Primära examinator: Laroche, Eugene R.
Assistenten examinator: Lee, Benny
Advokat, Agent eller firma: Krass andamp; Ung
Påståenden:
Vi hävdar:
1. en balanserande maskin för automatiskt fastställande av obalans placeringen av en roterande del och automatiskt stopp nämnda del med platsen obalans i en förutbestämd position, bestående av:
en stillastående ram;
uthärda innebär för rotatably stöder den roterande delen att vara balans på nämnda stationära ram;
drivmotorn innebär för roterande den roterande delen;
givare innebär omhändertas på sade med medel för avkänning av roterande obalans av den roterande delen och för att producera en elektrisk obalans-signal som är proportionell mot den roterande obalansen;
hastighet kontroll innebär ansluten till sa drivmotorn innebär för styrning av nominella hastigheten av rotation av den roterande delen av nämnda drivmotorn;
hastighet beräkning innebär ansluten till sade givare innebär för beräkning av den faktiska hastigheten på rotationen av den roterande delen från sade elektrisk obalans signal;
retardation tid beräkning innebär ansluten till sade givare innebär och sade hastighet beräkning innebär för beräkning av tiden till att retardera sade roterande del med en förutbestämd retardation hastighet att stoppa den roterande delen med platsen obalans i en förutbestämd position, sade retardation time beräkning innebär att bestämma retardationstid från sade elektrisk obalans signal och sa beräknade faktiska varvtal; och retardation innebär ansluten till nämnda retardationstid beräkning innebär och sade varvtalsreglering innebär för saktar in sa kör motor innebär nämnda förutbestämda retardation takt börjar på nämnda tid beräknas för att börja bromsa den roterande delen.
2. balansera maskinen som hävdade i anspråk 1, vari sade givaren medel inkluderar en piezoelektrisk kristall omhändertas på nämnda uthärda hjälpmedel och lyhörda för den roterande obalansen av den roterande delen för att producera en elektrisk signal, en anti-aliasing filter har en ingång får sade elektrisk signal av nämnda piezoelektrisk kristall och med en effekt, och en analog till digital omvandlare har en analog ingång ansluten till sade utdata av nämnda kantutjämning filter och en digital utgång för producera sade elektrisk obalans signal.
3. balansera maskinen som hävdade i anspråk 1 vari drive motor är en DC stegmotor.
4. balansera maskin som hävdade i anspråk 1, ytterligare bestående av:
en mikroprocessor enhet inklusive en centralenhet, ett Läs enda minne, ett minne och en klocka, att ha ett program som lagras i nämnda Läs bara minne för att kontrollera nämnda mikroprocessor enhet att förkroppsliga nämnda speed control medel, sade hastighet beräkning innebär och sade retardation tidberäkningen innebär.
5. balansera maskinen som hävdade i yrkande 4, vari nämnda retardation innebär består av en förutbestämd drive-funktionen för producerar en linjärt varierande hastighet som sagt förutbestämda retardation hastighet.
6. balansera maskinen som hävdade i yrkande 5, vari nämnda förutbestämda drive funktion sträcker sig över en integral numrera av rotationer av den roterande delen.
7. balanserande maskin som hävdade i yrkande 4, ytterligare bestående av:
visuellt hjälpmedel ansluten till sa mikroprocessor enhet för att visa den faktiska hastigheten på rotationen av delen, mängden obalans och platsen för obalansen.
8. balansera maskinen som hävdade i anspråk 7, vari nämnda visuellt hjälpmedel består av en videomonitor.
9. balanserande maskin som hävdade i anspråk 1, ytterligare bestående av:
provtagning innebär ansluten till sa givare innebär för provtagning minst två separata uppsättningar av diskreta sekventiell prova delar av nämnda elektriska obalanserad signal vid en förutbestämd samplingsfrekvens;
minne betyder ansluten till sade provtagning innebär för lagring av minst två uppsättningar av diskreta sekventiell prov delar av nämnda elektriska obalanserad signal;
demodulerade genomsnittliga obalans komponent beräkning innebär ansluten till sade minne innebär för erinrar sade diskret sekventiell prov element och beräkning av komponenten demodulerade genomsnittliga obalans av varje lagras uppsättning diskreta sekventiell prova delar av nämnda elektriska obalanserad signal för respektive vinkelräta komponenter i en godtycklig referenssystem på ett förmodat hastighet som motsvarar sade nominell hastighet på nämnda hastighet kontroll innebär;
skillnaden vinkel beräkningen betyder ansluten till sade demodulerade genomsnittliga obalans komponent beräkning hjälpmedel för att beräkna skillnaden vinkeln mellan nämnda demodulerade genomsnittliga obalans komponent av diskreta sekventiell prov delar av nämnda elektriska obalanserad signal i förhållande till respektive vinkelräta komponenter av en godtycklig referenssystem för minst två uppsättningar av diskreta sekventiell prov element; och vari nämnda hastighet beräkning innebär är ansluten till sa skillnaden vinkel beräkningen innebär och beräknar nämnda faktiska hastighet anställa nämnda skillnaden vinkel; och vari sade retardation tidberäkningen medel är ansluten till sade demodulerade genomsnittliga obalans komponent beräkning innebär och beräknar sa dags att börja retardera sade roterande del anställa beräknade demodulerade obalans signalen korrigeras för sade beräknas faktisk hastighet.
10. balansera maskinen som hävdade i anspråk 9, vari:
sade hastighet beräkning medel beräknas enligt ekvation ##EQU5## där R = den faktiska hastigheten på rotationen av den roterande delen, M = förmodade numrera av rotationer av den roterande delen mellan mitten av ett första provutskrift och centrum för ett andra prov på nämnda nominella hastighet,
A = obalans vinkeln på ett första prov i radianer,
B = obalans vinkeln för ett andra prov i radianer, och
T = den totala längden av tid mellan mitten av ett första provutskrift och centrum för ett andra prov på nämnda nominella hastighet.
11. balansera maskinen som hävdade i anspråk 9, vari varje provuppsättning diskreta sekventiella steg består av fem hundra tolv steg som spänner över sexton rotationer av nämnda roterade del.
12. balanserande maskin som hävdade i anspråk 9, ytterligare bestående av:
en rotation axelgivare tillsammans för att drivas av den roterande delen för att generera en elektrisk signal vägledande av rotationshastighet av den roterande delen; och
nämnda provtagning innebär att vara ansluten till sade axelgivare whereby sade samplingsfrekvensen ligger i SYNKRONISM med nämnda elektrisk signal vägledande av rotationshastighet av den roterande delen.
13. balansera maskinen som hävdade i anspråk 9, vari:
sade demodulerade genomsnittliga obalans komponent beräkning innebär beräknar demodulerade genomsnittliga obalans komponenter av nämnda lagrade provningssatser enligt de ekvationer ##EQU6## där Axoch enyär respektive X och Y transportströmmen samordna komponenter av genomsnittet obalans signal beräknas från en motsvarande uppsättning prover,
N = antal diskreta prover per varv å nämnda nominella hastighet,
M = numrera av rotationer av delen per prov på nämnda nominella hastighet, och
S(im+j) = jth provet av nämnda prov delar av nämnda elektriska obalanserad signal av ith rotationen av del av nämnda motsvarande uppsättning prov element.
14. en metod för att automatiskt fastställa platsen obalans i en roterande del och positionering sade del med platsen obalans i en förutbestämd position, bestående av stegen i:
rotera en del balanseras mellan två axiellt motsatte sig lager på en förutbestämd antas vinkelformig hastighet;
avkänning av roterande obalans av den roterande delen på minst en av nämnda axiellt emot lager;
Generera en elektrisk obalans signal i proportion till den avkända roterande obalansen;
beräkning av den faktiska vinkelformig hastigheten av den roterande delen från sade obalanserad signal och sa förutbestämda antas vinkelformig hastighet;
beräkning av tid att börja bromsa den roterande delen på en förutbestämd hastighet för att stoppa den roterande delen med platsen obalans i en förutbestämd position från sa elektrisk obalans signal och sa beräknade faktiska vinkelformig hastighet; och
saktar in den roterande delen på sade förutbestämd hastighet när tiden når Beräknad tid att börja bromsa den roterande delen.
15. metoden som hävdade i yrkande 14, vidare bestående av stegen i:
provtagning första och andra separata uppsättningar av diskreta sekventiell prov delar av nämnda elektriska obalanserad signal vid repetitiva tidsintervall vid en förutbestämd samplingsfrekvens;
lagra i ett minne sa första och andra uppsättningar av diskreta sekventiell prov delar av nämnda elektriska obalanserad signal;
som erinrar om sa första uppsättning prov element från nämnda minne;
beräkning av demodulerade genomsnittet av elektrisk obalans signalen för sagt första uppsättning prov element i förhållande till respektive vinkelräta komponenter av en godtycklig referenssystem på förutbestämda antas vinkelformig hastighet från nämnda återkallade första uppsättning prov element;
som erinrar om sade andra uppsättning prov element från nämnda minne;
beräkning av demodulerade genomsnittet av elektrisk obalans signalen för nämnda andra uppsättning diskreta sekventiell prov element i förhållande till respektive vinkelräta komponenter av sagt godtycklig referenssystem på förutbestämda antas vinkelformig hastighet från nämnda återkallade andra uppsättning prov element;
beräkna skillnaden vinkeln mellan demodulerade genomsnittliga obalans signalen för respektive vinkelräta komponenter nämnda godtyckliga referenssystem för nämnda första och andra set prov element;
sade steg för beräkning av faktiska vinkelformig hastighet av den roterande delen anställa sade beräknas skillnaden vinkeln mellan demodulerade genomsnittliga obalans signalen för respektive vinkelräta komponenter nämnda godtyckliga referenssystem för nämnda första och andra set prov element; och
sa steg för beräkning av tid att börja bromsa den roterande del anställa sade beräknade demodulerade genomsnittet av elektrisk obalans signalen från en av nämnda första och andra uppsättningar av provet element korrigerat för sade beräknas faktiska vinkelformig hastighet.
16. metoden som hävdade i anspråk 15, vari den faktiska vinkelformig hastigheten beräknas enligt ekvation ##EQU7## där M = det förmodade antalet varv mellan mitten av ett första provutskrift och centrum för ett andra prov på nämnda förutbestämda förmodade vinkelformig hastighet,
En = beräknade obalans fasvinkel av nämnda första provet i radianer,
B = fasvinkeln beräknade obalans av nämnda andra prov i radianer, och
T = den totala längden av tid mellan mitten av ett första provutskrift och centrum för ett andra prov på nämnda förutbestämda förmodade vinkelformig hastighet.
17. metoden som hävdade i hävdar 15 vari varje de första och andra set innehåller fem hundra tolv repetitiva tidsintervall.
18. metoden som hävdade i anspråk 15, vari nämnda lagring steg och nämnda beräkningssteg utförs av en mikroprocessor.
19. metoden som hävdade i anspråk 15, vari Genomsnittligt transportströmmen komponenter för sagt först och andra uppsättningar beräknas enligt de ekvationer ##EQU8## där Axoch enyär respektive X och Y transportströmmen samordna komponenter av genomsnittet obalans signal beräknas från en uppsättning av prover,
N = antal diskreta prover per varv å på nämnda förutbestämda förmodade vinkelformig hastighet,
M = numrera av rotationer av delen per prov på nämnda förutbestämda förmodade vinkelhastighet, och
S(im+J) = längden på prov av nämnda prov delar av nämnda elektriska obalanserad signal av ith rotationen av del av nämnda motsvarande uppsättning prov element.
Beskrivning:
Närvarande uppfinningen allmänhet avser en dynamisk balansering maskin, och, närmare bestämt en automatisk digital dynamisk balansering maskin vari det beloppet och kantiga läge av obalans i en roterande del beräknas off line och delen är stoppad med obalansen i en förutbestämd position utan att använda en referens som märkning på den roterande delen.
I den dynamisk balansering av en roterande del såsom en elmotor armatur, delen är monterad på axeln mellan lager, roteras, och obalansen registreras av vibrationer eller kraft sensorer vid räntebärande placeringar. Flera metoder och enheter har utvecklats för att ange platsen för obalansen på en roterad del. Två tidiga typer av maskiner som ofta används i industrin användning stroboscopic och fotocell tekniker för att hitta obalansen. Dessa båda hade nackdelen att kräva att fysiska markeringar på den delen som roteras. Dessa maskiner också krävs visuell uppskattningar av obalans platsen och därför omfattades av operatörsfel.
Den mest avancerade maskinen av denna typ lämnas i U.S. Pat. Nr 4,419,894 till Matumoto, vari en omärkt arbetsstycket roteras, obalansen mäts och ligger, och arbetsstycket slutat med obalans i en förutbestämd riktning för efterföljande märkning och materiella massa tillägg eller borttagning. Denna maskin använder tredjeparts vibrationssensorer för att generera en analog obalans-signal som är sinusformad. En obalans fas puls genereras sedan elektroniskt en gång per cykel vid den positiva pågående zerocrossing av obalans signalen. Arbetsstycket är drivs av en stegmotor. Varje enhet puls levereras till stegmotor orsakar arbetsstycket att rotera en okänd men fast vinkel. En räknare, förinställd med ett tal som representerar en integrerad antal stepper motor drive pulser, räknas tillbaka vid varje stepper motor drive puls, från och med mottagandet av en obalans fas puls och roteras arbetsstycket stoppas när räknaren når noll. Det är en realtidsystem däri pulser som kommer från obalans sensorn används för att starta nedräkningen.
Det finns flera begränsningar och nackdelar som är förknippade med denna typ av maskin. Första, avsevärd tid krävs initialt ställa in maskinen för att maximera planet separation och Välj optimal räknarinställningarna acceleration och retardation skattesatser att minimera bälte slirning. Dessa justeringar måste göras för varje olika arbetsstycket typ mätt. Inställningarna bestäms av trial and error metoder som är besvärligt och tidskrävande.
Andra metoden Matumoto kontrollerar inte riktigheten av bestämning av rotationshastigheten och därför introducerar fel på grund av inneboende enhet bälte slirning mellan stepper motor disken och den drivna delen.
Tredje, mindre skillnader i armaturen diametrar kan införa fel i obalans positionering eftersom Matumoto maskinen inte mäta och utnyttja den faktiska roterande frekvensen av arbetsstycket.
Slutligen, eftersom den Matumoto metoden innebär tidskrävande inställningsstegen och inneboende fel för varje arbetsstycket, det medför betydande restriktioner i effektivitet för produktionslinje bearbetning.
Närvarande uppfinningen erbjuder en maskin för automatisk balansering och metod som övervinner de ovan identifierade nackdelar och nackdelar. Det är ett objekt av denna uppfinning att ge en dynamisk balansering maskin och en digital metod för att automatiskt fastställa beloppet och kantiga läge av obalans i roterande delar och stoppa delen med den obalans som korrekt placerad i en förutbestämd riktning för märkning och korrigering.
Det är ett mer ytterligare anmärker av denna uppfinning att tillhandahålla en automatisk balansering metod vari de vinkelformig hastigheten av den roterande delen mäts noggrant och en korrigering görs till den förmodade vinkelformig hastigheten för att exakt beräkna tid att avta och placera obalansen i en förutbestämd riktning.
Det är ett mer ytterligare anmärker av denna uppfinning att tillhandahålla en automatisk digital balanserande maskin som digitalt beräknar obalans fasvinkeln offline med hjälp av en mikroprocessor och visar obalansen av varje korrigering plan visuellt med hjälp av konventionella videoteknik.
Med detta ger närvarande uppfinningen en maskin och metod för att automatiskt bestämma placering och mängden obalans av en roterad del noggrant och effektivt. Uppfinningen innebär en unik kombination av steg för att avgöra den obalans läge och omfattning. Metoden består av följande operativa steg:
(a) roterande en del balanseras mellan två axiellt motsatte sig lager;
(b) genererar en elektrisk signal i proportion till rotary obalanserad vid ett av lagren;
(c) beräkna den faktiska vinkelformig hastigheten från en obalanserad signal och ett förutbestämt antas vinkelformig hastighet;
(d) beräkna den tid på sig att börja accelerationen av delen med en förutbestämd retardation hastighet för att stoppa delen med obalanserad läge i en förutbestämd position; och
(e) saktar in delen till förutbestämd kurs vid rätt tidpunkt.
En illustrativ och specifika förkroppsligandet av metoden uppfinningen består av följande steg:
(a) roterande delen mellan stationära lager,
(b) genererar en analoga elektriska obalans signal i proportion till de krafter som skapas av den roterande delen på uthärda platser,
(c) generera tidsintervall signaler synkront med rotationen,
(d) konverterar analoga obalans signalen till en digital signal,
(e) mäta och lagra ett första digitala signalen prov under en första uppsättning förutbestämda repetitiva tidsintervaller,
(f) mäta och lagra ett andra digitala prov under en sekund som uppsättning tidsintervaller som är sammanhängande med först,
(g) beräkning av den genomsnittliga demodulerade fasen vinklar för de första och andra uppsättningarna av prov enligt följande ekvationer: ##EQU1## där Axoch enyär de demodulerade samordna komponenterna av genomsnittet obalanserad signal från en uppsättning prover andquot; Aandquot;
N = antal diskreta prov element per varv
M = antal varv per provutskrift
S = prov element av elektrisk obalans signal provet
(h) beräkning av den faktiska vinkelhastigheten R enligt följande ekvation: ##EQU2## där M = antalet varv mellan mitten av ett första prov inställd på mitten av ett andra prov på den förmodade vinkelformig hastigheten
B = obalans vinkeln på andra provet i radianer
A = obalans vinkeln på första provet i radianer
T = den totala längden av tid mellan mitten av det första provet inställt på mitten av den andra prov uppsättningen
a beräkning av antalet tidsintervall som motsvarar fasvinkeln obalans på den faktiska vinkelformig hastigheten,
(j) beräkna retardationen tidsperiod som krävs för att få delen vila i en förutbestämd integral numrera av rotationer,
(k) inrätta en inledande referenspunkt i tid motsvarar någon gång under de mäta intervallerna,
(l) utlöser retardation av den roterande delen när den förfluten tid intervallerna från första referenspunkten är lika med summan av de beräkna tidsintervall som motsvarar obalans fasvinkeln plus ett förutbestämt beräkning tidsintervall från den första punkten.
Rekommenderad förkroppsligandet av balansera maskinen innehåller en ram, axiellt emot bär för rotatably stöder den del balanseras, minst en kraft detektor för att upptäcka krafterna som är normalt att en del rotationsaxeln, krets för att producera en elektrisk obalans signal, klocka för att generera en indikation av repetitiva tidsintervall, provtagningsutrustning för mätning av uppsättningar av diskreta sekventiell prov element , minne för lagring av provet uppsättningar, enhet ansluten till drivmotorn för att styra drivmotorn synkront med provtagningsanordningen, en mikroprocessor enhet för att beräkna demodulerade genomsnittliga obalans komponenter av två sammanhängande provningssatser, beräkna värdet skillnaden mellan två uppsättningar av genomsnittliga obalans, beräkna den faktiska vinkelformig hastigheten från skillnaden värdet, styra retardation drivmotorn vid en konstant hastighet enhet delen står stilla , och beräkning av tid att bromsa delen och stoppa delen med obalansen i en förutbestämd position.
Bild 1 är ett blockdiagram ett två plan hårt med Balansblock;
FIG. 2 är en avsnittsvy av stabilisatorn som illustrerar olika enhet bälte arrangemangen mellan stegmotorer och den drivna delen;
Bild 3 är en graf över vinkelformig hastighet kontra tid för ett roterande arbetsstycke som illustrerar de stora händelserna under en mätcykel;
FIG. 4 är ett blockdiagram ett två plan hårt med Balansblock utnyttja en kodare för att generera tidpunkten intervaller; och
FIG. 5 är en partiell framifrån av två plana hårda uthärda stabilisatorn visas i FIG. 1.
Nu med hänvisning till ritningar, och närmare bestämt på FIG. 1 det visas en elementär blockdiagram automatisk digital balanserande maskin och mikroprocessor-komponenter. Arbetsstycket delen 180 balanseras är monterad mellan hårda lager 190 och 200. En DC stegmotor 160 är ansluten till delen via bälte 170. I området i närheten finns det flera bälte riktlinjer som kan användas.
Hänvisar nu till FIG. 2, visas det tre alternativa bälte arrangemang. DC stepper motor remskivan 330 ansluts runt kugghjul remskivor 340 och 350 i två inriktningar av den drivna delen 180. Bältet 170 dirigeras under del 180 och över kugghjul remskivor 340 och 350 är en rekommenderad arrangemang för liten, ljus delar där produktionen kör hastighet är viktigare än att minimera signal brus. Bälte 171 dirigeras över del 180 och ledarhjul 340 och 350 är ett alternativ men inte rekommenderad arrangemang. Bältet 172 dirigeras mellan stegmotorer och delen direkt används där minimerar buller är kritisk.
FIG. 3 åskådliggör kurva 1 av en typisk mätning sekvens. Kurva 1 visar en ökande del vinkelformig hastighet tills full hastighet uppnås då hastigheten blir och förblir konstant tills retardation börjar. Under region 80 accelereras delen på ett konstant värde från resten på punkt 10 till snabbare på punkt 20. På punkt 20 accelerationen blir noll och delen roterar på en konstant vinkelformig hastighet under regioner 90, 100, 110 och 120. Vid punkt börjar 60 retardation med en konstant hastighet i regionen 130 tills delen stoppas vid punkt 70. Acceleration och retardation i regioner 80 och 130 behöver inte vara samma priser. Kritisk är i regionen 130 där retardation måste vara långsam nog att ingen slirning uppstår mellan stepper drivmotorn, delen och drivremmen på grund av tröga krafter och måste ske i en integrerad numrera av rotationer. En första provuppsättning börjar vid punkt 20 och är klar vid punkt 30 som också är början av den andra prov uppsättningen. Den andra provuppsättning ändarna på punkt 40. Varje provutskrift 90 och 100 motsvarar optimalt 16 rotationer av 32 prover per varv Totalt 512 prover i varje uppsättning data. Punkterna 140 och 150 representerar stadens första och andra provtagning intervaller respektive.
Återvänder nu till FIG. 1, monteras DC stepper motor 160 och kullager 190 och 200 stumt till maskinens ram 5. Piezoelektriska givare 202 och 203 används för att generera elektriska signaler proportionell mot de krafter som tillämpas på dem. När delen 180 är roterad, dessa krafter är normala till axeln av rotation och representerar obalansen som finns i den roterande delen. Den signal som genereras av piezoelektrisk givare 202 och 203 också innehålla oönskade signaler. Oönskade signaler vid eller över samplingsfrekvensen elimineras genom anti-aliasing filter 210 och 220. Dessa obalans signaler (UL, UR) sedan skickas till multiplexer 230 där ett val av antingen SLeller SRgörs för vidare bearbetning.
Plan separation krävs eftersom signalen från givaren 202 kommer att ha en del av dess magnitud på grund av påverkan av krafter på givaren 203 och vice versa. Under kalibreringen vektor konstanter (K1, K2, K3, K4) bestäms i följande uppsättning ekvationer: UL= K1* SL+ K2* SR UR= K3* SL+ K4* SR
där
SLär signalen separat vänster kanal,
SRär signalen separat höger kanal,
ULär signalen sammansatta vänster kanal, och
URär den sammansatta högra kanalsignalen.
Genom att utnyttja kända obalans massorna, positioner och frekvensen av rotation, konstanter K1, K2, K3, och K4kan vara beslutsamma och trädde i-minne 300 automatiskt av mikroprocessorn 270. Mikroprocessor 270 aktiveras sedan att utföra nödvändiga planet separation.
Hänvisar nu till FIG. 5, som är en partiell Frontvy av nominell del montering konfigurationen, följande fysiska parametrar krävs för att mata in och lagras i mikroprocessorn 270 RAM 300 via tangentbord 370 (FIG. 1) före mätning eller kalibrering av någon roteras del:
(a) vänster plan 531 läge 530, mätt från lagret 190 längs den roterande axeln;
(b) lämnade korrigering radie 560, mätt från den roterande axeln radiellt på ytan av delen på platsen för vänster planet 531;
(c) rätt plan 532 läge 540, mätt från lagret 190 längs den roterande axeln; och
(d) rätt korrigering radie 570, mätt från den roterande axeln radiellt på ytan av del i platsen för rätt planet 532. Observera att FIG. 5 visar längd 550 roterande del 180 från bär 190 att uthärda 200.
Hänvisning till FIG. 1, för att bestämma konstanterna K1, K2, K3, och K4för en klass av roterade delar förfarande en tre spin kalibrering för att generera tre uppsättningar av kända obalans signaler som mikroprocessorn 270 använder sedan att matematiskt avgöra konstanta värden. Denna procedur kräver användning av en photoreflector sensor 310 och en reflekterande mål 320 (se FIG. 1) tillfälligt fästas en roterande del 180 som är ett exempel på önskad typ av roterande delar.
Hänvisa tillbaka till FIG. 5, visas reflekterande målet bakom den rotera delen 180. I FIG. 5 visas också en kalibrering vikt 510 placeras på vänster planet 531. Detta är vikten position under den första kalibrering spinn. Delen är sedan slutade och kalibrering vikt flyttade till rätt planet 532 (visas i phantom på 520) för andra spin. Den tredje spinn görs med kalibrering vikt bort. Före den första spinn, dock måste följande information matas till mikroprocessorn 270 via tangentbordet 370:
(a) kalibrering vikt;
(b) radie 560 på vänster planet 531 mätt från den roterande axeln på ytan av den rotera del 180;
(c) vinkel mellan mål 320 och vänster kalibrering vikt läge 510;
(d) radie 570 på rätt plan 532 mätt från den roterande axeln på ytan av den rotera del 180;
(e) vinkel mellan mål 320 och rätt kalibrering vikt läge 520; och
(f) foto pickup (310) vinkel mätt från baksidan av den bas-enheten (5) moturs sett från höger sida.
De tre spins ger kända värden av obalans som mikroprocessorn kretsarna avgör vilka värden av K1, K2, K3, och K4används för att korrigera faktiska obalans signaler på valda vänster och höger obalans planen, ULoch URrespektive att ge sann obalans signalerna SLoch SR.
Hänvisar igen till FIG. 1, under ett spinn på delen 180, korrigerade signaler SReller SLAnge prov håll kretsen 240 från multiplexer 230. Mikroprocessorn 270 matar också timing pulser till provet håll kretsen att upprätta de prov höjningarna.
När den roterande delen 180 når körhastigheten börjar de två inställda stickprov. Varje prov element för varje prov ökning sedan omvandlas till en digital motsvarande signal av analog/digital omvandlare 250. Varje digital signal element lagras sedan av mikroprocessorn i minne 300 att invänta vidare bearbetning. Varje provuppsättning 512 element lagras i random access memory 300 i 512 separata platser motsvarar signaland #39; s tidsintervall.
Centralenheten 280 markerar den tid som motsvarar en godtycklig punkt såsom sista provet ökningsvärdet i sekvensen prov tid som en inledande punkt. Klockan 305, via centralenheten 280, ger också timing pulserna till DC stepper motor så att placeringen av den DC stegmotor 160 i förhållande till den första punkten är för närvarande känt av centralenheten 280.
När två sammanhängande uppsättningar av prover SAoch SBhar lagrats av mikroprocessorn 270, fasen vinkel i förhållande till den godtyckliga referensen kan bestämmas. Centralenheten 270 åtkomst Läs endast minne 290 vari en 512 element tabell med sinus och cosinus funktioner lagras. Dessa tabeller är då anställda med lagrade exempeldata att beräkna de genomsnittliga demodulerade komponenterna av fasvinkeln med avseende på en förutbestämd önskad position. Tabellvärdena sinus och cosinus är anställda med lagrade prov element av mikroprocessor 270 att generera demodulerade fas vinkel koordinater Axoch enyper följande ekvationer: ##EQU3## där M = antal varv per provutskrift
N = antal prov element per varv
S = signal på tid increment iM + j
Tabellerna sinus och cosinus är då anställda av mikroprocessor 270 till andra uppsättning prover att avgöra den demodulerade fas vinkel koordinater Bxoch Byper samma ekvationer.
En korrigering görs då för alla fel i den antagna hastigheten å den roterade. Den antagna hastigheten anges manuellt via tangentbordet 370 före balansering och bygger på arrangemanget och relativa diametrar av remskivan 330, roterade del diameter och andelen stepper motor. I förkroppsligandet av FIG. 1 ger mikroprocessor 270 pulser till en stepper motor 160 i en hastighet som styrs av klockan 305. Detta stepper är inställd synkron med prov håll kretsen 240, som också är satt av mikroprocessor 270. Bör det finnas en skillnad mellan beräknade genomsnittliga fas vinklar provningssatser A och B, indikerar detta att den faktiska hastigheten inte är synkront med den antagna hastigheten. Mikroprocessor 270 gör korrigeringen genom att beräkna den faktiska vinkelhastigheten R enligt följande ekvation: ##EQU4## där M = antalet varv mellan mitten av ett första prov inställd på mitten av ett andra prov på den förmodade vinkelformig hastigheten
B = obalans vinkeln på andra provet i radianer
A = obalans vinkeln på första provet i radianer
T = den totala längden av tid mellan mitten av det första provet inställt på mitten av den andra prov uppsättningen
Hänvisar nu till FIG. 3, motsvarar punkterna 140 och 150 mittpunkterna av provtagningsperiod 90 motsvarande prov A och prov period 100 motsvarande att prova B, respektive. Eftersom provet perioderna 90 och 100 är samma längd, är tidsökningen mellan punkterna 140 och 150 detta samma längd. Därför ger ekvationen ovan den korrigerade eller faktiska roterande velocity. Inversen av denna ekvation ger antalet tidssteg per varv av delen. Perioden 110 visas mellan punkterna 40 och 50 är en godtycklig tagit lång tid för att kompensera för off raden beräkningstid krävs av mikroprocessor 270 för att beräkna verkliga frekvenser och är storleksordningen 500 millisekunder. En skicklig i konsten skulle uppskatta att denna tid måste anges med hänvisning till hastigheten på driften av mikroprocessor 270. Perioden 120 mellan punkterna 50 och 60 representerar den tid som krävs för att placera den roterande delen med den obalans som ligger på önskad slutliga position så att vid tillfälle 60 obalans platsen blir en förutbestämd integral numrera av rotationer från hållplatsen position och retardation kan börja. Retardation är förprogrammerad i mikroprocessorn 270 som en konstant hastighet. Mikroprocessor 270 är programmerad för att generera pulser för körning stegmotor 160 för retardation i enlighet med denna konstant retardation takt.
Beräkningen av tiden till punkt 60 utförs genom att beräkna det totala beloppet för tiden mellan den första punkten och punkten 60. Den första punkten kan vara någon punkt i den mäta cykeln vid eller efter punkt 20. Vanligtvis används punkt 40. Därför kan tiden för att nå punkt 60 beräknas genom att lägga till den förutbestämda fördröjningstid 110 beräknade fasvinkeln 120. När förfluten tid är lika med beräknad tid till punkt 60 påbörjas retardation rampen.
Mikroprocessor 270 ansluts ytterligare för att Visa 360. I samband med beräkningen av obalans och styra retardation stegmotor 160 att stoppa obalansen vid förutbestämda position, genererar mikroprocessor 260 även signaler för visning via 360 display. Som är konventionell i sådana mikroprocessor styrsystem, är 360 display anställd att Visa användaren frågar efter första uppsättning upp, som for example begär inmatning av önskad hastighet på rotation av den roterande delen, information om status för dynamisk balansering drift och så vidare. Dessutom beräknar mikroprocessorn 270 omfattningen av obalansen i den roterande delen. 360 Display är anställd att visa denna kvantitet tillsammans med den beräkna faktiska rotationshastigheten och platsen för obalansen efter slutförandet av åtgärden dynamisk balansering. 360 Display skulle kunna bildas ljusets emitting dioder, en flytandekristallskärm, men Rekommenderad förkroppsligandet är en video bildskärm bildas med ett katodstrålerör.
I förkroppsligandet illustreras i FIG. 1, kontrollerades andelen stepper motor i förhållande till ett självständigt ställa in samplingsfrekvens. FIG. 4 visar en alternativ inkarnation. Mikroprocessor 270 styr hastigheten på driften av stegmotor 160 av generationen av pulser med lämpliga tidpunkten. Denna tidpunkt av pulser sker i förhållande till signalerna från klockan 305. En axelgivare 400 är kopplat till den roterande delen av bältet 410. Rotation av den roterande delen orsakar bälte 410 att rotera axelgivare 400. Axelgivare 400 genererade i sin tur en signal som indikerar axelgivare 400 roterande ställning. Mikroprocessor 270 sysselsätter denna signal från axelgivare 400 till generera den provtagning pulssignalen för provet håll krets 240. Samplingsfrekvens är således asynkron med stepper motor rate. I övrigt fungerar apparaten illustreras i FIG. 4 på samma sätt som tidigare beskrivits.
