專利名稱：測(cè)量動(dòng)平衡的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量測(cè)試件的動(dòng)平衡的方法和裝置，該方法和裝置可以測(cè)量出不穩(wěn)定性，從而去掉具有剩余預(yù)定動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定性的測(cè)試件。
即，例如，假如要測(cè)定汽車發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸的動(dòng)態(tài)平衡性，那么一定得考慮當(dāng)曲軸安裝到汽車內(nèi)而進(jìn)行旋轉(zhuǎn)時(shí)，安裝了許多附件如活塞、連桿等。
換句話說(shuō)，測(cè)量實(shí)驗(yàn)曲軸本身的動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定沒(méi)有意義。反之，應(yīng)該測(cè)量，當(dāng)安裝了相關(guān)零件時(shí)，拆下實(shí)驗(yàn)曲軸是否存在不平衡，從而使該曲軸在沒(méi)有振動(dòng)的情況下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
為了測(cè)量這種如上所述的測(cè)試件的不穩(wěn)定性，因此采用了下面三種方法。
在第一種方法中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)來(lái)確定校正量和角度位置時(shí)，與剩下來(lái)的不穩(wěn)定性相一致的若干虛環(huán)(dummy ring)連接到曲軸相應(yīng)部分上。
在第二種方法中，當(dāng)旋轉(zhuǎn)來(lái)決定校正量和角度位置時(shí)，曲軸在振動(dòng)停止時(shí)連接到心軸上，該心軸載有等于剩下來(lái)的預(yù)定不穩(wěn)定性的虛重量(dummy weight)。
在第三種方法中，曲軸本身在沒(méi)有連接任何虛環(huán)或者虛重量的情況下進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)曲軸的不穩(wěn)定由振動(dòng)傳感器作為模擬信號(hào)來(lái)探測(cè)，然后，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器(A/D轉(zhuǎn)換器)把該模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)。之后，根據(jù)所探測(cè)到的數(shù)字值和事先得到的數(shù)字虛值處理數(shù)字計(jì)算結(jié)果，而該數(shù)字虛值與剩余的不穩(wěn)定性相一致，即從前者減少后者，因此發(fā)現(xiàn)了初始不穩(wěn)定性并且決定了校正量和角度位置。
這里應(yīng)該注意到，根據(jù)上述的校正量和角度位置在進(jìn)行上述測(cè)量之后，借助于在最佳位置處鉆孔進(jìn)行曲軸平衡調(diào)整，而該最佳位置具有在曲軸平衡重上的最佳深度。
但是，上述第一方法需要連接和拆下每個(gè)曲軸的虛環(huán)來(lái)進(jìn)行測(cè)量。此外，當(dāng)各種曲軸借助于相同測(cè)量裝置來(lái)測(cè)量時(shí)，不得不為不同型相應(yīng)地準(zhǔn)備不同虛環(huán)，并且每次不得不進(jìn)行更換。而且，由于這些原因，因此用這種方法難以使測(cè)量自動(dòng)化。
盡管第二種方法不需要連接或者拆下相應(yīng)曲軸的虛環(huán)，但是當(dāng)用相同測(cè)量機(jī)器來(lái)測(cè)量不同型曲軸時(shí)，它需要更換虛重量。
第三方法既不需要連接也不需要更換虛環(huán)或者虛重量，因此它適合于測(cè)量自動(dòng)化，但是由于下面原因使它難以得到高精確度的測(cè)量。
即，借助于振動(dòng)傳感器所得到的不穩(wěn)定數(shù)據(jù)是剩下來(lái)的不穩(wěn)定的總和，并且如上所述一樣去掉它。盡管剩下來(lái)的不穩(wěn)定性依賴于曲軸的型式而不同，但是一些達(dá)到了許多千gcm的水平。相反，所要消除的不穩(wěn)定性相當(dāng)小，即通常為許多百gcm的水平。
相應(yīng)地，借助于振動(dòng)傳感器所得到的不穩(wěn)定數(shù)據(jù)的最大尺寸大小形成許多千和許多百gcm。
另一方面，可以輸入到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的電壓常常限制到小于±5V，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的輸入范圍的足尺(full scale)應(yīng)該與借助于上面?zhèn)鞲衅魉鶞y(cè)量到的不穩(wěn)定性數(shù)據(jù)的可能最大值相一致。
但是，通過(guò)這樣做，當(dāng)上面最大值變得較大時(shí)，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的每一個(gè)計(jì)數(shù)單位所能測(cè)量到的不穩(wěn)定性變得更大(即，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的清晰度(resolution)變小了)，因此，比上面還高的清晰度的測(cè)量是不可能實(shí)現(xiàn)的。即，由于存在相對(duì)較大的不穩(wěn)定性剩下來(lái)，因此清晰度變壞了，因此難以實(shí)現(xiàn)消除不穩(wěn)定性的、高精確度的測(cè)量。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種測(cè)量測(cè)試件的旋轉(zhuǎn)平衡性的方法和裝置，該測(cè)試件應(yīng)該具有保留其中的預(yù)定不穩(wěn)定性，該方法和裝置可以精確地探測(cè)到所要消除的不穩(wěn)定性，而不需要虛環(huán)、虛重量或者類似物。
本發(fā)明的測(cè)量方法是這樣的等于虛部分的數(shù)字虛值信息首先儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中，旋轉(zhuǎn)傳感器探測(cè)到作為工件的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度位置，響應(yīng)該旋轉(zhuǎn)角度位置，從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)字虛值信息，同時(shí)這些信息片被轉(zhuǎn)換成模擬虛信號(hào)，然后合成借助于旋轉(zhuǎn)振動(dòng)傳感器所探測(cè)到的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)振動(dòng)量而得到的模擬振動(dòng)信號(hào)和模擬虛信號(hào)，從而借助于從不穩(wěn)定性部分中去掉虛部分而得到初始不穩(wěn)定部分的模擬信號(hào)，在這之后，這種模擬信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，從而得到數(shù)字初始不穩(wěn)定值。
上述數(shù)字虛信息可以理想地儲(chǔ)存在每種不同型裝置的存儲(chǔ)器中，每當(dāng)這種工件變化時(shí)，該存儲(chǔ)器可以轉(zhuǎn)變到與這種變化相一致的虛值信息中。在這種方法中，自動(dòng)測(cè)量可以實(shí)現(xiàn)，同時(shí)不同型的工件可以在同一測(cè)量裝置中進(jìn)行。而且，當(dāng)初始模擬不穩(wěn)定性信號(hào)進(jìn)行數(shù)字化時(shí)，最好初始模擬信號(hào)的接近最大值與借助于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器所測(cè)得的足尺相一致。還有，模擬信號(hào)最好分成垂直于每個(gè)振動(dòng)方向的分量，這些分量借助于相應(yīng)地與旋轉(zhuǎn)體完全同步的余弦波形和正弦波形來(lái)產(chǎn)生。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)平衡測(cè)量裝置設(shè)置有旋轉(zhuǎn)支撐部分來(lái)支撐作為機(jī)件的旋轉(zhuǎn)體，該旋轉(zhuǎn)體設(shè)置有電馬達(dá)，該電馬達(dá)能夠可旋轉(zhuǎn)地驅(qū)動(dòng)該旋轉(zhuǎn)體。還有，提供用來(lái)探測(cè)旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度位置的旋轉(zhuǎn)傳感器，并且提供一種振動(dòng)傳感器，該振動(dòng)傳感器借助于通過(guò)旋轉(zhuǎn)支撐部分探測(cè)上述旋轉(zhuǎn)體的振動(dòng)來(lái)得到模擬振動(dòng)信號(hào)。另一方面，設(shè)置了存儲(chǔ)器，它儲(chǔ)存作為要留在旋轉(zhuǎn)體內(nèi)的不穩(wěn)定的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的虛值信息，并且設(shè)置了控制器，它根據(jù)來(lái)自上述旋轉(zhuǎn)傳感器的旋轉(zhuǎn)角度位置信號(hào)輸出上述虛值信息。隨著(為了)輸入這種輸出的數(shù)字虛值信息，安裝了把這種信息轉(zhuǎn)換成模擬虛信號(hào)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，并且安裝了波合成電路，在該電路中，輸入在這里所得到的模擬虛信號(hào)和來(lái)自上述旋轉(zhuǎn)傳感器的模擬振動(dòng)信號(hào)并且進(jìn)行波合成，從而借助于從模擬振動(dòng)信號(hào)中去掉模擬虛信號(hào)部分來(lái)得到模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)。就這種波合成電路而言，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器被連接到模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)被輸入且被轉(zhuǎn)換成數(shù)字不穩(wěn)定信號(hào)的地方。
上述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器最好借助于用來(lái)根據(jù)余弦波形來(lái)形成模擬虛信號(hào)的一個(gè)方向分量的波的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器和用來(lái)根據(jù)相互垂直的每個(gè)振動(dòng)方向的正弦波形來(lái)形成垂直于上述模擬虛信號(hào)的一個(gè)方向的分量的波形的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器來(lái)形成。
而且，優(yōu)選地，上述虛信息與借助于通過(guò)首先作為留下來(lái)的預(yù)定不穩(wěn)定性的主工件的測(cè)量所得到的結(jié)果相一致，至少在所測(cè)量的旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)速度處的不穩(wěn)定的大小和角度位置折合成數(shù)字值儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。即，主機(jī)件(master work)在與等于這個(gè)主機(jī)件的預(yù)定不穩(wěn)定部分的虛重量相連接的狀態(tài)時(shí)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，該主機(jī)件借助于旋轉(zhuǎn)平衡測(cè)量裝置的測(cè)量進(jìn)行校正和平衡。之后，振動(dòng)傳感器借助于測(cè)量具有虛重量的主工件的旋轉(zhuǎn)平衡性而得到的模擬信號(hào)被進(jìn)行數(shù)字化轉(zhuǎn)換并且作為數(shù)字虛值的數(shù)據(jù)。為了借助于這種主工件來(lái)得到虛值信息，最好使用與下文所要描述的、用來(lái)測(cè)量工件的那種相同的旋轉(zhuǎn)平衡裝置。
還有，波形合成電路借助于增加和減少所要輸入的波最好符合波形加法電路或者波形減法電路，總之，借助于從上述振動(dòng)信號(hào)中除去模擬虛信號(hào)部分可以得到模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)。
而且，旋轉(zhuǎn)平衡裝置的旋轉(zhuǎn)支撐部分最好成形為軸承或者心軸，該軸承支撐旋轉(zhuǎn)體兩端的外周，而心軸沿著旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)中心軸線支撐旋轉(zhuǎn)軸的兩端。
本發(fā)明的測(cè)量方法和測(cè)量裝置如上所述那樣形成，因此具有下面這些效果。
例如，假設(shè)虛部分的大小為4500gcm，而初始不穩(wěn)定部分(由于偏離該虛部分，因此該初始不穩(wěn)定部分不得不在曲軸本身上進(jìn)行調(diào)整)的大小是500gcm，那么借助于振動(dòng)傳感器所探測(cè)到的探測(cè)值大小是上面這兩個(gè)值的總和，即5000gcm。
當(dāng)借助于上面所描述的傳統(tǒng)第三方法來(lái)進(jìn)行測(cè)量時(shí)，模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的測(cè)量范圍的足尺不得不至少與5000gcm的上述總和相一致。
如果模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的足尺低于±5并且它的清晰度是12畢特，上述傳統(tǒng)第三方法只得到5000gcm/2048位=2.44gcm/位的精確度，小于這個(gè)的水平測(cè)量不可能實(shí)現(xiàn)。
相反，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法和測(cè)量裝置，上述虛部分的4500gcm只作為初始不穩(wěn)定部分的模擬信號(hào)，在這里，借助于模擬信號(hào)的加法或者減法，從振動(dòng)傳感器的模擬振動(dòng)信號(hào)中去掉虛部分。即，輸入到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中的信號(hào)大小最多只等于500gcm。相應(yīng)地，如果這個(gè)借助于上述模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換，那么500gcm/2048位=0.244gcm/位(digidt)，根據(jù)本發(fā)明的測(cè)量方法和測(cè)量裝置，與上述第三方法相比，可以得到10倍的清晰度，并且大大地提高了測(cè)量精確度。因此，即使在預(yù)定不穩(wěn)定量較大的情況下，初始旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性比傳統(tǒng)技術(shù)的小得多。
現(xiàn)在，參照附圖并且以例子的方式來(lái)描述本發(fā)明，在這些附圖中

圖1是示意圖，它示出了體現(xiàn)本發(fā)明的測(cè)量裝置；圖2是側(cè)視圖，它示出了圖1所示的測(cè)量裝置的測(cè)試件、工件支撐機(jī)構(gòu)和振動(dòng)傳感器之間的關(guān)系；及圖3A&3B是示意圖，它示出了在圖1所示出的測(cè)量裝置的右和左軸承處的虛測(cè)量和初始測(cè)量的總不穩(wěn)定性。
圖1示出了體現(xiàn)本發(fā)明的測(cè)量裝置，其中，標(biāo)號(hào)1表示作為測(cè)試件的曲軸(工件)。測(cè)量裝置的工作支撐結(jié)構(gòu)以放大的方式示出在圖2中。
如圖1&2所示一樣，相應(yīng)地，曲軸1的端部可旋轉(zhuǎn)地由一對(duì)支承件2L&2R來(lái)支撐。支承件2L&2R通過(guò)彈簧4L&5L和4R&5R相應(yīng)地由一對(duì)安裝底座3L&3R來(lái)支撐，因此響應(yīng)曲軸1在旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的振動(dòng)，軸承2L&2R相對(duì)于安裝底座3L&3R可以移動(dòng)。安裝底座3L&3R固定到底架(未示出)上。
振動(dòng)傳感器6L&6R相應(yīng)地連接到安裝底座3L&3R，從而通過(guò)安裝底座3L&3R而探測(cè)曲軸1的振動(dòng)。作為振動(dòng)傳感器，假如采用所謂的軟型平衡器，彈簧4L、5L、4R&5R是相對(duì)較軟的那種，那么可以采用例如振動(dòng)速度探測(cè)型的移動(dòng)傳感器。另一方面，假如采用所謂的硬型平衡器，彈簧4L、5L、4R&5R是高硬度的片簧(blade spring)，那么當(dāng)支承件2L&2R的移動(dòng)量較小時(shí)，可以采用例如壓電元件型或者高靈敏度的振動(dòng)速度探測(cè)型的移動(dòng)系統(tǒng)傳感器。
返回到圖1，曲軸1設(shè)置成借助于電馬達(dá)17來(lái)驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而電馬達(dá)17偶合一端1b(發(fā)動(dòng)機(jī)輸出側(cè))上。在鄰近曲軸1的另一端1a的銷部分上，附著光標(biāo)記7，同時(shí)光傳感器8設(shè)置在銷部分上從而面對(duì)光標(biāo)記7。光傳感器8向著光標(biāo)記7連續(xù)地發(fā)射光束，從而接受由光標(biāo)記7所反射回來(lái)的光束。每次當(dāng)光標(biāo)記7在曲軸1旋轉(zhuǎn)時(shí)變成面對(duì)光傳感器8時(shí)，光傳感器8接受到返回來(lái)的光束并且把相應(yīng)信號(hào)輸出到控制器16，從而借助于控制器16來(lái)探測(cè)曲軸1的旋轉(zhuǎn)位置和旋轉(zhuǎn)速度。
振動(dòng)傳感器6L、6R相應(yīng)地通過(guò)放大器電路9L、9R連接到波形加法電路11L、11R上，因此由振動(dòng)傳感器6L&6R所探測(cè)到的模擬振動(dòng)信號(hào)WDL、WDR各自輸入到波加法電路11L、11R中。此外，多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12L&12R和13L&13R連接到波加法電路11L、11R中，因此從多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器中輸出的模擬虛信號(hào)DLX&DLY和DRX&DRY相應(yīng)地輸入到波形加法電路11L&11R中。
從波形產(chǎn)生電路10中供給±±余弦信號(hào)的該多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12L和從波形產(chǎn)生電路10中供給±±正弦信號(hào)的多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器13L都連接到控制器16的CPU數(shù)據(jù)總線23中，通過(guò)該控制器16可以輸入在支承件2L所得到的數(shù)據(jù)的數(shù)字虛值。即，當(dāng)數(shù)字虛值輸入到多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12L&13L中，多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12L根據(jù)±±余弦信號(hào)產(chǎn)生了X方向(如水平振動(dòng)方向)的模擬虛信號(hào)DLX，同時(shí)多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器13L根據(jù)±±正弦信號(hào)相應(yīng)地產(chǎn)生了Y方向(如垂直振動(dòng)方向)的模擬虛信號(hào)DLY，這些信號(hào)輸出到波形加法電路11L中。同時(shí)，由旋轉(zhuǎn)傳感器8所探測(cè)到的、涉及曲軸1的旋轉(zhuǎn)狀態(tài)的信號(hào)通過(guò)I/O接口19輸入到波形導(dǎo)出電路(waveform derivation circuit)10中。
同樣地，從波形產(chǎn)生電路10中供給±±余弦信號(hào)的該多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12R和從波形產(chǎn)生電路10中供給±±正弦信號(hào)的多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器13R都連接到控制器16中，通過(guò)該控制器可以輸入數(shù)字虛值。即，當(dāng)從控制器16的存儲(chǔ)器22中讀出的、與曲軸1的旋轉(zhuǎn)同步的數(shù)字虛值輸入到多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12R、13R中，多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12R根據(jù)±±余弦信號(hào)產(chǎn)生了X方向的模擬虛信號(hào)DRX，而多轉(zhuǎn)換器13R根據(jù)±正弦信號(hào)相應(yīng)地產(chǎn)生了Y方向的模擬虛信號(hào)DRY，這兩種信號(hào)輸入到波形加法電路11R中。
波形加法電路11L使來(lái)自左側(cè)振動(dòng)傳感器6L的模擬振動(dòng)信號(hào)WDL和來(lái)自多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12L和13L的模擬虛信號(hào)DLX和DLY輸入并且合成這些同步模擬波形，從而從模擬振動(dòng)信號(hào)中除去模擬虛信號(hào)部分，并且在左側(cè)支承件2L處產(chǎn)生原始不穩(wěn)定信號(hào)WL。
同樣地，波形加法電路11R使來(lái)自左側(cè)振動(dòng)傳感器6R的模擬振動(dòng)信號(hào)WRL和來(lái)自多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12R和12L的模擬虛信號(hào)DRX和DRY輸入并且合成這些同步模擬波形，從而從模擬振動(dòng)信號(hào)中除去模擬虛信號(hào)部分，并且在右側(cè)支承件2R處產(chǎn)生原始不穩(wěn)定信號(hào)WR。
波形加法電路11L、11R輸出模擬原始不穩(wěn)定信號(hào)，這些信號(hào)相應(yīng)地輸入到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器14L、14R中。每個(gè)轉(zhuǎn)換器A/D14L、14R的輸出側(cè)通過(guò)數(shù)字濾波器15L、15R連接到控制器16的CPU數(shù)據(jù)總線23中。借助于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器14L、14R進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換的初始不穩(wěn)定信號(hào)WL、WR借助于數(shù)字濾波器15L、15R減少了噪聲，從而可以由控制器16讀出。
接下來(lái)，描述測(cè)量曲軸1的初始不穩(wěn)定。
在如圖1所示的、由左和右支承件2L、2R所支撐的狀態(tài)時(shí)，借助于電馬達(dá)17使曲軸1以預(yù)定數(shù)目的轉(zhuǎn)數(shù)進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。這時(shí)，由于曲軸1產(chǎn)生了動(dòng)態(tài)不穩(wěn)定，因此沿著離心力方向上的力沿圓周方向移動(dòng)。這時(shí)的慣性力通過(guò)支承件2L和2R及彈簧4L&5L和4R&5R作用在安裝底座3L、3R上。安裝底座3L、3R的振動(dòng)速度由振動(dòng)傳感器6L、6R來(lái)探測(cè)，響應(yīng)這些振動(dòng)速度，相應(yīng)地產(chǎn)生模擬振動(dòng)信號(hào)WDL、WDR。這些模擬振動(dòng)信號(hào)WDL、WDR在放大電路9L、9R中相應(yīng)地被放大，然后輸入到波形加法電路11L、11R中。
另一方面，曲軸1的光標(biāo)記7由光傳感器8來(lái)探測(cè)。即，每當(dāng)旋轉(zhuǎn)光標(biāo)記7變成面對(duì)光傳感器8時(shí)，光傳感器8產(chǎn)生了光傳感器信號(hào)脈沖WK。該信號(hào)WK輸入到控制器16的I/O接口19中?？刂破?6根據(jù)光傳感器信號(hào)脈沖WK在CPU20中探測(cè)產(chǎn)生脈沖時(shí)開(kāi)始的曲軸1的旋轉(zhuǎn)位置θ和從脈沖之間的消逝時(shí)間開(kāi)始的曲軸1的旋轉(zhuǎn)速度N。
當(dāng)軸軸1的旋轉(zhuǎn)速度N到達(dá)可測(cè)量范圍時(shí)，根據(jù)所試驗(yàn)的曲軸類型及旋轉(zhuǎn)位置？θ和光傳感器8所探測(cè)到的曲軸1的旋轉(zhuǎn)速度N，可以從存儲(chǔ)器22中讀出數(shù)字虛值信息。這種數(shù)字虛值信息可以轉(zhuǎn)移到多模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器12L、12R、13L和13R中，在這里，是以所形成的±±余弦曲線和±±正弦曲線為基礎(chǔ)的。在與曲軸1的旋轉(zhuǎn)同步的波產(chǎn)生電路10中，它們被轉(zhuǎn)換成模擬虛信號(hào)DLX、DLY、DRX和DRY，然后相應(yīng)地輸出到波加法電路11L、11R中。
波形加法電路11L使從振動(dòng)傳感器6L發(fā)送出的模擬振動(dòng)信號(hào)WDL的波形和虛值信號(hào)DLX、DLY的波形同步并進(jìn)行合成。借助于這種合成，從模擬振動(dòng)信號(hào)WDL的波形中去掉模擬虛信號(hào)部分DLX、DLY，從而得到模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)WL。這種來(lái)自波形加法電路11L的模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)WL借助于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)化器14L來(lái)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)化，從而得到數(shù)字初始不穩(wěn)定值。這種數(shù)字初始不穩(wěn)定值輸入到控制器6，因此在圖1的曲軸1的左部分處得到初始不穩(wěn)定的校正量和角度位置是可能的。
同樣地，波形加法電路11R使從振動(dòng)傳感器6R發(fā)送出的模擬振動(dòng)信號(hào)WDR的波形和虛信號(hào)DRX、DRY的波形根據(jù)由光傳感器8所探測(cè)到的旋轉(zhuǎn)位置？θ和旋轉(zhuǎn)速度N來(lái)同步并進(jìn)行合成。借助于這種合成，從模擬振動(dòng)信號(hào)WDR的波形中去掉模擬虛信號(hào)部分DRX、DRY，從而得到模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)WR。這種來(lái)自波形加法電路11R的模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)WR借助于模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)化器14R來(lái)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)化，從而得到數(shù)字初始不穩(wěn)定值。這種數(shù)字初始不穩(wěn)定值輸入到控制器16，因此在圖1的曲軸1的右部分處得到初始不穩(wěn)定的校正量和角度位置是可能的。
這里，初始不穩(wěn)定信號(hào)WL、WR和不穩(wěn)定虛信號(hào)DL、DR之間的關(guān)系示出在圖3中。注意到，在附圖中，圖3A示出了處于左側(cè)支承件2L處的狀態(tài)，而圖3B示出了處于右側(cè)支承件2R處的狀態(tài)。還注意到，為了更加清楚地理解這種關(guān)系，與虛信號(hào)部分DL、DR相對(duì)照，初始不穩(wěn)定部分WL、WR以放大的方式進(jìn)行放大圖示。振動(dòng)傳感器6L、6R探測(cè)WDL、WDR，而WDL、WDR是上面兩部分矢量的總和。因此，根據(jù)傳統(tǒng)第三方法，借助于上面所描述的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器14L、14R進(jìn)行測(cè)量的足尺不得不形成得與最大可能WDL、WDR相一致，因此不能得到非常好的清晰度。
相反，根據(jù)本發(fā)明，輸入到模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)化器14L、14R中的模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)WL、WR借助于波形加法電路11L、11R去掉其值比初始不穩(wěn)定信號(hào)大得多的虛部分，因此，與上面所描述的傳統(tǒng)第三方法相比，借助于使比WDL、WDR小得多的初始不穩(wěn)定部分WL、WR的最大可能尺寸大小與借助于每個(gè)模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器14L、14R來(lái)進(jìn)行測(cè)量的足尺相一致，可以大大地提高清晰度。其結(jié)果是，即使如果發(fā)生主體旋轉(zhuǎn)，其中預(yù)定不穩(wěn)定較大，但是與上面所描述的傳統(tǒng)方法相比，這種不穩(wěn)定可以減少到非常小。
權(quán)利要求
1．一種測(cè)量測(cè)試件的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的方法，它包括旋轉(zhuǎn)該測(cè)試件；借助于檢測(cè)該件的振動(dòng)來(lái)得到模擬振動(dòng)信號(hào)；檢測(cè)該件的旋轉(zhuǎn)位置，同時(shí)根據(jù)旋轉(zhuǎn)位置從存儲(chǔ)器中讀出數(shù)字虛數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)與保留在該件中的預(yù)定不穩(wěn)定相一致；把數(shù)字虛數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬虛信號(hào)，從模擬振動(dòng)信號(hào)中減去模擬虛信號(hào)，從而產(chǎn)生模擬初始不穩(wěn)定性信號(hào)，并且把模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字初始不穩(wěn)定信號(hào)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，包括首先為若干不同種測(cè)試件儲(chǔ)存數(shù)字虛數(shù)據(jù)，并且有選擇地讀出與測(cè)試中的該件相一致的數(shù)字虛數(shù)據(jù)。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，它包括借助于如下步驟得到虛數(shù)據(jù)把數(shù)值等于預(yù)定不穩(wěn)定的虛重量加入到主測(cè)試件中，并且使該件平衡；去掉該虛重量，并且旋轉(zhuǎn)該件；檢測(cè)該件的振動(dòng)從而得到模擬振動(dòng)信號(hào)；及把該信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字振動(dòng)信號(hào)。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，在該方法中，借助于初始不穩(wěn)定性信號(hào)的模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器所測(cè)得的足尺與信號(hào)的接近最大值相一致。
5．如前述權(quán)利要求任一所述的方法，它包括把模擬虛信號(hào)分成與垂直振動(dòng)方向相一致的分量，這些分量借助于相應(yīng)的余弦波和正弦波信號(hào)來(lái)產(chǎn)生。
6．一種用來(lái)測(cè)量測(cè)試件的旋轉(zhuǎn)不穩(wěn)定性的裝置，它包括旋轉(zhuǎn)支撐部分，它支撐測(cè)試件；旋轉(zhuǎn)該件的裝置；旋轉(zhuǎn)傳感器，它設(shè)置來(lái)探測(cè)測(cè)試件的旋轉(zhuǎn)角度位置，并且產(chǎn)生位置信號(hào)；振動(dòng)傳感器，它設(shè)置來(lái)通過(guò)支撐部分探測(cè)該件的振動(dòng)量并且產(chǎn)生模擬振動(dòng)信號(hào)；存儲(chǔ)器，它儲(chǔ)存與保留在該件內(nèi)的預(yù)定不穩(wěn)定性相一致的數(shù)字虛數(shù)據(jù)；數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，根據(jù)來(lái)自旋轉(zhuǎn)傳感器的旋轉(zhuǎn)位置，它把從儲(chǔ)存器中讀出來(lái)的數(shù)字虛數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成模擬虛信號(hào)；波合成電路，它設(shè)置來(lái)接受來(lái)自振動(dòng)傳感器的模擬振動(dòng)信號(hào)和來(lái)自數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器的模擬虛信號(hào)，并且從振動(dòng)信號(hào)中去掉虛信號(hào)，從而產(chǎn)生模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)；及模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換器，它設(shè)置來(lái)接受來(lái)自波合成電路中的模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)，并且把模擬初始不穩(wěn)定信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字初始不穩(wěn)定信號(hào)。
7．如權(quán)利要求6所述的裝置，在該裝置中，數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器包括第一多數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，它設(shè)置來(lái)從與一個(gè)方向的振動(dòng)分量相一致的數(shù)字虛數(shù)據(jù)中形成余弦波信號(hào)；及第二數(shù)字-模擬轉(zhuǎn)換器，它設(shè)置來(lái)從與垂直于第一方向分量的、第二方向的振動(dòng)分量相一致的數(shù)字虛數(shù)據(jù)中產(chǎn)生正弦波信號(hào)。
8．如權(quán)利要求6所述的裝置，在該裝置中，用來(lái)旋轉(zhuǎn)測(cè)試件的裝置包括電馬達(dá)。
全文摘要
一種測(cè)量動(dòng)平衡的方法及其測(cè)量裝置,涉及預(yù)定不穩(wěn)定性的數(shù)據(jù)作為虛值信息儲(chǔ)存在存儲(chǔ)器中。作為旋轉(zhuǎn)體的曲軸的振動(dòng)借助于振動(dòng)傳感器來(lái)探測(cè),得到模擬振動(dòng)信號(hào)。曲軸的旋轉(zhuǎn)角位置借助于光傳感器來(lái)探測(cè),響應(yīng)這種旋轉(zhuǎn)角位置,上述虛值信息借助于多模擬－數(shù)字轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成模擬虛信號(hào)DLX、DLY、DRX和DRY,并且從模擬振動(dòng)信號(hào)中去掉這些信號(hào),從而得到模擬初始不穩(wěn)定信號(hào),這些不穩(wěn)定信號(hào)借助于數(shù)字－模擬轉(zhuǎn)換器來(lái)進(jìn)行轉(zhuǎn)換,從而得到數(shù)字初始不穩(wěn)定性值。
文檔編號(hào)G01M1/30GK1313509SQ0111182
公開(kāi)日2001年9月19日 申請(qǐng)日期2001年3月13日 優(yōu)先權(quán)日2000年3月13日
發(fā)明者三浦博樹(shù) 申請(qǐng)人:國(guó)際計(jì)測(cè)器株式會(huì)社