用于确定作用在旋转设备上的转矩或作用于旋转设备上的力的方法技术

本发明专利技术涉及用于确定作用在旋转设备(1；50)上并且横向于该旋转设备的转子(2；51)的旋转轴线(D)的转矩和/或力的方法，其中，该旋转设备具有测量系统(3，4a，4b，4c，4d；95，64a，94a，94b；110，LK1，LK2，LKn)，该测量系统包括：测量体(3；95；110)以及至少三个检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)，这些检测装置用于检测检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)和测量体(3；65；110)的相对位置和/或用于检测检测装置和测量体的相对位置的变化，并且其中，该方法包括以下步骤：在设定的旋转位置上产生(S1)转矩(M)和/或力，该转矩和/或力作用在该旋转设备(1；50)上并且与该旋转设备(1；51)的转子(2；51)的旋转轴线(D)相交叉指向，其中，该转矩和/或力引起该转子偏斜，由这至少三个检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)的和该测量体(3；95；110)的相对位置确定(S2)在该转子的该设定的一个旋转位置上该转子(2；51)的偏斜量和/或该转子的位置误差，通过使用该转矩(M)和/或力、与该偏斜量和/或位置误差之间的关系确定(S3)在该转子(2；51)的该设定的一个旋转位置上的转矩和/或力，该关系是已知的针对该旋转设备确定的。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于确定作用在旋转设备上的转矩或作用于旋转设备上的力的方法本专利技术涉及用于确定作用在旋转设备、特别是坐标测量机(Koordinatenmessgeraet,KMG)的旋转设备上的、与该旋转设备的转子的旋转轴线相交叉地指向的转矩和/或力的方法，并且涉及用于确定旋转设备的转子的质量重心的相位角的方法。转轴、特别是高精度的空气支承转台常经对具有倾斜力矩的负载是敏感的。使空气支承件超载可能导致气隙崩溃和两个相对的支承表面彼此接触。在这种情况下，转轴就不能再有任何进一步的移动，因为否则可能起空气支承件损坏或支承件卡住。安装在滚动轴承上的转轴也不能超载。尽管滚动轴承不常卡住，但原则上滚动轴承是针对准确的转轴而高度精确地制造的。在滚动轴承情况下，超载导致例如滚动轴承塑性变形/磨损，其结果是因而就不再提供准确度。安装在滚动轴承上的转轴可能损坏，特别是相当长期地存在超载时。对安装在滚动轴承上的转台的主轴检查示出它们在交付状态下经常具有优异的准确度，但在运行几年之后就呈现出显著的运动误差。在此，转轴的劣化经常被忽视，其结果是出现不可靠的测量结果。通过举例方式，该问题还影响旋转回转联结件，其中，例如，由于旋转轴线的安装位置或所采用的传感器和探测系统而会垂直于旋转轴线出现倾斜力矩或转矩。在这种情况下，出于重量或空间的原因，旋转回转联结件的支承件经常在量度上被设计得相对弱。如果例如，因为坐标测量机(KMG)不再能通过验收检查而需要更换消费者的旋转设备，经常并不清楚磨损原因、或者一般不可能证明消费者使转轴超载过。一些转台(例如，像Zeiss公司的RT-AB)具有复杂且昂贵的支承监测，其最初仅可用于空气支承的转轴。原则上，在转轴情况下，倾斜力矩除了造成与理想旋转运动的偏差(运动误差)以外还造成旋转角度测量系统错误。为了至少使角度测量系统很大程度上与倾斜力矩的影响无关，经常利用带有专用支承件的昂贵角度测量系统。然后，这类带有专用支承件的角度测量系统经常为摩擦所困扰，所述摩擦导致可能引起滞后现象。本专利技术的目的是解决前述问题中的一个或多个问题。具体地，应指明用于确定作用在旋转设备上的转矩或作用在旋转设备上的力的方法。借助于所述方法，应可以确定旋转设备、特别是旋转设备的支承件的超载。根据本专利技术的基本概念，与旋转设备的旋转轴线相交叉地指向的转矩是通过评估转子的偏斜量和替代地或此外通过评估转子的位置误差来确定的。具体地，转矩值是在本专利技术的范围内确定的。本专利技术利用了一方面是转矩与另一方面是偏斜量和/或位置误差之间的关系。对于旋转设备而言可以确定所述关系或者其可以是已知的。借助于所述关系，可以从转子的确定的偏斜量和/或确定的位置误差来确定转矩。本专利技术的特别优点所在于的事实是可仅在旋转设备的或旋转设备的转子的一个旋转位置上确定转矩。因此，不需要使得旋转设备的可运动部件、特别是转子旋转。该方法可以在没有旋转运动的情况下进行。如果利用至少三个检测装置，则可以在下一步骤中在每个转子位置或旋转位置和在仅确切地一个这类旋转位置上由这些检测装置确定偏斜量、和倾斜力矩和/或位置误差。如果施加转矩，就可以通过避免旋转来避免对旋转设备、特别是旋转支承件造成损坏，其是由于旋转设备的部件超载引起的。这在转子的敏感支承件情况下、例如在空气支承件情况下是特别有利的。如果空气支承件由于支承的转子轴上的过大倾斜力矩而超载，则空气支承件可能损坏得非常快。可以确定偏斜量并且根据其确定倾斜力矩和/或旋转位置的位置误差而不需要旋转运动或设置一个或多个进一步的旋转位置，而在这种情况下，敏感支承件可能受到损坏。术语“力矩”和“转矩”同义使用。与旋转设备的旋转轴线相交叉、特别是相垂直指向的力矩或转矩又称为“倾斜力矩”。短语“倾斜力矩”源自以下事实：在外部作用在转轴上的、引起与旋转轴线相交叉的合适力引起转子呈倾斜形式的较大或较小的偏斜。通过举例方式，力是工件的重量，工件根据其重心定位成远离转子的旋转轴线，其结果是，由于重量，转子与旋转轴线相交叉、换言之侧向地偏斜、特别是倾斜。倾斜力矩还可以由在旋转设备的转子旋转过程中的离心力引起。转子的“偏斜”是指转子围绕旋转轴线以与转子的旋转轴线成一定角度旋转。换言之，偏斜是转子围绕旋转轴线以与转子的提供的旋转轴线成一定角度的旋转运动(又称为倾斜或旋转偏斜)。与转子的旋转轴线成一定角度的旋转轴线优选地是虚拟轴线，即不是实际体现的转轴。转矩可以由叉积表示M＝r×F其中，F例如表示定位在旋转设备上的质量产生的重量，所述质量平行于旋转轴线指向，或者表示平行于旋转轴线的分力，并且r例如表示质量的重心距离旋转轴线的径向距离。转矩作用在转轴上和/或作用在旋转设备的可围绕旋转轴线旋转的部分上、特别是转子和/或测量系统的测量体或检测装置上。i)转矩与ii)偏斜量和/或位置误差之间的前述关系具体是尚有待于在本说明书中解释的(值)赋值关系或函数关系。可以在赋值过程中添加进一步的值，例如，像在旋转设备上(例如在旋转设备的机器坐标系中)转子的旋转位置、质量的重心的相位角、质量(特别是重心)相对于测量系统的检测装置的相位角。可以获得函数关系，其中转子的偏斜量和/或旋转设备的位置误差根据所产生的转矩来表示，或者反之亦然。可以添加进一步的变量，例如，像在旋转设备上(例如在旋转设备的机器坐标系中)转子的旋转位置、质量的重心的相位角、质量的重心相对于测量系统的检测装置的相位角。因此，可以根据转矩、旋转位置和可选地甚至进一步的变量来获得偏斜量和/或位置误差。根据本专利技术的进一步的基本概念，通过评估转子的偏斜量和替代地或此外通过评估转子的位置误差来确定与旋转设备的旋转轴线相交叉指向的力。具体地，确定力的值。本专利技术确立一方面力与另一方面偏斜量和/或位置误差之间的关系。对于旋转设备而言可以确定所述关系或者其可以是已知的。借助于所述关系，可以从转子的确定的偏斜量和/或确定的位置误差来确定转矩。这种关系还可以呈赋值关系形式或呈函数关系形式存在或加以确定。在本专利技术的范围内，与转子的旋转轴线相交叉的力又称为横向力，在对应的背景下，仅简称为“力”。横向力作用在转轴上和/或作用在旋转设备的可围绕旋转轴线旋转的部分上、特别是转子和/或旋转位置测量系统的测量体、特别是标准件上。与倾斜力矩相似，横向力引起旋转设备的转子与转子的旋转轴线相交叉地偏斜。如果在本说明书中参考转矩(其中所述转矩与旋转轴线相交叉)描述了关系(赋值关系、函数关系)、方法或装置，则作为替代方案或除了转矩之外，本披露还可以指横向力。通过举例方式，横向力可以引起测量系统的可移动部分、例如检测测量体的相对位置或位置变化的测量体或检测装置平移。通过举例方式，如果转轴刻意或无意间成一定角度安装，例如倾斜安装的转台或旋转联结件，则可能发生横向力。横向力可以是例如使用坐标测量机的探针施加在旋转设备上。在本专利技术中基于测量系统的多个部分的相对位置或相对运动来确定偏斜量。具体地，测量系统是旋转位置测量系统或角度测量系统。考虑了具体与没有施加倾斜力矩的或没有施加横向力的初始状态相关的相对位置或相对运动，其中相对位置和相对运动不是由转子的旋转运动引起的，而是替代地由转子的偏斜引起。换言之，相对位置或相对运动是一方面为测量体与检测装置的相对位置或相对位置的变化(本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于确定作用在旋转设备(1；50)上并且与该旋转设备的转子(2；51)的旋转轴线(D)相交叉指向的转矩和/或力的方法，其中，该旋转设备包括测量系统(3，4a，4b，4c，4d；95，64a，94a，94b；110，LK1，LK2，LKn)，该测量系统包括：‑测量体(3；95；110)，‑至少三个检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)，这些检测装置用于检测检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)和测量体(3；65；110)的相对位置和/或用于检测检测装置和测量体的相对位置的变化，并且其中，该方法包括以下步骤：‑在设定的旋转位置上产生(S1)转矩(M)和/或力，该转矩和/或力作用在该旋转设备(1；51)上并且与该旋转设备(1；50)的该转子(2；51)的旋转轴线(D)相交叉指向，其中，该转矩和/或力引起该转子偏斜，‑由所述至少三个检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)的和所述测量体(3；95；110)的相对位置确定(S2)在该转子的该设定的一个旋转位置上该转子(2；51)的偏斜量和/或该转子的位置误差，‑使用针对该旋转设备已知或确定的以下两项之间的关系确定(S3)在该转子(2；51)的该设定的一个旋转位置处的转矩和/或力i)转矩(M)和/或力，与ii)偏斜量和/或位置误差。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.01.29 DE 102015201583.11.用于确定作用在旋转设备(1；50)上并且与该旋转设备的转子(2；51)的旋转轴线(D)相交叉指向的转矩和/或力的方法，其中，该旋转设备包括测量系统(3，4a，4b，4c，4d；95，64a，94a，94b；110，LK1，LK2，LKn)，该测量系统包括：-测量体(3；95；110)，-至少三个检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)，这些检测装置用于检测检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)和测量体(3；65；110)的相对位置和/或用于检测检测装置和测量体的相对位置的变化，并且其中，该方法包括以下步骤：-在设定的旋转位置上产生(S1)转矩(M)和/或力，该转矩和/或力作用在该旋转设备(1；51)上并且与该旋转设备(1；50)的该转子(2；51)的旋转轴线(D)相交叉指向，其中，该转矩和/或力引起该转子偏斜，-由所述至少三个检测装置(4a，4b，4c，4d；64a，94a，94b；LK1，LK2，LKn)的和所述测量体(3；95；110)的相对位置确定(S2)在该转子的该设定的一个旋转位置上该转子(2；51)的偏斜量和/或该转子的位置误差，-使用针对该旋转设备已知或确定的以下两项之间的关系确定(S3)在该转子(2；51)的该设定的一个旋转位置处的转矩和/或力i)转矩(M)和/或力，与ii)偏斜量和/或位置误差。2.如权利要求1所述的方法，其中，存在四个检测装置(4a，4b，4c，4d)。3.如权利要求2所述的方法，其中，这些检测装置(4a，4b，4c，4d)被安排成围绕该旋转轴线(D)分布，彼此偏移80°-110°。4.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该转矩(M)通过以下方式产生：-将质量(m)、特别是工件(W)定位在该转子(2)上，其中，该质量的重心相对于该旋转轴线(D)偏心，和/或-通过将该转子(2)或定位在该转子上的工件(W)与坐标测量机的测量系统相接触来在该转子(2)上施加力。5.如前述权利要求中任一项所述的方法，其中，该方法用于确定该质量(m)的定位，在该定位下，该转矩和/或该力最小或为零，其中，在该方法中，该质量(m)定位在该转子(2)上，其方式为使得该偏斜量或所确定的位置误差最小或为零。6.如前述权利要求中任一项所述的方法，包括如果达到或超过该转矩(M)和/或该力的预定阈值则输出警告和/或阻止该转子(2)旋转运动。7.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：R塞奇米勒，D塞茨，
申请(专利权)人：卡尔蔡司工业测量技术有限公司，
类型：发明
国别省市：德国,DE