【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种用于检测变形事件的传感器装置。
技术介绍
1、这种传感器装置例如可以在用于自动化技术的组件上使用，这些组件可能在正常使用期间遭受变化的力，其中，这些变化的力尤其还可能在相应组件的变形事件中表现出来。
技术实现思路
1、本专利技术的任务在于：实现对自动化组件上的变形事件的成本低廉或者基本上全面的分析。
2、该任务利用开头提到的类型的传感器装置通过如下方式来解决：该传感器装置包括测量体，该测量体具有表面，该表面可以由于对该测量体的外力作用和/或由于对该测量体的内力作用而弹性变形，以及还具有压电传感器，该压电传感器具有压电活性塑料膜，尤其是由聚偏二氟乙烯材料制成，其中，该压电活性塑料膜配备有至少两个彼此间隔开地布置的电极，尤其是用于量取塑料膜的电压或者用于在塑料膜上的电流测量，或者除了测量体之外，该传感器装置具有来自下组中的至少两个传感器：压电传感器，该压电传感器具有由聚偏二氟乙烯材料制成的压电活性塑料膜，其中，该压电活性塑料膜配备有至少两个彼此间隔开地布置的电极，尤其是用于量取塑料膜的电压或者用于在塑料膜上的电流测量；应变传感器，该应变传感器被设计为用于检测测量体的变形的应变计；位置传感器，该位置传感器被设计用于检测以可移动的方式布置在测量体上或布置在测量体中的致动器元件的位置。
3、测量体是要借助于所分配的传感器来监控其状态的那个组件。在第一实施方式中，测量体分配有压电传感器，该压电传感器具有压电活性塑料膜，尤其是由聚偏二氟乙烯材料制成，其中
4、本专利技术的有利的扩展方案是从属权利要求的主题。
5、有利的是：压电传感器和/或应变传感器容纳在测量体和与测量体耦合的压力体之间，其中，压力体具有压力表面，该压力表面在几何上被设计得类似于测量体的配备有压电传感器和/或应变传感器的表面，使得压电传感器和/或应变传感器力配合地、尤其是仅仅力配合地贴靠在测量体的表面上。压力体用于：将压电传感器和/或应变传感器与测量体耦合，使得一方面确保测量体的变形传递到压电传感器和/或应变传感器上，并且另一方面不需要在测量体与压电传感器和/或应变传感器之间建立材料配合的连接，这尤其是在测量体上加装这些传感器时是有利的。压力体优选地由具有大弹性的材料、例如橡胶弹性材料制成，以便确保向传感器有利且均匀地施加力。
6、在本专利技术的一个扩展方案中规定：位置传感器被设计为压力体。在该实施方案变体中，通常容纳在形状稳定的壳体中的位置传感器可以对其它传感器施加压力。优选地，在位置传感器与压电传感器和/或应变传感器之间布置有弹性中间层。
7、在本专利技术的另一设计方案中规定：测量体被设计为致动器的致动器壳体，其中，该致动器壳体限定出工作室，在该工作室中以沿着第一功能位置与第二功能位置之间的移动路径可移动的方式容纳有工作元件，该工作元件将该工作室划分成尺寸可变的第一工作空间和尺寸可变的第二工作空间，其中，第一工作空间分配有流体连接端，该流体连接端被设计用于第一工作空间的通风和排气。这种致动器尤其可以被设计为单作用或双作用气缸或者被设计为气动回转驱动器。对于这种致动器，要利用该传感器装置实现的目标例如可以是：与气动供应系统无关地，获得尽可能完整的状态图像，从该状态图像中，例如也可以看出如气缸套或密封元件的磨损等磨损迹象。
8、有利的是：测量体被设计为夹持器的夹持指，并且以可移动的方式容纳在夹持器的夹持器壳体上。在该实施方案变体中，尤其可以确定由夹持指施加到所要抓取的物体上的夹持力。
9、替代地，规定：测量体被设计为流体传导组件的壳体。在该实施方案变体中，尤其可以说明流体传导组件的操作状态，纯示范性地，该流体传导组件可以是配件或者气动控制阀，尤其是切换阀或者比例阀。在这种情况下，例如评估由于该流体传导组件中的流体流动所引起的结构噪声事件，这些结构噪声事件可以优选地利用压电传感器来确定。必要时，可以从中确定流体传导组件的设置(关闭、部分打开、完全打开)和/或流体传导组件的磨损状态。
10、优选地规定：该压电传感器与评估装置电连接，尤其是经由双线连接来与评估装置电连接，该评估装置被设计用于检测塑料膜的随时间变化的电荷。该评估装置的任务在于：处理、尤其是放大压电传感器的信号，并且从中生成信息，该信息例如可以被提供给上级控制器。
11、在本专利技术的一个有利的扩展方案中规定：该评估装置包括跨阻放大器，尤其是被设计为低噪声运算放大器的跨阻放大器，而且被设计用于有关结构噪声事件和/或变形事件来评估压电传感器的信号。
12、适宜的是：压电传感器的塑料膜局部地配备有印制导线、尤其是设计成蜿蜒形状的印制导线，该印制导线与评估装置电连接，其中，评估装置被设计用于确定压电传感器的温度。经此，能够实现要直接在压电传感器上执行的温度确定，利用该温度确定，可以进行压电传感器的传感器信号的温度补偿，以便提高压电传感器的测量精度。
13、在本专利技术的另一设计方案中规定：应变传感器与评估装置电连接，尤其是经由四线连接来与评估装置电连接；而且该评估装置被设计用于有关变形事件来评估应变传感器的信号。
14、优选地规定：评估装置被设计用于对压电传感器和/或应变传感器的信号以及位置传感器的信号进行组合评估。在知道以可移动的方式容纳在测量体上或容纳在测量体中并且其相对位置例如可能取决于测量体中的工作压力的致动器构件的位置的情况下，能够有利地解释压电传感器和/或应变传感器的信号。
15、有利的是：评估装置被设计用于基于压电传感器的传感器信号来确定结构噪声事件并且基于应变传感器的传感器信号来确定压力变化事件。经此，例如可以在该测量体被设计为致动器的致动器壳体时，说明致动器的致动器构件在由于压力变化事件引起的相对于致动器壳体的相对移动的过程中是否碰到障碍物(例如要压入工件中的部件)，因为在这种情况下会发生结构噪声事件，该结构噪声事件可以借助于压电传感器来被确定。
16、在本专利技术的一个有利的扩展方案中规定：在致动器壳体与压电传感器之间和/或在致动器壳体与应变传感本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种用于检测变形事件的传感器装置(1；51；71)，
2.根据权利要求1所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)容纳在所述测量体(3；53；73)和与所述测量体(3；53；73)耦合的压力体(25)之间，其中，所述压力体(25)具有压力表面，所述压力表面在几何上被设计得类似于所述测量体(3；53；73)的配备有所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)的表面，使得所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)力配合地、尤其是仅仅力配合地贴靠在所述测量体(3；53；73)的表面上。
3.根据权利要求2所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述位置传感器(24)被设计为压力体。
4.根据权利要求1、2或3所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述测量体(3；53；73)被设计为致动器(2)的致动器壳体(3)，其中，所述致动器壳体(3)限定出工作室(4)，在所述工作室中以沿着第一功能位置与第二功能位置之间的移动路径(6)可移动的方式容纳有工
5.根据权利要求1、2或3所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述测量体(3；53；73)被设计为夹持器(52)的夹持指(53)并且以可移动的方式容纳在所述夹持器(52)的夹持器壳体(54)上。
6.根据权利要求1、2或3所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述测量体(3；53；73)被设计为流体传导配件(72)的壳体。
7.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述压电传感器(31；81)与评估装置(43；57；75)电连接，尤其是经由双线连接来与所述评估装置电连接，所述评估装置被设计用于检测所述压电活性塑料膜(32；82)的随时间变化的电荷。
8.根据权利要求7所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述评估装置(43；57；75)包括跨阻放大器，尤其是设计为运算放大器的跨阻放大器，而且被设计用于有关结构噪声事件和/或变形事件来评估所述压电传感器(31；81)的信号。
9.根据权利要求7或8所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述压电传感器(31；81)的压电活性塑料膜(32；82)局部地配备有印制导线(87)、尤其是设计成蜿蜒形状的印制导线，所述印制导线与所述评估装置(43；57；75)电连接，其中，所述评估装置(43；57；75)被设计用于确定所述压电传感器(31；81)的温度。
10.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述应变传感器(23)与评估装置(43；57；75)电连接，尤其是经由四线连接来与所述评估装置电连接；而且所述评估装置(43；57；75)被设计用于有关变形事件来评估所述应变传感器(23)的信号。
11.根据权利要求7至10中任一项所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述评估装置(43；57；75)被设计用于对所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)的信号以及所述位置传感器(24)的信号进行组合评估。
12.根据权利要求7至11中任一项所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述评估装置(43；57；75)被设计用于基于所述压电传感器(31；81)的传感器信号来确定结构噪声事件并且基于所述应变传感器(23)的传感器信号来确定压力变化事件。
13.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，在所述致动器壳体(3)与所述压电传感器(31；81)之间和/或在所述致动器壳体(3)与所述应变传感器(23)之间布置有绝缘膜(28)，所述绝缘膜被设计为在一侧导电，尤其被设计为覆铜聚酰亚胺薄膜，其中，所述绝缘膜(28)的导电表面朝向所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)。
14.根据上述权利要求中任一项结合权利要求2所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述压力体(25)由橡胶弹性材料制成，所述橡胶弹性材料具有导电部分，尤其是以均匀间距布置的导电部分，所述导电部分通过电绝缘部分来彼此绝缘，并且所述导电部分被设计用于所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)的电连接。
【技术特征摘要】
1.一种用于检测变形事件的传感器装置(1；51；71)，
2.根据权利要求1所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)容纳在所述测量体(3；53；73)和与所述测量体(3；53；73)耦合的压力体(25)之间，其中，所述压力体(25)具有压力表面，所述压力表面在几何上被设计得类似于所述测量体(3；53；73)的配备有所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)的表面，使得所述压电传感器(31；81)和/或所述应变传感器(23)力配合地、尤其是仅仅力配合地贴靠在所述测量体(3；53；73)的表面上。
3.根据权利要求2所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述位置传感器(24)被设计为压力体。
4.根据权利要求1、2或3所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述测量体(3；53；73)被设计为致动器(2)的致动器壳体(3)，其中，所述致动器壳体(3)限定出工作室(4)，在所述工作室中以沿着第一功能位置与第二功能位置之间的移动路径(6)可移动的方式容纳有工作元件(5)，其中，所述工作元件(5)将所述工作室(4)划分成尺寸可变的第一工作空间(7)和尺寸可变的第二工作空间(8)，其中，所述第一工作空间(7)分配有流体连接端，所述流体连接端被设计用于所述第一工作空间(7)的通风和排气。
5.根据权利要求1、2或3所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述测量体(3；53；73)被设计为夹持器(52)的夹持指(53)并且以可移动的方式容纳在所述夹持器(52)的夹持器壳体(54)上。
6.根据权利要求1、2或3所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述测量体(3；53；73)被设计为流体传导配件(72)的壳体。
7.根据上述权利要求中任一项所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述压电传感器(31；81)与评估装置(43；57；75)电连接，尤其是经由双线连接来与所述评估装置电连接，所述评估装置被设计用于检测所述压电活性塑料膜(32；82)的随时间变化的电荷。
8.根据权利要求7所述的传感器装置(1；51；71)，其特征在于，所述评估装置(43；57；75)包括跨阻放大器，尤其是设计为运算放大器的跨阻放大器，而且被设计用于有关结构噪声事件和/或变形事件来评估所述压电传感器(31；81)的信...
【专利技术属性】
技术研发人员：L·盖斯巴什，F·威尔克，G·雷因霍尔德，
申请(专利权)人：费斯托股份两合公司，
类型：发明
国别省市：
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