一种线性往复运动零件位置的检测装置的制作方法

本实用新型涉及一种线性往复运动零件位置的检测装置，特别是一种往复运动零件具体位置的确定，可以用来检查或监测线性运动零件运动过程中的具体位置。

背景技术：

利用磁栅和霍尔元件检测运动零件线性位移是一种精度高，抗油污干扰，且成本相对较低的非接触式测量方法，近年来在位置检测方面得到了广泛应用。

通常在磁栅上等间距的间隔分布磁场的N极和S极，在磁栅表面空间形成以一定周期分布的磁场强度，处于其中的霍尔元件会输出对应的电压，电压值与磁场强度成正比，在一个磁场周期内，霍尔元件的位置和其输出电压为正弦关系，因此在一个磁场周期内，根据霍尔元件的输出电压可以确定其相对于磁场周期起始位置的位移，也就是说，霍尔元件在一个磁场周期内的具体位置是可以确定的，但是由于磁场的周期性变化，对于具体的磁场周期难以确定，仅可以通过累加磁场周期对应的长度来计量磁栅和霍尔元件的相对位移。

根据前述的测量原理，对于线性位移的测量可以使用累加的办法，并且在开始测量时先对正零位，这样就可以测量或计算出被测物体的具体位置。但是对于不能对零的物体，其位置就难以确定了。如某型道岔转辙机中的驱动及锁闭零件，其运动形式为往复运动，在电源断开后仍有惯性运动。在惯性、摩擦阻力甚至碰撞反弹的综合作用下，运动零件最终停止，且长期使用过程中摩擦阻力会发生变化，因此该运动零件最终停止位置会发生变化，由于其停止位置就是下一次运动的起始位置，这样每次运动的起始位置可能会有变化。如果使用磁栅测量，可以方便的得出零件的相对位移，但难以掌握零件的实际位置。在故障判断和预警中，零件的实际位置能提供更加有效的判断信息。也就是说，从实用的角度来说，需要掌握的是零件运动过程的实际位置，并且掌握了零件运动过程的实际位置，也就掌握了其运动过程的相对位移，但掌握了零件运动过程的位移情况，不知道其初始位置（或者其他位置），最终无法掌握零件运动过程的实际位置。

可见，在磁栅和霍尔元件测量线性运动零件位移的基础上，不进行频繁对零，甚至无需对零，就能确定零件运动过程中的实际位置具有很强的实用价值。

技术实现要素：

本实用新型提供一种线性往复运动零件位置的检测装置，其具有无需对零，可以通过运算确定零件绝对位置，并且可以在后续测量中对位置数值进行校正的特点。

本实用新型的技术方案是:涉及一种线性往复运动零件位置的检测装置，至少包括：被测零件、磁栅、左测量头、右测量头，磁栅固定在被测零件的表面，磁栅的磁场以周期性变化，磁场周期性变化方向与被测零件的线性运动方向一致；左测量头和右测量头沿被测零件往复运动方向分布且固定安装，左测量头和右测量头是可以检测磁栅有效磁场变化的霍尔元件装置，左测量头和右测量头中的霍尔元件在磁栅运动过程中至少有一个处于磁栅的有效磁场中。

所述的有效磁场是左测量头及右测量头中的霍尔元件处于其中时能检测出预计信号的有磁场分布的空间范围。

所述的左测量头和右测量头沿被测零件往复运动方向分布且固定是按如下方法安装固定，左测量头和右测量头中霍尔元件距离固定；被测零件向右运动到终止位置时，左测量头中的霍尔元件不在磁栅的有效磁场中，不能检测到被测零件的位移，右测量头中的霍尔元件处于磁栅的有效磁场中；被测零件向左运动到终止位置时，右测量头中的霍尔元件不在磁栅的有效磁场中，不能检测到被测零件的位移，左测量头中的霍尔元件处于磁栅的有效磁场中。

所述的左、右测量头霍尔元件距离，磁栅有效磁场长度应满足如下要求，被测零件单向运动行程为S，左测量头和右测量头中霍尔元件距离为L1，则磁栅的有效磁场长度（包含可以检测到的发散磁场）L2应小于L1与S之和，即L2<L1+S。

本实用新型的优点是：不用进行对零操作就可以计算出被测零件在运动过程的绝对位置，并且每次从一个符合计算要求的停止位置向另一个停止位置运动的过程中都可以对被测零件的绝对位置进行校正检查，防止误差累计。

下面结合实施例附图对本实用新型作进一步说明。

附图说明:

图1及图2是本实用新型实施例，图1是被测零件1向左运动到停止位置，下次运动向右；图2是被测零件向右运动到停止位置，下次运动向左。

图中：1，被测零件；2，磁栅；3-1，左测量头；3-2，右测量头。

具体实施方式

实施例1

如图1及图2所示，本实用新型涉及一种线性往复运动零件位置的检测装置，至少包括：被测零件1、磁栅2、左测量头3-1、右测量头3-2，磁栅2固定在被测零件1的表面，磁栅2的磁场以周期性变化，磁场周期性变化方向与被测零件1的线性运动方向一致，左测量头3-1和右测量头3-2沿被测零件1往复运动方向分布且固定安装，左测量头3-1和右测量头3-2是由霍尔元件及其配套电路和器件组成的检测装置，用于检测磁栅2磁场的变化，经过运算得出霍尔元件与磁栅磁场的相对位移，左测量头3-1和右测量头3-2中的霍尔元件在磁栅2运动过程中至少有一个测量头处于磁栅2的有效磁场中。

左测量头3-1及右测量头3-2和磁栅2在垂直于磁栅2运动方向上的距离应满足产生检测信号的要求，即磁栅2经过左测量头3-1及右测量头3-2时，测量头中的霍尔元件处于磁栅2对应位置所产生的有效磁场中。

左测量头3-1和右测量头3-2沿被测零件1往复运动方向左右分布且固定安装，保持左测量头3-1和右测量头3-2中霍尔元件距离固定；被测零件1向右运动到停止位置时，左测量头3-1中的霍尔元件不在磁栅2的有效磁场中，不能检测到被测零件1的位移，同时右测量头3-2中的霍尔元件处于磁栅2的有效磁场中；被测零件1向左运动到停止位置时，右测量头3-2中的霍尔元件不在磁栅2的有效磁场中，不能检测到被测零件1的位移，同时左测量头3-1中的霍尔元件处于磁栅2的有效磁场中。

被测零件1往复运动过程中，左测量头3-1及右测量头3-2到磁栅2的往复运动平面垂直距离基本不变。

当被测零件1单个方向的运动行程为S，左测量头3-1和右测量头3-2中霍尔元件距离为L1时，磁栅2的有效磁场长度L2应小于L1与S之和，即L2<L1+S。

本实用新型的工作原理是：

如图1所示，被测零件1处于左侧停止位置，右测量头3-2的霍尔元件距离磁栅2的有效磁场距离为X2，检测不到磁栅2的有效磁场，被测零件1向右运动时，左测量头3-1可以检测到磁栅2的磁场，并计算出每时刻被测零件1相对其初始位置的位移量，当右测量头3-2能检测到磁栅2有效磁场时，左测量头3-1检测到的被测零件1位移量为X2，则被测零件1开始运动时，右测量头3-2和磁栅2有效磁场距离X2数值可知，据此可以确定被测零件1开始运动时的具体位置及运动过程中的绝对位置，即使每次开始运动时X2会变化，被测零件1的具体位置都可计算得到。

如图2所示，被测零件1处于右侧停止位置，左测量头3-1的霍尔元件距离磁栅2的有效磁场距离为X1，检测不到磁栅2的有效磁场，被测零件1向左运动时，右测量头3-2可以检测到磁栅2的磁场，并计算出每时刻被测零件1相对其初始位置的位移量，当左测量头3-1能检测到磁栅2有效磁场时，右测量头3-2检测到的被测零件1位移量为X1，则被测零件1开始运动时，左测量头3-1和磁栅2有效磁场距离X1数值可知，据此可以确定被测零件1开始运动时的具体位置及运动过程中的绝对位置，即使每次开始运动时X1会变化，被测零件1的具体位置都可计算得到。

当被测零件1从中间位置（左检测头3-1及右检测头3-2均可以检测到磁栅2的有效磁场）开始运动，则不能计算得出被测零件1的绝对位置，需要被测零件1运动至图1或图2所示状态之后，再开始运动才可以确定其具体位置。