專利名稱：用于測量由旋轉構件失衡產生的力的設備的制作方法
技術領域：
本發明涉及用于測量由旋轉構件失衡產生的力的設備。
背景技術：
從EP 1108204B1中可知用于測量由旋轉構件失ff產生的力的設 備。已知的用于測量由旋轉構件失衡產生的力的設備包括測量軸和 支撐部件，該測量軸被支撐在可繞其軸線旋轉的旋轉安裝件中并且 旋轉構件固定到測量軸上用于測量操作，該支撐部件具有測力傳感 器且用于將測量軸支撐在固定框架上，其中，支撐部件具有中間框 架，測量軸被支撐在該中間框架上且位于設有測力傳感器的安裝平 面中，另外，測量軸和中間框架分別在由支撐桿形成的各自的有效 安裝位置被支撐在中間框架和固定框架上。
已知的設備提供了具有高精度的測量結果。
發明內容
本發明的目的是提供一種在本說明書的技術領域部分所述類型 的設備，該設備具有緊湊型結構且易于生產。
該目的通過如下方案實現 一種用于測量由旋轉構件失衡產生 的力的設備，包括測量軸，其被支撐在能夠圍繞其軸線旋轉的旋 轉安裝件中，所述旋轉構件固定在所述測量軸上用于測量操作，以 及具有測力傳感器的支撐部件，所述支撐部件用于將所述測量軸支 撐在固定框架上，其中所述支撐部件具有中間框架，所述測量軸被 支撐在所述中間框架上且位于設有測力傳感器的安裝平面中，所述 中間框架經由另 一個測力傳感器并且經由第 一對支撐桿和樞軸支撐 在所述固定框架上，所述旋轉安裝件在相對于所述安裝平面的軸向間距處固定地連接到剛性保持裝置上，其中，所述測力傳感器設置 在所述安裝平面中，所述保持裝置經由第二對支撐桿和樞軸支撐在 所述中間框架上，所述支撐桿由設置在相關聯的樞軸之間的剛性且 平的構件形成，并且所述樞軸為具有凹形橫截面的線性延伸的薄弱 位置的形式，其具有基本上垂直于施加到所述測力傳感器上的力有 效的方向上延伸的軸線，并且另外，所述測量軸和所述中間框架分 別在由支撐桿形成的各自的有效安裝位置被支撐在所述中間框架和 所述固定框架上，連接所述第二對支撐桿到所述保持裝置上的兩個 樞軸中的每一個的第一部分形成在所述保持裝置的材料中，并且所 述樞軸的剩余的第二部分形成在各個支撐桿的材料中。還公開了本 發明的有利的變型。
中間框架經由 一 對支撐桿支撐在固定框架上并且在支撐桿的各 自的端部處樞轉。測量軸也經由 一 對支撐桿支撐在中間框架上并且 在桿的端部處樞轉。各個樞軸的軸線垂直于施加到測力傳感器上的 力以及測量軸的軸線所在的平面延伸。將中間框架支撐在固定框架 上的 一對支撐桿同時能夠為中間框架在固定框架上提供平行導向。 出于該目的，支撐桿以相互平行的關系延伸。但是，支撐桿也可以 被設置成相對于彼此成一角度，其中，該角度的頂點優選在測量軸 的軸線上或者靠近測量軸的軸線。這樣，支撐桿的樞軸位于從俯視
圖中觀察的支撐桿的梯形(trapezium)布置的角部中。該布置使得 有效安裝位置在旋轉構件的外側處。測量軸在中間框架上的有效安 裝位置在旋轉構件中，特別是在平衡平面之間，但該有效安裝位置 也能夠由支撐桿形成，所述支撐桿相對于彼此成一角度并且其樞軸 位于從俯視圖中觀察的支撐桿的梯形布置的角部中。優選地，支撐 桿是不易撓曲的平的構件的形式，例如為片狀金屬構件、鑄件、軋 制的平的構件等，其與樞軸一起確保力以期望的方式，例如基本上 線性地和同軸地施加到測量傳感器上。用于測量軸的支撐布置，即 測量軸被可旋轉地支撐在其中的旋轉安裝件、連接旋轉安裝件到支 撐桿的保持裝置、支撐桿、相關聯的樞軸和中間框架可以一體制造，特別是由單一的鑄件制造。平的構件是不易撓曲的并且僅僅基本上 線性地延伸的置于中間的樞軸是可彈性撓曲的且形成樞軸彈簧。樞 軸可以由在各個不易撓曲的平的構件之間的薄弱位置(例如縮窄部) 形成。這在不易撓曲的平的構件之間形成可彈性撓曲的樞軸軸線。 然后，如上所述，平行的或成一角度的相應的布置提供期望的有效 安裝位置，所述有效安裝位置形成沿各自的安裝平面線性地延伸的 安裝軸線。
有效安裝位置也是平衡機械的主框架計算機所考慮的測量位置 并且所述測量位置表示有效安裝位置。
連接 一 對支撐桿到旋轉安裝件的兩個樞軸中的每 一 個都被部分 地形成為保持裝置的結構中的 一部分，該保持裝置固定地連接到旋 轉安裝件，樞軸的剩余部分形成在相關聯的支撐桿的結構中。
優選地，每個樞軸用作樞軸彈簧并且具有凹形、特別是半圓形 的橫截面。形成在保持裝置的結構和相關聯的支撐桿的結構中的兩
橫截面。
以下通過參照附圖的實施方式更加詳細地描述本發明，其中
圖1示意性地示出本發明能夠被實施的第一實施方式，
圖2示意性地示出本發明能夠被實施的第二實施方式，
圖3示意性地示出本發明能夠被實施的第三實施方式，
圖4是實施本發明時測量裝置的俯視透視圖，
圖5示出本發明的測量軸的支撐裝置的俯視圖，以及
圖6是圖5的支撐裝置的透視圖。
具體實施例方式
附圖中示出了用于失衡測量的旋轉構件1的示意圖，該旋轉構 件1通過夾緊部件(未示出)以已知的方式固定到測量軸2上。測量軸2可旋轉地支撐在固定框架6處。該固定框架6可以包括車輪 平衡機械的機架。在下文中將要更加詳細描述的支撐部件3被用來 提供支撐，該支撐部件3還具有測力傳感器4、 5。支撐部件3可以 具有管狀旋轉安裝件26，測量軸2可旋轉地支撐在該旋轉安裝件26 中。用于接收測量軸2的旋轉安裝件26在第一安裝平面8內經由測 力傳感器4剛性地支撐在中間框架7上。此外，形成一對支撐桿并 且以一定角度相對于彼此延伸的支撐桿13、 14在另一個安裝平面9 內提供有效支撐位置(virtual support location) 24。支撐位置24用 作樞軸線，該樞軸線垂直于測量軸2的軸線23并且垂直于由失tf測 量產生的反作用力施加在測力傳感器4上的方向延伸。支撐桿13、 14在其端部處(通過樞軸19和22 )可樞轉地連接到中間框架7,并 且(通過樞軸20、 21 )可樞轉地連接到用于測量軸2的旋轉安裝件 26。樞軸19至22的樞軸線平行于形成在有效安裝位置24的樞軸線 延伸。有效安裝位置24可以在旋轉構件1和安裝平面8之間，其中 測力傳感器4和5設置在安裝平面8中(圖1 )。但是，有效安裝位 置24也可以設置在旋轉構件的區域中，特別是設置在平衡平面27 和28之間，其中，例如通過選配平衡配重來執行平衡過程(圖2)。
中間框架7經由測力傳感器5支撐在固定框架6上。測力傳感 器5可以設置在與測量軸2垂直的安裝平面8中。但是，測力傳感 器5也可以沿著測量軸2的軸向移位并設置在另一個安裝平面內。 優選地，測力傳感器4和5被設置成在同一方向上靈敏，其中，施 加到傳感器上的力在該方向上起作用。另外，中間框架7經由一對 支撐桿(支撐桿11和12)支撐在固定框架6上。支撐桿ll、 12在 端部處(通過樞軸15、 16 )可樞轉地連接到固定框架6并且(通過 樞軸17、 18)可樞轉地連接到中間框架7。中間框架7是剛性安裝 單元形式，或者是剛性且不易撓曲的安裝框架形式。
在圖1和2以及圖4至6的實施方式中，支撐桿11和12基本 上平行于彼此并且平行于測量軸2的軸線23延伸。因此，支撐桿11 和12形成用于使失衡測量過程中產生的反作用力施加到測力傳感器5的平行導桿裝置，這樣，反作用力被沿著基本上垂直于測量軸2 的軸線23的方向引導。
在圖3的實施方式中，兩個支撐桿11和12相對于彼此成銳角 設置，該銳角的頂點在測量軸2的軸線23上或者在軸線23附近。 該頂點在安裝平面10中形成另一個有效安裝位置25,該安裝平面 10垂直于測量軸2延伸并且在旋轉構件1的外側。
有效安裝位置25也具有樞軸線的特性，該樞軸線垂直于測量軸 2的軸線23并且垂直于施加到測力傳感器4和5上的力的方向。在 所示的實施方式中，這些力在安裝平面8中施加到測力傳感器4和5 上并且優選在同軸方向上起作用。為了在各個有效安裝位置24、 25 處形成樞軸線特性，樞軸15至22的樞軸線平行于彼此，垂直于測 量軸2的軸線23并且相對于在安裝平面8內施加到測力傳感器4和 5上的反作用力的方向延伸。
在圖3的實施方式中，具有安裝位置24和25的安裝平面9和 10i殳置在^:轉構件1的兩側，即在^t轉構件的內側和外側處。有效 安裝位置24和25具有有效測量位置的特性。與內側安裝位置24相 關聯的力L施加到測力傳感器5，與安裝位置25相關聯的力R施加 到測力傳感器4。測力傳感器產生相應的測量傳感器信號L'和R'。 有效安裝位置24和25也被用作有效測量位置的事實是基于以下原 因，當由旋轉構件失衡產生的離心力在左側平衡平面9中有效時， 測力傳感器5就會產生與離心力的大小成比例的測量信號L',而測 力傳感器4不會傳送任何信號。如果由旋轉構件失衡產生的離心力R 作用在右邊外側安裝平面10中，那么只有測力傳感器4產生成比例 的測量信號R',而測力傳感器5不會產生任何信號。這樣就提供了 懸臂式支撐部件，其中，旋轉構件1上的平衡平面27和28在有效 測量位置或有效測量平面之間，所述有效測量平面等同于安裝平面9 和10,如圖3和4所示。當由旋轉構件失衡產生的力作用在安裝平 面9與IO之間時，在這些平面(有效測量平面)中作用的安裝力被 相應于從力的施加位置的安裝間距分割，并且通過測力傳感器4和5輸出相應的測量傳感器信號。
在實施方式中，中間框架7通過一對支撐桿11和12支撐在固
定框架6上，測量軸2的管狀旋轉安裝件26通過一對支撐桿13和 14支撐，如圖所示中間框架7在測量軸2的軸向上設置在旋轉安裝 件26的后面。
支撐桿11至14可以由具有剛性且不易撓曲結構的平的構件形 成。平的構件可以由單件形成，其中相應的樞軸由線性薄弱位置形 成，例如為縮窄部的形式。如圖4所示，保持板33也可以由形成支 撐桿11至14的平的構件的單件形成。保持板33是保持裝置29的 組成部件。保持板33例如通過焊接固定地連接到管狀旋轉安裝件 26。另外，也可以提供角式支撐構件34,其是保持裝置29的組成部 件，該角式支撐構件34也例如通過焊接固定地連接到保持板33和 旋轉安裝件26。圖4示出了上部角式支撐構件34。另外，也可以提 供下部角式支撐構件。上部和下部角式支撐構件也可以包括一個角 形部分，其中，旋轉安裝件26被引導通過角形部分中的開口并且例 如通過焊接固定地連接到角形部分。這使得保持裝置29在兩個樞軸 20和21之間剛性且不易撓曲地連接到旋轉安裝件26。樞軸20和21 分別設置在兩個支撐桿13和14與保持板33之間。如圖5和6所示， 兩個樞軸20和21的凹形表面具有形成在保持板33的材料中并且形 成保持板33的側邊的部分42。樞軸20和21以及其它樞軸15-19、 22的橫截面是半圓形的，部分42的橫截面是大致四分之一圓形。樞 軸20和21的表面的剩余部分43形成在支撐桿13和14中。部分42 的表面大致面向安裝平面8,其中，測力傳感器4、 5設置在該安裝 平面8中。在本發明的優選實施方式中，圖5和6中所示的全部支 撐件(包括旋轉安裝件26、保持裝置29、支撐桿11-14和樞軸15-22) 由單件形成，特別地由鑄件形成。所有凹形樞軸15-22的表面設置在 支撐組件的外側表面上，如圖5和6所示。這種布置使制造工藝更 加容易。在實踐的方式中，測量軸2通過整個支撐部件3支撐在固 定框架6上，并且整個支撐部件3預先確定有效安裝位置和測量位置，所述整個支撐部件3可以由單件形成。
固定板37、 38和40、 41也可以由形成支撐組件的單個鑄件形 成。固定板37、 38例如通過螺紋連接件或一些其它方式固定地連接 到固定框架6。固定板37和38形成用于支撐桿臂的固定位置，所述 支撐桿臂由支撐桿11和12形成，中間框架7通過支撐桿臂支撐在 固定框架6上。在固定板37和38與形成支撐桿11和12的平的構 件之間設置樞軸15和16,樞軸15和16由線性薄弱位置或縮窄部形 成。所述薄弱位置具有凹形，特別是半圓形的橫截面。
兩個固定板40和41也由一個部分形成，并且設置在中間框架7 的側表面上。樞軸17和18由兩個固定才反40和41與支撐^干11和12 之間的薄弱位置或縮窄部形成。樞軸19和22由用于形成支撐桿13 和14的平的構件之間的薄弱位置或縮窄部形成。
在實踐的方式中，測量軸2通過整個支撐部件3支撐在固定框 架6上，并且整個支撐部件3預先確定有效安裝位置和測量位置， 所述整個支撐部件3可以由單件形成。
從圖中同樣也可以看出，兩個測力傳感器4、 5設置在作用線中， 其中，測力傳感器4設置在旋轉安裝件6和中間框架7的內側之間， 測力傳感器5設置在中間框架7的外側或固定板41 (圖4)與固定 框架6之間。待測量的力沿著一個同軸作用線作用在測量傳感器4、 5上。設置電機30用于驅動測量軸2，該電機30經由帶傳動裝置31 驅動測量軸。電機30經由懸臂32安裝到旋轉安裝件26。該安裝布 置使測量結果不受由于電機驅動產生的干擾的影響。
沿軸向可以看出，本發明為將測量軸2支撐在固定框架6上提 供了緊湊型支撐部件3。結合減小的力的動態性，尤其是當測量軸2 以懸臂關系被支撐時，所述緊湊型支撐部件3導致受到力傳感部 件(force pick-up means )的靈敏度變化的影響減小，該靈敏度的變 化例如由于溫度、時效、沖擊、過載、運輸振動和濕度的不同效應 引起；在運輸和安裝機械之后移動測力傳感器和對測量布置進行重 新調節操作的必要性降低；維護成本降低；測量準確度得到改進；模數轉換器在對模擬測量信號進行數字轉換時對分辨率的需求水平 以及所涉及的緊湊型結構形成的測量平面對大的有效間距的需求水 平降低。雖然測量軸被支撐在臥位，但該布置提供了減小的力的動 態性，其類似于具有位于旋轉構件兩側處的兩個安裝位置的測量布 置的力的動態性。
權利要求
1.一種用于測量由旋轉構件失衡產生的力的設備，包括測量軸(2)，其被支撐在能夠圍繞其軸線(23)旋轉的旋轉安裝件(26)中，所述旋轉構件(1)固定在所述測量軸(2)上用于測量操作，以及支撐部件(3)，其具有測力傳感器(4，5)并用于將所述測量軸(2)支撐在固定框架(6)上，其中所述支撐部件(3)具有中間框架(7)，所述測量軸(2)被支撐在所述中間框架(7)上且位于設有測力傳感器(4)的安裝平面中，所述中間框架(7)經由另一個測力傳感器(5)并且經由第一對支撐桿(11，12)和樞軸(15-18)支撐在所述固定框架(6)上，所述旋轉安裝件(26)在相對于所述安裝平面(8)的軸向間距處固定地連接到剛性保持裝置(29)，其中，所述測力傳感器(4，5)設置在所述安裝平面(8)中，所述保持裝置(29)經由第二對支撐桿(13，14)和樞軸(19-22)支撐在所述中間框架(7)上，所述支撐桿(11-14)由設置在相關聯的樞軸(15-22)之間的剛性且平的構件形成，并且所述樞軸(15-22)為具有凹形橫截面的線性延伸的薄弱位置的形式，其具有基本上垂直于施加到所述測力傳感器(4，5)上的力作用方向上延伸的軸線，并且所述測量軸(2)和所述中間框架(7)分別在由支撐桿(11，12，13，14)形成的各自的有效安裝位置(24，25)被支撐在所述中間框架(7)和所述固定框架(6)上，其特征在于，連接所述第二對支撐桿(13，14)到所述保持裝置(29)上的兩個樞軸(20，21)中的每一個的第一部分(42)形成在所述保持裝置(29)的材料中，并且所述樞軸的剩余的第二部分(43)形成在各個支撐桿(13，14)的材料中。
2. 根據權利要求1所述的設備，其特征在于，所述部分(42, 43)具有大致相同的尺寸。
3. 根據權利要求1或2所述的設備，其特征在于，每個樞軸 (15-22)具有半圓形的橫截面。
4. 根據權利要求1至3中任一項所述的設備，其特征在于，所 述保持裝置(29)在俯視圖中呈三角型并且包括固定地連接到保持 板(33)的角式支撐構件(34),所述保持板(33)垂直于所述測 量軸(2)的軸線(23)的方向延伸，所述樞軸(20， 21)的第一部 分(42)形成在所述保持板(33)的材料中。
5. 根據權利要求1至4中任一項所述的設備，其特征在于，所 述樞軸(20， 21)的第一部分(42)形成所述保持板(33)的側邊， 所述樞軸(20, 21)的第一部分(42)的表面基本上朝向所述安裝 平面(8)，所述測力傳感器(4, 5)設置在所述安裝平面(8)中。
6. 根據權利要求1至5中任一項所述的設備，其特征在于，所 述測力傳感器(4， 5)的設置使得在測量過程中施加到所述測力傳 感器(4， 5)上的力的方向相同，特別地沿著一條作用線。
7. 根據權利要求1至6中任一項所述的設備，其特征在于，所 述旋轉安裝件(26)、所述保持裝置(29)、所述支撐桿(11-14) 和相關聯的樞軸(15-22)由單件形成，特別地由單一的鑄件形成。
8. 根據權利要求1至7中任一項所述的設備，其特征在于，所 述凹形樞軸(15-22 )的表面設置在所述支撐部件(3 )的外側表面上。
9. 根據權利要求1至8中任一項所述的設備，其特征在于，所 述樞軸(15-22)能夠用作樞軸彈簧。
全文摘要
用于測量由旋轉構件失衡產生的力的設備，包括測量軸(2)，其支撐在能繞軸線(23)旋轉的旋轉安裝件(26)中，旋轉構件(1)固定到測量軸用于測量操作，和具有測力傳感器(4，5)且將測量軸支撐到固定框架(6)的支撐部件(3)，支撐部件有中間框架(7)，測量軸支撐在中間框架上且在設有測力傳感器(4)的安裝平面，中間框架經另一測力傳感器(5)并經一對支撐桿(11，12)和樞軸(15-18)支撐到固定框架，旋轉安裝件在相對于設有測力傳感器的安裝平面(8)的軸向間距處固定連接到剛性保持裝置(29)，保持裝置經一對支撐桿(13，14)和樞軸(19-22)支撐到中間框架，支撐桿(11-14)由設在樞軸(15-22)之間的剛性平的構件形成。
文檔編號G01L1/00GK101620017SQ20091013746
公開日2010年1月6日 申請日期2009年4月29日 優先權日2008年7月3日
發明者L·古奇阿蒂諾, P·索特吉烏 申請人:施耐寶儀器股份有限公司