KR20030057334A

KR20030057334A - 전기 기계적인 선형 드라이버의 현재 길이를 탐지하기위한 장치 배열

Info

Publication number: KR20030057334A
Application number: KR1020020083085A
Authority: KR
Inventors: 게오르그슐츠; 헬무트슐쩨
Original assignee: 이에스더블유-엑스텔 시스템스 베델 게젤샤프트 훼르 아우세뤼스퉁그 엠베하
Priority date: 2001-12-28
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2003-07-04
Also published as: ATE513180T1; CN1236275C; EP1324002B1; ES2369484T3; CN1428593A; DE10164580C1; EP1324002A1; KR100999231B1

Abstract

본 발명은 전자기적 선형 드라이브의 현재 길이의 탐지를 위한 장치와 관련되며, 특히 스핀들 트랜스미션에서 스핀들의 상대적인 상태를 탐지하기 위한 장치와 관련된다.

본 발명은 전자기적 선형 드라이브의 현재 길이의 탐지를 위한 새로운 가능성과 관련되고, 그것은 선형 드라이브의 길이 변화에 의존하여 탐지하고, 조건에 대한 변화를 발생하지 않도록 하기 위한 선형 드라이브의 제어와 조절은 보다 탐지가능 하지 않은 상태로 되는 것 없이 이루어지며, 본 발명에 따른 해결은 전자기적 선형 드라이브에 의하여 이루어지고, 선형 드라이브는 선형적으로 이동 가능한 스핀들(1)을 가지는 스핀들 트랜스미션, 스핀들(1)의 선형 이동의 발생을 위한 길이가 짧은 톱니바퀴형의 스핀들 몸체(2)를 포함하고, 선형 센서(4)는 측정 크기에 비례하는 스핀들 변위의 발생을 위하여 설치되고, 선형 센서(4)는 선형 드라이브에 하우징 된 스핀들의 축 방향으로 정렬하여, 선형 센서(4)에 대향하는 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)의 상대적인 상태 정렬을 위하여 길이 척도가 결정되는 것을 특징으로 한다.

Description

전기 기계적인 선형 드라이버의 현재 길이를 탐지하기 위한 장치 배열{AN ARRANGEMENT DETECTING FOR THE CURRENT LENGTH OF AN ELECTROMECHANICAL LINEAR DRIVE}

본 발명은 전기 기계적인 선형 드라이버의 현재 길이(current length)를 탐지하기 위한 장치 배열과 관련되며, 특히 스핀들 트랜스미션(spindle transmission)에서 스핀들(spindle)의 상대적인 상태를 탐지하기 위한 장치와 관련된다. 본 발명은 현재 위치 조건의 제어와 관련된 레일 상의 차량을 위한 선형 경사 드라이버에서 적절하게 사용된다.

현재 기술 수준에서 전기 기계 역학적인 선형 스핀들 드라이브에 의하여 위치 상태를 탐지하는 두 개의 상대적으로 동일한 기술이 공지되어 있고, 공지된 기술에 의하면 차량 레일로부터 차량 박스는 장축(length shaft) 주위로 기울어진다.

그들 중 하나의 기술은 모터에 있는 어느 하나에 의하여 값-인코더(value-encoders)가 결합되고, 모터 축의 회전 증가가 계산되고(prospectus "Railway Tilting Technology" Der Fa. Curtiss Wright Antriebstechnik GmbH, Neuhausen (Schweiz), Januar 2000, S. 11), 선형적으로 표시되는 변화에 대하여 선형 드라이브 유닛에서 스핀들 모체(spindle mother)의 동일성이 파악된다. 다른 하나의 공지 기술에서는 매우 유사한 절차가 von M. Seemann(in : Elektr. Bahnen Ausgabe 9/2000)에 의하여 기술되었고, 예로서 드라이브 사이의 입구 톱니에 정상적인 트랜스미션을 가진 분석도구(resolver)가 장치되고, 선형 드라이브의 길이의 변화가 모터 가장 자리에서 회전 방향의 형태의 수와 같은 간접적인 방식으로 표시되는 것을 포함된다.

선행의 공지 기술은 드라이브의 작동이 스핀들의 상태 변위로서 직접적으로 파악되지 않는다는 단점을 가지며, 이러한 상태 변위가 직접적으로 파악되지 않는 것으로 인하여 실질적인 스핀들의 위치 및 이로 인한 레일 차량에 있어서 차량 박스의 경사와 같은 선형 드라이브의 실질적인 위치 조건의 안정성이 파악되지 않는다.

후자의 경우는 조정될 수 있도록 형성된 경사 센서가 경사를 지시하는 경우에는 특별히 중요하지 않을 수 있지만, 모터 톱니 또는 드라이브 간격의 일부분이 스핀들 축에 대하여 어떤 방식으로 방해되거나 또는 손상이 발생하고, 그로 인하여 차량 경사가 트랙의 회전(winding)으로부터 보다 빠른 발생에 대하여 효과적으로 기능하지 못하는 경우에는 이러한 탐지되지 않은 경사가 승객에 대하여 위험이 될지라도 조절은 실질적으로 수행되지 않는다.

본 발명은 전기 기계적 선형 드라이버의 현재 길이를 탐지하는 새로운 가능성을 발견하는 작업과 관련되며, 이러한 작업은 선형 드라이버의 실질적인 길이의 변화에 따라서 탐지하며, 이러한 탐지는 선형 드라이버의 제어와 조절이 조건에 대하여 거의 변화시키지 않고 감지할 수 없는 상태가 되지 않도록 한다. 본 발명에 따르면 본 발명의 목적은 전기 기계적 선형 드라이브의 위치 조건을 탐지하는 장치를 제공하는 것이며, 그에 의하면 선형 드라이브는 선형적으로 이동성을 가지는 스핀들 트래스미션과 스핀들의 선형적인 이동을 만들기 위한 지지된 톱니 휠로 구동되는 스핀들 몸체를 포함하고 센서 유닛은 적절한 크기에 비례하는 스핀들 변위의 생산을 위하여 이용 가능하도록 하고, 센서 유닛은 선형 유닛이 되며, 스핀들의 방향에 대한 축은 선형 드라이브에 있어 적절한 하우징에 정렬되고, 이로서 선형 센서와 마주보는 스핀들의 부하가 없는 끝 부분 중의 하나의 상대적인 길이 변화의 측정이 결정된다. 유리한 점으로서, 선형 센서는 하나의 단단한 하우징 형태의 측정 막대(rod) 형태로 나타나고, 그 축은 스핀들 방향으로 정렬되고 적어도 선형 드라이버의 최대 허브 길이(Hub length)의 길이를 가지며, 또 다른 유리한 점으로서 선형 센서는 측정 막대 형태를 나타내고, 스핀들의 축 방향에 대하여 정렬하며, 적어도 선형 드라이브의 최대 허브 길이를 가질 뿐만 아니라, 스핀들의 부하가 없는 끝 부분에서 위치 제공 장치는 위쪽으로 하나를 고정하고 스핀들에는 중심이 일치하는 보오링이 스핀들 축 방향에 있는 부하가 없는 끝 부분에 존재하고, 보오링의 깊이는 적어도 선형 드라이브의 최대 허브 길이에 해당하고, 인접한 막대의 내부 삽입에 대하여 선형 센서는 보오링에 있는 막대의 서로 다른 내부 삽입의 결과로서 동일한 길이의 신호를 전달한다.

변형된 장치의 두 번째 유리한 점으로서, 위치 제공 장치는 적절하게 영구 자석 링이 되고, 자석 링은 측정 막대의 자석을 가진 구성요소와 상호 작용한다.

첫 번째 변형에 있어서, 측정 막대는 유도 관의 자기장을 가지지 않은 유도 관 선단부의 내부에서 자기 필드 센서(예를 들어 홀-센서)로부터 규칙적으로 서로 인접한 열을 나타내고, 그에 의하여 위치 제공 장치의 근처에 위치하는 자기장 센서의 전자장의 변화로부터 스핀들의 절대 위치가 결정된다.

두 번째 변형에 있어서, 측정 막대는 자기장을 가지지 않는 위에서 기술한 유도 관과 내부에 명확한 자기장을 가지는 물질로부터 만들어진 축 방향으로 장력을 가지는 와이어를 가지는 것으로 형성되고, 그에 의하여 와이어 내부에 전류 임펄스를 통하여 서로 다른 자기장의 영구 자기장을 가지는 위치 제공 장치에 대한 순환적인 형태가 이용 가능하고, 와이어에 있는 정확한 자석을 이용하여 음파가 방출되고, 음파의 적절한 방출 과정에서 스핀들의 정확한 위치가 결정된다.

선단 유도 관은 임의의 윤을 낸 물질로 적절하게 구성되고, 적절한 물질로는 알루미늄 또는 V2A-금속이 된다.

선형 센서의 또 다른 변형으로는, 위치 제공 장치는 공진 전극이 되고, 이 공진 전극은 측정 막대의 선단 면과 용량적으로 결합되도록 장치되어 있다.

그와 동시에 자기장을 가지지 않는 선행 유도 관에 있는 측정 막대는 저항 면 및 집전자 면을 나타내고, 그에 의하여 공진 전극은 저항 면으로부터 집전자 면으로 하나의 쉬프트된 전류의 생성에 대하여 용량성 위치 제공 장치로서 설치되고, 그와 함께 계획된 의존성의 결과로서 스핀들의 절대적인 위치가 정의된다.

명확한 실시 형태와 독립적으로, 선형 센서는 선형 드라이브의 조인트 헤드로부터 스핀들 하우징에 직접적으로 결합될 수 있거나 또는 그것이 조인트 헤드 또는 연결 플러그로부터 선형 드라이브의 정지 부분에 설치를 허용하는 한 스핀들 축을 따라서 스핀들 하우징의 여분의 앞부분에 외부로부터 끼워질 수 있고, 즉 접근이 보다 쉽고 보다 간단하게 끼워질 수 있다.

본 발명은 합리적인 이성에 근거하고 있으며, 이는 스핀들 트랜스미션을 가진 선형 드라이브의 드라이브 길이를 위한 측정으로서 동력 모터의 회전수의 증가로부터 필요에 따라 보다 정확하게 조정될 수 있지만, 기준 위치의 손실로 인하여(예를 들어, 장력의 간섭 또는 새로운 시작에 의하여) 절대적인 측정은 불가능하다는 사고에 근거한다. 더욱이 강제적인 이용 가능한 드라이브의 간격에 의하여 적절한 결과에 대한 정확성 및 신뢰성의 보장에 있어서의 각각의 간섭(손실 또는 파손)의 위험은 구조된다. 본 발명을 이용하여 정확성 및 공간에 대한 필요성과 관련 있는 심각한 불이익이 발생하지 않고 선형적으로 이동하는 스핀들에서 선형 드라이브에 의하여 직접적으로 측정이 가능하고, 부하가 없는 끝 부분에 위치 제공 장치가 설치되고, 스핀들 내부로 삽입되고, 막대 형태로 마감된 측정 수단은 지역적으로 접촉이 풀리는 것에 영향을 주고, 이러한 방식으로 측정 수단 위에서 부하가 없는 스핀들의 끝 부분과 단단한 하우징으로 된 측정 수단 사이에 상대적인 거리의 절대값이 측정될 수 있다.

그에 의하면 측정 원리는 명백하며, 위치 제공 장치는 자기장의 또는 용량성의 진동 회로 영역을 통하여 측정 막대의 길이 방향에 있어서 위치 제공 장치의 위치에 영향을 미친다(뚜렷하게 한다). 그러한 방식으로 영향을 받은 측정 막대의 위치는 그 다음으로 위치에 따라 달라지는 전기적 신호에 있어서 음파의 진행 시간의 측정 또는 저항의 파열 상에서 변할 수 있고, 추후에 절대적인 경로 길이로서 평가될 수 있고, 또한 그것은 방해된 측정에 의하여 즉시 다시 실질적인 선형 드라이브의 위치(스핀들의 상황)가 다시 전달된다.

본 발명에 따른 장치는 현재 위치 조건을 측정하는 것을 가능하도록 하며, 즉 실질적인 이탈거리, 의존적으로 측정되어야하는 절대적인 크기로서 전자기적인 선형드라이브의 측정을 가능하도록 하며, 조건에 대하여 거의 변화가 발생하지 않도록 선형 드라이브의 제어와 조절이 보다 감지할 수 없도록 되는 일 없이 그러한 특정이 가능하다. 본 발명은 더욱이 선형 드라이버의 부피의 제한이 충분히 가능하고 그밖에도 종래의 탐지 기술의 유지 아래서 트랜스미션 구성요소 이용의 감시를 허용한다.

도 1은 선형 센서를 가진 본 발명에 다른 선형 드라이버의 사시도를 도시한 것이다.

도 2는 자기장의 저항의 원리에 따른 선형 드라이버의 변형된 형태를 도시한 것이다.

도 3은 자기장의 원리를 가지는 선형 드라이버의 실시 형태를 도시한 것으로서, 선형 센서는 외부와의 간단한 교환 가능성을 가지도록 만들어진다.

도 4는 용량성을 나타내는 포텐시오미터의 원리를 이용하는 선형 센서의 장치를 도시한 것이다.

도 5는 유도성 원리를 가지는 선형 센서의 형태를 도시한 것이다.

※도면의 주요 부호의 설명

1 : 스핀들11 : 스핀들 축

12 : 부하가 없는 끝 부분

13 : 보오링 14 : 조인트

2 : 스핀들 몸체 21 : 외부 톱니 장치

22 : 회전축3 : (스핀들)하우징

31 : 조인트 헤드 33 : 플러그

32 : 부하가 없는 전면

4 : 선형 센서 41 : 측정 막대

411 : 자기장 센서 412 : 와이어

413 : 저항 면 414 : 집전자 면

415 : 측정 스풀 416 : 기준 스풀

42 : 위치 제공 장치 421 : (영구) 자석 링

422 : 공진 전극 423 : 소켓

43 : 유도 관 5 : 트랜스미션

6 : 모터 61 : 추진 축

본 발명은 아래의 실시 예에 의하여 보다 명백하게 이해될 것이다.

본 발명에 따른 장치는 도 1에 제시된 전기 역학적 선형 드라이브로서 예시된 것처럼, 스핀들 몸체(2)를 가진 스핀들(1)의 외부에 스핀들(1)을 둘러싸고 있는하우징(3) 및 선형 센서(4)를 가지고, 선형 센서(4)는 스핀들 축(11) 방향에서 고정된 측정 막대(41) 뿐만 아니라 스핀들(1)에서 위치 제공 장치(42)를 포함하고 있다.

스핀들(1) 위에 위치된 스핀들-몸체(2)는 회전하는 롤(roll) 트랜스미션으로 적절하게 보다 큰 동력 걸림 및 운동 암(arm)의 기능을 수행하는 역할을 하고, 회전축(22)에 부하가 전달되도록 한다. 회전축(22)은 외부 톱니 장치(21)를 가진 스핀들 몸체(2)와 일체가 되고, 외부 톱니 장치(21)는 연결된 모터(6)의 추진 축(61)을 가진 트랜스미션(5) 위에 설치된다. 이러한 외부 톱니 장치(21) 위에 중간 트랜스미션(5)을 이용하여 모터(6)의 토크가 스핀들 몸체(2)에 전달된다. 따라서 선형 드라이브는 모터(6)의 추진 축(61)의 회전을 회전축(22)을 이용하여 회전된 스핀들 모체(2)의 회전을 이용하여 스핀들의 선형 운동으로 전환한다. 하우징(3)을 마주보는 스핀들(1)이 외부로 나오도록 되거나 또는 안으로 들어가도록 되는 동안, 이를 통하여 선형 드라이브는 길이가 변하게 된다. 안으로 들어가거나 외부로 나오도록 된 상태는 하우징(3)에 견고하게 고정된 조인트 헤드(31)와 하우징(3)을 마주보고 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(15)에서 선형적으로 운동하는 조인트(14) 사이의 최대 간격의 배열을 나타낸다

도 1 및 다른 그림에서 표현된 선형 드라이브는 -전체적으로 제한되지 않고- 동적인 경사와 관련된 기술을 이용하는 레일 차량에 대하여 적용된다. 동시에 모터(6)의 추진 축(61)의 회전을 통하여 회전 운동을 하는 스핀들 몸체(2)에 전달되어 위치를 옮기게되고 스핀들(1)은 선형적으로 이동하게되어 차량 박스(vehiclebox)의 길이 축 주위로 차량의 회전 상태에 대향하여 회전하도록 하기 위하여, 즉 차량 박스를 경사지도록 하기 위하여 위치를 선형적으로 이동하게 된다. 그와 동시에 조정 바퀴에 있는 조인트 헤드((31) 및 위치된 차량 박스의 시작에 있는 그것의 조인트(14) 위에서 스핀들(1)을 이용하여 선형 드라이브는 지지되고, 선형 드라이브의 길이의 변화가 차량 박스의 경사 운동을 발생시킨다. 특별히 이러한 분야의 응용에 있어서, 선형 드라이브의 발차 길이에 대한 매우 정확한 제어, 조절 및 감시가 필요하고, 이는 곡선 운동에서 이동 속도 및 차량의 경사를 서로 조화시키기 위함이다. 선형 드라이브의 스핀들(1)의 위치에 대한 고정되고 직접적인 탐지를 보장하기 위하여, 선형 센서(4)는 스핀들(1)의 축(11) 위에 직접적으로 배열되고, 선형 센서(4)의 필수적인 부분, 측정 전자 장치와 측정 막대(41), 측정 막대(41)와 함께 스핀들(1)을 둘러싸고 있는 하우징(3)을 결합한다.

스핀들(1)의 위치의 측정은 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에서 선형 센서(4)의 위치 제공자(42)가 고정되고, 그것은 이용 가능한 첨단에 의존하는 측정 수단인 측정 막대(41)에 있어서 접촉이 없이 영향을 미치고, 그에 의하여 측정 막대(41)는 스핀들 축(11)에 대하여 평행하게 정렬하게 된다. 가장 유리한 설계는 도 1에 도시된 것처럼 측정 막대(41)와 스핀들(1)이 중심이 일치된 위치로 설치되는 것이다.

이것은 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에서 하나의 보오링(13)이 측정 막대(41)를 수용하도록 형성되고, 그 내부에서 측정 막대(41)는 스핀들 축(11)을 따라서 스핀들(1)의 축 방향 연장에 대응하여 잠겨지도록 하는 것에 따른 결과가된다. 보오링(13)의 깊이 및 측정 막대(41)의 길이는 한 쪽 면에 있어서 최대로 수용된(brought in) 스핀들에 의하여 측정 막대(41)는 보오링(13) 내부로 장애가 없이 삽입될 수 있고 다른 한 면에 있어서는 스핀들(1)이 최대로 이탈되는 것에 의하여 측정 막대(41)는 여전히 충분히 장치 제공자(42)와 상호 작용을 할 수 있도록 그러한 방식으로 제시되고 조화되도록 한다. 스핀들(1)의 현재 위치(즉 보오링(13) 내부로 측정 막대(41)의 이용 가능한 삽입 깊이에 의존하는)에 의존하는 선형 센서(4)로부터 제시되는 신호는 선형 드라이브의 위치 조절을 위하여, 위치 조건(예를 들어, 차량 박스의 경사)의 감시 및 중간 트랜스미션(5) 또는 스핀들 축(2)에 대한 오류의 측정에 대하여 가장 중요한 것으로 이용될 수 있다. 모터(6)의 내부에서 또는 모터(6)에서 증가하는 측정 값 수신장치를 이용하여 -위에서 설명한 선행 기술의 상태와 매우 유사하게- 모터(6)와 선형 센서(4)에 대향하는 스핀들(1)의 위치 측정값의 비교는 항상 실행 가능하고, 이러한 방법으로 중간 트랜스미션(5)과 스핀들 축(2)에 있어서 기어의 풀어짐의 추가적인 변형이 이용되거나 또는 마찬가지로 모터(6)와 스핀들(1) 사이의 바퀴 톱니 및 회전축 변형이 신뢰할 만한 것으로 인식될 수 있다. 잘 알려진 분석장치(resolver)가 적용되고 모터 회전축(61)에 대하여 360도에 걸쳐서 이동한다. 스핀들(1)과 관련하여, 복합 회전 제공 장치(복합-회전 제어)로서 적당한 소프트웨어가 추가적으로 이용된다.

첫 번째 실시 형태로서 도 2는 하나의 선형 드라이브를 예시하고, 제시된 선형 드라이브에서 선형 센서(4)는 하우징(3)의 내부 공간에 설치된다. 이러한 설치 공간은 스핀들 축(11)의 연장선에 있는 하우징(3)에서 조인트 헤드(31)(제시된 조인트(14)의 스핀들(1)에서 두 번째의 대응 부분으로서)에 설치된다면 항상 그 자신을 위한 공간을 제공한다. 선형 센서(4)는 대부분 서로 다른 방법에 있어서 측정 작업의 완성을 위하여 설치될 수 있고, 이러한 설치는 서로 다른 선형 선단 의존적인 측정 수단인 측정 막대(41) 및 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에서 적당한 위치 제공 장치(42)를 계획하는 것에 의하여 이루어진다. 추가적으로 도 2에서 도 5까지에서 선형 센서(4)의 배열은 서로 다른 측정 원리의 기초 위에서 명백해지고, 그것은 그 자체에서 그것의 작용 방법이 알려지고 추후에 단지 측정에 효과적인 설치의 관점에 관하여 매우 상세하게 기술된다.

자기 저항성 선형 센서

도 2에서 도시된 형태의 선형 센서(4)는 자기 저항성 원리에 기초한다.

선형 센서(4)는 동시에 자성을 띠는 물질에 있어서 자기 저항 효과의 원리를 따라서 작용한다. 실시 예에서 위치 제공 장치(42)는 영구 자석 링(421)이 된다. 측정 막대(41)는 자기장 센서(411)로부터 규칙적인 병렬 형태의 자성을 띠지 않는 안내 유도 관(43)을 제시하고, 그에 의하여 장치된 자기장 센서(411)는 위치 제공 장치(42)의 근처에서부터 전기적 저항의 변화를 원인으로 하여 스핀들(1)의 절대적인 위치가 규정되도록 한다. 안내 유도 관(43)은 비 자성 물질로 구성되고, 예를 들어, 알루미늄 또는 V2A-금속으로 만들어지고, 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에서 형성된 보오링(13) 내부로 삽입된다.

마그네틱 링(421)으로부터 벗어나는 자기장은 자기장 센서(411)로부터 선형센서(4)의 측정 막대(1)에서 선형으로 정렬된 열(row)에 영향을 미치고 그에 의하여 부하 캐리어로부터 변화(diversion)를 통하여 전기적 저항의 변화에 대하여 장치된 자기장 탐지 장치(411)의 자성을 띠는 링(421)의 근처에 이르게 된다. 이러한 효과(Hall-Effect)로부터 위치 제공 장치(42)로서 삽입된 영구 자석의 성질을 가진 링(421) 및 이와 함께 선형 센서(4)의 수용된 측정 장치(41)에 대향하는 스핀들(1)의 위치가 결정된다. 또한 전압이 없는 상태에서 스핀들(1)은 기계적으로 실행되도록 할 수 있고 공급 전압의 반대 전압을 켜는 것을 통하여 지시에 대하여 절대적인 측정값으로 용이한 비교 또는 눈금 측정을 다시 하는 일 없이 스핀들의 현재 위치가 나타난다.

자기 저항성 선형 센서

자기 압축 센서 원리를 가진 선형 드라이버의 실시 예가 도 3에 도시되어 있다. 선형 센서(4)는 자기 압축된 축 선단의 두 지점 사이에서 소요 시간 측정(초음파)의 원리에 따라서 자기 압축적으로 작용한다. 초음파-진행 시간은 경로에 비례한다. 첫 번째 실시 예에서 하나의 (대응되는 선형 드라이브의 허브(hub)) 중심이 일치하는 보오링(13)을 가진 이동하는 스핀들(1)이 설치되어 있다. 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에는(그와 함께 보오링(13)의 시작 부분에서) 다시 위치 제공 장치(42)가 영구 자성을 띠는 링(421) 형태로 설치된다. 측정 막대(41)를 가진 선형 센서(4)가 하우징(3) 내부에 설치된 스핀들(1)의 스핀들 축(11)을 따라서 장치된다. 그러므로 그들과 함께 선형 센서(4)의 측정 막대(41)가 돌출되고,위에서 실시 예로서 기술된 것처럼 유도 관(43)이 선형 드라이버의 허브(hub)와 함께 보오링(13)이 내부에 길이 방향으로 형성된다. 유도 관(43)의 내부에는 자기 압축성 도선(412)이 선형 센서(4)의 실시의 변형의 형태로서 삽입되고, 그를 통하여 높은 주파수의 전류 임펄스가 송신된다. 삽입된 자성을 띤 링(421)의 장치 제공 장치(42)로서 각각의 전류 임펄스에 의하여 두 개의 서로 다른 방향으로 유도된 자기장에 대향하여 영향을 받은 영역이 형성되고 와이어(412)에 자기장의 압축을 발생시킨다.

장치 제공 장치(42)로서 삽입된 자성을 띤 링(421)을 통하여 링(421)으로부터 각각의 임펄스 흐름에 의하여 두 개의 서로 다른 방향으로 전달되는 자기장을 따라서 자기 압축된 와이어(412)의 영향을 받는 영역이 형성되고 와이어(412)에는 자기 압축이 발생한다. 그와 동시에 나타나는 초음파 신호가 양방향으로 측정 장소로부터 발산된다. 선형 센서(4)에 있어서 음향학적 측정값의 수신 장치 상에서 초음파 신호가 탐지되고 전기적 임펄스로 변형된다. 전류 임펄스의 발신으로부터 토션 임펄스가 도착하기까지 소요되는 시간차가 경로 형성으로 선형 센서(4)에 전달되고 지시에 대한 절대적인 측정값으로서 이것이 이용 가능하다. 또한 이러한 경우에 있어, 스핀들(1)은 장력이 완화된 상태에서 기계적으로 나타나고 예비 전압(장력)의 재시동에 따라서 선형 드라이브의 스핀들(1)의 절대적인 위치를 직접적으로 탐지하기 위하여 레일 차량에서의 경사 기술로서 도 3에서는 특별히 선행하는 도면의 실시 예로부터 하나는 기울어지는 형태를 이루며, 실질적으로 선형 드라이버에서 선형 센서(4)의 수용의 이용하기 유리한 변형 형태가 도시되어 있다. 도3에 따른 실시 형태에 있어서, 하우징(3)의 자유로운 전면(32)이 외부로부터 선형 센서의 설치(및 교환)가 가능하도록 한다. 그에 따르면 하우징(3)의 지지를 위하여 스핀들(1)의 부하를 전달하는 끝 부분에 대한 대조 부분으로서 흔들림 지지대(도시되지 않음)에서 수용을 위하여 하우징(3)에 마주보는 상태에서 위치하도록 측면으로 플러그(33)가 설치되고, 위에서 기술된 도면에서 제시된 조인트 헤드(31)가 이러한 형태에서는 설치되지 않도록 하는 것이 필수적이다. 본 명세서에 대하여, 선형 센서의 원리의 형태와 독립적으로 사용할 수 있는 위에서 기술되고 아래에서 제시되는 모든 실시 예에 대하여 쉽게 상호 치환 가능한 선형 센서의 형성이 또한 설치 가능하다.

PSP-선형 센서

도 4는 추가적으로 본 발명의 세 번째 실시 예를 도시한 것으로서, 그에 의하면 포텐셜 프로버-포텐시오미터(PSP)의 원리를 따르는 선형 센서(4)가 형성되어 있다. 그것의 작용 원리는 포텐시오미터의 작용 원리와 같으며, 그에 의하면 접촉이 없는 변이가 된 전류가 일반적인 저항 면으로부터 용량성으로 연결이 끊어진다. 측정 막대(41)는 위에서 기술한 실시 예에서와 같이 스핀들(1)에 대응되는 보오링(13)의 직경 및 길이 방향으로(다시 선형 드라이브의 허브에 적합하도록) 설치된다. 이러한 경우에 있어서는 장치 제공 장치(42)는 적어도 원형 링의 한 부분의 형태로서 충분한 크기를 가지고 용량성 공진 전극이 되고, 그것은 실행되는 저항 면(413)의 스핀들 축(11)을 따라서 원형 링의 내부에서 하나와 보다 이것에 대하여 평행한 집전자 면(414)에 대한 하나를 연장시킨다.

높은 옴 저항을 가지는 저항 면(413)과 낮은 옴 저항은 가지는 집전자 면(414)은 측정 막대(41)에서 통합되고, 측정 막대(41)의 유도 관(43)에 설치되고(또는 외관상으로 층으로-위에서) 스핀들(1)의 보오링(13)에서 돌출되고, 그에 의하여 양쪽 면(413 및 414)의 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에서 공진 전극(422)은 팽팽해지고 저항 면(413)과 집전자 면(414)의 사이에서 위치에 의존하는 연결(공진회로)을 위하여 만들어진다. 그와 동시에 용랑성으로 접촉이 없는 공진 전극(422)에 의하여 집전자 면(414) 위에서 저항 면(413)으로부터 변이된 전류가 전달된다. 포텐시오미터의 전압으로서 변화하는 전압에 대응되도록 구동되고(예를 들어 소위 전체적인 조절을 통하여), 이러한 방법으로 변이된 전류는 측정 막대(41)에 대하여 공진 전극(422) 및 그와 함께 스핀들(1)의 상태(위치)에 대하여 충분히 선형적으로 작용한다. 선형 센서(4)의 전압이 없는 상태에서 스핀들(1)의 기계적 변위는 스핀들(1)의 절대 위치의 지시에 대하여 항상 다시 각각의 예비 전압의 재시동을 따라서 처리된다.

유도성 선형 센서

도 5에 제시된 선형 센서는 접촉이 없는 유도성 원리를 따라서 작용한다. 측정 장치는 유도성 하프 브리지(half bridge)로 구성되고, 그것은 두 개의 콘덴서를 가지고 완전한 브리지(도시되지 않음)에 대하여 보충되지 않는다. 선형 센서(4)의 측정 막대(41)에 설치되는 두 개의 유전율(감응율)은 전적으로 서로 다르게 형성된다. 첫 번째 유전율은 보다 작은 권선 수를 가진 측정 스풀(415)로서 구성되고 측정 막대(41)의 보다 큰 부분을 감고 있고, 스핀들(1) 내부로 잠기는 것으로 나타난다. 기준 스풀(416)인 두 번째 코일은 측정 막대(41)의 남아 있는 부분에 밀집하게 감겨져서 설치되고, 스핀들의 내부로 결코 잠기지 않는다.

스핀들(1)-위에서 기술된 실시 예에서 처럼-은 대응되는 중심이 일치하는 보오링(13)의 선형 드라이브의 최대길이의 허브(hub)를 가지도록 설치되어 있다. 보오링(13)에서는 위치 제공 장치(42)로서 자성을 띠지 않는 금속성을 나타내는 소켓(423)이 고정되어 있다. 측정 스풀(415) 위에서 자기장을 띠지 않는 물질로부터 만들어진 이동성을 가지도록 결합된 소켓(423)이 스핀들(1)과 연결되면, 소켓(423)의 내부에서 측정 스풀(415)의 효과적인 잠김 길이에 의존하여 브리지의 제어가 어긋나게된다. 브리지 신호는 그에 의하여 소켓(423)을 통하여 측정 스풀(415)의 필요한 분리에 비례하고 그와 함께 선형 센서(4)의 측정 막대(41)에 대한 상대적인 스핀들(1)의 위치에 대하여 비례한다. 이러한 접촉이 없는 유도성 효과로부터 장치 제공 장치(42) 및 그와 함께 스핀들(1)의 절대 위치를 결정하는 것이 가능하고, 이것은 또한 장력(전압)이 없는 상태에 있는 스핀들의 움직임에 있어서 예비 전압의 재시동에 따라 스핀들(1)의 현재 위치가 신뢰성 있게 준비된다.

본 발명의 사상을 벗어나지 않는 많은 변형 발명이 만들어질 수 있다. 위에서 기술된 접촉이 없는 선형 센서의 많은 실시 예에서, 선형 센서는 잠겨진 측정 막대(41)의 선형 드라이브의 스핀들에 있는 것 및 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에 있는 위치 제공 장치(42)를 포함한다. 그와 동시에 측정 실린더에 있어서 잠겨진 스핀들 또는 측정 막대(41)를 따라서 부하가 없는 끝 부분(12)의 관통 운동을 가진 원리는 본 발명과 관련을 가진다. 특별히 임의의 접촉이 없는 센서 원리가 있고, 이는 구체적으로 기술되지 않았지만 창작적인 과정이 없이 기본적으로 선형적으로 확장되는 측정 막대로 결합될 수 있는 발명과 관련되는 한 마찬가지로 명백하게 본 발명의 범위 내에 포함되는 것으로 당업자에게 이해될 것이다.

Claims

선형 드라이버는 선형적으로 이동 가능한 스핀들을 가진 스핀들 트랜스미션 및 스핀들의 선형 이동의 발생을 위하여 짧게 만들어진 톱니바퀴형의 동력 전달 장치인 스핀들 몸체를 포함하고, 센서 장치는 스핀들 변위의 발생에 대하여 비례적인 측정크기를 가지도록 되어 있는 것을 포함하고,

상기에서 센서 장치는 선형 센서(4)이며, 선형 센서(4)는 선형 드라이브에 하우징 된 스핀들(1)의 축 방향으로 정렬하여, 선형 센서(4)에 대향하여 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)의 위치 정렬을 위한 길이의 척도가 결정될 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,

선형 센서(4)는 하우징 된 측정막대(41)를 포함하고, 측정 막대(41)는 스핀들(1)의 축 방향을 따라서 정렬되고 적어도 선형 드라이브의 최대 허브 길이로부터 하나의 길이를 형성하고, 그와 함께 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에 위치하는 위치 제공 장치(42)를 가지고, 스핀들(1)에서 스핀들 몸체(2)의 방향으로 부하가 없는 끝 부분(12)으로부터 중심이 일치하는 보오링(13)이 형성되고, 보오링(13)의 깊이는 최소한 선형 드라이브의 최대 허브 길이 만큼 잠겨지고, 측정 막대(41)의 잠김을 위한 이용 가능한 공간이 형성되고, 이로서 선형 센서(4)는 보오링(13)에 있는 측정 막대(41)의 서로 다른 삽입 길이의 결과로서 그에 해당하는 신호를 전달하게 되는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 2에 있어서,

위치 제공 장치(42)는 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)에서 영구 자성을 띠는 링(421)이 되는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 3에 있어서,

자성을 띠지 않는 유도 관(43)에 있는 측정 막대(41)는 자기장 탐지 장치(411)의 규칙적인 함께 나란히 정열된 형태를 나타내고, 그에 의하여 위치 제공 장치(42)의 근처에 위치하는 자기장 탐지 장치(411)로부터 전기적 저항을 변화를 탐지하는 것에 의하여 스핀들(1)의 절대 위치를 결정할 수 있도록 된 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 3에 있어서,

선형 막대(41)는 자성을 띠지 않는 유도 관(43) 및 그 내부에 자성에 의하여 신축되는 물질로 만들어진 축 방향으로 장력을 가지는 와이어(421)를 포함하고, 와이어(412)에 있어서의 임펄스의 흐름을 통하여 영구 자석 링(421)을 위한 서로 다른 자기장이 순환적으로 형성되도록 하고, 이것은 와이어(411)에 있어서 자기장 집속을 통하여 음파를 발생시키고, 발생된 음파의 경로 시간 측정의 과정에서 스핀들(1)의 절대 위치가 결정되는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,

유도 관(43)은 알루미늉인 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 4 또는 청구항 5에 있어서,

유도관은 V2A-금속 인 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 2에 있어서,

위치 제공 장치(42)는 원형 링의 적어도 한 부분의 형태에 있어서 용량성 공진 전극(422) 인 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 8에 있어서,

자성을 띠지 않는 유도 관(43)이 내부에 있는 측정 막대(41)는 저항 면(413)과 집전자(414)를 포함하고, 그에 의하여 공진 전극(422)은 저항 면(413)으로부터 집전자 면(414) 위로 용량성 흐름의 발생이 형성되도록 하고, 그들의 위치 의존성을 이용하여 스핀들(1)의 절대 위치를 결정할 수 있는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 2에 있어서,

위치 제공 장치(42)는 스핀들(1)의 부하가 없는 끝 부분(12)의 보오링(13)에는 스핀들(1)의 최대 변화 경로의 길이를 가진 내부로 형성된 금속성이며 자성을 띠지 않는 소켓을 가지는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 10에 있어서,

측정 장치는 두 개의 부분으로 나누어진 스풀을 포함하고, 그에 의하여 스풀의 첫 번째 부분(415)은 금속성의 소켓(423)의 내부로 형성되고 그와 함께 두 번째 부분(416)은 기준(reference)으로서 소켓(423)의 외부에 설치되고, 전체 스풀(415, 416) 부분은 두 개의 커패시터를 통하여 보충적인 브리지 제어(개페기)가 되고, 그것의 브리지 신호는 소켓(423)에 있는 스풀의 첫 번째 부분(415)의 내부 형성 깊이에 의존하는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,

선형 센서(4)는 선형 드라이브의 장착된 조인트 헤드(31)의 앞에서 스핀들 하우징(3)에 결합되는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.
청구항 1에 있어서,

선형 센서(4)는 선형 드라이브의 스핀들 하우징의 자유로운 전면(32)에서 입구(opening)를 통하여 외부로부터 밀어 넣어지고 반대로 이동할 수 있도록 상호 교환 가능하도록 만들어지는 것을 특징으로 하는 전자기적 선형 드라이브의 위치 상태를 탐지하기 위한 장치.