用于旋轉體的調平衡方法和設備的制作方法
【專利摘要】提供了一種用于旋轉體(10)的調平衡設備(1)，該調平衡設備包括：至少一個不平衡檢測器(5)，所述至少一個不平衡檢測器適于測量旋轉體(10)的不平衡；兩個平衡質量塊(31)，所述兩個平衡質量塊適于沿著操縱圓周操縱以抵消所述不平衡；至少一個位置傳感器(34)，所述至少一個位置傳感器適于檢測所述平衡質量塊(31)的相互位置；至少一個馬達(32)，所述至少一個馬達適于根據不平衡和平衡質量塊的相互位置來彼此獨立地操縱平衡質量塊(31)。
【專利說明】用于旋轉體的調平衡方法和設備
【技術領域】
[0001]本發明的主題是在獨立權利要求的前序部分中所指出類型的用于旋轉體的調平衡方法和設備。
[0002]特別是，本發明涉及適于使工具的旋轉不平衡恢復平衡的設備和方法。更特別地，它們與磨床相關聯，以及精確地說與磨輪相關聯，以抵消其旋轉不平衡并且隨后確保其正確操縱。
[0003]已知的是:工具(特別是磨輪)相對于它們的旋轉軸線必須是幾乎完全平衡，也就是，它們必須具有它們自身的沿著其旋轉軸線的重心，以便不會產生不期望的振動，如此導致了低質量的工作和各種缺陷。
[0004]為了避免這些問題，無論何時將磨輪置于磨床上，操作者都借助于適合的設備和配重進行調平衡。
[0005]盡管最初平衡，耗用的磨輪趨于改變它自身的重心并且于是使該重心從它的旋轉軸線移開。實際上，當進行加工時，磨輪經受改變其幾何形狀的變形和磨損，從而導致不平衡情況。
[0006]適于評估磨輪的旋轉不平衡的調平衡設備和方法則適于連續地改變磨輪重心的位置，從而進一步使其平衡。
[0007]它們通常包括:兩個相互可移動的質量塊，適于抵消存在的不平衡；一個傳感器，適于檢測磨輪的不平衡；和一個控制設備，適于根據不平衡來控制質量塊的移動。
[0008]之前所列出的已有技術有一些重大缺陷。
[0009]第一重大缺陷在于:由于質量塊的移動以相當隨意的方式完成，已知裝置通過特別長的過程進行調平衡。實際上，調平衡過程提供了:一旦已檢測到不平衡，則將質量塊移動到一位置，相對于先前位置測量不平衡變化量。如果結果未達預期，也就是，如果磨輪沒有被準確地調平衡，則重復此過程直至檢測到質量塊的位置能夠抵消磨輪的不平衡。
[0010]因此，另一缺陷是可識別出的，由于調平衡過程的緩慢性，機器運轉時間增長。
[0011]另一個缺點是:由于磨輪的磨損以及需要具有恒定的切向速度，已知設備不能對磨輪進行調平衡，因而操縱者由于部署機器而被迫中斷加工過程。
[0012]進一步可看出的重大問題是:已知的調平衡設備不能以最佳方式對旋轉體進行動態調平衡，也就是，對沿著經過磨輪軸線的截平面的不平衡的調平衡。這樣的不平衡被稱作動態不平衡，這是由于在磨輪的旋轉期間在兩個平面上檢測到不平衡，其產生了形成所述不平衡的離心力。
[0013]特別地，所述缺點對于具有大軸向延伸部的旋轉磨輪(類似于那些用于加工齒輪的磨輪)來說很重要。
【發明內容】
[0014]在這種情況下，根據本發明的技術任務是提供用于旋轉體的調平衡設備和方法，以基本上克服所列出的缺點。[0015]在這樣的技術任務里，本發明的重要目的是得到確保使旋轉體的幾乎精確且快速平衡的調平衡設備和方法。
[0016]因而，本發明的另一個重要目的是提供適于實現高質量生產的調平衡設備和方法。
[0017]本發明又一個目的是設計能夠確保磨輪的最佳靜態和動態平衡的調平衡設備和方法。
[0018]通過如由所附的獨立權利要求所要求保護的用于旋轉體的調平衡設備和方法來實現本技術任務和指定目的。
[0019]優選實施例從從屬權利要求變得明顯。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020]在下文，參照附圖，根據本發明的優選實施例的詳細描述，來闡明本發明的特征和優點，附圖中:
[0021]圖1示出了根據本發明的用于旋轉體的調平衡設備；
[0022]圖2示出了根據本發明的在兩個平面上的另一調平衡設備；
[0023]圖3示出了包括根據本發明的設備的調平衡系統；
[0024]圖4示出了調平衡設備的可能測量。
【具體實施方式】
[0025]參照所列出的附圖，用于旋轉體的調平衡設備統一用附圖標記I來標識。
[0026]調平衡設備適于與旋轉體10相關聯，能夠放置成圍繞旋轉軸線IOa旋轉，從而對不平衡類型中的至少一種調平衡。具體地，設備I適于被牢固地綁定到旋轉體10上，并且更準確地，沿著同一軸線容納在旋轉體10內部，以便圍繞軸線IOa旋轉并且與其成一體。
[0027]優選地，調平衡設備I適于在工具中使用，所述工具更優選的是磨床，或更精確的是與作為旋轉體10的磨輪相關聯，從而在進行加工期間測量和抵消其不平衡。
[0028]旋轉體10或工具是加工工具20自身的一部分，該加工工具包括:與旋轉體成一體的旋轉部分21 ;固定部分22 ;和適于控制調平衡設備的操縱的控制單元23。
[0029]調平衡設備I主要包括:旋轉部分2，所述旋轉部分適于優選地整體綁定到旋轉體10的內部以及綁定到旋轉部分21，以圍繞旋轉軸線IOa旋轉；和固定部分3，適于綁定到與旋轉部分2相鄰的固定部分22并且通過線纜連接到控制單元23。
[0030]特別地，旋轉部分2和固定部分3通過無接觸的連接方式(尤其是感應方式)電連接。
[0031]旋轉部分2與固定部分3之間的連接通過兩個線圈4實現，其中一個線圈綁定到旋轉部分2并且另一個線圈綁定到固定部分3，并且適于通過感應相互連通，更準確地說，通過利用線圈4中的磁場變化以便在另一線圈4內生成與這種磁場變化成比例的電流。
[0032]這樣的無線連接的例子在由本 申請人:持有的專利IT-A_MI5090100(參見第3頁23行至第8頁10行和圖1、3、4)中有描述。
[0033]調平衡設備I進一步包括:至少一個不平衡檢測器5，所述至少一個不平衡檢測器適于測量旋轉體10的不平衡，設置于固定部分22處并且電連接到控制單元23 ;和至少一個平衡頭30，所述至少一個平衡頭適于根據不平衡檢測器5所測量的不平衡使旋轉體10重
新平衡。
[0034]特別地，在旋轉體10沿著旋轉軸線IOa相對于直徑的長度具有大延伸部的情況下，諸如特別是用于齒輪的磨輪，調平衡設備I適當地具有兩個平衡頭30 (圖2)，所述兩個平衡頭容納在旋轉部分3的內部，在旋轉體10自身的基部處牢固地綁定到旋轉體10。
[0035]不平衡檢測器5可以被認為是任何傳感器，適當的是一種壓電傳感器，適于測量旋轉體10的不平衡。優選地，不平衡檢測器5可以被認為是由本 申請人:持有的專利EP-A-1645362(第[00311-[0082]段，圖1和圖5-10)中描述的傳感器。
[0036]平衡頭30類似于專利EP-A-0409050 (從第3欄34行至第5欄53行和圖1_3)或IT-A-M15081953(以第3頁12行至第8頁8行和圖l、2a、2b)所描述的平衡頭，這兩個專利都由本 申請人:持有。
[0037]因此，每個平衡頭30包括:兩個適于操縱以抵消旋轉體10的不平衡的平衡質量塊31 ;至少一個馬達32，所述至少一個馬達適于對所述平衡質量塊31彼此獨立地控制；和傳動機構33，所述傳動機構適于將來自從馬達32的運動傳送到平衡質量塊31。
[0038]特別是，每個平衡頭30包括沿著旋轉軸線IOa對稱地延伸的兩個馬達32，每個平衡質量塊31用一個馬達。適當地，馬達32是電動類型的馬達，或者更適當地，馬達是BC類型的馬達。
[0039]平衡質量塊31基本上是相同的，并且它們優選具有呈基本上定中心于旋轉軸線IOa上的圓弧形形狀的輪廓。它們適于沿著與旋轉軸線IOa基本同心的操縱圓周平移并且位于與旋轉軸線IOa基本垂直的平面上。
[0040]傳動機構33，本身是公知的，限定了平衡質量塊31與馬達32之間的傳動比，該傳動比大致包括在1/8000至1/1500之間，優選大致等于1/10000。
[0041]有利地，除了前述部件，每個平衡頭30包括:至少一個位置傳感器34，所述至少一個位置傳感器適于監測平衡質量塊31的位置；和至少一個控制卡35，所述至少一個控制卡適于傳送輸入信號，并且還優選地使輸入信號到達馬達32。
[0042]位置傳感器34適于檢測任一個平衡質量塊31沿著操縱圓周的絕對位置，以允許馬達32根據由不平衡檢測器5所檢測的它們的初始位置和旋轉體10的不平衡來控制平衡質量塊31沿著相同圓周的相互操縱。
[0043]特別是，每個位置傳感器34包括位移傳感器36，所述位移傳感器適于校驗平衡質量塊31的操縱和移動。具體地，位移傳感器36由編碼器制成，與到單個馬達32功能地連接，并且適于檢測馬達的致動和它們各部分的相應轉數，并且由此操縱所連接的平衡質量塊31。
[0044]當考慮到平衡質量塊31與馬達32之間的所述傳動比時，通過編碼器制成到的位移傳感器36的精確度很高，從而在一個馬達的一整轉之后，質量塊31的旋轉相對于軸線IOa從動了 1/10000周的角度，即大約三十分之一度。
[0045]位置傳感器34包括至少一個參考傳感器37，所述至少一個參考傳感器適于對于至少一個角度位置確定質量塊31相對于旋轉部分2的位置。其優選地由置于每個平衡質量塊31上的磁性元件37a和與所述磁性元件37a相互作用(interface)的感應元件37b制成。[0046]通過存在參考傳感器37和位移傳感器36,位置傳感器于是適于在每個時刻確定單個質量塊31相對于旋轉部分2的位置。
[0047]控制卡35由電子卡制成。為每個馬達32適當地設置一個卡35，該一個卡位于馬達32自身的一個端部處。其在其入口處并且優選也在其出口處接收來自與各個馬達32連接的位置傳感器34的模擬信號。特別是，控制卡35接收來自位移傳感器36的信號并且優選還接收來自參考傳感器37的信號。優選地，所述控制卡35適于將所接收的信號從模擬信號轉換成數字信號。于是，在旋轉部分2的出口處通過兩根電線35a傳送數字信號。優選地在馬達中的信號入口處也執行相同的功能。
[0048]此外，適當地，由于旋轉部分2優選地包括兩個或四個馬達32以及由此包括兩個或四個卡35，相同的兩根電線35a從多個卡35來回傳輸信號并且優先從所有卡25來回傳輸信號，從而基本形成由相同卡35組成的網絡。
[0049]與多根電線的情況相反地，這樣的方案允許使兩根電線35a從平衡頭30引出，在多根電線的情況下，每個卡35用兩條電線并且于是至少四根或八根電線，這在沒有該革新時是必要的。這種多根電線在電線的路徑中會導致重大的組裝問題。
[0050]控制卡35由本領域技術人員根據公知常識可以容易地實現。
[0051]調平衡設備I最后包括檢測裝置6，所述檢測裝置適于測量旋轉體10相對于旋轉軸線IOa的角度位置α，特別是在進行加工期間進行該測量。
[0052]這種檢測裝置6包括:至少一個磁體6a，所述至少一個磁體選擇性地綁定到旋轉部分2或者固定部分3 個霍爾傳感器6b或任何其他相似的傳感器，其適于檢測這樣的磁場并且選擇性地置于固定部分3或旋轉部分2上、在磁體6a面前。
[0053]特別是，檢測裝置6包括:兩個磁體6a，所述兩個磁體相對于旋轉軸線IOa對稱地布置，并且綁定到旋轉部分2從而面向固定部分3 ;和一個霍爾傳感器6b，所述一個霍爾傳感器綁定到固定部分3并且面向旋轉部分2。
[0054]之前在結構方面描述的用于旋轉體的調平衡設備的功能如下所述。
[0055]特別地，調平衡設備I的功能限定了用于旋轉體10的新穎的調平衡過程。
[0056]這個調平衡過程簡要地包括:啟動階段；測量階段，在測量階段中，至少測量旋轉體10的不平衡；和調平衡階段，在調平衡階段中，兩個平衡質量塊31沿著操縱的圓周運動。
[0057]最初，在啟動階段，調平衡設備I借助于傳感器34測量平衡質量塊31沿著操縱圓周放置的初始位置。
[0058]已經限定了初始位置，啟動階段結束，操作者設定旋轉體10圍繞旋轉軸線IOa旋轉從而開始加工過程。
[0059]與開始加工過程同時地，調平衡設備I開始測量旋轉體10的不平衡從而開始測量階段，測量階段因此與加工過程部分地結合，特別是在加工過程停滯時測量不平衡。
[0060]詳細地，在這個測量階段期間，不平衡檢測器31檢測旋轉體10沿著預定角度位置的不平衡，在圖4中給出這種測量的一個例子，其示出了在縱坐標上的力F (Fl或F2，優選由兩個不平衡檢測器5提供的)和在橫坐標上的旋轉體的位置角度α，而位置傳感器34檢測平衡質量塊31沿著操縱圓周的位置。
[0061]此外，在這個階段，檢測裝置6利用霍爾效應測量旋轉部分2相對于固定部分3的角度位置a，g卩，旋轉體10的角度位置。在圖4中，給出了對旋轉體10的角度位置a的角度位置進行測量的例子，其中波峰對應于由磁體6a向霍爾傳感器6b給出的脈沖I的疊加。
[0062]在測量階段位置。于是確定平衡質量塊31必須采用以實現對檢測到的不平衡調平衡的位置。特別是，通過比較由作用力Fl和F2給出的不平衡圖表和由脈沖I給出的角度位置α圖表，控制單元23識別平衡質量塊31必須采用以抵消不平衡的位置。
[0063]如果不平衡超過確定閾值，或者如果它被簡單地檢測，則激活調平衡階段，在調平衡階段中，通過控制單元23控制的馬達32將平衡質量塊31根據它們的初始位置沿著圓周相互平移，即進行調平衡，初始位置由位置傳感器34測量而不平衡通過不平衡檢測器5檢測。
[0064]此外，由于對平衡質量塊31沿著操縱圓周的位置的識別，控制單元23比較質量塊31的位置和采用以抵消所識別的不平衡的位置。位移方向和模式于是由下述方面確定:每個平衡質量塊31要進行的位移，對馬達32的控制以及馬達所進行的控制。因此，調平衡和操縱不用通過試驗進行，而是從初始位置直接到達進行平衡的位置。
[0065]最終，由于對平衡質量塊31的位置識別，調平衡設備I設有兩個平衡頭30，通過布置平衡質量塊32允許進行動態調平衡，從而抵消動態不平衡(即，沿著穿過軸線IOa的平面的不平衡)以及沿著兩個平面的不平衡。
[0066]本發明具有重要的優點。
[0067]第一個重要的優點是，由于檢測平衡質量塊31沿著圓周位置的位置傳感器34，調平衡設備I在任何時間識別平衡質量塊31沿著圓周位置的位置，因此其能夠檢測平衡質量塊的位移以恢復旋轉體10的不平衡。
[0068]實際上，鑒于在已知的設備和方法中，平衡質量塊在任何時間的位置實際上是未知的并且因此平衡質量塊31不得不被隨意操縱，而由于設備I知道平衡質量塊31在任何時刻的位置，其能夠很容易地識別如何操縱所述平衡質量塊。
[0069]由于檢測裝置、設備I和方法，通過檢測旋轉體10的角度位置α、識別平衡質量塊31必須采用以抵消不平衡的位置，這種能力得到進一步增強。
[0070]另一個優點在于，由于存在位置傳感器34而且存在檢測裝置6，調平衡設備I和方法在極短的時間內抵消不平衡。
[0071]由此，它們允許磨床具有特別高的效率和精度，而不像已知的設備和方法中所發生的那樣。
[0072]另一個重要的優點是，由于馬達32與質量塊31之間的傳動比減小，設備置I對平衡質量塊31進行特別精確的定位并且于是能夠確保幾乎完全抵消旋轉體10的不平衡。
[0073]另一個優點是，通過在具有大軸向延伸部的旋轉體10上布置兩個調平衡設備1，可確保靜態和動態的旋轉平衡，即沿著兩個平面的旋轉平衡。
[0074]本發明在發明構思內適于進行改變。所有所描述和要求保護的元件可以用等效元件替代，并且細節、材料、形狀和尺寸可以是任意的。
【權利要求】
1.一種用于旋轉體(10)的調平衡設備(I)，所述調平衡設備包括:至少一個不平衡檢測器(5)，所述至少一個不平衡檢測器適于測量所述旋轉體(10)的不平衡；至少一個平衡頭(30)，所述至少一個平衡頭包括兩個平衡質量塊(31)，所述兩個平衡質量塊適于沿著操縱圓周操縱以抵消所述旋轉體(10)的所述不平衡；至少一個馬達(32)，所述至少一個馬達適于彼此獨立地操縱所述平衡質量塊(31)，其特征在于，所述平衡頭(30)中的至少一個平衡頭包括適于檢測所述平衡質量塊(31)的位置的至少一個位置傳感器(34);所述馬達(32)適于根據所述平衡質量塊(31)的所述位置和所述旋轉體(10)的所述不平衡來彼此獨立地操縱所述平衡質量塊(31)。
2.根據權利要求1所述的調平衡設備(I)，其中所述位置傳感器(34)中的每一個包括位移傳感器(36)，所述位移傳感器適于檢驗所述平衡質量塊(31)的操縱和位移。
3.根據權利要求2所述的調平衡設備(I)，其中所述位移傳感器(36)是編碼器，與單個馬達(32)功能性地連接。
4.根據前述權利要求中的一項或多項所述的調平衡設備(I)，其中所述位置傳感器(34)中的每一個包括參考傳感器(37)，所述參考傳感器適于對于至少一個相互角度位置確定所述平衡質量塊(32)相對于所述平衡頭(30)剩余部分的位置。
5.根據前述權利要求中的一項或多項所述的調平衡設備(I)，包括控制卡(35)和至少兩根電線(35a)，所述控制卡適于接收來自與所述馬達(32)中的至少一個連接的所述位置傳感器(34)的進入信號，所述至少兩根電線適于在所述設備外部輸送來自多個所述控制卡(35)的信號。
6.根據權利要求5所述的調平衡設備(I)，其中所述控制卡(35)適于將從所述位置傳感器(34)接收的信號從模擬·信號轉換成數字信號，從而實現由借助于所述電線(35a)所連接的所述控制卡(35)形成的網絡。
7.根據前述權利要求中的一項或多項所述的調平衡設備(I)，其中所述旋轉體(10)限定旋轉軸線(IOa);所述調平衡設備(I)包括檢測裝置(6)，所述檢測裝置適于測量所述旋轉體(10)相對于所述旋轉軸線(IOa)的角度位置(α );并且其中所述至少一個馬達(5)根據所述角度位置(α)來操縱所述平衡質量塊(31)。
8.根據權利要求7所述的調平衡設備(I)，其中所述檢測裝置(6)包括至少一個磁體(6a)和一個霍爾傳感器(6b)。
9.根據前述權利要求中的一項或多項所述的調平衡設備(I)，包括沿著相同軸線并排布置并且適于平衡動態不平衡的兩個所述平衡頭(30)。
10.一種磨床，所述磨床包括至少一個根據前述權利要求中的一項或多項所述的調平衡設備(I)。
11.一種用于旋轉體的調平衡方法，所述方法包括:測量所述旋轉體(10)的不平衡的測量階段，操縱兩個平衡質量塊(31)以抵消所述旋轉體(10)的所述不平衡的調平衡階段；其特征在于，在所述測量階段，測量所述平衡質量塊(31)對所述不平衡進行調平衡的位置；在所述調平衡階段，將所述平衡質量塊直接從初始位置操縱到對所述不平衡進行調平衡的位置。
12.根據權利要求11所述的調平衡方法，其中所述旋轉體(10)限定旋轉軸線(IOa)；在所述測量階段，相對于所述旋轉軸線(IOa)檢測角度位置(α);并且其中，在所述平衡階段，根據所述旋轉體(10)的角度位置來操縱所述平衡質量塊(31)。
【文檔編號】G01M1/38GK103712747SQ201310645804
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年10月8日 優先權日:2012年10月2日
【發明者】G·特里翁費蒂 申請人:平衡系統有限公司
專業數控銑床產品供應商
20年生產經驗，實力工廠，精工品質，質量有保障
