CN117191307A - 用于受振动加载的构件的测试装置 - Google Patents

Abstract

一种用于对受振动加载的构件进行测试的装置，该装置包括机架和至少一个电动的线性驱动器，该线性驱动器具有作为初级部件的定子和能相对于其平移运动的次级部件，所述次级部件连接到用于有待测试的构件的容纳部上，其中，所述机架具有至少两个平行的导向柱，带有容纳部的导向板滑动地支承在所述导向柱上，其中，所述次级部件以传力的方式与所述导向板作用连接，其中，针对每个次级部件都实施两个初级部件，并且所述线性驱动器形成相对于所述机架独立的、可更换的结构单元。

Description

用于受振动加载的构件的测试装置

技术领域

本发明涉及一种根据权利要求1的前序部分所述的用于受振动加载的构件的测试装置。

背景技术

在例如设计减振器时使用用于受振动加载的构件的测试装置，以便确定或控制最佳的阻尼力调整。为此使用了标准化的装置，其要么包括液压驱动器，要么包括带有曲柄摇杆机构的驱动器。由于液压驱动器，该装置需要相对大的结构空间和高的功率消耗。然而经常要求该装置必须是可移动的，即该装置例如应被部署在行驶到测试路段的载重汽车中。

由文献US 8,844,345 B1已知一种装置，该装置具有带有盘形的转子的电动的线性驱动器，所述转子设有用于有待测试的构件的容纳部。定子连接在外部的盘形的机架上。必要时，也可以使用两个电动的线性驱动器，如根据图13的设计方案所示。气动缸在功能上与转子并联连接，从而该装置具有两个完全不同的驱动系统，这两个驱动系统又需要两个分开的供电设备。这种装置日趋不适合于可移动的应用，因为仅提供了有限的使用空间。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于测试构件的装置，该装置在有限的结构空间中也能够可移动地应用。

提供一种紧凑的装置的部分目的通过以下方式实现，即机架具有至少两个平行的导向柱，带有容纳部的导向板滑动地支承在所述导向柱上，其中，次级部件以传力的方式与导向板作用连接，其中，针对每个次级部件都实施两个初级部件，并且所述线性驱动器形成与所述机架独立的、可更换的结构单元。

所述装置的一个重要优点在于，通过使用两个初级部件，补偿了初级部件和次级部件之间的吸引力，从而仅仅微不足道的横向力会作用到导向柱上。通过这种结构型式，改善了装置的能实现的测量结果，但也改善了为良好的引导功能做出的技术努力。

这种结构原理的另一优点在于，所述线性驱动器不是壳体的一部分。可将线性驱动器作为结构单元拆卸下来，并且装置的其他组件的状态不会由此受到影响。因此，与所提及的现有技术不同，线性驱动器整体上可以非常个性化地适应要求。

在前后一致的具体表述中，所述次级部件在空间上布置在间隔开的导向柱之间。通过这种措施会最小化导向柱上的横向力。

根据一有利的从属权利要求，所述装置可选地具有两对导向柱，这些导向柱共同引导容纳部。通过这种措施要改善有待测试的构件的受力情况或者对有待测试的构件的机械支撑。

对于有待加载相应较高负载的构件来说可以规定，所述装置具有两个并行地作用的线性驱动器。线性驱动器相对于导向柱的模块化结构方式便于在需要时使用多个线性驱动器。

有利地，次级部件具有成排地布置的永磁体。为次级部件通常使用永磁体的优点是，不必在次级部件上布设沉重的供电线路和/或测量线路，它们会在次级部件运动时带来所谓的拖曳力矩。永磁体的成排的设计方案又允许可以精细地确定次级部件的结构长度。可以根据需要使用永磁体，由此次级部件的质量也显著降低到最低程度。

关于整体装置的尽可能简单的结构，所述导向柱具有连接的保持桥接件，用于有待测试的构件的对应容纳部装配在该保持桥接件上。

对于可移动地运行的装置，即例如在载重汽车上，经由电源接头功率的馈电在实践中经常受到限制。为了使用所述装置也能够模拟峰值载荷，所述峰值载荷不再能够利用在移动使用中可用的电网来表示，线性驱动器包括电源接头和与其并联的至少一个电能存储器。例如，可以使用电容器作为电能存储器。

鉴于对操作人员的事故防护，线性驱动器具有用于有针对性地操控线性驱动器的控制器和在功能上与所述控制器串联的电的安全设备，所述安全设备用于防止所述装置的意外启动。原则上，也可以规定防止意外启动的机械阻挡，但这样一来，用于这种安全设备的构造代价显然会更大。

另一关于优化用于运行所述装置的能量利用的部分目的是通过以下方式实现的，即所述装置除了电源接头之外还具有电能存储器，并且根据装置的载荷范围来确定用于运行所述装置的电力需求，其中，通过所确定的电力需求来确定电能存储器尺寸或可能的充电容量。如果从线性驱动器的最大需求出发并且针对这种需求也设计供电，则该装置可以技术上保持简单得多。然而，这种方式对于移动应用是次优的，因为移动供电被限制在最大400V、32A，无法实施这种简单的结构形式。在所述装置的载荷较低、即电力需求也较低的运行阶段，可用的剩余部分被用于为存储器充电。因此，不一定需要为存储器提供单独的充电时间，而是可以通过合理规划用于有待测试的构件进而用于装置的载荷曲线而将运行时间和充电时间彼此结合。

用于检查线性驱动器的功能安全性的另一部分解决方案的特征在于，安全测试包括次级部件的坠落测试，其方式为：

-将次级部件置于升高的起始位置；

-中断针对线性马达的供电并且激活保护设备，由此使次级部件执行第一坠落运动；

-记录第一坠落时间；

-将次级部件重新提升到所述起始位置；

-中断供电并且停用保护设备；

-记录第二坠落时间；

-比较两个坠落时间，并且如果坠落特性不同，则发出错误信号。

与作为保护设备的机械阻挡件相反，对于电子保护设备无法用肉眼看出是否确保了希望的功能。为了能够认识功能可靠性，在启用前、并且必要时根据装置的使用时间进行多次坠落测试。由于流程非常简单，测试可以在很短的时间内进行，并且也不需要任何特别的检测人员来执行。不同坠落特性的最简单形式在于，坠落时间不同。然而，也可能发生虽然两个坠落时间相同，但次级部件的速度曲线不同的情况。

用于能量优化地操控所述装置的另外的部分解决方案在于，所述装置具有用于有待测试的构件的相关参数的数据存储器，其中，一个参数描述所述构件的反作用于驱动器的阻力，并且该阻力被提供给用于电动的线性驱动器的操控设备以确定驱动力。由此例如可将有待测试的减振器的阻尼力作为保持力加以利用，以便保持固定的运行点。通过已知的阻力，例如可以调控对电能存储器的充电。

附图说明

基于以下针对附图的描述对本发明进行详细阐述。

图1示出了所述装置的原理图；

图2示出了图1的侧视图；

图3示出了图1所示的装置的一种变型设计方案。

具体实施方式

图1和图2的概览示出了用于对受振动加载的构件3进行测试的装置1，所述构件例如是已知的减振器，该减振器比如使用于底盘、汽车车身的支承结构或类似应用中。除了构件尺寸和由装置1所施加的载荷范围以外，有待测试的构件的结构设计对于装置1的运行来说是次要的。

装置1包括作为壳体的机架5和至少一个电动的线性驱动器7。线性驱动器7具有位置固定的初级部件9和能相对于其平移运动的次级部件11。滑板形的次级部件11具有用于有待测试的构件3的容纳部13。在次级部件和初级部件之间设有导向件12，该导向件被象征性地通过次级部件11上的滚轮14来表示，该导向件在初级部件处的导轨16上限定了两个组件9、11之间的气隙18。

机架5具有至少两个平行的导向柱15，这些导向柱带有导向板17。次级部件11接合在导向板17上。用于有待测试的构件3的第一容纳部13安装在导向板17的与次级部件11对置的一侧上。

导向柱15具有连接的保持桥接件19，用于有待测试的构件3的对应容纳部21装配在该保持桥接件上。在对置端，底板23封闭了机架5。在该设计中，所述装置具有两对导向柱15，它们通过连接桥接件25共同地引导对应容纳部21。针对每个次级部件11都实施两个初级部件9，并且该初级部件在两侧平行于次级部件11延伸。在此，线性驱动器7相对于导向柱15或者壳体形成为能够单独替换的结构单元。例如，线性驱动器7布置在基板27上，该基板又能够从机架5的底板23分离。因此可以更换线性驱动器7，而不必将导向柱15、保持桥接件19或底板23彼此拆开。

次级部件11在空间上布置在间隔开的导向柱15之间。这种布置方式确保了线性驱动器7不会包围导向柱并且因此简化了从所述装置中拆卸。

原则上，装置1也可以在只有单个线性驱动器7的情况下使用。然而，在该具体示例中，所述装置1具有两个并行地作用的线性驱动器7。于是通过承载板29，这两个线性驱动器7彼此连接，可选地在不同的导向柱对上彼此并排或依次相继。用于有待测试的构件3的容纳部13尽可能居中地布置在两个线性驱动器7之间。所述承载板又可以是容纳壳体的组成部分，如图2所示。

优选地，次级部件具有水平地成排布置的永磁体31。排的数量适应于装置1的最大行程，以便实现次级部件11的尽可能小的质量。由于至少一个次级部件11配备有永磁体，所以在次级部件11上没有连接供电线路，该供电线路在次级部件11的必要时高频的运动情况下必须被随之带动。

在也应可移动地应用的装置1中，供电是重要的条件。线性驱动器7因此包括电源接头33和至少一个与其并行的电能存储器35。例如可以使用电容器作为电能存储器35，这些电容器优选地能够模块化地应用。根据边界条件、即电网功率和用于有待测试的构件的负载曲线，使用电能存储器，或者暂时地利用所使用的电能存储器，并且在低需求时通过电源接头充电。

为此，基于所述装置的载荷范围，确定运行所述装置的电力需求。例如在有待测试的构件的设计说明书中规定了载荷范围。对于不再能通过电源接头33满足的载荷峰值，附加地动用电能存储器35。为此，通过所确定的电力需求来确定电能存储器大小或可能的充电容量。示例性地，示出了电容器作为电能存储器，这些电容器在低载荷时又通过电源接头进行充电。用于优化供电的相应模块存储在中央控制器37中。

用于最小化电力消耗的另一措施在于，所述装置具有用于有待测试的构件3的相关参数的数据存储器39，其中，例如一个参数描述构件的反作用于线性驱动器7的阻力，并且该阻力被提供给用于电动的线性驱动器的操控设备以确定所需的驱动力。具体来说，例如可以减少用于维持次级部件11的静止位置所需的能量。如果有待测试的构件例如是减振器，每个激励都受到所限定的阻尼力的反作用，则可以在知晓激励和阻尼力之间的函数关系的情况下将用于线性驱动器7的使用能量减少与阻尼力相关的量。如有必要，容纳部13、21其中之一可以配备有力传感器40，该力传感器将测量信号输送给控制器37进而提供真实数据。

所述装置由人员来操作、配备有待测试的构件或维护。为了使该装置不会意外地执行从次级部件11的静止状态开始的运行运动，设有安全设备。原则上，对次级部件11的机械阻挡乍一看是有利的，但在该具体解决方案中，就必须在线性驱动器7的初级部件9和次级部件11之间或者在至少一个导向柱15和导向板17之间设有阻挡部。接合在次级部件11上的阻挡设备会增加次级部件的质量，进而使其能动性变差。另一方面，导向柱15和导向板17之间的阻挡设备需要相当大的机械耗费，因为引导质量也即最小的摩擦和最小的径向间隙不允许由阻挡设备承载。因此，供电设备41包括电子保护设备。供电设备包括所有电源和位于组件33、35之间的线路系统。只有在保护设备43接通时，次级部件才能在供电设备被激活的情况下执行运行运动。保护设备独立于操纵开关45。为了检查保护设备43的功能可靠性而执行安全测试。通常，在针对保护设备43的安全测试中，所述保护设备会防止所述装置的意外启动，假设安全测试也正好在该起始情况下开始。在该起始情况中，所述次级部件11与两个所配属的初级部件9处于最大程度的重叠中。导向板17的容纳部13和连接桥接件25上的对应容纳部21于是具有最大距离。

然而，该安全测试基于次级部件的坠落测试。为此，将次级部件11置于升高的起始位置，例如次级部件11的最大行程位置处。在到达该行程位置之后，切断对线性马达7的供电，并且激活、即接通保护设备43。由于次级部件11的自重，该次级部件执行第一坠落运动。在此确定第一坠落时间。在保护设备43的这种运行状态下，线性驱动器7用作发电机，从而使得一定的阻力克服坠落运动反作用于次级部件。

此后，次级部件11再次被升高到所述起始位置。再次切断供电，但现在保护设备43被停用(见图1)。因而不会产生发电机功能。在引导元件的区域中只作用有机械摩擦力。测量第二坠落时间。然后比较两个坠落时间。如果坠落特性不同，例如下降到低于坠落时间的最小差值，则发出错误信号，因为此时认为没有出现发电机效应并且保护设备43因此没有提供希望的安全效果。不同的坠落特性例如可以在于，虽然坠落时间相同，但所述次级部件的速度曲线是不同的。

图3示出了基于根据图1所示的装置1的一种变型设计方案，其中，对应容纳部21能够相对于连接桥接件25轴向地进行调整，以便能够对具有不同结构长度的构件3进行测试。在该具体情况下，机架5具有用于驱动设备49的承载板47，该驱动设备将对应容纳部21相对于连接桥接件25轴向地进行调整。驱动设备49优选为与转角传动机构53相连接的电驱动器51。转角传动机构53优选地包括至少两个水平的丝杠55，所述丝杠又驱动两个竖直的丝杠57，对应容纳部21至少间接地连接到所述竖直的丝杠上。关于承受作用到对应容纳部21上的轴向支撑力，所述驱动设备49可以构造成，使得驱动设备49承受这些支撑力。然而，也可以在对应容纳部21的轴向导向件59和连接桥接件25之间设置闭锁件。

所述驱动设备49也可以配备有行程传感器61，以便能够检测对应容纳部21相对于承载板47的移动行程。所述行程传感器61的信号被发送到控制器37，进而可供控制整个装置1使用。

附图标记列表：

1 装置

3 有待测试的构件

5 机架

7 线性驱动器

9 初级部件

11 次级部件

12 导向件

13 容纳部

14 滚轮

15 导向柱

16 导轨

17 导向板

18 气隙

19 保持桥接件

21 对应容纳部

23 底板

25 连接桥接件

27 基板

29 承载板

31 永磁体

33 电源接头

35 电能存储器

37 控制器

39 数据存储器

40 力传感器

41 供电设备

43 保护设备

45 操纵开关

47 承载板

49 驱动设备

51 电驱动器

53 转角传动机构

55 水平的丝杠

57 竖直的丝杠

59对应容纳部的轴向导向件

61行程传感器

Claims (11)

1.一种用于对受振动加载的构件(3)进行测试的装置(1)，所述装置包括机架(5)和至少一个电动的线性驱动器(7)，所述线性驱动器具有作为初级部件(9)的定子和能相对于其平移运动的次级部件(11)，所述次级部件连接到用于有待测试的构件(3)的容纳部(13)上，其特征在于，所述机架(5)具有至少两个平行的导向柱(15)，带有所述容纳部(13)的导向板(17)滑动地支承在所述导向柱上，其中，所述次级部件(11)以传力的方式与所述导向板(17)作用连接，其中，针对每个次级部件(11)都实施两个所述初级部件(9)，并且所述线性驱动器(7)形成相对于所述机架(5)独立的、可更换的结构单元。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述次级部件(11)在空间上布置在间隔开的所述导向柱(15)之间。

3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(1)具有两对导向柱(15)，这两对导向柱共同地引导所述容纳部(13)。

4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置(1)具有两个并行地作用的线性驱动器(7)。

5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述次级部件(11)具有成排地布置的永磁体(31)。

6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述导向柱(15)具有连接的保持桥接件(19)，用于有待测试的所述构件(3)的对应容纳部(21)装配在所述保持桥接件上。

7.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线性驱动器(7)包括电源接头(33)和至少一个与其并行的电能存储器(35)。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述线性驱动器(7)具有用于有针对性地操控所述线性驱动器(7)的控制器(37)和在功能上与所述控制器(37)串联的电的安全设备(43)，所述安全设备用于防止所述装置(1)的意外启动。

9.一种用于运行根据权利要求1所述的装置的方法，其中，所述装置(1)除了电源接头(33)之外还具有电能存储器(35)，其特征在于，根据所述装置(1)的载荷范围来确定用于运行所述装置的电力需求，其中，通过所确定的电力需求来确定所述电能存储器(35)的尺寸或可能的充电容量。

10.根据权利要求9所述的方法，所述方法用于检查线性驱动器(7)的功能安全性，其特征在于，安全测试包括对次级部件的坠落测试，其方式为：

-将所述次级部件(11)置于升高的起始位置；

-切断用于所述线性驱动器(7)的供电设备(41)并且激活保护设备(43)，由此使所述次级部件(11)执行第一坠落运动；

-记录第一坠落时间；

-将所述次级部件(11)重新提升到所述起始位置；

-中断所述供电设备(41)并且停用所述保护设备(43)；

-记录第二坠落时间；

-比较两个坠落时间，并且如果坠落特性不同，则发出错误信号。

11.一种用于运行根据权利要求1所述的装置的方法，其特征在于，所述装置具有用于有待测试的构件(3)的相关参数的数据存储器(39)，其中，一个参数描述所述构件的反作用于驱动器的阻力，并且所述阻力被提供给用于电动的线性驱动器(7)的操控设备以确定驱动力。