用于旋转体的调平衡方法和设备的制作方法
【专利摘要】提供了一种用于旋转体(10)的调平衡设备(1)，该调平衡设备包括：至少一个不平衡检测器(5)，所述至少一个不平衡检测器适于测量旋转体(10)的不平衡；两个平衡质量块(31)，所述两个平衡质量块适于沿着操纵圆周操纵以抵消所述不平衡；至少一个位置传感器(34)，所述至少一个位置传感器适于检测所述平衡质量块(31)的相互位置；至少一个马达(32)，所述至少一个马达适于根据不平衡和平衡质量块的相互位置来彼此独立地操纵平衡质量块(31)。
【专利说明】用于旋转体的调平衡方法和设备
【技术领域】
[0001]本发明的主题是在独立权利要求的前序部分中所指出类型的用于旋转体的调平衡方法和设备。
[0002]特别是，本发明涉及适于使工具的旋转不平衡恢复平衡的设备和方法。更特别地，它们与磨床相关联，以及精确地说与磨轮相关联，以抵消其旋转不平衡并且随后确保其正确操纵。
[0003]已知的是:工具(特别是磨轮)相对于它们的旋转轴线必须是几乎完全平衡，也就是，它们必须具有它们自身的沿着其旋转轴线的重心，以便不会产生不期望的振动，如此导致了低质量的工作和各种缺陷。
[0004]为了避免这些问题，无论何时将磨轮置于磨床上，操作者都借助于适合的设备和配重进行调平衡。
[0005]尽管最初平衡，耗用的磨轮趋于改变它自身的重心并且于是使该重心从它的旋转轴线移开。实际上，当进行加工时，磨轮经受改变其几何形状的变形和磨损，从而导致不平衡情况。
[0006]适于评估磨轮的旋转不平衡的调平衡设备和方法则适于连续地改变磨轮重心的位置，从而进一步使其平衡。
[0007]它们通常包括:两个相互可移动的质量块，适于抵消存在的不平衡；一个传感器，适于检测磨轮的不平衡；和一个控制设备，适于根据不平衡来控制质量块的移动。
[0008]之前所列出的已有技术有一些重大缺陷。
[0009]第一重大缺陷在于:由于质量块的移动以相当随意的方式完成，已知装置通过特别长的过程进行调平衡。实际上，调平衡过程提供了:一旦已检测到不平衡，则将质量块移动到一位置，相对于先前位置测量不平衡变化量。如果结果未达预期，也就是，如果磨轮没有被准确地调平衡，则重复此过程直至检测到质量块的位置能够抵消磨轮的不平衡。
[0010]因此，另一缺陷是可识别出的，由于调平衡过程的缓慢性，机器运转时间增长。
[0011]另一个缺点是:由于磨轮的磨损以及需要具有恒定的切向速度，已知设备不能对磨轮进行调平衡，因而操纵者由于部署机器而被迫中断加工过程。
[0012]进一步可看出的重大问题是:已知的调平衡设备不能以最佳方式对旋转体进行动态调平衡，也就是，对沿着经过磨轮轴线的截平面的不平衡的调平衡。这样的不平衡被称作动态不平衡，这是由于在磨轮的旋转期间在两个平面上检测到不平衡，其产生了形成所述不平衡的离心力。
[0013]特别地，所述缺点对于具有大轴向延伸部的旋转磨轮(类似于那些用于加工齿轮的磨轮)来说很重要。
【发明内容】
[0014]在这种情况下，根据本发明的技术任务是提供用于旋转体的调平衡设备和方法，以基本上克服所列出的缺点。[0015]在这样的技术任务里，本发明的重要目的是得到确保使旋转体的几乎精确且快速平衡的调平衡设备和方法。
[0016]因而，本发明的另一个重要目的是提供适于实现高质量生产的调平衡设备和方法。
[0017]本发明又一个目的是设计能够确保磨轮的最佳静态和动态平衡的调平衡设备和方法。
[0018]通过如由所附的独立权利要求所要求保护的用于旋转体的调平衡设备和方法来实现本技术任务和指定目的。
[0019]优选实施例从从属权利要求变得明显。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]在下文，参照附图，根据本发明的优选实施例的详细描述，来阐明本发明的特征和优点，附图中:
[0021]图1示出了根据本发明的用于旋转体的调平衡设备；
[0022]图2示出了根据本发明的在两个平面上的另一调平衡设备；
[0023]图3示出了包括根据本发明的设备的调平衡系统；
[0024]图4示出了调平衡设备的可能测量。
【具体实施方式】
[0025]参照所列出的附图，用于旋转体的调平衡设备统一用附图标记I来标识。
[0026]调平衡设备适于与旋转体10相关联，能够放置成围绕旋转轴线IOa旋转，从而对不平衡类型中的至少一种调平衡。具体地，设备I适于被牢固地绑定到旋转体10上，并且更准确地，沿着同一轴线容纳在旋转体10内部，以便围绕轴线IOa旋转并且与其成一体。
[0027]优选地，调平衡设备I适于在工具中使用，所述工具更优选的是磨床，或更精确的是与作为旋转体10的磨轮相关联，从而在进行加工期间测量和抵消其不平衡。
[0028]旋转体10或工具是加工工具20自身的一部分，该加工工具包括:与旋转体成一体的旋转部分21 ;固定部分22 ;和适于控制调平衡设备的操纵的控制单元23。
[0029]调平衡设备I主要包括:旋转部分2，所述旋转部分适于优选地整体绑定到旋转体10的内部以及绑定到旋转部分21，以围绕旋转轴线IOa旋转；和固定部分3，适于绑定到与旋转部分2相邻的固定部分22并且通过线缆连接到控制单元23。
[0030]特别地，旋转部分2和固定部分3通过无接触的连接方式(尤其是感应方式)电连接。
[0031]旋转部分2与固定部分3之间的连接通过两个线圈4实现，其中一个线圈绑定到旋转部分2并且另一个线圈绑定到固定部分3，并且适于通过感应相互连通，更准确地说，通过利用线圈4中的磁场变化以便在另一线圈4内生成与这种磁场变化成比例的电流。
[0032]这样的无线连接的例子在由本 申请人:持有的专利IT-A_MI5090100(参见第3页23行至第8页10行和图1、3、4)中有描述。
[0033]调平衡设备I进一步包括:至少一个不平衡检测器5，所述至少一个不平衡检测器适于测量旋转体10的不平衡，设置于固定部分22处并且电连接到控制单元23 ;和至少一个平衡头30，所述至少一个平衡头适于根据不平衡检测器5所测量的不平衡使旋转体10重
新平衡。
[0034]特别地，在旋转体10沿着旋转轴线IOa相对于直径的长度具有大延伸部的情况下，诸如特别是用于齿轮的磨轮，调平衡设备I适当地具有两个平衡头30 (图2)，所述两个平衡头容纳在旋转部分3的内部，在旋转体10自身的基部处牢固地绑定到旋转体10。
[0035]不平衡检测器5可以被认为是任何传感器，适当的是一种压电传感器，适于测量旋转体10的不平衡。优选地，不平衡检测器5可以被认为是由本 申请人:持有的专利EP-A-1645362(第[00311-[0082]段，图1和图5-10)中描述的传感器。
[0036]平衡头30类似于专利EP-A-0409050 (从第3栏34行至第5栏53行和图1_3)或IT-A-M15081953(以第3页12行至第8页8行和图l、2a、2b)所描述的平衡头，这两个专利都由本 申请人:持有。
[0037]因此，每个平衡头30包括:两个适于操纵以抵消旋转体10的不平衡的平衡质量块31 ;至少一个马达32，所述至少一个马达适于对所述平衡质量块31彼此独立地控制；和传动机构33，所述传动机构适于将来自从马达32的运动传送到平衡质量块31。
[0038]特别是，每个平衡头30包括沿着旋转轴线IOa对称地延伸的两个马达32，每个平衡质量块31用一个马达。适当地，马达32是电动类型的马达，或者更适当地，马达是BC类型的马达。
[0039]平衡质量块31基本上是相同的，并且它们优选具有呈基本上定中心于旋转轴线IOa上的圆弧形形状的轮廓。它们适于沿着与旋转轴线IOa基本同心的操纵圆周平移并且位于与旋转轴线IOa基本垂直的平面上。
[0040]传动机构33，本身是公知的，限定了平衡质量块31与马达32之间的传动比，该传动比大致包括在1/8000至1/1500之间，优选大致等于1/10000。
[0041]有利地，除了前述部件，每个平衡头30包括:至少一个位置传感器34，所述至少一个位置传感器适于监测平衡质量块31的位置；和至少一个控制卡35，所述至少一个控制卡适于传送输入信号，并且还优选地使输入信号到达马达32。
[0042]位置传感器34适于检测任一个平衡质量块31沿着操纵圆周的绝对位置，以允许马达32根据由不平衡检测器5所检测的它们的初始位置和旋转体10的不平衡来控制平衡质量块31沿着相同圆周的相互操纵。
[0043]特别是，每个位置传感器34包括位移传感器36，所述位移传感器适于校验平衡质量块31的操纵和移动。具体地，位移传感器36由编码器制成，与到单个马达32功能地连接，并且适于检测马达的致动和它们各部分的相应转数，并且由此操纵所连接的平衡质量块31。
[0044]当考虑到平衡质量块31与马达32之间的所述传动比时，通过编码器制成到的位移传感器36的精确度很高，从而在一个马达的一整转之后，质量块31的旋转相对于轴线IOa从动了 1/10000周的角度，即大约三十分之一度。
[0045]位置传感器34包括至少一个参考传感器37，所述至少一个参考传感器适于对于至少一个角度位置确定质量块31相对于旋转部分2的位置。其优选地由置于每个平衡质量块31上的磁性元件37a和与所述磁性元件37a相互作用(interface)的感应元件37b制成。[0046]通过存在参考传感器37和位移传感器36,位置传感器于是适于在每个时刻确定单个质量块31相对于旋转部分2的位置。
[0047]控制卡35由电子卡制成。为每个马达32适当地设置一个卡35，该一个卡位于马达32自身的一个端部处。其在其入口处并且优选也在其出口处接收来自与各个马达32连接的位置传感器34的模拟信号。特别是，控制卡35接收来自位移传感器36的信号并且优选还接收来自参考传感器37的信号。优选地，所述控制卡35适于将所接收的信号从模拟信号转换成数字信号。于是，在旋转部分2的出口处通过两根电线35a传送数字信号。优选地在马达中的信号入口处也执行相同的功能。
[0048]此外，适当地，由于旋转部分2优选地包括两个或四个马达32以及由此包括两个或四个卡35，相同的两根电线35a从多个卡35来回传输信号并且优先从所有卡25来回传输信号，从而基本形成由相同卡35组成的网络。
[0049]与多根电线的情况相反地，这样的方案允许使两根电线35a从平衡头30引出，在多根电线的情况下，每个卡35用两条电线并且于是至少四根或八根电线，这在没有该革新时是必要的。这种多根电线在电线的路径中会导致重大的组装问题。
[0050]控制卡35由本领域技术人员根据公知常识可以容易地实现。
[0051]调平衡设备I最后包括检测装置6，所述检测装置适于测量旋转体10相对于旋转轴线IOa的角度位置α，特别是在进行加工期间进行该测量。
[0052]这种检测装置6包括:至少一个磁体6a，所述至少一个磁体选择性地绑定到旋转部分2或者固定部分3 个霍尔传感器6b或任何其他相似的传感器，其适于检测这样的磁场并且选择性地置于固定部分3或旋转部分2上、在磁体6a面前。
[0053]特别是，检测装置6包括:两个磁体6a，所述两个磁体相对于旋转轴线IOa对称地布置，并且绑定到旋转部分2从而面向固定部分3 ;和一个霍尔传感器6b，所述一个霍尔传感器绑定到固定部分3并且面向旋转部分2。
[0054]之前在结构方面描述的用于旋转体的调平衡设备的功能如下所述。
[0055]特别地，调平衡设备I的功能限定了用于旋转体10的新颖的调平衡过程。
[0056]这个调平衡过程简要地包括:启动阶段；测量阶段，在测量阶段中，至少测量旋转体10的不平衡；和调平衡阶段，在调平衡阶段中，两个平衡质量块31沿着操纵的圆周运动。
[0057]最初，在启动阶段，调平衡设备I借助于传感器34测量平衡质量块31沿着操纵圆周放置的初始位置。
[0058]已经限定了初始位置，启动阶段结束，操作者设定旋转体10围绕旋转轴线IOa旋转从而开始加工过程。
[0059]与开始加工过程同时地，调平衡设备I开始测量旋转体10的不平衡从而开始测量阶段，测量阶段因此与加工过程部分地结合，特别是在加工过程停滞时测量不平衡。
[0060]详细地，在这个测量阶段期间，不平衡检测器31检测旋转体10沿着预定角度位置的不平衡，在图4中给出这种测量的一个例子，其示出了在纵坐标上的力F (Fl或F2，优选由两个不平衡检测器5提供的)和在横坐标上的旋转体的位置角度α，而位置传感器34检测平衡质量块31沿着操纵圆周的位置。
[0061]此外，在这个阶段，检测装置6利用霍尔效应测量旋转部分2相对于固定部分3的角度位置a，g卩，旋转体10的角度位置。在图4中，给出了对旋转体10的角度位置a的角度位置进行测量的例子，其中波峰对应于由磁体6a向霍尔传感器6b给出的脉冲I的叠加。
[0062]在测量阶段位置。于是确定平衡质量块31必须采用以实现对检测到的不平衡调平衡的位置。特别是，通过比较由作用力Fl和F2给出的不平衡图表和由脉冲I给出的角度位置α图表，控制单元23识别平衡质量块31必须采用以抵消不平衡的位置。
[0063]如果不平衡超过确定阈值，或者如果它被简单地检测，则激活调平衡阶段，在调平衡阶段中，通过控制单元23控制的马达32将平衡质量块31根据它们的初始位置沿着圆周相互平移，即进行调平衡，初始位置由位置传感器34测量而不平衡通过不平衡检测器5检测。
[0064]此外，由于对平衡质量块31沿着操纵圆周的位置的识别，控制单元23比较质量块31的位置和采用以抵消所识别的不平衡的位置。位移方向和模式于是由下述方面确定:每个平衡质量块31要进行的位移，对马达32的控制以及马达所进行的控制。因此，调平衡和操纵不用通过试验进行，而是从初始位置直接到达进行平衡的位置。
[0065]最终，由于对平衡质量块31的位置识别，调平衡设备I设有两个平衡头30，通过布置平衡质量块32允许进行动态调平衡，从而抵消动态不平衡(即，沿着穿过轴线IOa的平面的不平衡)以及沿着两个平面的不平衡。
[0066]本发明具有重要的优点。
[0067]第一个重要的优点是，由于检测平衡质量块31沿着圆周位置的位置传感器34，调平衡设备I在任何时间识别平衡质量块31沿着圆周位置的位置，因此其能够检测平衡质量块的位移以恢复旋转体10的不平衡。
[0068]实际上，鉴于在已知的设备和方法中，平衡质量块在任何时间的位置实际上是未知的并且因此平衡质量块31不得不被随意操纵，而由于设备I知道平衡质量块31在任何时刻的位置，其能够很容易地识别如何操纵所述平衡质量块。
[0069]由于检测装置、设备I和方法，通过检测旋转体10的角度位置α、识别平衡质量块31必须采用以抵消不平衡的位置，这种能力得到进一步增强。
[0070]另一个优点在于，由于存在位置传感器34而且存在检测装置6，调平衡设备I和方法在极短的时间内抵消不平衡。
[0071]由此，它们允许磨床具有特别高的效率和精度，而不像已知的设备和方法中所发生的那样。
[0072]另一个重要的优点是，由于马达32与质量块31之间的传动比减�。璞钢肐对平衡质量块31进行特别精确的定位并且于是能够确保几乎完全抵消旋转体10的不平衡。
[0073]另一个优点是，通过在具有大轴向延伸部的旋转体10上布置两个调平衡设备1，可确保静态和动态的旋转平衡，即沿着两个平面的旋转平衡。
[0074]本发明在发明构思内适于进行改变。所有所描述和要求保护的元件可以用等效元件替代，并且细节、材料、形状和尺寸可以是任意的。
【权利要求】
1.一种用于旋转体(10)的调平衡设备(I)，所述调平衡设备包括:至少一个不平衡检测器(5)，所述至少一个不平衡检测器适于测量所述旋转体(10)的不平衡；至少一个平衡头(30)，所述至少一个平衡头包括两个平衡质量块(31)，所述两个平衡质量块适于沿着操纵圆周操纵以抵消所述旋转体(10)的所述不平衡；至少一个马达(32)，所述至少一个马达适于彼此独立地操纵所述平衡质量块(31)，其特征在于，所述平衡头(30)中的至少一个平衡头包括适于检测所述平衡质量块(31)的位置的至少一个位置传感器(34);所述马达(32)适于根据所述平衡质量块(31)的所述位置和所述旋转体(10)的所述不平衡来彼此独立地操纵所述平衡质量块(31)。
2.根据权利要求1所述的调平衡设备(I)，其中所述位置传感器(34)中的每一个包括位移传感器(36)，所述位移传感器适于检验所述平衡质量块(31)的操纵和位移。
3.根据权利要求2所述的调平衡设备(I)，其中所述位移传感器(36)是编码器，与单个马达(32)功能性地连接。
4.根据前述权利要求中的一项或多项所述的调平衡设备(I)，其中所述位置传感器(34)中的每一个包括参考传感器(37)，所述参考传感器适于对于至少一个相互角度位置确定所述平衡质量块(32)相对于所述平衡头(30)剩余部分的位置。
5.根据前述权利要求中的一项或多项所述的调平衡设备(I)，包括控制卡(35)和至少两根电线(35a)，所述控制卡适于接收来自与所述马达(32)中的至少一个连接的所述位置传感器(34)的进入信号，所述至少两根电线适于在所述设备外部输送来自多个所述控制卡(35)的信号。
6.根据权利要求5所述的调平衡设备(I)，其中所述控制卡(35)适于将从所述位置传感器(34)接收的信号从模拟·信号转换成数字信号，从而实现由借助于所述电线(35a)所连接的所述控制卡(35)形成的网络。
7.根据前述权利要求中的一项或多项所述的调平衡设备(I)，其中所述旋转体(10)限定旋转轴线(IOa);所述调平衡设备(I)包括检测装置(6)，所述检测装置适于测量所述旋转体(10)相对于所述旋转轴线(IOa)的角度位置(α );并且其中所述至少一个马达(5)根据所述角度位置(α)来操纵所述平衡质量块(31)。
8.根据权利要求7所述的调平衡设备(I)，其中所述检测装置(6)包括至少一个磁体(6a)和一个霍尔传感器(6b)。
9.根据前述权利要求中的一项或多项所述的调平衡设备(I)，包括沿着相同轴线并排布置并且适于平衡动态不平衡的两个所述平衡头(30)。
10.一种磨床，所述磨床包括至少一个根据前述权利要求中的一项或多项所述的调平衡设备(I)。
11.一种用于旋转体的调平衡方法，所述方法包括:测量所述旋转体(10)的不平衡的测量阶段，操纵两个平衡质量块(31)以抵消所述旋转体(10)的所述不平衡的调平衡阶段；其特征在于，在所述测量阶段，测量所述平衡质量块(31)对所述不平衡进行调平衡的位置；在所述调平衡阶段，将所述平衡质量块直接从初始位置操纵到对所述不平衡进行调平衡的位置。
12.根据权利要求11所述的调平衡方法，其中所述旋转体(10)限定旋转轴线(IOa)；在所述测量阶段，相对于所述旋转轴线(IOa)检测角度位置(α);并且其中，在所述平衡阶段，根据所述旋转体(10)的角度位置来操纵所述平衡质量块(31)。
【文档编号】G01M1/38GK103712747SQ201310645804
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2013年10月8日 优先权日:2012年10月2日
【发明者】G·特里翁费蒂 申请人:平衡系统有限公司
专业数控铣床产品供应商
20年生产经验，实力工厂，精工品质，质量有保障
