TW494228B - Apparatus for measuring unbalance of a rotor - Google Patents

Description

494228 案號 9m on%?. 五、發明說明（i) 本發明係有關一種申請專利範圍第1項前言所述之裝 置’如專利申請案DE 41 24 285 A1所提出者。 習知裝置 固定有一待 流馬達所驅 9 0 °之輔助 載運轉時所 少。不同於 固定車輪而 在裝置的調 本發明之 置可大範圍 時’可被減 本目的由 項為本發明 月 曰 修正 具一主軸 平衡轉子 動。該馬 繞組。單 出現者， 驅動係在 檢查或測 整上測量 目的在於 預選測量 少 〇 於申請專 之進一步 較佳的是在達到測 至第一低扭力。該第 或旋轉轉子 降被補償。 到轉速上限 轉速緩慢下 (尤其是 故該低扭 時，扭力 降，或切 ，其可旋轉地支撐在一機殼内，其上 ，尤其是一車輪。主軸係被一單相交 達具有一單相主繞組與一相位偏轉 相交流馬達的擺動，尤其是接近無負 可因一包括輔助繞組的振盪回路而減 達到轉速時便切斷的裝置，其亦可不 量主軸及/或夾具之不平衡。此外， 持續時間及測量精確度不受限。 提供一種本文開端所述之裝置，該裴 轉速的擺動，尤其是接近無負載運轉 利範圍第1項之特徵而達成。各附屬 設計。 量轉速時不要完全切斷馬達，而轉換 一低扭力使摩擦（尤其是驅動器中） 車輪）’使空氣阻力所造成的轉速下 力可使轉速略微上升至轉速上限。達 被降至一更低的第二扭力，該扭力使 斷馬達。達到一轉速下限時再切回第

494228 —__ 案號 90100252_年月 曰_修正__ 五、發明說明（2) 一低扭力。如此可使測量轉速維持任意長的時間。主軸的 轉速可被一習知的轉速傳感器或增量傳感器感知。藉雙點 調整可適當調整馬達電流，以降低扭力，使轉速維持在上 下限之間。雙點調整可配合轉速上下限將馬達電流調整至 輸出第一及第二降低扭力之兩相應值。測量程序後以反轉 馬達最大扭力而制動主軸使其靜止。在快靜止前切斷馬達 電流。 轉速時降低 使用一連接 供應分路的 好是一電抗 流接收為正 器可橋接該 扭力間被切 交流電壓調 達繞組亦可 使用由市電 馬達產生的 傳輸至平衡 速至一可預 馬達的擺動 於馬達只輸 電頻率對測 因馬達，尤 扭力可以不 輔助繞組供 阻可設作無 應電阻。此 使市電網絡 全電壓，使 亦可使用一 是以半導體 單相交流馬 當傳動裝置 主軸可在8 〇 並維持在該 及已述雙點 ’擺動相對 沒有影響。 應電阻時， 達到測量 行。例如可 電阻或降低 姆電阻，最 自熱，使電 藉助一繼電 低扭力與全 調制控制的 設附加的馬 本發明可 電容馬達。 傳動裝置， 界限間被加 測量轉速時 免。這是由 而減少。市 發熱減少， 馬達所產生 在主繞組與 電壓。該電 器型式之感 弦型式，即 電阻或恢復 換。此外， 整器，尤其 降低扭力。 供電之四極 扭力經由適 機主軸。該 選測量轉速 因扭力降低 出一小扭力 量轉速幾乎 其是使用感 同的方法進 應分路上的 功電阻或歐 電阻具一低 疊加諧波。 馬達可在降 以脈衝寬度 為基礎。增 達，尤其是 ，例如皮帶 至210 RPM 轉速，達到 調節而被避 於扭力下降 馬達耗電及 主繞組電流

494228 、發明説明 (3) Λ___ί 曰 J多正 路授之電流接收為正弦型式。 支軸f:2:利用馬達扭力反轉，故不需設分離的制動 器。於= :平衡平面的理想平衡位置制動，並轉至另 肀衡*t έ面之平衡位置。為此主繞組及辅助繞組最好使用 相同的，澴三不，車輪或擺動載荷之主軸及/或夾具不平 衡測量H仃任意長的時間。藉降低扭力時的雙點調節可 使測量轉迷保持在一狹小界限（轉速上下限）中任意久。 ji " ，，下將依據附圖所示實施例進一步說明本發明。 實施Λ顯Λ—平衡機之主轴1 ’尤其是車輪平衡機。主 軸1上’、 子_2，其可以是一待平衡之車輪。為求得不 爭衡:八=φ =出的測量傳感器互相作用，該測量傳感 器又與一刀析電路連接。 主軸的驅動器包括—單相交流馬達3 (圖u3)或21 (Ί 生的扭力經一傳動裝置12被傳輸至主軸 動張力’而可增大或縮—小 轉：此可影響測量轉速的上升率，尤其是雙點調 單相交，馬達3最好具備一四極定子繞組，其構成馬達 ,9主達起動’馬達另具有-相偏轉（尤其 ί古縝《4 ώ "°組5 ^馬達3可由一單相交流網絡1 4供 電。主％，，且4與輔助繞組5 相同 轉方向上產生同樣大的扭力。如此馬達二且在 以 _

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來制動轉子2。市電開關13可使馬達3連接網絡。電源供應 經過厂馬達控制裝置丨7，其將在下面詳細說明。 $達控制裝置1 7具有一開關裝置8，包括開關元件κ!至 Κ: ’其可被設置作為繼電器。此外，尚設置有一開關控制 &置11 ’其可起動或操作不同的開關元件Κ1至Κ4。操作受 f轴1轉速左右’主軸轉速被一轉速傳感器丨〇 (增量傳感 时）感决 轉速傳感杰1 0與一雙點調整器9連接，該雙點 調整器又與一微控制器18連接，轉速傳感器1〇提供的測量 值在該處被分析，以進行雙點調整。 開關裂置8之開關元件K1至^係用於啟閉通向繞組4及5 之供應分路。開關元件K2可使馬達扭力反轉，開關元件K3 可接通或切斷起動電容器1 6，開關元件Κ4可視開關接觸位 置而使一電阻6，可為歐姆電阻或無功電阻（電容，電感 )’與通向繞組4及5的供應分路串聯或與其分離（圖1 )。在圖2的實施例中，視開關元件κ 4的開關接觸位置而 定’全工作電壓（位置a )或下降工作電壓（位置b )可與 馬達3主繞組4連接。下降工作電壓由變壓器7產生。 圖1及圖2所示兩裝置之工作方式如下所述，其中作為低 速機時’轉速上限約為1 〇〇 RPM甚至更低，作為高速機 時’轉速上限約為2 1 〇 RPM甚至更高。 按下一起動鍵後，開關元件（繼電器）K1及K3首先閉 合。在圖1實施例中電阻6位在兩繞組4及5的供應分路上。 在圖2實施例中開關元件K4在開關位置b，如此而使下降供 應電壓連接繞組4及5。兩實施例之繞組5經由起動電容器

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五、發明說明（5) 及工作電谷為1 5而被移相供電。主軸先被以降低之扭力驅 動。由於控制裝置不知主轴上是否緊固一轉子，轉速迅速 上升。微控制器18因轉速傳感器傳來的信號而得知轉速上 升，故不必啟用全功率，亦即不必使開關元件Κ4閉合而橋 接電阻6。圖1貫施例中開關元件Κ4於是在所示的開啟位 置，圖2實施例中開關元件Κ4則在初開關位置^^。 以反轉輸入電流而制動主軸i時，開關元件Κ4同樣在初 « 位置亦即在圖1所示的開啟位置及圖2所示的開關位置 b 0 如被驅動之主軸1的轉速缓慢甚至毫不上升’實施例1中 的；=件“於是被閉合’電阻6被橋接，故繞組4及5之 t叫η關達L出全功率。達到—特定轉速（額定轉速）之 „ ^ ^ ^ ^ ^ 、勒电谷态1 6於是被切斷，故不妨 礙轉速的繼續上升。主軸盘蘩甘 m向、，:。 緊其上之轉子（例如車輪） 在短时間内被以幾近恆定的紐六 脖番1 ?，女、甘3 = 力加速直至測量轉速。傳動 t置12 尤其疋皮帶傳動裝詈66/¾ i , 4=- ϋ ^ iox -nr 專動比可使轉速在接近同 步轉速及扭力下降則達到測量轉速。 方6又作為低速機的平衡機於彳^ ^ W、*、日，曰❻土士一 低轉速< 1 〇〇 RPM測量不平 衡，到達測量轉速時實施例1中 Φ π日R i主、S始4 « c; ^ 中的開關元件Κ4開啟，使得 電阻6接通繞組4及5之供應分敗 ^ 機於高轉at〉21〇 RPM測量不路平货右設作為高速機的平衡 例"的…件Kh樣開啟不千使V， 供應分路上。 使传電阻6位在繞組4及5之 在圖2貫施例中，如轉子2势m 緊固在主軸上，開關元件K4被

修正 案號 90100252 五、發明說明（6) 設置在開關位置a，使得繞組4及5被供以全供應電壓。到 達測$轉速時，低速機與高速機之開關元件以皆被切回位 置13 ’使得馬達3繞組4及5被供以下降之供應電壓。 由於圖1中可設置作為電抗器（感應電阻）之電阻6及圖 2 士中下降之供應電壓（可由變壓器7提供），到達測量轉速 時，馬達3提供一降低之扭力。如此而大為減少擺動。提 $之扭力可藉電阻6或下降供應電壓之適當規格使得轉速 略微上升而補償驅動器中摩擦及轉子2旋轉所產生空氣阻 該轉速上升相當慢並到達轉速上限，為低速機時，該 速上限例如為1 00 RPM。轉速上限被作為比較值而儲存 =，18中。若不平衡測量裝置為高速機（測量轉速 、力為210 RPM)，轉速上限略微超過該值。測量不平衡所 =的，速it f在到達轉速上限之前可達到，俾可開始 達扭力反轉而制動。 1 若測畺不平衡所需的轉速無法在到達轉速上限之前達 $ ’則開啟開關元件!Π，#圖！及圖2所#，轉速於是下 i声^ :轉速上限時立即閉合開關元件K1，使得繞組4及5 電阻6而被限制電流供應或以下降電壓供應。由於 Ϊ 一 ΐ低之扭力，故產生的擺動大為減少。 八2調整器9依據轉速傳感器1 〇所測得及微控制器1 8所 ^ 轉速調整轉速上下限，而相應起動開關控制 κΐ (^ =控制裝置11則操作或起動相應開關元件Κι至 (最好設置作為繼電器）。 因此亦可在主軸丨上進行長測量程序以及具低擺動載荷

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90100252 五、發明說明（7) 的測量程序 $達測量不平衡所需的轉速時，開啟開關元件](丨，接著 閉合開關元件K2, K3 &K4。於是反轉之馬達全扭力制動主 轴1 ° <在主轴1快靜止之前開啟所有開關元件Κ1至Κ4。 本1明在不平衡測量時主軸1的旋轉極安靜。因 測晉日年ι、土 1 ,;、、、馬達只輸出一小扭力，故擺動相對於扭力下降而減 Ϊ式ί其在測量主軸1及夾具不平衡時，亦即沒有擺動載 :3i 2日守，可進行多個測量循環。不平衡測量可具任 二^測量時間。由於藉微控制器1 8與雙點調整器9之互相 錄姓=及轉速傳感器1 〇而達到之雙點調整，測量轉速可被 維持在-狹小界限中任意長的時間。 哭主制動利用馬達扭力反轉’故不需要分離之制動 因極λΙ、的如…略锨產生摩擦之皮帶驅動。如此可使主軸不 祐5、亲摇:您不平衡而作動。摩擦如雙點轉速調整所述可 被馬達k供的降低之扭力身 ^ ^ ^ ^ 時，雙點調整的轉速上，设置皮帶傳動裝置 響。 逯上升率可被皮▼張力的適當調整而影 使用電抗器作為雷卩曰β γ 有下述優點： 圖1 )與馬達3串聯以降低扭力 電抗器為無功電阻且古 ^ 置殼體内（佈線簡單;、一：因此可設置在電子裴 波，使得A達3纟測量時運鐘/有^可減少_疊加的諧 量製造作為螢光燈之前；I轉極安靜。適當的電抗器被大 果如例，其中降低馬達電流的裝置

494228 ----ΜΜί卽 100252 —__年月曰 修正__ 五、發明說明（8) 具有一交流電壓調整器2〇，尤其是以半導體為基礎，調整 器1 9依據轉子2轉速而控制該交流電壓調整器。最好的是 設置轉速調整器1 9作為脈衝寬度調制器。交流電壓調整器 20取代圖1及2實施例中開關元件Κ4及電阻6或變壓器7的功 能。圖3實施例中的其他元件則與圖1及2實施例相同，而 被標示以相同元件編號。 圖3所不貫施例的工作方式將配合圖5及圖6詳細說明如 下。 交流電壓調整器的作用方式與降低直流電壓所使用的降 壓變壓器相同，如U. Tietze，C· Schenk「半導體電路技 術」Springer出版社，第11版，第979至982頁所述。 電壓14 (圖5及6中Ue )以脈衝寬度調制pMW之脈衝佔空因 數依據下述公式被轉換成輸出電壓Ua Ua = pUe， 其中P =脈 因此產 在輸入電 衝佔空因 到達轉速 1 0感知， 的轉速調 制電壓U S 圖1及2之 測量轉速 衝寬度 生一輸 壓Ue ( 數可被 。如圖 微控制 整器19 被依據 貫施例 時，脈 调制之脈衝佔空 出電壓Ua，其平 領定電壓）與零 改變，使得在馬 1及2之貫施例， 益1 8分析轉速後 。改變脈衝寬度 轉速傳感器1 〇感 ’測量装置可設 衝寬度調制之脈 因數。 均值視脈衝佔空因數而定 之間。脈衝寬度調制之脈 達全扭力與降低之扭力間 轉子2轉速被轉速傳感器 送至構成脈衝寬度調制器 調制之脈衝佔空因數的控 知的轉子轉速而調整。如 作低速機或高速機。達到 衝佔空因數被改變，使得

494228 案號 90100252 曰 修正 五、發明說明（9) 馬達產生降低之扭力。於是經由脈衝寬度調制而調整的供 應電流值及馬達提供的降低扭力可使轉速緩慢上升至轉^ 上限，然後再下降，直至轉速達到轉速下限。為在此兩衣 限間調整轉速而適當改變脈衝寬度調制之脈衝佔空因數: 如此而可實現P I D調整。 尤其如圖5所示，交流電壓調整器之主要組成元件如下 所述。功率開關S最好由以半導體為基礎的功率開關構 成。存儲電抗器L與耗電器R由馬達構成。工作電容界同曰士 是濾波電容器C。圖6顯示構成耗電之馬達3與兩相同= 組4及5 ( L1，L 2 )的電路圖。 ％ 由於工作時馬達3之電壓以脈衝寬度調制調整，故市 頻率與市電電壓對馬達扭力的影響可被補償。交流電壓 整器20可藉只在市電電壓半波時起動使馬達產生一振^ 調整的脈動直流電壓。如此馬達旋轉時可構成一制動馬 ^ :靜止時不會產生扭力。故可成為—位置制動器 易找到平衡位置或轉至平衡位置，而無須額外的工且 於開關操作程序前交流電壓調整器的輪出電壓可被歸零， 繼電器K1及K2可被無火花啟閉。此外，可藉設定繞組溫度 Z避免馬達過載。其可藉供應其中—繞纽直流電壓並積測 其歐姆電阻而達成。 圖4所示實施例中與上述實施例相同之元件被標示以相 同兀件編唬。該實施例使用一設置有附加繞組22及㈡之單 2 ”馬達。繞組22可與主繞組4串聯’繞組23可與輔助 %組5串聯。為使馬達達到测量轉迷，如上面所述實施

第12頁 494228 案號 90100252 曰 修正 五、發明說明（10) 例，首先供電給繞組4及5。達到測量轉速後立即接通另兩 繞組2 2及2 3，以產生下降之扭力。然後以與圖1實施例相 同方式，亦即藉助雙點調整器9之雙點調整接通及切斷繞 組22及23，進行測量轉速範圍轉速之調整。 元件編號說 明 1 主 轴 2 轉 子 3 馬 達 4 主 繞 組 5 輔 助 繞 組 6 電 阻 7 變 壓 器 8 開 關 裝 置 9 雙 點 調 整 器 10 轉 速 傳 感 器 11 開 關 控 制 裝 置 12 傳 動 裝 置 13 市 電 開 關 14 單 相 交 流 網 絡 15 工 作 電 容 器 16 起 動 電 容 器 17 馬 達 控 制 裝 置 19 轉 速 調 整 器 20 交 流 電 壓 調 整器 _

90100252.ptc 第13頁 494228 _案號90100252_年月日 修正 五、發明說明（11) 21 增設繞組之馬達 22 附加馬達繞組 23 附加馬達繞組

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Claims (1)

1. 494228 案號 90100252 六、申請專利範圍 1 · 一種測量轉子不平衡之裝置，包括一可# ^丄 」万疋轉支禮表她、 殼内的主軸，其上可固定待測量轉子，—罝 牙社械 ^ 早相交流馬遠， 其驅動主軸至一測量轉速並具一單相繞組（4、 ^ 4」興一相偏韓 之輔助繞組（5 )’及一調整馬達電流的控制裝置 7 盆 特徵為，控制裝置（17)具一裝置（8,6;7;2〇^ 2 23 ) ^ 到達測量轉速時降低供應馬達（3 ; 21 )兩繞組（4j)之電、在 流，使得馬達產生一降低之扭力，該扭力基本上可 擦與空氣阻力造成的轉速下降。 貝摩 2·如申請專利範圍第1項之測量轉子不平衡之裝置，复 中，降低馬達電流的裝置（8, 6;7;20;22, Μ) 衣 、、 -在到達測量轉速時將馬達電流調整至第一值，以 第一降低扭力，使轉速上升至一轉速上限， 值，以產生第 -到達轉速上限時將馬達電流調整至第 二降低扭力，使轉速下降至一轉速下限， -到達轉速下限時再將馬達電流調整回第一值。 3 ·如申請專利範圍第1或2項之測哥Μ 3 Ύ ι „ , ^ 7 ^ ^ ^ 只 <叫里轉子不平衡之裝置， 其中，降低馬達電流的裝置（8 6· 7 · 9 η。 敫哭rcn伙別甘、目喆’ 〇;22,23 )被一雙點調 正裔（9 )彳工制’其視轉子轉速而進行調软 4 ·如申請專利範圍第1項之測量棘 得子不裝置， 中，主繞組與輔助繞組（4,5)基本上八 / 土十工马相闾 嬙组。 5·如申請專利範圍第1項之測量轅；日N之且 中，降低供應電流的裝置（6)為一歐 1 = /、 6·如申請專利範圍第5項之測量阻或無=阻。 中，無功電阻尤其是一電Μ。 #子不平衡之裝置’其

   90100252.ptc 第16頁 494228 案號 90100252 曰 修正 六、申請專利範圍 7. 如申請專利範圍第1項之測量轉子不平衡之裝置，其 中，降低供應電流的裝置（7 )為一變壓器。 8. 如申請專利範圍第1項之測量轉子不平衡之裝置，其 中，降低供應電流的裝置（2 0 )為一交流電壓調整器。 9. 如申請專利範圍第8項之測量轉子不平衡之裝置，其 中，交流電壓調整器（2 0 )是一半導體交流電壓調整器，其 被脈衝寬度調制視轉子轉速而控制。 1 0.如申請專利範圍第1項之測量轉子不平衡之裝置，其 中，到達測量轉速時，附加之繞組（2 2，2 3 )與主繞組與輔 助繞組接通，以降低馬達（2 1 )產生的扭力。

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