用于测量旋转的可移动部件的轴向移动的系统和方法技术方案

一种用于测量沿轴线Ａ旋转的可移动部件（１）的轴向移动的系统，包括：磁编码装置；用于检测磁场的装置，包括至少一个第一固定磁传感器（５）和第二固定磁传感器（６）。第一传感器（５）包括：第一多个对准敏感元件，敏感元件被分成至少两个第一子组件；以及电子电路，被布置成根据由第一子组件所发出的信号而发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１。并且测量系统包括：第一空间分辨率倍增器，用于从两个正交的模拟信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１产生至少一个第一数字信号，该第一数字信号的状态每个磁周期改变Ｎ１次，Ｎ１是大于或等于４的整数；计算器，用于根据第一数字信号确定通过第一传感器检测到的磁场与通过第二传感器检测到的磁场之间的相位移。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量^走转的可移动部件的移动的系统和用 于实施该系纟充的方法。更具体地，本专利技术涉及对可移动部件围绕轴线^:转时并沿着平 ^亍于^走转轴线的轴线平移时的轴向移动的测量。
技术介绍
为适当地操作，铰接接合(pin j oint)需要轴向的操作间隙。但 是，该间隙一^L随着导向部件和轴7fc的状况而变化。因此，有必要 测量轴向间隙，所述轴向间隙为轴承磨损的良好指标。例如，在铁 路客车轴箱中，轴承受到摩〗察腐蚀，当轴承环磨损时以及随着轴承环的磨损，其导致轴向间隙可能超过1 mm。在现有冲支术中， -使用编码器和传感器测量旋转部件的移动的石兹 系统是已知的。编码器一4殳为》兹环，该》兹环与^走转部件结合为一体 并包4舌环形》兹道(magnetic annular track),在》兹道上以才目同3巨离分 布的多个南、北,兹极对被》兹化。固定传感器径向设置在》兹道的相对 侧，并由对磁场每丈感的元件组成。传感器发出》兹信号，更具体地， 磁信号的频率使得可以确定旋转部件的转速。但是，这种系统不允 许测量S走转的可移动部件的轴向移动。乂>知的是，^寻传感器与石兹环相^H殳置，并测量》兹场强度的变4匕 以便确定旋转部件的轴向移动。但是，由于磁场强度的测量显示出 明显的温度漂移，所以这种测量不可靠。因此，该系统不能应用到 具有明显温度变化的严酷环境中。为确定孔中的轴的轴向移动，也存在轴端解决方案，其中， 位置传感器或近程式传感器与轴端相对地安装。但是，该方案除了 因整体尺寸而在某些情况下行不通的事实外，轴端有时具有返回当 前圓锥形小齿轮的作用，这^f吏得该方案行不通。另外，专利申请EP 1 875 422公开了一种用于检测轴向移动的 系统。该系统使用与旋转部件结合成一体的多招J兹环以及径向相对 设置且距石兹环圓周一读数距离(reading distance )的固定传感器。环 的外围上，具有相对于旋转部件的旋转轴线倾斜的特另的磁跃迁 (magnetic transition )。当4t4争部4牛轴向移动时，该系统4企测到该特 性任一侧的磁极长度的改变。因此，可以从其中推导出旋转部件的 轴向移动。但是，每次旋转只能进行一次轴向移动的测量，并且在 该^t极上的速度测量是不真实的。因此，该方案不适于高分辨率速 度测量。日本专利申i青JP 2006201157 />开了一种可以测量^:專#的可移 动部件的轴向移动的系统。该测量系统包括与球轴7 义的内环构造成 一体的环形编码器、以及固定至该轴承的外环并与传感器的环形编 石马》兹道(annular encoding track ) 4圣向才目^H殳置的 一个或两个传感器。在专利申请JP2006201157的图10中示出的一个实施例中，编 码器包括两个编码万兹道。两个》兹道具有这样的图案，其具有沿相对 的三角方向的恒定角螺;旋形状。两个,兹道中的每一个均相对i殳置有 一传感器，并且计算单元根据传感器发出的信号之间的相差确定轴向移动。但是，该文件没有公开确定由传感器发出的信号之间的相位移 的方法。如今，确定相位移值的精确性对于获得旋转中的可移动部 件的轴向移动的可靠值是非常重要的。另外，由于可移动部件的转速显示出才及大的变化，所以精确i也 确定相位移值更加困难。
技术实现思路
本专利技术旨在通过提供用于测量旋转的可移动部件的轴向移动的 系统和方法来克服这些问题，使得可以可靠且精确的方式测量所述部^f牛的4由向移动。为此目的且4艮据第一个方面，本专利技术提供了一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件的轴向移动的系统，包括-箱玄编；马装置，包4舌至少一个5不形》兹道，在该环形A兹道上以^目 同的距离分布的有多个南北石兹才及对#皮》兹化，所述箱t极呈具有轴线A 的螺S走形；-用于检测》兹场的装置，至少包括第一和第二固定》兹传感器， 所述第一和第二固定磁传感器以彼此相距非零的轴向距离d设置， 与所述编码装置的外围》兹道径向相对并且与所述编码装置的外围万兹 道相距一读数距离，并且该固定》兹传感器对编码装置所感生的石兹场 变4匕每文感。测量系统的特征在于，第一传感器包括-第一多个对准每文感元件，，敏感元件:帔分成至少两个第一子组件；以及-电子电路，被布置成用于根据由第一子组件发出的信号而发出在正交的且具有相同幅度的两个;f莫拟信号SIN1和COSl;并且 其特征在于，测量系统进一步包括-第一空间分辨率倍增器，用于从两个正交的^^莫拟信号SIN1 和COSl产生至少一个第一数字信号，该第一数字信号的状态每个 磁周期改变N1次，Nl是大于或等于4的整数；以及-计算器，用于根据所述第一数字信号来确定通过第一传感器 所才企测到的石兹场和通过第二传感器所4企测到的；兹场之间的瞬时角相移。因此，第 一和第二传感器所发出的信号之间的相位移可与可移 动部件的旋转速度的变化无关地测量，因为^t字信号的状态改变的次数代表了传感器在所考虑的磁极对上的位置。因此，通过根据本 专利技术的系统获得的轴向移动的测量具有减小的误差范围。另外，由于测量系统使用两个传感器，所以获得两个重复的速 度测量结果是可能的。那么，测量的重复确保了速度测量中的安全 性增加，当速度测量用于ABS或防滑系统中时，这一点尤其有利。有利地，第 一空间分辨率倍增器能够从两个正交的模拟信号 SIN1和COS1产生两个正交的数字信号，这两个数字信号的状态每 个》兹周期改变Nl次。那么，两个正交的数字信号的存在^f吏得获得 轴旋转的方向是可能的。有利地，第二传感器包括-第二多个对准壽文感元件，，敏感元件浮皮分成至少两个第二子组 件；以及-电子电路，被布置成根据第二子组件所发出的信号而发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。在一个实施例中，计算器包括至少一个第一计数器，其用于通 过计算在通过信号SIN1的阈值与通过信号SIN2的阈值之间第一数 字信号的状态的改变次lt来确定相位移。在另一实施例中，测量系统包才舌第二空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号SIN2 和COS2产生至少一个第二数字信号，该第二数字信号的状态每个 磁周期改变N2次，N2是大于或等于4的整数；以及计数器，用于确定瞬时角相移，其4皮布置成通过第一或第二倍 增器所发出的数字信号中的一个而增量，而通过另一数字信号而减量。因此，第二传感器发出的信号是高分辨率信号。在一个实施例中，第二传感器仅包括一个传感器，该传感器对 万兹场每文感并发出信号REF，计算器包括至少一个计凄t器，该计数器 用于通过计算在经过信号SIN1的阈值与经过信号RET的阈值之间 第 一数字信号的状态的改变次数来确定相位移。有利地，该系统进一步包括用于存储相位移的4及值的存储器以 及用于从中推导出编码装置与检测装置之间的轴向间隙的分析器。有利地，第一传感器和第二传感器处于共用的定制ASIC集成 电路中。因此，这种检测系统的总尺寸被限制，从而更易于对其进行集 成。另外，两个传感器集成到同一个集成电路上使得大大降低测量 系统的制造成本是可能的。在一个实施例中，所述外围万兹道的》兹极均呈螺旋形，该螺旋形具有轴线A和螺旋角a,螺旋角a根据函数a-f(x)而变化，其中，x 表示轴线B上所考虑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于测量沿轴线Ａ旋转的可移动部件（１）的轴向移动的系统，包括：　　－磁编码装置，包括至少一个环形磁道，并且所述环形磁道上以相同距离分布的多个南北磁极对（３、４）被磁化，且北极和南极为具有轴线Ａ的螺旋形；　　－用于检测磁场的装置，至少包括第一固定磁传感器（５）和第二固定磁传感器（６），所述第一和第二固定磁传感器以彼此相距非零的轴向距离ｄ设置，与所述编码装置的外围磁道径向相对并且与所述编码装置的外围磁道相距一读数距离，并对由所述编码装置感生的磁场的变化敏感；　　其特征在于：－第一传感器（５）包括：　　－第一多个对准敏感元件，所述敏感元件分成至少两个第一子组件；以及　　－电子电路，设置成用于根据由所述第一子组件发出的信号而发出在正交的且具有相同幅度的两个模拟信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１；并且　　－所述测量系统包括：－第一空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１产生至少一第一数字信号，所述第一数字信号的状态每个磁周期改变Ｎ１次，Ｎ１是大于或等于４的整数；　　－计算器，用于根据所述第一数字信号来确定由所述第一传感器检测到的磁场与由所述第二传感器检测到的磁场之间的瞬时角相位移。...

【技术特征摘要】
FR 2008-8-28 08047471.一种用于测量沿轴线A旋转的可移动部件(1)的轴向移动的系统，包括-磁编码装置，包括至少一个环形磁道，并且所述环形磁道上以相同距离分布的多个南北磁极对(3、4)被磁化，且北极和南极为具有轴线A的螺旋形；-用于检测磁场的装置，至少包括第一固定磁传感器(5)和第二固定磁传感器(6)，所述第一和第二固定磁传感器以彼此相距非零的轴向距离d设置，与所述编码装置的外围磁道径向相对并且与所述编码装置的外围磁道相距一读数距离，并对由所述编码装置感生的磁场的变化敏感；其特征在于-第一传感器(5)包括-第一多个对准敏感元件，所述敏感元件分成至少两个第一子组件；以及-电子电路，设置成用于根据由所述第一子组件发出的信号而发出在正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN1和COS1；并且-所述测量系统包括-第一空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生至少一第一数字信号，所述第一数字信号的状态每个磁周期改变N1次，N1是大于或等于4的整数；-计算器，用于根据所述第一数字信号来确定由所述第一传感器检测到的磁场与由所述第二传感器检测到的磁场之间的瞬时角相位移。2. 4艮据-f又利要求1所述的测量系统，其特4正在于，所述第一空间分辨率倍增器用来从所述两个正交的模拟信号SIN1和COS1产生两个正交的数字信号，所述数字信号的状态每个》兹周期改变N1次。3. 根据权利要求1或2所述的测量系统，其特征在于，所述第二传感器(4)包括-第二多个每丈感元件，所述壽文感元件浮皮分成至少两个第二子纽 f牛；以及-电子电路，被布置成根据所述第二子组件所发出的信号而发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。4. 根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，所述计算器包括至少一个第一计数器，所述第一计数器用于通过计算在经过所述信号SIN1的阈值与经过所述信号SIN2的阈值之间所述第 一数字信号的状态的改变次数来确定所述相位移。5. 根据权利要求3所述的测量系统，其特征在于，其包括-第二空间分辨率倍增器，用于从所述两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生至少一个第二数字信号，所述第二数字信号的状态每个》兹周期改变N2次，N2是大于或等于4的整数；以及-计凄t器，用于确定所述瞬时角相位移，所述计凄史器#:布置成通过所述第一或第二倍增器所发出的数字信号中的一个而增量，而通过另一^:字信号而减量。6. 才艮据权利要求5所述的系统，其特4i在于，所述第二空间分辨率倍增器能够从所述两个正交的模拟信号SIN2和COS2产生两个正交的凄t字信号，所述lt字信号的状态每个》兹周期改变N2次。7. 根据权利要求1或2所述的系统，其特征在于，所述第二传感 器仅包括一个传感器，所述传感器对所述磁场敏感并发出信号 REF,所述计算器包括至少一个计^t器，所述计^t器用于通过 计算在经过所述信号SIN 1的阈值与经过所述信号RET的阈值 之间所述第 一数字信号的状态的改变次数来确定所述相位移。8. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述系 统进一步包括用于存储所述相位移的极值的存储器以及用于 /人中推导出所述编码装置与所述才企测装置之间的轴向间隙的分析器。9. 4艮据前述权利要求中任一项所述的测量系统，其特征在于，所 述第一传感器和所述第二传感器处于共用的定制ASIC集成电路中。10. 根据前述权利要求中任一项所述的系统，其特征在于，所述外 围磁道的磁极为具有轴线A的螺旋形，所述螺旋形的螺旋角a 根据函数a-f(x)而变化，其中，x表示轴线B上所考虑的点的4由向坐...

【专利技术属性】
技术研发人员：帕斯卡尔德比奥勒，艾蒂安旺达姆，
申请(专利权)人：SNR鲁尔门斯公司，
类型：发明
国别省市：FR[法国]