CN101750189B - 失衡力测量装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种失衡力测量装置，更具体地，公开一种用于测量旋转部件(8)的失衡所产生的力的装置。该装置包括用于支撑绕其轴线(1)旋转的旋转部件(8)的支撑构件(3)并具有设置在支撑构件(3)的振动位置处的至少一个测量传感器(4)，其中，所述至少一个测量传感器(4)被设计为测量该测量传感器(4)设置位置处的振动加速度。

Description

失衡力测量装置
技术领域
本发明涉及一种测量如权利要求1前序中的旋转部件失衡所产生的力的装置。
这种装置已在EP1108204B1中公开，其包括支撑构件并具有至少一个设置在支撑构件的振动位置处的测量传感器，该支撑构件用于支撑能够绕其轴线旋转的旋转部件。
该已知的测量传感器被设计为测力传感器，尤其是需要安装在预应力条件下的压电传感器。
发明内容
本发明的目的是提供一种本文开篇所阐述类型的装置，其可以实现测量传感器的简单安装。
该目的通过权利要求1的特征得以实现，从属权利要求对本发明的有利修改进行了描述。
为了测量旋转部件的失衡所产生的力，本发明提供了至少一个测量传感器，该测量传感器用于测量其所安装位置处的振动加速度。
特别地，测量传感器被设计为加速度计，尤其是微机械加速度计。
这些加速度计是表面微机械集成电路加速度计，其包括包含在单个集成电路模块中的两个表面微机械电容传感单元和信号调理元件。该信号调理元件从两个电容器之间的差值来获取加速度数据。该信号提供与加速度成比例的高电平输出电压。
这种加速度计在市面有售，例如飞思科尔(Freescale)的MMA6270。
该加速度计非常紧凑、结实，其在单个模块中可最多对三个轴向进行测量。将加速度计设置成使其不支撑旋转部件或固定有旋转部件的杆，从而可以将两个以上的加速度计安装到振动部件上。读取和调节两个以上的加速度计的测量信号，通过应用合适的算法、例如最小二乘法减小测量误差。可以在不同的关键位置处设置加速度计，持续监控加速度计的输出，并通过测量输出中的意外峰值对振动系统的故障进行提前检测。特别是可以由此发现轴承故障。
为提供信号，加速度计不必被预加应力。因而，将加速度计在非应力条件下安装在支撑构件的振动位置处。它们可提供数字输出和电压输出，两种输出均容易控制。由于加速度计不会构成悬臂支撑，因此可安装在支撑构件的振动系统上的加速度计的数量没有限制。事实上，尽管最少需要两个安装在不同位置处的加速度计，但是增加加速度计的数量不会形成超静定系统，并且通过读取所有可用的加速度计以及应用适当的算法-例如，最小二乘法-可以减小测量误差。此外，在具有冗余数量传感器的情况下，系统的可靠性会提高。如果一个或更多个加速度计出现故障，只要其中至少有两个加速度计还在工作，测量就仍然可以进行。
通过将测量系统探测到的振动与单元的其它部分的振动进行比较，可以使误差进一步减小，从而消除或减小不希望的、寄生的振动的影响。此外，连续监控不同加速度计的输出可以完成对振动系统中故障的提前检测。例如，输出中的意外峰值能够显示轴承故障。
加速度计可以安装在车轮平衡机或轮胎拆装机上。通过连续监控加速度计的输出，可以实现对系统故障的提前检测，例如变速箱和/或其它元件。通过测量支撑车轮旋转的主轴的周期性振动，还可以测量轮胎拆装机上的车轮失衡。在该情况下，在单元中安装增量编码器来检测车轮旋转时的角位置。
附图说明
后文将通过附图中所示的实施方式对本发明进行更加详细的描述。
附图是用于失衡测量的旋转部件8的示意视图。
具体实施方式
附图是用于失衡测量的旋转部件8的示意视图，旋转部件8采用常用的夹紧方法(未显示)以测量轴2为中心固定到该测量轴2上。测量轴2可旋转地支撑在固定框架7上。该固定框架可以涉及一种车轮平衡机或轮胎拆装机的机器框架。支撑构件3提供支撑，在下面对该支撑构件3进行更详细的描述，该支撑构件3具有测量传感器4。支撑构件3可以具有管状旋转配件6，测量轴2在管状旋转配件6中围绕其轴线1可旋转地支撑。通过在固定框架7上形成一对支撑杆和平行引导件9的支撑杆对接纳测量轴2的旋转配件6进行支撑。支撑杆平行于轴2的轴线1延伸。引导件9使得旋转配件6或轴2的振动运动垂直于轴线1。测量传感器4设置在支撑构件3的振动位置处。测量传感器4被设计为测量传感器所安装位置处的振动加速度。在所示实施方式中，测量传感器4位于旋转配件6的表面上。两个或更多的测量传感器4设置在旋转配件6上。特别地，提供两个以上的测量传感器4。测量传感器4在旋转部件8或轴2的轴向方向以轴向距离设置。优选地，测量传感器4沿着与轴2或旋转部件8的轴线1的平行的直线5设置。
附加的测量传感器可设置在支撑构件3的关键位置处，用于所示装置的振动系统元件的故障检测。测量传感器4优选设计为加速度计，尤其是微机械加速度计(MEMS)。测量传感器4以非应力条件设置在旋转配件6的表面上并可通过胶粘或简单的螺钉或其它合适的固定部件连接。

Claims (6)

1.用于测量由旋转部件(8)失衡所产生的力的装置，所述装置包括支撑构件(3)，该支撑构件用于支撑能够绕轴线(1)旋转的旋转部件(8)，所述装置还具有设置于支撑构件(3)的振动位置处的至少两个测量传感器(4)，其中所述至少两个测量传感器(4)用于测量该测量传感器(4)设置位置处的振动加速度，
其中所述至少两个测量传感器(4)设置在所述支撑构件(3)上，
其中所述至少两个测量传感器(4)的设置位置位于旋转配件(6)上，旋转部件(8)绕轴线(1)旋转地被支撑，且所述旋转配件(6)振动支撑在固定框架(7)上，
其中所述测量传感器(4)在所述旋转部件(8)的轴向方向上以轴向距离设置，
其中所述旋转配件(6)能够支撑围绕轴线(1)旋转的轴(2)，且轴(2)上适于固定所述旋转部件(8)，并且
其中附加的测量传感器设置在所述支撑构件(3)的关键位置处，用于所述装置的振动系统元件的故障检测。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述测量传感器(4)在所述支撑构件(3)上沿直线(5)设置。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于：所述支撑构件(3)能够对所述旋转部件(8)进行支撑以产生垂直于所述旋转部件(8)的轴线(1)的加速运动。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于：所述支撑构件(3)包括用于所述旋转部件(8)的振动支撑的平行引导件(9)。
5.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于：至少两个测量传感器(4)以非应力条件设置在所述支撑构件(3)上。
6.如权利要求1-4中任一项所述的装置，其特征在于：所述支撑构件(3)被设计为车轮平衡机或轮胎拆装机的元件。
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