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；用于检测磁场的系统，至少包括第一磁传感器（５）和第二磁传感器（６）；以及信号处理单元（８）。第一传感器（５）包括：第一多个对准敏感元件，敏感元件分成至少两个第一子组件；以及电子电路，设置成用于根据由第一子组件发出的信号发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１。并且信号处理单元（８），包括：第一计算器，用于根据信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１确定信号ＡＲＣ　ＴＡＮ１＝ａｒｃ　Ｔａｎ（ＳＩＮ１／ＣＯＳ１），以及计算器，用于根据信号ＡＲＣ　ＴＡＮ１，确定由第一传感器检测到的磁场与由第二传感器检测到的磁场之间的相位移。本发明专利技术还涉及一种测量方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于测量4t转的可移动部件的移动的系统、以 及用于测量i走转中的可移动部件的轴向移动的方法。更具体地，本专利技术涉及围绕轴线旋转并沿平行于该旋转轴线的 轴线平移的可移动部件的轴向移动的测量。
技术介绍
为适当地操作，铰接接合(pin joint)需要轴向的操作间隙。 但是，该间隙一般随着导向部件和轴承的状况而变化。因此，有必 要测量轴向间隙，所述轴向间隙为轴7 义磨损的良好指标。例如，在 铁路客车轴箱中，轴承受到摩擦腐蚀，当轴承环磨损时以及随着轴7R环的磨损，其导致轴向间隙可能超过1 mm。在现有4支术中，^吏用编码器和传感器测量旋转部件的移动的》兹 系统是已知的。编码器一般为》兹环，该/磁环与旋转部件结合为一体 并包4舌环形》兹道，在》兹道上以相同3巨离分布的多个南、北》兹才及对4皮 》兹化。固定传感器径向设置在》恭磁道的相对侧，并由对/磁场壽文感的 元件组成。传感器发出磁信号，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旋转的可移动部 件的轴向移动。7>知的是，将传感器与》兹环相对i殳置，并测量》兹场强度的变化 以1更确定^走转部件的轴向移动。4旦是，由于》兹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位移，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。^f旦是，该方案除了 因整体尺寸而在某些情况下4亍不通的事实外，轴端有时具有返回当 前圓锥形小齿轮的作用，这使得该方案行不通。另外，专利申请EP 1 875 422 〃>开了 一种用于4企测轴向位移的 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》兹环圆周一读数距离(reading distance)的固定传感器。 环的外围上，具有相对于4t转部件的S走转轴线倾杀牛的特别的》兹3夭迁 (magnetic transition )。当錄:4争部<牛轴向移动时，该系乡克才企测到该特 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 轴向位移。但是，每次旋转只能进行一次轴向位移的测量，并且在 该磁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。日本专利申请JP 2006201157公开了 一种可以测量旋转的可移 动部件的轴向位移的系统。该测量系统包括与球轴承的内环构造成 一体的环形编码器、以及固定至该轴岸义的外环并与传感器的环形编 码》兹道径向相对i殳置的 一 个或两个传感器。在专利申请JP 2006201157的图10中示出的一个实施例中，编 码器包4舌两个编码》兹道。两个》兹道具有这冲羊的图案，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位移。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的可移动部件 的轴向移动的可靠值是非常重要的。另夕卜，由于可移动部件的转速显示出才及大的变化，所以精确地 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^是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4牛的轴向<立移。为此目的且根据第一个方面，本专利技术提供了一种用于测量沿轴线A^走转的可移动部^f牛的轴向移动的系统，包4舌-石兹编码装置，包4舌至少一个环形环，该环形环固定至可移动 部件，并且其上多个南北》兹才及对一皮石兹化，这些f兹才及以相同的3巨离分 布并且为具有轴线A的螺力走形；-用于检测磁场的装置，至少包括第一固定磁传感器和第二固 定磁传感器，这些磁传感器以彼此相距非零轴向距离d设置，与编 码装置的外围》兹道径向相对并且相距一个读^t的距离，并对由编码 装置感生的^兹场的变^f匕壽丈感；以及-信号处理单元；-第一传感器包括-第一多个壽文感元4牛，4立于垂直于轴线A的相同平面内 该敏 感元件分成至少两个第一子组件；以及-电子电路，设置成用于根据由第一子组件发出的信号而发出正交的(in quadrature)且具有相同幅度的两个才莫拟信号SIN1和COS1;并且-信号处理单元包4舌-计算器，用于才艮据信号SIN1和COS1确定信号ARCTAN 1 =arc Tan (SIN 1 /COS 1),以及-运算器，用于根据所述信号ARC TAN1确定由第一传感器检测到(seen)的》兹场与如由第二传感器4企测到的》兹场之间的相位移。因此，由第一和第二传感器发出的信号之间的相位移独立于可移动部件的转速变化进行测量。事实上，根据代表在所考虑的(considered) —对》兹才及上的传感器的绝对位置的信号ARC TAN1来确定相位移值。因此，通过才艮据本专利技术的系统获得的轴向位移的测量具有减小的误差范围。另外，由于测量系统4吏用两个传感器，所以可以获4寻两个重复的速度测量。因此，重复测量保证了增加了速度测量中的安全性(security )，当速度测量应用于ABS或防滑系统中时这一点尤其有利。在一个实施例中，第二传感器包^^:-第二多个敏感元件，位于垂直于轴线A的相同平面内，并分成至少两个第二子组4牛，以及-电子电路，设置成用于根据由第二子组件发出的信号发出正交的且具有相同幅度的两个才莫拟信号SIN2和COS2。在一个实施例中，信号处理单元包括运算器，该运算器用于当信号SIN2或COS2经过预定阈值时#4居信号ARC TAN1的值确定瞬时角相〗立移。在另一个实施例中，信号处理单元包括画计算器，用于才艮据信号SIN2和COS2确定信号REF=arc Tan(SIN2/COS2);以及-运算器，用于才艮才居ARC TAN1与REF之间的差确定瞬时角相位移。信号ARC TAN1和REF的值4、表所考虑的一对》兹纟及上的传感器的绝对位置，并且因此可以实时地得知轴的轴向位移。在另 一个实施例中，第二传感器只包括一个对》兹场每文感且发出信号REF的传感器，信号处理单元包括运算器，该运算器用于为当信号REF经过预定阈值时4艮据信号ARC TAN1的值确定瞬时相位移。有利地，该系统还包括分析器，该分析器用于存储瞬时相位移的极值并由此推导出编码装置与检测装置之间的轴向间隙。在一个实施例中，第一传感器和第二传感器位于共用的定制ASIC集成电路中。因此，限制了这种检测装置的整体尺寸并且便于其一体化。另外，两个传感器在同一集成电路上的一体化可以大幅减少测量系统的生产成本。在一个实施例中，所述第一环形环的^兹极具有恒定螺旋角a,编码装置包括具有轴线A的且与可移动部件结合为一体的第二环形》兹道，并且其上多个南、北i兹才及对^L^H匕，这些石兹才及以相同的3巨离分布，并且这些石兹才及相对于第 一外围》兹道的》兹4及倾冻牛。在一个实施例中，第二外围^兹道的》兹才及沿平^f亍于轴线A的方向延伸。在另一个实施例中，第二外围》兹道的^兹极为具有轴线A和恒定的螺旋角P的螺旋形。有利地，角P和角a相等并且为相对的三角方向。因此，记录的(noted)相位移更大并且轴向位移的测本文档来自技高网...

【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，包括固定至所述可移动部件的至少一个环形磁道，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；以及　　－信号处理单元（８）；　　其特征在于：　　－第一传感器（５）包括：　　－第一多个敏感元件，位于垂直于所述轴线Ａ的相同平面内，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　　－所述信号处理单元（８）包括：　　－计算器，用于根据信号ＳＩＮ１和ＣＯＳ１确定信号ＡＲＣＴＡＮ１＝ａｒｃ　Ｔａｎ（ＳＩＮ１／ＣＯＳ１），以及　　－运算器，用于根据所述信号ＡＲＣＴＡＮ１确定由所述第一传感器所检测到的磁场与由所述第二传感器所检测到的磁场之间的相位移。...

【技术特征摘要】
FR 2008-8-28 08047451.一种用于测量沿轴线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，包括固定至所述可移动部件的至少一个环形磁道，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；以及-信号处理单元(8)；其特征在于-第一传感器(5)包括-第一多个敏感元件，位于垂直于所述轴线A的相同平面内，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-所述信号处理单元(8)包括-计算器，用于根据信号SIN1和COS1确定信号ARCTAN1＝arc Tan(SIN1/COS1)，以及-运算器，用于根据所述信号ARC TAN1确定由所述第一传感器所检测到的磁场与由所述第二传感器所检测到的磁场之间的相位移。2. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第二传感 器(6 )包括-第二多个^:感元件，位于垂直于所述轴线A的相同平 面内，并分成至少两个第二子纽/f牛，以及-电子电路，设置成用于根据由所述第二子组件发出的信 号发出正交的且具有相同幅度的两个模拟信号SIN2和COS2。3. 4艮据权利要求1和2中任一项所述的测量系统，其特征在于， 所述信号处理单元(8)包括运算器，所述运算器用于当所述 信号SIN2或COS2经过预定阈值时才艮据所述信号ARC TAN1的^直确定瞬时角相4立移。4. 根据权利要求2所述的测量系统，其特征在于，所述信号处理 单元(8)包括画计算器，用于根据所述信号SIN2和COS2确定信号 REF=arc Tan (SIN2/COS2);以及-运算器，用于根据ARCTAN1与REF之间的差确定所 述瞬时角相4立移。5. 根据权利要求1所述的测量系统，其特征在于，所述第二传感 器(6 )只包括一个对磁场敏感且发出信号REF的传感器，所 迷信号处理单元(8)包括运算器，所述运算器用于当所述信 号REF经过预定阈值时根据所述信号ARC TAN1的值确定所 述瞬时冲目位移。6. 根据前述任一项权利要求所述的系统，其特征在于，所述系统 还包括分析器，所述分析器用于存储所述瞬时相位移的极值并 由此推导出所述编码装置与才企测装置之间的轴向间隙。7. 根据前述任一项权利要求所述的测量系统，其特征在于，所述 第一传感器(5 )和所述第二传感器(6 )位于共用的定制ASIC 集成电路中。8. 才艮据前述《壬一项;f又利要求所述的测量系统，其特;f正在于，所述 第一环形》兹道的f兹极(3、 4)具有恒定螺旋角a ，所述编码装 置包括具有轴线A的且与所述可移动部件结合成一体的第二 环形》兹道，并且在所述第二环形》兹道上多个南北^兹才及^j( 3、 4 ) #皮》兹化，并且北才及和南才及以相同的3...

【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]