DE202005009053U1 - Device for control of condition of electro-magnetically operated brake unit, comprising dipping armature as sensor element - Google Patents
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Abstract
Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Überwachung des Betriebs- und Verschleißzustandes einer elektromagnetisch betätigten Bremse mit einer Ankerscheibe, die zwischen einem Magnetteil und einem gegen ein Widerlager preßbaren Rotor über einen Luftspalt hinweg mittels der Magnetkräfte sowie mechanischer Kräfte bewegt wird und in ihren Endlagen entweder am Magnetteil oder am gegen das Widerlager verspannten Rotor anliegt, wobei ein Sensorteil an der Ankerscheibe fest angeordnet und eine feststehende Sensoreinheit vorgesehen ist, mit der das mit der Ankerscheibe mitbewegliche Sensorteil zusammenwirkt.The The invention relates to a device for monitoring the operating and wear state an electromagnetically operated Brake with an anchor plate between a magnet part and a rotatable against an abutment rotor via a Air gap away by means of magnetic forces and mechanical forces moves is and in their final positions either on the magnetic part or on the abutment tense rotor abuts, with a sensor part on the anchor plate fixed and a fixed sensor unit is provided with the mitbewegliche with the armature disk sensor part interacts.
Es sind Vorrichtungen der vorgenannten Art bekannt, bei denen das an der Ankerscheibe angeordnete Sensorteil aus einem Stößel besteht, der in Gestalt einer an der Ankerscheibe vorstehenden Schraube ausgeführt ist, deren Achse parallel zur Bewegungsrichtung der Ankerscheibe liegt. Das Sensorteil ist hierbei ein Mikroschalter, der am Magnetteil befestigt ist. Die Einstellung der Stößelschraube relativ zum Mikroschalter kann zur Vornahme einer Funktionskontrolle vorgesehen werden, bei welcher bei jedem Schaltvorgang der Bremse der Mikroschalter umgeschaltet wird. Zum anderen kann die Einstellung der Stößelschraube auf eine Verschleißkontrolle abgestimmt sein, um den Mikroschalter dann umzuschalten, wenn der Abstand zwischen dem Magnetteil und der Ankerscheibe einen Grenzwert überschreitet. So ist der sich mit zunehmendem Verschleiß vergrößernde Luftspalt zwischen dem Magnetteil und der hiervon abgefallenen Ankerscheibe ein Indikator für den Verschleißzustand auch dann, wenn bei der betreffenden Bremse eine Einrichtung zur Nachstellung des Luftspaltes vorgesehen ist.It Devices of the aforementioned type are known in which the the armature disk arranged sensor part consists of a plunger, which is designed in the form of a bolt projecting from the armature disk, whose axis is parallel to the direction of movement of the armature disk. The sensor part is a microswitch attached to the magnet part is. The adjustment of the plunger screw relative to the microswitch can to perform a functional check be provided, in which at each switching operation of the brake the microswitch is switched. On the other hand, the setting the plunger screw matched to a wear control be to toggle the microswitch when the distance between the magnetic part and the armature disc exceeds a limit. Thus, the increasing air gap with increasing wear between the Magnet part and the dropped armature disc an indicator for the wear state even if at the brake in question means for Adjustment of the air gap is provided.
Mikroschalter haben für den genannten Einsatzzweck vor allem hinsichtlich ihrer Mechanik Nachteile. Bei schnellschaltenden Bremsen werden sie stark beansprucht und können ausfallen. Relativbewegungen zwischen der Stößelschraube und dem Mikroschalter quer zur Meßrichtung führen zum Verschleiß am Betätigungsglied des Mikroschalters und somit zu einer Veränderung des Schaltpunktes. Um die erforderliche Genauigkeit zu gewährleisten, können die Mikroschalter nur in einem kleinen Temperaturbereich eingesetzt werden. Ist sowohl eine Funktions- als auch eine Verschleißkontrolle erforderlich, müssen zwei Mikroschalter vorgesehen werden.microswitch have for the mentioned purpose, especially in terms of their mechanics disadvantages. With fast-switching brakes they are heavily stressed and can fail. Relative movements between the ram screw and the microswitch transverse to the measuring direction to lead for wear on actuator of the microswitch and thus to a change in the switching point. To ensure the required accuracy, the Microswitches used only in a small temperature range become. Is both a functional and a wear control necessary, must two microswitches are provided.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein berührungsloses Sensorsystem zu schaffen, welches im Hinblick auf die gesamten Betriebsbedingungen einer Bremse der in Rede stehenden Art störungsfrei arbeitet.Of the Invention is based on the object of a non-contact sensor system create, in terms of overall operating conditions a brake of the type in question works trouble-free.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art dadurch, daß das Sensorteil ein Tauchanker ist und die Sensoreinheit aus zwei koaxial hintereinander angeordneten, den Tauchanker umgebenden Tauchspulen besteht, wobei die Länge des Tauchankers in axialer Richtung der Tauchspule so bemessen ist, daß sich die Eintauchtiefe bei Bewegung des Tauch ankers bei der einen der beiden Spulen im umgekehrten Verhältnis zu der Eintauchtiefe bei der anderen der beiden Spulen ändert und aus dem sich entsprechend ergebenden Induktivitätsverhältnis beider Spulen die Position der Ankerscheibe relativ zum Magnetteil ermittelbar ist.The solution This object is achieved in a device of the aforementioned Kind in that the Sensor part is a solenoid plunger and the sensor unit of two coaxial arranged one behind the other, surrounding the plunger armature immersion coils exists, with the length of the plunger armature is dimensioned in the axial direction of the plunger coil, that the Immersion depth when moving the diving anchor in one of the two Coils in inverse proportion to the immersion depth at the other of the two coils changes and from the resulting corresponding inductance ratio of both coils, the position the armature disk can be determined relative to the magnetic part.
Für die Erfindung ist wesentlich, daß ein Verfahren zur Anwendung kommt, welches auf der Beeinflussung der Induktivität der beiden als Sensoreinheit verwendeten Tauchspulen durch den an der verschieblichen Ankerscheibe befestigten Tauchanker beruht. Der Tauchanker weist eine hohe Permeabilität auf. Er taucht in beide Spulen teilweise ein, wobei sich die Eindringtiefe des Tauchankers, bei einer Abstandsveränderung zwischen dem Magnetteil und der Ankerscheibe in der einen Spule verringert und in der anderen Spule gleichzeitig erhöht. So kann die relative Induktivitätsveränderung der beiden Spulen zueinander gemessen und daraus ein Wert für den Abstand zwischen dem Magnetteil und der Ankerscheibe errechnet werden. Aus dem errechneten Abstand zwischen dem Magnetteil und der Ankerscheibe kann der Betriebszustand und/oder der Verschleißzustand der Bremse ermittelt werden, wobei von der Position der Ankerscheibe entweder im an das Magnetteil angezogenen oder im davon abgefallenen Zustand ausgegangen werden kann. So können für den Betriebszustand und/oder den Verschleißzustand der Bremse ein oder mehrere Zustandssignale ausgegeben werden.For the invention is essential that a A method is used, which is based on the influence of inductance of the two used as a sensor unit immersion coils through the the slidable armature disc attached plunger anchor is based. The plunger anchor has a high permeability. He dives into both coils partially, wherein the penetration depth of the plunger, at a change in distance between the magnetic part and the armature disc in the one coil decreased and increased in the other coil at the same time. So can the relative inductance change the two coils measured to each other and from this a value for the distance be calculated between the magnetic part and the armature disk. Out the calculated distance between the magnet part and the armature disk can determine the operating condition and / or the state of wear of the brake be, with the position of the anchor plate either in the Solenoid attracted or assumed in the state thereof can be. So can for the Operating state and / or the state of wear of the brake on or several status signals are output.
Das erfindungsgemäße Tauchspulen-Sensorsystem hat eine besonders hohe Störfestigkeit. Mit einer Temperaturänderung ändert sich der Widerstand der beiden Tauchspulen, da davon jedoch beide Spulen gleichermaßen betroffen sind, entsteht bei der Differenzmessung der Induktivitäten ein Meßfehler nicht. Auch ändert sich die Permeabilität des Tauchankers, der vorzugsweise aus einem Ferrit besteht, mit der Temperatur, auch dies wirkt sich zugleich auf beide Tauchspulen aus, weswegen bei gleicher Eintauchtiefe in beide Tauchspulen ein Fehler bei der Differenzmessung nicht auftritt und bei ungleicher Eintauchtiefe der Meßfehler vernachlässigbar klein ist. Davon ist auch dann auszugehen, wenn sich bei Relativbewegungen des Tauchankers und der Tauchspulen quer zur Meßrichtung, also quer zur Bewegungsrichtung der Ankerscheibe, der Dämpfungseinfluß des Tauchankers auf die beiden Tauchspulen ändert.The Flywheel sensor system according to the invention has a particularly high immunity to interference. With a temperature change changes the resistance of the two plunger coils, because of both coils equally are affected, arises in the differential measurement of the inductors measurement error Not. Also changes the permeability the plunger anchor, which preferably consists of a ferrite, with the temperature, this also affects both immersion coils out, so at the same immersion depth in both plunger coils Error in differential measurement does not occur and unequal Immersion depth of the measurement error negligible is small. This is also to be assumed when relative movements of the plunger armature and of the plunger coils transversely to the measuring direction, ie transversely to the direction of movement the anchor plate, the damping effect of the plunger anchor changes to the two plunger coils.
Aus den vorgenannten Gründen sind zweckmäßig die beiden Tauchspulen identisch ausgebildet und ist für den Tauchanker eine Referenzposition definiert, in der seine Eintauchtiefe in jeder der beiden Spulen gleich ist. Diese Position entspricht dem Nennabstand zwischen der Ankerscheibe und dem Magnetteil, hierbei bedämpft der Tauchanker beide Spulen gleich stark. Bei einer Abstandsänderung zwischen dem Magnetteil und der Ankerscheibe wird die eine der beiden Tauchspulen stärker und die andere der beiden Tauchspulen weniger stark bedämpft. So kann über die Messung des Verhältnisses zwischen den beiden Spulen-Induktivitäten der Abstand zwischen der Ankerscheibe und dem Magnetteil, also die Luftspaltweite, ermittelt werden.For the above reasons are purpose moderately formed the two plunger coils identically and is defined for the plunger anchor a reference position in which its immersion depth in each of the two coils is the same. This position corresponds to the nominal distance between the armature disk and the magnet part, in which case the solenoid armature dampens both coils equally. With a change in distance between the magnetic part and the armature disk, the one of the two plunger coils stronger and the other of the two plunger coils is less attenuated. Thus, the distance between the armature disk and the magnet part, ie the air gap width, can be determined by measuring the ratio between the two coil inductances.
Weiter von Vorteil ist, zwischen dem Tauchanker und den Innenseiten der Tauchspulen einen im Querschnitt ringförmigen Luftspalt vorzusehen, der bei einer Relativbewegung von Tauchanker und Tauchspulen quer zur Meßrichtung eine Berührung dieser Teile verhindert. Dadurch ist es unproblematisch, wenn die Ankerscheibe beim Abfallen vom Magnetteil oder beim Anziehen an das Magnetteil eine Kipp- oder Taumelbewegung ausführt, die sich auf den mit der Ankerscheibe mechanisch fest verbundenen Tauchanker überträgt. Der erwähnte Luftspalt sorgt dafür, daß das Sensorsystem nicht beschädigt wird.Further is beneficial, between the plunger and the insides of the Immersion coils provide an annular cross-section air gap, in a relative movement of plunger and plunger transversely to the direction of measurement a touch prevents these parts. Thus it is not problematic if the Anchor disc when falling off the magnet part or when tightening the magnetic part performs a tilting or tumbling motion, the transmits to the armature disc mechanically fixed plunger. Of the mentioned air gap makes sure that this Sensor system not damaged becomes.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der Erfindung ergeben sich im übrigen aus den Unteransprüchen und aus der nachstehenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels.Further advantageous design features of the invention will become apparent in the rest the dependent claims and from the description below of an embodiment.
Die Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung noch näher erläutert. Dabei zeigen:The Invention will be explained in more detail with reference to the drawing. there demonstrate:
Im
einzelnen zeigt
An
der Außenseite
des Magnetteils
Im
einzelnen zeigt
Deshalb
ist ein Ringspalt
Der
Tauchanker
Die
Sensorvorrichtung
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