RU2548588C1 - Измерительное устройство для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта - Google Patents

Измерительное устройство для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта Download PDF

Info

Publication number
RU2548588C1
RU2548588C1 RU2013144588/28A RU2013144588A RU2548588C1 RU 2548588 C1 RU2548588 C1 RU 2548588C1 RU 2013144588/28 A RU2013144588/28 A RU 2013144588/28A RU 2013144588 A RU2013144588 A RU 2013144588A RU 2548588 C1 RU2548588 C1 RU 2548588C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gear
rotation
measuring device
angle
gears
Prior art date
Application number
RU2013144588/28A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2013144588A (ru
Inventor
Вилфрид ПЛАТЦЕР
Бенджамин ХОФМАНН
Original Assignee
Аума Ристер Гмбх + Ко. Кг
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Аума Ристер Гмбх + Ко. Кг filed Critical Аума Ристер Гмбх + Ко. Кг
Publication of RU2013144588A publication Critical patent/RU2013144588A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2548588C1 publication Critical patent/RU2548588C1/ru

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/02—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means
    • G01D5/04—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using mechanical means using levers; using cams; using gearing
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/22—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring angles or tapers; for testing the alignment of axes
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/14—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage
    • G01D5/142—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices
    • G01D5/145—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing the magnitude of a current or voltage using Hall-effect devices influenced by the relative movement between the Hall device and magnetic fields
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D2205/00—Indexing scheme relating to details of means for transferring or converting the output of a sensing member
    • G01D2205/20—Detecting rotary movement
    • G01D2205/26—Details of encoders or position sensors specially adapted to detect rotation beyond a full turn of 360°, e.g. multi-rotation

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)
  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Length Measuring Devices With Unspecified Measuring Means (AREA)

Abstract

Изобретение относится к измерительному устройству (9) для определения абсолютного угла (φ) поворота вращающегося измеряемого объекта, причем валу (8) измеряемого объекта придано первое зубчатое колесо (Z1), причем первое зубчатое колесо (Z1) непосредственно или косвенно входит в зацепление с по меньшей мере одним вторым зубчатым колесом (Z2) и одним третьим зубчатым колесом (Z3) и причем количество (z1, z2, z3) зубьев отдельных зубчатых колес (Z1, Z2, Z3) является различным, причем каждому зубчатому колесу (Z1, Z2, Z3) придан сельсин-датчик (D1, D2, D3), который распознает угол (z1, z2, z3) поворота приданного зубчатого колеса (Z1, Z2, Z3), причем предусмотрен решающий блок, который определяет по меньшей мере разность (z1-z2) углов поворота второго зубчатого колеса (Z2) относительно первого зубчатого колеса (Z1) и разность (z1-z2) углов поворота третьего зубчатого колеса (Z3) относительно первого зубчатого колеса (Z1) и на основании подсчета итога (SumDiff=(z1-z2)+(z1-z3)) разностей (z1-z2, z1-z3) определенных углов (z1, z2, z3) поворота зубчатых колес (Z1, Z2, Z3) определяет количество целочисленных оборотов и остаточный угол (z1) поворота вала измеряемого объекта. 10 з.п. ф-лы, 4 ил

Description

Область техники, к которой относится изобретение
Изобретение относится к измерительному устройству для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта.
Уровень техники
Из заявки DE 19821467 A1 известен одно-, двух- или многомерный дифференциал для измерения с высокой разрешающей способностью числа целочисленных оборотов вала. В простейшем случае одномерного дифференциала используются лишь два зубчатых колеса. По количеству зубьев они отличаются друг от друга на один зуб. Одно из зубчатых колес насажено непосредственно на подлежащий измерению вал и приводит в действие второе зубчатое колесо. На основании углового положения обоих зубчатых колес относительно друг друга может быть определено число оборотов вала.
В заявке DE 19821467 A1 представлен, кроме того, двухмерный дифференциал с тремя зубчатыми колесами, причем первое зубчатое колесо опять же придано подлежащему измерению валу, в то время как оба других зубчатых колеса непосредственно и/или косвенно приводятся в действие первым зубчатым колесом. Число целочисленных оборотов определяется на основании основных комбинаций, которые возникают для различных значений числа оборотов зубчатых колес и которые возможны при определенных значениях числа оборотов отдельных зубчатых колес. С целью достижения однозначности в отношении числа целочисленных оборотов для различных значений числа оборотов рассчитываются нормированные основные значения, которые записываются в память в двухмерном числовом поле. При этом нормированные основные значения служат в качестве координат памяти, на основании которых могут определяться значения целочисленного числа оборотов. Недостаток известного решения следует видеть в том, что разрешающая способность лежит в диапазоне одного целочисленного оборота. С помощью известного решения невозможно, сверх того, актуальное определение точной угловой позиции вала измеряемого объекта.
Применительно к сервоприводам уже известен многооборотный цилиндрический редуктор с высокой разрешающей способностью для измерения абсолютного угла поворота. В случае известного цилиндрического редуктора используются несколько связанных между собой ступеней зубчатого редуктора. При предпочтительном решении многооборотного цилиндрического редуктора используются 23 зубчатых колеса и пять позиционных датчиков. В целях минимизации люфтов в отдельных расположенных друг за другом ступенях зубчатого редуктора отдельные ступени зубчатого редуктора должны изготавливаться с высокой точностью.
Раскрытие изобретения
В основу изобретения положена задача, заключающаяся в создании несложного и недорогого измерительного устройства для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта.
Задача решается тем, что на валу измеряемого объекта расположено первое зубчатое колесо, которое непосредственно или косвенно входит в зацепление с по меньшей мере одним вторым зубчатым колесом и одним третьим зубчатым колесом, и количество зубьев отдельных зубчатых колес различно для отдельных зубчатых колес. Кроме того, каждое зубчатое колесо снабжено сельсин-датчиком, который распознает угол поворота соответствующего зубчатого колеса, причем предусмотрен решающий блок, который определяет по меньшей мере разность углов поворота первого зубчатого колеса и второго зубчатого колеса и разность углов поворота первого зубчатого колеса и третьего зубчатого колеса, и на основании подсчета итога разностей определенных углов поворота зубчатых колес определяет число целочисленных оборотов и оставшийся угол поворота вала измеряемого объекта. Далее, предпочтительным считается случай, если нормирование осуществляется на геометрический шаг подсчета итога разностей определенных углов поворота.
Соответствующее изобретению измерительное устройство позволяет осуществлять измерение точной фактической угловой позиции вала измеряемого объекта в комбинации с оценкой целочисленного числа оборотов вала.
Соответствующий изобретению дифференциальный датчик положения содержит предпочтительно три связанных между собой зубчатых колеса, причем зубчатые колеса имеют различные количества зубьев. Зубчатые колеса могут быть выполнены в качестве цилиндрических зубчатых колес, и/или в качестве зубчатых колес с внутренним зацеплением, и/или в качестве зубчатых ремней, и/или в качестве цепных колес, и/или в качестве фрикционных колес. В случае фрикционных колес различие в количестве зубьев не ограничено целыми положительными числами. Проще говоря, различие в количестве зубьев может соответствовать любому положительному действительному числу больше единицы.
С помощью соответствующего изобретению дифференциального датчика положения могут быть в существенной мере устранены проблемы с люфтами в ступенях зубчатого редуктора. Поскольку количество ступеней зубчатого редуктора при соответствующем изобретению измерительном устройстве существенно уменьшается применительно к известному решению, достигается возможность рентабельной и компактной реализации соответствующего изобретению измерительного устройства. По этой причине оно без проблем может быть соединено с валом вращающегося измеряемого объекта. В измерительном устройстве согласно изобретению особо предпочтительным является то, что для настройки и функционального испытания измерительного устройства, например, на стадии изготовления, достаточно одного простого оборота всех трех зубчатых колес. Тем самым также обеспечивается возможность проведения быстрого функционального испытания измерительного устройства без больших затрат.
Предпочтительное исполнение соответствующего изобретению измерительного устройства предлагает, что для определения угла поворота отдельных зубчатых колес используются оптические, магнитные и/или электромеханические сельсин-датчики. Впрочем, предпочтительно также использование датчиков Холла.
На основании соответствующего угла поворота всех зубчатых колес соответственно определяется угол поворота в градусах. Разность углов поворота между вторым зубчатым колесом и первым зубчатым колесом и между третьим зубчатым колесом и первым зубчатым колесом используется для определения целочисленных оборотов вала измеряемого объекта, на котором укреплено первое зубчатое колесо. Впрочем, количество зубьев зубчатых колес различается на один зуб, а именно таким образом, что разность количества зубьев первого зубчатого колеса и второго зубчатого колеса и разность количества зубьев первого зубатого колеса и третьего зубчатого колеса соответственно равна единице. Если, например, первое зубчатое колесо придано валу измеряемого объекта и его количество зубьев составляет 25, то в этом случае количество зубьев второго зубчатого колеса составляет 26, а количество зубьев третьего зубчатого колеса составляет 24.
На основании разницы в количестве зубьев первого зубчатого колеса относительно второго зубчатого колеса и первого зубчатого колеса относительно третьего зубчатого колеса, причем разница равна dZ и причем dZ больше единицы или равно единице, общее угловое разрешение измерительного устройства подразделяется на n главных сегментов. При этом величина n больше единицы или равна единице. Решающий блок определяет приданный соответствующему абсолютному углу главный сегмент на основании относительных позиций зубчатых колес.
Далее, во взаимосвязи с соответствующим изобретению измерительным устройством предусмотрено, что решающий блок определяет многообротное разрешение http://TurnR.es при определении абсолютного угла с использования частичного разрешения ТА следующим образом, причем ТА представляет собой угловое разрешение главного сегмента:
Figure 00000001
TurnRes=n·TA
При этом TurnRes ∈ N и n ∈ N и TurnRes≥TA, причем TurnRes представляет собой многооборотное разрешение при минимально возможном значении n.
Предпочтительным исполнением соответствующего изобретению измерительного устройства предусматривается, что датчик углового положения зубчатого колеса, которое придано валу измеряемого объекта, непосредственно распознает остаточный угол поворота, читайте: многооборотное разрешение. Альтернативно предлагается, что решающий блок при расчете целочисленных оборотов определяет остаточный угол поворота, читайте: многооборотное разрешение, на основании разрядов после запятой, причем для нормирования на подъем SumDiff предпочтительно используется следующее уравнение:
Figure 00000002
причем zHA≤n и zHA представляет собой главный сегмент НА, приданный соответствующему абсолютному углу. Целочисленная доля от Turn представляет собой количество полных оборотов вала изменяемого объекта, в то время как разряды после запятой описывают статочный угол поворота. SumDiff представляет собой сумму разностей углов φz1, φZ2, φz3 отдельных зубчатых колес Z1, Z2, Z3 и рассчитывается по следующей формуле:
SumDiff=2·φz1·φz2·φz3.
С целью компенсации возникающих при определении угла поворота неточностей и люфтов в редукторе измерительного устройства предпочтительным исполнением соответствующего изобретению измерительного устройства предлагается следующее: Решающий блок на основании формирования разности определенных углов поворота второго зубчатого колеса и третьего зубчатого колеса подразделяет угловое разрешение измерительного устройства на подразделы UA. При этом количество подразделов зависит от количества зубьев первого зубчатого колеса. В частности, геометрический шаг подразделов UA больше геометрического шага подразделов zHA.
Соответствующее изобретению измерительное устройство применительно к исполнительному звену или исполнительному элементу предпочтительно используется в технике автоматизации или технологии. Понятно, однако, что соответствующее изобретению измерительное устройство ни в коей мере не ограничивается только этим использованием. Например, соответствующее изобретению измерительное устройство может использоваться также применительно к печатных машинам или автомобилям.
При использовании соответствующего изобретению измерительного устройства применительно к исполнительному звену или исполнительному элементу в случае измеряемого объекта речь идет предпочтительно о приводном вале и/или вале отбора мощности сервопривода, который служит для приведения в действие арматуры. По этой причине приводной вал соединен с исполнительным элементом. В случае исполнительного элемента речь идет об электродвигателе и/или регулировочном маховичке или маховичке. Арматура связана с валом отбора мощности. С целью уменьшения высокого числа оборотов электродвигателя до относительно низкого числа оборотов арматуры во многих случаях использования между исполнительным элементом и арматурой обычно установлена понижающая передача.
Краткое описание чертежей
Изобретение поясняется более подробно на основании следующих чертежей, которые показывают:
фиг.1 показывает схематическое изображение исполнительного звена или исполнительного элемента;
фиг.2 показывает схематическое изображение одного исполнения соответствующего изобретению измерительного устройства;
фиг.3 показывает первую диаграмму, которая поясняет многооборотное разрешение при наличии одного главного сегмента;
фиг.4 показывает вторую диаграмму, которая поясняет многооборотное разрешение при наличии двух главных сегментов.
Осуществление изобретения
Фиг.1 показывает схематическое изображение исполнительного звена 1 или исполнительного элемента 1 для приведения в действие арматуры 2. В случае арматуры 2 речь идет, например, о вентиле, золотниковом клапане, дросселе или заслонке. Исполнительное звено 1 или исполнительный элемент 1 обычно состоит из электродвигателя 3 с соответствующей сенсорной техникой 10, сервопривода 4 с соответствующей сенсорной техникой 11, понижающей передачи 5 и арматуры 2. Управление исполнительным звеном 1 осуществляется с помощью блока 12 управления. Блок 12 управления может быть встроенным в сервопривод 4, он может монтироваться на сервоприводе 4 или быть выполнен в качестве отдельного компонента. Используемые в технологии производства или технологии сервоприводы 4 для арматур 2 выполнены, напротив, таким образом, что они при низких значениях числа оборотов (4-180 об/мин) могут передавать высокие крутящие моменты (30-630.000 Нм), причем передаваемый крутящий момент должен иметь высокое постоянство также при малых углах поворота.
Передача крутящего момента между электродвигателем 3 и арматурой 2 осуществляется через понижающую передачу 5. Понижающая передача необходима для преобразования высокого числа оборотов электродвигателя 3 в желаемое и в существенной мере неизменное число оборотов вала отбора мощности для приведения в действие арматуры 2. В качестве понижающей передачи 5 могут использоваться различные редукторы. Можно назвать, например, коническую зубчатую передачу или цилиндрическую зубчатую передачу, червячную зубчатую передачу, зубчатую передачу с угловым сдвигом или рычажную передачу. Диапазон крутящего момента при вращающихся приводах простирается до крутящего момента 32.000 Нм; при качающихся приводах могут быть реализованы крутящие моменты до 630.000 Нм.
Для выполнения требований стандарта безопасности, заданного в автоматизации процессов и технологий, должна быть обеспечена возможность эксплуатации сервопривода в случае аварии с помощью маховичка 6, отдельно приводимого в действие. В соответствии с этим этот маховичок 6 используется также при вводе в эксплуатацию или повторном вводе в эксплуатацию после возникновения сбоя в работе. В случае маховичка 6 речь идет обычно о маховичке, который вручную приводится в действие обслуживающим персоналом, за счет чего арматура 2 может быть переведена в желаемую позицию.
Для разделения режимов ручного приведения в действие и приведения в действие электродвигателем предусмотрен не изображенный специально на фиг.1 стыковочный механизм. Стыковочный механизм обычно выполнен и/или расположен таким образом, что в режиме приведения в действие электродвигателем электродвигатель 3 непосредственно соединен с валом 7 отбора мощности, а маховичок отсоединен, в то время как в режиме ручного приведения в действие вал 7 отбора мощности соединен с маховичком 6, а электродвигатель 3 отсоединен. За счет этого обеспечивается возможность разделения между режимами приведением в действие электродвигателем и ручного приведения в действие. В частности, стыковочный механизм выполнен таким образом, что маховичок 6 автоматически отсоединяется от приводного вала 8, пока сервопривод 4 функционирует в режиме приведения в действие электродвигателем - то есть режим приведения в действие электродвигателем имеет приоритет перед режимом ручного приведения в действие. Соответствующие сервоприводы 4 предлагаются и продаются заявительницей.
Определение угла φz1 поворота приводного вала 8 или вала 7 отбора мощности осуществляется с помощью соответствующего изобретению измерительного устройства 1, которое описывается более подробно в последующих фигурах. С помощью ссылочных обозначений I и II на фиг.1 маркированы различные позиции, в которых соответствующее изобретению измерительное устройство 1 может монтироваться в исполнительном звене 1. В то время как позиционирование измерительного устройства 1 в соответствии с позицией I осуществляется предпочтительно в совокупности с использованием поворотного привода, позиционирование измерительного устройства 1 в соответствии с позицией II осуществляется с использованием вращающегося привода.
Фиг.2 показывает схематическое изображение исполнения соответствующего изобретению измерительного устройства, состоящего из трех соединенных между собой зубчатых колес Z1, Z2, Z3, причем зубчатое колесо Z1 имеет количество z1 зубьев, причем зубчатое колесо Z2 имеет количество z2 зубьев и причем зубчатое колесо Z3 имеет количество z3 зубьев. Количества z1, z2, z3 зубьев зубчатых колес Z1, Z2, Z3 различаются между собой. В частности, разница в количестве зубьев между зубчатым колесом Z1 и зубчатым колесом Z2 или зубчатым колесом Z1 и зубчатым колесом Z3 составляет соответственно один зуб. В показанном случае зубчатое колесо Z1 придано валу 8, 9 вращающегося измеряемого объекта. Зубчатые колеса Z2, Z3 находятся в непосредственном зацеплении с зубчатым колесом Z1.
Каждому зубчатому колесу Z1, Z2, Z3 придан один сельсин-датчик DI, D2, D3, который распознает угол φz1, φz2, φz3 поворота приданного зубчатого колеса Z1, Z2, Z3. Угол φz1, φz2, φz1 поворота отдельных зубчатых колес Z1, Z2, Z3 распознается с помощью оптических, магнитных и/или электромеханических сельсин-датчиков D1, D2, D3.
Далее, предусмотрен решающий блок 13, который определяет по меньшей мере разность φz1-φz2 угла поворота второго зубчатого колеса Z2 относительно первого зубчатого колеса Z1 и разность φz1-φz3 угла поворота третьего зубчатого колеса Z3 относительно первого зубчатого колеса Z1 и на основании подсчета итога
SumDiff=(φz1-φz2)+(φz1-φz3) разностей φz1-φz2, φz1-φz3 определенных углов φz1, φz2, φz3 поворота зубчатых колес Z1, Z2, Z3 определяет количество целочисленных оборотов и остаточный угол φz1 поворота вала измеряемого объекта.
Решающий блок 13 определяет многооборотное разрешение при определении абсолютного угла φz1 поворота вала вращающегося измеряемого объекта с использованием частичного разрешения ТА, предпочтительно с помощью следующего уравнения:
Figure 00000003
TurnRes=n·TA
Сельсин-датчик D1 зубчатого колеса Z1, которое придано валу 8 измеряемого объекта, определяет остаточный угол φz1 поворота предпочтительно непосредственно. Альтернативно решающий блок 13 определяет остаточный угол φz1 поворота на основании разрядов после запятой при расчете целочисленных оборотов, причем предпочтительно используется следующее уравнение:
Figure 00000004
Фиг.3 показывает диаграмму, которая поясняет многооборотное разрешение TurnRes с одним главным сегментом НА, то есть с n=1. на ось x нанесено количество целочисленных оборотов; на ось у нанесены в градусах различные разности углов поворота отдельных зубчатых колес. В показанном случае в главном сегменте 312 выполняются целочисленные обороты. Однозначное определение целочисленных оборотов возможно на основании суммы SumDiff разностей углов φz1, φz2, φz3 поворота зубчатых колес Z1, Z2, Z3.
Далее, на фиг.3, равно как и на фиг.4 показаны разности φz1-φz2, φz2-φz3, φz1-φz3 определенных углов φz1, φz2, φz3 поворота первого зубчатого колеса Z1, второго зубчатого колеса Z2 и третьего зубчатого колеса Z3. Соответствующие кривые имеют различный геометрический шаг, в результате чего TurnRes измерительного устройства 9 подразделяется на вспомогательные сегменты UA. Первый вспомогательный сегмент кривой φz2-φz3 показан на фиг.3 в качестве примера. Количество вспомогательных сегментов UA кривой φz2-φz3 зависит от количества z1 зубьев первого зубчатого колеса Z1. Поскольку количество z1 зубьев первого зубчатого колеса Z1 равно 25, в показанном случае 25 существуют, следовательно, 25 вспомогательных сегментов UA кривой φz2-φz3. Количество z1, z2, z3 зубьев зубчатых колес Z1, Z2, Z3 выбрано таким образом, что геометрический шаг вспомогательных сегментов UA, с i=1, … n имеет боле высокий геометрический шаг по сравнению с геометрическим шагом главных сегментов НА или главного сегмента НА. На основании кривых, которые воспроизводят разности углов φz1-φz2 или φz1-φz3 или φz1-φz3 поворота первого, второго и третьего зубчатого колеса Z1, Z2, Z3 может производиться более точное определение разрешения и определение остаточного угла φz1 поворота вала 8 измеряемого объекта.
Фиг.4 показывает диаграмму, поясняющую многооборотное разрешение TurnRes с двумя главными сегментами НА. При этом решающий блок 13 на основании разницы в количестве зубьев между первым зубчатым колесом Z1 и вторым зубчатым колесом Z2 и первым зубчатым колесом Z1 и третьим зубчатым колесом Z3, причем разница равна dZ, причем dZ больше единицы или равно единице, подразделяет общее угловое разрешение измерительного устройства 9 на n главных сегментов НА. В соответствии с этим решающий блок 13 определяет соответствующий главный сегмент zHA на основании соответствующих позиций φz1, φz2, φz3 зубчатых колес Z1, Z2, Z3.
Перечень ссылочных обозначений
1 Исполнительное звено/исполнительный элемент
2 Арматура
3 Электродвигатель
4 Сервопривод
5 Понижающая передача
6 Исполнительный маховичок/маховичок
7 Вал отбора мощности
8 Приводной вал
9 Измерительное устройство для определения абсолютного угла поворота
10 Сенсорная техника электродвигателя
11 Сенсорная техника сервопривода
12 Система управления
13 Решающий блок
dZ Разница в количестве зубьев между первым зубчатым колесом и вторым зубчатым колесом и первым зубчатым колесом и третьим зубчатым колесом
φz1 Количество зубьев зубчатого колеса Z1
φz2 Количество зубьев зубчатого колеса Z2
φz3 Количество зубьев зубчатого колеса Z3
z1 Количество зубьев зубчатого колеса Z1
z2 Количество зубьев зубчатого колеса Z2
z3 Количество зубьев зубчатого колеса Z3
Z1 Первое зубчатое колесо
Z2 Второе зубчатое колесо
Z3 Третье зубчатое колесо
D1 Датчик углового положения первого зубчатого колеса
D2 Датчик углового положения второго зубчатого колеса
D3 Датчик углового положения третьего зубчатого колеса
HA Главный сегмент
n Количество главных сегментов
zHA Главный сегмент, приданный абсолютному углу
UA Вспомогательный сегмент
nUA Количество вспомогательных сегментов
SumDiff Сумма разностей углов поворота зубчатых колес
ТА Угловое разрешение главных сегментов НА
TurnRes Многооборотное разрешение
Turn Целочисленная доля от Turn соответствует числу полных оборотов вала
  измеряемого объекта, разряды после запятой описывают остаточный угол
  поворота

Claims (11)

1. Измерительное устройство (9) для определения абсолютного угла (φ) поворота вращающегося измеряемого объекта, причем на валу (8) измеряемого объекта расположено первое зубчатое колесо (Z1), которое непосредственно или косвенно находится в зацеплении с по меньшей мере одним вторым зубчатым колесом (Z2) и одним третьим зубчатым колесом (Z3) и количества (z1, z2, z3) зубьев отдельных зубчатых колес (Z1, Z2, Z3) различаются между собой, причем каждое зубчатое колесо (Z1, Z2, Z3) снабжено сельсин-датчиком (D1, D2, D3), который распознает угол (φz1, φz2, φz3) соответствующего зубчатого колеса (Z1, Z2, Z3), причем предусмотрен решающий блок, который определяет, по меньшей мере, разность (φz1-φz2) угла поворота второго зубчатого колеса (Z2) относительно первого зубчатого колеса (Z1) и разность (φz1-φz3) угла поворота третьего зубчатого колеса (Z3) относительно первого зубчатого колеса (Z1) и на основании подсчета итога (SumDiff=(φz1-φz2)+(φz1-φz3)) разностей (φz1-φz2, φz1-φz3) определенных углов (φz1, φz2, φz3) поворота зубчатых колес (Z1, Z2, Z3) определяет число целочисленных оборотов и остаточный угол (φz1) поворота вала (8) измеряемого объекта.
2. Измерительное устройство по п.1, в котором для определения угла (φz1, φz2, φz3) поворота отдельных зубчатых колес (Z1, Z2, Z3) применяют оптические, магнитные и/или электромеханические сельсин-датчики (D1, D2, D3).
3. Измерительное устройство по п.1 или 2, в котором количество (z1, z2, z3) зубьев зубчатых колес (Z1, Z2, Z3) различается предпочтительно на один зуб (dZ=1), так что разница (dZ) количества (z1-z2 или z1-z3) зубьев соответственно равна единице.
4. Измерительное устройство по п.1, в котором решающий блок (13) определяет многооборотное разрешение (TurnRes) для определения абсолютного угла поворота с использованием частичного разрешения (ТА) следующим образом:
T A = 1 [ ( z 1 2 z 2 ⋅ z 3 ) − 1 ] ⋅ 2
Figure 00000005
TurnRes=n·TA
с TurnRes, n ∈ Q, TA ∈ Q и TuirnRes≥TA, причем TurnRes представляет собой многооборотное разрешение при минимально возможном n.
5. Измерительное устройство по п.4, в котором датчик (D1) углового положения зубчатого колеса (Z1, Z2, Z3), которое придано валу (8) измеряемого объекта, непосредственно распознает остаточный угол (φz1) поворота или решающий блок (13) определяет остаточный угол (φz1) поворота на основании разрядов после запятой при расчете целочисленных оборотов (с большим числом оборотов), причем предпочтительно используется следующее уравнение:
T u r n = S u m D i f f ⋅ T A 360 ∘ + z H A ⋅ T A
Figure 00000006
причем zHA≤n и причем SumDiff воспроизводит сумму разностей углов φz1, φz2, φz3 поворота отдельных зубчатых колес Z1, Z2, Z3
SumDiff=2·φZ1-φZ2-φZ3.
6. Измерительное устройство по п.4 или 5, в котором решающий блок (13) посредством формирования разности определенных углов (φz1, φz2, φz3) второго зубчатого колеса (Z2) и третьего зубчатого колеса (Z3) подразделяет угловое разрешение (TurnRes) измерительного устройства (9) на вспомогательные сегменты (UA), причем количество вспомогательных сегментов (UA) зависит от количества (z1) зубьев первого зубчатого колеса (Z1), и геометрический шаг вспомогательных сегментов (UAi с i=1,…n) больше геометрического шага главных сегментов (HA).
7. Измерительное устройство по п.4 или 5, в котором решающий блок (13) посредством формирования разности (φz1-φz2, φz1-φz3) определенных углов поворота первого зубчатого колеса (Z1) и второго зубчатого колеса (Z2) или первого зубчатого колеса (Z1) и третьего зубчатого колеса (Z3) подразделяет угловое разрешение (TurnRes) измерительного устройства (1) на вспомогательные сегменты (UA), причем геометрический шаг вспомогательных сегментов (UA) больше геометрического шага главных сегментов (HA).
8. Измерительное устройство по п.1 или 5, в котором решающий блок (13) на основании разницы (dZ) количества зубьев первого зубчатого колеса (Z1) по отношению ко второму зубчатому колесу (Z2) и первого зубчатого колеса (Z1) по отношению к третьему зубчатому колесу (Z3), причем разница равна dZ, причем dZ больше единицы или равно единице, подразделяет общее угловое разрешение измерительного устройства (9) на n главных сегментов (HA) и причем решающий блок (13) определяет соответствующий главный сегмент (HAn) на основании соответствующей позиции (φz1, φz2, φz3) зубчатых колес (Z1, Z2, Z3).
9. Измерительное устройство по п.1, в котором в случае измеряемого объекта речь идет о приводном вале (8) и/или вале (7) отбора мощности сервопривода (4) для приведения в действие арматуры (2), причем приводной вал (8) соединен с исполнительным элементом (3; 6) и между исполнительным элементом (3; 6) и арматурой предусмотрена понижающая передача (5).
10. Измерительное устройство по п.9, в котором исполнительный элемент выполнен в виде электродвигателя (3) или маховичка (6).
11. Измерительное устройство по п.1, в котором зубчатые колеса (Z1, Z2, Z3) выполнены в виде цилиндрических зубчатых колес, и/или зубчатых колес с внутренним зацеплением, и/или в виде цепных зубчатых колес, и/или в виде фрикционных колес.
RU2013144588/28A 2011-03-04 2012-03-02 Измерительное устройство для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта RU2548588C1 (ru)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102011013133.7 2011-03-04
DE102011013133 2011-03-04
PCT/EP2012/000928 WO2012119732A1 (de) 2011-03-04 2012-03-02 Messeinrichtung zur erfassung des absolutdrehwinkels eines rotierenden messobjekts

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2013144588A RU2013144588A (ru) 2015-04-10
RU2548588C1 true RU2548588C1 (ru) 2015-04-20

Family

ID=45876663

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2013144588/28A RU2548588C1 (ru) 2011-03-04 2012-03-02 Измерительное устройство для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта

Country Status (9)

Country Link
US (1) US9482556B2 (ru)
EP (1) EP2681515B1 (ru)
JP (1) JP5668153B2 (ru)
CN (1) CN103459984B (ru)
DE (1) DE102011106339B4 (ru)
ES (1) ES2550779T3 (ru)
PL (1) PL2681515T3 (ru)
RU (1) RU2548588C1 (ru)
WO (1) WO2012119732A1 (ru)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TWI500907B (zh) 2011-01-07 2015-09-21 Oriental Motor Co Ltd 多圈旋轉絕對旋轉角之檢測裝置及該旋轉角之檢測方法
JP5545769B2 (ja) 2011-07-12 2014-07-09 オリエンタルモーター株式会社 アブソリュート変位量を算出する装置及びその方法
JP5420624B2 (ja) * 2011-11-14 2014-02-19 オリエンタルモーター株式会社 多回転アブソリュート回転角検出装置及びアブソリュート回転角を検出する方法
EP2898295B1 (en) * 2012-09-21 2016-12-28 Eaton Corporation Pseudo-absolute position sensing algorithm
JP2014115234A (ja) * 2012-12-12 2014-06-26 Iai Corp 機械式アブソリュートユニットと機械式アブソリュートエンコーダとアクチュエータ
KR102205769B1 (ko) 2013-03-13 2021-01-21 티악스 엘엘씨 토크 센서
JP6224349B2 (ja) * 2013-05-15 2017-11-01 株式会社アイエイアイ ステッピングモータ制御システム及びステッピングモータ制御方法
EP3122615A4 (en) * 2014-03-28 2017-06-28 Allied Motion Stockholm AB Method for deriving an absolute multiturn rotational angle of a rotating shaft, and a device therefore
DE102014215372A1 (de) * 2014-08-05 2016-02-11 Conti Temic Microelectronic Gmbh Fahrerassistenzsystem
DE102016110436A1 (de) 2016-06-06 2017-12-07 OK DynamicSolutions GmbH Stellantrieb für Armaturen
DE102017108855C5 (de) * 2017-04-26 2023-09-07 Asm Automation Sensorik Messtechnik Gmbh Sensor-Einheit sowie Arbeitszylinder-Einheit mit einer Sensor-Einheit
CN107102317B (zh) * 2017-06-20 2023-10-13 北醒（北京）光子科技有限公司 一种测量角分辨率的装置
EP3459844B1 (en) 2017-09-25 2022-07-13 Ratier-Figeac SAS Actuator position sensor mechanism
DE102022102110A1 (de) 2022-01-31 2023-08-03 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Lenkereinheit für ein Steer-by-wire-Lenksystem und Verfahren zur Lenkwinkelerfassung

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6687647B2 (en) * 2002-03-05 2004-02-03 Alps Electric Co., Ltd. Rotation-angle detecting device capable of precisely detecting absolute angle
US6941241B2 (en) * 2003-11-11 2005-09-06 Hyundai Mobis, Co., Ltd. Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle
RU95824U1 (ru) * 2009-10-27 2010-07-10 Открытое акционерное общество "АБС ЗЭиМ Автоматизация" (ОАО "АБС Автоматизация") Датчик положения
US7791333B2 (en) * 2006-11-24 2010-09-07 Alps Electric Co. Ltd. Absolute angle detecting apparatus

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS58106691A (ja) * 1981-12-21 1983-06-25 株式会社エスジ− アブソリュート位置検出装置
DE3900270A1 (de) * 1989-01-07 1990-07-12 Heidelberger Druckmasch Ag Vorrichtung zur positionserfassung
DE19506938A1 (de) * 1995-02-28 1996-08-29 Bosch Gmbh Robert Verfahren und Vorrichtung zur Winkelmessung bei einem drehbaren Körper
DE19821467A1 (de) 1998-05-13 1999-11-18 Thomas Klug Zwei und mehrdimensionales Differenzengetriebe zur hochauflösenden absoluten Messung der Anzahl von Umdrehungen einer Welle
DE19849554C1 (de) * 1998-10-27 2000-03-02 Ruf Electronics Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition bei Weg- und Winkelgebern
DE19855960A1 (de) * 1998-12-04 2000-06-08 Bosch Gmbh Robert Vorrichtung und Verfahren zur Messung der Winkellage eines drehbaren Körpers
DE10048911C1 (de) 2000-10-02 2002-04-25 Ruf Electronics Gmbh Verfahren und Vorrichtung zur Bestimmung der Absolutposition bei Weg- und Winkelgebern
DE10226988A1 (de) * 2002-06-18 2004-01-08 Zf Lenksysteme Gmbh Verfahren zur Ermittlung eines Drehwinkels einer Welle aus dem Winkel-Signal dreier Single-Turn-Winkelsensoren
DE10310970B4 (de) 2003-03-13 2005-05-04 Sick Stegmann Gmbh Vorrichtung zur Messung der Position, des Weges oder des Drehwinkels eines Objektes
JP2004361273A (ja) * 2003-06-05 2004-12-24 Aisan Ind Co Ltd 回転角センサ
DE10332413B3 (de) 2003-07-16 2005-04-28 Ic Haus Gmbh Positionsmessvorrichtung zum Ermitteln von Winkel- oder Längenpositionen
JP4474872B2 (ja) 2003-09-02 2010-06-09 パナソニック株式会社 絶対回転角およびトルク検出装置
JP2007078459A (ja) * 2005-09-13 2007-03-29 Yaskawa Electric Corp 多回転式絶対値エンコーダおよび回転機械
DE102006006359A1 (de) 2006-02-11 2007-08-16 Leopold Kostal Gmbh & Co. Kg Drehwinkelsensor sowie Verfahren zum Bestimmen der absoluten Winkelstellung eines über mehrere Runden drehbaren Körpers
JP2010269667A (ja) 2009-05-20 2010-12-02 Alps Electric Co Ltd 多回転角度検出装置
JP5256174B2 (ja) * 2009-11-19 2013-08-07 山洋電気株式会社 磁気式アブソリュートエンコーダ
DE102011002563A1 (de) * 2010-12-20 2012-06-21 Robert Bosch Gmbh Sensoranordnung

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6687647B2 (en) * 2002-03-05 2004-02-03 Alps Electric Co., Ltd. Rotation-angle detecting device capable of precisely detecting absolute angle
US6941241B2 (en) * 2003-11-11 2005-09-06 Hyundai Mobis, Co., Ltd. Method for measuring the absolute steering angle of steering shaft for vehicle
US7791333B2 (en) * 2006-11-24 2010-09-07 Alps Electric Co. Ltd. Absolute angle detecting apparatus
RU95824U1 (ru) * 2009-10-27 2010-07-10 Открытое акционерное общество "АБС ЗЭиМ Автоматизация" (ОАО "АБС Автоматизация") Датчик положения

Also Published As

Publication number Publication date
JP2014507002A (ja) 2014-03-20
DE102011106339A1 (de) 2012-09-06
WO2012119732A1 (de) 2012-09-13
EP2681515A1 (de) 2014-01-08
PL2681515T3 (pl) 2016-01-29
US9482556B2 (en) 2016-11-01
CN103459984A (zh) 2013-12-18
ES2550779T3 (es) 2015-11-12
EP2681515B1 (de) 2015-08-26
DE102011106339B4 (de) 2012-12-06
JP5668153B2 (ja) 2015-02-12
RU2013144588A (ru) 2015-04-10
CN103459984B (zh) 2015-11-25
US20140005976A1 (en) 2014-01-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2548588C1 (ru) Измерительное устройство для определения абсолютного угла поворота вращающегося измеряемого объекта
US10647353B2 (en) Electromechanical power steering system, method for determining an absolute angle of rotation, and method for calibrating a measuring device for measuring an absolute angle of rotation
US20170138760A1 (en) Method for deriving an absolute multiturn rotational angle of a rotating shaft, and a device therefore
CN1090315C (zh) 检测可转动物体之转角的方法和装置
US7248011B2 (en) Drive for automatic operating of a vehicle door
CN106840652B (zh) 一种基于齿轮整体误差的动态传动误差预测方法
CN108163045B (zh) 一种舵轮驱动装置
CN101293535B (zh) 用于汽车方向盘转角的测量方法
CN103940605B (zh) 用于探测齿隙的方法
US11193799B2 (en) Rotary encoder for determining the angular position between two rotating components
CN107110663B (zh) 螺杆执行器及其绝对位移测量装置校准方法和其控制方法
KR20080111136A (ko) 차량 스티어링 휠의 두 스티어링 로크 사이의 각 위치를 측정하는 방법 및 장치
JPH08189839A (ja) 位置検出装置及び位置検出方法
US11680825B2 (en) Rotary encoder
CN105882748A (zh) 手轮位置检测系统
KR20040038766A (ko) 회전각검출장치 및 토크검출장치
JP2000201451A (ja) 減速機付き電動機
EP2898295B1 (en) Pseudo-absolute position sensing algorithm
JP5772145B2 (ja) 車両の自動変速装置
EP2469239B1 (de) Multiturn-Winkelmessvorrichtung
US11655128B2 (en) Work area indicator
JP4639513B2 (ja) 歯車の噛合い調整方法
KR20150019343A (ko) 기어드 엔코더 모터 및 그 제어 시스템
KR101350270B1 (ko) 비접촉식 토크센서
ITRM20080616A1 (it) Encoder multigiro assoluto.

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20160303