用于获得线性系统的线性单元的位置的系统技术方案

本发明专利技术公开了一种用于获得线性系统(6)的线性单元(10)的位置的系统(1)，其中所述线性系统(6)具有发动机(2)，其中所述发动机(2)被设计成驱动线性单元(10)以实现线性运动，其中所述系统(1)具有绝对旋转编码器(20、22)，所述绝对旋转编码器(20、22)与所述发动机(2)连接，其中所述绝对旋转编码器(20、22)被设计成，基于所述发动机(2)的运动获得所述线性单元(10)的位置。

A system for obtaining the position of linear elements of a linear system

【技术实现步骤摘要】
用于获得线性系统的线性单元的位置的系统
本专利技术涉及一种用于获得线性系统或线性致动器的线性单元的位置的系统，其中，线性系统具有发动机，并且其中，发动机被设计成驱动线性单元，以便实现线性运动。
技术介绍
在多种技术系统中会为了实现线性的运动而利用到线性致动器或伸缩杆。其中，电气的线性致动器通常由发动机和通过发动机驱动的变速器(Getriebe)组成，所述变速器将旋转运动施加到转换元件上，其中，转换元件将旋转运动转换为线性运动。该转换元件例如为轴、链条、皮带或齿条。例如，可能需要与线性致动器的位置相关的反馈，以便电气限制线性致动器的机械行程，从而使得能够实现精确的定位或者向其他系统给出关于线性致动器的当前位置的信息。到目前为止，这种位置反馈一般是通过增量型编码器(即所谓的增量编码器(Inkrementalgeber))得到的。然而，此种系统是成本高昂的，并且需要大量的元器件，因此其非常昂贵。例如，增量编码器通常需要两个传感器、一个计算单元和一个备份单元。在线性单元运动期间，两个传感器发出有90°相移的两个电信号，通过这些电信号能够获得线性单元的路径距离和路径方向。基于所述路径距离和路径方向，计算单元可确定线性单元的位置。而在关断期间或在电源故障期间，当前的位置信息可能丢失。为了避免这一情况，备份单元可存储当前的位置信息。然而，增量编码器有可能必须要在接通后被重新参考(referenzieren)，原因在于，在关断状态下无法获得位置的改变。
技术实现思路
因此，本专利技术的任务在于，要能够以简单且安全的方式来确定线性系统的线性单元的位置。该任务的解决是通过根据本专利技术的用于获得线性系统的线性单元的位置的系统。线性致动器具有发动机，其中，该发动机被设计为直接或间接地驱动线性单元，以便实现线性运动。与已知的系统相比，本专利技术所提出的系统使用了绝对旋转编码器，其与发动机直接或间接地连接，并且被设计成，基于发动机的运动来获得线性单元的位置。绝对旋转编码器——其也被称为绝对值编码器——给出了数字值形式的位置信息。该数字值在绝对旋转编码器的整个分辨范围上是唯一的，这就是不需要(如至今为止使用的增量编码器所需的)初始参考(Anfangs-referenzierung)的原因。通过使用绝对旋转编码器，还有可能的是，在电源故障或关断的情况下仍能够保持线性单元的位置。因此在重新接通之后，不需要再重新参考绝对旋转编码器。此外，还能够省去(如至今为止使用的增量旋转编码器所需的)存储单元。此外，由于绝对旋转编码器不必总被一再参考，则能够减少设置和维护的时间。此外，能够由此显著改善获得线性单元的位置的可靠性。旋转编码器(或者旋转角编码器或编码器)被理解为旋转角的传感器，其给出要在评估设备中解码的输出信号。(如此处所使用的)绝对旋转编码器或绝对值编码器给出了数字值形式的位置信息。该位置信息能够与发动机的位置信息相关，或者与连接到发动机的变速器的位置信息相关，并由此与线性单元的位置间接相关。由于该数字值在绝对旋转编码器的整个分辨范围上是唯一的，则例如对于增量编码器而言不需要初始参考过程。根据实现形式的不同，绝对旋转编码器可能仅能分辨一圈旋转并随后从0重新开始，或者能够分辨多圈旋转。线性系统可能涉及一种螺母-轴-系统(Mutter-Spindel-System)，其例如能够被用于升降柱的致动器中或用于线性模块中。此外，该线性系统可为任何类型的线性致动器，借助该线性系统能够将发动机的运动转化为线性单元的运动。根据一个实施方式，线性系统具有通过发动机驱动的变速器，其中发动机被设计为，通过变速器驱动线性单元。在这种情况下，绝对旋转编码器通过变速器连接到发动机。根据一个实施方式，绝对旋转编码器为多圈式绝对旋转编码器，其能够分辨多圈旋转。在这种情况下，还能够获得在一次旋转内的绝对旋转以及旋转的圈数。这意味着，通过多圈式绝对旋转编码器能够为变速器的每个角度值和每次完整的旋转分配一被编码的位置值。因此，能够省略零位置(Nullstellung)或者参考。其中，绝对旋转编码器生成关于变速器的位置、角度和转数的信息。在另一个实施方式中，绝对旋转编码器可包括第一和第二单圈式绝对旋转编码器。在单圈式实现形式中，绝对旋转编码器测量在一次旋转内的绝对旋转。通过使用两个单圈式绝对旋转编码器能够以简单的方式实现一个多圈式绝对旋转编码器。两个单圈式绝对旋转编码器的位置借助变速器通过微小的减速差(Untersetzungsunterschied)来驱动。该差导致在每次旋转时在两个单圈式绝对旋转编码器的两个角度之差增大。而该两个角度之间的差异在计算之后得出转数，并由此得出多次旋转(多圈)的总角度。此外，多圈式编码器还能够例如通过使用以下元件实现：电位器；与旋转计数器和存储器组合的单圈式绝对旋转编码器；与旋转计数器和电池组合的单圈式绝对旋转编码器；与计步器和存储器组合的增量编码器；或者，与计步器和电池组合的增量编码器。绝对旋转编码器能够通过至少一个第一和第二齿轮与发动机或变速器连接。在一个实施方式中，这些齿轮也可直接集成到变速器中。特别地，第一单圈式绝对旋转编码器与第一齿轮连接，并且，第二单圈式绝对旋转编码器与第二齿轮连接。通过两个齿轮，发动机或变速器的运动被分别传递给两个单圈式绝对旋转编码器。因此，齿轮的运动与线性单元的运动直接相关联。第一齿轮可具有第一齿部，并且，第二齿轮可具有第二齿部。优选地，第一齿部(N1)的齿数与第二齿部(N2)的齿数之差在1和5之间，特别是在1和2之间。N1与N2之差最好为仅一个齿，但是如果N1的齿数非常大的话，则所述差也可以比较大。通过这种小的齿数之差，能够实现非常小的传动比()。计算在所获得的第一和第二齿轮的角度之差，其中，所述差通过小的齿数之差被非常慢地改变。相较于需要高机械传动比关系()的、多圈式绝对旋转编码器的其他实现形式而言，使用具有低传动比的两个齿轮的两个单圈式绝对旋转编码器能够降低空间需求。此外，相较于多圈式绝对旋转编码器的其他实现形式而言，由于较小的空间需求和较小的齿数，此类实现形式还能够降低成本。根据一个实施方式，具有第一和第二齿轮的发动机或变速器通过第三齿轮与第三齿部(N3)耦接。通过三个齿轮，实现了发动机或变速器与绝对旋转编码器的耦接装置。在一个实施方式中，该耦接装置也可集成在变速器中。在第一和第三齿轮之间的传动比率为R1＝N3/N1，在第二和第三齿轮之间的传动比率为R2＝N3/N2。则耦接装置的传动比关系为R＝R1-R2＝N3/N1-N3/N2。取齿数差为1，即N2＝N1+1，则以上方程为：R＝N3/(N12+N1)。作为示例，以下将齿部假设为：N1＝30，N2＝31和N3＝10。因此，传动比关系R1＝10/30＝1/3以及R2＝10/31。因此，耦接装置的传动比关系R＝10/(302+30)＝1/93。在该示例中，通过简单的方法，以具有1/3的传动比关系的两个简单齿轮实现了具有1/93的传动比的耦接装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于获得线性系统(6)的线性单元(10)的位置的系统(1)，其中，所述线性系统(6)具有发动机(2)，所述发动机(2)被设计成驱动所述线性单元(10)以实现线性运动，其特征在于，所述系统(1)具有绝对旋转编码器(20、22)，所述绝对旋转编码器(20、22)与所述发动机(2)连接，其中所述绝对旋转编码器(20、22)被设计成，基于所述发动机(2)的运动获得所述线性单元(10)的位置。/n

【技术特征摘要】
20180829 DE 102018214601.21.一种用于获得线性系统(6)的线性单元(10)的位置的系统(1)，其中，所述线性系统(6)具有发动机(2)，所述发动机(2)被设计成驱动所述线性单元(10)以实现线性运动，其特征在于，所述系统(1)具有绝对旋转编码器(20、22)，所述绝对旋转编码器(20、22)与所述发动机(2)连接，其中所述绝对旋转编码器(20、22)被设计成，基于所述发动机(2)的运动获得所述线性单元(10)的位置。


2.如权利要求1所述的系统，其中，所述线性系统(6)具有由所述发动机(2)驱动的变速器(4)，其中所述发动机(2)被设计为，通过所述变速器(4)驱动所述线性单元(10)，并且其中，所述绝对旋转编码器(20、22)通过所述变速器(4)与所述发动机(2)连接。


3.如权利要求1或2所述的系统，其中所述绝对旋转编码器(20、22)是多圈式绝对旋转编码器。


4.如前述权利要求中任一项所述的系统，其中所述绝对旋转编码器(20、22)包括第一单圈式绝对旋转编码器...

【专利技术属性】
技术研发人员：克里斯托弗·里尔，马丁·肖勒，
申请(专利权)人：斯凯孚线性驱动技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE