專利名稱：測量桿的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于在地下開采中確定液壓缸的活塞的位置的測量桿。
背景技術(shù)：
在地下開采中，掩護(hù)支架系統(tǒng)可以半自動或全自動地進(jìn)行運動。為此以及總體上為了控制該系統(tǒng)的狀態(tài)，特別是從遠(yuǎn)程進(jìn)行控制，需要準(zhǔn)確了解相應(yīng)的活塞在掩護(hù)支架系統(tǒng)的液壓缸內(nèi)部的實際位置。為了確定液壓工作氣缸的活塞行程，已知了多種測量桿，在這些測量桿中，多個開關(guān)元件沿著相應(yīng)的測量桿的軸線布置并且可以由磁體的磁場控制。前述的開關(guān)元件典型地是指舌簧觸點，在舌簧觸點中，兩個接觸舌簧根據(jù)作用于接觸舌簧的磁場的強度彼此電連接或者相互分離。單個舌簧觸點也就提供了數(shù)字信號(開或關(guān))。通過對沿著測量桿的軸線布置的多個舌簧觸點的信號進(jìn)行分析評估，可以例如根據(jù)電位計的種類來確定磁體沿測量桿的軸線的位置，其精度取決于舌簧觸點的布置密度。此外，可以將測量桿布置在活塞之上/之中并將磁體布置在氣缸之上/之中，并且反之亦然。圖1示出從背景技術(shù)中已知的具有活塞13的液壓工作氣缸11。在活塞13的管狀開口中裝入具有舌簧觸點的相應(yīng)的管狀測量桿15。為了確定活塞13在氣缸11中的位置，通過焊在氣缸11底部的套筒將磁體17安裝在氣缸11上。借助于具有舌簧觸點的測量桿進(jìn)行定位的清晰度取決于沿測量桿布置的舌簧觸點的密度并且由于舌簧觸點的結(jié)構(gòu)尺寸只能有限地得到提高。為了保護(hù)舌簧觸點的接觸舌簧并實現(xiàn)特定的環(huán)境，將接觸舌簧熔化在玻璃殼體中，并且在這個玻璃殼體中被真空或保護(hù)氣體包圍。單個的這種舌簧觸點的典型結(jié)構(gòu)尺寸為5_或以上。為了進(jìn)一步保護(hù)舌簧觸點，此外，必須將測量桿澆鑄在管中。然而，在這種情況下典型使用的澆鑄材料在存放溫度低于_40°C時會變脆，從而可能使舌簧觸點受損。如果在溫度非常低的情況下使用測量桿，例如在室外溫度達(dá)到_50°C的緯度中，可能會因此使測量桿受損并無法使用。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，實現(xiàn)一種用于在地下開采中確定液壓缸的活塞的位置的測量桿，該測量桿能夠以成本低廉的方式實現(xiàn)高測量清晰度并且可以存放于廣泛的溫度范圍內(nèi)而不受損壞。本發(fā)明的目的通過權(quán)利要求1中所述的特征來實現(xiàn)，而且特別是以這種方式實現(xiàn)，即測量桿的探測元件由霍爾傳感器構(gòu)成?；魻杺鞲衅靼l(fā)出電壓信號，該信號取決于產(chǎn)生影響的磁場的強度和對齊方向。與舌簧觸點相反，由霍爾傳感器作為電壓發(fā)出的距離信號不是數(shù)字的、而是連續(xù)的。因此，利用一個單獨的霍爾傳感器就已經(jīng)能測出它與磁體之間的間距；在使用兩個或更多的霍爾傳感器時，還要明確地規(guī)定方向。因此，在根據(jù)本發(fā)明的沿著測量桿的軸線布置多個霍爾傳感器的布置中，只需要比使用舌簧觸點時更少的探測元件就足以細(xì)密地探測到磁體沿著整個測量桿的位置。使用霍爾傳感器的另一個優(yōu)點在于，它們典型地是利用SMD-技術(shù)制成的并且從而是相對堅固的構(gòu)件，這些構(gòu)件不需要專門的機械保護(hù)，并且可以存放在廣泛的溫度范圍內(nèi)而不受損壞。此外，就不同強度的磁體可以用于測距而言，使用霍爾傳感器是有利的。


在說明書、附圖以及從屬權(quán)利要求中對本發(fā)明的有利的實施方式進(jìn)行描述。
具體實施例方式在一種有利的實施方式中，可以設(shè)計一種用于讀取探測元件的相應(yīng)位置信號的讀取裝置，該讀取裝置通過對相鄰的探測元件的相應(yīng)的位置信號進(jìn)行內(nèi)插來測定并發(fā)出輸出信號。通過對相鄰的探測元件的位置信號進(jìn)行內(nèi)插，進(jìn)一步改進(jìn)了測量桿的清晰度。因為測量桿的所有霍爾傳感器總是發(fā)出與其自身到磁體之間間距相關(guān)的位置信號，所以通過上述內(nèi)插法原則上可以達(dá)到無限高的清晰度。雖然實際的清晰度歸根結(jié)底是由信噪比限定的，但是測量桿的清晰度并不是強制地由沿著測量桿布置的探測元件的密度所限制。因此，特別是在使用霍爾傳感器時，可以實現(xiàn)的最大清晰度不是由各個單獨的探測元件的結(jié)構(gòu)尺寸限定的。此外可以有利的是，設(shè)有校準(zhǔn)裝置，在該校準(zhǔn)裝置中存儲相應(yīng)的探測元件的線性化，其中，該探測元件單獨地線性化。因為霍爾傳感器在其相關(guān)于相應(yīng)的位置信號的從屬關(guān)系的特征方面可能與磁體的位置之間有偏差，因此適宜的是，單獨對霍爾傳感器進(jìn)行線性化并將該線性化存儲在校準(zhǔn)裝置中。此外有利的是，前述的讀取裝置設(shè)計用于，對前述的校準(zhǔn)裝置中的探測元件的相應(yīng)的線性化進(jìn)行讀取并且在測定輸出信號時加以考慮。通過這種方式，可以在對各個單獨的探測元件進(jìn)行唯一一次的校準(zhǔn)(線性化)后，通過在讀取裝置中對相鄰的探測元件的位置信號進(jìn)行內(nèi)插來保證可靠的定位。根據(jù)另一種有利的實施方式，測量桿可以包括一個或多個電路板，該電路板分別具有至少一個探測元件，并且該電路板特別利用涂料涂覆，但是特別是不澆鑄在殼體中。特別是當(dāng)以SMD-技術(shù)制造探測元件時，使用電路板可以實現(xiàn)測量桿的探測元件的簡單的安裝，例如通過對探測元件進(jìn)行焊接以及簡單的電連接來進(jìn)行安裝。例如可以根據(jù)印刷電路板的種類通過電路板中的印制導(dǎo)線來供給電流和/或讀取相應(yīng)的位置信號。利用涂料涂覆是一種在印刷電路板中常見的技術(shù)?？梢苑艞墝﹄娐钒搴筒贾迷谄渖厦娴奶綔y元件采取其它保護(hù)措施，例如在具有舌簧觸點的測量桿中所需的保護(hù)措施，從而使測量桿的制造得到簡化并降低生產(chǎn)成本。此外，放棄澆鑄還可以避免存放溫度較低時澆鑄材料可能變脆并受損的缺點。根據(jù)另一種有利的實施方式，測量桿包括多個電路板，這些電路板分別具有至少一個探測元件、一個第一連接部段和一個第二連接部段，其中，一個電路板的第一連接部段設(shè)計用于，實現(xiàn)與另一個電路板的第二連接部段機械連接和/或電連接。通過將一個電路板的第一連接部段與另一個電路板的第二連接部段連接，可以將多個電路板依次連接為一個較長的電路板系統(tǒng)。通過這種方式，可以利用這種電路板以模塊形式并在其長度方面非常靈活地制造測量桿。這是另一種降低成本的辦法。在前述實施例中也可以有利的是，即測量桿的一個電路板的第一連接部段設(shè)計用于，通過形狀配合來實現(xiàn)與測量桿的另一個電路板的第二連接部段機械連接。在所述的第一連接部段和所述的第二連接部段之間的形狀配合保證了在各個單獨的電路板之間的特別穩(wěn)定的機械連接。此外在前述的實施例中也可以有利的是，即測量桿的電路板彼此連接，其中，一個電路板的第一連接部段和與該一個電路板連接的另一個電路板的第二連接部段分別通過焊接、特別是通過一個或多個焊點機械連接并且優(yōu)選地也電連接。作為對上述的形狀配合的替換或補充，通過焊接并且特別是通過焊點的連接是對各個單獨的電路板之間的連接的機械穩(wěn)定性的改進(jìn)。此外，通過焊接并且特別是通過焊點也能夠以特別簡單的方式實現(xiàn)電路板的電連接。此外可以有利的是，即測量桿包括三個或更多的探測元件，其中，探測元件沿著測量桿彼此等距地布置。通過探測元件沿著測量桿的這種分布方式，基于規(guī)律性，特別是借助于對相鄰探測元件的位置信號進(jìn)行內(nèi)插的方法，使測定磁體位置的過程得到簡化。此外，通過等距的布置基本上可以以相同的精度確定磁體相對于測量桿沿著測量桿的整個長度的位置。此外可以有利的是，即沿著測量桿的兩個相鄰的探測元件之間的間距大約為10-20mm,特別是大約為15mm。這樣大的間距、例如大約15mm,對于一定長度的測量桿來說，在使用霍爾傳感器時所需探測器的數(shù)量僅為在使用舌簧觸點時的大約一半，從而可以再次節(jié)省成本。在前述的有利的實施方式中分別可能的是，在測量桿的外部尺寸、安裝、連接至電接口以及所使用的所屬磁體而言，制造出與已知的、具有舌簧觸點的測量桿兼容的測量桿。因此就可以簡單地實現(xiàn)傳統(tǒng)測量桿與根據(jù)本發(fā)明的新型測量桿之間的更換。圖2示出根據(jù)本發(fā)明的測量桿15的一種實施方式，該測量桿包括長形伸展的管狀殼體(未示出)，在該殼體中安裝有同樣是長形伸展的電路板19。電路板19在其整個長度上具有多個霍爾傳感器21，這些傳感器沿著電路板19的縱軸線等距地分布?；魻杺鞲衅?1以SMD-結(jié)構(gòu)方式制成，并利用已知的方式通過焊接固定在電路板19上。為了向霍爾傳感器21供給電流以及為了轉(zhuǎn)發(fā)由霍爾傳感器21發(fā)出的電壓信號，電路板19具有多個印制導(dǎo)線(未示出)，霍爾傳感器21通過該印制導(dǎo)線彼此電連接。此外，電路板19在其端部上具有第一連接部段23和第二連接部段25，電路板19可以通過這兩個連接部段與其它的同類的電路板機械和/或電連接。為此，第一連接部段23和第二連接部段25的形狀互補。第一連接部段23是電路板19的基本上為三角形的、從電路板19的長邊出發(fā)逐漸變細(xì)的延長部分，該延長部分通入圓形的拓寬部分中。第二連接部段25與此相應(yīng)地具有基本上為三角形的空隙，該空隙在三角形的頂點處拓寬為圓形。多個電路板19的連接部段23，25通過這種形狀可以像拼圖部分一樣相互嚙入，從而使電路板19形狀配合地彼此相連。此外，測量桿15具有讀取裝置27和校準(zhǔn)裝置29。在圖2中所示的實施方式中，讀取裝置27和校準(zhǔn)裝置29位于測量桿15的管狀殼體(未示出)的外部。于是，相對于液壓缸而言，如其在圖1中所示地，測量桿15就可以安裝在活塞13的管狀開口中，而讀取裝置27和校準(zhǔn)裝置29則安裝在活塞13內(nèi)部或外部的另一個空間中，并通過電纜與測量桿15連接。如圖2所示，例如可以在第一連接部段23處實現(xiàn)與測量桿15的電路板19的連接，當(dāng)然也可以選擇其它連接位置。讀取裝置27和校準(zhǔn)裝置29可以如這里所示被設(shè)計為整體，或者也可以是二者分離或以另一種方式彼此連接的裝置。特別地，也可以將讀取裝置27和校準(zhǔn)裝置29布置在電路板19上和/或布置在測量桿15的殼體中。在圖3所示的實施方式中，測量桿15包括多個電路板，圖3示出了其中的兩個電路板19，19'的局部，并且測量桿分別具有多個霍爾傳感器21。一個電路板19的第一連接部段23和另一個電路板19'的第二連接部段25具有也在圖2中示出的形狀，并通過將一個電路板19的第一連接部段23插入另一個電路板19'的第二連接部段25的方式形狀配合地彼此相連。為了實現(xiàn)電路板19，IV的進(jìn)一步的機械和電連接，在一個電路板19的第一連接部段23和另一個電路板19'的第二連接部段25之間設(shè)有多個焊點31。這些焊點是這樣布置的，即這些焊點使電路板19，19'的印制導(dǎo)線(未示出)彼此連接，以便能夠通過這些印制導(dǎo)線為電路板19，19'以及可能的其它電路板的霍爾傳感器21供給電流并沿著整個測量桿15轉(zhuǎn)發(fā)霍爾傳感器21的電壓信號。除了所示出的電路板19，19'之外，測量桿15還可以包括其它的、依次與所示出的電路板19，19'連接的電路板。
權(quán)利要求
1.一種用于在地下開采中確定液壓缸(11)的活塞(13)的位置的測量桿(15)，所述測量桿包括多個沿著所述測量桿(15)的軸線布置并且彼此電連接的探測元件(21)，所述探測元件對磁體(17)的磁場做出反應(yīng)， 其特征在于， 所述探測元件(21)由霍爾傳感器構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述探測元件(21)發(fā)出位置信號，以及設(shè)有讀取裝置(27)，用于讀取相應(yīng)的所述位置信號，所述讀取裝置通過對相鄰的所述探測元件(21)的所述相應(yīng)的位置信號進(jìn)行內(nèi)插來測定并發(fā)出輸出信號。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的測量桿(15)， 其特征在于， 設(shè)有校準(zhǔn)裝置(29)，在所述校準(zhǔn)裝置中存儲相應(yīng)的所述探測元件(21)的線性化，其中，所述探測元件(21)單獨地線性化。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述讀取裝置(27)設(shè)計用于，對所述校準(zhǔn)裝置(29)中的所述探測元件(21)的相應(yīng)的所述線性化進(jìn)行讀取并 且在測定所述輸出信號時加以考慮。
5.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述測量桿包括一個或多個電路板(19，19')，所述電路板分別具有至少一個探測元件(21 )，并且所述電路板特別利用涂料涂覆，但是特別是不澆鑄在殼體中。
6.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述測量桿包括多個電路板(19，19')，所述電路板分別具有至少一個探測元件(21)、一個第一連接部段(23)和一個第二連接部段(25)，其中，一個所述電路板(19)的所述第一連接部段(23)設(shè)計用于，實現(xiàn)與另一個所述電路板(19')的所述第二連接部段(25)機械連接和/或電連接。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述測量桿(15)的所述一個電路板(19)的所述第一連接部段(23)設(shè)計用于，通過形狀配合來實現(xiàn)與所述測量桿(15)的所述另一個電路板(19')的所述第二連接部段(25)機械連接。
8.根據(jù)權(quán)利要求6和7中任一項所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述測量桿(15)的所述電路板(19，19')彼此連接，其中，所述一個電路板(19)的所述第一連接部段(23)和與所述一個電路板連接的所述另一個電路板(19')的所述第二連接部段(25)分別通過焊接、特別是通過一個或多個焊點(31)機械連接并且優(yōu)選地也電連接。
9.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的測量桿(15)， 其特征在于， 所述測量桿(15)包括三個或更多的探測元件(21 )，其中，所述探測元件(21)沿著所述測量桿(15)彼此等距地布置。
10.根據(jù)前述權(quán)利要求中至少一項所述的測量桿(15)， 其特征在于， 沿著所述測量桿(15)的兩個相鄰的探測元件(21)之間的間距大約為10-20mm，特別是大約為15mm。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種測量桿，該測量桿包括多個沿著測量桿的軸線布置并且彼此電連接的探測元件，該探測元件對磁體的磁場做出反應(yīng)。
文檔編號G01B7/00GK103162607SQ20121054463
公開日2013年6月19日 申請日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月14日
發(fā)明者馬丁·路透 申請人:瑪珂系統(tǒng)分析和開發(fā)有限公司