旋转本体的平衡装置及方法与流程

本发明涉及一种平衡装置和方法。

特别地，本发明涉及一种包括特殊振动检测系统以允许旋转本体最佳平衡的装置。

背景技术：

众所周知，用于旋转本体的平衡装置通常使用传感器来测量旋转本体的不平衡以便校正该不平衡。这些传感器通常是适于测量振动的加速度计。

用于检测旋转本体所经受的任何振动的(多个)传感器通常被布置在旋转本体的外表面上，并适于评估相对于该旋转本体沿着径向方向的振动。因此，振动传感器在优选方向上基本垂直于本体的旋转轴线工作。

一旦在旋转期间检测到振动，就可以径向地评估旋转本体所经受的不平衡的程度。一旦确定了不平衡，就可以控制容纳在旋转本体内的平衡质量，以便施加与不平衡相反的作用，从而在预先建立的公差极限内消除或在任何情况下减少与该本体相关联的振动。

所述现有技术具有几个主要缺点。

在用于机床(machinetools)、特别是磨床(grindingmachines)、特别是用于齿轮的一些应用中，由于旋转本体的位置可变，上述现有技术可能不是最佳的。

因此，现有技术的一主要缺点是，除了一些非常特殊的情况之外，在任何情况下，它都不允许实现非常高且几乎最好的旋转本体的平衡效率。

此外，在采用具有可变位置的旋转本体的机器中，切削方向可取决于待加工的工件，例如齿轮齿廓的形状，并且因此，仅可对特定位置进行单轴传感器的使用的优化。

为了使机器适应不同的位置，对于每种类型的本体或位置应该重复优化，并且将需要传感器被物理地重新定位。然而，这在这种类型的自动机器上是不可行的。

技术实现要素：

在此背景下，基于本发明的技术任务是设计一种用于旋转本体的平衡装置，其能够基本上消除上述缺点中的至少一些。

在所述技术目的范围内，本发明的一重要目的是提供一种平衡装置，其能够实现旋转本体的高精度平衡。

本发明的另一重要目标是提供一种平衡装置，其允许在非常短的时间内有效地平衡由于旋转本体所经受的振动而引起的不平衡。

总之，本发明的一重要目标是提供一种装置，其能够根据被加工本体使其自身适应不同类型的位置，而不需要物理重新定位。

通过所要保护的平衡装置和方法的以下方案来实现技术目的和特定目标。

在本申请的一个方面，提供一种平衡装置，包括：采集器具，其适于检测由旋转本体在旋转期间产生的振动应力，并且被构造为允许沿着至少两个相互不相交的采集方向检测所述振动应力，处理器具，其包括多个通信信道，所述通信信道适于连接所述采集器具和所述处理器具，且每个所述通信信道与每个所述采集方向上的振动应力相关联，以及在适用时，所述处理器具相对于所述装置的位置对关于所述振动应力的输入信号进行加权，从而选择所述振动应力。

优选地，所述采集器具被构造成允许沿着限定有序三元组的三个相互垂直的采集方向检测所述振动应力。

优选地，装置包括平衡器具，该平衡器具限定平衡轴线并适于允许所述旋转本体围绕所述平衡轴线平衡，其中，所述两个采集方向限定垂直于所述平衡轴线的采集平面。

优选地，所述采集器具包括传感器，所述传感器被构造为沿着所述振动应力的所有所述采集方向检测分量。

优选地，所述采集器具包括用于所述采集方向中的每个的单个传感器。

优选地，所述传感器是三轴加速度计。

优选地，所述通信信道中的每个包括开关和电位计。

在本申请的另一方面，提供一种用于平衡包括平衡装置的旋转本体的方法，所述平衡装置包括：采集器具，其适于沿着至少两个相互不相交的采集方向检测由所述旋转本体在旋转期间产生的振动应力，平衡器具，其限定平衡轴线并适于允许所述旋转本体围绕所述平衡轴线平衡，处理器具，其操作性地连接到所述采集器具和所述平衡器具，所述处理器具被构造为操作所述平衡器具，以补偿所述振动应力，并且所述方法包括：采集步骤，其中，所述采集器具沿着所述采集方向检测所述振动应力；以及选择步骤，其中，在适用时，所述处理器具相对于所述装置的位置对关于所述振动应力的输入信号进行加权，从而选择所述振动应力。

优选地，所述处理器具包括多个通信信道，每个通信信道与每个所述采集方向上的振动应力相关联，适于将所述采集器具连接到所述处理器具并包括开关和电位计，并且在所述选择步骤中，所述处理器具允许排除、包括或调整所述振动应力。

优选地，该方法包括计算步骤，其中，所述振动应力中的每个被矢量地增加以限定所产生的振动应力。

附图说明

在以下参照附图对本发明的一些优选实施例的详细描述中，将阐明本发明的特征和益处，其中：

图1示出了根据本发明的平衡装置的功能图；以及

图2示出了根据本发明的平衡装置的处理器具(means)的图。

具体实施方式

在此，当与像“大约”的词语或诸如“近似”或“基本”的其他类似术语一起使用时，测量、值、形状和几何参考(诸如垂直度和平行度)将被理解为除了由于生产和/或制造误差而导致的测量误差或不准确之外，并且最重要的是除了与其相关联的值、测量、形状或几何参考的轻微偏离之外。例如，如果与值相关联，这些术语优选地指示与所述值的偏离不超过10％。

此外，当使用时，诸如“第一”、“第二”、“较高”、“较低”、“主”和“次”的术语不一定标识顺序、优先级关系或相对位置，而是可以简单地用于更清楚地将不同部件彼此区分开。

除非另有说明，本文中包含的测量值和数据应被认为是在icao国际标准大气(iso2533:1975)中进行的。

参照附图，根据本发明的平衡装置整体上由附图标记1表示。

装置1优选地适于与作用于旋转本体4上的处理机相关联。

旋转本体4可以是任何类型的，例如承载加工工具(例如砂轮)的主轴，并且可以适于与包括一个或多个齿轮或通常正被加工的其他工件的旋转轴相互作用。因此，该加工机可以是磨床或适于使用旋转本体4进行例如去除加工的另外类型的机器。

装置1优选地还包括采集器具(acquisitionmeans)2。

采集器具2适于检测在旋转期间由旋转本体4产生的振动应力。因此，这些振动应力可以在任何方向上延伸。例如，这些振动应力可以相对于旋转本体4沿径向延伸，或者这些振动应力可以产生基本上平行于旋转本体4本身的分量。

优选地，采集器具2被构造成允许检测沿着至少两个相互不相交的采集方向的振动应力。

更详细地，采集器具2被构造成允许检测沿着限定有序三元组的三个相互垂直的采集方向的振动应力。

为了检测不同方向上的应力，采集器具2可以包括一个或多个传感器20。

传感器20是适于检测至少一个采集方向上的振动应力的传感器。它优选地是加速度计。

因此，装置1可以包括用于每个采集方向的多个传感器20，基本上具有尤其专用于振动应力的单个分量的传感器20。

否则，装置1可以包括一传感器20，该传感器被构造为检测沿着应力的所有采集方向的分量。

详细地，传感器20优选地是多轴加速度计，更优选地是双轴加速度计，最优选地是三轴加速度计。这种传感器的一个示例由型号为354c03的pcb-imi加速度计给出。

适当地，传感器20被布置在旋转本体4上，并与该旋转本体一体地运动，从而记录旋转本体4自身的所有振动。

装置1还包括平衡器具3。

平衡器具3是现有技术中已知的平衡头，并且可以包括各种类型的技术。

例如，平衡头可以是在申请人的专利申请ep-a-12187044中描述的类型。

通常，平衡头是适于通过补偿力不平衡的可运动质量来补偿旋转本体4所经受的任何振动应力的设备。

平衡器具3然后被布置在旋转本体4的旋转轴内部或旋转本体4的旋转轴处，或者甚至在其外部。

优选地，平衡器具3限定平衡轴线3a。

平衡轴线3a基本上对应于旋转本体4的旋转轴线，并且是平衡质量绕其运动的轴线。

因此优选地，平衡器具3适于使围绕平衡轴线3a的旋转本体4平衡。

因此，采集器具2的至少两个采集方向优选地限定垂直于平衡轴线3a的采集平面。

如果采集器具2限定了有序三元组，则一采集方向可适当地对应于平衡轴线3a。

装置1还包括处理器具5。

处理器具5可操作地连接到采集器具2和平衡器具3。特别地，处理器具被构造成操作平衡器具3，以补偿振动应力。

处理器具5在现有技术中也是基本上已知的，并且可以包括计算机、cnc和其他常见技术。

详细地，处理器具5优选地包括多个通信信道(communicationchannels)。

通信信道由连接采集器具和平衡器具3的电子连接组成。特别地，它们将传感器20连接到处理器具5。

此外，每个通信信道优选地与单个采集方向相关联。以这种方式，与振动应力有关的信号到达被分成单独信道的处理器具5。然而，可以提供附加的电子装置以确保在处理器具5外部混合分量，从而仅允许一个或多个结果信号被带到处理器具5。

优选地，每个通信信道包括至少一个开关和一个电位计。这些开关和电位计可以是模拟的或数字的。

处理器具5可以基本上排除关于特定信道的信号，或者可以用电位计衰减该信号。

因此，处理器具5能够相对于装置1的位置对关于振动应力的输入信号进行加权。

特别地，处理器具5可以基本上选择重要的(relevant，相关的)振动应力。

优选地，处理器具5选择垂直于平衡轴线3a作用的振动应力。如果需要，他们可以仅选择这些应力。

在任何情况下，处理器具5都允许排除、包括或调整每个振动应力，或者更确切地说，允许排除、包括或调整与采集方向上的总振动应力相关联的分量。

本发明包括一种用于平衡旋转本体4的新方法。

特别地，该方法包括装置1以及至少一采集步骤和一选择步骤。

在采集步骤中，采集器具3检测沿着采集方向的振动应力，无论采集方向是一个、两个、三个或更多。

在选择步骤中，处理器具5选择在例如垂直于平衡轴线3a的优选方向上作用的振动应力。以这种方式，重要的实际分量可以相对于旋转本体4以平衡器具3可以按比例活动的方式被限定。

另外，在选择步骤期间，处理器具5可以排除、包括或调整每个振动应力。因此，根据装置1的位置，可以由操作者手动地或者由处理器具5自动地对沿着采集方向的各个分量进行加权。

可替换地或另外地，该方法还可以包括计算步骤，其中通过矢量和来确定所产生的振动应力。

根据本发明的平衡装置1实现了重大的优点。

实际上，装置1能够实际地跟随加工机器的每个工作位置，而不必根据机器的位置对传感器20进行手动定位。

因此，由此产生的优点是，该装置允许在加工期间以非常短的平衡时间进行非常有效的平衡。

装置1允许获得非常高精度的平衡，这是由于以下事实：仅考虑平面中的分量(即，那些重要的且平衡头内部的平衡质量可以作用在其上的分量)就可以正确地评估和平衡剖面外的任何振动。

本发明容许落入由权利要求限定的发明构思的范围内的变化。

在此背景中，所有细节可由等同元件替换，且材料、形状和尺寸可为任何材料、形状和尺寸。