傳感器技術為山貓提供性能突破
2008-02-15 14:06:13
鐵姆肯在2003年2月對托林頓公司完成了收購，收購之后的鐵姆肯融合了兩個公司在質量、技術和創新方面的優良傳統。在收購之前，托林頓公司與山貓公司一直有著密切合作，以在這一研究中應用傳感器技術解決方案。現在，作為一個整體公司，鐵姆肯繼續為山貓提供全套的摩擦管理解決方案。
——編者按
可以為景觀工程、工業場地和建筑任務運轉成噸的土方，山貓 裝載機40年來已經成為客戶心中結實耐用的微型機器。多年來，隸屬于英格索蘭的山貓公司在裝載機行業推出了一系列型號和改進提高，以提供更強勁動力和更優越的性能。這類產品中的一個代表是滑移裝載機，可以原地停車并360°旋轉而著稱，可以在緊張而狹小的空間中動作自如。為了進一步發展這一性能，山貓正致力于一個突破性的研發，可以提升其裝載機的可操縱性能和轉向效率。
為了實現這一創意，山貓需要速度和車輪傳感器。為完成這一任務，山貓向托林頓求助其在傳感器技術方面的經驗。托林頓和山貓的傳感器解決方案使得滑移裝載機發明以來最重大的突破——全輪轉向成為可能。
“我們很清楚托林頓在汽車和其他領域應用的傳感器技術的成功，”山貓的設計工程師Jason Osborn說，“我們只是打了個電話，問他們是否認為可以設計一個磁性傳感器，可以在山貓轉向組件中艱苦的內部環境下經濟地工作，接下來發生的事情就創造了歷史。”
山貓的挑戰
山貓對于新的轉向創意在理論上看起來非常簡單：植入四個獨立的轉向輪。山貓工程團隊想得到一個非接觸式傳感器，要求具有更長時間的使用壽命和更好可靠性，以滿足在一個公差時刻處于變化中的系統里非常精確測量轉角的需要。
通過齊心協作，山貓和托林頓的工程師給出了一個重大的設計創新，在每個山貓車輪組件的主軸中都嵌入了非接觸式傳感器，結果是得到了一個嵌入在主軸中的傳感器系統。
托林頓傳感器技術的成功來源于使用磁性和霍爾效應技術，從每個車輪中提取信息來確定車輪的轉角。霍爾效應的基本原理是磁場可影響金屬導體中的電位，通過直接在車輪系統中引入傳感器和磁鐵，磁場的方向和強度就被隨時測量，以確定每個車輪的精確位置。利用這一信息，轉向系統可以提供可靠的車輪轉角反饋信息。
托林頓同時為山貓的另一個艱難的提議——為ToolcatTM 5600 工具工程機設計速度傳感器。速度傳感器通過一個定制的ASIC傳感器芯片，監視一個在前軸和后軸上旋轉的多極環行磁鐵的運動速率。當車輪轉動時，傳感器探測這一環狀磁鐵的多個北極和南極，讀取并將速度數據傳遞給轉向系統。轉向系統利用這一信息來控制車輪的轉速。
相對于那些體積更大、不甚耐用的接觸式傳感器和光學編碼器，非接觸式磁性傳感器和ASIC編碼可以產生高分辨率信號。此外，它緊湊的體積和堅固程度使得它可以在前面提到的似乎無法傳感的有限空間內發揮作用，或是在可能損壞光學傳感器，造成光學或接觸式傳感器誤讀，并影響角位置傳感器效能的惡劣環境，如高溫、油污、塵埃、油脂和水中工作。除更好的耐久度和精度之外，新的傳感器工作時無需任何外部電子元件。這一革新性的系統大幅度提升了這兩種山貓車輛的轉向和整體性能，使得它們生產率更高，并更易于操控。
“山貓的工程師將這些問題擺在我們面前，我們做出了回應，”現鐵姆肯（原托林頓）智能產品和系統組長John Santos說，“我們的客戶對電子傳感能力有越來越高的需求，為我們的客戶提供合理的解決方案，我們具有事實證明了的記錄。反過來說，他們的成功就是我們的成功。”
讓設計付諸實踐
托林頓的角度和速度傳感器應用在ToolcatTM 5600 以及山貓A300 全輪轉向（AWS）裝載機上。這個A系列是該類首個提供雙選轉向模式的產品，它對傳感器要求非常嚴格，這樣，只需輕撥開關就可以使系統輕易完成AWS和滑移操控。
在滑移模式下，兩邊各自獨立工作，使得裝載機可以以最大的可操控性能反向旋轉。另外，AWS模式使每個車輪可以獨立工作，以獲得所有四個車輪的精確協同轉向。這使得內胎可以以比外胎更小的角度和更慢的速度旋轉。當右邊和左邊以此種方式協同工作時，可延長輪胎的壽命，因為輪胎不再在瀝青或其他堅硬表面上摩擦。同樣，這種方式可以在需要減小對地面的影響時，使機器可以輕柔的工作在草地和其他表面。AWS模式下的轉向也更為流暢，使操作員更為舒適，并將傾灑的物料降至最低。
“自1958年起，我們的滑移裝載機對改變世界的工作方式做出了貢獻”，Osborn說，“我們非常自豪，因為我們可以持續提高產品的性能。現在，通過應用托林頓的傳<
