本公开大体上涉及磁性接近开关，更具体地，涉及用于接近开关的校准机构。
背景技术：
磁性接近开关，也已知为限位开关，通常用于线性位置传感。通常，磁性接近开关典型地包括目标和传感器。传感器耦合至具有两个叶片部分的开关电路，也即静态部分和可移动部分，其被不透气地密封在包括在开关主体内的玻璃封装内。当目标移动至传感器的预定范围内时，由目标磁铁产生的磁通量引起可移动的叶片接触静态叶片，由此关闭开关。
图1示出了传统的接近开关10，其设置在开关盒12内，开关盒12可操作地耦合至具有轴16的旋转致动器14。开关盒12包括开口，轴16穿过该开关。开关盒12容纳传统的接近开关10和目标载体18，目标载体18具有设置在其上的两个目标磁铁20。目标载体18还包括开口，用于容纳轴16，以便当轴16旋转时，目标载体18也旋转。为了将接近开关10设置为在致动器14的旋转的某个点触发，致动器14并且因此轴16旋转至那个期望的点。接近开关10是静态的，当轴16移动时其从不移动。
然而，当致动器14被移动来设置接近开关10将被触发时的旋转角度时，轴16将移动并且目标载体18将旋转。设置在其上的目标磁铁20移动至未校准位置或不与接近开关10对齐的位置。因此，用户必须手动地打开开关盒12的盖子(未示出)来手动地将目标磁铁20移动回与接近开关10对齐。换而言之，在致动器14旋转至期望位置(在该位置接近开关10将被触发)之后，人必须通过将目标磁铁20移动回与接近开口10对齐(例如“零位校正”接近开关10)来将接近开关10设置至那点。
因此，每当希望从轴16的纵轴改变传统的接近开关10(诸如，GoSwitchTM)将被触发的角度，例如从45°至90°至180°时，用户必须打开开关盒12的盖子(未示出)来物理地操控系统。这能够对用户造成宝贵时间的损失，因为例如当由于开关盒12打开而使得开关盒12受影响时某些操作可能必须停止。
技术实现要素：
根据本发明的示例性方面，用于校准接近开关的校准系统包括：致动器，其可操作地耦合至过程控制设备并且具有可旋转的轴，以及开关盒，其容纳所述接近开关并且耦合至所述致动器。校准系统还包括校准机构，其耦合至所述轴，所述校准机构包括基底、目标载体、驱动器和具有凸轮的致动按钮。基底可旋转地耦合至所述轴，并且包括定位磁铁和环形磁铁。所述目标载体耦合至所述轴并且相邻于所述基底设置，所述目标载体具有主磁铁和偏置磁铁。所述主磁铁和偏置磁铁与所述基底的定位磁铁和环形磁铁在相同方向上被极化。所述驱动器可滑动地耦合至所述轴，并且可旋转地固定至所述轴。所述驱动器能够在第一位置与第二位置之间移位，在所述第一位置所述驱动器接合所述目标载体以将所述目标载体可旋转地固定至所述轴，并且在所述第二位置所述驱动器脱离所述目标载体以允许所述目标载体相对于所述轴旋转。所述凸轮将所述致动按钮可操作地耦合至所述驱动器，并且所述凸轮被安置为在所述第一位置与所述第二位置之间移位所述驱动器。
一旦所述轴旋转，则当所述驱动器在所述第一位置时所述偏置磁铁能够绕所述轴的轴线相对于所述定位磁铁移动。当所述驱动器在所述第二位置时所述偏置磁铁自动地移动至与所述定位磁铁对齐的位置。
根据本公开的另一方面，校准机构包括：基底，其适于可旋转地固定至致动器的轴并且包括定位磁铁。目标载体适于耦合至所述轴，并且邻近所述基底设置，并且所述目标载体具有主磁铁和偏置磁铁。所述主磁铁和偏置磁铁与所述定位磁铁在相同方向上被极化。驱动器适于可滑动地耦合至所轴并且可旋转地固定至所述轴。所述驱动器能够在第一位置与第二位置之间移位，在所述第一位置所述驱动器接合所述目标载体，并且在所述第二位置所述驱动器脱离所述目标载体以允许所述目标载体相对于所述轴旋转。致动按钮包括凸轮，所述凸轮将所述致动按钮可操作地耦合至所述驱动器，并且所述致动按钮被安置为在所述第一位置与所述第二位置之间移位所述驱动器。
一旦所述轴旋转，则当所述驱动器在所述第一位置时所述偏置磁铁能够绕所述轴的轴线相对于所述定位磁铁移动。当所述驱动器在所述第二位置时所述偏置磁铁自动地移动至与所述定位磁铁对齐的位置。
根据本公开的又一方面，一种用于校准接近开关的方法包括：将校准机构的基底连接至校准机构的目标载体。所述基底包括在相同方向上极化的环形磁铁和定位磁铁。目标载体包括主磁铁和偏置磁铁，所述主磁铁和所述偏置磁铁与所述定位磁铁和所述环形磁铁在相同方向上被极化并且能够绕所述轴旋转。该方法还包括：将所述校准机构的驱动器与所述目标载体接合，当所述驱动器与所述目标载体接合时所述驱动器能够绕所述轴旋转；将所述校准机构的致动按钮致动至压下位置；以及将所述校准机构的驱动器从所述校准机构的目标载体脱离。该方法还包括：允许所述目标载体的主磁铁移回至如下位置，在该位置所述主磁铁经由磁铁与所述接近开关对齐；将所述致动按钮返回至未压下位置；以及将所述驱动器与所述目标载体重新接合。
附图说明
图1A示出了传统的目标载体和接近开关的立体图，该接近开口设置在已经移除的盖子的情形下的开关盒内；
图1B示出了图1A的传统的目标载体和接近开关的顶视图；
图2是可操作地耦合至过程控制设备的致动器和耦合至致动器的开关盒的分解立体图，该开关盒具有根据本公开的一个方面的校准机构；
图3是耦合至致动器的开关盒的立体图，该开关盒具有根据本公开的一个方面的校准机构；
图4是已经移除盖子的图3的开关盒的顶视图，以便本公开的校准机构在开关盒内可视；
图5是本公开的一个方面的校准机构的分解图；
图6是图5的校准机构的组装的立体图，校准机构的致动按钮位于延展或未压下位置；
图7是图5的校准机构的组装的立体图，校准机构的致动按钮位于致动或压下位置；
图8是根据本公开的另一方面的校准机构的另一示例的分解图；以及
图9是图8的校准机构的组装的底部立体示意图。
具体实施方式
参考图2，示出了致动器114可操作地耦合至过程控制设备115。过程控制设备115可以是阀控制器，诸如TopworkTM Valvetop Discrete Valve Controller，并且被可操作地耦合至致动器114的输出轴116。输出轴116包括纵轴，并且致动器114将轴116相对于纵轴旋转。开关盒112耦合至致动器114并且包括接近开关(未示出)和本公开的校准机构130。
如图3所示，致动器的输出轴116延伸穿过开关盒112的盖子124的开口122。盖子124连接至开关盒112的壳体126以封住壳体126和设置在其中的部件。
现在参考图4，根据本公开的一个方面的校准机构130被示出为在开关盒112的壳体124内，并且耦合至轴116。如在此所示，校准机构130设置在邻近接近开关110(诸如TopworxTM GoSwitchTM)的壳体124的中央区域内。当然，本领域技术人员应当理解可以在开关盒112的壳体124内设置各种类型的接近开关，并且仍落入本公开的保护范围。
如图5所示，校准机构130包括基底132，其具有端部134，端部134带有定位磁铁136，并且校准机构130可旋转地固定至轴116。定位磁铁136可以是Bilberry膨胀磁铁(expansion magnet)，或任何其他可以取得与定位磁铁136相同功能的磁铁，其都落入本公开的保护范围。基底132还包括第一侧壁138和设置为相对于第一侧壁138的第二侧壁140。第一侧壁138和第二侧壁140中的每个分别包括外表面138a和140a。突出部分142从每个外表面138a、140a延伸并且可以包括轨道、凸轮、半圆形部分、圆形部分、磨圆的部分、插件、桩、壁或任何其他取得与突出部分142一样效果的结构。中央部分144设置在侧壁138、140之间，并且包括附加在其上的环形磁铁146。中央部分144还包括开口145，用于容纳致动器114的输出轴116，并且环形磁铁146围绕开口145。
基底132的定位磁铁136与环形磁铁146在相同方向上被极化。例如，定位磁铁136的北极可以与环形磁铁146的北极朝向同一方向。更具体地，在一个例子中，定位磁铁136的北极朝向接近开关110，并且环形磁铁146的北极也朝向接近开关110。
校准机构130还包括目标载体148，其耦合至轴116并且相邻于基底132设置。目标载体148包括中央开口150，其限定具有花键路径154的圆柱形面152。一旦组装，目标载体148设置在基底132的中央部分144内。基底132的环形磁铁146匹配在目标载体148的中央开口内。目标载体148还包括主磁铁156和设置在主磁铁对面的偏置磁铁158。主磁铁156和偏置磁铁158在相同方向上被极化，并与基底132的定位和环形磁铁136、146在相同方向上被极化。在一个例子中，主磁铁156的北极和偏置磁铁158的北极都朝向接近开关110。
驱动器160设置在目标载体148的圆柱形开口152内，并且驱动目标载体148，如下文详述地。驱动器160包括具有外部164的圆柱形体162，外部164具有花键路径166。在一个实施例中，花键路径166沿着圆柱形体162的圆周设置。驱动器160的花键路径166接合目标载体148的花键路径154，其协助驱动器160驱动目标载体148。
驱动器160可滑动地耦合至轴116，并且可旋转地固定至轴116。驱动器160在第一位置与第二位置之间是可移位的。在第一位置，驱动器160接合目标载体148，以将目标载体148可旋转地固定至轴116。在第二位置，驱动器160从目标载体148脱离，以允许目标载体148相对于轴116旋转，如下文详述地。
颈部168围绕驱动器160的脖部170设置。颈部168具有主体172和从主体172延伸的一对臂174。该对臂174的每个臂174可以包括桩部176。
校准机构130还包括致动按钮186，其具有凸轮178。凸轮178将致动按钮186可操作地耦合至驱动器160，并且被安置为将驱动器160在第一与第二位置之间移位。凸轮178还可以与基底132相互作用来形成校准机构130的壳体。
在一个例子中，凸轮178包括带有外表面182与内表面184的端部180，并且致动按钮186设置在外表面182上。通过开关盒112中的开口可及致动按钮186，并且致动按钮186不需要将盖子124从壳体126(图3)移除来致动。凸轮178还包括第一侧188和设置在第一侧188对面的第二侧190。第一和第二侧188、190中的每个包括具有槽194的内表面192。一旦组装校准机构130，突出部分142匹配在凸轮178的每侧188、190的槽194内，可滑动地将致动按钮186安装至基底132。如下文将详细地，当致动按钮186致动时，用于容纳颈部168的臂174的桩部176的路径196相邻于槽194安置。
一旦致动器114旋转，轴116旋转，并且驱动器160与目标载体148绕轴116旋转。这将目标载体148的主磁铁156从对齐位置移动至未对齐位置。对齐位置例如是与接近开关110对齐的位置。未对齐位置是主磁铁156没有与接近开关对齐时处于的位置。
一旦轴116旋转，当驱动器160处于第一位置或驱动器160处于与目标载体168接合的位置时偏置磁铁158能够绕轴116的轴线相对于定位磁铁136移动。当驱动器160处于第二位置或不与目标载体168接合的位置时，偏置磁铁158被允许自动地移动至如下位置，在该位置其经由所有的在相同方向上极化的磁铁与定位磁铁136对齐。
一旦致动按钮186致动，颈部168的臂174的桩部176移动至凸轮178的路径196中。如图5所示，每个路径196可以包括向下倾斜的部分，以便一旦进入路径196，每个臂174的每个桩部176向下移动。这转而向下移动驱动器160，并且将驱动器160从目标载体148脱离。驱动器160与目标载体148之间的脱离允许主磁铁156独立于驱动器160经由例如定位和环形磁铁136、146自动地返回至对齐位置。驱动器160与目标载体148之间的脱离还允许偏置磁铁158从未对齐位置(在该位置偏置磁铁158与定位磁铁136不对齐)移动至对齐位置。例如，对齐位置是偏置磁铁158与定位磁铁136对齐的位置。所有的磁铁的极引起主磁铁156和偏置磁铁158重新分别与接近开关110和定位磁铁136对齐。所有的磁铁，主磁铁156、偏置磁铁158、定位磁铁136和环形磁铁146在对齐位置以交替的极沿着单个轴线安置。
换而言之，现在参考图6和7，当致动按钮186压下或致动时，主磁铁156和偏置磁铁158中的一个或多个从未对齐位置(图6)移回至对齐位置(图7)。更具体地，主磁铁156从与接近开关110未对齐的位置移动至与接近开关110对齐的位置，并且接近开关110被校准。偏置磁铁158从与定位磁铁136未对齐的位置移动至与定位磁铁136对齐的位置。因此，致动按钮186的致动自动校准接近开关110。虽然图6示出了主磁铁156和偏置磁铁158许多个可能未对齐位置中的一个，但是主磁铁156可以是位于沿着轴116的纵轴的任何未与接近开关110对齐的位置。偏置磁铁158可以位于任何与定位磁铁136未对齐的位置。
附加地，如图6所示，当致动按钮186位于延展或未压下位置时，驱动器160设置在目标载体148内并且与目标载体148接合。更具体地，驱动器160通过驱动器160的花键路径166被限制至目标载体148，花键路径166接合目标载体148的花键路径154。换而言之，当驱动器160处于第一位置(在该位置驱动器160接合目标载体148)时，目标载体148和驱动器160通过花键连接自动地相互固定。
然而，如图7所示，当致动按钮186压下或致动时，驱动器160从目标载体148移动出来，因为颈部168的臂174移动进入凸轮178的路径196。这允许驱动器160朝下移动并且从目标载体148脱离，如上所述。
通过弹簧(未示出)的力将致动按钮186在延展或未压下位置偏置(图6)。由此，在致动按钮186的致动(图7)和主磁铁156从未对齐位置移动回对齐位置之后，致动按钮186由弹簧力自动回到未压下位置。这将颈部168的臂174从凸轮178的路径196移出，并且将驱动器160移动回目标载体148，以将驱动器160与目标载体148重新接合。更具体地，驱动器160和目标载体148的花键路径166、154重新接合，并且目标载体148被限制至驱动器160。在一个例子中，凸轮178包括圆柱形部分(未示出)，其从凸轮178的端部182的内表面延伸。用于偏置致动按钮186的弹簧可以设置在圆柱形部分上。
换而言之，图6示出了校准机构130的第一状态，在其中致动按钮168处于未压下位置并且目标载体148被限制至驱动器160或处于第一位置。在一个例子中，目标载体148经由驱动器160和目标载体148的花键被限制至驱动器160。这种接合防止了在轴旋转致动器114和目标载体148之后主磁铁156经由磁铁自动地移动回未对齐位置。这种接合还防止了偏置磁铁158自动地移动回与定位磁铁136对齐的位置。
然而，图7描述了校准机构130的第二状态，在其中致动按钮被压下或致动，并且驱动器从目标载体148脱离或处于第二位置。这种脱离允许主磁铁156经由主和偏置磁铁156、158(其与基底132的环和定位磁铁146、136在相同方向上被极化)自动地返回至对齐位置。这种脱离还允许偏置磁铁158自动地返回至与定位磁铁136对齐的位置。因为致动按钮186被弹簧偏置在未压下位置，在致动之后致动按钮186将自动地返回至图6的未压下位置。这引起驱动器160移动回目标载体148并且接合目标载体148。在一个例子中，当致动按钮186移动回未按下位置时，环磁铁146还可以将驱动器160推回至目标载体148。例如，驱动器160可以由弹簧、磁铁或其他适合机构中的一个或多个偏置，以便驱动器160经由弹簧、磁铁或其他偏置机构中的一个或多个移动回目标载体148。
在图5-7的示例性校准机构130中，驱动器160经由滚销198被机械地限制至轴116。滚销198可以被插入至驱动器160的槽195并且通过轴116中的另一孔199，从而形成在驱动器160与轴116之间的销槽连接(pin-in-slot connection)。附加地，多个C形夹片197限制基底132、驱动器160和凸轮178例如沿轴116的滑动或轴向移动。虽然在图5中示例地示出了C形夹片197，但是本领域的技术人员应当理解可以替代地使用除了C形夹片之外的耦合装置，诸如实现与一个或多个C形夹片一样效果的任何其他结构或组件，这仍落入本公开的保护范围。以类似的方式，本领域的技术人员应当理解可以替代地使用除了滚销198之外的结构来将驱动器160耦合至轴116，并且仍落入本公开的保护范围。
现在参考图8和9，描述了一种根据本公开的另一方面的校准机构230。校准机构230包括与图3-7的校准机构130基本上相同的结构和功能，并带有一些更改。例如，校准机构230不需要任何硬件，例如滚销或C形夹片来将部件相对于致动器114的轴116固定(图3-4)。替代地，校准机构230的基底负责将校准机构230的部件相对于轴116固定，如下文详述地。除了这些区别，校准机构230与校准机构130以相同的方式运作，如下文详述地。
为了一致性，应当注意，图8和9的校准机构230的部件与校准机构130的部件类似地进行标记。例如，校准机构230的部件相对于校准机构130的相同部件被标记增加了一百，例如以230替代130。
如图8所示，校准机构230包括基底232，其具有带有定位磁铁236的端部234，并且被旋转地固定至轴116。类似于定位磁铁136，定位磁铁236可以包括Bilberry膨胀磁铁(expansion magnet)，或任何其他可以取得与定位磁铁236相同功能的磁铁，其都落入本公开的保护范围。基底232还包括第一侧壁238和设置为相对于第一侧壁238的第二侧壁240。第一侧壁238和第二侧壁240中的每个分别包括外表面238a和240a。突出部分242从每个外表面238a、240a延伸并且可以包括轨道、凸轮、半圆形部分、圆形部分、磨圆的部分、插件、桩、壁或任何其他取得与突出部分242一样效果的结构。中央部分244设置在侧壁238、240之间，并且包括附加在其上的环形磁铁246。中央部分244还包括开口245，用于容纳致动器114的输出轴116，并且环形磁铁246围绕开口245。
基底232的定位磁铁236与环形磁铁246在相同方向上被极化。例如，定位磁铁236的北极可以与环形磁铁246的北极朝向同一方向。更具体地，在一个例子中，定位磁铁236的北极朝向接近开关110，并且环形磁铁246的北极也朝向接近开关110。
校准机构230还包括目标载体248，其耦合至轴116并且相邻于基底232设置。目标载体248包括中央开口150，其限定具有花键路径254的圆柱形面252。一旦组装，目标载体248设置在基底232的中央部分244内。基底232的环形磁铁246匹配在目标载体248的中央开口内。目标载体248还包括主磁铁256和可以设置在主磁铁对面的偏置磁铁258。主磁铁256和偏置磁铁258在相同方向上被极化，并与基底232的定位和环形磁铁236、246在相同方向上被极化。在一个例子中，主磁铁256的北极和偏置磁铁258的北极都朝向接近开关110。
驱动器260设置在目标载体248的圆柱形开口252内，并且驱动目标载体248。驱动器260包括具有外部264的圆柱形体262，外部264具有花键路径266。在一个实施例中，花键路径266沿着圆柱形体262的圆周设置。驱动器260的花键路径266接合目标载体248的花键路径254，其协助驱动器260驱动目标载体248。
驱动器260可滑动地耦合至轴116，并且可旋转地固定至轴116。驱动器260在第一位置与第二位置之间也是可移位的。在第一位置，驱动器260接合目标载体248，以将目标载体248可旋转地固定至轴116。在第二位置，驱动器260从目标载体248脱离，以允许目标载体248相对于轴116旋转，如下文详述地。
颈部268设置驱动器260上。在一个例子中，颈部268围绕驱动器260的脖部270设置。颈部268具有主体272和从主体272延伸的一对臂274。每个臂274可以包括桩部276。
校准机构230还包括致动按钮286，其具有凸轮278。凸轮278将致动按钮286可操作地耦合至驱动器260，并且被安置为将驱动器260在第一与第二位置之间移位。凸轮278还可以与基底232相互作用来形成校准机构230的壳体。
在一个例子中，凸轮278包括带有外表面282与内表面284的端部280，并且致动按钮286设置在外表面282上。类似于图5-7的致动按钮186，通过开关盒112中的开口可及致动按钮286，并且致动按钮286不需要将盖子124从壳体126(图3)移除来致动。凸轮278还包括第一侧288和设置在第一侧288对面的第二侧290。第一和第二侧288、290中的每个包括具有槽294的内表面292。槽294可以容纳基底232的侧壁238、240上的突出部分242。因此，一旦组装校准机构230，突出部分242可以匹配槽294内，可滑动地将致动按钮286安装至基底232。路径296相邻于每个槽294设置。如下文将详细地，当致动按钮286致动时，每个路径296可以容纳颈部268，并且更具体地，容纳颈部268的臂274的桩部276。
凸轮278还包括圆柱形部分295，其从端部280的内表面284延伸。弹簧293可以围绕圆柱形部分295设置，以将致动按钮286偏置在延展或未压下位置(图6)。
一旦轴116旋转，目标载体248和设置在其中的驱动器260围绕轴116旋转。这将目标载体248的主磁铁256和偏置磁铁258从对齐位置移动至未对齐位置。换而言之，主磁铁256从与接近开关110对齐的位置移动至任何与接近开口110未对齐的位置。偏置磁铁258移动至与定位磁铁136未对齐的位置。
一旦轴116旋转，当驱动器260处于第一位置或驱动器160与目标载体168接合的位置时，偏置磁铁258能够绕轴116的轴线相对于定位磁铁236移动。当驱动器260处于第二位置或与目标载体268未接合的位置时，偏置磁铁258允许自动地移动至与定位磁铁236对齐的位置。
图8和9的校准机构230与图5-7中描述的校准机构130相同方式运行。例如，一旦凸轮278的致动按钮286致动，颈部268，诸如颈部268的臂274的桩部276，接合凸轮278的路径296。这转而向下移动驱动器260，并且将驱动器260从目标载体248脱离。因此，目标载体248再也不受驱动器260限制，并且目标载体248的主磁铁256能够返回至对齐位置，在该位置主磁铁256经由磁铁与接近开关110对齐(图4)。附加地，偏置磁铁258被允许移动回与定位磁铁236对齐的位置。因此，致动按钮286的致动自动地校准接近开关110。
所有的磁铁的极引起主磁铁256和偏置磁铁258重新分别与接近开关110和定位磁铁236对齐。所有的磁铁，主磁铁256、偏置磁铁258、定位磁铁236和环形磁铁246在对齐位置以交替的极沿着单个轴线安置。
当致动按钮286处于未压下位置时，驱动器260设置在目标载体248内并且被限制至目标载体248。在一个例子中，相应的驱动器260和目标载体248的花键路径266、254的花键将驱动器260限制至目标载体248。
通过弹簧293的力将致动按钮286偏置在未压下位置。因此，在致动按钮286致动和主磁铁256从第一位置移动至第二位置之后，致动按钮286由弹簧力返回至未压下位置。这转而引起颈部268从凸轮278的路径296中移动出来，并且引起驱动器260移动回目标载体248。
综上所述，本领域的技术人员应当理解校准机构130、230能够有效地校准接近开口110而无需手动地操作目标载体148、248的任何部分。更具体地，例如一旦致动器114和目标载体148、248旋转时，不需要手动地将主磁铁156、256移动回对齐位置。因此，系统的操作不需要被停止或中断来校准接近开关110，由此更加有效。
本公开的校准机构130、230可以通过将校准机构的基底132、232连接至目标载体148、248，将驱动器160、260与目标载体148、248接合，以及将致动按钮186、286致动至压下位置来校准接近开关110。一旦致动按钮186、286致动，驱动器160、260从目标载体148、248脱离，以允许主磁铁156、256经由磁铁移动回对齐位置。不需要手动地操作目标载体148、248的任何部分。在致动之后，致动按钮186、286例如经由弹簧293返回至未压下位置，并且驱动器160、260重新接合目标载体148、248。
综上所述，校准机构130、230能够“零位校正”或校准接近开关110而无需移除开关盒12的盖子并且物理地操作主磁铁156、256。因此，校准机构130、230允许校准接近开关110而无需拆卸开关盒12。
虽然前文描述了多个实施例，但是本公开的保护范围不限于此。能够对所公开的实施例进行多个变化，但仍落入所附权利要求的保护范围。