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KR20010034716A - 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치 - Google Patents

로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치 Download PDF

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KR20010034716A
KR20010034716A KR1020007010824A KR20007010824A KR20010034716A KR 20010034716 A KR20010034716 A KR 20010034716A KR 1020007010824 A KR1020007010824 A KR 1020007010824A KR 20007010824 A KR20007010824 A KR 20007010824A KR 20010034716 A KR20010034716 A KR 20010034716A
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에치하르트 고에벨
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피터 드러스트
스냅-온 테크놀로지즈, 아이엔씨.
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Abstract

본 발명은 로터(1), 특히 자동차 바퀴의 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치에 관한 것이다. 이 장치는, 중심축(23)에 대하여 회전하도록 설치되며, 측정을 수행하기 위해 측정용 로터(1)가 설치된 측정용 축(2)과, 고정 프레임(6) 상에 측정용 축(2)을 설치하는 설치부(3)로 구성되어 있다. 상기 설치부(3)는 하중 센서(4)(5)와 중간 프레임(7)을 가지고 있으며, 이 중간 프레임(7) 상에 측정용 축(2)이 상기 제1하중센서(4)와 적어도 하나의 가상의 베어링(24)에 의해 지지된다. 상기 중간 프레임(7)은 부가적인 하중 센서(5)를 통해 상기 고정 프레임(6) 상에서 지지된다. 이로 인해, 플로팅 설치(floating mounting)를 하는 통상의 기기에 비해 하중의 동적 변화가 감소된다.

Description

로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치{DEVICE FOR MEASURING THE FORCES GENERATED BY A ROTOR IMBALANCE}
로터의 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 그와 같은 장치로서, 축방향으로 서로 거리가 있도록 배치되어 있고 하중 센서를 통해 지지되는 2개의 베어링 유닛에서 회전하는 측정용 축(measuring shaft)을 중공(中空) 베어링 하우징 (bearing housing)의 맞은편에 설치하는 것이 공지되어 있다. 이 측정용 축의 설치는 고정 프레임에 의해 지지된다.
EP 0 343 265 A1으로부터, 균형 시험기의 경우에 측정용 축의 중심축 방향으로 연장되며 고정 프레임에 대하여 선회(pivoting)하는 지지 거더(backing girder)를 설치하고, 서로 축방향으로 어떤 거리가 있도록 배치된 센서들을 이 지지 거더와 고정 프레임 사이에 배치하는 것이 공지되어 있다. DE 33 30 880 A1으로부터, 측정용 축의 회전 설치부를 받아들이는 지지부(support)를, 중심축 방향으로 어떤 거리가 있도록 배치된 하중 전달부(force transmitter)를 통해 고정 프레임 상에 지지하는 것이 공지되어 있다.
EP 0 133 229 A1으로부터 공지된 자동차 바퀴의 균형을 시험하기 위해 사용되는 장치에서, 측정용 축은 하중 전달부를 가지는 설치부(mounting) 내에 포함되어 고정 프레임 상에 지지된다. 또한 동적 균형시험을 하기 위해, 하중 전달부가 배치되는 2개의 설치면이 측정용 축의 설치부에 제공된다.
EP 0 058 860 B1에는, 회전체(rotary body)에 사용되는 균형 시험기로서, 측정용 축이 균형 시험기 베드(bed) 위에 수직으로 배치되는 탄성적으로 가요성(可撓性) 평부(flat part) 상에서 회전설치되는 것이 공지되어 있다. 이를 위해, 측정용 축의 회전 설치부가 평부의 상변(upper edge)에 제공된다. 이 평부의 위치이동은 그 평부에 대하여 직각으로 연장되는 센서의 암(arm)을 통해 감지되고, 그 센서의 하중 전수부(傳受部)(initiator)들은 서로 수직으로 연장되어 있다. 이와 관련하여, 상기 센서중 하나는 정적(靜的) 내용을 기록하는 반면, 다른 센서는 동적인 불균형으로부터 결과하는 하중 및 예컨대 중심선 근방의 탄성적으로 가요성 수직 평부의 비틀림 (twisting)을 야기하는 하중을 감지한다.
더욱이, DE-AS 16 98 164로부터, 로터용 설치부는 서로 대각선 방향으로 위치하는 판 스프링(leaf spring) 상에 있으며, 그 스프링의 연장선은 균형시험되는 로터의 균형 조정면(balancing planes) 중 하나와 가상의 교차점을 형성하는 진동(임계초과, supercritical) 측정 시스템이 공지되어 있다. 서로 대각선 방향으로 위치하는 2개의 판 스프링은 서로 평행하게 배치된 직립 판 스프링 위의 중간판 (intermediate plate)을 통해 기초판(base plate)에 대하여 지지된다. 진동 변환부에 의해 로터 불균형으로 인한 상기 판 스프링의 진동이 감지되고, 그에 따른 측정 신호로 변환된다.
DE-AS 10 27 427과 DE-AS 10 44 531로부터, 균형 시험기에서 진동 설치부를 형성하는 스프링 바(spring bar) 또는 판 스프링의 경우에, 연약점(thinning points)에 의해 조인트를 형성하는 것이 공지되어 있다.
공지된 장치에서 설치면 내의 측정점에 제공된 하중 센서는, 로터 불균형으로 인한 원심력에 비례하며 그 센서에 의해 측정되는 반력을 나타내기 위한 센서 신호를 공급한다. 바퀴 균형 시험기에 사용되는 통상의 표준 측정 시스템에서는, 측정용 축 및 그것에 고정된 로터에 대한 플로팅 설치(floating mounting)가 전형적이다. 불균형에 대한 동적 균형조정을 위해, 정역학의 하중 레버 법칙(force lever law)을 기초로 로터 상의 2개의 균형 조정면(balancing planes) 상으로의 전이 (translation)가 있게 된다. 이와 같이 하여, 센서에 의해 2개의 설치면에서 측정된 하중은 그 2개의 센서로부터 로터까지의 각각의 거리와 무관하다. 이 거리가 다르기 때문에, 온도, 시효, 충격, 과도 하중, 운반시 흔들림, 습도 등의 다른 영향으로 인하여 2개의 측정 변환기 중 하나의 민감도가 변경될 때, 각각의 균형 조정면에 대하여 계산된 균형시험 질량(balancing masses)에서 이상비례 오차 (superproportional error)가 발생하게 된다.
본 발명은 DE 33 32 978 A1으로부터 공지되어 있는 바와 같이 특허청구범위 제1항의 도입절(introductory clause)에 따른 장치에 관한 것이다.
도 1은 제1실시예를 나타내는 도면이고,
도 2는 제2실시예를 나타내는 도면이고,
도 3은 제3실시예를 나타내는 도면이고,
도 4는 제4실시예를 나타내는 도면이고,
도 5는 제5실시예를 나타내는 도면이고,
도 6은 제6실시예를 나타내는 도면이고,
도 7은 도 1, 도 3 및 도 5의 구성형태로 사용될 수 있는, 측정용 축이 설치된 측정장치의 평면도이고,
도 8은 앞쪽에서 뒤쪽으로 바라본 도 7의 측정장치의 사시도이고,
도 9는 위쪽 및 옆쪽에서 바라본 도 7과 도 8의 측정장치의 사시도이고,
도 10은 제7실시예를 나타내는 도면이다.
본 발명의 기술적 과제
본 발명의 기술적 과제는 가장 앞서 기술된 형식의 장치를 만드는 것으로서, 전술한 하중의 동적 변동으로 인한 측정 변환기의 민감도의 변경이, 예컨대 균형조정용 중량(balancing weight)을 부착함으로써 균형 조정면에서 수행되는 질량 균형조정에 단지 약간만 영향을 미치는 장치를 제공하는데 있다.
이 기술적 과제는 특허청구범위 제1항의 특성을 가지는 본 발명에 의해 해결된다.
이를 위해, 하나의 하중 센서가 배치되는 설치면에서, 측정용 축이 지지되는 강성(剛性)이 크게 구성된 중간 프레임이 부가적인 하중 센서를 통해 고정 프레임 상에 지지된다. 이와 같이, 2개의 하중 센서는 불균형 하중을 측정하기 위한 2개의 설치 시스템에 놓여 있으며, 각각의 하중센서는 2개의 설치 시스템에 하나씩 할당된다. 2개의 설치 시스템은, 자동차 바퀴에 대한 불균형 측정이 행해지는 균형 시험기 등 강성이 큰 프레임과 측정용 축 사이에 놓여 있다. 이 점에 있어서, 하중 센서는 강성이 큰 중간 프레임의 영역에 놓여 있는 다른 설치면들, 또는 공통의 설치면에 배치되어도 된다.
전술한 2개의 설치 시스템의 구성과 더불어, 부가적인 설치면에서 가상의 설치점의 특성을 가지는 측정용 축의 지지부가 적어도 하나 더 제공된다. 그러한 가상의 설치점을 가지는 그러한 2개의 설치면이 제공될 수도 있다. 가상의 설치점은 측정되는 로터의 양측 모두에 위치하여도 좋다. 그러나, 가상의 설치점을 가지는 하나의 부가적인 설치면만을 제공하는 것도 가능하다. 그리고, 이 설치면은 상기 로터의 2개의 균형 조정면 사이 또는 하중 센서들이 위치하는 면과 로터 사이에 위치하는 것도 바람직하다.
2개의 하중 센서는 측정용 축의 중심축에 대하여 수직으로 연장되는 공통의 설치면에 배치되는 것이 바람직하다. 반력으로서 하중 센서에 도입되는 하중들은 서로 평행하며, 특히 동축으로 공통의 설치면에 위치한다. 하중 센서들은 다른 설치면들에서 중간 구역(intermediate space)의 중심축 방향 연장선의 영역에 놓여도 된다.
바람직한 구성은, 측정용 축이 하중 센서가 배치되는 제1설치면과 가상의 지지점이 위치하는 제2설치면에서 중간 프레임 상에 지지되고, 하나의 설치면에서 중간 프레임이 제2 하중 센서를 통해 고정 프레임에 지지되며 더욱이 평행 가이드(parallel guide)에 의해 고정 프레임에 연결되는 형식을 가지는 것이다. 가상의 지지점이 배치되는 설치면은 특히 자동차 바퀴와 같은 로터와 2개의 하중 센서를 가지는 설치면 사이, 바람직하게는 특히 자동차 바퀴와 같은 로터의 2개 균형 조정면 사이에 위치한다.
중간 프레임은 한 쌍의 지지 레버 및 그 레버의 각각의 단부(端部)에 있는 조인트(joint)를 통해 지지될 수 있다. 또한, 측정용 축은 한 쌍의 지지 레버 및 중간 프레임 상의 레버 단부에서 지지될 수 있다. 각각의 조인트의 중심축은 하중 센서에 도입되는 하중과 측정용 축의 중심축이 위치하는 면에 대하여 수직으로 연장된다. 중간 구역을 고정 프레임에 지지하는 지지 레버의 쌍은 동시에 그 중간 구역의 평행 가이드를 제공할 수 있다. 이를 위해, 지지 레버는 서로 평행하게 연장된다. 그러나, 지지 레버가 서로 어떤 각도, 즉 그 각도의 정점(apex)이 바람직하게는 측정용 축의 중심축이나 그 근방에 놓여 있는 상태로 배치되는 것도 가능하다. 그렇게 하면, 지지 레버의 조인트들은 지지 레버의 윤곽인 사다리꼴의 코너(corner)에서 지지된다. 이러한 배치에 따라, 로터의 바깥 쪽에 놓여 있는 가상의 설치점이 생성된다. 가상의 설치점은-로터의 내부, 특히 균형 조정면 사이에서 지지하고-서로에 대하여 어떤 각도로 배치된 지지 레버에 의해 형성될 수도 있으며, 이 때 그 레버의 조인트는 그 지지 레버 구조인 등변 사다리꼴의 코너에서 지지된다. 지지 레버는, 예컨대 실질적으로 선형으로 그리고 축방향으로 향하는 하중이 상기 조인트를 따라서 센서로 확실히 도입되도록, 금속 박판부(sheet metal part), 주조부(cast part), 압연 평부(rolled flat part)와 같은 강성이 큰 평부로 형성되는 것이 바람직하다. 평부로부터 형성되는 지지 레버 구조는 한 몸체로 구성될 수 있으며, 상기 평부는 강성이 크게 구성되고 그 사이에 위치하여 실질적으로 선형으로 연장되는 조인트들만이 유연하다. 그 조인트들은 예컨대 개개의 가요성 평부 사이의 협착부(狹窄部)와 같은 연약점(weak point)에 의해 형성될 수 있다. 이런 식으로, 가요성 조인트 중심축이 가요성 평부들 사이에서 형성된다. 그렇게 되면, 전술한 바와 같이 평행하거나 또는 어떤 각도가 있는 것에 따른 구성에 따라, 각각 선형으로 연장되는 설치축에서 소기의 가상의 설치점이 생성된다.
가상의 설치점은 균형 시험기의 프레임 계산기에서 고려되며 가상의 측정점을 나타내는 측정점이기도 하다.
불균형을 측정하기 위해 고정수단(더 자세하게는 도시되어 있지 않음)에 의해 공지된 방식으로 측정용 축(measuring shaft)(2)에 부착되어 있는 로터(rotor) (1)의 구성도가 도면에 도시되어 있다. 측정용 축(2)은 고정 프레임(6) 상에서 회전되게 설치되어 있다. 이 프레임은 바퀴 균형 시험기(wheel balancing machine)의 기계 프레임(machine frame)이어도 좋다. 상기 설치는 하중 센서(4)(5)도 구비하는 설치부(3)에 의하며, 이하에서 상세히 기술될 것이다. 이 설치부(3)는 상기 측정용 축(2)이 회전되게 설치되는 환상(環狀)의 회전 베어링(26)을 가질 수 있다. 이 측정용 축(2)을 받아들이는 상기 회전 베어링(26)은, 제1설치면(8b)에서 중간 프레임 (intermediate frame)(7) 상의 센서(4) 위에서 고정되게 설치된다. 더욱이, 하나의 지지 레버 쌍(support lever pair)을 형성하며 서로 어떤 각도로 연장되는 지지 레버 (13)(14)에 의해 가상의 지지점(24)이 또 다른 설치면(9)에 생성된다. 이 지지점(24)은 불균형 측정으로부터 나오는 반력이 센서(4)에 도입되는 방향에 대해 수직으로 연장되는 킹핀(swivel pin)과 같이 기능한다. 상기 지지 레버(13)(14)는, 그 단부(端部)에서 유연하게(조인트 19 및 22에서) 중간 프레임 (7)에 연결되고, 유연하게(조인트 20 및 21에서) 측정용 축(2)의 회전 베어링(26)에 연결된다. 조인트(19 내지 22)의 조인트 중심축은 가상의 설치점(24)에서 형성되는 킹핀과 나란하게 연장된다. 상기 가상의 설치점(24)은 로터(1)와 하중 센서(4)(5)가 위치하는 설치면(8) 사이에 놓일 수 있다(도 1 및 도 2 참조). 그러나, 가상의 설치점(24)은 로터의 영역, 특히 불균형 시험되는 균형 조정면인 27과 28 사이에도 놓여질 수 있는데, 이는 예컨대 균형조정용 중량(balancing weight)을 부착함으로써 행해진다(도 5 및 도 6 참조).
중간 프레임(7)은 하중 센서(5)를 지나 고정 프레임(6) 상에 고정된다. 이 하중 센서(5)는 측정용 축(2)에 대하여 수직하게 놓여 있는 설치면(8)에 배치된다. 그러나, 상기 측정용 축(2)의 중심축(axis) 방향으로 이동시킨 그 밖의 다른 설치면에 상기 하중 센서(5)를 배치시켜도 된다. 더욱이, 중간 프레임(7)은 고정 프레임(6) 상의 한 쌍의 지지 레버들(11)(12)을 통해 지지된다. 지지 레버 (11)(12)는, 그 단부(端部)에서 고정 프레임(6)과 유연하게(조인트 15와 16) 연결되어 있고, 중간 프레임(7)과 유연하게(도 2, 도 4 및 도 6의 조인트 19와 22 뿐만 아니라 도 1, 도 3, 도 5, 도 10 및 도 7 내지 도 9의 조인트 17과 18) 연결되어 있다. 중간 프레임(7)은 강성(剛性)이 큰 설치 블럭(mounting block)이나 강성이 큰 설치 프레임에 의해 구성된다.
도 5 내지 도 9 뿐만 아니라 도 1 및 도 2의 구성에서, 지지 레버(11)(12)는 실질적으로 서로 평행하며 측정용 축(2)의 중심축(23)과 평행하다. 이와 같이, 상기 지지 레버(11)(12)는 불균형 측정과정 중 나오는 반력을 하중 센서(5)(실질적으로 측정용 축(2)의 중심축(23)에 대해 수직방향으로 향해있는)로 도입하기 위한 평행한 조향 가이드(steering guide)를 형성한다.
도 3, 도 4 및 도 10의 구성에서, 2개의 지지 레버(11)(12)는 예각(銳角)으로 배치되어 있으며, 그 정점(頂點)은 측정용 축(2)의 중심축(23)이나 그 중심축(23) 근방에 놓여진다. 이 정점은 로터(1)의 바깥에 놓여 있고 측정용 축(2)에 대해 수직으로 연장된 설치면(10)에서 부가적인 가상의 설치점(25)을 형성한다.
도 10의 구성에서, 가상의 설치점(25)과 설치면(10)은 측정용 축(2)이 길이방향으로 연장되는 방향과 반대방향으로 뻗어 있는, 설치부(3)로부터 연장된 점선으로 표시된 측정용 축(2)의 연장선 상에 놓여 있다. 설치점(25) 및 그와 관련된 설치면(10)은 설치부(3)에 대하여 로터(1)의 반대편에 놓여 있다.
또한, 가상의 설치점(25)은 측정용 축(2)의 중심축(23)에 대해, 그리고 하중 센서(4)(5)에 하중이 도입되는 방향에 대해 수직하게 위치하는 킹핀의 특성을 가진다. 실시예에서, 이러한 하중의 도입은 설치면(8)에서 일어난다. 각각의 가상의 설치점(24)(25)에서 킹핀의 특성을 형성하기 위해, 조인트(15 내지 22)의 조인트 축은 서로 평행하며, 측정용 축(2)의 중심축(23)에 수직하고 설치면(8)에서 하중센서(4)(5)로의 반력의 도입방향에 대하여 수직하게 연장된다.
도 3 및 도 4의 실시예에서, 설치면(9)(10)은 로터(1)의 양쪽에, 즉 로터의 안쪽과 바깥쪽에 가상의 설치점(24)(25)과 더불어 생성된다. 가상의 설치점 (24)(25)은 가상의 측정점(measuring point)의 성질을 가진다. 안쪽 설치점(24)에 할당된 하중(L)과 외부 설치점(25)에 할당된 하중(R)이 하중 센서(4)에 작용된다. 하중센서는 그에 따른 센서 신호(L')(R')를 발생시킨다. 그 가상의 측정점들이 가상의 설치점(24)(25)에서도 생성되는 것은, 로터의 불균형으로 인한 원심력이 왼쪽 설치면(9)과 결합할 때 이 원심력의 값에 비례하는 측정 신호(L')가 하중 센서(4)에 의해서는 나오지 않고 하중 센서(5)에 의해 나오게 된다는 사실에 연유한다. 오른쪽의 바깥 설치면(10)이 로터의 불균형으로 인한 원심력(R)과 결합할 때, 하중 센서(5)가 어떤 신호도 발하지 않는 한편, 하중 센서(4) 만이 비례하는 측정 신호(R')를 발한다. 이로 인해, 도 3 및 도 4에서와 같이 설치면(9)(10)에 있는 가상의 측정점들이나 측정면들 사이의 로터(1) 상에 균형 조정면(27)(28)이 놓이게 되는 플로팅 설치(floating mounting)가 야기된다. 로터의 불균형으로 인해 설치면 9와 10 사이에 하중이 작용하는 경우, 이러한 면들(가상의 측정면)에서 유효한 설치 하중은 작용점으로부터 설치거리에 따라 분할되며, 그에 따른 센서 신호가 하중 센서(4)(5)에 의해 나오게 된다.
도 10의 구성에서, 로터의 불균형으로 인한 원심력(L)이 유효할 수 있는 하나의 가상의 설치점(24)은 2개의 균형 조정면(27)(28) 사이, 바람직하게는 대략 2개의 균형 조정면(27)(28) 사이에 있는 설치면(9)에 놓여 있다. 다른 가상의 설치점(25)은 설치부(3)에 대한 측정용 축(2)의 연장선의 반대편에 놓여 있다. 여기서, 로터의 불균형으로 인한 원심력(R)은 동적(動的)이다. 전술한 바와 같이, 센서(4)(5)는 원심력(R)(L)에 비례하는 측정 신호(R')(L')를 발한다.
도 1 및 도 2 뿐만 아니라 도 5 내지 도 9의 구성에서, 지지 레버(11)(12)로 인해 실질적으로 중간 프레임(7)의 평행한 가이드가 생성되기 때문에, 바깥쪽의 가상의 설치점은 무한대 또는 비교적 큰 거리, 예컨대 대략 3 내지 20m이상의 위치에 놓여 있다. 만일, 로터의 불균형으로 인한 원심력(도 1과 도 2의 L 및 도 5와 도 6의 S)이 이러한 설치면(9)(가상의 측정면)의 구성에서 가상의 설치점(가상의 측정점)에 작용되면, 이 하중은 단지 하중 센서(5)에 의해서만 감지되어 비례적인 신호(L'/S')가 나오게 된다. 한편, 하중 센서(4)는 신호를 발하지 않는다. 작용되는 원심력의 거리에는 관계없이, 하중 센서(5)는 단지 중간 프레임(7)의 평행한 가이드로 인한 원심력에 비례하는 신호를 발할 것이다. 반면, 하중 센서(4)는 원심력 값, 즉 불균형 값에 비례할 뿐만 아니라 설치면(9) 또는 가상의 설치점(24)의 하중 작용점의 거리에 비례하는 측정 신호(M')을 발할 것이다.
도 1, 도 3, 도 5 및 도 10 뿐만 아니라 도 7 내지 도 9의 구성에서, 중간 프레임(7)은 지지 레버(11)(12)에 의해 형성되는 지지 레버 쌍에 의해 고정 프레임 (6) 상에 지지되고, 측정용 축(2)의 관상(管狀) 회전 설치부(26)가 지지 레버 (13)(14)에 의해 형성되는 지지 레버 쌍에 의해 지지되는데, 측정용 축(2)의 축방향에서 바라볼 때 이들은 잇따라 놓여 있다. 도 3 및 도 4의 구성에서, 지지레버 쌍들은 동일한 경사방향을 가진다. 실시예에서 11, 12의 경사방향은 지지 레버 쌍(13)(14)의 경사방향과 반대이다. 도 2, 도 4 및 도 6의 구성에서, 각각의 지지 레버 쌍인 11, 12 및 13, 14가 서로 위아래 방향으로 잇따라 설치된 상태에서, 중간 프레임(7)은 고정 프레임(6) 상에 지지되고 측정용 축(2)의 회전 설치부(26)는 중간 프레임(7) 상에 지지된다. 이에 덧붙여, 도 2, 도 4 및 도 6에서와 같이, 조인트 17, 19 및 18, 22는 중간 프레임(7) 상의 공통 조인트인 19 및 22에 일체로 형성될 수 있다.
지지 레버(11 내지 14)는 강성이 크게 설계된 평부(flat part)에 의해 형성될 수 있다. 그 평부들은 한 몸체로 형성될 수 있으며, 그 연결부에서 조인트들은 선형 연약점(linear weak point), 예컨대 협착부(constriction)의 형태로 형성된다. 도 7 내지 도 9에서 알 수 있듯이, 유지장치(retaining device)(29)의 한 부품인 유지판(retaining plat)(33)도 지지 레버(11 내지 14)를 위한 평부를 형성하는 부분으로부터 형성될 수 있다. 유지판(33)은 예컨대 용접에 의해 관상(管狀)의 회전 설치부(26)에 고정적으로 연결된다. 더욱이, 앵글 브라켓(angle bracket) (34)이 유지장치(29)의 한 부품으로 제공될 수도 있으며, 예컨대 용접에 의해 유지판(33)과 회전 설치부(26)에 고정적으로 연결된다. 도면에서, 상부 앵글 브라켓(34)이 도시되어 있다. 또한, 하부 앵글 브라켓이 제공될 수도 있다. 상부 및 하부 앵글 브라켓은 하나의 엘보우(elbow)로 구성될 수도 있으며, 회전 설치부(26)는 그 엘보우의 하나의 개구를 통해 안내되고 용접과 같은 방식으로 고정적으로 연결된다. 이런 식으로, 2개의 조인트(20)(21) 사이에서 유지장치(29)와 회전 설치부(26)의 강성이 큰 연결이 이루어진다. 조인트(20)(21)는 2개의 지지 레버(13)(14)와 유지판(33) 사이에 있다.
지지 레버(11 내지 14)용 평부가 형성되는 부분으로부터, 부착판(attaching plate)(37)(38)(40)(41)이 형성될 수도 있다. 상기 부착판(37)(38)은 예컨대 볼트 연결 등에 의해 고정 프레임(6)과 고정적으로 연결된다. 이 부착판(37)(38)은, 중간 프레임(7)을 고정 프레임(6) 상에 지지하는 지지 레버(11)(12)에서 형성되는 지지 레버암(support lever arm)용 부착점을 형성한다. 부착판(37)(38)과 지지 레버(11)(12)를 형성하는 평부들 사이에, 조인트(15)(16)가 선형 연약점/협착부에 의해 형성된다. 상기 연약점은 오목부, 특히 반원형 단면을 가진다.
더욱이, 예컨대 볼트 체결, 용접 등에 의해 고정적으로 연결되는 2개의 부착판(40)(41)이 중간 프레임(7)의 측면에 한 몸체로 형성된다. 2개의 부착판 (40)(41)과 지지 레버(11)(12) 사이에, 조인트(17)(18)가 연약점/협착부에 의해 형성된다. 지지 레버(13)(14)를 형성하는 평부들 사이에는, 조인트(19)(22)가 연약점/협착부에 의해 형성된다.
이런 식으로, 측정용 축(2)이 고정 프레임(6) 상에 지지되고 가상의 설치점 및 설치점을 예정(豫定)한 전체 설치부(3)가, 실제적으로 한 몸으로 형성된다.
고정 프레임 상에서 중간 프레임(7)의 평행한 안내(guiding)는, 오목한 협착부(15)(17)(16)(18)가 대략적으로 2개의 지지 레버(11)(12)의 안내 기능이 이루어지는 평행한 면(35)(36)에서 지지 레버(11)(12)의 양측면에 놓여있다는 사실로부터 실질적으로 연유한다. 각각의 협착부인 15, 17과 16, 18은 평부들을 형성하는 지지 레버 11과 12의 서로 반대면에 위치한다. 그러나, 지지 레버(11)(12)는 서로 극히 예각으로 경사져 있지만, 그에 관련해서 전술한 바와 같이, 평행한 면(35)(36)에서의 가이드 기능에 의해 평행한 조향 가이드가 얻어진다. 이와 같이, 도 1 및 도 5에 따른 측정장치를 얻을 수 있다. 도 3에 따른 측정장치를 얻기 위해, 지지 레버 (11)(12)는 서로 더 넓은 각도로 서로 경사질 수 있다.
도 10에 도시된 실시예를 수행하기 위해서, 도 7 내지 도 9의 지지 레버(11)(12)는 그 후단(後端)에서 서로를 향하게 되어 있다. 뒤쪽 협착부/조인트(15)(16)는 앞쪽 협착부/조인트(17)(18)보다 측정용 축(2)의 중심축에 더 근접되어 있다.
도 8에서와 같이, 2개의 하중 센서(4)(5)는 기준선에 배치되어 있는데, 하중 센서(4)는 회전 설치부(26)와 중간 프레임(7)의 안쪽부분 사이에 위치하며, 하중 센서(5)는 중간 프레임(7)의 바깥쪽 부분(부착판(41))(도 9 참조)과 고정 프레임(6) 사이에 위치한다.
측정용 축(2)을 구동하기 위해, 벨트 구동부(31)를 통해 측정용 축을 구동하는 전기모터(30)가 제공된다. 모터(30)는 연장 암(extension arm)을 통해 회전 설치부(26)에 설치된다. 이러한 설치에 의해, 모터 구동으로 인한 교란에 의해 측정결과가 영향받지 않는다.
중심축 방향에서 볼 때, 고정 프레임(6)상에 측정용 축(2)을 설치하기 위한 컴팩트한 설치부(3)가 생성된다. 이는, 특히 측정용 축(2)의 플로팅 설치 (floating mounting)에서의 하중의 동적 변동의 감소와 관련해서, 예컨대 온도, 시효, 충격, 과도 하중, 운반시의 진동 및 습도가 달라짐에 따라서 발생되는 하중 기록장치의 민감도 변화를 감소시키며, 기기의 운반 및 세팅 후 측정장치를 재조정하기 위해 하중 센서를 교체할 필요성을 감소시키고, 서비스 비용을 감소시키며, 측정 정밀도를 개선시키고, 아날로그 측정 신호를 디지탈화 하는 동안 AD 변환기의 분석에 대한 요구가 감소될 뿐 아니라 컴팩트한 구성에도 불구하고 측정면의 가상의 거리를 더 크게 할 수 있다. 측정용 축의 고정 설치(stationary mounting)에서도, 로터의 양측면 상에 2개의 설치점이 있는 측정장치와 유사하게 하중의 동적 변동이 감소된다.
도면부호의 설명
1... 로터(rotor)
2... 측정용 축(measuring shaft)
3... 설치부(mounting)
4... 하중 센서
5... 하중 센서
6... 고정 프레임
7... 중간 프레임
8... 설치면
9... 설치면
10... 설치면
11... 지지 레버
12... 지지 레버
13... 지지 레버
14... 지지 레버
15... 조인트
16... 조인트
17... 조인트
18... 조인트
19... 조인트
20... 조인트
21... 조인트
22... 조인트
23... 측정용 축의 중심축
24... 가상의 설치점(virtual mounting position)
25... 가상의 설치점
26... 회전 설치부
27... 균형 조정면
28... 균형 조정면
29... 유지장치(retaining device)
30... 전기모터
31... 벨트 구동장치
32... 연장 암(extension arm)
33... 유지판(retaining plate)
34... 앵글 브라켓(angle bracket)
35... 평행면
36... 평행면
37... 부착판(attaching plate)
38... 부착판
40... 부착판
41... 부착판

Claims (25)

  1. 피벗 베어링(povot bearing)(26)에 설치되어 중심축(23)에 대하여 회전하는 것으로서, 측정용 로터(1)가 설치된 측정용 축(2)과,
    하중 센서(4)(5)가 위치하고, 고정 프레임(6) 상에 측정용 축(2)을 설치하는 설치부(3)로 구성되며,
    이 설치부(3)는 하중 센서(4)가 배치된 베어링 면에서 측정용 축(2)이 지지되는 중간 프레임(7)을 가지고,
    상기 중간 프레임(7)은 부가적인 하중 센서(5)를 통해 상기 고정 프레임(6) 상에서 지지되며,
    상기 측정용 축(2)은 상기 중간 프레임(7) 상에서 지지되고 이 중간 프레임(7)은 고정 프레임(6) 상에서 지지되며, 더욱이 그 각각은 지지 레버(11)(12)(13)(14)에 의해 형성되는 가상의 설치점(24)(25)에서 지지되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치
  2. 제1항에 있어서,
    상기 하중 센서(4)(5)는 강성(剛性)이 큰 중간 프레임(7)의 영역에서 설치면에 설치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 하중 센서(4)(5)는 공통의 설치면(8)에 위치하는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  4. 제1항 내지 제3항의 어느 한 항에 있어서,
    하중 센서(4)(5)로 도입되는 하중들이 한 면에 있고 서로 평행하며, 특히 동축(同軸)이 되도록 상기 중간 프레임(7)이 고정 프레임(6) 상에 설치되고, 상기 측정용 축(2)은 중간 프레임(7) 상에 설치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  5. 제1항 내지 제4항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 가상의 설치점(24)(25)은 보상면들(compensating planes)(27)(28)의 바깥쪽에 있는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  6. 제1항 내지 제5항의 어느 한 항에 있어서,
    가상의 설치점(24)(25)은 측정용 축(2)과의 교점에서 가상의 측정위치를 형성함을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  7. 제1항 내지 제6항의 어느 한 항에 있어서,
    가상의 설치점(24)(25)은 선형으로 형성되고 측정용 축의 중심축(23)에 대하여 수직한 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  8. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정용 축(2)은 지지 레버(13)(14)에 의해 형성되는 가상의 설치점(24)이 배치되는 제2설치면(9)에서 중간 프레임(7) 상에 지지되고, 상기 중간 프레임 (7)은 하중 센서(5)가 배치되는 설치면(8)에서 평행 가이드로 고정 프레임(6) 상에 지지되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  9. 제1항 내지 제8항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치부(3)는 단지 하나의 가상의 설치점(24)을 가지는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  10. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서,
    하나의 가상의 설치점(24)이 보상면들(27)(28) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  11. 제1항 내지 제9항의 어느 한 항에 있어서,
    하나의 가상의 설치점(24)이 로터(1)와 고정 프레임(6) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  12. 제1항 내지 제7항의 어느 한 항에 있어서,
    2개의 가상의 설치점(24)(25)이 로터(1)의 양측(兩側)에 제공되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  13. 제1항 내지 제12항의 어느 한 항에 있어서,
    하나의 가상의 설치점(24)이 2개의 보상면(27)(28) 사이의 대략 중간에 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  14. 제1항 내지 제13항의 어느 한 항에 있어서,
    제1의 지지 레버 쌍(11)(12)에 의해 형성되는 상기 가상의 설치점(25)이, 축(2)을 설치하는 설치부(3)에 대하여 측정용 축(2)의 길이방향과 반대방향으로 연장되는 측정용 축(2)의 연장선(extension)에 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  15. 제1항 내지 제14항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 설치점들(24)(25)이 각각의 지지 레버 쌍에서 지지 레버들(11)(12)/ (13)(14)의 연장선의 교차점들에 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  16. 제1항 내지 제15항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 중간 프레임(7)이 제1 지지 레버의 쌍(11)(12)과 조인트(15-18)를 통해 고정 프레임(6)에 지지되고, 상기 측정용 축(2)은 제2 지지 레버의 쌍(13)(14)과 조인트(19-22)를 통해 중간 프레임(7)에 지지되며, 각각의 조인트(15-22)의 중심축은 실질적으로 하중 센서(4)(5)로 도입되는 하중들이 유효한 방향에 대하여 수직으로 연장되고 측정용 축(2)의 중심축(23)에 대하여 수직으로 연장되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    제1의 지지레버 쌍의 지지 레버(11)(12)가 평행하거나 사이 각의 정점(頂點)이 실질적으로 측정용 축(2)의 중심축(23)에 놓여 있도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서,
    상기 지지 레버(11-14)는 결합 조인트(15-22) 사이에 설치되는 강성이 큰 평부(flat part)에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  19. 제16항 내지 제18항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 레버(11-14)를 형성하는 상기 평부는 그 표면(surface)이 결합 조인트(15-22)의 중심축과 동일한 면(plane)이 되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  20. 제16항 내지 제19항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 레버(11-14)와 조인트(15-22)가 한 몸체로 형성되며, 이 조인트(15-22)는 선형으로 연장되는 연약점(weak points)으로 구성되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  21. 제1항 내지 제20항의 어느 한 항에 있어서,
    2개의 가상의 설치점(24(25) 중 적어도 하나는 측정용 축(2)의 중심축(23)에 대하여 각각 결합된 하중 센서(4)(5)가 배치된 쪽으로 벗어나 있는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  22. 제1항 내지 제21항의 어느 한 항에 있어서,
    중간 프레임(7)에 측정용 축(2)의 지지 및 고정 프레임(6) 상에 중간 프레임(7)의 지지는 측정용 축(2)의 중심축 방향에서 볼 때 잇따라 배치되는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  23. 제1항 내지 제22항의 어느 한 항에 있어서,
    회전 설치부(26)는 하중 센서(5)(6)가 배치되는 설치면(8)에서 축방향으로 거리를 두어 강성이 큰 홀더(holder)(29)에 고정적으로 연결되어 있고, 그 홀더(29)는 서로 어떤 각도로 배치되어 있는 2개의 지지 레버 (13)(14)를 통해 지지되어 있으며 조인트(19-22)는 중간 프레임(8)에 대하여 지지되어 있는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  24. 제1항 내지 제23항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 조인트(15-22)를 형성하는 연약점(weak point)은 오목한 단면을 가지는 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
  25. 제1항 내지 제23항의 어느 한 항에 있어서,
    상기 조인트(15-22)를 형성하는 연약점(weak point)은 선형 구멍(linear perforation)으로 구성된 것을 특징으로 하는 로터 불균형으로 인해 발생되는 하중을 측정하는 장치.
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