专利名称：测量杆的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于在地下开采中确定液压缸的活塞的位置的测量杆。
背景技术：
在地下开采中，掩护支架系统可以半自动或全自动地进行运动。为此以及总体上为了控制该系统的状态，特别是从远程进行控制，需要准确了解相应的活塞在掩护支架系统的液压缸内部的实际位置。为了确定液压工作气缸的活塞行程，已知了多种测量杆，在这些测量杆中，多个开关元件沿着相应的测量杆的轴线布置并且可以由磁体的磁场控制。前述的开关元件典型地是指舌簧触点，在舌簧触点中，两个接触舌簧根据作用于接触舌簧的磁场的强度彼此电连接或者相互分离。单个舌簧触点也就提供了数字信号(开或关)。通过对沿着测量杆的轴线布置的多个舌簧触点的信号进行分析评估，可以例如根据电位计的种类来确定磁体沿测量杆的轴线的位置，其精度取决于舌簧触点的布置密度。此外，可以将测量杆布置在活塞之上/之中并将磁体布置在气缸之上/之中，并且反之亦然。图1示出从背景技术中已知的具有活塞13的液压工作气缸11。在活塞13的管状开口中装入具有舌簧触点的相应的管状测量杆15。为了确定活塞13在气缸11中的位置，通过焊在气缸11底部的套筒将磁体17安装在气缸11上。借助于具有舌簧触点的测量杆进行定位的清晰度取决于沿测量杆布置的舌簧触点的密度并且由于舌簧触点的结构尺寸只能有限地得到提高。为了保护舌簧触点的接触舌簧并实现特定的环境，将接触舌簧熔化在玻璃壳体中，并且在这个玻璃壳体中被真空或保护气体包围。单个的这种舌簧触点的典型结构尺寸为5_或以上。为了进一步保护舌簧触点，此外，必须将测量杆浇铸在管中。然而，在这种情况下典型使用的浇铸材料在存放温度低于_40°C时会变脆，从而可能使舌簧触点受损。如果在温度非常低的情况下使用测量杆，例如在室外温度达到_50°C的纬度中，可能会因此使测量杆受损并无法使用。
发明内容
本发明的目的在于，实现一种用于在地下开采中确定液压缸的活塞的位置的测量杆，该测量杆能够以成本低廉的方式实现高测量清晰度并且可以存放于广泛的温度范围内而不受损坏。本发明的目的通过权利要求1中所述的特征来实现，而且特别是以这种方式实现，即测量杆的探测元件由霍尔传感器构成。霍尔传感器发出电压信号，该信号取决于产生影响的磁场的强度和对齐方向。与舌簧触点相反，由霍尔传感器作为电压发出的距离信号不是数字的、而是连续的。因此，利用一个单独的霍尔传感器就已经能测出它与磁体之间的间距；在使用两个或更多的霍尔传感器时，还要明确地规定方向。因此，在根据本发明的沿着测量杆的轴线布置多个霍尔传感器的布置中，只需要比使用舌簧触点时更少的探测元件就足以细密地探测到磁体沿着整个测量杆的位置。使用霍尔传感器的另一个优点在于，它们典型地是利用SMD-技术制成的并且从而是相对坚固的构件，这些构件不需要专门的机械保护，并且可以存放在广泛的温度范围内而不受损坏。此外，就不同强度的磁体可以用于测距而言，使用霍尔传感器是有利的。
在说明书、附图以及从属权利要求中对本发明的有利的实施方式进行描述。
具体实施例方式在一种有利的实施方式中，可以设计一种用于读取探测元件的相应位置信号的读取装置，该读取装置通过对相邻的探测元件的相应的位置信号进行内插来测定并发出输出信号。通过对相邻的探测元件的位置信号进行内插，进一步改进了测量杆的清晰度。因为测量杆的所有霍尔传感器总是发出与其自身到磁体之间间距相关的位置信号，所以通过上述内插法原则上可以达到无限高的清晰度。虽然实际的清晰度归根结底是由信噪比限定的，但是测量杆的清晰度并不是强制地由沿着测量杆布置的探测元件的密度所限制。因此，特别是在使用霍尔传感器时，可以实现的最大清晰度不是由各个单独的探测元件的结构尺寸限定的。此外可以有利的是，设有校准装置，在该校准装置中存储相应的探测元件的线性化，其中，该探测元件单独地线性化。因为霍尔传感器在其相关于相应的位置信号的从属关系的特征方面可能与磁体的位置之间有偏差，因此适宜的是，单独对霍尔传感器进行线性化并将该线性化存储在校准装置中。此外有利的是，前述的读取装置设计用于，对前述的校准装置中的探测元件的相应的线性化进行读取并且在测定输出信号时加以考虑。通过这种方式，可以在对各个单独的探测元件进行唯一一次的校准(线性化)后，通过在读取装置中对相邻的探测元件的位置信号进行内插来保证可靠的定位。根据另一种有利的实施方式，测量杆可以包括一个或多个电路板，该电路板分别具有至少一个探测元件，并且该电路板特别利用涂料涂覆，但是特别是不浇铸在壳体中。特别是当以SMD-技术制造探测元件时，使用电路板可以实现测量杆的探测元件的简单的安装，例如通过对探测元件进行焊接以及简单的电连接来进行安装。例如可以根据印刷电路板的种类通过电路板中的印制导线来供给电流和/或读取相应的位置信号。利用涂料涂覆是一种在印刷电路板中常见的技术。可以放弃对电路板和布置在其上面的探测元件采取其它保护措施，例如在具有舌簧触点的测量杆中所需的保护措施，从而使测量杆的制造得到简化并降低生产成本。此外，放弃浇铸还可以避免存放温度较低时浇铸材料可能变脆并受损的缺点。根据另一种有利的实施方式，测量杆包括多个电路板，这些电路板分别具有至少一个探测元件、一个第一连接部段和一个第二连接部段，其中，一个电路板的第一连接部段设计用于，实现与另一个电路板的第二连接部段机械连接和/或电连接。通过将一个电路板的第一连接部段与另一个电路板的第二连接部段连接，可以将多个电路板依次连接为一个较长的电路板系统。通过这种方式，可以利用这种电路板以模块形式并在其长度方面非常灵活地制造测量杆。这是另一种降低成本的办法。在前述实施例中也可以有利的是，即测量杆的一个电路板的第一连接部段设计用于，通过形状配合来实现与测量杆的另一个电路板的第二连接部段机械连接。在所述的第一连接部段和所述的第二连接部段之间的形状配合保证了在各个单独的电路板之间的特别稳定的机械连接。此外在前述的实施例中也可以有利的是，即测量杆的电路板彼此连接，其中，一个电路板的第一连接部段和与该一个电路板连接的另一个电路板的第二连接部段分别通过焊接、特别是通过一个或多个焊点机械连接并且优选地也电连接。作为对上述的形状配合的替换或补充，通过焊接并且特别是通过焊点的连接是对各个单独的电路板之间的连接的机械稳定性的改进。此外，通过焊接并且特别是通过焊点也能够以特别简单的方式实现电路板的电连接。此外可以有利的是，即测量杆包括三个或更多的探测元件，其中，探测元件沿着测量杆彼此等距地布置。通过探测元件沿着测量杆的这种分布方式，基于规律性，特别是借助于对相邻探测元件的位置信号进行内插的方法，使测定磁体位置的过程得到简化。此外，通过等距的布置基本上可以以相同的精度确定磁体相对于测量杆沿着测量杆的整个长度的位置。此外可以有利的是，即沿着测量杆的两个相邻的探测元件之间的间距大约为10-20mm,特别是大约为15mm。这样大的间距、例如大约15mm,对于一定长度的测量杆来说，在使用霍尔传感器时所需探测器的数量仅为在使用舌簧触点时的大约一半，从而可以再次节省成本。在前述的有利的实施方式中分别可能的是，在测量杆的外部尺寸、安装、连接至电接口以及所使用的所属磁体而言，制造出与已知的、具有舌簧触点的测量杆兼容的测量杆。因此就可以简单地实现传统测量杆与根据本发明的新型测量杆之间的更换。图2示出根据本发明的测量杆15的一种实施方式，该测量杆包括长形伸展的管状壳体(未示出)，在该壳体中安装有同样是长形伸展的电路板19。电路板19在其整个长度上具有多个霍尔传感器21，这些传感器沿着电路板19的纵轴线等距地分布。霍尔传感器21以SMD-结构方式制成，并利用已知的方式通过焊接固定在电路板19上。为了向霍尔传感器21供给电流以及为了转发由霍尔传感器21发出的电压信号，电路板19具有多个印制导线(未示出)，霍尔传感器21通过该印制导线彼此电连接。此外，电路板19在其端部上具有第一连接部段23和第二连接部段25，电路板19可以通过这两个连接部段与其它的同类的电路板机械和/或电连接。为此，第一连接部段23和第二连接部段25的形状互补。第一连接部段23是电路板19的基本上为三角形的、从电路板19的长边出发逐渐变细的延长部分，该延长部分通入圆形的拓宽部分中。第二连接部段25与此相应地具有基本上为三角形的空隙，该空隙在三角形的顶点处拓宽为圆形。多个电路板19的连接部段23，25通过这种形状可以像拼图部分一样相互啮入，从而使电路板19形状配合地彼此相连。此外，测量杆15具有读取装置27和校准装置29。在图2中所示的实施方式中，读取装置27和校准装置29位于测量杆15的管状壳体(未示出)的外部。于是，相对于液压缸而言，如其在图1中所示地，测量杆15就可以安装在活塞13的管状开口中，而读取装置27和校准装置29则安装在活塞13内部或外部的另一个空间中，并通过电缆与测量杆15连接。如图2所示，例如可以在第一连接部段23处实现与测量杆15的电路板19的连接，当然也可以选择其它连接位置。读取装置27和校准装置29可以如这里所示被设计为整体，或者也可以是二者分离或以另一种方式彼此连接的装置。特别地，也可以将读取装置27和校准装置29布置在电路板19上和/或布置在测量杆15的壳体中。在图3所示的实施方式中，测量杆15包括多个电路板，图3示出了其中的两个电路板19，19'的局部，并且测量杆分别具有多个霍尔传感器21。一个电路板19的第一连接部段23和另一个电路板19'的第二连接部段25具有也在图2中示出的形状，并通过将一个电路板19的第一连接部段23插入另一个电路板19'的第二连接部段25的方式形状配合地彼此相连。为了实现电路板19，IV的进一步的机械和电连接，在一个电路板19的第一连接部段23和另一个电路板19'的第二连接部段25之间设有多个焊点31。这些焊点是这样布置的，即这些焊点使电路板19，19'的印制导线(未示出)彼此连接，以便能够通过这些印制导线为电路板19，19'以及可能的其它电路板的霍尔传感器21供给电流并沿着整个测量杆15转发霍尔传感器21的电压信号。除了所示出的电路板19，19'之外，测量杆15还可以包括其它的、依次与所示出的电路板19，19'连接的电路板。
权利要求
1.一种用于在地下开采中确定液压缸(11)的活塞(13)的位置的测量杆(15)，所述测量杆包括多个沿着所述测量杆(15)的轴线布置并且彼此电连接的探测元件(21)，所述探测元件对磁体(17)的磁场做出反应， 其特征在于， 所述探测元件(21)由霍尔传感器构成。
2.根据权利要求1所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述探测元件(21)发出位置信号，以及设有读取装置(27)，用于读取相应的所述位置信号，所述读取装置通过对相邻的所述探测元件(21)的所述相应的位置信号进行内插来测定并发出输出信号。
3.根据权利要求1或2所述的测量杆(15)， 其特征在于， 设有校准装置(29)，在所述校准装置中存储相应的所述探测元件(21)的线性化，其中，所述探测元件(21)单独地线性化。
4.根据权利要求2和3所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述读取装置(27)设计用于，对所述校准装置(29)中的所述探测元件(21)的相应的所述线性化进行读取并 且在测定所述输出信号时加以考虑。
5.根据前述权利要求中至少一项所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述测量杆包括一个或多个电路板(19，19')，所述电路板分别具有至少一个探测元件(21 )，并且所述电路板特别利用涂料涂覆，但是特别是不浇铸在壳体中。
6.根据前述权利要求中至少一项所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述测量杆包括多个电路板(19，19')，所述电路板分别具有至少一个探测元件(21)、一个第一连接部段(23)和一个第二连接部段(25)，其中，一个所述电路板(19)的所述第一连接部段(23)设计用于，实现与另一个所述电路板(19')的所述第二连接部段(25)机械连接和/或电连接。
7.根据权利要求6所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述测量杆(15)的所述一个电路板(19)的所述第一连接部段(23)设计用于，通过形状配合来实现与所述测量杆(15)的所述另一个电路板(19')的所述第二连接部段(25)机械连接。
8.根据权利要求6和7中任一项所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述测量杆(15)的所述电路板(19，19')彼此连接，其中，所述一个电路板(19)的所述第一连接部段(23)和与所述一个电路板连接的所述另一个电路板(19')的所述第二连接部段(25)分别通过焊接、特别是通过一个或多个焊点(31)机械连接并且优选地也电连接。
9.根据前述权利要求中至少一项所述的测量杆(15)， 其特征在于， 所述测量杆(15)包括三个或更多的探测元件(21 )，其中，所述探测元件(21)沿着所述测量杆(15)彼此等距地布置。
10.根据前述权利要求中至少一项所述的测量杆(15)， 其特征在于， 沿着所述测量杆(15)的两个相邻的探测元件(21)之间的间距大约为10-20mm，特别是大约为15mm。
全文摘要
本发明涉及一种测量杆，该测量杆包括多个沿着测量杆的轴线布置并且彼此电连接的探测元件，该探测元件对磁体的磁场做出反应。
文档编号G01B7/00GK103162607SQ20121054463
公开日2013年6月19日 申请日期2012年12月14日 优先权日2011年12月14日
发明者马丁·路透 申请人:玛珂系统分析和开发有限公司