FI120753B - Järjestelmä ja menetelmä pyörimään sovitetun koneenosan ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöriessä - Google Patents

Description

JÄRJESTELMÄ JA MENETELMÄ PYÖRIMÄÄN SOVITETUN KONEENOSAN OMINAISUUKSIEN MÄÄRITTÄMISEKSI SEN PYÖRIESSÄ

Keksinnön kohteena on järjestelmä pyörimään sovitetun koneenosan 5 ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöriessä, jossa järjestelmässä koneenosa on rainanmuodostuskoneeseen kuuluva tela tai sylinteri, johon on mittausvälineiksi kiinnitetty ainakin yksi kiihtyvyysanturi. Keksinnön kohteena on myös menetelmä pyörimään sovitetun koneenosan ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöries-10 sä, jossa menetelmässä mitataan koneenosana olevan rainanmuodostuskoneeseen kuuluvan telan tai sylinterin kiihtyvyyttä ainakin yhdellä kiihtyvyysanturilla.

Nykyisissä prosesseissa on entistä tärkeämpää tietää pyörivän 15 koneenosan ominaisuuksia. Varsinkin koneenosan asento on usein tärkeä tieto. Tunnetuissa sovelluksissa käytetään erilaisia pulssiantureita, jotka koneenosan pyöriessä aikaansaavat yhden tai useamman pulssin kierrosta kohti. Toinen merkittävä tieto on koneenosan asema ympäristönsä ja muiden koneenosien suhteen. 20 Esimerkiksi rainanmuodostuskoneessa huonosti linjatut telat aiheuttavat radan siirtymiä ja rataan voi tulla vekkejä esimerkiksi päällystyskoneessa.

• · • · • »· , .·, Pulssin aikaansaamiseksi on pulssianturille järjestettävä * * · 25 aktivointiosa, joka voi olla esimerkiksi heijastintarra tai • « * ^ « « · *'*.* magneetti. Käytännössä koneenosan pyöriessä pulssianturi havait- f f · • · * ;** * see aktivointiosan. Mittausvälineiden tarkkuutta on yritetty • # parantaa käyttämällä useampaa kuin yhtä pulssianturia, mistä • · *···' huolimatta saavutettu tarkkuus on liian huono useimpiin sovel- 30 luksiin. Samalla mittausvälineiden rakenteesta muodostuu moni- ·· *.* · mutkainen. Lisäksi aktivointiosa ja pulssianturi on tarkasti ··· ·«,.· kohdistettava keskenään. Esimerkiksi magnetismiin perustuva « .'.J aktivointiosa on myös sijoitettava hyvin lähelle pulssianturia.

• ·

Optinen aktivointiosa voidaan sijoittaa hiukan vapaammin, mutta 35 ongelmana on lian ja roskan joutuminen pulssianturin ja akti- « · **··* vointiosan väliin. Tällöin mittausvälineisiin tulee toimintavir- he. Muutenkin pulssianturit ja aktivointiosat ovat herkkiä 2 ympäristön olosuhteille. Lisäksi pulssianturit ja aktivointiosat vaativat paljon asennustilaa.

Tunnetulla tekniikalla esimerkiksi telan linjaus voidaan tarkis-5 taa vain manuaalisesti. Lisäksi telan on oltava pysähdyksissä mittauksen aikana. Linjaus vie paljon aikaa ja mittaukset ovat herkkiä inhimillisille virheille. Lisäksi mittausten tarkkuus on usein riittämätön.

10 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada pyörimään sovitetun koneenosan ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöriessä uudenlainen järjestelmä, joka on entistä tarkempi, mutta kestävämpi ja toimintavarmempi. Lisäksi keksinnön tarkoituksena on aikaansaada pyörimään sovitetun koneenosan ominaisuuksien määrittämä-15 seksi sen pyöriessä uudenlainen menetelmä, jolla koneenosan asemointi voidaan tehdä aikaisempaan helpommin, mutta monipuolisemmin. Tämän keksinnön mukaisen järjestelmän tunnusomaiset piirteet ovat, että kiihtyvyysanturi on kiinnitetty telan tai sylinterin päätyyn ja mittausvälineet on sovitettu määrittämään 20 telan tai sylinterin kulloinenkin asento kiihtyvyysanturilla mitattujen pyörimisliikkeen ominaisuuksien perusteella. Vastaa-vasti tämän keksinnön mukaisen menetelmän tunnusomaiset piirteet . ovat, että kiihtyvyysanturi kiinnitetään telan tai sylinterin ··# : .*, päätyyn ja kiihtyvyysanturilla mitattujen pyörimisliikkeen • · · « : .·, 25 ominaisuuksien perusteella määritetään telan tai sylinterin *·· * " kulloinenkin asento. Keksinnön mukaisella järjestelmällä saadaan • · · *... jatkuvasti tarkkaa tietoa koneenosan ominaisuuksista. Lisäksi • · • · *" mittausvälineet ovat yksinkertaisia ja kestäviä. Haluttaessa ... koneenosasta voidaan määrittää lisäominaisuuksia samoilla * t *#t’ 30 mittausvälineillä. Menetelmää voidaan muuttaa tarpeen mukaan ja • *···* soveltaa erilaisten koneenosien ja niiden tukirakenteiden :#\j yhteydessä.

• *

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla • « .!!!· 35 °heisiin eräitä keksinnön sovelluksia kuvaaviin piirroksiin, • · joissa 3

Kuva 1 esittää rainanmuodostuskoneen puristinosan varustettu na keksinnön mukaisella järjestelmällä,

Kuva 2a esittää periaatepiirroksen keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluvan anturoinnin, 5 Kuva 2b esittää kuvan 2a anturoinnista saatuja mittaustuloksia,

Kuva 3a esittää periaatepiirroksen keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluvan anturoinnin toisen sovelluksen,

Kuva 3b esittää kuvan 3a anturoinnista saatuja mittaustulok-10 siä,

Kuva 4 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaista järjes telmää sovitettuna telan yhteyteen.

Kuva 5 esittää periaatepiirroksena keksinnön mukaista järjes telmää koneenosien linjauksessa.

15

Kuvassa 1 esitetään sinällään tavanomainen rainanmuodostuskoneen puristinosa, jossa on lukuisia pyöriviä koneenosia. Tuotantoprosessin ohjaamiseksi ja tarkkailemiseksi käytetään erilaisia systeemeitä, jotka ainakin osittain tarvitsevat tiedon ko-20 neenosan asennosta ja muista ominaisuuksista. Niinpä pyörimään sovitetun koneenosan asemoimiseksi käytetään järjestelmää, jossa ·*,, koneenosan 10 yhteyteen on järjestetty mittausvälineet 11 » ; koneenosan 10 ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöriessä. Yksi • · · : tällainen järjestelmä esitetään US-patentissa 6988398, jossa **· : .·. 25 koneenosana olevan telan pyörimisnopeus määritetään pulssiantu- ··· i rilla. Mittausvälineisiin 11 kuuluu ainakin yksi kiihtyvyysantu- • ·· ,··.^ ri 12, joka keksinnön mukaan on kiinnitetty telan 13 tai sylin- • · terin 14 päätyyn ja mittausvälineet 11 on sovitettu määrittämään ... telan 13 tai sylinterin 14 kulloinenkin asento kiihtyvyysantu- • · · • · · 30 rilla 12 mitattujen pyörimisliikkeen ominaisuuksien perusteella.

• · • · *·* Tällöin vältetään monimutkaiset anturit sekä niiden vaatimat • · :,*·· aktivointiosat. Lisäksi kiihtyvyysanturilta saadaan jatkuvasti :**: mittaustietoa, josta voidaan määrittää keskeytyksettä koneenosan ,·*», asento sekä muita ominaisuuksia. Edullisesti kiihtyvyysanturi on • · ,..,j 35 kiinnitetty pyörivään koneenosaan. Toisaalta kiihtyvyysanturi ja • · muita mittausvälineitä voidaan sijoittaa muuallekin.

4

Koneenosa 10 on edullisesti tela 13 tai sylinteri 14, joka kuuluu rainanmuodostuskoneeseen. Kyseiset telat ja sylinterit ovat suuria ja painavia, joten vaihtelut niiden pyörimisliikkeessä voivat aiheuttaa suuriakin häiriöitä tuotantoprosessiin. 5 Lisäksi telojen ja sylintereiden halkaisijat ovat suuria, jolloin esimerkiksi yhteen pulssianturiin perustuva mittaus olisi liian epätarkka. Toisin sanoen yhdenkin pyörähdyksen aikana telan tai sylinterin nopeus voi yllättäen muuttua, mikä jaa yhden anturin järjestelmässä havaitsematta. Tämä ongelma on ίο ratkaistu kiihtyvyysanturilla, jolta saadaan jatkuvasti mittaus-tietoa, joka on lisäksi tarkasti sidonnainen telan tai sylinterin asentoon.

Kuvassa 2a esitetään keksinnön mukaiseen järjestelmään kuuluvaa 15 kiihtyvyysanturia 12. Tässä kiihtyvyysanturiin 12 kuuluu yksi havainnointiakseli 15, joka on järjestetty koneenosan 10 tangentin suuntaisesti. Kyseinen havainnointiakseli 15 on merkitty Y-suunnaksi. Tarkempi kiihtyvyysanturin rakenne on jätetty esittämättä, mutta kiihtyvyysanturi voidaan kiinnittää suoraan esimer-20 kiksi telan päätyyn. Toisaalta kiihtyvyysanturi voidaan sijoittaa esimerkiksi telan päätykappaleen sisälle, missä on tilaa. ·*·„ Koneenosan pyöriessä kiihtyvyysanturiin vaikuttaa painovoima, • .*. josta voidaan määrittää koneenosan asento.

• M

• « • « · • · · ··· t ; .*, 25 Kuvassa 2b esitetään kuvan 2a kiihtyvyysanturista saadut kiihty- • · t *·· · *·, vyysarvot ajan funktiona. Kyseisessä otoksessa pyörimisnopeus on • ·· ]... pysynyt hyvin tarkasti samana, jolloin kuvaajasta on muodostunut • · säännöllinen. Y-akselisovelluksessa painovoiman vaikutus on ... nolla kohdissa 2 ja 4. Vastaavasti suurin positiivinen arvo on • I * • * · 30 kohdassa 1 ja negatiivinen arvo kohdassa 3. Kyse ei ole negatii- * · *··* visesta kiihtyvyydestä, vaan miinusmerkki kuvaa kiihtyvyyttä • · ·/·! kiihtyvyysakselin suunnassa. Kohdissa 1 ja 3 kiihtyvyysakselin *:·*: Y suunnat ovat päinvastaiset. Kyseisellä anturoinnilla voidaan ,···, määrittää tarkasti koneenosan asento.

• · i«a • ·

Kuvan 3a sovelluksessa kiihtyvyysanturiin 12 kuuluu myös toinen havainnointiakseli 16, joka on järjestetty koneenosan 10 säteen 35 5 suuntaisesti. Kyseiseen havainnointiakseliin 16 vaikuttaa ensisijaisesti keskeiskiihtyvyys, mutta erityisesti kohdissa 2 ja 4 myös painovoima. Varsinkin keskeiskiihtyvyydestä voidaan määrittää koneenosan nopeus ja kiihtyvyys. Kuvassa 3b esitetään 5 kuvan 3a kiihtyvyysanturin kiihtyvyysakseleilta saadut kiihty-vyysarvot ajan funktiona. Kyseisessä otoksessa pyörimisnopeus on pysynyt hyvin tarkasti samana, jolloin kuvaajista on muodostunut säännölliset. Koska eri kiihtyvyyden summautuvat mittaustulokseksi, lopulliset absoluuttiset arvot määritetään laskennalla, ίο Kuvassa 3b on Y-akselin kiihtyvyysarvot noin + 1 m/s2. Vastaavasti X-akselin kiihtyvyysarvon vaihtelu on suurin piirtein yhtä suuri, mutta absoluuttiset arvot vaihtelevat välillä -4 - -6 m/s2. Tällaiset arvot voivat olla liian suuria joillekin kiihtyvyysantureille. Kiihtyvyyden mennessä kiihtyvyysanturin mittaus-15 alueen ulkopuolelle jää mittaustulos saamatta. Ylitys vaikuttaa myös Y-akselin tuloksiin. Toisaalta anturiteknologia kehittyy jatkuvasti, jolloin saavutetaan entistä laajempia mittausalueita tai antureita, jotka kestävät suuria kiihtyvyyksiä. Lisäksi kiihtyvyysanturin sijoituksella voidaan vaikuttaa saavutettuihin 20 maksimikiihtyvyyksiin. Keskeiskiihtyvyys on suoraan verrannollinen kiihtyvyysanturin etäisyyteen koneenosan pyörimiskeskipis-teestä. Esimerkiksi kuvan 3a kiihtyvyysanturia vasemmalle • siirrettäessä kiihtyvyysanturiin vaikuttavaan keskeiskiihtyvyyt-

«M

ί tä voitaisiin pienentää.

* : .*. 25 • t I »· · ··. Järjestelmässä käytetään edullisesti mikromekaanista kiihty- • * · vyysanturia, joka pieni ja kevyt, mutta kestävä. Lisäksi kiihty- • · vyysanturin energiankulutus on alhainen ja se kestää suuria ... kiihtyvyyksiä. Lisäksi yhteen mikromekaaniseen kiihtyvyysantu- f * · *., 30 riin voidaan helposti sovittaa yhdestä kolmeen kiihtyvyysakse- • · *" lia. Kuvassa 3a esitetään myös kolmas kiihtyvyysanturin 12 • · !,*·· sovellus katkoviivoitettuna. Tässä kiihtyvyysanturi on sijoitet- *:*" tu telan akselin päähän ja siinä on kolme kiihtyvyysakselia, .···. joilta saatavista mittaustiedoista voidaan laskennallisesti • · • · · ....: 35 määrittää esimerkiksi telan pyörimistaajuus, kulmanopeus ja • * kulma. Tällaista kiihtyvyysanturia voidaan käyttää myös ilman 6 ulostuloakselia olevan telan kanssa. Tällöin kiihtyvyysanturi sijoitetaan tarkasti telan akselin keskilinjalle.

Kuvassa 1 esitetään myös keksinnön mukaisen järjestelmän toinen 5 sovellus. Kiihtyvyysanturisovelluksen tavoin tässä järjestelmässä koneenosan 10 yhteyteen on järjestetty mittausvälineet 11 koneenosan 10 ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöriessä. Keksinnön mukaan mittausvälineisiin 11 kuuluu ainakin yksi tutka 17, joka on sovitettu sivuun pyörivän koneenosan 10 pyörimisak-io seliltä. Edullisesti tutka 17 on dopplertutka. Tässäkin sovelluksessa koneenosa 10 on rainanmuodostuskoneen tela 13 tai sylinteri 14. Tutkan lähetin lähettää voimakkaita radioaaltoja ja tutkan vastaanotin mittaa radioaallon heijastumisesta aiheutuvia tutkakaikuja. Tutka mittaa vastaanotetun tutkakaiun aallon 15 vaiheen muutoksen pulssista toiseen. Jos heijastuksen aiheuttaja on liikkunut pulssien välissä, sen nopeus voidaan laskea muutoksesta .

Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan käyttää myös koneenosan 20 asennon ja aseman määrittämiseen. Edellä kuvatulla kiihtyvyysanturilla voidaan määrittää hyvin tarkasti maan painovoiman ·*·., suunta, jonka perusteella määritetään vertikaalisuunta. Edulli- * . .*. sesti tällöin käytetään vähintään kolmeakselisia kiihtyvyysantu- ··· : ,·. reita. Horisontaalisuunnan määrittämiseen voidaan käyttää I « · 4

Ml · • ,·. 25 esimerkiksi sähköisiä kompasseja, joilla on myös mahdollista yt * päästä hyvään tarkkuuteen. Lisäksi suodattamalla kiihtyvyysantu-

• M

*... reiden mittaustuloksista painovoiman vaikutus pois saadaan • * *** samalla mikromekaanisella kiihtyvyysanturilla mitattua esimer- ... kiksi telan värähtely. Toisin sanoen kiihtyvyysanturi toimii • * * I.. 30 myös värähtelyanturina, jolloin mittaustuloksia voidaan käyttää • · *·;·* esimerkiksi myös takaisinkytkettyyn säätöön.

• · • i « * ·* • * *:·*: Kiihtyvyysantureiden ja sähköisten kompassien sijasta tai ohella ,·ί·# voidaan käyttää myös radioverkkopaikannusta. Koneenosan yh- • · §"\ 35 teyteen järjestetään anturi, jonka sijaintipaikka lasketaan • · tarkasti konesalissa sijaitsevista radiolähettimistä. Voidaan käyttää myös ultraäänipaikannusta, jolla saavutetaan erittäin 7 hyviä tarkkuuksia. Käytännössä saavutettavat tarkkuudet ovat jopa millimetrien murto-osia. Ultraäänipaikannus kuluttaa vähän virtaa ja se soveltuu lyhyille etäisyyksille. Koneenosan yhteyteen sovitettu anturi lähettää ultraääntä, joka vastaanote-5 taan ultraääniantureilla tai mikrofoneilla ja analysoidaan laskennallisesti. Toimintaperiaatteeltaan ultraäänipaikannus muistuttaa pseudoliittipaikannusta. Käytettävästä sovelluksesta riippumatta tarvittavat komponentit ovat pieniä. Niinpä kiihtyvyysanturin, paikannusjärjestelmän ja/tai sähköisen kompassin 10 komponentit voidaan integroida yhdelle piirilevylle tai jopa mikromekaaniselle sirulle. Tällainen yhdistelmäsiru voidaan asentaa esimerkiksi telan laakeripesään tai integroida sen osaksi. Yhdistelmäsiru edullisesti sijoitetaan vaikkapa jokaisen valvottavan telan molempiin päihin. Tällöin mittauksesta saadaan is jatkuvasti laskettua yhdistelmäsirun tarkka sijainti ja suunta, joiden perusteella saadaan tarkka linjaustulos käytön aikanakin. Kiinnittämällä anturit telan molempiin päihin saadaan luotettava ja toisiin teloihin nähden suhteellinen asentotieto. Kuvassa 5 koneenosina 10 kolme telaa 13. Tässä telan 13 molempaan päähän 20 on sovitettu ultraäänilähettimet 26. Tällöin käytön aikanakin saadaan ultraäänianturilla 27 määritettyä telan asema ja asento. ·*·,, Niin sanottua peruslinjaa 28 esitetään kuvassa 5 katkoviivalla.

. .·. Vastaavasti pistekatkoviivoilla esitetään telan 13 keskilinjaa ··· : ja kuvitteellista pystysuoraa korkeuslinjaa, joiden suhteen • · · ··· · ! ,·. 25 telan on oltava tietyissä rajoissa kohtisuora. Asentotiedoista • * · • M » ··, voidaan nopeasti päätellä linjaustarve tai liike-elinten kulma- • ·· ero. Mittaus voidaan myös liittää osaksi koneenohjausjärjestel- • · mää. Esimerkiksi koneenosan aseman ja/tai asennon muuttuessa ... asetetusta arvosta annetaan hälytys. Hälytys voi mennä esimer- I * » l" 30 kiksi koneenohjausjärjestelmään tai jopa etäkunnonvalvontaan.

• · "···' Tällöin ongelmat voidaan välttää tai ainakin seuraukset minimoi- • * da. Kiihtyvyysanturin signaalista voidaan myös tarvittaessa *:**: integroida nopeus tai paikkatieto, joten sitä voi käyttää myös .«•t muuhun kuin linjauksen valvontaan. Lisäksi mittaustuloksia .!··: 35 voidaan myös käyttää takaisinkytkettyyn säätöön.

• · 8

Mittauksessa saatava anturisignaali voidaan siirtää langattomasta. Myös langattoman tiedonsiirron lähetin voi olla integroituna anturipiirille. Lähettimen ja yhdistelmäsirun sähkönsyöttö voidaan esimerkiksi teloihin järjestää pyörivään osaan sijoite-5 tulla induktiivisella syötöllä. Tällöin anturipiirin erillinen sähköistys on tarpeetonta. Telojen lisäksi muita linjauskohteita ovat esimerkiksi rullaimen ensiöluistit ja rullaussylinterit sekä päällystysasemien ja kalanterien telat kuin myös ulosotto-telat ja hihnanjohtotelat. Linjauskohteita ovat myös erilaiset 10 tukirakenteet, kuten esimerkiksi palkit ja rungot, jotka välillisesti vaikuttavat koneenosan suuntaukseen. Esitettyä järjestelmää voidaan käyttää myös rullaimen ensiörullauslaitteen tahdistamiseen tai tahdistuksen tarkistamiseen. Myös rullaimen nipin linjaus voidaan tarkistaa ensiörullauslaitteen käännön 15 aikana samoin kuin rullaimen ensiörullauslaitteen hoito- ja käyttöpuolen välinen ero käännön aikana.

Kuvassa 4 esitetään periaatteellisesti sovellusta, jossa käytetään keksinnön mukaista järjestelmää. Tässä niin sanottuun 20 älytelaksi sanottuun telaan 13 on upotettu spiraalimaisesti paineherkkiä nauhoja 18, joista tässä esitetään vain kaksi. Kukin nauha 18 lähettää kudoksen 25 kosketuksesta kokemastaan • ·· * . paineesta riippuvaa jänniteviestiä, joka siirretään langattomas- #·* # ♦ φ·# ti telalta 13 vastaanottimeen 19. Vastaanotin 19 on yhdistetty • · · !**.* 25 koneenohjausjärjestelmään 20, jossa jänniteviestit käsitellään.

• · · * Paineen sijainnin määrittämiseksi tulee tietää myös telan • ♦· kulloinenkin asento, jonka määrittämiseen käytetään keksinnön • · **·* mukaista järjestelmää. Mittausvälineisiin 11 kuuluukin kiihty vyysanturin 12 mittaustiedon prosessointivälineet 21. Kuvassa 4 • · · *·* * 30 prosessointivälineet 21 on sovitettu erilliseksi laitteeksi, ··* * « *...* jota kuvataan pitkulaisella katkoviivoitetulla alueella. Erilli- nen laite voi olla jopa kannettava, jolloin sitä voidaan käyttää • ♦ ····· minkä tahansa koneenosan asemoimiseksi kunhan koneenosassa on keksinnön mukainen kiintyvyysanturi .

• · • ·

Kuvassa 4 prosessointivälineet 21 on sovitettu koneenohjausjar-jestelmän 20 yhteyteen, mitä kuvataan suurella katkoviivoitetul- 35 9 la alueella. Tällöin järjestelmällä saatua asento- ja muuta tietoa voidaan käyttää muiden systeemien kanssa saumattomasti. Prosessointivälineisiin 21 on yhdistetty vastaanotin 19, jolla voidaan siirtää kiihtyvyysanturin 12 mittaustietoa ja energiaa 5 edullisesti langattomasti. Toisin sanoen kiihtyvyysanturi saa käyttöenergiansa vastaanottimelta. Tällöin kiihtyvyysanturista muodostuu pienikokoinen ja sen sijoittaminen on vapaata ja kiinnittäminen helppoa. Yksi kosketukseton tapa siirtää energiaa on induktio. Vastaanotin 19 siirtää analogisen jänniteviestin ίο AD-muuntimelle 22, joka muuttaa jänniteviestin digitaaliseen muotoon. Seuraavaksi prosessori 23 tekee ohjelmoidut laskelmat, joiden tulokset esitetään esimerkiksi näyttölaitteessa 24 selkokielisenä. Järjestelmän ollessa osana suurempaan kokonaisuutta, kuten esimerkiksi koneenohjausjärjestelmää, voidaan 15 tulokset siirtää suoraan sinne missä sitä tarvitaan.

Keksinnön mukaista järjestelmää voidaan soveltaa hyvinkin erilaisten koneenosien asemoinnissa. Tavallisesti koneenosan ominaisuuksia määritetään mittaamalla sen pyöriessä. Ominaisuuk- 20 sien määrittämiseksi mitataan kiihtyvyyttä ainakin yhdellä kiihtyvyysanturilla, joka kiinnitetään pyörivään koneenosaan.

ϊ*.># Keksinnön mukaan kiihtyvyysanturi kiinnitetään telan tai sylin- . .·. terin päätyyn ja kiihtyvyysanturilla mitattujen pyörimisliikkeen • « ·♦· ; ominaisuuksien perusteella määritetään telan tai sylinterin ··* * . V 25 kulloinenkin asento. Kiihtyvyys saadaan helposti määritettyä, • · · VV ' kun kiihtyvyysanturi sovitetaan reagoimaan painovoimaan ja/tai • ·· *... koneenosan keskeiskiihtyvyyteen. Varsinkin vertailukohtana • « • ♦ **· painovoima pysyy vakiona muiden olosuhteiden muuttuessa sovel luskohteessa.

»·· « * · I · · • 30 ··· • ♦ *···* Uudenlaisen anturoinnin ansiosta on mahdollista mitata kiihty- vyyttä jatkuvasti, jolloin mittaustuloksista voidaan määrittää • ♦ ····· kulloinenkin koneenosan asento ja/tai asema. Näitä tietoja ·!. voidaan sitten käyttää jonkin muun systeemin tukena. Asennon • 9 m · ***. 35 lisäksi mittaustuloksista voidaan lisäksi määrittää kulloinenkin • · koneenosan kierrostaajuus ja/tai pyörimisnopeus. Myös muita suureita voidaan saada mittaustuloksista laskennallisesti.

10

Varsinkin suurten koneenosien yhteydessä on merkittävää, että sopivilla suodattamilla mittaustuloksista voidaan lisäksi määrittää koneenosan värähtely. Tällöin mahdolliset epätasapai-notilanteet tai orastavat laakeririkot voidaan havaita. Niinpä 5 erilliset kunnonvalvonta- ja värähtelymittaukset ovat tarpeettomia tai ainakin ne voidaan ainakin osittain korvata keksinnön mukaisella järjestelmällä.

Keksinnön mukainen järjestelmä on rakenteeltaan yksinkertainen 10 ja se voidaan koota pienistä ja edullisista komponenteista. Tästä huolimatta koneenosasta saadaan jatkuvasti tarkka tieto sen ominaisuuksista. Sopivalla laskennalla kiihtyvyysanturin mittaustuloksista saadaan selville suuri määrä arvoja, joita voidaan soveltaa esimerkiksi koneenohjausjärjestelmässä.

15

Mikromekaanista anturia voidaan kutsua myös MEMS-anturiksi (Micro-ElectroMechanical System). Järjestelmässä voidaan käyttää esimerkiksi mikromekaanista kapasitiivista kiihtyvyysanturia, perustuu MEMS-tekniikalla toteutettuun puolijohdeanturielement-20 tiin. Erityisen muuntopiirin avulla kiihtyvyysanturin kapasitii-vinen signaali muutetaan analogiseksi jännitesignaaliksi. **·., Kiihtyvyysanturin lähtösignaali on kiihtyvyyteen verrannollinen • ·’· jännite. Kapasitiivinen kiihtyvyysanturi on normaaleissa olosuh- M* i teissä lähes riippumaton lämpötilasta, joten kiihtyvyysanturin

··· S

: 25 herkkyys ja lähtösignaalin tarkkuus ovat hyvät. Kiihtyvyysantu- • t· **t · *·. rin valmistaminen on taloudellista MEMS-tekniikalla. Lisäksi • «· ,··.. kiihtyvyysanturin maksimikäyttölämpötila on lähes 100 °C, joten • · se soveltuu hyvin rainamuodostuskonesovelluksiin. Itse kiihty- ... vyysanturi painaa muutamia grammoja ja on kooltaan muutamia * · · • · # 30 neliösenttimetrejä.

• ·· • · • M·· • · ♦ ··· : : *·· m ····· * ·

Claims (11)

1. Järjestelmä pyörimään sovitetun koneenosan ominaisuuksien määrittämiseksi sen pyöriessä, jossa järjestelmässä koneenosa 5 (10) on rainanmuodostuskoneeseen kuuluva tela (13) tai sylinteri (14), johon on mittausvälineiksi (11) kiinnitetty ainakin yksi kiihtyvyysanturi (12), tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturi (12) on kiinnitetty telan (13) tai sylinterin (14) päätyyn ja mittausvälineet (11) on sovitettu määrittämään telan (13) tai ίο sylinterin (14) kulloinenkin asento kiihtyvyysanturilla (12) mitattujen pyörimisliikkeen ominaisuuksien perusteella.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturiin (12) kuuluu havainnointiakseli 15 (15), joka on järjestetty koneenosan (10) tangentin suuntaisesti .

3. Patenttivaatimuksen 2 mukainen järjestelmä, tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturiin (12) kuuluu toinen havainnoin- 20 tiakseli (16), joka on järjestetty koneenosan (10) säteen suuntaisesti,

• · • · • · · • ·’; 4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen järjestelmä, ··· \ tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturi (12) on mikromekaaninen. **· · : ··. 25 * *« ··· · j·,

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen järjestelmä, • ·· .···. tunnettu siitä, että mittausvälineisiin (11) kuuluu kiihty- • · vyysanturin (12) mittaustiedon prosessointivälineet (21), jotka ... on yhdistetty langattomasti kiihtyvyysanturiin (12) mittaustie- • · · • » · 30 don ja energian siirtämiseksi.

• · • « ··« • « !.**: 6. Menetelmä pyörimään sovitetun koneenosan ominaisuuksien "**: määrittämiseksi sen pyöriessä, jossa menetelmässä mitataan .···. koneenosana (10) olevan rainanmuodostuskoneeseen kuuluvan telan • · ttmt· 35 (13) tai sylinterin (14) kiihtyvyyttä ainakin yhdellä kiihty-• * vyysanturilla (12), tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturi (12) kiinnitetään telan (13) tai sylinterin (14) päätyyn ja kiihty vyysanturilla (12) mitattujen pyörimisliikkeen ominaisuuksien perusteella määritetään telan (13) tai sylinterin (14) kulloinenkin asento.

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiihtyvyyttä mitataan jatkuvasti.

8. Patenttivaatimuksen 6 tai 7 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaustuloksista lisäksi määritetään kulloinenkin ίο koneenosan (10) kierrostaajuus ja/tai pyörimisnopeus.

9. Patenttivaatimuksen 8 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että mittaustuloksista lisäksi määritetään koneenosan (10) värähtely. 15

10. Jonkin patenttivaatimuksen 6-9 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että kiihtyvyysanturi (12) sovitetaan reagoimaan painovoimaan ja/tai koneenosan (10) keskeiskiihtyvyyteen.

11. Patenttivaatimuksen 10 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että koneenosan (10) asennon muuttuessa asetetusta arvosta annetaan hälytys. * 1 · « « · ··« • · • · · • 1 « ··· · • · • · · * · 1 • »· · • · • 1 • ·· • · • · ··· • 1 · • · · • · · · · • · • · ··· · • » t • ·· • · • • 9 9 9 99 9 9 9 9 999 9 9 9