CN103900762B - 用于不平衡量的测量装置及其方法 - Google Patents

Abstract

本发明所述的用于不平衡量的测量装置及其方法，在动平衡测试装置的延伸部设置平板式振动件，振动件仅在其所处平面的正交两个方向上产生振动，从而屏蔽驱动轮产生的不规则颤动影响，集中地向传感器组传递不平衡量引发的旋转振幅、以及被检测轮胎与旋转轴自重形成的振动数据，以期提高检测数据精度、进而提升不平衡质量的检测与评级尺度。测量装置包括有连接于固定座与旋转轴外壳之间的振动件、传感器组；振动件的2个连接端，沿旋转轴轴向中心线的延伸方向排列；传感器组至少具有一个横向传感器和一个竖向传感器，竖向传感器平行于振动件设置，横向传感器垂直于振动件所在的平面。<!--1-->

Description

用于不平衡量的测量装置及其方法

技术领域

本发明涉及一种应用于轮胎动平衡不平衡量的测量装置、以及基于此类测量装置的结构升级而提出的测量方法改进，属于橡胶机械与工业自动化领域。

背景技术

在制造橡胶轮胎的工艺过程中，需在线进行一系列的检测项目，如在轮胎出厂前必须经过不平衡量的测试。由于设备公差和用料等原因，轮胎在生产过程中均存在不同程度的不均匀现象，即轮胎截面不会是完全的圆形。需要通过不平衡量的检测以获得其具体参数指标，进而准确地评判轮胎制造的质量等级。

基于橡胶轮胎的不平衡质量检测与评级,在动平衡检测设备中，都需要建立一种固有振动频率稳定地、机械件受力均衡的测试结构。

如后附图1所示，在现有动平衡设备中通常采用圆钢为振动元件（22），振动元件（22）在测试过程中360度圆周方向上均可形成有效振动，所以一般需要布置拉杆（23）以平衡电机的驱动皮带（21）形成的反向拉力，而此部分拉力平衡时不可避免地受到驱动皮带（21）振动的干扰，从而造成传感器（20）检测数据的失真，加大测试误差率。

另外，将传感器（20）安装于振动轴和固定板之间在竖直平面内成一字或品字排布，传感器安装螺钉会承受振动轴几百公斤的部分重力，螺钉受力变形大，极易造成损害。同时，螺钉的变形又会直接地影响到传感器感受力的精度，为后续质量评级提供不准确地数据。

有鉴于此，特提出本专利申请。

发明内容

本发明所述的用于不平衡量的测量装置及其方法，其设计目的在于解决上述问题而在动平衡测试装置的延伸部设置平板式振动件，振动件仅在其所处平面的正交两个方向上产生振动，从而屏蔽驱动轮产生的不规则颤动影响，集中地向传感器组传递不平衡量引发的旋转振幅、以及被检测轮胎与旋转轴自重形成的振动数据，以期提高检测数据精度、进而提升不平衡质量的检测与评级尺度。

另一发明目的是，通过振动件与传感器组部件结构与装配位置的改进，实现简化测量装置结构与调试步骤，提高整体不平衡量的测试效率。

为实现上述发明目的，所述用于不平衡量的测量装置主要包括有：

连接于固定座与旋转轴外壳之间的振动件、传感器组；

振动件的2个连接端，沿旋转轴的轴向中心线延伸方向排列；

传感器组至少具有一个横向传感器和一个竖向传感器，竖向传感器平行于振动件设置，横向传感器垂直于振动件所在的平面。

如上述基本方案，旋转轴带动被检测轮胎旋转过程中，由于振动件沿旋转轴的轴向中心线延伸方向排列，因被检测轮胎的不平衡量而引起的振动将影响振动件在其所处平面内，以与固定座的连接点为支点，与旋转轴外壳一侧的连接点在正交两个方向上往复振动，振动件的振动频率与振幅由横向传感器接收。

竖向传感器平行于振动件设置，即竖向传感器也是沿旋转轴的轴向中心线延伸方向排列，则仅接收被检测轮胎与旋转轴自重（也称预加载力）引起的振动数据。

另外，带动旋转轴、被检测轮胎旋转的驱动轮套设在旋转轴外周，即振动件所处平面垂直于驱动轮。也就是说，驱动轮与其传动部件因旋转引起的振动，是围绕振动件所处平面的圆周形成的，当振动件沿旋转轴的轴向中心线延伸方向进行端部连接时，此类沿外圆周形成的振动对于振动件影响很小，可以忽略不计。

由此，振动件向横向传感器传递的仅是被检测轮胎因其不平衡质量而在旋转过程中所引发的振动频率与振幅。

而且，驱动上述驱动轮的电机等驱动装置可以布置在与振动件所处平面相垂直的方向上，无需如现有技术那样设置用于平衡皮带拉力的拉杆，仅需在整体测试设备调试时重点地调整旋转轴的水平度即可。

为进一步地提高检测数据精度，可采取的改进措施是，所述的振动件具有中心对称的整体平面结构，如矩形、平方形、菱形或正六角形等。

振动件设置为上述规则的板式结构，是基于其正交两个方向往复振动时，对于横向传感器的数据传递更为平稳与均衡，对于传感器组接收不平衡量波动力更为精确，受力状态的反馈更为真实。

为改善受力与数据传递的稳定性，在旋转轴外壳一侧，振动件的端部可连接于旋转轴外壳延伸部。

基于接收因振动件而引起的固有频率的受力波动，实现测量过程的多组数据的同时接收与处理，在旋转轴外壳一侧，横向传感器和竖向传感器的端部可以分别地连接于旋转轴外壳延伸部的同一位置。

为减少旋转过程中驱动轮的不规则圆周旋转而引发振动件受力与传递数据的波动影响，套设于旋转轴上的驱动轮，设置于被检测轮胎与振动件在旋转轴外壳延伸部上的连接点之间，即驱动轮相对于被检测轮胎、振动件在旋转轴外壳延伸部上的连接点不存在力臂较长的最远端。

基于上述发明设计构思与测量装置的结构改进，本发明同时还可实现下述用于不平衡量的测量方法：

在旋转轴上装配被检测轮胎，由驱动轮带动旋转轴绕其轴向中心线、相对于旋转轴外壳旋转。

与现有技术的区别之处在于，将振动件、横向传感器和竖向传感器设置于固定座与旋转轴外壳之间；

被检测轮胎旋转时，振动件在旋转轴外壳一侧的连接端沿振动件所在平面的正交方向往复振动；

横向传感器检测振动件所在平面正交方向上的振幅，竖向传感器检测振动件沿旋转轴轴向中心线方向产生的振幅。

更为细化与优选的实施方式是，所述的振动件具有中心对称的整体平面结构。

在旋转轴外壳一侧，将振动件端部连接于旋转轴外壳延伸部。

在旋转轴外壳一侧，将横向传感器和竖向传感器的端部分别连接于旋转轴外壳延伸部上的同一位置处。

将带动旋转轴旋转的驱动轮，设置于被检测轮胎与振动件在旋转轴外壳延伸部上的连接点之间。

如上所述，本发明用于不平衡量的测量装置及其方法具有的优点是:

1、测量装置从驱动部件受到的振动干扰较小，可忽略不计，因此能够较为集中地反馈因轮胎不平衡量引发的振幅与频率，明显地提高检测数据精度、不平衡质量的检测与评级尺度更为合理与贴近实际。

2、测量装置的结构得以优化与简化，测量装置的安装调试较为简单、更易于实现初始预加载量的准确标定，从而提高整体不平衡量的测试效率。

3、同时采用横向与竖向传感器而分别接收不同部件、不同安装平面内的振动，能够专门地针对轮胎与旋转轴的预加载与不平衡量波动进行测量，受力状态比较均衡、合理。

4、传动装置（如驱动轮）设置在被检测轮胎与振动件支撑点之间，能够明显地减小传动装置（或皮带）波动对于检测数据的不利影响。

附图说明

现结合附图对本发明做进一步的说明：

图1是现有技术所使用测量装置的示意图；

图2是本发明所述用于不平衡量的测量装置示意图；

图3是图2的侧向示意图；

如图1所示，传感器20，驱动皮带21，振动件22，拉杆23；

如图2和图3所示，横向传感器1、竖向传感器2、固定座3、被检测轮胎4、旋转轴5、振动件6、旋转轴外壳7、旋转轴外壳延伸部8、驱动轮9、传感器组10、轴向中心线11。

具体实施方式

实施例1，如图2至图3所示，所述的用于不平衡量的测量装置主要包括有：

在固定座3与旋转轴外壳7之间设置有振动件6与传感器组10，其中，

振动件6具有中心对称的整体平面结构，在本实施例中振动件6为矩形的平板结构，其沿旋转轴5的轴向中心线11延伸方向的一端连接于固定座3（此端为固定连接且应无振动），另一端连接于旋转轴外壳延伸部8。

传感器组10具有一个横向传感器1和一个竖向传感器2，竖向传感器2平行于振动件6设置，横向传感器1垂直于振动件6所在的平面。

横向传感器1和一个竖向传感器2的一端分别连接于固定座3的不同位置处。而与上述端部连接相反的设置方式是，在旋转轴外壳7一侧，横向传感器1和竖向传感器2的另一端部分别连接于旋转轴外壳延伸部8的同一位置。

套设于旋转轴5上的驱动轮9，通过远端设置的电机与皮带（图中未示出）而带动旋转轴5旋转。并且，驱动轮9设置于被检测轮胎4与振动件6在旋转轴外壳延伸部8上的连接点之间。

基于上述上述测量装置而实现的不平衡量测量方法如下：

将振动件6、横向传感器1和竖向传感器2设置于固定座3与旋转轴外壳7之间；

振动件6为矩形的平板结构；

被检测轮胎4旋转时，振动件6在旋转轴外壳延伸部8上的连接端沿振动件6所在平面的正交方向往复振动；

横向传感器1和竖向传感器2通过螺母固定于固定座3上，横向传感器1检测振动件6所在平面正交方向上的振幅，竖向传感器2检测振动件6沿旋转轴5轴向中心线方向产生的振幅；

在旋转轴外壳7一侧，将横向传感器1和竖向传感器2的端部分别连接于旋转轴外壳延伸部8上的同一位置处；

将带动旋转轴5旋转的驱动轮9，设置于被检测轮胎4与振动件6在旋转轴外壳延伸部8上的连接点之间；

在旋转轴5上装卡被检测轮胎4，旋转轴5与旋转轴外壳7通过球轴承进行装配以保持旋转轴5进行轴向旋转的自由度，由驱动轮9带动旋转轴5绕其轴向中心线、相对于旋转轴外壳7旋转；

在被检测轮胎4旋转过程中，其不平衡量产生的离心力作用于旋转轴5，同时传递到旋转轴外壳7、旋转轴外壳延伸部8上，则横向传感器1和竖向传感器2可接收到由振动件6传递的固有频率的力的波动，实现上述测量过程。

Claims (10)

1.一种用于不平衡量的测量装置，其特征在于：包括有连接于固定座（3）与旋转轴外壳（7）之间的振动件（6）、传感器组（10），所述振动件（6）是平板式振动件；振动件（6）的2个连接端，沿旋转轴（5）的轴向中心线（11）延伸方向排列；传感器组（10）至少具有一个横向传感器（1）和一个竖向传感器（2），竖向传感器（2）平行于振动件（6）设置，横向传感器（1）垂直于振动件（6）所在的平面。

2.根据权利要求1所述的用于不平衡量的测量装置，其特征在于：所述的振动件（6）具有中心对称的整体平面结构。

3.根据权利要求1或2所述的用于不平衡量的测量装置，其特征在于：在旋转轴外壳（7）一侧，振动件（6）的端部连接于旋转轴外壳延伸部（8）。

4.根据权利要求1或2所述的用于不平衡量的测量装置，其特征在于：在旋转轴外壳（7）一侧，横向传感器（1）和竖向传感器（2）的端部分别连接于旋转轴外壳延伸部（8）的同一位置。

5.根据权利要求3所述的用于不平衡量的测量装置，其特征在于：套设于旋转轴（5）上的驱动轮（9），设置于被检测轮胎（4）与振动件（6）在旋转轴外壳延伸部（8）上的连接点之间。

6.一种用于不平衡量的测量方法，在旋转轴（5）上装配被检测轮胎（4），由驱动轮（9）带动旋转轴（5）绕其轴向中心线、相对于旋转轴外壳（7）旋转，其特征在于：将振动件（6）、横向传感器（1）和竖向传感器（2）设置于固定座（3）与旋转轴外壳（7）之间；被检测轮胎（4）旋转时，振动件（6）在旋转轴外壳（7）一侧的连接端沿振动件（6）所在平面的正交方向往复振动；横向传感器（1）检测振动件（6）所在平面正交方向上的振幅，竖向传感器（2）检测振动件（6）沿旋转轴（5）轴向中心线方向产生的振幅。

7.根据权利要求6所述的用于不平衡量的测量方法，其特征在于：所述的振动件（6）具有中心对称的整体平面结构。

8.根据权利要求6或7所述的用于不平衡量的测量方法，其特征在于：在旋转轴外壳（7）一侧，将振动件（6）端部连接于旋转轴外壳延伸部（8）。

9.根据权利要求6或7所述的用于不平衡量的测量方法，其特征在于：在旋转轴外壳（7）一侧，将横向传感器（1）和竖向传感器（2）的端部分别连接于旋转轴外壳延伸部（8）上的同一位置处。

10.根据权利要求8所述的用于不平衡量的测量方法，其特征在于：将带动旋转轴（5）旋转的驱动轮（9），设置于被检测轮胎（4）与振动件（6）在旋转轴外壳延伸部（8）上的连接点之间。