用于檢測機(jī)器元件的狀態(tài)的裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述的裝置。此外，本發(fā)明涉及一種根據(jù)權(quán)利要求13所述的農(nóng)用工作機(jī)。
【背景技術(shù)】
[0002]在農(nóng)用工作機(jī)，例如牽引機(jī)、收割機(jī)、懸掛式農(nóng)具和類似工作機(jī)上可以使用不同應(yīng)用形式的能轉(zhuǎn)動的機(jī)器元件、尤其是(驅(qū)動)軸，以便驅(qū)動各種機(jī)組或非常一般性地在這些機(jī)組之間傳遞機(jī)械驅(qū)動功率。在此，如也在機(jī)械制造的其它領(lǐng)域中那樣，與對應(yīng)的使用目的相關(guān)地經(jīng)常存在這樣的需要，即，能夠獲知被機(jī)器元件(尤其是軸)傳遞的轉(zhuǎn)矩。
[0003]公知地，這可以通過檢測機(jī)器元件本身的扭轉(zhuǎn)來進(jìn)行。于是從機(jī)器元件的扭轉(zhuǎn)，即彈性轉(zhuǎn)動中可以在知道機(jī)器元件的材料特性和幾何形狀的前提下計(jì)算作用到所述機(jī)器元件上的扭矩。因此，在軸的情況下例如可以獲知通過軸傳遞的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩?cái)?shù)值上相應(yīng)于作用到所述機(jī)器元件上的扭矩。
[0004]旋轉(zhuǎn)的機(jī)器元件的扭轉(zhuǎn)可以由靜止的傳感器組件原則上地通過如下方式檢測，即，在機(jī)器元件的兩個沿軸向彼此間隔開的區(qū)域上進(jìn)行機(jī)器元件的對應(yīng)的轉(zhuǎn)動角度的非常準(zhǔn)確的檢測。通過同時比較這些間隔開的區(qū)域中的轉(zhuǎn)動角度可以獲知機(jī)器元件的扭轉(zhuǎn)。該方法的缺點(diǎn)是用于在兩個彼此間隔開的部位上的轉(zhuǎn)動角度檢測的所需耗費(fèi)，尤其是在安裝空間和成本方面。此外，在轉(zhuǎn)速較高時，精確測量不能執(zhí)行或僅以巨大的測量技術(shù)上的耗費(fèi)可以執(zhí)行。
[0005]另一方面可行的是:由機(jī)器元件傳遞的轉(zhuǎn)矩通過旋轉(zhuǎn)的機(jī)器元件上的扭轉(zhuǎn)測量來檢測，例如借助于適用于此地布置的應(yīng)變測量條。但是，在該方式的檢測中，在旋轉(zhuǎn)測量位置的測量信號的正確和無干擾傳遞的困難性上存在缺點(diǎn)。
[0006]對于其他方式的轉(zhuǎn)矩獲知參考DE 37 08 103 Al。該文獻(xiàn)的圖7例如示出了用于檢測軸扭轉(zhuǎn)的裝置。環(huán)形的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為此能軸向移動地布置在一軸上并且在兩端上分別通過一彈性螺旋結(jié)構(gòu)(具有相反的盤旋)與軸的沿軸向彼此間隔開的區(qū)域連接。通過由軸傳遞的轉(zhuǎn)矩所引起的軸扭轉(zhuǎn)引起中間的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿軸向方向的移動。在此，該移動隨著增加的扭轉(zhuǎn)而增加或隨著減小的扭轉(zhuǎn)而減小，從而使得調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的移動程度可以被看作對于扭轉(zhuǎn)的量度。通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)移動的傳感式的、例如感應(yīng)式的檢測可以以該方式獲知軸扭轉(zhuǎn)以及利用軸傳遞的轉(zhuǎn)矩。
[0007]對于農(nóng)用機(jī)器上的大量控制和調(diào)節(jié)過程而言，在實(shí)踐中經(jīng)常希望的是:不僅識別利用機(jī)器元件傳遞的轉(zhuǎn)矩，而且此外也識別該機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速。直到現(xiàn)在，轉(zhuǎn)速獲知通過獨(dú)立的傳感裝置(轉(zhuǎn)速傳感器)來進(jìn)行。該傳感裝置要求安裝空間并基于所需的測量技術(shù)引起巨大的成本。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的任務(wù)是給出一種用于檢測能轉(zhuǎn)動的機(jī)器元件的機(jī)械狀態(tài)的裝置，該裝置可以在比較緊湊的安裝方式和小的結(jié)構(gòu)耗費(fèi)的情況下除了轉(zhuǎn)矩獲知之外也實(shí)現(xiàn)機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速獲知。
[0009]該任務(wù)通過根據(jù)權(quán)利要求1的特征的裝置來解決。該裝置的特征在于，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)配置有一標(biāo)記，為了檢測所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動能夠由所述傳感器檢測所述標(biāo)記，其中，從每單位時間檢測到的標(biāo)記的數(shù)目能夠獲知所述機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速。
[0010]在此，根據(jù)本發(fā)明認(rèn)識到，利用結(jié)構(gòu)簡單的器件可以除了檢測機(jī)器元件扭轉(zhuǎn)之外也實(shí)現(xiàn)檢測轉(zhuǎn)速，如果因此其軸向移動被檢測用于獲知機(jī)器元件扭轉(zhuǎn)的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)配置有一能由同一傳感器檢測的標(biāo)記的話，該標(biāo)記附加地能夠?qū)崿F(xiàn)轉(zhuǎn)速獲知。所述標(biāo)記原則上可以涉及任何方式的記號，該記號可以被傳感器檢測用于獲知轉(zhuǎn)矩的目的。適宜地，所述標(biāo)記為此而處在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的一周向區(qū)域中。這類布置可以實(shí)現(xiàn):從傳感器所產(chǎn)生的測量信號不僅可以導(dǎo)出關(guān)于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動的信息，而且也可以導(dǎo)出關(guān)于機(jī)器元件轉(zhuǎn)速的信息。如果所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在一周向區(qū)域上配置有例如一標(biāo)記，那么該標(biāo)記隨著機(jī)器元件的每次全旋轉(zhuǎn)剛好一次地被傳感器檢測到。對于全旋轉(zhuǎn)的持續(xù)時間的待計(jì)算的倒數(shù)于是相應(yīng)于機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速。
[0011]可以考慮:給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)不是僅配置一個如前所述的標(biāo)記，而是配置多個分布在周邊上的標(biāo)記。通過較多數(shù)目的標(biāo)記可以基于較小和較頻繁的測量時間段來提高尤其在轉(zhuǎn)速比較小時的測量準(zhǔn)確性。
[0012]根據(jù)所述裝置的一有利設(shè)計(jì)方案，所述標(biāo)記優(yōu)選這樣地設(shè)計(jì)，使得從傳感器的測量信號可以獲知調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動和機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速。換句話說，所述標(biāo)記這樣地構(gòu)造，使得從中可以導(dǎo)出兩類信息，即，機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速(對應(yīng)于檢測到的標(biāo)記的頻率)和扭轉(zhuǎn)(對應(yīng)于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動)。這可以以技術(shù)上不同的方式來轉(zhuǎn)換。
[0013]一優(yōu)選的設(shè)計(jì)可能性方案設(shè)置:標(biāo)記通過配置給調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的、能以傳感方式檢測的特征來形成。該特征可以原則上不同地設(shè)計(jì)，以便能夠?qū)崿F(xiàn)適當(dāng)?shù)臋z測，例如通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的能光學(xué)檢測的表面設(shè)計(jì)(例如調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的表面的類似于三角形的留空部和/或彩色設(shè)計(jì))，通過調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的至少區(qū)域地磁化和/或通過其它能物理檢測的設(shè)計(jì)。在此，為了避免摩擦損失優(yōu)選地使用無接觸的檢測原理。適宜地，傳感器涉及適用于對應(yīng)檢測所述特征的傳感器，例如涉及光學(xué)傳感器、磁性傳感器、電容式傳感器和/或電傳感器。可以考慮檢測的不同的可能性，只要保證了因此能夠檢測調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動和機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速。
[0014]適宜地，所述有利地設(shè)置的特征構(gòu)造在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的周面上并且就一軸向方向而言具有變窄的周向延伸部，從而使得在傳感器經(jīng)過時產(chǎn)生的測量信號，尤其是該測量信號的持續(xù)時間提供了關(guān)于調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動的信息。在此，以特別有利的方式，所述特征可以甚至具有這種形式的造形，使得測量信號的持續(xù)時間大致與所述機(jī)器元件的扭轉(zhuǎn)成比例。換句話說，所述特征的適當(dāng)?shù)脑煨斡纱丝梢匝a(bǔ)償調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的非線性的軸向移動。這樣的造形例如可以通過構(gòu)造在調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)上的留空部和/或通過其它的表面起作用的特征來獲得。
[0015]根據(jù)替換于此的實(shí)施方式，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的移動可以借助于所謂的散斑干涉法(Speckle-1nterferometrie)來獲知。為此，調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的表面例如利用激光光線來掃描，以便根據(jù)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)粗糙表面上的光線反射的改變來檢測調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動。
[0016]為了能夠從這些能產(chǎn)生的測量信號導(dǎo)出可用的信息，有利地設(shè)置一運(yùn)算裝置，該運(yùn)算裝置能夠運(yùn)行用于從測量信號的持續(xù)時間獲知作用到所述機(jī)器元件上的扭矩進(jìn)而獲知由機(jī)器元件傳遞的轉(zhuǎn)矩。
[0017]補(bǔ)充或替換地有利地設(shè)置有一運(yùn)算裝置，所述運(yùn)算裝置能夠運(yùn)行用于從每單位時間檢測到的測量信號的數(shù)目獲知所述機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速。
[0018]根據(jù)所述裝置的一有利的應(yīng)用，前面提到的運(yùn)算裝置還能夠被運(yùn)行用于通過機(jī)器元件的獲知的扭矩和獲知的轉(zhuǎn)速的乘法獲知通過所述機(jī)器元件傳遞的機(jī)械功率。在該情況下，所描述的裝置涉及一種特別緊湊的功率測量裝置，該功率測量裝置利用僅一個傳感器獲知機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)矩以及傳遞的功率。
[0019]在結(jié)構(gòu)方面可以使用各種器件來將機(jī)器元件的扭轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)換成調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動。一優(yōu)選的改進(jìn)方案設(shè)置:所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)構(gòu)造為中空體、尤其構(gòu)造為中空軸體和/或構(gòu)造為環(huán)形體，所述機(jī)器元件被引導(dǎo)穿過所述中空體，其中，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)借助于一彈性螺旋結(jié)構(gòu)與所述機(jī)器元件連接。在此，彈性螺旋結(jié)構(gòu)在最簡單的情況下可以使用一螺線彈簧，該彈性螺旋結(jié)構(gòu)引起機(jī)器元件扭轉(zhuǎn)到調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的軸向移動的所追求的轉(zhuǎn)換。因?yàn)樵撧D(zhuǎn)換純機(jī)械式地進(jìn)行，所以不需要外部能量供給。此外，在比較小的扭轉(zhuǎn)的情況下已經(jīng)獲得了比較強(qiáng)的并且由此能以傳感方式容易檢測的沿軸向偏轉(zhuǎn)，這是因?yàn)樵诼菪谋容^小的升高的前提下，螺旋形狀引起旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(扭轉(zhuǎn))到平移運(yùn)動(軸向移動)中的加強(qiáng)；在此，在另外的意義中，肘桿效應(yīng)起作用。有利地，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)和彈性螺旋結(jié)構(gòu)構(gòu)造為公共的中空體。
[0020]一結(jié)構(gòu)上有利的改進(jìn)方案設(shè)置:所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)沿第一軸向方向通過一左旋的彈性螺旋結(jié)構(gòu)與所述機(jī)器元件連接并且沿與所述第一軸向方向相反的第二軸向方向通過一右旋的彈性螺旋結(jié)構(gòu)與所述機(jī)器元件連接。在該情況下，所述調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)相應(yīng)地在兩端上通過相反轉(zhuǎn)動的螺旋結(jié)構(gòu)與機(jī)器元件連接，由此獲得了特別準(zhǔn)確和對稱的(沿兩個負(fù)載方向相同起作用的)反應(yīng)行為。
[0021]所提到的裝置可以在機(jī)械制造的不同領(lǐng)域中使用用于能轉(zhuǎn)動的機(jī)器元件，例如軸。尤其可看作為有利的是:利用特別緊湊的安裝方式和利用僅一個唯一的傳感器可以獲知被機(jī)器元件傳遞的轉(zhuǎn)矩和該機(jī)器元件的轉(zhuǎn)速?；谒岬降膬?yōu)點(diǎn)以及按照簡單和可靠的解決方案的現(xiàn)有的需求，本發(fā)明也涉及一種農(nóng)用工作機(jī)，尤其是車輛、懸掛式農(nóng)具、收割機(jī)或類似工作機(jī)，其配備有如前面所述那樣的裝置。在本說明書的意義中的機(jī)器元件優(yōu)選考慮傳遞功率的能轉(zhuǎn)動的構(gòu)件，尤其是軸。
【附圖說明】
[0022]本發(fā)明隨后根據(jù)一實(shí)施例來闡釋。為此參考隨后的附圖。其中:
[0023]圖1在側(cè)視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的裝置的實(shí)施例的簡化視圖；
[0024]圖2在立體圖中示出了在圖1中示出的裝置的一部分。
【具體實(shí)施方式】
[0025]在圖1中，在側(cè)視圖中示出了根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的用于檢測軸2的機(jī)械狀態(tài)的裝置I。連續(xù)的軸2能夠繞軸線3轉(zhuǎn)動，尤其是用于將機(jī)械驅(qū)動功率在(這里未示出的)機(jī)器部件之間傳遞。例如可以是農(nóng)用工作機(jī)的驅(qū)動系(例如行駛驅(qū)動裝置)之內(nèi)的軸。
[0026]在旋轉(zhuǎn)狀態(tài)下，例如當(dāng)軸2被驅(qū)動馬達(dá)直接或間接驅(qū)動時，該軸以轉(zhuǎn)速η繞軸線3轉(zhuǎn)動。如果軸2被用于驅(qū)動其它的機(jī)器部件，例如用于車輛推進(jìn)的車輪(或任意其它的消耗裝置)，那么軸2處在機(jī)械負(fù)載的狀態(tài)下，這是因?yàn)樵撦S傳遞轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩又作為扭矩Mt返回作用到軸2上。在此，所述扭矩Mt導(dǎo)致軸2繞軸線3的彈性轉(zhuǎn)動，也就是扭轉(zhuǎn)。因?yàn)檩S2的彈性扭轉(zhuǎn)與扭矩Mt成比例，所以通過測量軸2的扭轉(zhuǎn)可以獲知扭矩M:進(jìn)而由軸2所傳遞的轉(zhuǎn)矩。該原理如下地利用了根據(jù)本發(fā)明的裝置1:
[0027]所述裝置I具有器件9、10、11、12，利用這些器件，軸2的扭轉(zhuǎn)可以變成能沿軸向在軸2上運(yùn)動的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)4的軸向移動。為此，在所示的實(shí)施例中，在軸2的沿軸向彼此間隔開的兩個區(qū)域上分別在軸2上布置一抗相對轉(zhuǎn)動的固定裝置12。在這兩個固定裝置12之間延伸著形式為中空軸9的中