軸扭轉角和/或者軸扭矩檢測裝置以及運行該裝置的方法

2023-05-22 16:57:21

專利名稱：軸扭轉角和/或者軸扭矩檢測裝置以及運行該裝置的方法
技術領域：
本發明涉及一種軸扭轉角和/或者軸扭矩檢測裝置以及運行該裝置的方法。本發明也涉及用於運行該裝置的電腦程式。
背景技術：
專利DE19818799C2描述了一種軸旋轉角檢測裝置，該裝置包括一個磁柵尺以及一個對應於磁柵尺的傳感器單元。磁柵尺具有兩個同軸安裝於旋轉軸上的磁性編碼環。其中一個環的半個圓周上的磁極數與另一個環的半個圓周上的磁極數互質。其中一個環的極數為奇數。傳感器裝置包括兩個磁阻傳感器，這兩個磁阻傳感器可檢測兩個環的磁場，並且包括另一個霍爾傳感器形式的傳感器，該傳感器可檢測極數為奇數的環的磁場。DE1993^65A1公開說明書中描述了一種位置測量裝置，可將其用來檢測軸上出現的扭矩。光學傳感器包括一個刻度單元，具有布置在軸的圓周方向的第一和第二刻度構成的第一雙刻度。這兩個刻度疊加就會產生可以檢測出來的隨扭矩變化的莫爾條紋。光學傳感器檢測莫爾條紋的一部分區域，在分析單元中將其轉變成莫爾條紋的周期圖像，將該圖像對應於軸靜止狀態下的扭矩零點。DE602012^TT2專利說明書中描述了一種電容式測量裝置，可將其用來檢測分為兩半用扭力杆相連的軸上出現的扭矩。安裝有一個具有若干輻條並且與第一半軸一起轉動的介質圓盤，此外還安裝有一個具有開口的第一和第二導體圓盤構成的圓盤副，該圓盤副呈轉籠狀包圍介質圓盤，並且與第一半軸一起轉動，轉籠與所施加的軸扭矩成比例遮蓋介質圓盤的部分輻條。此外還有一對同心的電容器極板環，這些包圍第一半軸的極板環均布置在具有開口的第一導體圓盤之中。此外還有一個對置的電容器極板，該極板包圍第二半軸， 並且布置在具有開口的導體圓盤旁邊。還有用來比較同心環與對置電容器極板之間電容的電橋裝置，用以最終確定軸上出現的扭矩。DE69732355T2專利說明書中描述了一種將扭矩傳感器安裝在電機或者減速器中的方法，將該傳感器基本上與旋轉軸同心安裝。扭矩傳感器由至少一個固定線圈構成，並且具有至少一個配有導電材料構成的平行跡線的區域。將旋轉軸設計成具有凹槽的曲軸，將所述區域布置在測量面的包絡面上，所述測量面固定在凹槽之中，並且被固定線圈包圍。所述裝置的特徵在於，測量軸和凹槽各自有一個開口，並且共同容納一個穿過這些開口的螺栓或螺釘，用以固定或鎖定凹槽和測量軸。DE102007023537A1公開說明書中描述了一種用於測量伸長率、尤其也適合用於測量扭矩的裝置。用於輸入或輸出扭矩信號的接線端子均通過具有測量值變送器的應變測量結構相互連接。該裝置被設計成劃分為若干扇形段的環形法蘭形式，這些扇形段均通過應變測量結構相互連接。EP1315954B1公開了一種利用相碼道和連接在軸之間的扭力杆檢測分半軸上的角度差的方法，軸每旋轉一圈，即可利用相應的光學傳感器和分析單元獲得多含義的相位信號。所述方法的特徵在於，將至少兩個相位信號加權累加成一個信號，從該信號生成一個非整數分量，該分量與角度差成正比，將角度差與扭力杆的彈性係數相乘，即可確定軸上的扭矩。關於本專利申請中所使用的感應式傳感器的說明，可訪問申請人指示的網址 http://www. balluff. com。感應式傳感器可在特定工作範圍內提供與傳送器的距離成比例的模擬信號。

發明內容
本發明的任務在於，闡述一種能夠可靠檢測軸扭轉角和/或者軸上出現的扭矩的裝置以及運行該裝置的不同方法，尤其能在嚴酷環境條件下，例如減速器中出現的環境條件下進行可靠檢測。採用相關獨立權利要求中所述的特徵，即可解決這一任務。本發明所述軸扭矩檢測裝置的特徵在於將軸對應於至少一個第一傳送器，該傳送器影響至少一個線圈參數；有用至少一個第一感應式傳感器對第傳送器進行掃描；將至少一個第一傳送器對應於軸的至少一部分圓周；至少一個第一傳送器具有至少一個碼道， 軸每旋轉一圈至少有一個周期，並且至少一個第一感應式傳感器提供反映至少在該周期之內軸旋轉角大小的傳感器信號；有一個同樣與軸的至少一部分圓周相對應並且同樣影響至少一個線圈參數的第二傳送器與第傳送器相隔設定的距離；有至少一個感應式傳感器對至少一個第二傳送器進行掃描；至少一個第二傳送器同樣具有至少一個碼道，軸每旋轉一圈至少有一個周期，並且第二感應式傳感器同樣也提供至少在該周期之內反映軸旋轉角大小的傳感器信號；並且有一個求差裝置，其得出並且提供軸扭轉角作為感應式傳感器檢測的兩個旋轉角的角度差。本發明所述的軸扭轉角檢測裝置可以連續檢測扭轉角。本發明所述的裝置即使在特別惡劣的環境條件下也具有很高的可靠性。傳送器以及傳感器的髒汙均不會影響精度。 本發明所述的裝置具有緊湊的結構，並且基本上無需影響軸的結構即可實現。設置一個求差裝置，其得出並且提供感應式傳感器檢測的兩個旋轉角之差。角度差相當於作用於軸上的扭矩所引起的軸扭轉角。因此本發明所述的裝置可以確定扭矩大由於成本比較小，因此本發明所述的軸扭轉角和/或者出現在軸上的扭矩檢測裝置特別適合於批量生產。相關從屬權利要求所述均為本發明所述裝置的有益改進實施方式和實施方式。按照一種有益的實施方式所述，第一和/或者第二傳送器的至少一個碼道僅包含唯一一個周期，所述碼道在軸的縱向以設定的螺距呈螺旋形，例如螺線形，至少部分包繞在軸。這種方式的好處在於，軸旋轉角與傳感器信號之間始終存在唯一性關係。按照這種實施方式的一種改進實施方式所述，螺旋，例如螺線的螺距在軸的縱向至少近似於不變。這樣就在軸旋轉角與傳感器信號之間實現至少近似線性的關係。按照這種實施方式的另一種改進實施方式所述，適當確定螺距，使得至少一個螺旋至少一次完整圍繞軸延伸。這樣就能唯一性檢測0° 360°範圍中的扭轉角。按照另一種實施方式所述，第一和/或者第二傳送器的至少一個碼道僅包含一個周期，所述碼道在軸的縱向以設定的螺距呈橢圓形至少部分包繞軸。至少一個碼道優選將軸完全包圍，從而形成一個封閉的橢圓形。這樣就能在0° 180°或者180° 360°範圍中唯一性檢測扭轉角。按照一種實施方式所述，將碼道設計成軸中的槽。但優選也可以將碼道設計成軸上的接片，這樣就能在事後將接片作為單獨的零件，例如作為條帶安裝到軸上。採用這種實施方式除了能進行改裝的優點之外，還有使得軸的結構保持不變的優點。按照另一種實施方式所述，將兩個碼道傳感器對應於至少一個碼道。傳送器的這兩個碼道傳感器優選關於軸的圓周以至少近似於90°的角度錯開布置，這樣就能對傳感器信號進行可信度檢查，或者例如求平均值。按照一種改進實施方式所述，第一傳送器的碼道對應於軸的縱向相對於第二傳送器的碼道鏡像對稱包繞，這樣可以抑制或補償同相干擾(Gleichtaktst0rungen)。按照另一種實施方式所述，第一和/或者第二傳送器的碼道沒有螺距且僅僅在軸的圓周方向延伸。傳送器可以將軸完全包繞，或者僅僅對應於軸的一部分圓周。按照這種實施方式的改進實施方式所述，將第一和/或者第二傳送器的至少一個碼道的周期設計成具有調製寬度和/或者高度的接片或者槽。此外還可以將第一和/或者第二傳送器的至少一個碼道的周期設計成具有正弦調製寬度的接片，或者設計成具有至少部分正弦調製寬度的接片，或者設計成凸臺或凹槽。按照這種改進實施方式的一種實施方式所述，至少一個傳送器的至少一個碼道包含許多重複的周期。採用這種實施方式可以大大提高對應於軸圓周的傳感器信號解析度， 在重複的周期其中之一之內唯一性檢測軸的旋轉角。按照這種實施方式的另一種改進實施方式所述，將第一和第二感應式碼道傳感器對應於一個碼道，相對於該碼道的周期將其適當定位，使得其中一個感應式碼道傳感器相對於另外的感應式碼道傳感器提供相位移至少近似於90°的傳感器信號。採用本發明所述用來運行這種裝置的方法，可以通過將兩個信號相除，從而消除同相干擾對兩個傳感器的信號高度的影響。然後可以用反正切函數得出一個周期之內的軸旋轉角大小。按照這種實施方式的一種特別有益的改進實施方式所述，碼道具有多次重複的周期，至少一個傳送器包含另一個直接相鄰的碼道。第一碼道具有設定數量大於一的重複周期。第二碼道同樣也具有設定數量的重複周期，但是其數量與第一碼道的周期數相差一或多倍。採用該實施方式可消除對應於軸圓周的由多個周期引起的多義性。通過對表示每一對周期特性的兩個周期之間的角度差進行分析，即可在得出軸旋轉角時得到唯一結果。這樣就能識別用來檢測角度的一碼道的主要周期，並且確立唯一性。即使採用以上所述的這種實施方式，也優選將第一和第二感應式碼道傳感器對應於每一個直接相鄰的碼道，分別對應於其碼道的周期對其進行適當定位，使得其中一個感應式碼道傳感器關於另外的感應式碼道傳感器提供相位移至少近似於90°的碼道傳感器信號。這裡也可優選採用本發明所述用來運行這種裝置的方法，通過將兩個信號相除， 從而消除同相干擾對兩個傳感器的信號高度的影響。然後也可以用反正切函數得出一個周期之內的軸旋轉角大小。本發明所述用來運行該裝置的主要方法可以確定扭轉角度差，該扭轉角度差相當於與兩個傳送器的距離有關的軸扭轉角。可能出現的扭轉角相應於作用在軸上的扭矩。即使在特別嚴酷的環境條件下，採用本發明所述的裝置也能十分可靠地檢測軸的扭矩。正因為如此，優選將本發明所述的扭轉角或者作用在軸上的軸扭矩的由此得出的大小的檢測裝置用於例如可能會遭受氣候和/或者大機械負荷影響的大型減速器之中。相對於磁性傳送器的好處在於，例如金屬屑不會附著在傳送器上，並且傳送器經久耐用，因為不用退磁。此外還採用一種本發明所述用於運行軸扭轉角和/或者作用於軸上的扭矩的檢測裝置的電腦程式。當所述電腦程式在信號處理裝置的計算機中運行時，即可執行算出軸扭轉角和/或者軸扭矩所需的所有步驟。本發明的實施例如附圖所示，在以下說明書中對其進行詳細解釋。


附圖1所示的軸對應於一個傳送器，由一個傳感器對傳送器進行掃描，附圖2所示為軸旋轉角與傳感器輸出信號之間的函數關係，附圖3所示的軸對應於一個傳送器，同樣由一個傳感器對傳送器進行掃描，附圖4所示為軸旋轉角與附圖3中所示傳感器的輸出信號之間的函數關係，附圖5所示的軸對應於一個傳送器，由兩個傳感器對傳送器進行掃描，附圖6所示為軸旋轉角與附圖5中所示傳感器的輸出信號之間的函數關係，附圖7所示的軸上出現的扭矩使得軸發生扭轉，附圖8所示的軸對應於兩個相對於軸縱向相隔設定距離錯開的傳送器，分別由一個傳感器對這些傳送器進行掃描，附圖9所示的軸同樣也對應於兩個相對於軸縱向相隔設定距離錯開的傳送器，分別由一個傳感器對這些傳送器進行掃描，傳送器的碼道採用了另一種實施方式，附圖10所示的軸同樣也對應於兩個相對於軸縱向相隔設定距離錯開的傳送器， 分別由兩個傳感器對這些傳送器進行掃描，附圖11所示的軸同樣也對應於兩個相對於軸縱向相隔設定距離錯開的傳送器， 分別由兩個傳感器對這些傳送器進行掃描，傳送器的碼道採用了另一種實施方式，附圖12所示為信號處理裝置的電路框圖，附圖13所示的軸對應於一個傳送器，由兩個碼道傳感器對傳送器進行掃描，附圖14所示為傳送器碼道的一種實施例，附圖15所示為傳送器碼道的另一種實施例，附圖16所示為傳送器碼道的另一種實施例，附圖17所示為傳送器碼道的替代實施例，附圖18所示為具有兩個碼道的傳送器的實施例，分別由兩個碼道傳感器對這些碼道進行掃描，以及附圖19所示的軸對應於兩個相對於軸縱向相隔設定距離錯開的、各自有兩個碼道的傳送器，分別由兩個碼道傳感器對這些碼道進行掃描。
具體實施例方式
8
附圖1所示的軸10或者軸10的至少一部分對應於一個傳送器G1，由一個位移傳感器Sl對傳送器進行掃描，以下將該位移傳感器稱作位移傳感器Si。傳送器Gl具有一個碼道18，該碼道在軸10的圓周方向12優選呈螺旋形包繞軸10，在附圖所示的實施例中，傳送器Gl將其完全包繞。包繞部分也可以僅僅在軸10的一部分圓周範圍內延伸。因此軸10 每旋轉一圈，碼道18具有至少一個周期，在附圖所示的實施例中正好示出一個周期。因此在附圖所示的實施例中沒有周期重複。傳送器Gl以一定的螺距h在軸10的縱向14延伸。傳送器Gl經過適當設計，使其影響至少一個線圈參數。這意味著例如當用申請人在開頭所述的感應式傳感器對傳送器Gl進行掃描時，傳送器Gl影響一種電氣參數，例如振蕩電路的質量。對傳送器Gl進行掃描的位移傳感器Sl相應地是一種感應式傳感器，其傳感器信號SWl位置敏感地反映了與位移傳感器Sl靠得最近的傳送器Gl的這部分碼道18。由於傳送器Gl的碼道對應於螺距h之內的一位置，因此傳感器信號SWl反映軸10 的旋轉角Wl的大小。旋轉角Wl同樣也可表示為軸10相對於軸10的圓周方向12的位置。 但以下僅討論軸10的旋轉角wl。可以將傳送器Gl的碼道設計成軸10中的槽，但優選也可設計成接片，這樣就不需要改變軸10的結構，可以事後將接片安裝到軸10上。將傳感器信號SWl提供給信號處理裝置16，該信號處理裝置將通常模擬傳感器信號SWl轉變為輸出信號AW，該輸出信號至少表示軸10的旋轉角Wl的大小。旋轉角Wl (單位度)與傳感器信號SWl (單位伏特，位移或者偏移量的函數)和傳送器Gl的包角(例如360° )的乘積成正比，與螺距h(螺旋螺距，單位毫米)和傳感器信號SWl的斜率b(單位V/mm)的乘積成反比。
η SWi 360。 η、
w\ =——- (1)
h*b 2π附圖2所示為軸10的旋轉角wl與傳感器信號SWl之間的函數關係。傳送器Gl的附圖1所示的螺旋形碼道18可使得輸出信號AW與旋轉角wl之間的關係至少近似於線性，因此在該實施例中，傳感器信號SWl的確定值唯一對應於軸10的每一個角度wl。在附圖所示的實施例中，位移傳感器Sl的傳感器信號SWl的電壓應在OV IOV 之間，可以在螺距h內將其唯一對應於傳送器Gl的碼道的某一個位置，從而也唯一對應於軸10的確定旋轉角wl。在旋轉角達到360°之後，傳感器信號SWl就會返回到零。傳送器Gl的碼道18的附圖1所示的螺旋形可在軸10的一部分或者最多整個圓周範圍內使得傳送器Gl的輸出信號AW與軸10的旋轉角wl之間存在線性關係，替代螺旋形也可以代之以採用附圖3所示的橢圓形傳送器Gl碼道18。可如此設想橢圓形的產生，在圓周方向12從圍繞軸10的某一個圓開始，將該圓固定在軸10的某一個位置上，然後以設定的螺距h沿著軸10的縱向14移動該圓的180°對面部分，即可產生橢圓形狀。附圖3所示的橢圓形傳送器Gl碼道18可使得傳感器信號SWl與軸10的旋轉角 wl之間產生附圖4所示的正弦或者餘弦關係，每旋轉半圈0° 180°或者180° 360°， 傳感器信號SWl與旋轉角wl之間就會存在唯一性對應關係。計算式為
權利要求
1.用於檢測軸(10)的扭轉角(dw)和/或者軸(10)上出現的扭矩(Md)的裝置，其特徵在於將至少一個第一傳送器(Gl)對應於軸(10)，該傳送器可影響至少一個線圈參數， 設置至少一個第一感應式傳感器(Si，Slsin，Slcos, Slasin, Slacos, Slbsin, Slbcos)用於對第一傳送器(Gl)進行掃描，將所述至少一個第一傳送器(Gl)對應於軸(10)的至少一部分圓周；所述至少一個第一傳送器(Gl)具有至少一個碼道(18，18a, 18b)，軸(10)每旋轉一圈， 則該碼道具有至少一個周期(32，32a, 32b，32_la, 32_lb)，並且所述至少一個第一感應式傳感器(Si, Slsin, Slcos, Slasin, Slacos, Slbsin, Slbcos) 提供傳感器信號(SWl，Sfflsin, Sfflcos, Sfflasin, Sfflacos, Sfflbsin, SWlbcos)，該傳感器信號至少反映在周期(32，32a，32b，32_la，32_lb)之內的軸(10)的旋轉角(wl)的大小；以與第一傳送器(Gl)相隔地設定的距離(L)設置同樣也是對應於軸(10)的至少一部分圓周的第二傳送器(G2)，該傳送器同樣也會影響至少一個線圈參數；設置至少一個感應式傳感器(S2，S2sin，S2cos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos)用於對所述至少一個第二傳送器(G2)進行掃描；所述至少一個第二傳送器(G2)同樣也具有至少一個碼道(19，19a，19b)，軸(10)每旋轉一圈，則該碼道具有至少一個周期(32_h，32_2b)；第二感應式傳感器(S2，S2sin，S2cos，S2asin，S2acos，S2bsin，S2bcos)同樣也提供傳感器信號(SW2，SW2sin, SW2cos, SW2asin, SW2acos, SW2bsin, SW2bcos)，該傳感器信號至少反映在周期(32_2a,32_2b)之內的軸(10)的旋轉角(w2)的大小，並且設置求差裝置(22)，該求差裝置計算並且提供軸(10)的扭轉角(dw)作為感應式傳感器(Si, Slsin, Slcos, Slasin, Slacos, Slbsin, Slbcos, S2sin, S2cos, S2asin, S2acos, S2bsin, S2bcos)所檢測的兩個旋轉角(wl，w2)的角度差。
2.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，第一和/或者第二傳送器(Gl，G2)的所述至少一個碼道(18，19)僅包含唯一一個周期，碼道(18，19)以設定的螺距(h)在軸(10) 的縱向(14)呈螺旋形至少部分包繞軸(10)，從而在軸(10)的旋轉角(wl，w2)與傳感器信號(SWl，Sfflsin, Sfflcos, Sff2, SW2sin, SW2cos)之間始終給出唯一性關係。
3.根據權利要求2所述的裝置，其特徵在於，螺旋的螺距(h)在軸(10)的縱向(14)上至少近似於不變，從而至少近似地在軸(10)的旋轉角(wl，w2)與傳感器信號(SWl，SWlsin， Sfflcos, Sff2, SW2sin, SW2cos)之間給出線性的關係。
4.根據權利要求3所述的裝置，其特徵在於，確定螺距(h)，使得所述至少一個碼道 (18，19)至少有一次完全圍繞軸(10)延伸。
5.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，第一和/或者第二傳送器(Gl，G2)的所述至少一個碼道(18，19)僅包含一個周期，碼道(18，19)以設定的螺距(h)在軸(10)的縱向(14)上呈橢圓形至少部分包繞軸(10)，從而在軸(10)的旋轉角(wl，w2)與傳感器信號 (Sffl, Sfflsin, Sfflcos, Sff2, SW2sin, SW2cos)之間給出僅部分唯一性關係。
6.根據權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述至少一個碼道(18，19)將軸(10)完全包圍，從而存在封閉的橢圓形狀。
7.根據權利要求2 6中任一項所述的裝置，其特徵在於，將碼道(18，19)設計成軸 (10)中的槽。
8.根據權利要求2 6中任一項所述的裝置，其特徵在於，將碼道(18，19)設計成軸 (10)上的接片。
9.根據權利要求8所述的裝置，其特徵在於，將所述接片設計成用於事後安置到軸 (10)上的獨立零件。
10.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，兩個傳感器(Slsin，Slcos,S2sin, S2cos, Slasin, Slacos, Slbsin, Slbcos, S2asin, S2acos, S2bsin, S2bcos)被配屬給至少一個碼道(18，18a, 18b, 19，19a, 19b)。
11.根據權利要求10所述的裝置，其特徵在於，傳送器(G1，G2)的兩個傳感器(Slsin， Slcos ；S2sin，S2cos ；Slasin, Slacos ；Slbsin, Slbcos, S2asin，S2acos ；S2bsin，S2bcos) 相對於軸( ο)的圓周方向(12)以至少近似於90°的角度錯開布置。
12.根據權利要求1所述的裝置，其特徵在於，第一傳送器(Gl)的碼道(18，18a，18b) 關於軸(10)的縱向(14)相對於在第二傳送器(G2)的碼道(19，19a，19b)以鏡像對稱形式包繞。
13.根據權利要求1所述的裝置，第一和/或者第二傳送器(Gl，G2)的碼道(18，18a, 18b ；19,19a, 19b)僅在軸(10)的圓周方向(12)上沒有螺距(h)地延伸。
14.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，將第一和/或者第二傳送器(G1，G2)的所述至少一個碼道(18,18a, 18b ；19,19a, 19b)的周期(32，32a，32b，32_la，32_lb，32_2a， 32_2b)設計成具有調製的寬度和/或者高度的接片或者槽。
15.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，將第一和/或者第二傳送器(G1，G2)的所述至少一個碼道(18,18a, 18b ；19,19a, 19b)的周期(32，32a，32b，32_la，32_lb，32_2a， 32_2b)設計成具有正弦形調製的寬度的接片。
16.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，將第一和/或者第二傳送器(G1，G2)的所述至少一個碼道(18,18a, 18b ；19,19a, 19b)的周期(32，32a，32b，32_la，32_lb，32_2a， 32_2b)設計成具有至少部分正弦形調製的寬度的接片。
17.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，將第一和/或者第二傳送器(G1，G2)的所述至少一個碼道(18,18a, 18b ；19,19a, 19b)的周期(32，32a，32b，32_la，32_lb，32_2a， 32_2b)設計成凸塊。
18.根據權利要求13所述的裝置，其特徵在於，將第一和/或者第二傳送器(G1，G2)的所述至少一個碼道(18,18a, 18b ；19,19a, 19b)的周期(32，32a，32b，32_la，32_lb，32_2a， 32_2b)設計成凹槽。
19.根據權利要求13 18中任一項所述的裝置，其特徵在於，第一和/或者第二傳送器(Gl，G2)的所述至少一個碼道(18，18a，18b ；19,19a, 19b)包含多個重複的周期(32， 32a,32b,32_la,32_lb,32_2a,32_2b)。
20.根據權利要求19所述的裝置，其特徵在於，將第一和第二感應式傳感器(Slsin， Slcos, Slasin, Slacos, Slbsin, Slbcos, S2asin, S2acos, S2bsin, S2bcos)對應於石馬道(18，18a，18b ;19，19a，19b)，相對於碼道(18，18a，18b ； 19，19a，19b)的周期(32,32a, 32b，32_la，32_lb，32_2a，32_2b)定位這些傳感器，使得其中一個感應式傳感器(S Isin, S lasin, S lbsin, S2asin, S2bsin)相對於另一個感應式傳感器(Slcos, Slacos, Slbcos, S2acos, S2bcos)提供相位移至少近似於90 °的傳感器信號(SWlsin，Sfflcos, Sfflasin,Sfflacos, Sfflbsin, Sfflbcos, SW2asin, SW2acos, SW2bsin, SW2bcos)。
21.權利要求20所述裝置的運行方法，其特徵在於，將第一和第二感應式傳感器 (Slsin, Slcos, Slasin, Slacos, Slbsin, Slbcos, S2asin, S2acos, S2bsin, S2bcos)提供的相位移至少近似於90°的傳感器信號(SWlsin，Sfflcos, Sfflasin, Sfflacos, Sfflbsin, Sfflbcos, SW2asin, SW2acos, SW2bsin, SW2bcos)相除，由反正切函數得出周期(32，32a， 32b，32_la，32_lb，32_2a，32_2b)之內的軸(10)的旋轉角大小。
22.根據權利要求20所述的裝置，其特徵在於，第一和/或者第二傳送器(G1，G》包括兩個直接相鄰的碼道(18a, 18b ； 19a，19b)，第一碼道(18a； 19a)具有設定的數量(N)大於一的重複周期(3 ，32_la，32_h)，第二碼道(18b ； 19b)同樣具有設定數量(M)的重複周期(32b，32_lb，32_2b)，但是其數量(M)與第一碼道(18a ； 19a)的周期(32a, 32_la, 32_2a) 的數量(N)至少相差一。
23.根據權利要求22所述的裝置，其特徵在於，將第一和第二反應式傳感器(Slasin， Slacos, Slbsin, Slbcos, S2asin, S2acos, S2bsin, S2bcos)對應於每一個直接相鄰布置的碼道(18a, 18b ； 19a，19b)，相對於其碼道(18a，18b ； 19a，19b)的周期(32a, 32b, 32_la, 32_lb，32_2a，32_2b)分別定位這些傳感器，使得所述一個感應式傳感器(Slasin，Slbsin, S2asin, S2bsin)相對於所述另一個感應式傳感器(Slacos, Slbcos, S2acos, S2bcos)提供相位移至少近似於90°的傳感器信號(SWlasin，Sfflacos, Sfflbsin, Sfflbcos, SW2asin, SW2acos, SW2bsin, SW2bcos)。
24.權利要求23所述裝置的運行方法，其特徵在於，首先根據對應於傳送器(G1，G2)的第一碼道(18a，19a)的兩個感應式傳感器(Slasin，Slacos，S2asin，Shcos)的傳感器信號 (Sfflasin, Sfflacos, SW2asin, SW2acos)確定唯——個周期(32a，32_la，32_2a)之內的旋轉角，再根據對應於直接相鄰的第二碼道(18b，19b)的兩個傳感器(Slbsin，Slbcos，S2bsin， S2bcos)的傳感器信號(SWlbsin，SWlbcos，SW2bsin，SW2bcos)確定第二碼道(18b, 19b)的唯一一個周期(32b，32_lb，32_2b)之內的旋轉角，然後根據得出的角度差唯一性識別一設定碼道(18a, 18b, 19a, 19b)的多個重複周期(32a, 32b, 32_la, 32_lb, 32_2a, 32_2b)的其中一個相關周期(32a, 32b, 32_la, 32_lb, 32_2a, 32_2b)。
25.權利要求1所述裝置的運行方法，其特徵在於，將扭轉角(dw)作為軸(10)上出現的扭矩(Md)的大小進行分析。
26.將權利要求1 23中任一項所述的裝置用於減速器的軸(10)上。
27.用於運行軸(10)扭轉角(dw)檢測裝置的電腦程式，當所述電腦程式在信號處理裝置(16，20)的計算機中運行時，可執行權利要求20、23或M中任一項所述方法的所有步驟來算出軸(10)的旋轉角(wl，w2)和/或者軸(10)上出現的扭矩(Md)。
全文摘要
推薦軸扭轉角和/或扭矩檢測裝置以及其運行方法。軸對應於第一傳送器，該傳送器可影響線圈參數；第一感應式傳感器對第一傳送器掃描；第一傳送器對應於軸的部分圓周；第一傳送器有碼道，軸每轉一圈至少等於一個周期，第一感應式傳感器提供至少在周期內反映軸旋轉角的信號；有與軸的部分圓周相對應並且影響線圈參數的第二傳送器與第一傳送器相隔設定的距離；感應式傳感器對第二傳送器進行掃描；第二傳送器有碼道，軸每轉一圈至少等於一個周期，第二感應式傳感器提供至少在周期之內反映軸旋轉角的信號；求差裝置可求算並且提供軸扭轉角作為感應式傳感器檢測的兩個旋轉角的差。本發明的方法除了可以算出軸的扭轉角之外，還可以算出軸上出現的扭矩。
文檔編號G01D5/14GK102445146SQ20111029001
公開日2012年5月9日 申請日期2011年8月12日 優先權日2010年8月13日
發明者A·希勒-布羅德, D·克雷特, M·弗裡頓, R·德羅克斯勒, S·費裡塞安 申請人:巴魯夫有限責任公司