專利名稱：平衡裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平衡裝置，其通過檢測由旋轉(zhuǎn)體傳遞到該平衡裝置的振動(dòng)來測量該旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)態(tài)不平衡。
但是，一些旋轉(zhuǎn)體要求有一定的動(dòng)態(tài)不平衡以使該旋轉(zhuǎn)體所屬的系統(tǒng)能夠在整體上保持動(dòng)態(tài)平衡。例如，連在活塞或類似物上的曲柄軸應(yīng)該具有動(dòng)態(tài)不平衡，其可以抵消由活塞或類似物產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)不平衡，而使發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的振動(dòng)。
通常，旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)態(tài)不平衡由一個(gè)平衡裝置來測量。旋轉(zhuǎn)體則通過添加或去掉其上的質(zhì)量進(jìn)行動(dòng)態(tài)平衡調(diào)整，以消除測量出的不平衡。
如果旋轉(zhuǎn)體要求有一定的不平衡，就增加旋轉(zhuǎn)體的質(zhì)量，該質(zhì)量使得保持所需的動(dòng)態(tài)不平衡，因此只有與所需動(dòng)態(tài)不平衡的動(dòng)態(tài)不平衡偏差才會(huì)被平衡裝置測量出來。例如，如果測量曲柄軸，與活塞具有同樣質(zhì)量的填密環(huán)在測量時(shí)被固定到每一曲柄銷上。
但是，只要測量一個(gè)新的曲柄軸，上述測量曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡的方法就需要手動(dòng)安裝和去掉填密環(huán)，這使得測量過程的自動(dòng)化難以實(shí)現(xiàn)，并且增加了測量需要的時(shí)間。
因此，需要一種能夠測量曲柄軸動(dòng)態(tài)不平衡與其所需動(dòng)態(tài)不平衡偏差的平衡裝置，該裝置不需要在曲柄軸上安裝填密環(huán)。
該平衡裝置通過用一個(gè)測振計(jì)檢測由旋轉(zhuǎn)體傳遞到該平衡裝置的振動(dòng)來測量旋轉(zhuǎn)體的動(dòng)態(tài)不平衡。但是，測振計(jì)的敏感度以及該平衡裝置的振動(dòng)特征會(huì)根據(jù)環(huán)境溫度的變化隨時(shí)發(fā)生變化。因此，應(yīng)該有規(guī)律地對(duì)該平衡裝置進(jìn)行校準(zhǔn)以確保測量結(jié)果的正確。
平衡裝置的傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法是，通過給平衡裝置提供一個(gè)具有動(dòng)態(tài)平衡的標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)體，在該標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)體上加上一個(gè)已知質(zhì)量的配重，旋轉(zhuǎn)該標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)體以測量它的動(dòng)態(tài)不平衡，并將測量結(jié)果與由附加在標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)體上配重的位置和質(zhì)量計(jì)算出來的結(jié)果進(jìn)行比較。
但是，由于校準(zhǔn)過程需要手動(dòng)給校準(zhǔn)機(jī)構(gòu)添加配重，因此，平衡裝置的傳統(tǒng)校準(zhǔn)方法很難實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
而且，如果對(duì)多個(gè)旋轉(zhuǎn)體的平衡面進(jìn)行動(dòng)態(tài)不平衡的測量，則在每一平衡面上都需要進(jìn)行校準(zhǔn)。也就是說，每次將配重放在旋轉(zhuǎn)體的不同的平衡面上，而校準(zhǔn)會(huì)進(jìn)行多次。在這種情況下，必須多次將配重手動(dòng)地添加到標(biāo)準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)體并去除。這增加了校準(zhǔn)所需要的時(shí)間。
因此，需要一種能夠不用配重就可以進(jìn)行校準(zhǔn)的平衡裝置。
在一些情況下，平衡裝置的振動(dòng)特征會(huì)由于比如機(jī)械缺陷等原因發(fā)生顯著變化。由于在這些情況下不能夠得到正確的動(dòng)態(tài)不平衡的測量結(jié)果，還需要一種適合檢測振動(dòng)特征顯著變化的平衡裝置。
本發(fā)明的另一目的是提供一種平衡裝置，其不需要對(duì)用于校準(zhǔn)的動(dòng)態(tài)平衡旋轉(zhuǎn)體添加配重就能夠進(jìn)行其校準(zhǔn)。
本發(fā)明的又一目的是提供一種平衡裝置，其能夠自動(dòng)檢測異常振動(dòng)特征。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種平衡裝置，其通過一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一個(gè)被測物體，使得該物體由于其本身的動(dòng)態(tài)不平衡而產(chǎn)生振動(dòng)。該物體的振動(dòng)傳遞到一個(gè)振動(dòng)件，然后由一個(gè)傳感器進(jìn)行檢測。該振動(dòng)件上連接有一個(gè)振動(dòng)器。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方案中，振動(dòng)器用來消除振動(dòng)件的預(yù)定振動(dòng)。例如，振動(dòng)器給振動(dòng)件施加振動(dòng)，該振動(dòng)與由具有理想動(dòng)態(tài)不平衡的理想體在振動(dòng)件中產(chǎn)生的理想振動(dòng)反相。這樣，振動(dòng)件的理想振動(dòng)就可以被消除，然后，通過檢測該振動(dòng)件剩余的振動(dòng)，平衡裝置就能夠確定被測物體的動(dòng)態(tài)不平衡與理想動(dòng)態(tài)不平衡的偏差。
該平衡裝置可以設(shè)有一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，其能夠存儲(chǔ)表示由理想體在振動(dòng)件內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)的數(shù)據(jù)。因此，如上所述，振動(dòng)器很容易獲得振動(dòng)該振動(dòng)件所需要的數(shù)據(jù)。需要注意，通過將理想體安裝到旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上，然后旋轉(zhuǎn)理想體以振動(dòng)該振動(dòng)件，再由傳感器檢測振動(dòng)件的振動(dòng)，可以將數(shù)據(jù)處理后存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器裝置中。
可選擇地或另外，該平衡裝置可具有一個(gè)處理器，其能夠從傳感器的輸出進(jìn)行計(jì)算來確定該物體的動(dòng)態(tài)不平衡。該處理器還可進(jìn)行用于上述計(jì)算的系數(shù)的修正。本技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員所公知，這種系數(shù)的修正可通過在帶有旋轉(zhuǎn)物體的振動(dòng)件中產(chǎn)生振動(dòng)并確定檢測振動(dòng)件振動(dòng)的傳感器輸出值而進(jìn)行，其中該旋轉(zhuǎn)物體具有已知的動(dòng)態(tài)不平衡。然而，在本發(fā)明的平衡裝置中，這種系數(shù)的修正是通過利用一動(dòng)態(tài)平衡參考體而進(jìn)行的，而不是通過一個(gè)具有已知?jiǎng)討B(tài)不平衡的物體進(jìn)行的。還通過振動(dòng)體對(duì)振動(dòng)件施加參考振動(dòng)。該參考振動(dòng)基本等于由旋轉(zhuǎn)該參考體使振動(dòng)件產(chǎn)生的振動(dòng)，該參考體在其預(yù)定位置加有配重。產(chǎn)生這種參考振動(dòng)的數(shù)據(jù)可以存儲(chǔ)在平衡裝置的存儲(chǔ)器裝置中。
在如上面布置的平衡裝置中，系數(shù)的修正或平衡裝置的校準(zhǔn)不必給參考體添加配重就可進(jìn)行，這不僅縮短了校準(zhǔn)所需要的時(shí)間，并且使校準(zhǔn)自動(dòng)化。
可選擇地或另外，該平衡裝置可具有一個(gè)控制器，用于確定平衡裝置是否具有嚴(yán)重削弱該旋轉(zhuǎn)體的振動(dòng)向傳感器傳遞的缺陷。當(dāng)振動(dòng)器對(duì)振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，其中該參考振動(dòng)可根據(jù)存儲(chǔ)在平衡裝置的存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)而產(chǎn)生，該控制器根據(jù)由傳感器檢測到的振動(dòng)來確定這種缺陷是否存在。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，該平衡裝置包括一個(gè)用于旋轉(zhuǎn)被測試物體的旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，一個(gè)振動(dòng)件，用于被由旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的物體振動(dòng)，一個(gè)用于檢測該振動(dòng)件振動(dòng)的傳感器，一個(gè)存儲(chǔ)由傳感器檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器裝置，一個(gè)連接到振動(dòng)件上對(duì)其施加振動(dòng)的振動(dòng)器，以及一個(gè)具有第一和第二操作模式的控制器。在第一操作模式下，當(dāng)振動(dòng)器不工作時(shí)，控制器將傳感器檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器裝置中。在第二操作模式下，根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)，控制器通過控制振動(dòng)器振動(dòng)該振動(dòng)件。
在第一操作模式下，由例如具有理想動(dòng)態(tài)不平衡的物體或具有適合校準(zhǔn)平衡裝置的動(dòng)態(tài)不平衡的物體產(chǎn)生的振動(dòng)件的振動(dòng)數(shù)據(jù)，可被采樣并存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中。在第二操作模式下，上述數(shù)據(jù)可以被用來振動(dòng)該振動(dòng)件，因此，例如，振動(dòng)件只保留物體的動(dòng)態(tài)不平衡與其理想動(dòng)態(tài)不平衡的偏差而引起的振動(dòng)，或者，上述數(shù)據(jù)還可以用來產(chǎn)生適合進(jìn)行平衡裝置校準(zhǔn)的振動(dòng)件的振動(dòng)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種測量物體動(dòng)態(tài)不平衡的方法。在這種方法中，一個(gè)具有未知?jiǎng)討B(tài)不平衡的測試旋轉(zhuǎn)體被旋轉(zhuǎn)以使其產(chǎn)生第一振動(dòng)。然后，第一振動(dòng)由測試體傳遞給振動(dòng)件。在振動(dòng)件上施加第二振動(dòng)，如果測試體具有理想動(dòng)態(tài)不平衡，調(diào)整第二振動(dòng)使其完全消除振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)。這樣，振動(dòng)件的振動(dòng)就被檢測出來。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種校準(zhǔn)平衡裝置的方法。該方法包括通過旋轉(zhuǎn)測試體對(duì)振動(dòng)體施加振動(dòng)，檢測振動(dòng)體的振動(dòng)，并進(jìn)行一確定過程以從被檢測到的振動(dòng)確定該測試體的動(dòng)態(tài)不平衡。在該方法中，將一個(gè)具有動(dòng)態(tài)平衡的參考體設(shè)置成可將該參考體的振動(dòng)傳遞給一個(gè)振動(dòng)件。然后，參考體被轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)給振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)件的振動(dòng)就被檢測到。參考振動(dòng)與通過旋轉(zhuǎn)在預(yù)定位置上具有配重的參考體而在振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)基本相同。接著，當(dāng)對(duì)振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，根據(jù)被檢測到的振動(dòng)，對(duì)用于確定動(dòng)態(tài)不平衡的處理過程的系數(shù)進(jìn)行修正。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種測試一種平衡裝置的方法。在該方法，平衡裝置通過旋轉(zhuǎn)測試體在振動(dòng)件中產(chǎn)生振動(dòng)，并根據(jù)傳感器檢測到的振動(dòng)件的振動(dòng)，來確定測試體的動(dòng)態(tài)不平衡。在該方法中，將一個(gè)具有動(dòng)態(tài)平衡的參考體，設(shè)置成使該參考體的振動(dòng)傳遞給一個(gè)振動(dòng)件。然后，參考體被轉(zhuǎn)動(dòng)以振動(dòng)該振動(dòng)件。當(dāng)給振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，振動(dòng)件的振動(dòng)就被檢測到。參考振動(dòng)與通過旋轉(zhuǎn)在預(yù)定位置上帶有配重的參考體而在振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)基本相同。接著，通過對(duì)由傳感器檢測到的振動(dòng)與參考振動(dòng)進(jìn)行比較，確定平衡裝置是否具有缺陷，這種缺陷嚴(yán)重地削弱了參考體的振動(dòng)傳遞給傳感器。


圖1和圖2分別示意性地示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的平衡裝置的前視圖和頂視圖；圖3和圖4分別示出了圖1、圖2所示的平衡裝置的右視圖和左視圖；圖5示出了設(shè)置在本發(fā)明第一實(shí)施例的平衡裝置上的一個(gè)控制器的方框圖；以及圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的平衡裝置的前視圖。
圖1和圖2分別示意性地示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的平衡裝置的前視圖和頂視圖，圖3和圖4分別示出了圖1、圖2所述的平衡裝置100的右視圖和左視圖。
如圖1所示，平衡裝置100用于測量曲柄軸300的動(dòng)態(tài)不平衡。平衡裝置100設(shè)有一個(gè)基座102，該基座102具有第一和第二向上伸出的側(cè)壁102a，102b(圖1中未示出示出，見圖2至4)和一個(gè)剛性的工作臺(tái)104。該工作臺(tái)104通過多個(gè)彈簧106支撐在側(cè)壁102a和102b之間的基座102上，使得工作臺(tái)104能夠在大致的水平平面內(nèi)振動(dòng)。該工作臺(tái)104設(shè)有分別安裝在靠近工作臺(tái)104右側(cè)邊104a和左側(cè)邊104b的右工作臺(tái)壁110和左工作臺(tái)壁112。
平衡裝置100還具有第一對(duì)和第二對(duì)滾輪114和116，其發(fā)置為分別在第一和第二測量平面P1和P2內(nèi)可旋轉(zhuǎn)地支撐曲柄軸300，這兩個(gè)平面垂直于曲柄軸300的旋轉(zhuǎn)軸線。第一對(duì)滾輪114連接到第一對(duì)驅(qū)動(dòng)軸118上，該驅(qū)動(dòng)軸118由一對(duì)安裝在右工作臺(tái)壁110上的軸承120支撐。同樣地，第二對(duì)滾輪116連接到第二對(duì)驅(qū)動(dòng)軸122上，該驅(qū)動(dòng)軸122由一對(duì)安裝在右工作臺(tái)壁112上的軸承124支撐。這樣，第一對(duì)和第二對(duì)滾輪114和116分別通過右工作臺(tái)壁110和左工作臺(tái)壁112可旋轉(zhuǎn)地支撐。
第一對(duì)和第二對(duì)滾輪114和116被一驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)。該驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括一個(gè)安裝在基座102上的馬達(dá)130，以及一個(gè)驅(qū)動(dòng)軸132，該驅(qū)動(dòng)軸132通過多個(gè)安裝在工作臺(tái)104的下表面104c上的軸承133可旋轉(zhuǎn)地支撐在工作臺(tái)104的下面。
馬達(dá)130具有一個(gè)主軸130a，其通過一個(gè)固定在主軸130a上第一皮帶輪134，一個(gè)固定在驅(qū)動(dòng)軸132左端的第二皮帶輪136，以及繞在第一皮帶輪134和第二皮帶輪136上的一個(gè)第一環(huán)形皮帶138，與驅(qū)動(dòng)軸132連接。
參照圖1和圖3，驅(qū)動(dòng)軸132還通過第三、第四和第五皮帶輪140、142和144，以及第二環(huán)形皮帶146與第一對(duì)驅(qū)動(dòng)軸118連接。第三皮帶輪140固定在驅(qū)動(dòng)軸132的右端，第四、第五皮帶輪142、144則固定在第一對(duì)驅(qū)動(dòng)軸118與第一對(duì)滾輪114相對(duì)的端部。第二環(huán)形皮帶146繞在第三、第四和第五皮帶輪140、142、144上，以將驅(qū)動(dòng)軸132的轉(zhuǎn)動(dòng)傳遞給第一對(duì)滾輪114。
參照圖1和圖4，驅(qū)動(dòng)軸132還通過一個(gè)靠近第二皮帶輪136固定在驅(qū)動(dòng)軸132上的第六皮帶輪148，第七和第八皮帶輪150和152，其與第二對(duì)滾輪116相對(duì)的端部固定在第二對(duì)驅(qū)動(dòng)軸122上，以及繞在第六、第七和第八皮帶輪148、150和152上的第三環(huán)形皮帶154，與第二對(duì)驅(qū)動(dòng)軸122連接。
當(dāng)平衡裝置100如上述所描述設(shè)置時(shí)，馬達(dá)130產(chǎn)生的驅(qū)動(dòng)力首先通過第一環(huán)形皮帶138傳遞給驅(qū)動(dòng)軸132。然后，驅(qū)動(dòng)力通過第二和第三環(huán)形皮帶146和154傳遞給第一對(duì)驅(qū)動(dòng)軸118和第二對(duì)驅(qū)動(dòng)軸122。結(jié)果，第一和第二對(duì)滾輪114和116以相同轉(zhuǎn)動(dòng)速度沿相同的方向轉(zhuǎn)動(dòng)，使得安裝在其上的曲柄軸300轉(zhuǎn)動(dòng)。
參照圖1和圖2，平衡裝置100還設(shè)有安置在第一側(cè)壁102a和工作臺(tái)104之間的左、右測振計(jì)155L和155R。左、右測振計(jì)155L和155R用于檢測工作臺(tái)104在垂直于曲柄軸300的旋轉(zhuǎn)軸線的平面內(nèi)的振動(dòng)，即平行于第一和第二測量平面P1和P2的平面內(nèi)的振動(dòng)。左、右測振計(jì)155L和155R的每一個(gè)在兩個(gè)垂直方向上檢測工作臺(tái)104的加速度。在本實(shí)施方案中，兩個(gè)垂直方向分別為圖3中的箭頭X和Y表示的方向。左、右測振計(jì)155L和155R分別安裝在能夠檢測到工作臺(tái)104靠近左、右工作臺(tái)壁112和110處振動(dòng)的位置上。一般情況下，左(右)測振計(jì)155L(155R)連接在工作臺(tái)104的側(cè)面，使左(右)測振計(jì)155L(155R)和左(右)工作臺(tái)壁112(110)位于同一直線上，該直線垂直于曲柄軸300的旋轉(zhuǎn)軸線。
需要注意，由于第一對(duì)滾輪114在第一測量平面P1內(nèi)支撐曲柄軸300，曲柄軸300在第一測量平面P1內(nèi)的振動(dòng)通過第一對(duì)滾輪114和右工作臺(tái)壁110傳遞給工作臺(tái)104。這樣，連接在工作臺(tái)104靠近右工作臺(tái)壁110處的右測振計(jì)155R檢測到曲柄軸300在第一測量平面P1內(nèi)的振動(dòng)。同樣地，連接在工作臺(tái)104靠近左工作臺(tái)壁112處的左測振計(jì)155L檢測到曲柄軸300在第二測量平面P2內(nèi)的振動(dòng)，第二對(duì)滾輪116在第二測量平面P2內(nèi)支撐曲柄軸300。
平衡裝置還設(shè)有左、右壓電式致動(dòng)器156L和156R，其安裝在第二側(cè)壁102b和工作臺(tái)104之間使工作臺(tái)104振動(dòng)。左、右壓電式致動(dòng)器156L和156R的構(gòu)成使其在平行于測量平面P1和P2的平面內(nèi)在兩相互垂直方向上振動(dòng)。在本實(shí)施方案中，兩相互垂直方向分別為X方向和Y方向，在圖3中用箭頭X和Y表示。左、右壓電式致動(dòng)器156L和156R分別連接在工作臺(tái)104上靠近左、右工作臺(tái)壁112和110的位置。通常，左(右)壓電式致動(dòng)器156L(156R)被連接到工作臺(tái)104的一側(cè)，使左(右)壓電式致動(dòng)器156L(156R)和左(右)工作臺(tái)壁112(110)設(shè)置在同一直線上，該直線垂直于曲柄軸300的旋轉(zhuǎn)軸線。
該平衡裝置還設(shè)有一個(gè)傳感器158，其位于與曲柄軸300的一端相鄰的位置。當(dāng)曲柄軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，加工在曲柄軸300端部的鍵槽300a每次通過傳感器158時(shí)，該傳感器輸出一個(gè)脈沖信號(hào)。
并且，平衡裝置100還設(shè)有一個(gè)控制器200(在圖1至圖4中未示出)，其用來控制平衡裝置的操作。
圖5為示出本發(fā)明第一實(shí)施例的平衡裝置100控制器的方框圖。
控制器200具有一個(gè)中央處理器(CPU)202，一個(gè)存儲(chǔ)裝置204，一個(gè)輸入/輸(I/O)端口214，以及第一、第二、第三和第四個(gè)數(shù)/模(D/A)轉(zhuǎn)換器206、208、210和212。控制器200還具有第一和第二放大器(AMP)216和218，第一和第二模/數(shù)(A/D)轉(zhuǎn)換器220和222，第一和第二數(shù)字濾波器(DF)224和226以及一個(gè)CPU數(shù)據(jù)總線228。
第一和第二放大器216和218分別放大右測振計(jì)155R和左測振計(jì)155L的模擬輸出信號(hào)。第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220和222分別將第一和第二放大器216和218的輸出模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)。第一和第二數(shù)字濾波器224和226減少從第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220和222出來的數(shù)字信號(hào)的噪聲，并將它們發(fā)送到CPU數(shù)據(jù)總線228。
CPU202將CPU數(shù)據(jù)總線228上的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器裝置204中。CPU202還根據(jù)存儲(chǔ)器裝置中存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)產(chǎn)生振動(dòng)信號(hào)，并將它們通過輸入/輸端口214和第一、第二、第三和第四個(gè)數(shù)/模轉(zhuǎn)換器206、208、210和212輸送給右壓電式致動(dòng)器156R和左壓電式致動(dòng)器156L，以控制壓電式致動(dòng)器156R和156L的驅(qū)動(dòng)，從而控制工作臺(tái)104的振動(dòng)。CPU202還產(chǎn)生控制馬達(dá)130的驅(qū)動(dòng)的控制信號(hào)。
下面將描述平衡裝置100的操作。平衡裝置100有兩種操作模式，即理想振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣模式和測量模式。在理想振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣模式，測量具有理想動(dòng)態(tài)不平衡的理想曲柄軸的振動(dòng)，并將獲得的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器裝置204中。在測量模式下，測量被測試曲柄軸(其動(dòng)態(tài)不平衡是未知的)的動(dòng)態(tài)不平衡與理想曲柄軸的理想不平衡的偏差。
在理想振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣模式，將理想曲柄軸放置在第一和第二對(duì)滾輪114和116上。然后，驅(qū)動(dòng)馬達(dá)130使第一和第二對(duì)滾輪114和116轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)。CPU202根據(jù)由傳感器158產(chǎn)生的脈沖信號(hào)控制馬達(dá)130，使理想曲柄軸以預(yù)定的轉(zhuǎn)速每分鐘N轉(zhuǎn)進(jìn)行轉(zhuǎn)動(dòng)。
由于動(dòng)態(tài)不平衡，旋轉(zhuǎn)中的理想曲柄軸產(chǎn)生振動(dòng)。理想曲柄軸的振動(dòng)通過滾輪114、116以及右工作臺(tái)壁110和左工作臺(tái)壁112傳遞，并使工作臺(tái)104振動(dòng)。上面所述的由理想曲柄軸產(chǎn)生的工作臺(tái)104的振動(dòng)在下面被稱為“理想振動(dòng)”。
注意，在理想振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣模式中，右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L并不被驅(qū)動(dòng)，以確保工作臺(tái)104的振動(dòng)只是由理想曲柄軸的振動(dòng)而引起的。工作臺(tái)104的理想振動(dòng)由右、左測振計(jì)155R和155L檢測。CPU202通過第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220和222接受與右、左測振計(jì)155R和155L采集的理想曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)一周的理想振動(dòng)相應(yīng)的數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器裝置204。更具體地說，左測振計(jì)155L檢測靠近左工作臺(tái)壁112的工作臺(tái)104在X、Y方向上的加速度，并產(chǎn)生X、Y方向的左側(cè)模擬振動(dòng)信號(hào)WLX和WLY，其對(duì)應(yīng)于被檢測的X、Y方向上的加速度。X、Y方向的左側(cè)模擬振動(dòng)信號(hào)WLX和WLY通過第一放大器216后，進(jìn)入第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220，被轉(zhuǎn)換成X、Y方向的左側(cè)數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX和W′LY。然后，X、Y方向的左側(cè)數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX和W′LY通過第一數(shù)字濾波器224后被輸入到CPU數(shù)據(jù)總線228中。濾波器224用于減少數(shù)字信號(hào)的噪聲，以使CPU202能獲取與數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX和W′LY相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
同樣的，右測振計(jì)155R檢測靠近右工作臺(tái)壁110的工作臺(tái)104在X、Y方向上的加速度(accelerated velocity)，并通過第二放大器218，將X、Y方向的右側(cè)模擬振動(dòng)信號(hào)WRX和WRY輸送到第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器222。轉(zhuǎn)換器222將右側(cè)模擬信號(hào)WRX和WRY轉(zhuǎn)換成右側(cè)數(shù)字信號(hào)W′RX和W′RY，然后使它們通過第二數(shù)字濾波器226后發(fā)送到CPU數(shù)據(jù)總線228，以使CPU202能夠獲取與X、Y方向的右側(cè)數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′RX和W′RY相應(yīng)的數(shù)據(jù)。
CPU202監(jiān)測由傳感器158產(chǎn)生的脈沖信號(hào)，并將相鄰兩脈沖數(shù)字信號(hào)周期間的數(shù)字信號(hào)W′LX、W′LY、W′RX和W′RY的每一個(gè)的數(shù)據(jù)都存入存儲(chǔ)器裝置204。以這種方式，CPU202在存儲(chǔ)器裝置中產(chǎn)生四組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。兩組表示由右測振計(jì)155R在X、Y方向上檢測到的一個(gè)振動(dòng)周期(其在下文中被稱為X、Y方向標(biāo)準(zhǔn)右側(cè)理想振動(dòng)數(shù)據(jù))。另兩組表示由左測振計(jì)155L在X、Y方向上檢測到的周期的一個(gè)振動(dòng)(其在下文中被稱為X、Y方向的左側(cè)理想振動(dòng)數(shù)據(jù))。
在測量模式中，一具有未知?jiǎng)討B(tài)不平衡的測試曲柄軸被放置在第一和第二對(duì)滾輪114和116上，并以預(yù)定的轉(zhuǎn)動(dòng)速度每分鐘N轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。結(jié)果，由于其未知的動(dòng)態(tài)不平衡，測試曲柄軸產(chǎn)生振動(dòng)，工作臺(tái)104隨之振動(dòng)。
接著，CPU202產(chǎn)生第一和第二振動(dòng)信號(hào)，以控制左壓電式致動(dòng)器156L分別在X、Y方向上的驅(qū)動(dòng)，并分別通過第一和第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器206和208將第一和第二振動(dòng)信號(hào)提供給左壓電式致動(dòng)器156L。并且，CPU200產(chǎn)生第三和第四振動(dòng)信號(hào)，以控制右壓電式致動(dòng)器156R分別在X、Y方向上的驅(qū)動(dòng)，并分別通過第三和第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器210和212將第三和第四振動(dòng)信號(hào)提供給右壓電式致動(dòng)器156R。
根據(jù)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置203中的X、Y方向的標(biāo)準(zhǔn)左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y方向的標(biāo)準(zhǔn)右側(cè)理想振動(dòng)數(shù)據(jù)，產(chǎn)生第一、第二、第三和第四控制信號(hào)，并與傳感器158產(chǎn)生的脈沖信號(hào)同步地將其提供給右和左壓電式致動(dòng)器156L和156R，以使工作臺(tái)104所產(chǎn)生的振動(dòng)與理想振動(dòng)相反。也就是說，如果理想振動(dòng)能夠用函數(shù)f＝f(θ)表示，其中θ代表振動(dòng)相位(或曲柄軸的旋轉(zhuǎn)角)，則第一、第二、第三和第四控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L，以產(chǎn)生由函數(shù)f＝-f(θ)表示的工作臺(tái)104振動(dòng)。
當(dāng)右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L使工作臺(tái)104產(chǎn)生上述振動(dòng)時(shí)，右、左測振計(jì)155R、155L檢測工作臺(tái)104的振動(dòng)。
如果測試曲柄軸具有與理想曲柄軸相同的動(dòng)態(tài)不平衡，則由測試曲柄軸產(chǎn)生的振動(dòng)被由右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L產(chǎn)生的反相振動(dòng)抵消。這樣，右、左測振計(jì)155R、155L檢測工作臺(tái)104沒有振動(dòng)。
如果測試曲柄軸與理想曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡不同，則右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L不能完全抵消由測試曲柄軸產(chǎn)生的振動(dòng)。這樣，由于測試曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡與理想曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡的偏差，工作臺(tái)104產(chǎn)生振動(dòng)。
右、左測振計(jì)155R、155L檢測由與理想曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡偏差而引起的工作臺(tái)104的振動(dòng)，并產(chǎn)生相應(yīng)的模擬信號(hào)。產(chǎn)生的模擬信號(hào)依次被第一和第二放大器216和218放大，然后由第一和第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220、222轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。在兩個(gè)相鄰脈沖信號(hào)周期內(nèi)(該脈沖信號(hào)由傳感器158根據(jù)測試曲柄軸的轉(zhuǎn)動(dòng)而產(chǎn)生)CPU202將來自模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220、222的數(shù)字信號(hào)存入存儲(chǔ)器裝置。
這樣，表示測試曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡與理想曲柄軸的動(dòng)態(tài)不平衡的偏差的數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器裝置204中。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例的平衡裝置400的前視圖。平衡裝置400用于測量旋轉(zhuǎn)體500的動(dòng)態(tài)不平衡。第二實(shí)施例的平衡裝置400基本上具有與本發(fā)明第一實(shí)施例的平衡裝置100相同的配置。但是，操作方式不同。因此，下面只描述第二實(shí)施例的平衡裝置400的操作。
第二實(shí)施例的平衡裝置400具有四種操作模式，即參考數(shù)據(jù)采樣模式、測試模式、校準(zhǔn)模式和測量模式。
在參考數(shù)據(jù)采樣模式中，工作臺(tái)104由參考體600產(chǎn)生振動(dòng)，參考體600在預(yù)定位置設(shè)有一個(gè)已知質(zhì)量的配重，相應(yīng)于工作臺(tái)104的振動(dòng)數(shù)據(jù)，即參考振動(dòng)數(shù)據(jù)被采樣。參考體600是一個(gè)與測試體500同類型的動(dòng)態(tài)平衡體。注意，如圖6所示，應(yīng)用在本實(shí)施例的測試體500(并由此的參考體600)具有一個(gè)主要部分502(602)，右、左支撐部分504和506(604和606)，其從主要部分502(602)的右端508(608)和左端510(610)伸出，以及一個(gè)形成在測試體500(或參考體600)一端圓周面上的鍵槽512(612)。
在參考數(shù)據(jù)采樣模式中，參考體600被放置在第一和第二對(duì)滾輪114和116上，被右、左支撐部分504和506支撐，并以每分鐘N轉(zhuǎn)的預(yù)定轉(zhuǎn)動(dòng)速度轉(zhuǎn)動(dòng)。由于參考體600是動(dòng)態(tài)平衡的，因此其不使工作臺(tái)104產(chǎn)生振動(dòng)。
當(dāng)參考體600旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過調(diào)整第一和第二放大器216和218的增益，對(duì)右、左測振計(jì)155R和155L進(jìn)行零位調(diào)整。
在對(duì)右、左測振計(jì)155R和155L進(jìn)行零位調(diào)整后，參考體600就暫時(shí)停止以添加配重。配重被添加在主要部分502左端510的外邊上，其與鍵槽512的圓周位置相同，例如，如圖6中所示的虛線520。
接著，參考體600以每分鐘N轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速再次轉(zhuǎn)動(dòng)。這次，由于配重引起的動(dòng)態(tài)不平衡使得參考體600產(chǎn)生振動(dòng)。結(jié)果，工作臺(tái)104也發(fā)生振動(dòng)。
左測振計(jì)155L檢測靠近左工作臺(tái)壁112處的工作臺(tái)104的X、Y方向的振動(dòng)，并輸出X、Y模擬振動(dòng)信號(hào)WLX(θ)和WLY(θ)，其中θ代表X、Y模擬振動(dòng)信號(hào)的相位，或參考體600從傳感器158檢測鍵槽612的位置開始的旋轉(zhuǎn)角度。
X、Y模擬振動(dòng)信號(hào)WLX(θ)和WLY(θ)通過第二放大器218，然后進(jìn)入第二模/數(shù)轉(zhuǎn)換器222，被轉(zhuǎn)換成X、Y方向數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX(θ)和W′LY(θ)。接著，X、Y數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX(θ)和W′LY(θ)通過第二數(shù)字濾波器226，被輸送到CPU數(shù)據(jù)總線228中。
同樣地，右測振計(jì)155R檢測臨近右工作臺(tái)壁110處的工作臺(tái)104X、Y方向的振動(dòng)，并通過第一放大器216將X、Y模擬振動(dòng)信號(hào)WRX(θ)和WRY(θ)輸出至第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220中。第一模/數(shù)轉(zhuǎn)換器220將X、Y模擬振動(dòng)信號(hào)WRX(θ)和WRY(θ)轉(zhuǎn)換成X、Y數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′RX(θ)和W′RY(θ)。然后，通過第一數(shù)字濾波器224，將信號(hào)W′RX(θ)和W′RY(θ)輸出到CPU數(shù)據(jù)總線228中。
在由傳感器158產(chǎn)生的兩相鄰脈沖周期間，CPU202將每一數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX(θ)、W′LY(θ)、W′RX(θ)和W′RY(θ)都存入存儲(chǔ)器裝置204中。這樣，在存儲(chǔ)器裝置204中產(chǎn)生四組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。其中兩組表示左測振計(jì)155L檢測到的工作臺(tái)104在X、Y方向上的一個(gè)振動(dòng)周期，這兩組數(shù)據(jù)在下文被稱為X、Y左側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。另兩組表示右測振計(jì)155R檢測到的工作臺(tái)104在X、Y方向上的一個(gè)振動(dòng)周期(這兩組數(shù)據(jù)在下文中被稱為X、Y左側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù))。如上所述得到的四組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)將被應(yīng)用在校準(zhǔn)模式和測試模式中。
接著，配重被移到參考體600主要部分502右端508的外邊，并固定在與鍵槽512相同的圓周位置。然后，參考體600以每分鐘N轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速再次轉(zhuǎn)動(dòng)。右、左測振計(jì)155R和155L產(chǎn)生模擬振動(dòng)信號(hào)WLX(θ)、WLY(θ)、WRX(θ)和WRY(θ)，這些信號(hào)被轉(zhuǎn)換成數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX(θ)、W′LY(θ)、W′RX(θ)和W′RY(θ)，然后作為的一個(gè)振動(dòng)周期存入存儲(chǔ)器裝置204中。這樣，在存儲(chǔ)器裝置204中產(chǎn)生另外四組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)。由數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′LX(θ)、W′LY(θ)得到的數(shù)據(jù)組在下面被稱為X、Y右側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)，而其他由數(shù)字振動(dòng)信號(hào)W′RX(θ)、W′RY(θ)得到的數(shù)據(jù)組在下面被稱為X、Y方向右側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。如上所述所得到的這四組數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)也將被應(yīng)用在校準(zhǔn)模式和測試模式中。
本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，設(shè)有配重的參考體600的動(dòng)態(tài)不平衡可以由兩個(gè)向量UL和UR來表示，這兩個(gè)向量表示兩個(gè)不同的平衡平面內(nèi)的動(dòng)態(tài)不平衡的大小和角度位置。
向量UL和UR可以由連接在參考體600上的配重質(zhì)量和位置決定。并且，在本領(lǐng)域還公知，向量UL和UR可與向量fL和fR相關(guān)，向量fL和fR表示由振動(dòng)的參考體600施加給第一和第二滾輪114、116的力的大小和方向。向量UL和UR與向量fL和fR的關(guān)系如下式所示ULUR=a1a2a3a4-1fLfR----(1)]]>式中a1、a2、a3和a4為常數(shù)。
如果與向量UL相關(guān)聯(lián)的平衡平面被定義在參考體600的主要部分602的左端，而與向量UR相關(guān)聯(lián)的平衡平面被定義在主要部分602的右端，配重只連接在主要部分502的左端，則參考體600只具有由向量UL表示的動(dòng)態(tài)不平衡。并且，向量fL和fR可以分別由X、Y左側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y左側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)決定。這樣，公式(1)可以改寫成UL10=a1a2a3a4-1fL1fR1----(2)]]>其中，向量UL1表示由連接在主要部分602左端的配重的質(zhì)量和位置決定的動(dòng)態(tài)不平衡。fL1和fR1分別表示根據(jù)X、Y左側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y左側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的向量。由公式(2)，常數(shù)a1和a3可由下式得到a1=UL1fL1----(3)]]>a3=UL1fR1----(4)]]>相反，如果配重只連接在主要部分602的右端，則參考體600的動(dòng)態(tài)不平衡可僅由向量UR表示，并且向量fL和fR可以分別由X、Y右側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y右側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)決定。這樣，公式(1)可以改寫成0UR2=a1a2a3a4-1fL2fR2----(5)]]>其中，向量UR2表示由連接在主要部分602右端的配重的質(zhì)量和位置決定的動(dòng)態(tài)不平衡。而FL2和fR2分別表示根據(jù)X、Y右側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y右側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)計(jì)算得到的向量。由公式(5)，常系數(shù)a1和a3可由下式得到a2=UR2fL2----(6)]]>a4=UR2fR2----(7)]]>在振動(dòng)數(shù)據(jù)采樣模式下，CPU202根據(jù)公式(3)、(4)、(6)和(7)計(jì)算常系數(shù)a1、a2、a3和a4，并將計(jì)算值存入存儲(chǔ)器裝置204中以備后面應(yīng)用。接著，振動(dòng)施加采樣模式終止。
現(xiàn)在，將描述平衡裝置400在測試模式下的操作。執(zhí)行測試模式是為了檢測平衡裝置的缺陷，這種缺陷使得旋轉(zhuǎn)體傳遞給測振計(jì)155R和155L的振動(dòng)受到嚴(yán)重地削弱。
在測試模式中，參考體600被放置在第一和第二對(duì)滾輪114和116上，并以每分鐘N轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。接著，CPU202分別通過第一和第二數(shù)/模轉(zhuǎn)換器206、208將X、Y左側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)，與傳感器158來的脈沖信號(hào)同步地傳遞給左壓電式致動(dòng)器156L。CPU202還分別通過第三和第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器210、212將X、Y左側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)與傳感器158來的脈沖信號(hào)同步地傳遞給右壓電式致動(dòng)器156R。結(jié)果，右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L使工作臺(tái)產(chǎn)生振動(dòng)，從而引起參考體600振動(dòng)。該振動(dòng)與在主要部分602的左端設(shè)有配重的參考體600引起的振動(dòng)基本相同。
同時(shí)，右、左測振計(jì)155R和155L檢測工作臺(tái)104的振動(dòng)。CPU202根據(jù)下列公式計(jì)算右和左測振計(jì)155R和155L的輸出信號(hào)與X、Y左側(cè)配重右和左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)的偏差δ1=1MΣm=1M(WLX(2πm/M)-MLLX(2πm/M))2----(8)]]>δ2=1MΣm=1M(WLY(2π/M)-MLLY(2πm/M))2----(9)]]>δ3=1MΣm=1M(WRX(2πm/M)-MLRX(2πm/M))2----(10)]]>δ4=1MΣm=1M(WRY(2πm/M)-MLRY(2πm/M))2----(11)]]>其中，MLLX(2πm/M)和MLLY(2πm/M)分別代表X和Y左側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。MLRX(2πm/M)和MLRY(2πm/M)分別代表X和Y左側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。M表示參考體600轉(zhuǎn)動(dòng)一周的數(shù)據(jù)采樣數(shù)。
偏差δ1、δ2、δ3和δ4分別與閾值Th1、Th2、Th3和Th4相比較，這些閾值根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定，隨參考體600的尺寸和形狀的不同而變化。當(dāng)偏差δ1、δ2、δ3和δ4中的一個(gè)超出其相應(yīng)的閾值時(shí)，就可以判斷平衡裝置400具有缺陷，這種缺陷使參考體600的振動(dòng)向右、左測振計(jì)155R和155L的傳遞受到嚴(yán)重地削弱。在這種情況下，CPU202通過譬如一個(gè)顯示單元(未示出)向操作者提出警告，隨后終止測試模式的操作。相反地，如果所有偏差δ1、δ2、δ3和δ4都在相應(yīng)的閾值范圍內(nèi)，則重復(fù)下面的過程將存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置204中的X、Y右側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y右側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)輸送到右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L。此時(shí)，可以通過下列公式得到右、左測振計(jì)155R和155L的輸出信號(hào)的偏差。δ1=1MΣm=1M(WLX(2πm/M)-MRLX(2πm/M))2----(12)]]>δ2=1MΣm=1M(WLY(2πm/M)-MRLY(2πm/M))2----(13)]]>δ3=1MΣm=1M(WRX(2πm/M)-MRRX(2πm/M))2----(14)]]>δ4=1MΣm=1M(WRY(2πm/M)-MRRY(2πm/M))2----(15)]]>其中MRLX(2πm/M)、MRLY(2πm/M)、MRRX(2πm/M)和MRRY(2πm/M)，分別代表X、Y右側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y右側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)。
而且，如果偏差δ1、δ2、δ3和δ4中的一個(gè)超出其相應(yīng)的閾值，CPU202就給操作者一個(gè)警告，然后終止測試模式操作。相反，如果所有偏差δ1、δ2、δ3和δ4都在相應(yīng)的閾值范圍內(nèi)，可以判斷平衡裝置400沒有缺陷，CPU202通過譬如顯示單元將這一結(jié)論告知操作者。然后測試模式操作終止。
現(xiàn)在，將描述本發(fā)明第二實(shí)施例的平衡裝置400的校準(zhǔn)模式。校準(zhǔn)模式修正常數(shù)a1、a2、a3和a4，以避免由右、左測振計(jì)155R和155L的靈敏度變化引起的測量誤差，該右、左測振計(jì)155R和155L的靈敏度變化可以由例如環(huán)境溫度的變化引起。注意，只有當(dāng)測試模式?jīng)]有發(fā)現(xiàn)平衡裝置400的缺陷時(shí)，才能較好地執(zhí)行校準(zhǔn)模式。
在校準(zhǔn)模式中，參考體600被放置在第一和第二對(duì)滾輪114和116上，并以每分鐘N轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。接著，通過由第一、第二、第三和第四數(shù)/模轉(zhuǎn)換器206、208、210和212將X、Y左側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y方向左側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)提供給右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L，而使工作臺(tái)104產(chǎn)生振動(dòng)，從而使參考體600也發(fā)生振動(dòng)。結(jié)果，使工作臺(tái)104產(chǎn)生的振動(dòng)。所產(chǎn)生的振動(dòng)基本上與在其主要部分602左端設(shè)有配重的參考體600產(chǎn)生的振動(dòng)相同，盡管參考體600上沒有附加配重。
接著，由右、左測振計(jì)155R和155L(WLX(θ)、WLY(θ)、WRX(θ)和WRY(θ))當(dāng)前產(chǎn)生的輸出信號(hào)，CPU202計(jì)算出向量fL1和fR1。然后，通過將獲得的向量fL1和fR1代入公式(3)和(4)，確定常數(shù)a1和a3。然后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置204中常數(shù)a1和a3舊值換成新值。這樣，就完成了常數(shù)a1和a3的修正。
接著，CPU202將X、Y右側(cè)配重左側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)和X、Y右側(cè)配重右側(cè)振動(dòng)數(shù)據(jù)，傳輸給右、左壓電式致動(dòng)器156R、156L。這樣，工作臺(tái)104產(chǎn)生振動(dòng)。所產(chǎn)生的振動(dòng)基本上與在其主要部分602的右端設(shè)有配重的參考體600產(chǎn)生的振動(dòng)相同。
然后，由右、左測振計(jì)155R和155L(WLX(θ)、WLY(θ)、WRX(θ)和WRY(θ))當(dāng)前產(chǎn)生的輸出信號(hào)，CPU202計(jì)算出向量fL2和fR2。然后，通過將獲得的向量fL2和fR2代入公式(6)和(7)，以確定常數(shù)a2和a4。然后，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置204中的常數(shù)a2和a4舊值換成新值。
在保存了常數(shù)a2和a4后，校準(zhǔn)模式的操作終止。
現(xiàn)在，描述本發(fā)明第二實(shí)施例的平衡裝置400的測量模式。
在這種模式中，具有未知?jiǎng)討B(tài)不平衡的測試體500被放置在第一和第二對(duì)滾輪114和116上，并以每分鐘N轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)。以每分鐘N轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)的測試體，由于其存在的動(dòng)態(tài)不平衡而產(chǎn)生振動(dòng)。右、左測振計(jì)155R和155L通過工作臺(tái)104檢測測試體的振動(dòng)，并產(chǎn)生輸出信號(hào)WLX(θ)、WLY(θ)、WRX(θ)和WRY(θ)。CPU202接受右、左測振計(jì)155R和155L的輸出信號(hào)，由此確定由測試體500施加給第一和第二對(duì)滾輪114和116的力的向量fL和fR。然后，將向量fL和fR以及常數(shù)a1、a2、a3和a4代入公式(1)。結(jié)果，就得到表示測試體動(dòng)態(tài)不平衡的向量UL和UR。
當(dāng)參考具體的優(yōu)選實(shí)施方案對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述后，本領(lǐng)域技術(shù)人員都了解，對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例中部件所作的修改及用等同物的替換都落入本發(fā)明的范圍。另外，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改以使其適合于具體的情況和材料，這些都不超出本發(fā)明的精神。例如，在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，理想曲柄軸的理想動(dòng)態(tài)不平衡可以被分成多塊理想動(dòng)態(tài)不平衡，每一塊限定在一個(gè)平衡平面上，該平衡面限定在曲柄軸的不同曲柄銷處。當(dāng)曲柄軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，每一片理想動(dòng)態(tài)不平衡在振動(dòng)件中產(chǎn)生一個(gè)特殊振動(dòng)，其可以被與之相反的振動(dòng)抵消。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，每一相反振動(dòng)的數(shù)據(jù)可存儲(chǔ)在平衡裝置的存儲(chǔ)器裝置中，并可操作壓電式致動(dòng)器以在振動(dòng)件中產(chǎn)生一個(gè)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的相反振動(dòng)的一個(gè)復(fù)合振動(dòng)。
本發(fā)明第一實(shí)施例的平衡裝置還可設(shè)有多個(gè)曲柄銷傳感器。這些傳感器檢測旋轉(zhuǎn)中的曲柄軸的各個(gè)曲柄銷的轉(zhuǎn)角位置?？紤]了由曲柄銷傳感器檢測到的曲柄銷的轉(zhuǎn)角位置，可以產(chǎn)生相反振動(dòng)的復(fù)合振動(dòng)時(shí)，以減少由于被測量曲柄軸的曲柄銷的轉(zhuǎn)角位置誤差引起的動(dòng)態(tài)不平衡測量的誤差。
權(quán)利要求
1.一種平衡裝置，其特征在于，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于旋轉(zhuǎn)一個(gè)待測試物體；一個(gè)振動(dòng)件，被由所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的物體振動(dòng)；一個(gè)傳感器，用于檢測所述振動(dòng)件的振動(dòng)；以及一個(gè)振動(dòng)器，連接到所述振動(dòng)件上，用于振動(dòng)所述振動(dòng)件，其中，在使用時(shí)，所述傳感器檢測由所述物體和所述振動(dòng)器在所述振動(dòng)件中產(chǎn)生的復(fù)合振動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡裝置，其特征在于，所述振動(dòng)器振動(dòng)所述振動(dòng)件，以抵消所述振動(dòng)件的預(yù)定振動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡裝置，其特征在于，所述振動(dòng)器對(duì)所述振動(dòng)件施加振動(dòng)，該振動(dòng)與由具有理想動(dòng)態(tài)不平衡的理想體使所述振動(dòng)件產(chǎn)生的振動(dòng)反相。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的平衡裝置，其特征在于，還包括一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，用于存儲(chǔ)表示由理想體在所述振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)的數(shù)據(jù)，其中，所述振動(dòng)器根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)振動(dòng)所述振動(dòng)件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的平衡裝置，其特征在于，當(dāng)所述振動(dòng)件由安裝在所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)上并由其旋轉(zhuǎn)的理想體振動(dòng)時(shí)，所述存儲(chǔ)器裝置中的所述數(shù)據(jù)是由所述傳感器檢測到的振動(dòng)經(jīng)處理得到的。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡裝置，其特征在于，還包括一個(gè)處理器，用于根據(jù)所述傳感器的輸出進(jìn)行計(jì)算，以確定所述物體的動(dòng)態(tài)不平衡；其中，所述處理器對(duì)所述計(jì)算中應(yīng)用的系數(shù)進(jìn)行修正，當(dāng)所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡的參考體，且所述振動(dòng)器對(duì)所述振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述傳感器的輸出進(jìn)行所述修正，所述參考振動(dòng)基本上與通過旋轉(zhuǎn)在預(yù)定位置帶有配重的參考體而使所述振動(dòng)件產(chǎn)生的振動(dòng)相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的平衡裝置，其特征在于，還包括一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，以存儲(chǔ)用于產(chǎn)生所述參考振動(dòng)的數(shù)據(jù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平衡裝置，其特征在于，還包括一個(gè)控制器，當(dāng)所述振動(dòng)器對(duì)所述振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，根據(jù)所述傳感器檢測到的振動(dòng)，該控制器確定所述平衡裝置是否有嚴(yán)重削弱所述物體的振動(dòng)向所述傳感器傳輸?shù)娜毕荨?br> 9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的平衡裝置，其特征在于，還包括一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，以存儲(chǔ)用于產(chǎn)生所述參考振動(dòng)的數(shù)據(jù)。
10.一種平衡裝置，其特征在于，包括一個(gè)旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，用于旋轉(zhuǎn)一個(gè)待測試物體；一個(gè)振動(dòng)件，被由所述旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)旋轉(zhuǎn)的物體振動(dòng)；一個(gè)傳感器，用于檢測所述振動(dòng)件的振動(dòng)；一個(gè)存儲(chǔ)器裝置，存儲(chǔ)由傳感器檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)；一個(gè)振動(dòng)器，連接到所述振動(dòng)件，以對(duì)其施加振動(dòng)；以及一個(gè)控制器，其具有第一和第二操作模式，在所述第一操作模式的所述控制器，當(dāng)所述振動(dòng)器保持不工作狀態(tài)時(shí)，將由所述傳感器檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)存入所述存儲(chǔ)器裝置中，在所述第二操作模式的所述控制器，通過根據(jù)存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器裝置中的所述數(shù)據(jù)控制所述振動(dòng)器，振動(dòng)所述振動(dòng)件。
11.一種測量物體的動(dòng)態(tài)不平衡的方法，其特征在于，包括旋轉(zhuǎn)一具有未知?jiǎng)討B(tài)不平衡的測試體，以在測試體中產(chǎn)生第一振動(dòng)；將所述第一振動(dòng)從測試體傳給一個(gè)振動(dòng)件；對(duì)該振動(dòng)件施加第二振動(dòng)，如果測試體具有理想動(dòng)態(tài)不平衡，調(diào)整第二振動(dòng)以抵消在該振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)；檢測該振動(dòng)件的振動(dòng)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，還包括在對(duì)振動(dòng)件施加第二振動(dòng)前，將產(chǎn)生第二振動(dòng)的數(shù)據(jù)準(zhǔn)備在存儲(chǔ)器裝置中。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，準(zhǔn)備產(chǎn)生第二振動(dòng)的數(shù)據(jù)包括旋轉(zhuǎn)一個(gè)具有理想動(dòng)態(tài)不平衡的標(biāo)準(zhǔn)體；將標(biāo)準(zhǔn)體中產(chǎn)生的振動(dòng)傳遞給振動(dòng)件；檢測振動(dòng)件的振動(dòng)；以及將檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器裝置中。
14.一種校準(zhǔn)平衡裝置的方法，該平衡裝置通過旋轉(zhuǎn)測試體對(duì)振動(dòng)體施加振動(dòng)，檢測振動(dòng)件的振動(dòng)，并且進(jìn)行一過程以由檢測到的振動(dòng)確定測試體的動(dòng)態(tài)不平衡，所述方法包括布置一個(gè)參考體，使參考體的振動(dòng)傳遞給該振動(dòng)件，所述參考體具有動(dòng)態(tài)平衡；旋轉(zhuǎn)該參考體；當(dāng)對(duì)振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，檢測該振動(dòng)件的振動(dòng)，該參考振動(dòng)基本與通過旋轉(zhuǎn)在預(yù)定位置帶有一個(gè)配重的參考體在振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)相同；以及修正使用在該過程的系數(shù)，以根據(jù)檢測到的振動(dòng)確定該動(dòng)態(tài)不平衡，同時(shí)對(duì)振動(dòng)件施加參考振動(dòng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)一個(gè)在預(yù)定位置帶有配重的參考體，以振動(dòng)該振動(dòng)件；檢測振動(dòng)件的振動(dòng)；將檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器裝置；以及從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生參考振動(dòng)。
16.一種測試平衡裝置的方法，該平衡裝置通過由旋轉(zhuǎn)測試體在振動(dòng)件中產(chǎn)生振動(dòng)，并通過傳感器檢測振動(dòng)件的振動(dòng)，來確定測試體的動(dòng)態(tài)平衡，該方法包括布置一個(gè)參考體，使該參考體的振動(dòng)傳遞給振動(dòng)件，所述參考體具有動(dòng)態(tài)平衡；旋轉(zhuǎn)該參考體；當(dāng)對(duì)振動(dòng)件施加參考振動(dòng)時(shí)，檢測振動(dòng)件的振動(dòng)，該參考振動(dòng)基本與通過旋轉(zhuǎn)在預(yù)定位置帶有一個(gè)配重的參考體而在振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)相同；以及通過將傳感器檢測到的振動(dòng)與參考振動(dòng)比較，確定平衡裝置是否具有嚴(yán)重削弱由該參考體向傳感器傳遞的振動(dòng)的缺陷。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，確定平衡裝置是否具有缺陷的步驟包括計(jì)算由傳感器檢測到的振動(dòng)與參考振動(dòng)的偏差；將該偏差與預(yù)定閾值進(jìn)行比較。
18.根據(jù)權(quán)利要求16或17所述的方法，其特征在于，還包括當(dāng)確定該平衡裝置具有缺陷時(shí)，向平衡裝置的操作者發(fā)出警告。
19.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括旋轉(zhuǎn)在預(yù)定位置帶有配重的該參考體，以振動(dòng)該振動(dòng)件；檢測振動(dòng)件的振動(dòng)；將檢測到的振動(dòng)數(shù)據(jù)存入存儲(chǔ)器裝置；以及從存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器裝置中的數(shù)據(jù)產(chǎn)生參考振動(dòng)。
20.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，還包括對(duì)使用在一過程中的系數(shù)進(jìn)行修正，該過程用于從傳感器的輸出確定測試體的動(dòng)態(tài)不平衡，當(dāng)確定平衡裝置不具有缺陷時(shí)，進(jìn)行所述修正。
全文摘要
一種平衡裝置，其用旋轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)支撐和旋轉(zhuǎn)測試物體，使該物體由于本身的動(dòng)態(tài)不平衡而振動(dòng)。物體的振動(dòng)被傳遞給振動(dòng)件，并由傳感器檢測。一個(gè)振動(dòng)器連接到該振動(dòng)件上。振動(dòng)器對(duì)振動(dòng)件施加一個(gè)振動(dòng)，該振動(dòng)與由具有理想動(dòng)態(tài)不平衡的理想體在振動(dòng)件中產(chǎn)生的振動(dòng)反相。通過檢測保留在振動(dòng)件中的振動(dòng)，該平衡裝置測得該物體的動(dòng)態(tài)不平衡與理想動(dòng)態(tài)不平衡的偏差。
文檔編號(hào)G01M1/20GK1459623SQ0313143
公開日2003年12月3日 申請日期2003年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2002年5月16日
發(fā)明者三浦博樹 申請人:國際計(jì)測器株式會(huì)社