动体系和液压体系。在此情况下，活塞-缸系统通常用于将施加到活塞上的力转换成活塞杆的运动的目的。该运动在不同的技术领域中用于控制和/或驱动机器或者机器元件。

为了能够监控和/或控制这样的机器的运动，愈加重要的是，可以确定实际达成的活塞行程，该活塞行程基于受控的压力而获得。同时，需要对活塞或活塞杆的位置进行检测。

已知的体系实现了借助测量装置对活塞或者活塞杆的位置检测，所述测量装置在外部布置在活塞-缸系统上，并且借助不同的测量方法(例如电感式测量方法)来检测活塞杆的位置改变。这种体系具有许 多缺点。尤其是在要求活塞-缸系统具有小的结构空间的安装环境中，不能使用已知的测量体系。通常可供使用的结构空间为此设定得并不充足。尤其是，活塞-缸系统在行程方向中的安装尺寸在实践中典型地受限。但这恰好是测量体系在开头所述类型的装置中的优选的系统。

发明内容

因此，本发明的任务是说明一种活塞-缸系统，该活塞-缸系统能够在尽可能小的结构空间情况下，实现对活塞和/或活塞杆进行位置检测。

本发明在开头所述类型的装置中，通过设置在缸壳体内的测量装置来解决所基于的任务。

这样根据本发明将测量装置整合到缸壳体中的方案一方面使得结构空间的明显减小，而另一方面使得测量装置接近活塞和/或活塞杆。通过减低测量装置距活塞或活塞杆的间距，位置检测变得更为精确，而且更不易受干扰，这是因为能够从外部影响测量装置的潜在的干扰程度一方面通过缸壳体来屏蔽，而另一方面仅还能在测量装置与测量物体之间的减小的部段上起作用。

在本发明的优选的实施方式中，测量装置平行于活塞的纵轴线地延伸，并且活塞和/或活塞杆可轴向相对于测量装置运动。通过测量装置相对于活塞平行地布置，尤其实现了缩短在行程方向上的结构空间。在已知的体系中，结构长度通过测量装置的布置方案而以如下方式受到不利影响，即，测量装置始终布置在外部，以及特别是在行程方向上在缸壳体前面或后面布置，而根据该实施方式可以实现尽可能小的结构空间。

在本发明的其他优选的实施方式中，测量装置具有PLCD(永磁-线性-无接触式-位移)传感器。通过将根据本发明的测量装置整合在壳体中并且尽可能接近活塞-缸系统，而可行的是，使用PLCD传感器。在已知的体系中，这是不可行的，因为安设在缸系统外部的测量装置距可运动的活塞或活塞杆的间距过大。该问题尤其是在考虑到PLCD传感器的功能原理的情况下加以阐明：

PLCD传感器典型地具有由软磁性的金属构成的芯，该芯被线圈包绕。要确定其位置的可运动的物体具有永磁体，该永磁体在接近传感器时产生局部磁饱和。这在软磁性的芯与永磁体之间的间距最小的部位上导致该芯与其磁场相关地被虚拟分割。交流电流加到包绕该芯的线圈引起在次级线圈中感生出不同的电压，次级线圈分别设置在软磁性芯的端部上。在线圈中分别感生出的不同电压的量值提供关于磁场在芯的各部段中的强度的精确表达。以此方式可以推导出各分部段的长度，这又提供了关于接近传感器的永磁体的位置的精确表达。如果永磁体与可运动的物体固定相连，则这样得到可运动物体的相应位置。为了使这种传感器体系可靠地起作用，应使在提供信号的磁体与传感器之间的间距尽可能地小。

根据本发明的优选的实施方式，PLCD传感器至少部分地设置在芯的凹处内，并且测量装置具有磁体，该磁体作为信号器(Signalgeber)与活塞相连。通过在活塞中设置凹处，则PLCD传感器还可以进一步在行程轴线的方向上来布置。于是，可以实现在传感器与安设在活塞上的磁体之间的最小间距。测量装置的易受干扰性以此方式还进一步被减小。

根据本发明的一个特别优选的实施方式，磁体构造为环形磁体，并且与活塞的纵轴线共轴地布置。于是，磁体例如可以布置和固定在呈圆柱形构造的平台上。由此，发生倾斜便是不可能。通过将磁体构造为环形磁体，则对于PLCD传感器进而还有测量装置的常规的功能来说，无关紧要的是，活塞和/或活塞杆除了纯粹的往复运动之外是否绕活塞或活塞杆的纵轴线进行旋转。环形磁体的转动对其磁场没有影响。因此，不顾及的是，活塞或活塞杆的转动位置始终存在相同的、作用于传感器的磁场。