用于保持传感器并且包括凸轮的紧固设备
阅读说明：本技术 用于保持传感器并且包括凸轮的紧固设备 (Fastening device for holding a sensor and comprising a cam ) 是由 彼埃尔·佩罗 于 2019-09-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种用于保持传感器的紧固设备(1),该紧固设备包括夹持件(9),该夹持件被凸轮(7)致动以便能在释放位置和夹持位置之间移动。(The invention relates to a fastening device (1) for holding a sensor, comprising a clamping member (9) which is actuated by a cam (7) so as to be movable between a release position and a clamping position.)
技术领域
本发明涉及传感器的领域，更具体地涉及用于保持传感器的紧固设备。
背景技术
已知具有由近侧端部和远侧端部界定的柱形形状的接近传感器。这些传感器例如可以是电容式、电感式、光电式或光纤式，并且通常具有圆形横截面。此类传感器例如用于机床或自动化生产线上，以检测物体的存在和/或测量物体所处的距离。这些传感器是可拆卸和可互换的，它们的位置需要能够调整和固定。
为了将其中一个传感器保持在与其环境相关的固定且可调的位置，已知紧固设备包括：
-主体，其包括沿着第一纵轴(纵向轴线)在第一端和第二端之间延伸的纵向贯穿通道，所述纵向贯穿通道旨在容纳所述传感器，
-轴向固定装置，用于将传感器固定在纵向贯穿通道中。
轴向固定装置通常需要在紧固设备周围有非常干净的空间(例如，为了使用开口扳手)来致动它们。当紧固设备安装在不易接近的地方或安装在受限的空间中时—机床或自动化生产线上经常出现这种情况，这是一个缺点。
发明内容
本发明解决的一个问题是提供一种紧固设备，其中即使在紧固设备周围的径向可用空间很小的环境中，轴向固定装置也能被快速且容易地致动。
同时，本发明旨在提供一种包括轴向固定装置的紧固设备，该轴向固定装置允许以简单、快速和可靠的方式固定(使之不动)传感器。
为实现这些目标以及其他目标，本发明提出一种用于保持传感器的紧固设备，所述传感器具有由近侧端部和远侧端部限定的柱形形状，所述紧固设备包括：
-主体，其包括在第一端和第二端之间沿第一纵轴延伸的纵向贯穿通道，所述纵向贯穿通道旨在接纳所述传感器，
-轴向固定装置，其用于将传感器固定在纵向贯穿通道中，
根据本发明，所述轴向固定装置包括：
-凸缘，其与主体连成一体，从主体和第一纵轴径向地并且远离所述主体和第一纵轴地向外扩张(延伸，张开，开放)，
-凸轮，其在所述凸缘上安装成能绕平行于第一纵轴并且相对于所述第一纵轴径向偏离的第二纵轴旋转，
-驱动装置，其围绕所述第二纵轴旋转地驱动所述凸轮，该驱动装置优选能在凸轮的前端面上接近(操作)，所述前端面基本上垂直于第一纵轴，
-夹持件，其沿第一纵轴相对于主体被固定，包括旨在与传感器的外表面进行接触的夹持表面，并且被所述凸轮推动以便能至少在以下位置之间径向地移动：
o夹持(夹紧)位置，在该夹持位置中，所述夹持表面与所述第一纵轴相距第一距离，
o释放位置，在该释放位置中，所述夹持表面与所述第一纵轴相距第二距离，所述第二距离大于所述第一距离。
凸轮的使用对任何操作员来说都是简单而直观的。可以通过优选作用于凸轮的前端面(所述前端面基本上垂直于第一纵轴)上的装置(例如螺丝刀)来驱动凸轮以使之绕第二纵轴旋转，所述装置因此在径向上占据非常小的空间。凸轮绕第二纵轴旋转不到半圈即可达到夹持位置，从而允许快速固定。
作为优选，主体可以在其至少部分长度上包括内螺纹，以及/或者所述夹持表面包括旨在与传感器的外表面上的外螺纹接合的螺纹。
传感器由此可以被拧入主体的纵向通道中，然后，一旦达到所需的纵向位置，就可以通过固定装置将其固定就位，从而防止可能影响其纵向定位的任何额外的或反向旋转。传感器和主体之间的旋紧配合允许沿第一纵轴进行渐进且精确的定位。
有利的是，用于驱动凸轮旋转的驱动装置可以包括处于凸轮上的非圆形横截面的凸形或凹形套接驱动部，所述套接驱动部平行于第一纵轴延伸。作为优选，所述套接驱动部可在所述凸轮的前端面上接近，所述前端面基本上垂直于第一纵轴。
作为优选，在主体的第二端，扩口可以向内径向延伸并且限定孔口，所述孔口的横截面的尺寸小于所述传感器的横截面的尺寸。
径向扩口可以采取环形环的形式，或者一个或多个凸耳的形式，其向第一纵轴径向延伸。径向扩口构成端部止挡，其限制传感器沿第一纵轴穿过主体，从而在主体内部适当保护传感器的远侧端部。从而降低了传感器的远侧端部损坏的风险。
有利地，凸轮可以是销式安装的偏心件，它包括：
-第一柱形部分，其横截面为圆形，沿第三纵轴延伸，并且旨在被容纳在沿第二纵轴形成于凸缘中的孔中以便旋转，
-第二柱形部分，其横截面为圆形并且沿第四纵轴延伸，该第四纵轴在径向上偏离第三纵轴，所述第二柱形部分配备有侧面(侧向面)，该侧面旨在抵靠夹持件以推动该夹持件从释放位置向夹持位置移动。
因此，销式安装的偏心件具有易于制造的形状。
有利地，第二柱形部分的柱形侧面上设有凸起，所述凸起优选由滚花部构成。
诸如滚花部的凸起通过与夹持件的粗糙接触提供了偏心安装的销的更好的旋转固定。当紧固设备在易受振动的环境中使用时，这证明是特别有益的。
根据本发明的第一实施例，夹持件可以与凸缘形成一体(形成单个部件，形成整体件)。这样可以限制夹持件丢失的风险。
在这样的实施例中，可以设想：
-夹持件包括臂，所述臂包括夹持表面，
-所述臂通过间隔件连接到凸缘，所述间隔件保持所述臂沿第一纵轴远离所述凸缘，
-所述臂能通过所述臂和/或所述间隔件的至少部分的弹性变形在横向平面中枢转。
在休止时，夹持件处于稳定的释放位置，在该位置中，该夹持件相对于凸缘不可移动。因此，只要销式安装的偏心件不(不再)作用在臂上，操作员就可以确定，他或她可以不受阻碍地用一只手将传感器接合到纵向通道中(操作员无需用另一只手将夹持件保持在释放位置，在难以接近的地方，这是一个重要因素)。
有利地，所述臂可沿着第二纵轴II-II约束(保持)被安装成能在凸缘中的孔中旋转的所述凸轮。
根据本发明的第二实施例，夹持件可以由与凸缘分离的部件组成。
在这样的实施例中，可以设想，在释放位置，凸轮使夹持件相对于凸缘固定。同样，这给予夹持件稳定的释放位置：由此，只要凸轮相对于凸缘固定夹持件，操作员就可以确定，可以不受阻碍地用一只手将传感器接合到纵向通道中(操作员无需用另一只手将夹持件保持在释放位置，在难以接近的地方，这是一个重要因素)。
作为优选，可设想：
-夹持件可包括贯穿通道，该贯穿通道包括第一贯穿通道部分和延续它的第二贯穿通道部分，所述第一贯穿通道部分的横截面尺寸小于所述第二贯穿通道部分的横截面尺寸，
-第一贯穿通道部分可以具有圆形横截面，其直径可以大于销式安装的偏心件的第一柱形部分的横截面的直径，
-第二贯穿通道部分可以具有圆形横截面，其与销式安装的偏心件的第二柱形部分的横截面形状互补。
因此，夹持件具有简单且制造成本低廉的形状。
有利地，第四纵轴和第三纵轴之间的径向偏移可以大于夹持件的第一贯穿通道部分的直径与销式安装的偏心件的第一柱形部分的直径之间的差值。
这种尺寸允许通过销式安装的偏心件容易且简便地将夹持件相对于凸缘固定在释放位置。
作为优选，主体可包括管状部分，该管状部分在其至少部分长度上具有外螺纹。因此，所述主体可以通过旋拧容易地安装在支架上，或者通过支架容易地安装并且然后通过螺母和反制螺母(防松螺母，埋头螺母)固定就位。
在变型中，可以设想：
-凸缘与主体连成一体，同时安装成能围绕第一纵轴相对于主体旋转，
-主体包括非圆形横截面的驱动部分。
因此，可以驱动主体旋转，以便将其固定在支架上或从支架上拆下，同时保持凸缘相对于所述支架的取向固定。这意味着可以在支架上定位或重新定位紧固设备或从支架上拆下紧固设备，而无需事先拆下它所包含的传感器，同时限制了传感器所连接的线发生扭转的风险，以免损坏传感器。
在另一变型中，主体和凸缘可以形成作为基本上平行六面体形状的组件的一体件。
附图说明
通过以下参考附图给出的特定实施例的描述，本发明的进一步目的、特征和优点将变得显而易见，其中：
-图1是根据本发明的紧固设备的第一实施例的透视图；
-图2是图1的紧固设备的纵剖面图，夹持件位于释放位置；
-图3是在图1的紧固设备中使用的凸轮的侧视图；
-图4是图1的紧固设备的纵剖面图，其中传感器位于主体中，夹持件位于夹持位置；
-图5是示出将图1的紧固设备连接到支架的一种特定方式的透视图；
-图6是示出将图1的紧固设备连接到支架的另一特定方式的透视图；
-图7是图1所示的第一实施例的变型的透视图；
-图8是图1所示的第一实施例的另一变型的纵剖面图；
-图9是根据本发明的紧固设备的第二实施例的透视分解图，其带有传感器；
-图10是图9的紧固设备在装配状态下的、带有传感器的透视图；
-图11是图10的紧固设备的横截面的详细视图，夹持件处于释放位置；
-图12是图10的紧固设备的截面的详细视图，夹持件处于夹持位置；以及
-图13是图1所示的第一实施例的另一变型的透视图。
具体实施方式
图1-8、13以及图9-12分别示出了根据本发明的紧固设备1的第一实施例和第二实施例，该紧固设备旨在保持由近侧端部2a和远侧端部2b界定的柱形传感器2(图4)。
在所有实施例中，紧固设备1包括：
-主体3，其包括纵向贯穿通道4，该纵向贯穿通道在第一端4a和第二端4b之间沿着第一纵轴I-I延伸，所述纵向贯穿通道4旨在接收所述传感器2，
-轴向固定装置5，其用于将传感器2固定在纵向贯穿通道4中。
更详细地，轴向固定装置5包括：
-凸缘6，其与主体3连成一体，从主体3和第一纵轴I-I并远离它们地径向向外扩张，
-凸轮7，其安装为能够在凸缘6上围绕第二纵轴II-II旋转，该第二纵轴与第一纵轴I-I平行并相对于该第一纵轴I-I径向地偏移，
-驱动装置8，其围绕第二纵轴II-II旋转地驱动凸轮7，
-夹持件9，其沿第一纵轴I-I相对于主体3是固定的，并且包括旨在与传感器2的外表面2c(基本上柱形的侧面，可能带有螺纹)进行接触的夹持表面9a，该夹持件9被凸轮7推动以便能至少在以下位置之间径向地(在横向平面P1中)移动：
o夹持位置(图4)，在该位置中，夹持表面9a到第一纵轴I-I的距离为第一距离d1，
o释放位置(图2)，在该位置中，夹持表面9a到第一纵轴I-I的距离为第二距离d2，第二距离d2大于第一距离d1。
在第一实施例中，夹持件9与凸缘6形成一体。
更具体地，如图1和图2中所示，夹持件9包括具有夹持表面9a的臂10。该臂10通过间隔件11连接到凸缘6，该间隔件使该臂10沿着第一纵轴I-I远离凸缘6(间隔e1)。
臂10能通过制成该臂10的材料的至少一部分和/或制成间隔件11的材料的至少一部分的弹性变形而在横向平面P1中枢转。
当臂10不被凸轮7推动时，它会弹性地返回到释放位置。因此，夹持件9(臂10)具有稳定的释放位置，且在该位置中夹持件9位于纵向贯穿通道4横截面的延伸部之外，以免妨碍传感器2进入纵向贯穿通道4或从纵向贯穿通道4上拆下传感器2。
凸轮7在图3中更为明显。该凸轮是销式安装的偏心件，并且包括：
-第一柱形部分7a，其横截面为圆形并沿第三纵轴III-III延伸，且旨在被容纳于在凸缘6中沿第二纵轴II-II形成的孔12(图2和图4)中以用于旋转，
-第二柱形部分7b，其横截面为圆形并沿着相当于第三纵轴III-III径向偏离的第四纵轴IV-IV延伸，所述第二柱形部分7b配备有侧面7c，该侧面旨在抵靠夹持件9以推动该夹持件9从释放位置(图2)向夹持位置(图4)移动。
第二柱形部分7b可以具有非圆形横截面、例如椭圆形(卵形)或多边形横截面，并沿第四纵轴IV-IV延伸，该第四纵轴可以相对于第三纵轴III-III定中心或偏离中心。
在图3所示的实施例中，第二柱形部分7b的柱形侧面7c是平滑的。作为替代方案，该柱形侧面7c可设有凸起，例如由滚花部构成的凸起。
第三纵轴III-III和第四纵轴IV-IV之间的偏移对应于第二柱形部分7b相对于第一柱形部分7a的偏心度EX。
从图1中可以看出，用于驱动销式安装的偏心件7(凸轮)旋转的驱动装置8包括非圆形横截面的凹形套接(插接，插槽)驱动部8a，所述插槽驱动部平行于第一纵轴I-I延伸。在本例中，插槽驱动部8a是六角形的，并且进一步地相对于第三纵轴III-III同轴地延伸。
作为凹形套接驱动部8a的替代方案，也可以设置“凸形”套接驱动部，即，沿着第三纵轴III-III从第二柱形部分7b的前端面7d远离该前端面突出的套接形状。
在凹形套接驱动部8a或凸形套接驱动部这两种备选方案中，套接驱动部都可从凸轮7的前端面接近以驱动该凸轮7的旋转，所述前端面7d基本上垂直于第一纵轴I-I。
在图3中，凸轮(销式安装的偏心件)7还包括沿着第三纵轴III-III(因此与第一柱形部分7a同轴)延伸的圆形横截面的中间柱形部分7e。该中间柱形部分7e的外半径R7e略大于第二纵轴II-II和臂10之间的径向间隔e2(当臂10处于释放位置时，图2)。中间柱形部分7e的轴向长度L7e小于或等于臂10和凸缘6之间的间隔e1(图2和图4)。最后，无论其偏心度如何，第二柱形部分7b始终定位成使得其相当于中间柱形部分7e的周向侧边缘7f后退最小径向收进7g。因此通过将第一柱形部分7a接合到孔12中，中间柱形部分7e和臂10配合从而将销式安装偏心件7(凸轮)约束在凸缘6上。
作为替代方案，可采用图7所示的变型，其中销式安装偏心件7(凸轮)没有中间部分7e。臂10的一部分配备有肋10a，该肋平行于横向平面P1并沿第二纵轴II-II的方向延伸。肋10a始终(在所有释放位置和所有夹持位置)与第二柱形部分7b的前端面7d部分重叠。因此，肋10a充当端部止挡，防止销式安装偏心件7(凸轮)远离凸缘6(沿第二纵轴II-II)的相对轴向运动。因此，通过将第一柱形部分7a接合在孔12中，前端面7d和臂10的肋10a配合将销式安装偏心件7(凸轮)约束在凸缘6上。
因此，无论是在图1-6所示变型的情况下，还是在图7所示变型的情况下，臂10都沿着第二纵轴II-II约束了被安装成能在凸缘6的孔12中旋转的销式安装偏心件7(凸轮)。从而减少了零部件的数量，简化了装配。
在图2和图4中可以更具体地看到，纵向贯穿通道4是平滑的，允许传感器2被能够滑动地接收(纵向贯穿通道4的内径D4略大于传感器2的外径D2)。在这种情况下，传感器2的外表面2c可以是平滑的，与图中所示的不同。
作为替代方案，主体3可在其长度的至少一部分上(在纵向贯穿通道4的长度的部分上)具有内螺纹和/或夹持表面9a包括螺纹，所述螺纹(在主体3的情况下为内螺纹)旨在与设置在传感器2的外表面2c上的外螺纹2d配合。
同样在图2和图4中，可以看到，在纵向贯穿通道4的第二端4b处，扩口13径向向内延伸并限定了孔口14，该孔口的横截面具有比传感器的横截面尺寸小的至少一个尺寸。在本例中，扩口13是环形的：它因此呈现环的形式，该环的外侧直径等于纵向贯穿通道4的内径D4，该环的内侧直径D13小于传感器2的外径D2。该扩口13因此形成端部止挡，允许传感器2的远侧端部2b保持在主体3的纵向贯穿通道4内，以保护它和/或将它定位在精确的预定轴向位置。
如果不希望或没必要将传感器2的远侧端部2b限制在主体3的纵向贯穿通道4内，则该纵向贯穿通道4的第二端4b也可以没有扩口13。
在图1-12中，主体3具有管状部分3a，该管状部分在其至少部分长度上(这里在此特定示例中在其整个长度上)具有外螺纹3b。外螺纹3b允许使用螺母16和反制螺母16a将紧固设备1例如安装在诸如图6所示的托架(角铁)15的支架上。托架15的部分(不可分离地或可拆卸地)固定在机床或自动化生产线上。
在图8所示的变型中，凸缘6固定在主体3上，从而安装为能相对于该主体3绕第一纵轴I-I旋转。为此，主体3包括圆形槽24，该圆形槽中接合有轴向保持销25，该销同时与凸缘6接合。主体3包括非圆形(例如六角形)横截面的驱动部分3c。因此，主体3可以相对于凸缘6被旋转地驱动，使得它可以被拧入(例如拧入机器的支架或框架中)，同时保持凸缘6的固定的取向。
图6的替代设置如图5所示。凸缘6设有两个通孔17，用于螺钉18的通过，所述螺钉旨在被拧入辅助凸缘20的两个螺纹孔19中。因此，托架15被夹在凸缘6和辅助凸缘20之间。然而，如果孔15a、15b或者15c、15d带有螺纹以便螺钉18可以被拧入其中，则可以省去辅助凸缘20。
图13示出紧固设备1的另一变型，其中主体3和凸缘6形成为基本平行六面体组件21形式的一体件(单个部件)。
在图9-12所示的第二实施例中，夹持件9包括不同于(区别于)凸缘6的部件。在第一实施例的描述的上下文中使用的附图标记是指第二实施例中相同或等效的元件。
夹持件9包括贯穿通道22，它在图11和图12中更为明显。贯穿通道22由第一贯穿通道部分22a和使之延伸的第二贯穿通道部分22b构成，贯穿通道部分22a的横截面(在本例中为圆形)的尺寸(在此为直径D22a)小于第二贯穿通道部分22b的横截面尺寸(在此为直径D22b)。
第一贯穿通道部分22a的圆形横截面的直径D22a大于销式安装偏心件7的第一柱形部分7a的横截面的直径D7a。第二贯穿通道部分22b具有圆形横截面，该圆形横截面与销式安装偏心件7的第二柱形部分7b的横截面形状(在此为圆形)互补：在实践中，直径D22b不太大于或等于第二柱形部分7b的直径D7b。
销式安装偏心件7和夹持件9使用卡簧23固定到凸缘6上。
有利的是，第四纵轴IV-IV和第三纵轴III-III(图3)之间的径向偏移(偏心度EX)大于夹持件9的第一贯穿通道部分22a的直径D22a和销式安装偏心件7的第一柱形部分7a的直径D7a之间的差值。
从图12所示的夹持位置开始，操作员能围绕第二纵轴II-II转动销式安装偏心件7，然后第二柱形部分7b的偏心使夹持件9远离第一纵轴I-I，从而释放传感器2。因为偏心度EX(第四纵轴IV-IV和第三纵轴III-III之间的径向偏移)大于夹持件9的第一贯穿通道部分22a的直径D22a和销式安装偏心件7的第一柱形部分7a的直径D7a之间的差值，第一贯穿通道部分22a的下部(图11中)部分进行少于半圈的旋转就抵靠在稳定的释放位置(图11)中的第一柱形部分7a。
因此，上述尺寸允许销式安装偏心件7将夹持件9相对于凸缘6固定在稳定的释放位置(图11)。这样的位置允许操作员在将夹持件9相对于凸缘6固定在释放位置的情况下，将传感器2插入纵向通道4中或从其中取出，而不会与夹持件发生冲突(因为夹持件位于纵向贯穿通道4的横截面的延伸部之外)。
在使用根据本发明的紧固设备1的过程中，操作员通过在可在凸轮7的前端面7d上接近的凹形套接驱动部8a(或凸形套接驱动部)上的动作转动凸轮(销式安装偏心件)7，以使夹持件9在其释放位置(夹持表面9a与第一纵轴I-I相距第二距离d2)及其夹持位置之间移动。为此，操作员可使用能与驱动装置8的凹形套接驱动部8a(或凸形套接驱动部)配合的螺丝刀工具(例如仅占用少量径向空间的螺丝刀)。
在第一实施例的上下文中(图1-8和13)，夹持件9(臂10)弹性地返回到释放位置(图2)。在第二实施例(图9-12)的上下文中，操作员优选转动凸轮(销式安装偏心件)7，直到第一贯穿通道部分22a的下部部分抵靠第一柱形部分7a(图11)。在这两个实施例中，夹持件9随后处于稳定位置，并且位于纵向贯穿通道4的延伸部之外，因此该纵向贯穿通道是清空的(自由的)且可自由接近，以便传感器2能畅通无阻地被引入。
然后，操作员将传感器2沿第一纵轴I-I引入纵向贯穿通道4直至期望的纵向位置(例如，直到传感器2的远侧端部2b抵靠扩口13)。
通过作用于凹形套接驱动部8a(或凸形套接驱动部)，操作员随后转动凸轮(销式安装偏心件)7以使其绕第二纵轴II-II转动，其中第二柱形部分7b作用在夹持件9上以便将其移动到夹持位置(图4和图12)，在该夹持位置中夹持表面9a压在传感器2的外表面2c上(夹持表面9a位于距第一纵轴I-I的第一距离d1处)。在第一实施例中，这通过利用臂10和/或间隔件11的至少部分的弹性变形而在横向平面P1中旋转臂10来实现。然后，将传感器2固定在沿第一纵轴I-I的纵向贯穿通道4中。
为了将传感器2从纵向贯穿通道4中移除，操作员按相反顺序执行上述操作。
本发明不限于已明确描述的实施例，而是包括其后权利要求的范围所包含的各种变型和概括。
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