Die
Erfindung betrifft eine Wegmessvorrichtung, welche den von einem
beweglichen Körper
zurückgelegten
Weg unter Verwendung eines Wegsensors misst, welcher ein Sensorsignal
ausgibt, das dem zurückgelegten
Weg des beweglichen Körpers entspricht,
und betrifft insbesondere ein Verfahren zum Kalibrieren der Wegmessvorrichtung
in Übereinstimmung
mit Veränderungen
der Kennlinie des Wegsensors.The
The invention relates to a Wegmessvorrichtung, which of a
movable body
covered
Path using a displacement sensor measures which sensor signal
that is the amount spent
Path of the moving body corresponds,
and more particularly relates to a method of calibrating the path measuring device
in accordance
with changes
the characteristic of the displacement sensor.
Die JP 2000-258109 A offenbart
eine Wegmessvorrichtung, welche den zurückgelegten Weg eines beweglichen
Elementes eines Magnetventils misst, und zwar unter Verwendung eines
stangenförmigen
Magneten, welcher mit dem beweglichen Element des Magnetventils
gekoppelt ist, und eines Magnetsensors (z. B. eines Hall-IC), der
in einem am Magnetventil montierten Gehäuse gehaltert ist. Die JP 2000-258109 A offenbart
auch, dass eine Kalibrierung der neutralen Position durch eine ”lernende Steuerung” lediglich
einmal nach Abschluss der Montage des Gehäuses und des Magnetventils
erfolgt, und dass eine ausreichende Messgenauigkeit lediglich dadurch
gewährleistet
werden kann, dass der Montagefehler durch diese einmalig erfolgende
Kalibrierung korrigiert wird.The JP 2000-258109 A discloses a displacement measuring device which measures the distance traveled by a movable member of a solenoid valve by using a rod-shaped magnet which is coupled to the movable member of the solenoid valve and a magnetic sensor (eg, a Hall IC) mounted in a mounted on the solenoid valve housing is supported. The JP 2000-258109 A also discloses that calibration of the neutral position by "learning control" occurs only once after completion of the mounting of the housing and the solenoid valve, and that sufficient measurement accuracy can be ensured only by correcting the mounting error by this one time calibration.
Die JP 58-193403 A offenbart
eine Winkelmessvorrichtung, bei welcher, unter Verwendung eines
Winkelsensors, der mit der Rotation eines rotierenden Körpers gekoppelt
ist und, jedesmal wenn sich der rotierende Körper um eine Winkeleinheit
gedreht hat, ein Impulssignal aussendet und ein Referenzimpulssignal
bei einer vorbestimmten Referenzposition erzeugt; der Wert des Winkels
ausgehend von der Referenzposition durch Zählen der vom Winkelsensor zugeführten Impulssignale
berechnet wird und der Winkelwert gespeichert wird. Diese Winkelmessvorrichtung
korrigiert den Fehler des Winkelwertes dadurch, dass bei der Zuführung des
Referenzimpuissignals der gespeicherte Winkelwert auf Null zurückgesetzt
wird. Falls sich jedoch zum Zeitpunkt der Zuführung eines Referenzimpulssignals der
Winkelwert außerhalb
eines Bereiches befindet, der zwischen einem vorbestimmten oberen
Grenzwert und einem unteren Grenzwert liegt, die als Referenzpositionen
betrachtet werden können,
erfolgt kein Rücksetzen
des Winkelwertes. Auf diese Weise wird ein irrtümliches Rücksetzen, das durch ein Hochfrequenzrauschen
verursacht wird, welches irrtümlicherweise
als Referenzimpulssignal interpretiert wird, verhindert.The JP 58-193403 A discloses an angle measuring device in which, using an angle sensor coupled to the rotation of a rotating body, and each time the rotating body has rotated by one angular unit, emits a pulse signal and generates a reference pulse signal at a predetermined reference position; the value of the angle is calculated from the reference position by counting the pulse signals supplied from the angle sensor and the angle value is stored. This angle measuring device corrects the error of the angle value by resetting the stored angle value to zero when the reference pulse signal is supplied. However, if at the time of supplying a reference pulse signal, the angle value is outside a range lying between a predetermined upper limit value and a lower limit value which can be regarded as reference positions, the angular value is not reset. In this way, an erroneous reset caused by high-frequency noise, which is erroneously interpreted as a reference pulse signal, is prevented.
In
der JP 2002-273642
A ist, um den Vorschub/Antrieb einer Kugelumlaufspindel
einer Werkzeugmaschine zu korrigieren, Folgendes offenbart. Vor
Beginn der maschinellen Bearbeitung wird die Kugelumlaufspindel
zum Hubende bewegt, und der Koordinatenwert des Hubendes wird erfasst.
Nach der maschinellen Bearbeitung wird die Kugelumlaufspindel erneut
zum Hubende bewegt, und der Koordinatenwert des Hubendes wird wieder
erfasst. Basierend auf dem Unterschied der Koordinatenwerte des
Hubendes vor der maschinellen Bearbeitung und nach der maschinellen
Bearbeitung (durch thermische Ausdehnung bedingte Längung der
Hauptwelle) wird der Vorschub wert der Kugelumlaufspindel korrigiert.In the JP 2002-273642 A In order to correct the feed / drive of a ball screw of a machine tool, the following is disclosed. Before the machining starts, the ball screw is moved to the stroke end, and the coordinate value of the stroke end is detected. After the machining, the ball screw is again moved to the stroke end, and the coordinate value of the stroke end is detected again. Based on the difference of the coordinate values of the stroke end before machining and after machining (elongation of the main shaft due to thermal expansion), the feed value of the ball screw is corrected.
Bei
der in der JP 2000-258109
A offenbarten Wegmessvorrichtung wird eine Anfangs-Kalibrierung der
neutralen Position des beweglichen Körpers lediglich einmal zum
Zeitpunkt der Montage der Vorrichtung ausgeführt, und danach wird keine
wie auch immer geartete Kalibrierung ausgeführt. Jedoch verändert sich
allmählich über den
langen Verwendungszeitraum der Wegmessvorrichtung die Kennlinie
des Teiles, das den vom Gegenstand zurückgelegten Weg zuerst abtastet,
beispielsweise eines Magneten oder eines Hall-IC oder dergleichen
(in der folgenden Beschreibung als ”Wegsensor” bezeichnet). Beispielsweise
gibt es Fälle,
bei denen die Magnetkraft des Magneten allmählich abnimmt oder sich die
Position des Magneten allmählich
verschiebt, oder sich auch Schaltkreiseigenschaften des Hall-IC,
wie beispielsweise der Verstärkungsfaktor oder
dergleichen ändern.
Bedingt durch derartige sich im Verlauf der Zeit ändernde
Eigenschaften des Wegsensors enthalten die Messergebnisse der Wegmessvorrichtung
nach und nach einen immer größeren Fehler.When in the JP 2000-258109 A In the case of the disclosed path measuring device, an initial calibration of the neutral position of the movable body is performed only once at the time of mounting the device, and thereafter, no calibration of any kind is performed. However, gradually over the long period of use of the path measuring device, the characteristic of the part which scans the path traveled by the object first, for example, a magnet or a Hall IC or the like (referred to as a "displacement sensor" in the following description) gradually changes. For example, there are cases where the magnetic force of the magnet gradually decreases or the position of the magnet gradually shifts, or the circuit characteristics of the Hall IC such as the gain or the like change. Due to such properties of the displacement sensor which change over time, the measurement results of the displacement measuring device gradually contain an ever greater error.
Bei
der in der JP 58-193403
A offenbarten Winkelmessvorrichtung kann ein Fehler der
Winkelmessvorrichtung, der durch einen Fehler beim Zählen der
Impulssignale bedingt ist, dadurch minimiert werden, dass ein Rücksetzen
des Messwertes auf Null zu einem Zeitpunkt erfolgt, zu dem sich
der rotierende Körper
an der Referenzposition befindet. Jedoch können durch das Korrekturverfahren,
das bei der JP 58-193403
A verwendet wird und bei dem an der Referenzposition ein
Rücksetzen
des Messwertes auf Null erfolgt, Fehler im Wegmesswert nicht beseitigt
werden, die durch im Verlauf der Zeit erfolgende Veränderungen
der Kennlinie des Wegsensors in einer Vorrichtung bedingt sind,
bei welcher der Weg aus einem vom Hall-IC eines Wegsensors ausgegebenen
Sensorsignalwert bestimmt wird, wie beispielsweise bei der in der JP 2000-258109 A offenbarten
Wegmessvorrichtung. Und zwar können
bei einer Veränderung
der Kennlinie des Wegsensors, da sich die nicht-lineare Beziehung
zwischen dem Weg und dem Sensorsignalwert über den gesamten Wegbereich ändert, die
Fehler der Ergebnisse der Wegmessung nicht über den gesamten Wegbereich korrigiert
werden, wenn lediglich der Messwert dieses einen Punktes, bei dem
es sich um die Referenzposition handelt, auf Null zurückgesetzt
wird.When in the JP 58-193403 A disclosed angle measuring device, an error of the angle measuring device, which is due to an error in counting the pulse signals, be minimized by resetting the measured value to zero at a time when the rotating body is at the reference position. However, by the correction method that is used in the JP 58-193403 A is used and in which at the reference position resetting of the measured value to zero, errors in the path measurement value are not eliminated, which are caused by changes in the course of time the characteristic of the displacement sensor in a device in which the path from a Hall of Hall IC of a displacement sensor output sensor signal value is determined, such as in the in the JP 2000-258109 A disclosed path measuring device. Namely, when changing the characteristic of the displacement sensor, since the nonlinear relationship between the displacement and the sensor signal value changes over the entire displacement, the errors of the displacement measurement results can not be corrected over the entire displacement if only the measurement of that one Point, which is the reference position, is reset to zero.
Bei
der in der JP 2002-273642
A offenbarten Kugelumlaufspindel-Vorschub-/Antriebsvorrichtung kann
der Fehler des Vorschubwertes der Kugelumlaufspindel, der durch
die thermische Ausdehnung der Hauptwelle während der maschinellen Bearbeitung
bedingt ist, auf Basis der Differenz der Koordinatenwerte des Hubendes
vor und nach der maschinellen Bearbeitung korrigiert werden. Jedoch
ist es bei einer Vorrichtung, wie beispielsweise der in der JP 2000-258109 A offenbarten
Wegmessvorrichtung, bei welcher sich die nicht-lineare Beziehung
zwischen dem Weg und dem Sensorsignalwert über den gesamten Wegbereich
bedingt durch Veränderungen der
Kennlinie des Wegsensors ändert,
nicht möglich, eine
Korrektur der Fehler der Messergebnisse des Weges über den
gesamten Wegbereich lediglich aus der Differenz der Koordinatenwerte
an diesem einen Punkt, bei dem es sich um das Hubende handelt, vorzunehmen.When in the JP 2002-273642 A According to the ball screw feeding / driving apparatus, the error of the feed amount of the ball screw caused by the thermal expansion of the main shaft during machining can be corrected based on the difference of the coordinate values of the stroke end before and after the machining. However, it is in a device, such as in the JP 2000-258109 A disclosed path measuring device in which the non-linear relationship between the path and the sensor signal value over the entire path range changes due to changes in the characteristic of the displacement sensor, not possible to correct the errors of the measurement results of the path over the entire path range only from the difference Coordinate values at this one point, which is the stroke end.
Aus
der Druckschrift DE
102 43 412 A1 ist eine Wegmessvorrichtung bekannt, welche
einen von einem beweglichen Körper
zurückgelegten
Weg unter Verwendung eines Wegsensors mißt, der ein Sensorsignal ausgibt,
dessen Wert dem vom beweglichen Körper zurückgelegten Weg entspricht.
Eine Wegberechnungseinheit berechnet den von dem beweglichen Körper zurückgelegten
Weg auf der Basis des Wertes des vom Wegsensor ausgegebenen Sensorsignals.
Eine Prüfeinheit
ermittelt an zwei Referenzpositionen Werte des Sensorsignals, die
vom Wegsensor ausgegeben werden, und eine Korrektureinheit nimmt
eine Kennlinienkorrektur vor, indem sie basierend auf den Prüfwerten
eine Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden Änderungen
der Kennlinie des Wegsensors berechnet und das Berechnungsverfahren
der Wegberechnungseinheit entsprechend korrigiert.From the publication DE 102 43 412 A1 For example, there is known a displacement measuring device which measures a distance traveled by a movable body using a displacement sensor which outputs a sensor signal whose value corresponds to the distance traveled by the mobile body. A route calculation unit calculates the travel traveled by the movable body on the basis of the value of the sensor signal output from the displacement sensor. A test unit detects values of the sensor signal output from the displacement sensor at two reference positions, and a correction unit performs a characteristic correction by calculating, based on the test values, a tendency of changes in the characteristic of the displacement sensor over time and the calculation method corresponding to the distance calculation unit corrected.
Aus
der Druckschrift DE
102 48 148 A1 ist eine Wegmessvorrichtung bekannt, die
Fehler eliminiert, die dadurch entstehen, daß die Führungsverschiebung einer Kolbenstange
in einem Gehäuse
in ihrer Richtung nicht exakt mit der Rotations-Symmetrieachse eines
Messkörpers übereinstimmt.From the publication DE 102 48 148 A1 is a Wegmessvorrichtung known which eliminates errors caused by the fact that the guide displacement of a piston rod in a housing in its direction does not match exactly with the rotational axis of symmetry of a measuring body.
Aus
der Druckschrift WO
2004/008080 A1 ist eine Wegmessvorrichtung bekannt, die
als ”teachbarer” Sensor
ausgebildet ist.From the publication WO 2004/008080 A1 is a Wegmessvorrichtung known, which is designed as an "teachable" sensor.
Aus
der Druckschrift DE
101 19 703 A1 ist eine Einrichtung zur Erkennung der Position,
Bewegungsrichtung und/oder Geschwindigkeit eines Körpers mit
ferromagnetischen Eigenschaften durch eine Wand hindurch bekannt,
bei der von der Änderung
eines Magnetfeldes aufgrund der Positionsänderung des Körpers Gebrauch
gemacht wird.From the publication DE 101 19 703 A1 For example, a device is known for detecting the position, direction of movement and / or speed of a body having ferromagnetic properties through a wall making use of the change of a magnetic field due to the change in position of the body.
Eine
auf der Änderung
eines Magnetfeldes beruhende Erfassungseinrichtung für die absolute Position
eines Hubzylinders ist aus der DE 198 01 129 A1 bekannt.A based on the change of a magnetic field detecting means for the absolute position of a lifting cylinder is known from DE 198 01 129 A1 known.
Aus
der DE 100 13 196
A1 ist eine Positionserfassungseinrichtung mit einer Sensoranordnung zur
Erzeugung eines Sensorsignal in Abhängigkeit eines sich vorbeibewegenden
Körpers
bekannt. Hierbei ändert
sich das Sensorsignal bei der Bewegung kontinuierlich und wird mit
einem Referenzwert verglichen. Die Sensoranordnung wird durch Veränderung
des Referenzwerts justiert.From the DE 100 13 196 A1 a position detection device with a sensor arrangement for generating a sensor signal in response to a passing body is known. In this case, the sensor signal changes continuously during the movement and is compared with a reference value. The sensor arrangement is adjusted by changing the reference value.
Magnetische
Bewegungserfassungseinrichtungen sind ferner bekannt aus der DE 197 12 829 A1 ,
der DE 102 20 911
A1 sowie der EP
1 416 160 A2 .Magnetic motion detection devices are also known from the DE 197 12 829 A1 , of the DE 102 20 911 A1 as well as the EP 1 416 160 A2 ,
Aus
der DE 10 2005
014 779 A1 , bei der es sich um Stand der Technik gemäß Paragraph
3, Absatz 2 PatG handelt, ist eine Wegmeßvorrichtung mit mehreren Magnetsensoren
und einem Magnetelement bekannt, das sich relativ zu den Magnetsensoren
entlang einer vorgegebenen Bezugsachse bewegt. Dabei werden Fehler
in den Ausgangssignalen der Magnetsensoren, die durch einen Versatz
und eine Schrägstellung
des Magnetelements bedingt sind, erfaßt und mittels Kalibrierung
korrigiert.From the DE 10 2005 014 779 A1 , which is state of the art according to paragraph 3, paragraph 2 of the Patent Law, there is known a displacement measuring device with a plurality of magnetic sensors and a magnetic element which moves relative to the magnetic sensors along a predetermined reference axis. In this case, errors in the output signals of the magnetic sensors, which are caused by an offset and an inclination of the magnetic element, detected and corrected by calibration.
Demgemäß ist es
eine Aufgabe der Erfindung, in einer Wegmessvorrichtung den Wegmesswertfehler
zu beseitigen, der durch im Verlauf der Zeit erfolgende Veränderungen
der Kennlinie des Wegsensors bedingt ist, und zu ermöglichen,
dass immer eine große
Messgenauigkeit erhalten bleibt.Accordingly, it is
An object of the invention, in a Wegmessvorrichtung the Wegmesswertfehler
eliminated by changes over time
characteristic of the displacement sensor, and to enable
that always a big one
Measurement accuracy is maintained.
Die
zuvor beschriebene Aufgabe wird mit einer Wegmessvorrichtung gemäß Patentanspruch
1 gelöst
werden. Vorteilhafte Weiterbildungen sind Gegenstand der Unteransprüche.The
The object described above is provided with a distance measuring device according to claim
1 solved
become. Advantageous developments are the subject of the dependent claims.
Bei
dem beanspruchten Aufbau der Wegmessvorrichtung wird, basierend
auf den Sensorsignalwerten zu Zeitpunkten, an denen der bewegliche Körper jeweils
an mehreren Referenzpositionen positioniert ist, die Tendenz der
im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen der Kennlinie des
Wegsensors über
einen vorbestimmten Wegbereich erfasst, in dem sich die mehreren
Referenzpositionen befinden. Da das Verfahren zur Berechnung des
Weges auf Basis dieser Tendenz korrigiert wird, kann eine große Messgenauigkeit über den
vorbestimmten Wegbereich aufrechterhalten werden.at
the claimed structure of the Wegmessvorrichtung is based
on the sensor signal values at times when the movable body respectively
positioned at several reference positions, the tendency of
changes over time in the characteristic of the
Way sensor over
detects a predetermined path area in which the plurality
Reference positions are located. Since the method for calculating the
Way corrected on the basis of this tendency, can be a large measurement accuracy over the
predetermined way range are maintained.
Bei
einem bevorzugten Aspekt sind die Referenzpositionen jeweils auf
die beiden Endpunkte des Wegbereiches des Wegsensors festgelegt,
d. h. auf den Punkt maximalen Weges (oberer Totpunkt) und den Punkt
minimalen Weges (unterer Totpunkt). Auf diese Weise kann eine Korrektur über den
gesamten Wegbereich unschwierig erfolgen. Weiter kann die Korrekturgenauigkeit
weiter dadurch verbessert werden, dass eine Referenzposition zusätzlich auf
einen neutralen Punkt zwischen dem oberen Totpunkt und dem unteren
Totpunkt festgelegt wird.In a preferred aspect, the reference positions are respectively set to the two end points of the path range of the displacement sensor, ie to the point of maximum travel (top dead center) and the point of minimum travel (bottom dead center). In this way, a correction over the entire path range can be made without difficulty. Next, the Correction accuracy can be further improved by additionally setting a reference position to a neutral point between top dead center and bottom dead center.
Mit
einem Aufbau der Wegmessvorrichtung nach Patentanspruch 2 kann,
unter Fortsetzung der Messoperation, immer eine hohe Messgenauigkeit aufrechterhalten
werden. Es besteht keine Notwendigkeit, die Messoperation zu unterbrechen,
welche die Korrektur ausführt.With
a structure of the distance measuring device according to claim 2,
while continuing the measuring operation, always maintaining a high measuring accuracy
become. There is no need to interrupt the measuring operation,
which executes the correction.
Bei
einer Wegmessvorrichtung gemäß Patentanspruch
3 wird, da die Zeitpunkte erfasst werden können, an denen der bewegliche
Körper
mit Gewissheit an den Referenzpositionen positioniert ist, die Korrekturgenauigkeit
verbessert.at
a Wegmessvorrichtung according to claim
3, since the times can be detected at which the mobile
body
with certainty positioned at the reference positions, the correction accuracy
improved.
Bei
einer Wegmessvorrichtung gemäß Patentanspruch
4 kann die Umwandlungskennlinie der Umwandlungstabelle (das Berechnungsverfahren)
in Übereinstimmung
mit den Veränderungen
der Kennlinie des Wegsensors über
den gesamten Wegbereich korrigiert werden.at
a Wegmessvorrichtung according to claim
4, the conversion characteristic of the conversion table (the calculation method)
in accordance
with the changes
the characteristic of the displacement sensor over
be corrected the entire path area.
Ausführungsbeispiele
der Erfindung werden nachfolgend anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert; es
zeigen:embodiments
The invention will be explained in more detail with reference to the accompanying drawings; it
demonstrate:
1 einen
Querschnitt eines Beispiels eines Wegsensors, wie er bei einem Ausführungsbeispiel
einer Wegmessvorrichtung gemäß der Erfindung
verwendet wird; 1 a cross-section of an example of a displacement sensor, as used in one embodiment of a distance measuring device according to the invention;
2 ein
Schaltungsdiagramm, welches ein Beispiel eines einfachen Hydrauliksystems
zeigt, bei dem ein Wegsensor 10 und eine Steuereinrichtung 100 Anwendung
finden; 2 a circuit diagram showing an example of a simple hydraulic system, in which a displacement sensor 10 and a controller 100 Find application;
3 ein
Blockdiagramm, welches die Struktur der Steuereinrichtung 100,
und insbesondere eine Struktur zum Ausführen einer Steuerung zur Verschiebung
des Steuerschiebers eines Proportionalsteuerungsmagnetventil 300 und
zum Ausführen einer ”lernenden
Steuerung” von
im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen bei einem ersten Wegsensor 10A darstellt,
welche parallel zur zuvor erwähnten
Steuerung ausgeführt
wird; und 3 a block diagram showing the structure of the control device 100 , and more particularly to a structure for executing a control for shifting the spool of a proportional control solenoid valve 300 and performing a "learning control" of changes over time in a first displacement sensor 10A which is executed in parallel with the aforementioned control; and
4 ein
Ablaufdiagramm, welches den Verarbeitungsablauf der durch die Steuereinrichtung 100 ausgeführten ”lernenden
Steuerung” darstellt. 4 a flowchart showing the processing of the by the control device 100 executed "learning control" represents.
1 ist
ein Querschnitt eines Beispiels eines Wegsensors, der bei einem
Ausführungsbeispiel einer
Wegmessvorrichtung gemäß der Erfindung
verwendet wird. In 1 handelt es sich bei den schraffierten
Abschnitten um Abschnitte, die aus magnetischen Materialien ausgebildet
sind. Die weißen
Abschnitte sind, mit Ausnahme eines Permanentmagneten 28,
Abschnitte, die aus nicht-magnetischem Material
ausgebildet sind (z. B. nicht-magnetischem rostfreien Stahl, Kunststoff,
Gummi oder dergleichen). 1 FIG. 12 is a cross-sectional view of an example of a displacement sensor used in an embodiment of a displacement measuring device according to the invention. FIG. In 1 the hatched portions are portions formed of magnetic materials. The white sections are, except for a permanent magnet 28 Sections formed of non-magnetic material (e.g., non-magnetic stainless steel, plastic, rubber or the like).
Wie
in 1 dargestellt, weist ein Wegsensor 10 einen
Sensorhauptkörper 12 und
ein bewegliches Stopfenelement 14 (nachfolgend als ”Kolben” bezeichnet)
auf. Der Sensorhauptkörper
weist ein Hauptkörpergehäuse 16 auf,
das rohrförmig
ist und an seinem vorderen und hinteren Ende offen ist. Ein Hauptkörperdeckel 18 ist
auf das hintere Ende des Hauptkörpergehäuses 16 aufgesetzt.
Sowohl das Hauptkörpergehäuse 16 als
auch der Hauptkörperdeckel 18 sind
aus magnetischem Material ausgebildet, bilden die äußere Hülle des
Sensorhauptkörpers 12 und
haben die Funktion, das Innere des Sensorhauptkörpers 12 gegenüber der
Umgebung magnetisch abzuschirmen.As in 1 shown, has a displacement sensor 10 a sensor main body 12 and a movable plug element 14 (hereinafter referred to as "piston") on. The sensor main body has a main body case 16 which is tubular and open at its front and rear ends. A main body lid 18 is on the rear end of the main body case 16 placed. Both the main body case 16 as well as the main body lid 18 are formed of magnetic material, forming the outer shell of the sensor main body 12 and have the function, the inside of the sensor main body 12 Magnetically shielded from the environment.
Eine
druckbeständige
Buchse 20 ist in das Hauptkörpergehäuse 16 von dessen
die vordere Öffnung
aufweisenden Seite her eingesetzt und in diesem befestigt. Eine
oder mehrere (im vorliegenden Ausführungsbeispiel, z. B. zwei)
Magnetsensoren, z. B. Hall-ICs 34A, 34B, sind
an unterschiedlichen Positionen der Außenfläche der druckbeständigen Buchse 20 befestigt.
Von den Hall-ICs 34A, 34B ausgegebene Sensorsignale
werden über
Signalkabel 37 aus dem Sensorhauptkörper 12 herausgeführt und
einer Steuereinrichtung 100 zugeführt, welche die Funktionen
der Wegmessvorrichtung gemäß der Erfindung
aufweist.A pressure-resistant socket 20 is in the main body case 16 inserted from the front opening having side and fixed in this. One or more (in the present embodiment, eg two) magnetic sensors, for. B. Hall ICs 34A . 34B , are at different positions of the outer surface of the pressure-resistant bushing 20 attached. From the Hall ICs 34A . 34B output sensor signals are via signal cable 37 from the sensor main body 12 taken out and a control device 100 supplied, which has the functions of the Wegmessvorrichtung according to the invention.
Die
druckbeständige
Buchse 20 weist eine Öffnung
an ihrem vorderen Ende und in ihrem Innenraum einen Bewegungsraum 30 für den Kolben 14 auf.
Der Bewegungsraum 30 ist als langer dünner Zylinder geformt, der
von der Wand der druckbeständigen
Buchse 20 umschlossen ist. Typische Anwendungen des Wegsensors 10 sind
beispielsweise die Messung des Weges eines Differentialssteuerschiebers
zur Messung des Öldurchsatzes
von hydraulischen Geräten,
die Messung des Stellweges des Steuerschiebers eines Proportionalsteuerungsmagnetventils
zum Bewegen einer hydraulischen Stelleinrichtung, und dergleichen.
Bei Anwendungen in hydraulischen Geräten ist der Bewegungsraum 30 im Inneren
der druckbeständigen
Buchse 20 mit Hochdruckbetriebsöl angefüllt, und ein großer Öldruck wirkt
auf die Wand der druckbeständigen
Buchse 20 ein. Die druckbeständige Buchse 20 besteht
aus einem haltbaren nicht-magnetischen Material (z. B. nicht-magnetischem rostfreien
Stahl) und weist eine Festigkeit auf, die ausreicht, um dem auf
den Innenraum 30 einwirkenden hohen Öldruck zu widerstehen.The pressure-resistant socket 20 has an opening at its front end and in its interior a movement space 30 for the piston 14 on. The movement room 30 is formed as a long thin cylinder, which is from the wall of the pressure-resistant bushing 20 is enclosed. Typical applications of the displacement sensor 10 For example, the measurement of the travel of a differential spool for measuring the oil flow rate of hydraulic equipment, the measurement of the travel of the spool of a proportional control solenoid valve for moving a hydraulic actuator, and the like. For applications in hydraulic equipment is the range of motion 30 inside the pressure-resistant socket 20 filled with high-pressure operating oil, and a large oil pressure acts on the wall of the pressure-resistant socket 20 one. The pressure-resistant socket 20 It is made of durable non-magnetic material (eg non-magnetic stainless steel) and has a strength sufficient to withstand the interior 30 withstand high oil pressure.
Der
Kolben 14 ist in den Bewegungsraum 30 von der Öffnung am
vorderen Ende der druckbeständigen
Buchse 20 her eingeführt.
Der Kolben 14 ist an einer Position angeordnet, die zum
Bewegungsraum 30 koaxial ist. Der Kolben 14 kann
sich innerhalb eines vorgegebenen Wegbereiches entlang seiner Mittelachse 22 bewegen.
Der Außendurchmesser
desjenigen Abschnittes des Kolbens, welcher in die druckbeständige Buchse 20 eingeführt ist,
ist kleiner als der Innendurchmesser der druckbeständigen Buchse 20,
derart, dass ein geringfügiges
Spiel zwischen der Außenfläche des
Kolbens 14 und der Innenfläche der druckbeständigen Buchse 20 gewährleistet
ist. Der Kolben 14 kann sich dadurch leichtgängig bewegen.The piston 14 is in the movement room 30 from the opening at the front end of the pressure resistant digen socket 20 introduced. The piston 14 is located at a position that leads to the movement space 30 is coaxial. The piston 14 can be within a given path range along its central axis 22 move. The outer diameter of that portion of the piston, which in the pressure-resistant sleeve 20 is smaller than the inner diameter of the pressure-resistant bushing 20 , such that a slight clearance between the outer surface of the piston 14 and the inner surface of the pressure-resistant bushing 20 is guaranteed. The piston 14 can move easily through this.
Der
Hauptkörper
des Kolbens 14 ist ein im Wesentlichen zylindrischer Schaft 24,
der aus einem nicht-magnetischen Material hergestellt ist. Eine Schraube
ist an einem vorderen Ende 25 des Schaftes 24 ausgebildet,
und mittels dieser Schraube ist der Schaft 24 mit dem beweglichen,
den Gegenstand der Messung bildenden Körper verbunden (z. B. des zuvor
erwähnten
Steuerschiebers eines Hydraulikventils, oder dergleichen). Eine
hintere Hälfte 26 des Schaftes 24,
die in die druckbeständige
Buchse 20 eingeführt
ist, ist eine Halterung zur Befestigung des Permanentmagneten 28.
Diese Halterung 26 hat die Form eines zylindrischen Rohrs
mit einer Seitenwand 26b, welche einen zylindrischen Innenraum 26a umschließt, und
weist an ihrem hinteren Ende eine Öffnung 26c auf. Der
runde stangenförmige
Permanentmagnet 28 ist im Innenraum 26a der Halterung 26 untergebracht.
Mehrere Klauen 26d sind an der Hinterkante der Seitenwand 26b der
Halterung 26 vorhanden. Diese Klauen 26 sind nach
innen gebogen, so dass sie die Öffnung 26c verschließen, und
stoßen gegen
die hintere Stirnfläche
des Permanentmagneten 28 und befestigen diesen, derart
dass sich der Permanentmagnet 28 in einer Halterung 24b in
Richtung der Mittelachse 22 nicht bewegt. Der Permanentmagnet 28 ist
in einer zur Halterung 26 koaxialen Position mittels eines
später
noch erläuterten
Verfahrens in der Halterung 26 befestigt.The main body of the piston 14 is a substantially cylindrical shaft 24 which is made of a non-magnetic material. A screw is at a front end 25 of the shaft 24 formed, and by means of this screw is the shaft 24 is connected to the movable body forming the measurement object (for example, the aforementioned spool valve of a hydraulic valve, or the like). A back half 26 of the shaft 24 placed in the pressure-resistant socket 20 is introduced, is a holder for fixing the permanent magnet 28 , This bracket 26 has the shape of a cylindrical tube with a side wall 26b which has a cylindrical interior 26a encloses, and has at its rear end an opening 26c on. The round rod-shaped permanent magnet 28 is in the interior 26a the holder 26 accommodated. Several claws 26d are at the trailing edge of the sidewall 26b the holder 26 available. These claws 26 are bent inward so they open the hole 26c close, and abut against the rear end face of the permanent magnet 28 and attach it, such that the permanent magnet 28 in a holder 24b in the direction of the central axis 22 not moved. The permanent magnet 28 is in one to the bracket 26 coaxial position by means of a later explained method in the holder 26 attached.
Der
Permanentmagnet 28 ist zu einer Form gegossen, deren Dicke
(Außendurchmesser)
sich abhängig
vom Ort in Richtung der Mittelachse 22 ändert. Beispielsweise ist bei
dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
der Permanentmagnet 28 zu einer spindelförmigen Konfiguration
gegossen, die an dem in axialer Richtung mittleren Abschnitt am
dicksten ist und sich von dort aus zu beiden Enden hin verjüngt. Diese
Konfiguration des Permanentmagneten 28 wurde gewählt, um
der Verteilung der Stärke
des durch den Permanentmagneten 28 gebildeten Magnetfeldes 33 (insbesondere
der Stärke
der Magnetfeldanteile, die durch die Hall-ICs 34A, 34B erfasst werden)
eine vorbestimmte Kennlinie zu erteilen (z. B. eine Kennlinie, die
einer linearen Kennlinie so nahe wie möglich kommt, jedoch tatsächlich nicht-linear
ist). Weiter hat der Innenraum 26a der Halterung 26 solche
Konfiguration und Größe, dass
der dickste Abschnitt (beim vorliegenden Ausführungsbeispiel der mittlere
Abschnitt) des Permanentmagneten 28 hineinpasst. Demgemäß befindet
sich der Permanentmagnet 28 bei seinem mittleren Abschnitt,
der sein dickster Abschnitt ist, in engem Kontakt mit der Seitenwand 26b der
Halterung 26. Ein kreisringförmiges Abstandsstück 32 ist
auf das hintere Ende des Permanentmagneten 28 aufgesetzt.
An seiner Innenfläche
umschließt
das Abstandsstück 32 enganliegend
den Permanentmagneten 28 und an seiner Außenfläche liegt
das Abstandstück 32 eng
an der Seitenwand 26b der Halterung 26 an. Demgemäß ist der Permanentmagnet 28 derart
befestigt, dass die Position seiner Achse mit der Mittelachse 22 der
Halterung 24b an zwei Orten übereinstimmt, und zwar dem
mittleren Abschnitt des Permanentmagneten 28, der dessen
dickster Abschnitt ist, und dessen hinterem Ende, auf dem das Abstandsstück 32 montiert ist.
Die auf den Permanentmagneten 28 aufgebrachte Belastung
kann außerdem
verringert werden, indem das Material des Abstandsstücks 32 geeignet gewählt wird.The permanent magnet 28 is cast into a mold whose thickness (outer diameter) depends on the location in the direction of the central axis 22 changes. For example, in the present embodiment, the permanent magnet 28 is poured into a spindle-shaped configuration which is thickest at the axially middle portion and tapers from there to both ends. This configuration of the permanent magnet 28 was chosen to determine the distribution of the strength of the permanent magnet 28 formed magnetic field 33 (In particular, the strength of the magnetic field components generated by the Hall ICs 34A . 34B to give a predetermined characteristic (for example, a characteristic that comes as close as possible to a linear characteristic, but is actually non-linear). Next has the interior 26a the holder 26 such configuration and size that the thickest portion (in the present embodiment, the middle portion) of the permanent magnet 28 fits. Accordingly, there is the permanent magnet 28 at its middle portion, which is its thickest portion, in close contact with the sidewall 26b the holder 26 , An annular spacer 32 is on the back end of the permanent magnet 28 placed. On its inner surface encloses the spacer 32 close fitting the permanent magnet 28 and on its outer surface is the spacer 32 close to the side wall 26b the holder 26 at. Accordingly, the permanent magnet 28 fixed so that the position of its axis with the central axis 22 the holder 24b coincides in two places, namely the central portion of the permanent magnet 28 , which is its thickest section, and its rear end, on which the spacer 32 is mounted. The on the permanent magnets 28 Applied stress can also be reduced by removing the material of the spacer 32 is suitably chosen.
Der
Innenraum 26a der Halterung 26 ist in zwei Gebiete
unterteilt, und zwar das Gebiet, das sich vor dem mittleren Abschnitt
des Permanentmagneten 28 befindet, und das Gebiet, das
sich hinter dem mittleren Abschnitt des Permanentmagneten 28 befindet.
Ein Druckentlastungsloch 26e, das eine Verbindung zwischen
dem vorderen Gebiet des Innenraums 26a der Halterung 26 und
dem Außenraum
der Halterung 26 (d. h. dem Bewegungsraum 30)
bildet, ist an einer oder mehreren Stellen der Seitenwand 26b der
Halterung 26 ausgebildet. Druckentlastungsnuten (nicht
dargestellt), welche eine Verbindung zwischen dem hinteren Gebiet
des Innenraums 26a der Halterung 26 und dem Außenraum der
Halterung 26 (dem Bewegungsraum 30) herstellen,
sind im Abstandsstück 32 ausgebildet.
In der zuvor erwähnten
Anwendung bei hydraulischen Geräten
ist der Außenraum
der Halterung 26 (der Bewegungsraum 30) mit Hochdruckbetriebsöl angefüllt, und
insbesondere im Fall von Baumaschinen oder dergleichen schwankt
der Öldruck
des Betriebsöls stark.
Sogar in derartigen Fällen
kann der Druckunterschied zwischen dem Innenraum 26a der
Halterung 26 und dem Außenraum (dem Bewegungsraum 30)
gering gehalten werden, bedingt durch die Wirkung der Druckentlastungslöcher 26e in
der Seitenwand 26b und Druckentlastungsnuten des Abstandsstückes 32.
Daher können
Probleme vermieden werden, die dadurch bedingt sind, dass diese
Druckdifferenz übermäßig groß wird.The interior 26a the holder 26 is divided into two areas, the area that is in front of the middle section of the permanent magnet 28 located, and the area located behind the middle section of the permanent magnet 28 located. A pressure relief hole 26e that connects the front area of the interior 26a the holder 26 and the exterior of the bracket 26 (ie the movement space 30 ) is at one or more locations of the sidewall 26b the holder 26 educated. Pressure relief grooves (not shown), which connect between the rear area of the interior 26a the holder 26 and the exterior of the bracket 26 (the movement space 30 ) are in the spacer 32 educated. In the aforementioned application in hydraulic equipment, the outside space is the bracket 26 (the movement space 30 ) filled with high-pressure operating oil, and especially in the case of construction machines or the like, the oil pressure of the operating oil fluctuates greatly. Even in such cases, the pressure difference between the interior 26a the holder 26 and the outside space (the movement space 30 ) are kept low, due to the effect of the pressure relief holes 26e in the sidewall 26b and pressure relief grooves of the spacer 32 , Therefore, problems due to this pressure difference becoming excessively large can be avoided.
Die
Sensorsignale, die von den zuvor erwähnten zwei Hall-ICs 34A, 34B des
Wegsensors 10 ausgegeben werden, werden der Steuereinrichtung 100 immer
zugeführt.
Die Steuereinrichtung 100 nimmt eine Mittelung der Werte
dieser Sensorsignale vor, und basierend auf dem gemittelten Sensorsignalwert
berechnet sie in Echtzeit den vom beweglichen Körper (z. B. einem Proportionalsteuerungsmagnetventil
für das
Bewegen einer hydraulischen Stelleinrichtung) zurückgelegten
Weg und führt
eine vorbestimmte Steueroperation unter Verwendung des berechneten
Weges durch (z. B. betätigt
sie das zuvor erwähnte
Proportionalsteuerungsmagnetventil, oder dergleichen). Hierbei erfolgt
im Verlauf der Zeit eine Abnahme der Stärke des Magnetfeldes 33 des Permanentmagneten 28,
eine Verlagerung oder Schrägstellung
der Axialposition des Permanentmagneten 28, und eine Veränderung
des Verstärkungsfaktors
der Hall-ICs 34A, 34B, mit dem die Magnetfeldstärken in
elektrische Signale umgewandelt werden, derart dass sich die Messkennlinie
des Wegsensors 10 ändert.
Gemäß den Prinzipien
der Erfindung erfasst die Steuereinrichtung 100 die Tendenz
der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen der Messkennlinie
des Wegsensors 10 und korrigiert in Übereinstimmung mit dieser Tendenz
der Veränderungen
das Wegberechnungsverfahren. Es wird dadurch immer eine große Wegmessgenauigkeit
aufrechterhalten.The sensor signals from the aforementioned two Hall ICs 34A . 34B of the displacement sensor 10 are issued to the controller 100 always fed. The control device 100 takes an average of the values of these sensor signals in advance, and based on the averaged sensor signal value, it calculates, in real time, the path traveled by the movable body (eg, a proportional control solenoid for moving a hydraulic actuator) and performs a predetermined control operation using the calculated path (eg, actuates it the aforementioned proportional control solenoid valve, or the like). In this case, a decrease in the strength of the magnetic field takes place over time 33 of the permanent magnet 28 , a displacement or inclination of the axial position of the permanent magnet 28 , and a change in the amplification factor of the Hall ICs 34A . 34B , with which the magnetic field strengths are converted into electrical signals, such that the measuring characteristic of the displacement sensor 10 changes. In accordance with the principles of the invention, the controller detects 100 the tendency of changes over time in the measuring characteristic of the displacement sensor 10 and corrects the route calculation method in accordance with this tendency of the changes. It is thereby always maintained a great Wegmessgenauigkeit.
2 ist
ein Schaltungsdiagramm, welches ein modellhaftes Beispiel eines
extrem einfachen hydraulischen Systems zeigt, bei welchem der Wegsensor 10 und
die Steuereinrichtung 100 Anwendung finden. 2 is a circuit diagram showing a model example of an extremely simple hydraulic system, in which the displacement sensor 10 and the controller 100 Find application.
Zwei
Wegsensoren 10A, 10B, welche den in 1 dargestellten
Aufbau haben, werden in dem in 2 dargestellten
Beispiel verwendet. Der erste Wegsensor 10A ist am Proportionalsteuerungsmagnetventil 300 montiert
und wird zur Erfassung des Stellweges des Steuerschiebers des Ventils 300 verwendet.
Hierbei wird das Ventil 300 zur Ansteuerung einer Stelleinrichtung 500 verwendet,
dadurch dass eine Steuerung der Zufuhr des von einer Hydropumpe 400 zugeführten Öldrucks
zur Stelleinrichtung 500 erfolgt. Der zweite Wegsensor 10B ist
an einem Differenzdrucksensor 600 montiert und wird verwendet, um
den Stellweg des Steuerschiebers des Differenzdrucksensors 600 zu
erfassen. Hierbei wird der Differenzdrucksensor 600 verwendet,
um den Durchsatz des Betriebsöls
zu erfassen, das von der Hydropumpe 400 der Stelleinrichtung 500 oder
dergleichen zugeführt
wird. Bezugszeichen 700 bezeichnet ein Niederdruck-Entlastungsventil,
welches den Öldruck zum
Zeitpunkt eines Lastfreimachens der Hydropumpe 400 (dem
Leerlaufdruck) auf einem vorbestimmten Wert hält. Bezugszeichen 800 bezeichnet
ein Hochdruck-Entlastungsventil, welches den maximalen Öldruck auf
einen vorbestimmten Entlastungsdruck begrenzt. Bezugszeichen 900 bezeichnet
eine Druckmessvorrichtung. Das Niederdruck-Entlastungsventil 700 wird
durch die Steuereinrichtung 100 derart gesteuert, dass
zum Zeitpunkt einer Lastfreischaltung das von der Steuereinrichtung 100 kommende
Signal abgeschaltet ist und ein durch eine Feder bestimmter Druck
eingestellt ist.Two displacement sensors 10A . 10B which the in 1 are shown in the in 2 used example. The first displacement sensor 10A is at the proportional control solenoid valve 300 mounted and is used to detect the travel of the spool of the valve 300 used. Here is the valve 300 for controlling an actuating device 500 used by controlling the supply of the by a hydraulic pump 400 supplied oil pressure to the adjusting device 500 he follows. The second displacement sensor 10B is at a differential pressure sensor 600 mounted and is used to the travel of the spool of the differential pressure sensor 600 capture. Here, the differential pressure sensor 600 used to detect the flow rate of the operating oil coming from the hydraulic pump 400 the adjusting device 500 or the like is supplied. reference numeral 700 denotes a low-pressure relief valve, which the oil pressure at the time of a load release of the hydraulic pump 400 (the idling pressure) holds at a predetermined value. reference numeral 800 denotes a high pressure relief valve which limits the maximum oil pressure to a predetermined relief pressure. reference numeral 900 denotes a pressure measuring device. The low pressure relief valve 700 is through the control device 100 controlled such that at the time of a load release that from the control device 100 coming signal is switched off and a pressure determined by a spring is set.
Ein
Sollsignal wird der Steuereinrichtung 100 von einer Bedieneingabevorrichtung
(z. B. einem Bedienhebel) 200 zugeführt, der durch eine Person
betätigt
wird. In Übereinstimmung
mit diesem Sollsignal betätigt
die Steuereinrichtung 100 das Ventil 300 und steuert
damit die Bewegung der Stelleinrichtung 500. Dabei wird
der Steuereinrichtung 100 vom ersten Wegsensor 10A ein
Sensorsignal zugeführt.
Auf Basis des zugeführten
Sensorsignalwertes berechnet die Steuereinrichtung 100 den
Ist-Stellweg des Steuerschiebers des Ventils 300 und stellt
die Stellgröße des Ventils 300 derart
ein, dass der Ist-Stellweg gleich dem Soll-Stellweg wird. Parallel
zu diesem Steuervorgang des Ventils 300 ”lernt” die Steuereinrichtung 100 im
Wesentlichen in Echtzeit die im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen
der Messkennlinie des ersten Wegsensors 10A, und nach Maßgabe der
Ergebnisse dieses ”Lernens” führt sie eine
Steuerung (nachfolgend als ”lernende
Steuerung” bezeichnet)
zur Korrektur der Berechnung durch, mit der der Ist-Stellweg auf
Basis des Sensorsignalwertes des ersten Wegsensors 10A berechnet wird.A desired signal is the control device 100 from an operator input device (eg, an operating lever) 200 fed, which is operated by a person. In accordance with this command signal, the controller operates 100 the valve 300 and thus controls the movement of the adjusting device 500 , In this case, the control device 100 from the first displacement sensor 10A supplied a sensor signal. Based on the supplied sensor signal value, the controller calculates 100 the actual travel of the spool of the valve 300 and represents the manipulated variable of the valve 300 such that the actual travel becomes equal to the target travel. Parallel to this control process of the valve 300 "Learns" the controller 100 essentially in real time, the changes over time of the measuring characteristic of the first displacement sensor 10A , and according to the results of this "learning", performs a control (hereinafter referred to as "learning control") for correcting the calculation with which the actual displacement based on the sensor signal value of the first displacement sensor 10A is calculated.
Bei
dieser ”lernenden
Steuerung” überwacht die
Steuereinrichtung 100 den Pegel des vom Bedienhebel 200 kommenden
Sollsignals (z. B. eines Spannungssignals). Dieses Sollsignal ist
eine Größe, die
eine Verschiebung des Steuerschiebers des Ventils 300 bewirkt.
Da die Steuereinrichtung 100 das Sollsignal überwacht,
erfasst sie als Prüfpunkte
(Abtastpunkte) diejenigen Zeitpunkte, zu denen der Steuerschieber
des Ventils 300 an einer jeweiligen mehrerer Referenzpositionen
positioniert ist. Beispielsweise sind drei Referenzpositionen festgelegt, und
zwar oberer Totpunkt (Maximalstellwegposition), neutraler Punkt
(Ausgangsposition) und unterer Totpunkt (Minimalstellwegposition).
Dabei handelt es sich bei dem oberen Totpunkt und dem unteren Totpunkt
um die beiden Endpunkte des Wegbereiches des Wegsensors, und beim
neutralen Punkt handelt es sich um den Mittelpunkt des Wegbereiches.
Daher eignen sich diese für
die ”lernende
Steuerung” über den
gesamten Wegbereich.In this "learning control," the controller monitors 100 the level of the control lever 200 coming reference signal (eg a voltage signal). This desired signal is a variable that is a displacement of the spool of the valve 300 causes. As the control device 100 monitors the setpoint signal, it detects as points (sampling points) those times at which the spool of the valve 300 is positioned at a respective one of a plurality of reference positions. For example, three reference positions are set, namely top dead center (maximum travel position), neutral point (home position), and bottom dead center (minimum travel position). The top dead center and the bottom dead center are the two end points of the travel range of the travel sensor, and the neutral point is the midpoint of the travel range. Therefore, these are suitable for the "learning control" over the entire path range.
Wenn
der Pegel des Sollsignals für
einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. eine Sekunde) oder länger unverändert auf
dem maximalen Wert bleibt, dann setzt die Steuereinrichtung 100 voraus,
dass der Steuerschieber auf dem oberen Totpunkt positioniert ist.
Wenn der Pegel des Sollsignals für
einen vorbestimmten Zeitraum (z. B. 1 Sekunde) oder länger unverändert auf
dem neutralen Wert bleibt, geht die Steuereinrichtung 100 davon
aus, dass der Steuerschieber in der neutralen Position positioniert
ist. Wenn der Pegel des Sollsignals für einen vorbestimmten Zeitraum
(z. B. eine Sekunde) oder länger unverändert auf
dem minimalen Wert bleibt, dann urteilt die Steuereinrichtung 100,
dass der Steuerschieber auf dem unteren Totpunkt positioniert ist.
Die Steuereinrichtung 100 speichert als Prüfwerte (Abtastwerte)
für die ”lernende
Steuerung” die
Sensorsignalwerte des ersten Wegsensors 10A an den Prüfpunkten,
die auf diese Weise erfasst werden. Auf Basis der gespeicherten
Prüfwerte
erfasst die Steuereinrichtung 100 die Tendenz der im Verlauf
der Zeit zum Momentanzustand erfolgten Veränderungen der Messkennlinie
des ersten Wegsensors 10A. In Übereinstimmung mit der erfassten
Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen korrigiert die Steuereinrichtung 100 die
Berechnung (z. B. eine Umwandlungstabelle, in welcher die Sensorsignalwerte
des ersten Wegsensors 10A und die jeweiligen Stellwege
einander zugeordnet sind), um den Stellweg aus dem Sensorsignalwert
des ersten Wegsensors 10A zu berechnen.If the level of the target signal remains unchanged at the maximum value for a predetermined period of time (eg, one second) or longer, then the controller sets 100 preceded by the spool being positioned at top dead center. When the level of the target signal remains unchanged at the neutral value for a predetermined period of time (eg, 1 second) or longer, the controller goes 100 assume the spool is in the neutral position. When the level of the target signal is for a predetermined period of time (eg, one second) or longer remains unchanged at the minimum value, then judges the controller 100 in that the spool is positioned at bottom dead center. The control device 100 stores as sensor values (samples) for the "learning controller" the sensor signal values of the first position sensor 10A at the checkpoints that are captured in this way. Based on the stored test values, the controller detects 100 the tendency of the changes in the measuring characteristic of the first position sensor over time to the instantaneous state 10A , In accordance with the detected tendency of the changes over time, the controller corrects 100 the calculation (eg, a conversion table in which the sensor signal values of the first displacement sensor 10A and the respective travel paths are associated with each other) to the travel from the sensor signal value of the first displacement sensor 10A to calculate.
Ein
Sensorsignal wird der Steuereinrichtung 100 vom zweiten
Wegsensor 10B zugeführt.
Auf Basis des zugeführten
Sensorsignalwertes berechnet die Steuereinrichtung 100 den
Stellweg des Steuerschiebers des Differenzdrucksensors 600 und
führt unter
Verwendung des berechneten Stellweges verschiedene (nicht dargestellte)
Steuerungsarten aus. Parallel zu diesem Steuerungsvorgang ”lernt” die Steuereinrichtung 100 im
Wesentlichen in Echtzeit die im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen der
Messkennlinie des zweiten Wegsensors 10B, und nach Maßgabe der
Ergebnisse dieses ”Lernens” führt sie
eine ”lernende
Steuerung” zur
Korrektur der Berechnung aus, mit der der Stellweg auf Basis des Sensorsignalwertes
des zweiten Wegsensors 10B berechnet wird.A sensor signal is the control device 100 from the second displacement sensor 10B fed. Based on the supplied sensor signal value, the controller calculates 100 the travel of the spool of the differential pressure sensor 600 and executes various types of control (not shown) using the calculated travel. Parallel to this control process "learns" the controller 100 essentially in real time, the changes over time of the measuring characteristic of the second displacement sensor 10B and, according to the results of this "learning", it performs a "learning control" to correct the calculation, with which the travel based on the sensor signal value of the second displacement sensor 10B is calculated.
Bei
dieser ”lernenden
Steuerung” überwacht die
Steuereinrichtung 100, zusätzlich zu dem zuvor erwähnten Sollsignal,
den durch die Druckmessvorrichtung 900 erfassten Druckwert.
Dieser Druckwert gibt den Durchsatz des Betriebsöls wieder (den Differenzdruck
an der Drossel), welches ein Faktor ist, der eine Verschiebung des
Steuerschiebers des Differenzdrucksensors 600 bewirkt.
Bedingt dadurch, dass die Steuereinrichtung 100 den Druckwert
der Druckmessvorrichtung 900 gemeinsam mit dem Sollsignal
des Bedienhebels 200 überwacht,
erfasst die Steuereinrichtung 100 als Prüfpunkte
diejenigen Zeitpunkte, bei welchen sich der Steuerschieber des Differenzdrucksensors 600 auf
einer jeweiligen mehrerer vorbestimmter Referenzpositionen befindet.
Beispielsweise sind zwei Positionen als Referenzpositionen festgelegt,
und zwar die Position zum Zeitpunkt einer Lastfreischaltung (Zeitpunkt
mit einem Durchsatz von Null, Zeitpunkt mit einem Differenzdruck
von Null), und die Position zum Zeitpunkt maximalen Druckes (Zeitpunkt
maximalen Durchsatzes, Zeitpunkt maximalen Differenzdruckes). Dabei
sind, da es sich bei den Positionen zum Zeitpunkt eines Differenzdrucks
von Null sowie zum Zeitpunkt eines maximalen Differenzdrucks um
die beiden Endpunkte des üblichen
Wegbereiches des Differenzdrucksensors 600 während des
Betriebs handelt, diese Positionen für eine ”lernende Steuerung” über den
gesamten Wegbereich geeignet.In this "learning control," the controller monitors 100 , in addition to the aforementioned reference signal, by the pressure measuring device 900 recorded pressure value. This pressure value represents the flow rate of the operating oil (the differential pressure at the throttle), which is a factor that is a displacement of the spool of the differential pressure sensor 600 causes. Due to the fact that the control device 100 the pressure value of the pressure measuring device 900 together with the reference signal of the operating lever 200 monitors, detects the control device 100 as checkpoints those times at which the spool of the differential pressure sensor 600 is located at a respective one of a plurality of predetermined reference positions. For example, two positions are set as reference positions, namely, the position at the time of load-lock (zero-time, zero-differential time), and the maximum-time position (maximum-time, maximum-differential-pressure). In this case, since the positions at the time of a differential pressure of zero and at the time of a maximum differential pressure are the two end points of the usual travel range of the differential pressure sensor 600 During operation, these positions are suitable for "learning control" throughout the pathway.
Wenn
das Sollsignal vom Bedienhebel 200 für einen vorgegebenen Zeitraum
(z. B. eine Sekunde) oder länger
unverändert
auf dem neutralen Punkt bleibt und der Druckwert der Druckmessvorrichtung 900 für einen
vorgegebenen Zeitraum (z. B. 1 Sekunde) oder länger auf dem Druckfreischaltungsdruck des
Niederdruck-Entlastungsventils 700 bleibt, urteilt die
Steuereinrichtung 100, dass sich der Steuerschieber in
der Position zu einem Zeitpunkt eines Differenzdrucks von Null befindet.
Wenn sich der Druckwert für
einen vorgegebenen Zeitraum (z. B. 1 Sekunde) oder länger auf
dem Entlastungsdruck des Hochdruck-Entlastungsventils 800 befindet,
geht die Steuereinrichtung 100 davon aus, dass sich der Steuerschieber
in der Position zu einem Zeitpunkt eines maximalen Differenzdrucks
befindet. Die Steuereinrichtung 100 speichert als Prüfwerte für die ”lernende
Steuerung” die
Sensorsignalwerte des zweiten Wegsensors 10b als auf diese
Weise erfasste Prüfwerte.
Auf Basis dieser gespeicherten Prüfwerte erfasst die Steuerung 100 die
Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgten Veränderungen der Messkennlinie des
zweiten Wegsensors 10B gegenüber dem bisherigen. Nach Maßgabe der
erfassten Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgten Veränderungen
korrigiert die Steuereinrichtung 100 die Berechnung (z.
B. eine Umwandlungstabelle, in welcher die Sensorsignalwerte des
zweiten Wegsensors 10B und die Stellwege in Beziehung zueinander
gesetzt sind), um aus dem Sensorsignalwert des zweiten Wegsensors 10B den
Stellweg zu berechnen.When the reference signal from the operating lever 200 remains unchanged at the neutral point for a predetermined period of time (eg one second) or longer and the pressure value of the pressure measuring device 900 for a predetermined period of time (eg, 1 second) or longer at the pressure release pressure of the low pressure relief valve 700 remains, judges the controller 100 in that the spool is in position at a time of zero differential pressure. If the pressure is at the discharge pressure of the high pressure relief valve for a specified period of time (eg 1 second) or longer 800 is located, the controller goes 100 assume that the spool is in position at a time of maximum differential pressure. The control device 100 stores as sensor values for the "learning controller" the sensor signal values of the second position sensor 10b as test values recorded in this way. Based on these stored test values, the controller detects 100 the tendency of the changes in the measuring characteristic of the second displacement sensor over time 10B compared to the previous one. In accordance with the detected tendency of the changes made over time, the controller corrects 100 the calculation (eg, a conversion table in which the sensor signal values of the second displacement sensor 10B and the travel paths are related) from the sensor signal value of the second travel sensor 10B to calculate the travel.
3 zeigt
den Aufbau der Steuereinrichtung 100, und insbesondere
eine Struktur zur Ausführung
einer Steuerung für
die Verschiebung des Steuerschiebers des Ventils 300 sowie
zum Ausführen
einer ”lernenden
Steuerung” der
im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen beim ersten Wegsensor 10A,
die parallel mit der zuvor erwähnten
Steuerung ausgeführt
wird. 3 shows the structure of the control device 100 , and more particularly to a structure for executing a control for shifting the spool of the valve 300 and performing a "learning control" of the changes over time in the first displacement sensor 10A which is executed in parallel with the aforementioned control.
Wie
in 3 dargestellt, ist die Steuereinrichtung 100 mit
der Bedieneingabevorrichtung (z. B. dem Bedienhebel) 200,
dem Ventil 300, und dem Wegsensor 10A elektrisch
verbunden, welcher sich am Ventil 300 befindet. Die Steuereinrichtung 100 hat die
Funktion, eine Regelung (= Steuerung mit Rückführung) des Stellweges des Steuerschiebers
des Ventils 300 (d. h. des Öldruckes, den das Ventil 300 an
die Stelleinrichtung 500 leitet) nach Maßgabe der Bedienung
der Bedieneingabevorrichtung 200 durch eine Bedienperson
durchzuführen,
sowie auch, parallel zu dieser Regelungsoperation, die Funktion
einer ”lernenden
Steuerung” durchzuführen, welche die
im Moment vorliegende Messkennlinie des Wegsensors 10A im
Wesentlichen in Echtzeit ”lernt” und in Übereinstimmung
mit den Ergebnissen des ”Lernens” die Berechnung
korrigiert, mit der aus dem Sensorsignalwert des Wegsensors 10A der
Weg bestimmt wird.As in 3 is shown, the control device 100 with the operating input device (eg the operating lever) 200 , the valve 300 , and the displacement sensor 10A electrically connected, which is located on the valve 300 located. The control device 100 has the function, a control (= control with feedback) of the travel of the spool of the valve 300 (ie the oil pressure that the valve 300 to the adjusting device 500 conducts) in accordance with the operation of the operation input device 200 performed by an operator, as well as, in parallel to this control operation, the function ei ner "learning controller" perform, which is the currently present measuring characteristic of the displacement sensor 10A essentially "learning" in real-time and, in accordance with the results of "learning", correcting the calculation using the sensor signal value of the displacement sensor 10A the way is determined.
Zuerst
wird die Regelungsfunktion beschrieben.First
the control function is described.
Bei 101 wird
ein von der Bedieneingabevorrichtung 200 ausgegebenes Sollsignal
der Steuereinrichtung 100 zugeführt, und die Steuereinrichtung 100 wandelt
das eingegebene Sollsignal IS in einen Sollweg Dp_s (Soll-Stellweg)
für das
Ventil 300 um. Weiter wird bei 108 ein vom Wegsensor 1 ausgegebenes
Sensorsignal P (im Fall eines Hall-ICs ein Spannungssignal, nachfolgend
als ”Sensorspannungssignal” bezeichnet)
der Steuereinrichtung 100 zugeführt. Dann berechnet bei 109,
basierend auf den zu den jeweiligen Zeitpunkten zugeführten Sensorspannungssignalen
P, die Steuereinrichtung einen Istweg (Ist-Stellweg) Dp_p des Ventils 300.
Als Berechnungsverfahren wird ein Verfahren verwendet, bei welchem
das zugeführte
Sensorspannungssignal P dadurch in den Istweg Dp_p umgewandelt wird,
dass Bezug genommen wird auf eine Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111,
in welcher zu verschiedenen Sensorspannungssignalwerten basierend
auf der Messkennlinie des Wegsensors 10A zugehörige Wege
festgelegt sind. Dann berechnet bei 103 die Steuereinrichtung 100 eine
Regel-Abweichung Dp_s–Dp_p
zwischen dem Sollweg Dp_s und dem Istweg Dp_p. Anschließend, bei 105,
berechnet die Steuereinrichtung 100, basierend auf dieser
Regel-Abweichung des Weges Dp_s–Dp_p,
eine Öldruck-Stellgröße für das Ventil 300.
Im folgenden 107 berechnet die Steuereinrichtung 100,
basierend auf dieser Öldruck-Stellgröße, eine
Steuerstrom-Stellgröße für das Ventil 300,
und auf Basis dieser Steuerstrom-Stellgröße wird der Steuerstrom eingestellt,
der zum Ventil 300 fließt.at 101 becomes one of the operation input device 200 output desired signal of the control device 100 supplied, and the control device 100 converts the input desired signal IS into a desired path Dp_s (setpoint travel) for the valve 300 around. Next will be added 108 one from the displacement sensor 1 outputted sensor signal P (in the case of a Hall IC, a voltage signal, hereinafter referred to as "sensor voltage signal") of the control device 100 fed. Then calculated at 109 based on the sensor voltage signals P supplied at the respective times, the control means an actual path (actual travel) Dp_p of the valve 300 , As the calculation method, a method is used in which the supplied sensor voltage signal P is converted into the actual path Dp_p by referring to a sensor voltage-path conversion table 111 in which various sensor voltage signal values based on the measurement characteristic of the displacement sensor 10A associated routes are defined. Then calculated at 103 the controller 100 a rule deviation Dp_s-Dp_p between the target path Dp_s and the actual path Dp_p. Subsequently, at 105 calculates the controller 100 based on this rule deviation of the path Dp_s-Dp_p, an oil pressure manipulated variable for the valve 300 , Hereinafter 107 calculates the controller 100 , based on this oil pressure manipulated variable, a control current manipulated variable for the valve 300 , and on the basis of this control current manipulated variable, the control current is set, which is the valve 300 flows.
Als
nächstes
wird die Funktion der ”lernenden
Steuerung” im
Block 113 von 3 beschrieben. 4 zeigt
den Ablauf dieser ”lernenden
Steuerung”. Anschließend wird
die Verarbeitung der ”lernenden Steuerung” mit Bezug
auf 3 und 4 beschrieben.Next, the function of the "learning controller" in the block 113 from 3 described. 4 shows the sequence of this "learning control". Subsequently, the processing of "learning control" with reference to 3 and 4 described.
Bei
der ”lernenden
Steuerung” 113 erfasst die
Steuereinrichtung 100 auf Basis des Sollsignals IS der
Bedieneingabevorrichtung 200 als Prüfpunkte diejenigen Zeitpunkte,
bei welchen mit Gewissheit davon auszugehen ist, dass der Istweg
Dp_p des Ventils 300 dem einer jeweiligen von mehreren
vorbestimmten Referenzpositionen entspricht. Dabei handelt es sich
bei den mehreren Referenzpositionen beispielsweise um einen oberen
Totpunkt (maximaler Stellweg) Bmax, einen unteren Totpunkt (minimaler
Stellweg) Bmin, und einen neutralen Punkt (Null-Verschiebung) A,
welche in dem Graph im Block 101 in 3 dargestellt
sind. Diese können
als repräsentative
Punkte bezeichnet werden, welche die Kennlinie über den gesamten Wegbereich
angeben. Wenn das von der Bedieneingabevorrichtung 200 kommende
Sollsignal IS den maximalen Stellweg (oberer Totpunkt) Bmax, den
minimalen Stellweg (unterer Totpunkt) Bmin, bzw. die Null-Verschiebung
(neutraler Punkt) A kontinuierlich für einen vorgegebenen Zeitraum
(z. B. 1 Sekunde) anzeigt, erfasst die Steuereinrichtung 100 diese
Zeitpunkte als Prüfpunkte
(Schritt 122 von Block 120 in 4).
Zu diesen drei Prüfzeitpunkten
kann mit Gewissheit davon ausgegangen werden, dass der Steuerschiebers des
Ventils 300 sich am oberen Totpunkt Bmax, dem unteren Totpunkt
Bmin, bzw. dem neutralen Punkt A befindet.In the "learning control" 113 detects the control device 100 on the basis of the desired signal IS of the operating input device 200 as checkpoints those times at which it can be assumed with certainty that the actual path Dp_p of the valve 300 corresponding to a respective one of a plurality of predetermined reference positions. For example, the plurality of reference positions are a top dead center (maximum travel) Bmax, a bottom dead center (minimum travel) Bmin, and a neutral point (zero shift) A, which are shown in the graph in the block 101 in 3 are shown. These can be referred to as representative points which indicate the characteristic over the entire path range. If that from the control input device 200 The next reference signal IS, which indicates the maximum travel (top dead center) Bmax, the minimum travel (bottom dead center) Bmin, and the zero offset (neutral point) A continuously for a predetermined period of time (eg 1 second), is detected by the control device 100 these times as checkpoints (step 122 from block 120 in 4 ). At these three test times can be assumed with certainty that the spool of the valve 300 is at the top dead center Bmax, the bottom dead center Bmin, and the neutral point A, respectively.
Die
Steuereinrichtung 100 erhält als jeweilige Prüfwerte die
Spannungssignale P, die vom Wegsensor 10A an den zuvor
erwähnten
drei Prüfpunkten
ausgegeben werden, d. h. den oberen Totpunkt-Spannungssignalwert PBmax, der dem oberen Totpunkt
Bmax entspricht, den unteren Totpunkt-Spannungssignalwert PBmin, der dem unteren Totpunkt
Bmin entspricht, und den neutralen Spannungssignalwert PA, der dem
neutralen Punkt A entspricht (Schritt 124 der Prüfverarbeitung 120 von 4).
Die erhaltenen Prüfwerte
werden in einem in 4 dargestellten Prüfwertspeicher 126 gespeichert.The control device 100 receives as the respective test values the voltage signals P from the displacement sensor 10A at the aforementioned three check points, ie, the top dead center voltage signal value PBmax corresponding to the top dead center Bmax, the bottom dead center voltage signal value PBmin corresponding to the bottom dead center Bmin, and the neutral voltage signal value PA corresponding to the neutral point A. (Step 124 the test processing 120 from 4 ). The obtained test values are stored in a 4 illustrated test value memory 126 saved.
Die
Steuereinrichtung 100 überprüft, ob eine Unregelmäßigkeit
bei den erhaltenen Prüfwerten
auftritt (Schritt 132 der Unregelmäßigkeitbestimmungsverarbeitung 130 von 4).
Diese Unregelmäßigkeitsbestimmung
wird beispielsweise wie folgt ausgeführt. Die Steuereinrichtung 100 weist
einen Einstellwertspeicher 134 wie in 4 dargestellt
auf. Die Spannungssignalwerte (welche nachfolgend als ”anfängliche
Spannungssignalwerte” bezeichnet
werden) PBmax(0), PBmin(0) und PA(0), die der Wegsensor 10A im
Anfangsstadium am oberen Totpunkt Bmax, am unteren Totpunkt Bmin
bzw. am neutralen Punkt A ausgibt, sind vorab im Vorgabewertspeicher 134 gespeichert.
Diese anfänglichen
Spannungssignalwerte PBmax(0) PBmin(0), und PA(0) drücken die
zu Anfang erfasste Kennlinie vor der tatsächlichen Verwendung des Wegsensors 10A aus,
z. B. die eingestellte Kennlinie, die in der Fabrik während einer Überprüfung vor
dem Versand gemessen wurde. Die Steuereinrichtung 100 berechnet
die Differenzen zwischen den erhaltenen Prüfwerten und den zu Anfang eingestellten
Werten, welche diesen Prüfwerten
entsprechen. Wenn die Differenz größer ist als ein vorbestimmter
Schwellenwert, urteilt die Steuereinrichtung 100, dass
bei dem Prüfwert
eine Unregelmäßigkeit
vorliegt. Und zwar ermittelt die Steuereinrichtung 100,
ob die folgenden Bedingungen erfüllt
sind oder nicht, wobei PBmax, PBmin und PA die erhaltenen Prüfwerte sind,
PBmax(0), PBmin(0) und PA(0) die anfänglichen Spannungssignalwerte
sind, und ΔPBmax_NG, ΔPBmin_NG
und ΔPA_NG
die Schwellenwerte sind: |PBmax – PBmax(0)| < ΔPBmax_NG (1) |PBmin – PBmin(0)| < ΔPBmin_NG (2) |PA – PA(0)| < ΔPA_NG (3) The control device 100 checks whether an irregularity occurs in the received test values (step 132 the abnormality determination processing 130 from 4 ). This irregularity determination is carried out, for example, as follows. The control device 100 has a set value memory 134 as in 4 shown on. The voltage signal values (hereinafter referred to as "initial voltage signal values") PBmax (0), PBmin (0), and PA (0), which are the displacement sensor 10A in the initial stage at the top dead center Bmax, at the bottom dead center Bmin or at the neutral point A outputs are in advance in the default value memory 134 saved. These initial voltage signal values PBmax (0) PBmin (0), and PA (0) express the initially detected characteristic before the actual use of the displacement sensor 10A out, z. For example, the set characteristic measured in the factory during a pre-shipment check. The control device 100 calculates the differences between the obtained test values and the initially set values corresponding to these test values. If the difference is greater than a predetermined threshold, the controller judges 100 in that there is an irregularity in the test value. And that determines the control device 100 whether the following conditions are satisfied or not, where PBmax, PBmin and PA are the obtained check values, PBmax (0), PBmin (0) and PA (0) are the initial voltage signal values, and ΔPBmax_NG, ΔPBmin_NG and ΔPA_NG are the thresholds: PBmax - PBmax (0) | <ΔPBmax_NG (1) | PBmin - PBmin (0) | <ΔPBmin_NG (2) | PA - PA (0) | <ΔPA_NG (3)
Wenn
irgendeine der oben angegebenen Bedingungen erfüllt ist, ist davon auszugehen,
dass irgendeine Art von Unregelmäßigkeit
im Wegsensor 10A vorliegt, und daher führt die Steuereinrichtung 100 eine
Unregelmäßigkeitsbearbeitung
durch (Schritt 115), beispielsweise warnt sie die Bedienperson.
Wenn die oben angegebenen Bedingungen nicht erfüllt sind, wird davon ausgegangen,
dass die erhaltenen Prüfwerte
normal sind.If any of the above conditions is met, it can be assumed that some kind of irregularity in the displacement sensor 10A is present, and therefore the controller performs 100 an irregularity processing by (step 115 ), for example, it warns the operator. If the above conditions are not met, it is assumed that the test values obtained are normal.
Wenn
drei normale Prüfwerte
PBmax, PBmin und PA, welche dem oberen Totpunkt Bmax, dem unteren
Totpunkt Bmin und dem neutralen Punkt A entsprechen, innerhalb eines
vorbestimmten Zeitraums erhalten werden, ermittelt die Steuereinrichtung 100 die
Tendenz der Veränderung
der Kennlinie des Wegsensors 10A unter Verwendung dieser
drei Prüfwerte
PBmax, PBmin und PA. Auf Basis von dieser Tendenz korrigiert die
Steuereinrichtung 100 die Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111 (Umwandlungstabellen-Korrekturverarbeitung 140 in 4).
Diese Korrekturverarbeitung wird beispielsweise wie folgt ausgeführt.When three normal check values PBmax, PBmin and PA corresponding to top dead center Bmax, bottom dead center Bmin and neutral point A are obtained within a predetermined period of time, the controller determines 100 the tendency of changing the characteristic of the displacement sensor 10A using these three test values PBmax, PBmin and PA. Based on this tendency, the controller corrects 100 the sensor voltage-path conversion table 111 (Conversion table correction processing 140 in 4 ). This correction processing is performed, for example, as follows.
Wenn
die Prüfwerte,
welche momentan bei der Korrekturverarbeitung verwendet werden,
mit PBmax, PBmin und PA bezeichnet werden, die Spannungssignalwerte,
welche den Referenzpositionen (oberer Totpunkt Bmax, unterer Totpunkt
Bmin und neutraler Punkt A) entsprechen und welche im Moment in
der Sensorspannungs-Weg-Umwandlungstabelle 111 festgelegt
sind, mit PBmax(n), PBmin(n) und PA(n) bezeichnet werden, und die
nach der Korrektur bestehenden Spannungssignalwerte, welche den
Referenzpositionen entsprechen und in der Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111 neu festgelegt
werden, mit PBmax(n + 1), PBmin(n + 1) und PA(n + 1) bezeichnet
werden, führt
die Steuereinrichtung 100 eine Berechnung (Schritt 142 in 4)
der nach der Korrektur vorliegenden Spannungssignalwerte PBmax(n
+ 1), PBmin(n + 1) und PA(n + 1), welche den Referenzpositionen
entsprechen, durch und zwar unter Verwendung der folgenden Formeln: PBmax(n + 1) = PBmax(n) + α(PBmax – PBmax(n)) (4) PBmin(n + 1) = PBmin(n) + α(PBmin – PBmin(n)) (5) PA(n + 1) = PA(n) + α(PBmax – PA(n)) (6) When the test values currently used in the correction processing are denoted by PBmax, PBmin and PA, the voltage signal values corresponding to the reference positions (top dead center Bmax, bottom dead center Bmin and neutral point A) and which currently in the sensor voltage path conversion table 111 are designated as PBmax (n), PBmin (n) and PA (n), and the post-correction voltage signal values corresponding to the reference positions and in the sensor voltage-to-path conversion table 111 to be reset, denoted by PBmax (n + 1), PBmin (n + 1) and PA (n + 1), the controller executes 100 a calculation (step 142 in 4 ) the post-correction voltage signal values PBmax (n + 1), PBmin (n + 1) and PA (n + 1) corresponding to the reference positions by using the following formulas: PBmax (n + 1) = PBmax (n) + α (PBmax - PBmax (n)) (4) PBmin (n + 1) = PBmin (n) + α (PBmin - PBmin (n)) (5) PA (n + 1) = PA (n) + α (PBmax - PA (n)) (6)
Dabei
geben (PBmax – PBmax(n)),
(PBmin – PBmin(n))
und (PA – PA(n)
im jeweiligen zweiten Term auf der rechten Seite der oben angegebenen drei
Formeln die Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen
der Messkennlinie über den
gesamten Wegbereich des Wegsensors 10A an. Der Faktor α in diesen
drei Termen ist der Korrekturfaktor, durch den eingestellt wird,
in welchem Maße die
Sensorspannungs-Weg-Umwandlungstabelle 111 die Tendenz
der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen der Messkennlinie
reflektiert, und dieser ist ein positiver Wert kleiner 1 (z. B.
0,1). Demgemäß bedeuten
die rechten Seiten der oben angegebenen Formeln, dass die Spannungssignalwerte Pbmax(n),
Pbmin(n) und PA(n), die in der Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111 festgelegt sind,
in Richtung der Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen
der Messkennlinie des Wegsensors 10A zu verschieben sind.Here, (PBmax - PBmax (n)), (PBmin - PBmin (n)) and (PA - PA (n) in the respective second term on the right side of the above three formulas tend to change over time Measuring characteristic over the entire travel range of the displacement sensor 10A at. The factor α in these three terms is the correction factor used to set to what extent the sensor voltage-path conversion table 111 the tendency of changes in the measuring characteristic over time is reflected, and this is a positive value less than 1 (eg 0.1). Accordingly, the right-hand sides of the formulas given above mean that the voltage signal values Pbmax (n), Pbmin (n) and PA (n) shown in the sensor voltage-path conversion table 111 are set, in the direction of the tendency of the changes in the measurement characteristic of the displacement sensor over time 10A to move.
Bedingt
dadurch, dass die Steuereinrichtung 100 eine Korrekturberechnung
unter Verwendung der nach der Korrektur vorliegenden Spannungssignalwerte
Pbmax(n + 1), PBmin(n + 1) und PA(n + 1) ausführt, welche den Referenzpositionen
entsprechen und durch die oben angegebenen Formeln bestimmt sind,
führt die
Steuereinrichtung 100 auch eine Berechnung der nach der
Korrektur vorhandenen Spannungssignalwerte durch, die, abgesehen von
denen der Referenzpositionen, verschiedenen Wegen im gesamten Wegbereich
entsprechen (Schritt 144 in 4). Dann
führt die
Steuereinrichtung 100 eine Ersetzung (Schritt 146 in 4)
der Spannungssignalwerte PBmax(n), PA(n), ..., PBmin(n) durch, welche
den verschiedenen Wegen Dp_pmax, ..., 0, ..., Dp_pmin des gesamten
Wegbereiches entsprechen und im Moment in der Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111 eingestellt sind,
und zwar ersetzt sie diese durch die nach der Korrektur vorhandenen
Spannungssignalwerte PBmax(n + 1), ..., PA(n + 1), ..., PBmin(n
+ 1), welche wie zuvor beschrieben berechnet wurden. Auf diese Weise
erfolgt eine Korrektur der Spannungssignalwerte, welche in der Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111 eingestellt
sind, und zwar in einer Richtung, dass die Unterschiede zwischen
den Spannungssignalwerten, die den Referenzpositionen entsprechen
und in der Sensorspannung-Weg-Umwandlungstabelle 111 eingestellt
sind, und den diesen Referenzpositionen entsprechenden Prüfwerten klein
werden (d. h. in Richtung der Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden
Veränderung
der Messkennlinie des Wegsensors 10A). Bedingt durch diese Korrektur
wird, wie als Beispiel in der Umwandlungstabelle 111 von 3 dargestellt,
die durch eine durchgezogene Linie dargestellte vorhergehende Umwandlungskennlinie 150 über den
gesamten Wegbereich in Richtung der Veränderungstendenz der Messkennlinie
korrigiert, wie durch die Pfeile dargestellt, und wird zu der durch
die strichpunktierte Linie 152 dargestellten neuen Umwandlungskennlinie.Due to the fact that the control device 100 performs a correction calculation using the post-correction voltage signal values Pbmax (n + 1), PBmin (n + 1) and PA (n + 1) corresponding to the reference positions and determined by the formulas given above, the controller performs 100 also a calculation of the voltage signal values present after the correction, which, apart from those of the reference positions, correspond to different paths in the entire path range (step 144 in 4 ). Then the controller performs 100 a replacement (step 146 in 4 ) of the voltage signal values PBmax (n), PA (n),..., PBmin (n) which correspond to the different paths Dp_pmax,..., 0,..., Dp_pmin of the entire path range and, at the moment, in the sensor voltage pathway converting table 111 are set, and they are replaced by the post-correction voltage signal values PBmax (n + 1), ..., PA (n + 1), ..., PBmin (n + 1) calculated as described above , In this way, a correction of the voltage signal values, which in the sensor voltage-path conversion table 111 are adjusted, in one direction, that the differences between the voltage signal values corresponding to the reference positions and in the sensor voltage-path conversion table 111 are set, and the test values corresponding to these reference positions become small (ie, in the direction of the tendency of the change in the measuring characteristic of the displacement sensor over time 10A ). Due to this correction is, as an example in the conversion table 111 from 3 represented by a solid line preceding Conversion characteristic 150 is corrected over the entire path range in the direction of the change tendency of the measurement characteristic, as shown by the arrows, and becomes the by the dashed line 152 represented new conversion characteristic.
Die
zuvor beschriebenen Korrekturoperationen der Umwandlungstabelle 111 werden
während der
ganzen Zeit der Verwendung des Wegsensors 10A ausgeführt. Auf
diese Weise wird für
eine Anpassung der Inhalte der Umwandlungstabelle 111 an
die aktuelle Messkennlinie des Wegsensors 10A gesorgt,
und zwar im Wesentlichen in Echtzeit. Demgemäß werden, auch wenn es im Verlauf der
Zeit erfolgende Veränderungen
der Messkennlinie des Wegsensors 10A gibt, immer genaue
Wegmessergebnisse erzielt. Weiter ist es auf Basis der Tendenz der
im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen der Messkennlinie
des Wegsensors 10A, die wie zuvor beschrieben erfasst wird,
nicht nur möglich,
eine Korrektur des Wegberechnungsverfahrens, sondern auch eine Vorhersage
eines zukünftigen
Auftretens von Unregelmäßigkeiten
beim Wegsensor 10A und dergleichen durchzuführen.The previously described correction operations of the conversion table 111 be during the whole time of using the displacement sensor 10A executed. This will allow for an adaptation of the contents of the conversion table 111 to the current measuring characteristic of the displacement sensor 10A taken care of, essentially in real time. Accordingly, even if there are changes over time in the measuring characteristic of the displacement sensor 10A There are always accurate odometer results. Further, it is based on the tendency of changes in the measurement characteristic of the displacement sensor over time 10A which is detected as described above, not only possible to correct the route calculation method, but also a prediction of future occurrence of irregularities in the path sensor 10A and the like.
Im
Vorhergehenden wurde ein Ausführungsbeispiel
der Erfindung beschrieben, jedoch ist dieses Ausführungsbeispiel
lediglich ein Beispiel zur Erläuterung
der Erfindung und bedeutet nicht, dass der Schutzumfang der Erfindung
lediglich auf dieses Ausführungsbeispiel
eingeschränkt
ist. Die Erfindung kann in weiteren verschiedenen Formen ausgeführt sein,
ohne von den Hauptmerkmalen der Erfindung abzuweichen.in the
The foregoing has been an embodiment
of the invention, however, this embodiment is
just an example for explanation
of the invention and does not mean that the scope of the invention
only to this embodiment
limited
is. The invention may be embodied in other various forms,
without departing from the main features of the invention.
Beispielsweise
ist es möglich,
in den zuvor erwähnten
Formeln 4, 5 und 6 anstelle der zweiten Terme α(PBmax – PBmax(n)), α(PBmin – PBmin(n)) und α(PA – PA(n))
auf der rechten Seite Korrekturschritte konstanter Größe zu verwenden,
welche die gleiche Polarität
wie die Kennlinienveränderungstendenz
(PBmax – PBmax(n)),
(PBmin – PBmin(n))
und (PA – PA(n))
haben.For example
Is it possible,
in the aforementioned
Formulas 4, 5 and 6 replace the second terms α (PBmax - PBmax (n)), α (PBmin - PBmin (n)) and α (PA - PA (n))
on the right side to use corrective steps of constant size
which is the same polarity
like the characteristic change trend
(PBmax - PBmax (n)),
(PBmin - PBmin (n))
and (PA - PA (n))
to have.
