制造感应式接近开关的方法
【专利摘要】本发明涉及一种制造感应式接近开关的方法，其中外壳（2）由单个非铁磁性金属部件（16）形成，并且将电子部件（3，4，5，6，7）插入到所述（2）中，电子部件包括构成为被提供具有比传输电流脉冲的持续时间更长的周期的传输电流脉冲的线圈（3）和构成为在传输电流脉冲的持续时间之后根据在线圈（3）中感应出的接收电压产生出输出信号的处理电路（4）。为了制造坚固性更好同时保持其正确的功能的接近开关，本发明建议，外壳的成型包括将非铁磁性材料材（16）深拉伸至管状元件（2，17，23，25），该管状元件具有覆盖着其前端的前壁（11，19）和界定了用于接收电子部件（3，4，5，6，7）的内部空间的侧壁。
【专利说明】制造感应式接近开关的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及制造感应式接近开关的方法，其中外壳由单件非铁磁性金属形成，并且电子部件插入到外壳中。电子部件包括线圈和处理电路，线圈被配置成在比传输电流脉冲的持续时间更长的期间内被供应有传输电流脉冲，处理电路被配置成在所述传输电流脉冲的持续时间之后根据所述线圈中感应出的接收电压而产生出输出信号。本发明还涉及更为一般性的感应式接近开关。
【背景技术】
[0002]本发明的 申请人:从EP0936739A1和EP0936741A1中已知这种感应式接近开关。在传输电流脉冲的持续时间之后根据在线圈中感应出的电压变化，可以检测出在开关附近中的目标的位置变化。已经发现，由非铁磁性材料制造外壳对于开关的正确工作而言是至关重要的。采用这种材料，在传输电流脉冲的持续时间之后在外壳壁中产生涡电流可以保持足够低，从而使得能够进行精确目标检测。为了实现该装置的所期望的坚固度，外壳优选为金属材料。
[0003]用单件制造外壳是为了避免在不同材料界面之间出现可能的泄漏源，以便提供优异的防水性能。另外，在外壳的制造期间尤其在用来传输磁场的作用区域处其壁厚应该满足高精度，以使得相对于非铁磁性材料的预定厚度校准电子部件的可靠操作。
[0004]以所需要的精度制造外壳的技术涉及采用非铁磁性金属的实心工件例如金属棒。在后端上施加切削工具，并且使之朝着金属棒的内部前进以挖出外壳空腔。当前的切削技术能够将外壳的壁厚控制在所期望的精度范围内。
[0005]接近开关的一些应用需要尺寸更小的外壳。对于这种外壳的需求尤其是通过在一方面生产更小的电子部件并且因此对于包括在外壳中的部件需要更小的空间并且另一方面针对具有更小尺寸的接近开关产生出新的应用领域的微电子工业生产中的小型化趋势所驱动的。
[0006]但是，减小外壳的壁尺寸对其坚固性具有负面影响。仍然非常期望即使在装置小型化的过程中外壳壁的尺寸减小时也能够保持接近开关的一定机械强度。
【发明内容】
[0007]因此，本发明的目的在于提供用于在前言中所提到的那种接近开关的制造方法和相应的接近开关以便通过同时改善其牢固性来确保其正确的功能。本发明的另一个目的在于提供牢固性提高的外壳，而不必使得内部电子部件适应变化的环境。本发明的另一个目的在于在尺寸减小的情况下保持接近开关的一定机械强度。
[0008]这些目的中的至少一个是通过如权利要求1所述的制造方法和如权利要求10所述的感应式接近开关来实现的。
[0009]因此，在根据本发明的方法中，外壳的成型包括将非铁磁性金属板深拉伸至管状元件，并且前壁覆盖着其前端并且侧壁界定了用于接收电子部件的内部空间。根据本发明的相应接近开关包括由这种管状元件构成的外壳。
[0010]在本发明的上下文中发现，通过非铁磁性金属板的深拉伸获得的管状元件对于接近开关的各种应用领域而言具有足够的机械强度，这优于直接通过从空间延伸工件去除材料形成的具有相应尺寸的外壳。而且，已经发现，可以通过深拉伸和/或随后的制造步骤来制造出具有所期望精度的这种外壳，以便用来传输由在外壳内的周期性电流脉冲和在外壳外在所检测目标中感应出的电流中所产生出的磁场，以便提供所期望的探测可靠性。具体地说，在深拉伸期间，非铁磁性金属板的金属基材能够进行有利的变形，以便导致管状元件的机械强度改进。例如，通过采用这种制造方法可以得到具有5_和更小的相对较小外径以及足够的机械强度的感应式接近开关。
[0011]下面描述了本发明的其它有利特征和优选实施方案，这些实施方案可以相应地应用于接近开关及其制造方法。
[0012]在优选实施方案中，外壳的形成包括从管状元件的前壁去除材料的步骤以提供具
有预定壁厚的前壁。
[0013]根据第一方面，材料去除步骤在深拉伸步骤期间造成在管状元件的壁厚中出现不规则性时是有利的。具体地说，在深拉伸之后，前壁壁厚不能满足所期望的精度或均匀性，由于前壁包括开关的作用区域所以这会负面影响测量性能，因此在前壁处必须相对于非铁磁性材料的厚度对电子部件进行校准。因此，从前壁去除材料的步骤可以用来提供均匀的前壁壁厚，并且确保可靠的测量性能。在本发明中发现，在从前壁去除材料的这种再加工工艺之后，能够基本上保持通过深拉伸获得的管状元件的优异机械强度。
[0014]根据第二方面，从前壁去除材料的步骤对于总体改善外壳的坚固性而言也是有利的。具体地说，在深拉伸期间可以采用相对较厚的非铁磁性金属板，从而另一方面由于其较厚的侧壁，并且另一方面由于制造方法通过深拉伸进行，所以提供了非常坚固的管状元件。随后，可以进行从前壁去除材料的步骤以便将包括开关的作用区域的前壁厚度减小至所期望的非铁磁性材料厚度，针对这个厚度，电子部件被校准和/或按照可靠的方式工作。因此，前壁与管状元件的侧壁相比具有更小的厚度。在本发明中发现，前壁的减小厚度仅仅对外壳的整体坚固性具有可忽略的影响。
[0015]优选的是，前壁的厚度至多等于侧壁厚度，更优选至多为其一半，并且最优选为其三分之一。这样，通过确保接近开关的正确功能可以提供非常坚固的外壳。相应管状元件的横截面的内径至多为侧壁厚度的10倍。优选的是，横截面的这种尺寸可以用来提供足以容纳电子部件的内部空间以及侧壁的相应厚度，从而能够很好保护电子部件。
[0016]根据外壳的优选实施方案,侧壁的厚度至少为0.1mm,更优选至少为0.2_。前壁的厚度至多为IOmm,更优选至多为Imm,并且最优选至多为0.5mm。管状元件的长度优选至少为20mm和/或至多为100mm。
[0017]在侧壁和/或前壁的厚度变化的情况下，厚度的上述参数值优选指的是在相应壁长度的中间的三分之一中的相应最大厚度。在安装结构形式中的规则厚度变化或表面结构的情况下，在侧壁和/或前壁上设有纹理、狭槽、凹痕等，在那些表面结构外面的壁位置优选为具有上述参数值的相应厚度。
[0018]优选的是，通过切削从前壁中去除非铁磁性材料。用来获得均匀表面性能的有效切削技术优选包括使得管状元件相对于车床转动。[0019]在接近开关的一些实施方案中，制造方法优选包括在管状元件的外表面上形成安装结构。可以采用安装结构来与设在用于外壳的所期望的安装位置上的相应表面结构相互作用，因此能够方便牢固地安装接近开关并且避免使用额外的预构件来进行器件安装。优选的是，安装结构包括螺纹，这可以为进行非常牢固连接提供安装环境。[0020]优选的是，安装结构的形成包括从管状元件的侧壁去除材料的步骤。更优选的是，通过轧制工艺尤其是滚丝来形成安装结构。该工艺可以包括相对于至少一个切削辊或切削模具来滚压管状元件。最优选的是，采用在低于非铁磁性金属的再结晶温度的温度下进行冷轧工艺。可选的是或者另外，可以采用切削工艺。但是采用轧制进行的成型工艺可以提供以下优点:牵引阻力更大并且所产生出的安装结构和所得到的管状元件坚固性更高。这种阻力更高的原因在于在采用轧制工艺时在安装结构的区域处非铁磁性金属的内部基材组分变形。
[0021]为了进一步改善外壳的坚固性，非铁磁性金属优选由奥氏体不锈钢构成。特别优选的材料为包含有铬、镍和钥的钢。这种材料组分可以提供高机械强度的外壳，其中磁性感应出的干扰作用保持足够低。更优选的是，该钢的奥氏体等级为AISI316或316L(ENL 4401，4404，4432，4435或4436)，也称为V4A。在本发明的过程中发现了，通过用通称为V4A不锈钢的这种材料进行深拉伸制造的外壳能够承受特别严酷的环境。相反，发现这种材料不适用于通过从空间延伸的实心工件直接去除材料来制造外壳，这会导致明显更多的工作并且也会导致更差的机械性能。
[0022]优选的是，通过深拉伸形成的管状元件具有开口后端，通过该后端可以将电子部件插入。在插入电子部件之前或期间，优选将护套插入在管状元件的内部空间中，由此覆盖着其侧壁和/或前壁的内表面。护罩优选由合成材料例如丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)树脂构成，从而为电子部件提供额外的保护。另外，护罩优选包括金属材料通常为黄铜，用作用来消除寄生感应的金属屏蔽件。优选的是，在插入电子部件之后尤其通过在开口后端处施加端盖来覆盖外壳的开口后端。
[0023]为了优化用于外壳制造的深拉伸工艺，非铁磁性金属板优选为圆盘形。这样，可以使得预成形坯料的形状尽可能与外壳的形状相同，并且使得材料浪费保持较低。根据具体实施例，为了尤其针对上述材料组分通过深拉伸工艺获得具有所期望的尺寸以及所期望的机械强度的外壳，根据下面的公式计算出盘的直径:
[0024]
【权利要求】
1.一种制造感应式接近开关的方法，其中外壳(2)由单件非铁磁性金属(16)形成，并且将电子部件(3，4，5，6，7)插入到所述外壳(2)中，所述电子部件包括线圈(3)和处理电路(4)，所述线圈被配置成在比传输电流脉冲的持续时间更长的期间内被供应有传输电流脉冲，所述处理电路(4)被配置成在所述传输电流脉冲的持续时间之后根据所述线圈(3)中感应出的接收电压而产生出输出信号， 其特征在于，所述外壳的形成包括将所述非铁磁性金属(16)的板深拉伸成管状元件(2，17，23，25)，所述管状元件具有覆盖其前端的前壁(11，19)和界定用于接收所述电子部件(3，4，5，6，7)的内部空间的侧壁(15，20)。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外壳(2)的形成包括从所述前壁(11，19)去除材料以使所述前壁(11，19)具有预定厚度的步骤。
3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，从所述前壁(11，19)去除材料包括使所述管状元件(2，17，23，25)相对于车床转动。
4.如权利要求1至3中至少一项所述的方法，其特征在于，所述外壳(2)的形成包括从所述侧壁(15，20 )去除材料以在其外表面上设置安装结构(27 )的步骤。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于，从所述侧壁(15，20)去除材料包括轧制工艺，尤其是滚丝工艺。
6.如权利要求1至5中至少一项所述的方法，其特征在于，所述非铁磁性金属为奥氏体不锈钢。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述钢包含铬、镍和钥。
8.如权利要求6或7所述的方法，其特征在于，所述钢的奥氏体等级是AISI316或316L。
9.如权利要求1至8中至少一项所述的方法，其特征在于，通过深拉伸形成的所述管状元件(2，17，23，25)包括开口后端(12，18)，将所述电子部件(3，4，5，6，7)通过所述开口后端插入。
10.一种感应式接近开关，包括由单件非铁磁性金属(16)形成的外壳(2)和插入到所述外壳(2)中的电子部件(3，4，5，6，7)，所述电子部件包括线圈(3)和处理电路(4)，所述线圈被配置成在比传输电流脉冲的持续时间更长的期间内被供应有传输电流脉冲，所述处理电路被配置成在所述传输电流脉冲的持续时间之后根据在所述线圈(3 )中感应出的接收电压而产生出输出信号， 其特征在于，所述外壳由管状元件(2，17，23，25)构成，所述管状元件所述非铁磁性材料(16)的板深拉伸而成，从而提供了覆盖着其前端的前壁(11，19)和界定用于接收所述电子部件(3，4，5，6，7)的内部空间的侧壁(15，20)。
11.如权利要求10所述的感应式接近开关，其特征在于，所述前壁(11，19)具有与所述管状元件(2，17，23，25 )的侧壁(15，20 )相等或更小的壁厚。
12.如权利要求11所述的感应式接近开关，其特征在于，所述前壁(11，19)的厚度最多等于所述侧壁(15，20)的厚度，更优选最多为所述侧壁(15，20)的厚度的三分之一。
【文档编号】H03K17/945GK103684388SQ201310396062
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月4日 优先权日:2012年9月4日
【发明者】P·海姆利希尔 申请人:奥普托塞斯股份有限公司