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传感器技术为山猫提供性能突破

http://cn.newmaker.com 12/25/2007 8:59:00 PM 佳工机电网

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展厅 2	装载机展厅装载机, 轮式装载机, 履带装载机, 滑移式装载机, 小型装载机, ...

铁姆肯在2003年2月对托林顿公司完成了收购，收购之后的铁姆肯融合了两个公司在质量、技术和创新方面的优良传统。在收购之前，托林顿公司与山猫公司一直有着密切合作，以在这一研究中应用传感器技术解决方案。现在，作为一个整体公司，铁姆肯继续为山猫提供全套的摩擦管理解决方案。 ——编者按

可以为景观工程、工业场地和建筑任务运转成吨的土方，山猫装载机40年来已经成为客户心中结实耐用的微型机器。多年来，隶属于英格索兰的山猫公司在装载机行业推出了一系列型号和改进提高，以提供更强劲动力和更优越的性能。这类产品中的一个代表是滑移装载机，可以原地停车并360°旋转而著称，可以在紧张而狭小的空间中动作自如。为了进一步发展这一性能，山猫正致力于一个突破性的研发，可以提升其装载机的可操纵性能和转向效率。

为了实现这一创意，山猫需要速度和车轮传感器。为完成这一任务，山猫向托林顿求助其在传感器技术方面的经验。托林顿和山猫的传感器解决方案使得滑移装载机发明以来最重大的突破——全轮转向成为可能。

“我们很清楚托林顿在汽车和其他领域应用的传感器技术的成功，”山猫的设计工程师Jason Osborn说，“我们只是打了个电话，问他们是否认为可以设计一个磁性传感器，可以在山猫转向组件中艰苦的内部环境下经济地工作，接下来发生的事情就创造了历史。”

山猫的挑战

山猫对于新的转向创意在理论上看起来非常简单：植入四个独立的转向轮。山猫工程团队想得到一个非接触式传感器，要求具有更长时间的使用寿命和更好可靠性，以满足在一个公差时刻处于变化中的系统里非常精确测量转角的需要。

通过齐心协作，山猫和托林顿的工程师给出了一个重大的设计创新，在每个山猫车轮组件的主轴中都嵌入了非接触式传感器，结果是得到了一个嵌入在主轴中的传感器系统。

托林顿传感器技术的成功来源于使用磁性和霍尔效应技术，从每个车轮中提取信息来确定车轮的转角。霍尔效应的基本原理是磁场可影响金属导体中的电位，通过直接在车轮系统中引入传感器和磁铁，磁场的方向和强度就被随时测量，以确定每个车轮的精确位置。利用这一信息，转向系统可以提供可靠的车轮转角反馈信息。

托林顿同时为山猫的另一个艰难的提议——为ToolcatTM 5600 工具工程机设计速度传感器。速度传感器通过一个定制的ASIC传感器芯片，监视一个在前轴和后轴上旋转的多极环行磁铁的运动速率。当车轮转动时，传感器探测这一环状磁铁的多个北极和南极，读取并将速度数据传递给转向系统。转向系统利用这一信息来控制车轮的转速。

相对于那些体积更大、不甚耐用的接触式传感器和光学编码器，非接触式磁性传感器和ASIC编码可以产生高分辨率信号。此外，它紧凑的体积和坚固程度使得它可以在前面提到的似乎无法传感的有限空间内发挥作用，或是在可能损坏光学传感器，造成光学或接触式传感器误读，并影响角位置传感器效能的恶劣环境，如高温、油污、尘埃、油脂和水中工作。除更好的耐久度和精度之外，新的传感器工作时无需任何外部电子元件。这一革新性的系统大幅度提升了这两种山猫车辆的转向和整体性能，使得它们生产率更高，并更易于操控。

“山猫的工程师将这些问题摆在我们面前，我们做出了回应，”现铁姆肯（原托林顿）智能产品和系统组长John Santos说，“我们的客户对电子传感能力有越来越高的需求，为我们的客户提供合理的解决方案，我们具有事实证明了的记录。反过来说，他们的成功就是我们的成功。”

让设计付诸实践

托林顿的角度和速度传感器应用在ToolcatTM 5600 以及山猫A300 全轮转向（AWS）装载机上。这个A系列是该类首个提供双选转向模式的产品，它对传感器要求非常严格，这样，只需轻拨开关就可以使系统轻易完成AWS和滑移操控。

在滑移模式下，两边各自独立工作，使得装载机可以以最大的可操控性能反向旋转。另外，AWS模式使每个车轮可以独立工作，以获得所有四个车轮的精确协同转向。这使得内胎可以以比外胎更小的角度和更慢的速度旋转。当右边和左边以此种方式协同工作时，可延长轮胎的寿命，因为轮胎不再在沥青或其他坚硬表面上摩擦。同样，这种方式可以在需要减小对地面的影响时，使机器可以轻柔的工作在草地和其他表面。AWS模式下的转向也更为流畅，使操作员更为舒适，并将倾洒的物料降至最低。

“自1958年起，我们的滑移装载机对改变世界的工作方式做出了贡献”，Osborn说，“我们非常自豪，因为我们可以持续提高产品的性能。现在，通过应用托林顿的传感器技术，我们将工作效率提升了一个档次。”

每台 AWS 装载机使用六个传感器、两个速度传感器和四个车轮角度传感器。当角度传感器从所有四个车轮的协同动作上提供精确的转向信息时，速度传感器就用来将用于旋转装载机的轮速调至适当比例。AWS 装载机的速度传感器监视了左轮和右轮的速度，而ToolcatTM 5600上的速度传感器则用以监视前轮和后轮的速度。

通过整合托林顿和铁姆肯的资源，公司有能力为山猫提供转向管柱、圆锥滚子轴承、球轴承、凸轮、滚针轴承、精密组件以及衬套。

“我们提供的专业技术，将继续增加并加强我们与山猫的合作关系，”铁姆肯区域销售工程师Brad Baldwin说，“我们传感器的成功开启了另一扇门，使我们不仅成为山猫的产品供应商，更是解决方案的提供者。”

山猫公司

山猫公司是小型建筑和工程机械行业的领先制造商和经销商，产品包括滑移装载机、小型轨道装载机、全轮转向装载机、小型发掘机、伸缩臂装卸车、挖掘装载机、工具工程机械和相关配件，是英格索兰（IR，Woodcliff湖，新泽西州）的组成成员。IR 是国际主要安全与保险、气象控制、工业方案和基础设施的领先的创新和解决方案的提供者。除山猫外，公司多样化的产品线也包括一些工程和商业上的领导品牌，包括西勒奇锁具和安全方案、冷王运输温控设备、哈斯曼商用和零售制冷设备、Club Car 高尔夫球车和工具车辆以及英格索兰工业和建筑设备。此外，IR在许多其他优质品牌下为工业和商用市场的客户提供产品和服务。

铁姆肯公司

铁姆肯公司(NYSE: TKR, http://www.timken.com)让世界不断运转，以其创新方式帮助客户产品运转更顺畅、更快速、更有效。其高品质的轴承、合金钢以及相关产品和服务无处不在。铁姆肯公司在全球27个国家设有运营机构，2005年销售额达52亿美元，拥有27 000名员工，是您提高工作成效的最佳选择（Where You TurnTM）。

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