[发明专利]转矩传感器设备和带有转矩传感器设备的轴

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有非接触地工作的转矩传感器的转矩传感器设备。此外，本发明涉及一种带有具有转矩传感器设备的轴部分的轴。

背景技术

铁磁材料的导磁性受到机械应力的影响。已知为磁弹性效应的此物理效应可用于测量旋转物体中的转矩，因为转矩在旋转的物体中产生应力。已知一系列不同的传感器，所述传感器使用磁弹性效应以便非接触地检测例如轴的转矩。磁弹性传感器的特征是高精度，其中，再标定与参考标记的起动一样较少需要。

用于测量驱动轴的转矩的磁弹性转矩传感器例如从DE102009008074A1中已知。在此文献中描述一种用于检测轴的转矩的测量设备，所述测量设备包括以距轴的表面以预先确定的间隙距离定位的转矩传感器。

为测量机器的传力轴上的转矩，电磁线圈非接触地布置为距轴的表面具有小的距离，所述电磁线圈以信号变化来响应于对于轴或自身为铁磁性的轴上的铁磁层的导磁性的改变。为此，轴必须受到扭转应力，即铁磁性转矩传感器必须沿轴布置在驱动转矩和与之相反地作用的反作用转矩之间。由铁磁性材料形成的轴因此是测量设备的部分。

当在测量期间发生轴的位置变化时，对于传感器和轴之间的距离很敏感地响应的测量结果受到位置变化的影响。垂直于轴的旋转轴线的十分之几毫米的运动已明显地降低转矩传感器的测量精度。尤其在其中使用大尺寸的轴进行力传递的技术应用中，轴的此位置变化不能以经济上可行的技术成本来克服。因此，在DE102009008074A1中建议，转矩传感器通过包围轴的环定位在轴上。此外，环与壳体部分连接，保证其随同轴旋转。在此，环围绕枢转轴线可枢转且在轴的径向方向上可移动地固定在壳体部分上，使得环可随同轴运动。环在轴上的支承在此通过轴承套、滑动套或球轴承进行。

发明内容

考虑到现有技术，本发明所要解决的技术问题是提供一种带有非接触的转矩传感器的有利的转矩传感器设备。本发明的另外的技术问题是提供有利的轴。

第一技术问题通过根据权利要求1的转矩传感器设备解决，第二技术问题通过根据权利要求14的轴解决。从属的权利要求包含了本发明的各有利的构造。

根据本发明的转矩传感器设备具有非接触地工作的转矩传感器。所述转矩传感器布置在电驱动的线性滑动件上。

转矩传感器布置在电驱动的线性滑动件上实现了即使在物体位置变化时，也可将转矩传感器距待测量的物体的尤其是距轴的距离保持在合适的范围内。在此，不需要通过包围轴的环将转矩传感器定位在轴上。因此，也不需要在轴上提供导致附加的磨损的附加的球轴承或类似的轴承。

有利地，根据本发明的转矩传感器还包括距离传感器，所述距离传感器与转矩传感器一起布置在线性滑动件上，使得所述距离传感器允许测量距应确定其转矩的物体的距离。以此方式实现了精确地调节转矩传感器距物体的距离，且检测可能出现的距离波动且在测量信号分析中加以考虑。此外，当存在与距离传感器连接的且为输出控制信号与线性滑动件连接的控制单元时，实现了带有转矩传感器的物体的自动起动。控制单元在此基于由距离传感器输出的距离信号确定控制信号，其中控制信号代表了转矩传感器的通过电驱动的线性滑动件所移动的量，所述移动的量将转矩传感器以预先给定的距离移近物体。

在根据本发明的转矩传感器的扩展中，转矩传感器距物体的距离在测量期间保持恒定或保持在预先给定的距离范围内。为此，控制单元基于借助于距离传感器测量的距离与预先给定的额定距离的偏差确定控制信号。然后，控制信号代表转矩传感器通过电驱动的线性滑动件进行的移动，所述移动是将转矩传感器保持在额定距离上或预先给定的距离范围内所需的移动。如果在下文中涉及额定距离，则所述额定距离是包括给出了转矩传感器距待测物体的允许距离的距离范围。

此外，根据本发明的转矩传感器设备可包括非接触的温度传感器，所述温度传感器布置为使其允许非接触地测量其转矩应被确定的物体的温度。温度测量是有利的，因为应测量其转矩的物体的温度对于测量具有影响。因此，由转矩传感器测量的数据可根据温度在需要时被修正。作为温度传感器，合适的是红外传感器。