专利名称：用来监测和控制或调节机器的装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来监测和控制或调节机器的装置。
背景技术：
由DE19956961A1已知一种用来检验振动对在冲击振动加工机中制造的凝混土制品的作用的方法。为此测量与压缩程度和/或压缩时间相关并在振动加工机上测量的运动量的测量值。该方法可对在基准部位测量的理论值和实际值进行比较，可识别偏差，并可影响相关运动量。测量通过加速度传感器和与它们相配的测量值处理装置进行。
由DE19741954A1已知一种用来制造凝混土成形件的方法和装置，其中振动强度与模型填充程度有关，该方法建议，借助于一由一发射器发射和被填入的混凝土反射的波的行进时间测量模型的填充程度。
由EP1064131B1已知一种混凝土压制装置，该装置包括振动单元，这些振动单元分别产生一相应于由外壳上的振动发生器产生的振动的信号。该信号传递到控制或调节装置上，通过该控制或调节装置控制一变频器。此外还可将各个控制装置通过数据线相互连接，以便使相互间可以交换信息；这里还可以在数据线上连接一主计算机，通过该主计算机可集中控制每个单独的控制装置。
由DE19511324A1已知一种在制造混凝土砖期间用于质量检验的方法和装置，其中这里借助于距离测量装置对刚制成的混凝土砖的高度进行非接触测量。
最后由DE4400839A1已知一种用来制造混凝土制品的装置，该装置具有多个振动架。为了在避免使用同步轴的情况下实现同步运转，采用传感装置，这些传感装置与一电子调节和控制装置连接，以实现至少两个装置的同步振动。
由现有技术已知的方案通常只提供部分解决办法，这些方案特别是在数据传输方面易受干扰。
发明内容
本发明的目的是，开发一种用来监测和控制或调节机器的装置，该装置适合于在恶劣环境条件下进行数据测量。
按照本发明这个目的结合权利要求1的前序部分通过权利要求1表示的特征来实现。通过在从属权利要求中所述的特征可以得到本发明优良的结构和改进方案。
在按本发明的装置中，在传感器和构成处理和调节或控制单元的电子调节回路之间可通过发射和/或接收装置通过无线电通信无线地交换数据。这些数据包括测量值，例如振动频率、振动振幅，振动持续时间或上模压紧在下模上的压紧压力。对于制砖机，设定的数据有时还包括集聚体(Gemenges)的成分，例如填充量、湿度或添加剂的比例。通过按本发明的装置可以不用数据线，这些数据线在恶劣条件下例如在制砖时非容容易受干扰，并且特别是在将这些数据线引到常常要更换的构件例如造型设备上时，非常容易出现问题。采用为数据无线电设计的传感器特别是对于必须定期更换的构件例如造型设备是有利的，因为即使在造型设备外部的传感器也可以用于管理目的，例如用来测量造型设备的存放地点。这种传感器已经在造型设备的制造方面用于加工控制或加工监测或加工资料整理。
此外在本发明中，传感器还配备自己的供能装置，以便可以不用能量输入线，并消除其它潜在的干扰源和简化操作。
此外在本发明中，传感器还配备数据存储器，通过该数据存储器可以储存由相应的传感器本身发射的数据和/或由其它传感器发射的数据。在采用多个这种传感器时可以保存备用数据。
按照本发明，传感器还配备进行数据处理的处理器，这些数据由相应传感器本身发射和/或其它传感器发射。传感器的这种配置允许进行数据预处理，以便例如减少必须传输的数据量。
按照本发明，传感器具有自己的电源，该电源特别是设计成可充电的蓄电池。在这种结构中可以使用具有长使用寿命的已检验过的标准构件。
也可以通过在制砖时由制砖机产生的振动对电源进行充电，为此采用一振荡器/发电器(Generator)。用这种方法可以在每台制砖机运行时按规则的间隔供电。
特别地，本发明可采用按法拉第原理工作的振荡器，该振荡器包括一在一气缸内自由振动的活塞。这种振荡器结实并且制造方便。
此外在本发明中，使带有自由振动的活塞的气缸的纵轴线沿传感器的主振动方向布置。由此可以最佳地利用可供使用的振动能。
在本发明一种特殊的实施形式中，气缸在空间中的取向自动地和特别是惯性控制地进行。带有这种振荡器的传感器自动地与安装地点的环境条件适应，因此不会出现安装错误。
此外在本发明中，非接触地特别是感应地对电源特别是蓄电池进行充电。因此配设于造型设备的传感器也可以在制砖机之外，例如在高架仓库内或用叉车运输期间充电。
按照本发明，在传感器之间进行数据交换，特别是自身的和外界的数据交换。由此可以形成一个或几个传输数据的无线链接。
还可以将电子调节回路集成在无线电调节回路内，从而形成无线链接的终点和起点。
在本发明中，采用这样的传感器，其发身功率调整成可以用最小的发射功率发射到一个或几个相邻传感器，以便尽可能少地消耗能量。
按照本发明，借助于设置在传感器内的处理器，可以以自身的数据为基础和/或以从第三传感器接收的数据为基础，对从第二传感器接收的数据进行检验。由此可以和电子调节回路无关地识别各个传感器的误差调整和故障，并有时进行补偿。
最后，在本发明中采用这样的传感器，这些传感器可以借助于接收或发射并接收的射线或波进行非接触测量。因此可以例如不将传感器安装在造型设备上或内，从而不需要改装老的造型设备。
本发明使得制砖机的调节装置可以面向实际上在造型设备上存在的条件，从而最佳地处理制砖机上的每块砖。因此特别是可以在制砖机起动或在集聚体性能和成分变化时生产一致质量(的砖)。对制砖机的调节或控制可以针对这些特征值，例如造型设备和/或集聚体的弯曲、应力、频率或加速度，然后这些特征值便促使例如振动频率或振动持续时间或制砖机作用在造型设备上的压力的改变。通过测量和/或控制数据的无线交换可以取消在制砖机和造型设备上麻烦和易出故障的布线。在造型设备内设置传感器使得传感器可以得到防护，并不可更换地配设于一定的造型设备。此外在这样安装传感器时，模具更换不像不希望的那样复杂。按照一种特殊的实施形式，在本发明中，传感器与造型设备分开地安装在制砖机上，这时传感器对造型设备的要考察的特征值进行非接触测量。通过这种结构，即使采用普通造型设备也可以对制砖机进行面向造型设备特征值的调节。因此每台制砖机与所用造型设备的数量无关地只需要加装一个传感器。
最后，在本发明中，所述装置也可以用在汽车中，以便特别是监测与安全有关的构件的使用寿命和/或记录其负荷。因为与安全有关的构件常常经受振动载荷，所以与安全有关的构件的布线亦常常带有大的困难，这里按本发明的装置允许不复杂和便于改装的检验可能性。对于测量值处理可能反应的选择范围从控制报警灯到对机器部件采用调节措施，例如采用调节技术避免载荷峰值。按照本发明，在不同构件上采用至少两个传感器，以便能够可靠地诊断测量误差或完全失效。
本发明意义上可调节或控制的机器部件应理解为这些机器部件，例如振动器、液压缸、气缸、定量给料器、混合器、集聚体加湿器、集聚体干燥器和下面介绍的致动器。
在附图中借助于示意性示出的实施例说明本发明的其它细节，其中
图1示出一带有造型设备和不同传感器的制砖机的示意图；图2示出一传感器；图3示出第一无线链接；图4两个无线链接；图5示出一造型设备的局部示意图；图6a示出带金属丝拉紧装置和传感器的下模；图6b示出图6a的侧剖视图；图7示出一装在型芯内并嵌在泡沫中的传感器；图8示出三个装在造型设备上的频率传感器；图9示出一借助于传感器控制的有源阻尼单元。
具体实施例方式
图1中表示一制砖机群M的带一造型设备2的制砖机1。造型设备2由下模3和上模4组成。为了表示运动流程，上模4断开并表示两个不同的位置。在制砖过程中，上模4通过压紧板5作用在集聚体6上，该集聚体由未示出的装灌车灌入型腔7内。下模3放在模具垫板8上，按照一种未示出的实施方案下模可以做成多件式，例如由模具框和固定在模具框里面的模具嵌件组成。模具垫板8又支承在振动台9上，通过该振动台按已知方式将振动引入下模3。为了能综观全局，没有示出通常存在的下模3与制砖机1的框架10之间的拉紧装置。装置V包括具有用来与传感器13和14交换数据的发射和接收装置12的电子调节装置11。这里传感器13安装在上模4的压紧板5上，传感器14位于下模3内。传感器13和14测得的测量值由传感器13和14的发射和接收装置15和16通过发射和接收装置12传输给电子调节装置11。这里传感器13安装在上模4的压紧板5上，传感器14位于下模3内。传感器13和14测得的测量值由传感器13和14的发射和接收装置15和16通过发射和接收装置12传输给电子调节装置11。借助于调节算法进行这些数据的处理，并在需要时由电子调节装置11对振动台9振动频率或振动持续时间或者上模对集聚体的压紧力进行改变。此外，传感器17与电子调节回路11连接，用该传感器借助于遥测可测量例如集聚体6的温度和下模3的振动频率。
在图2中以示意图表示传感器14，传感器14装在壳体G内并包括探针18，通过该探针测量例如运动量，如振动频率和振动振幅。按照一未示出的实施方案，至少设置另一个探针，通过该探针测量例如温度。探针18由电源19供给电流，探针18还将电流传给连接在后面的处理器20，连接在后面的数据存储器21和连接在后面的发射和接收装置16。构件18、20、21和16借助于数据总线D相互连接。制成可重新充电的蓄电池22的电源19与振荡器23导电连接。振荡器23安装在传感器14的壳体G内，并按法拉第原理工作。振荡器23包括具有纵轴线L的线圈24，该线圈设计成圆筒25，磁体26可在该圆筒里面沿箭头X或X’的方向往复运动，以产生电流。磁体26的往复运动由造型设备的振动引起，传感器14例如嵌在此造型设备内。当采用位于模具垫板或机器框架上的传感器时，同样利用在那里存在的振动来获取能量。按照一未示出的实施方案，振荡器或振荡器和电源形成一与传感器分开的带有自己的壳体的能量模块，此壳体可以和传感器连接。在传感器有较高的能量需求或希望其有备用的电源时，这种模块化结构还允许多个能量模块和一个传感器连接。或者，多个不同或相同的传感器也可以通过一个能量模块供电。
图3中示意性示出由装置V建立的无线链接27，该无线链接由传感器S1至S4到电子调节回路11或从电子调节回路11到传感器S1至S4构成。电子调节回路11将其信息28发射给所有传感器S1至S4，因为它具有足够的发射能量。为了使其用于信息传输所消耗的能量保持尽可能少，每个传感器S1至S4仅仅将其信息29分别向沿电子调节回路11方向离得最近和第二近的传感器传输。例如传感器S4将其信息仅仅传输给传感器S3和S2，而不传输给离得较远的传感器S1或直接传给电子调节回路11。按照本发明设想，传感器之间的相邻关系既可以一次性定义，也允许一个动态过程，该动态过程也对暂时存的干扰源作出反应。
图4中表示一包括两个无线链接27装置V，这两个无线链接分别由传感器S1和S2或S3和S4与一电子调节回路11构成。
图5中示意性示出造型设备2的一个局部。在造型设备2中可以看到一下模3和一上模4，两个分模具3和4举例示出了传感器13和14固定的可能性。在上模4内，传感器13设置在孔30内的弹性物质31中。由此防止传感器13受到过大的负荷。传感器13向其传输数据的电子调节回路11这样编程，使得在处理时考虑描述弹性支承的特征值。传感器14安装在下模3中的孔32内，其中为此将传感器14通过横杆34固定在保持架33内。保持架33通过拧入、压入或粘接而设置在孔32内。横杆34保护传感器14免受过大的负荷。这种类型的支承也可以由电子调节回路通过特征值加以考虑。
图6a表示下模3的俯视图，下模具有型腔7，型腔里面分别设有型芯35。型芯35分别通过4条或3条金属丝36拉紧在下模3的板37上。在图6b中以侧剖视图表示图6a的左部。在这个侧视图中可以详细看到一致动器38，该致动器通过金属丝36对型芯35施加不同的拉力。致动器38由电子调节单元11控制或调节，该电子调节单元还从定位在下模3的模具框39内和下模3的型芯35内的传感器13和14接收无线电信号。这里电子调节单元11对例如由传感器13和14传输的运动量进行处理，并由此算出对致动器38的控制或调节指令，这些指令通过有线或无线的方式传输给致动器38。在致动器38内，通过气动或液压的方式产生夹紧力。特别是可靠设想采用带减速器的电机，按照另一种实施方案，该电机配设一振荡器，以便由下模的动能产生电能。按照一种未示出的实施方案，考虑采用拉杆来固定型芯。
在图7中表示另一种下模的局部，该下模具有一型腔7，型腔内设置一型芯35。在一型芯架40和型芯板41之间形成一由填充料42填充的空腔43，传感器13嵌在该空腔内。设成例如塑料或聚合物混凝土的填充料有效地保护传感器13免受环境影响，传感器13通过未示出的无线电联接与其它传感器和/或与未示出的电子调节装置连接。
在图8中的侧剖视表示造型设备2的一个局部。在模具垫板8上设有下模3，从下模中可以看到一型腔7。上模4用压紧板5作用在位于型腔7内未示出的集聚体上。压紧板5通过一可气动或液压操纵的波纹管(Balg)44可运动地悬挂在一支承板45上，支承板又与冲头管46焊接在一起。为了测量特征值，在下模3内设一传感器13，在压紧板5上设一传感器14并在支承板45上设一传感器17。
最后在图9中表示下模3的一个局部，该局部包括一模具框47和一安装在它里面的模具嵌件48。下模3配备至少两个分布在模具框47和模具嵌件48内的传感器13、14。类似于图6a和6b进行致动器38的调节或控制，该致动器借助于由传感器13、14用无线电传输给一未示出的电子调节装置的测量值来影响模具框47和模具嵌件48之间的阻尼。
本发明不局限于所示和所述的实施例。而是包括许多在权利要求保护范围内的本发明内的改进结构。特别是本发明还可在电子调节装置和传感器之间建立双向通讯，本发明的装置还可用于由至少一台制砖机和至少一个制砖模具组成的机群中。
此外本发明考虑实现以下所述的结构，以下结构不局限于振动测量仪的应用，而是涉及到任何类型传感器的应用。
可在造型设备上安装多个振动测量仪和传感器。
振动测量仪和传感器可以安装在造型设备的各个组件，例如下模或上模上，但是也可以安装在下模或上模的组件例如型芯、分隔壁或模具嵌件或冲头板上。此外可在制砖机的与造型设备相邻的构件上安装传感器。其次可借助于电子调节回路对至少制砖机的调整和集聚体的调整进行调节。原则上电子调节回路可以由一个或几个专门的处理器或由一带有专用软件的计算机构成，其中由电子调节回路将控制信号和/或调节信号和/或开关信号传输给相应的致动器或配设于它该致动器的控制装置。
通过振动测量仪或传感器进行造型设备组织结构的评定，以便可以预知模具的失效。
振动测量仪或传感器用来分析和评定特殊测量结构中的造型设备。
振动测量仪或传感器用来测量制砖过程中的其它值，例如冲程数和周期。
振动测量仪或传感器用来使振动参数与造型设备的振动特性相匹配，以便按要求到达振动台和造型设备振动叠加的时刻，并以最小的输入能量实现最大的压实。
通过按本发明的调节可以避免不受控制的振动，并按要求控制和匹配振幅和频率。
总之按本发明的调节可使周期缩短并更充分地利用振动能量。
此外，设置一些允许自动地调节造型设备的组成部分和相关机器零件的传感器。按照本发明这种监测可以针对整台制砖机，特别是机座、机器地基和机器部件，例如压紧板、灌装系统、振动台等等。
还考虑用按本发明的传感器测量混凝土混合物的湿度和/或温度，以便由此推算振动能量和振动时间的最佳参数。
此外可将振动接收器或频率接收器或传感器组合成组，以相互监测。
此外还可借助于磁体将传感器固定在造型设备上。
附图标记表1制砖机2造型设备3下模 4上模5紧板 6集聚体7型腔 8模具垫板9振动台10 机器框架11 电子调节回路 12 发射和接收装置13 传感器14 传感器15 13的发射和接收装置 16 14的发射和接收装置17 传感器18 探针19 电源 20 处理器21 数据存储器 22 蓄电池23 振荡器/发电器 24 线圈25 圆筒 26 磁体27 无线链接 28 11发射给S1至S4的信息29 S1至S4发射给11的信息 30 孔31 弹性物质 32 孔33 保持架34 横杆35 型芯 36 金属丝37 板38 致动器39 模具框 40 型芯架41 型芯板 42 填充材料43 空腔 44 波纹管45 支承板 46 冲头管47 模具框 48 模具嵌件G传感器壳体 L24的纵轴线M制砖机群 S1-S4传感器V装置 X，X’ 26的运动方向
权利要求
1.用于监测和控制或调节机器(1)的装置(V)，该装置具有至少两个用来测量测量值特别是运动量的传感器(13，14，17，S1-S4)和一个电子调节回路(11)，该电子调节回路用于对测得的测量值进行处理并相应地调节或控制机器的部件，由此来影响测量值，其特征在于，在传感器(13，14，17，S1-S4)和电子调节回路(11)之间可通过发射和/或接收装置(12或15，16)无线地交换数据(28，29)。
2.按权利要求1的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)设计成能量自给的传感器(14)。
3.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)包括用于自身测定的数据(29)和/或外界测定的数据(29)的数据存储器(21)。
4.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)包括用来处理自身测定的数据(29)和/或外界测定的数据(29)的处理器(20)。
5.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)具有自己的电源(19)，特别是可充电的蓄电池(22)。
6.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于电池(19)通过一将动能转变成电能的振荡器(23)供电。
7.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于振荡器(23)特别是按法拉第原理工作。
8.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于振荡器(23)包括在线圈(24)内自由振动的磁体(26)。
9.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于线圈(24)可以使其纵轴线(L)沿传感器(13，14，17，S1-S4)上存在的主振动方向布置。
10.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于线圈(24)的取向自动地特别是惯性控制地进行。
11.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于电源(19)可以以非接触的方式充电。
12.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于电源(19)可以以感应的方式充电。
13.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)相互交换数据(29)。
14.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)相互交换自身的和外界的数据(29)。
15.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)形成至少一条无线链接(27)。
16.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于无线链接(27)通向电子调节回路(11)，或从电子调节回路(11)出发。
17.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)将其发射功率调整成可以用最小的发射功率发射到一个或几个相邻传感器(13，14，17，S1-S4)。
18.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)在其处理器(20)内以自身的数据(29)为基础和/或以从第三传感器(13，14，17，S1-S4)接收的数据(29)为基础对从第二传感器(13，14，17，S1-S4)接收的数据(29)的可信度进行测试，并向传感器(13，14，17，S1-S4)通报测试结果。
19.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于机器(1)设计成带有至少一个造型设备(2)的制砖机，其中造型设备(2)由一下模(3)和一上模(4)组成，在造型设备(2)上或内设置至少一个传感器(13，14，17，S1-S4)，并且在下模(8)上或内和/或在机器框架(10)上或内设置至少另一个传感器(13，14，17，S1-S4)。
20.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)设置在造型设备(2)之外，并可以用传感器(13，14，17，S1-S4)对造型设备(2)进行非接触测量。
21.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)设置在模具垫板(8)之外，并可以用传感器(13，14，17，S1-S4)对模具垫板(8)进行非接触测量。
22.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13，14，17，S1-S4)设置在机器框架(10)之外，并可以用传感器(13，14，17，S1-S4)对机器框架(10)进行非接触测量。
23.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于造型设备(2)包括致动器(23)，通过该致动器可以改变造型设备(2)的性能。
24.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于致动器(23)作用在金属丝(36)或拉杆上，通过该金属丝或拉杆将型芯(35)固定在由模具框(39)和型芯(35)组成的下模(3)上。
25.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于致动器(23)可通过电子调节回路(11)调节。
26.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于在模具框(39)和每个型芯内分别至少设置一个传感器(13，14)。
27.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器(13)嵌在型芯(35)中。
28.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于在所施加的负荷可以调整的情况下，在支承装置(45)上通过波纹管(44)设置一压紧板(5)，在支承装置(45)和在压紧板(5)上分别设置至少一个传感器(14，17)。
29.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于下模(3)具有一模具框(47)和一模具嵌件(48)，在该模具框和模具嵌件上面分别设置至少一个传感器(13，14)。
30.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于机器(1)设计成陆地、空中或水上交通工具。
31.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器中的一个设置在受振动负荷的构件内或上。
32.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器中的一个设置在受扭转载荷的构件内或上。
33.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器中的一个设置在受弯曲载荷的构件内或上。
34.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器中的一个设置在受压力的构件内或上。
35.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于传感器中的一个设置在受拉伸载荷的构件内或上。
36.按上述权利要求中任一项的装置，其特征在于在一承受不同负荷的构件内或上设置测量各种负荷的多个传感器。
全文摘要
本发明涉及一种用来监测和控制或调节机器(1)的装置(V)，该装置具有至少两个用来测量测量值特别是运动量的传感器(13，14，17)和一电子调节回路(11)，该电子调节回路用于处理测得的测量值并相应地调节和控制机器的部件，通过这种调节和控制可影响测量值。
文档编号G05B23/02GK1965334SQ200580019068
公开日2007年5月16日 申请日期2005年4月20日 优先权日2004年4月20日
发明者G·凯勒, A·沃茨, H·沃克 申请人:蓝福模具有限公司