DE102005020876B4 - Displacement measuring device - Google Patents

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Abstract

Wegmessvorrichtung, welche einen von einem beweglichen Körper zurückgelegten Weg unter Verwendung eines Wegsensors (10) misst, der ein Sensorsignal (P) ausgibt, dessen Wert dem vom beweglichen Körper zurückgelegten Weg entspricht, wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Wegberechnungseinheit, welche den vom beweglichen Körper zurückgelegten Weg auf der Basis des Wertes des vom Wegsensor (10) ausgegebenen Sensorsignals (P) berechnet;
eine Zeitmesseinheit, welche als Prüfpunkte Zeitpunkte erfasst, zu denen der bewegliche Körper an einer jeweiligen mehrerer vorbestimmter Referenzpositionen (Bmax, Bmin und A) positioniert ist;
eine Prüfeinheit, welche als Prüfwerte (PBmax, PBmin und PA), die den jeweiligen Referenzpositionen (Bmax, Bmin und A) entsprechen, Werte des Sensorsignals (P) ermittelt, die vom Wegsensor (10) an jeweiligen durch die Zeitmesseinheit erfassten Prüfpunkten ausgegeben werden; und
eine Korrektureinheit, welche basierend auf den Prüfwerten (PBmax, PBmin und PA), die durch die Prüfeinheit erhalten werden, eine Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen einer Kennlinie des Wegsensors...
A path measuring device which measures a path traveled by a movable body using a displacement sensor (10) which outputs a sensor signal (P) whose value corresponds to the distance traveled by the mobile body, the device comprising:
a route calculation unit that calculates the travel traveled by the moving body based on the value of the sensor signal (P) output from the travel sensor (10);
a time measuring unit which detects, as check points, times at which the movable body is positioned at a respective one of a plurality of predetermined reference positions (Bmax, Bmin and A);
a test unit which determines, as test values (PBmax, PBmin and PA) corresponding to the respective reference positions (Bmax, Bmin and A), values of the sensor signal (P) output by the position sensor (10) at respective test points detected by the time measuring unit ; and
a correction unit which, based on the test values (PBmax, PBmin and PA) obtained by the test unit, has a tendency of changes in a characteristic of the displacement sensor over time ...

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Figure 00000001

Description

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.

Claims (4)

Wegmessvorrichtung, welche einen von einem beweglichen Körper zurückgelegten Weg unter Verwendung eines Wegsensors (10) misst, der ein Sensorsignal (P) ausgibt, dessen Wert dem vom beweglichen Körper zurückgelegten Weg entspricht, wobei die Vorrichtung aufweist: eine Wegberechnungseinheit, welche den vom beweglichen Körper zurückgelegten Weg auf der Basis des Wertes des vom Wegsensor (10) ausgegebenen Sensorsignals (P) berechnet; eine Zeitmesseinheit, welche als Prüfpunkte Zeitpunkte erfasst, zu denen der bewegliche Körper an einer jeweiligen mehrerer vorbestimmter Referenzpositionen (Bmax, Bmin und A) positioniert ist; eine Prüfeinheit, welche als Prüfwerte (PBmax, PBmin und PA), die den jeweiligen Referenzpositionen (Bmax, Bmin und A) entsprechen, Werte des Sensorsignals (P) ermittelt, die vom Wegsensor (10) an jeweiligen durch die Zeitmesseinheit erfassten Prüfpunkten ausgegeben werden; und eine Korrektureinheit, welche basierend auf den Prüfwerten (PBmax, PBmin und PA), die durch die Prüfeinheit erhalten werden, eine Tendenz der im Verlauf der Zeit erfolgenden Veränderungen einer Kennlinie des Wegsensors (10) berechnet und das Berechnungsverfahren der Wegberechnungseinheit nach Maßgabe der berechneten Veränderungstendenz korrigiert.A path measuring device which detects a path traveled by a movable body using a displacement sensor (US Pat. 10 ) outputting a sensor signal (P) whose value corresponds to the path traveled by the movable body, the device comprising: a path calculation unit which determines the distance traveled by the mobile body on the basis of the value of the sensor ( 10 ) outputted sensor signal (P); a time measuring unit which detects, as check points, times at which the movable body is positioned at a respective one of a plurality of predetermined reference positions (Bmax, Bmin and A); a test unit, which as test values (PBmax, PBmin and PA), which correspond to the respective reference positions (Bmax, Bmin and A), determines values of the sensor signal (P) which are transmitted by the position sensor ( 10 ) are output at respective test points detected by the time measuring unit; and a correction unit which, based on the test values (PBmax, PBmin and PA) obtained by the test unit, has a tendency of changes in a characteristic of the displacement sensor over time (FIG. 10 ) and corrects the calculation method of the route calculation unit in accordance with the calculated change tendency. Wegmessvorrichtung nach Anspruch 1, bei welcher die Zeitmesseinheit, die Prüfeinheit und die Korrektureinheit parallel zur Wegberechnungseinheit arbeiten, so dass sequentielle Korrekturen des Berechnungsverfahrens der Wegberechnungseinheit ausgeführt werden, während die Wegberechnungseinheit den Weg berechnet.Distance measuring device according to claim 1, wherein the Time measuring unit, the test unit and the correction unit work in parallel with the path calculation unit, so that sequential corrections of the calculation method of the path calculation unit are executed, while the route calculation unit calculates the route. Wegmessvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, bei welcher die Zeitmesseinheit dadurch bestimmt, ob der bewegliche Körper in einer Referenzposition (Bmax, Bmin und A) positioniert ist, dass sie den Zustandswert einer Größe (IS) überwacht, welcher eine Verschiebung des beweglichen Körpers bewirkt, und feststellt, ob der Zustandswert für einen vorbestimmten Zeitraum oder länger unverändert auf einem vorbestimmten Referenzzustandwert bleibt.Distance measuring device according to claim 1 or 2, in which the time measuring unit determined by whether the movable body in a reference position (Bmax, Bmin and A) is positioned that it monitors the state value of a variable (IS), which causes a displacement of the movable body, and determines whether the state value for a predetermined period or longer unchanged to a predetermined one Reference state value remains. Wegmessvorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welcher das Berechnungsverfahren auf einer Umwandlungstabelle (111) basiert, in welcher für verschiedene Sensorsignalwerte (P(n)) jeweilige Wege festgelegt sind; und die Korrektureinheit Differenzen zwischen den Prüfwerten (PBmax, PBmin und PA), welche der Mehrzahl von Referenzpositionen (Bmax, Bmin und A) entsprechen, und den Sensorsignalwerten (PBmax(n), PBmin(n) und PA(n)) ermittelt, welche in der Umwandlungstabelle (111) festgelegt sind und der Mehrzahl von Referenzpositionen (Bmax, Bmin und A) entsprechen, und die verschiedenen Sensorsignalwerte (P(n)), welche in der Umwandlungstabelle (111) festgelegt sind und den verschiedenen Wegen entsprechen, in einer solchen Richtung korrigiert, dass die Differenzen geringer werden.Position measuring device according to one of the preceding claims, in which the calculation method is based on a conversion table ( 111 ) in which respective paths are determined for different sensor signal values (P (n)); and the correction unit determines differences between the check values (PBmax, PBmin and PA) corresponding to the plurality of reference positions (Bmax, Bmin and A) and the sensor signal values (PBmax (n), PBmin (n) and PA (n)), which in the conversion table ( 111 ) and the plurality of reference positions (Bmax, Bmin and A) and the different sensor signal values (P (n)) which are included in the conversion table ( 111 ) and corresponding to the various paths, corrected in such a direction that the differences become smaller.
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