專利名稱：用于校準轉(zhuǎn)矩測量裝置的方法和設備的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及用于校準與驅(qū)動和負荷裝置連接的轉(zhuǎn)矩測量裝置的方法和設備，其中將利用轉(zhuǎn)矩測量裝置所測得的轉(zhuǎn)矩和利用基準測量裝置測得的轉(zhuǎn)矩相比較以進行校準。
背景技術(shù)：
在用于車輛或車輛部件(例如變速器、傳動系、內(nèi)燃機等)的試驗臺上，由驅(qū)動和負荷裝置，所謂的Dyno(動力測試機)來對試驗件進行驅(qū)動或加負荷，以便為該試驗件模擬特定的工作狀態(tài)。為此，通常還使用多個傳感器，以便采集不同的測量值。尤其地，在這樣的試驗臺結(jié)構(gòu)中還設置轉(zhuǎn)數(shù)和轉(zhuǎn)矩傳感器。雖然能夠以完全不同的方法非常準確地測量轉(zhuǎn)數(shù)，但是對于轉(zhuǎn)矩的測量，經(jīng)常使用所謂的轉(zhuǎn)矩測量法蘭(Drehmomenten-Messf iansche) 作為轉(zhuǎn)矩測量裝置，轉(zhuǎn)矩測量法蘭設置在Dyno的驅(qū)動軸與試驗件的驅(qū)動軸之間。但是還已知擺動(pendelnd)設置的Dyno，其中例如使用橫架(Biegebalken)或稱重傳感器 (Loadcell)作為轉(zhuǎn)矩測量裝置，其中稱重傳感器測量定子與機器外殼之間的力，由此能夠推導出作用的轉(zhuǎn)矩。但是，轉(zhuǎn)矩測量裝置必須被校準，以便使得能夠?qū)崿F(xiàn)準確的測量。在持續(xù)運行中也必須定期地重復該校準。為此，在現(xiàn)有技術(shù)中提供了大量方法來說明這樣的轉(zhuǎn)矩測量裝置(例如轉(zhuǎn)矩測量法蘭、橫架或稱重傳感器)能夠如何被校準。經(jīng)常使用校準桿，校準桿在固定在軸上的杠桿上以一定距離設置一定重量，由此產(chǎn)生限定的轉(zhuǎn)矩，這個限定的轉(zhuǎn)矩由轉(zhuǎn)矩測量裝置采集。通過確定測量值與引入的值之間的差，可以連續(xù)校準轉(zhuǎn)矩測量裝置。例如在W02006/099641A1中給出了對此的一個例子。但是，通過這樣的校準桿，總是還引入可能歪曲測量結(jié)果的彎曲應力和橫向力。DE102007040106A1公開了一種校準裝置，其中電動機經(jīng)由傳動裝置連接到轉(zhuǎn)矩測量器，在這里是轉(zhuǎn)矩測量法蘭。因此，為了校準，經(jīng)由電動機和傳動裝置引入一定的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩被轉(zhuǎn)矩測量器測量，其中但是為了校準，必須卡塞(blockieren)動力制動器 (Leistungsbremse)。但是，校準裝置還是在結(jié)構(gòu)上是復雜的，并且由于其大小和重量也難以操控。此外，從機床例如從US4483177A還已知使用機床本身的驅(qū)動馬達來施加用于對轉(zhuǎn)矩傳感器進行校準的轉(zhuǎn)矩。當然，對于機床需要明顯更小的準確性。因此，在這里只預給定特定的轉(zhuǎn)數(shù)，其中絲桿(Gewindespindel)上的螺母以該特定的轉(zhuǎn)數(shù)超著止擋移動，由此設置特定的轉(zhuǎn)矩，該轉(zhuǎn)矩可以由轉(zhuǎn)矩測量裝置和基準轉(zhuǎn)矩測量裝置測量并且然后進行比較以校準。但是這里不可能(并且也不必)設置任意的精確校準轉(zhuǎn)矩。但是，在試驗臺環(huán)境中必須滿足高的準確性要求。為了以對于試驗臺應用足夠的準確性校準轉(zhuǎn)矩測量裝置，轉(zhuǎn)矩在測量(或校準)期間必須以適當?shù)男问奖皇┘?。為了能夠確定要校準的轉(zhuǎn)矩測量裝置的遲滯并且不破壞其，所施加的轉(zhuǎn)矩應當具有盡可能小的波動以及盡可能沒有過沖。此外，轉(zhuǎn)矩測量裝置通常在一定的校準范圍內(nèi)被校準，而不是僅僅被校準到單個轉(zhuǎn)矩，這使得必須(在可能的范圍內(nèi))預給定任意的校準轉(zhuǎn)矩。但是，尤其是在試驗臺環(huán)境中還必須涉及特定的安全措施。例如，Dyno在軸損壞的情況下不應當不受控制地繼續(xù)驅(qū)動，而是必須理解被停止。因此，為了利用驅(qū)動馬達進行校準簡單地為驅(qū)動馬達預給定一個轉(zhuǎn)矩是不夠的，因為驅(qū)動馬達在軸損壞的情況下會不受控制地被啟動。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的一個任務是提供一種用于校準轉(zhuǎn)矩測量裝置的方法和設備，其構(gòu)造簡單，足夠準確并且還容易地被操控，支持對校準轉(zhuǎn)矩的靈活的預給定，并且還滿足對安全的要求。根據(jù)本發(fā)明，該任務通過以下方式被實現(xiàn)，即驅(qū)動和負荷裝置與不旋轉(zhuǎn) (drehfest)地設置的基準測量裝置相連，為調(diào)速器預給定大于0轉(zhuǎn)/分鐘的額定轉(zhuǎn)數(shù)，并且調(diào)速器產(chǎn)生額定轉(zhuǎn)矩，該額定轉(zhuǎn)矩通過能預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩極限而被上限限制，并且驅(qū)動和負荷裝置的這樣限制的額定轉(zhuǎn)矩被給定作為調(diào)整轉(zhuǎn)矩。由此能夠滿足所提出的要求，即能在ONm和士TDyn?！猒任意調(diào)整的校準轉(zhuǎn)矩，通過預給定調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell而實現(xiàn)高的準確性， 以及針對驅(qū)動和負荷裝置在軸損害的情況下不受控制的轉(zhuǎn)動(Wegdrehen)的安全功能。其中，調(diào)速器負責必要的安全性，因為其在軸損害的情況下立即降低額定轉(zhuǎn)矩，并且轉(zhuǎn)數(shù)不能上升超過所設置的、優(yōu)選低的額定轉(zhuǎn)數(shù)值，并且用于設置校準范圍的調(diào)整轉(zhuǎn)矩極限具有足夠的準確性。此外，根據(jù)本發(fā)明的設備還能簡單地操控并且使得能夠?qū)崿F(xiàn)對轉(zhuǎn)矩測量裝置的迅速校準。如果較高頻率的轉(zhuǎn)矩分量被抑制，則校準準確性還可以進一步增強。校準結(jié)果優(yōu)選還被用于改變驅(qū)動和負荷裝置的調(diào)節(jié)單元的參數(shù)，從而驅(qū)動和負荷裝置對于預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩的設置而言變得更準確。因此，校準準確性同樣可以被提高。


借助于以下示例性的展示一實施方式并且非限制性的附圖1詳細介紹本發(fā)明，附圖1以轉(zhuǎn)矩測量法蘭為例示出了根據(jù)本發(fā)明的校準設備的示意圖。
具體實施例方式在圖1中示出了具有驅(qū)動和負荷裝置2 (Dyno)的試驗臺1。在驅(qū)動和負荷裝置2 的軸4上設置轉(zhuǎn)矩測量裝置3，例如轉(zhuǎn)矩測量法蘭。在正常工作中，驅(qū)動和負荷裝置2經(jīng)由連接軸7與試驗件(例如內(nèi)燃機、變速器或傳動系)相連。為了校準轉(zhuǎn)矩測量裝置3，移除試驗件，并且驅(qū)動和負荷裝置2經(jīng)由連接軸7與基準測量裝置6相連，該基準測量裝置6例如借助于卡塞單元(Blockiereinheit) 9 (例如簡單的支柱)而不旋轉(zhuǎn)地設置。為了校準， 為驅(qū)動和負荷裝置2預給定調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell,其通過基準測量裝置6的不旋轉(zhuǎn)的支架既施加在轉(zhuǎn)矩測量裝置3上也施加在基準測量裝置6上，并且能夠被測量。通過比較測量值，于是可以相應地校準轉(zhuǎn)矩測量裝置3。為了校準，調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell通常在校準范圍內(nèi)以離散的間距變化。對于擺動的驅(qū)動和負荷裝置2，校準相應地進行，其中在這里，基準測量裝置6可以與驅(qū)動和負荷裝置2的軸相連。為了為驅(qū)動和負荷裝置2預給定用于校準的調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell，現(xiàn)在設置調(diào)速器10， 其中經(jīng)由轉(zhuǎn)數(shù)傳感器8為該調(diào)速器10饋送驅(qū)動和負荷裝置2的實際轉(zhuǎn)數(shù)nist。此外，在調(diào)速器10的輸入端施加大于0轉(zhuǎn)/分鐘的額定轉(zhuǎn)數(shù)ns。u。優(yōu)選地，非常小的轉(zhuǎn)數(shù)(例如在1 轉(zhuǎn)/分鐘到10轉(zhuǎn)/分鐘范圍內(nèi))被預給定作為額定轉(zhuǎn)數(shù)ns。n。調(diào)速器10在輸出端生成額定轉(zhuǎn)矩Ts。u，但是該額定轉(zhuǎn)矩不直接被預給定給驅(qū)動和負荷裝置2，而是被饋送給調(diào)整轉(zhuǎn)矩限制單元11。調(diào)整轉(zhuǎn)矩限制單元11被例如控制單元12 (例如試驗臺或校準控制單元)預給定以最大轉(zhuǎn)矩Tmax，并且將輸入額定轉(zhuǎn)矩Ts。u上限限制到預給定的最大轉(zhuǎn)矩。這樣限制的額定轉(zhuǎn)矩然后被預給定給驅(qū)動和負荷裝置2作為調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell,驅(qū)動和負荷裝置然后利用相應的調(diào)節(jié)單元13 (例如具有相應控制的變頻器)對調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell進行調(diào)整。因為驅(qū)動和負荷裝置2通過不旋轉(zhuǎn)的基準測量裝置6被固定(nist = 0)，所以調(diào)速器10基于額定轉(zhuǎn)數(shù)預給定ns。n > O而非?？斓?根據(jù)所設置的調(diào)節(jié)器動態(tài)特性)進入飽和，并且在其輸出端輸出調(diào)節(jié)器能預給定的最大額定轉(zhuǎn)矩Ts。n。于是，通過額定轉(zhuǎn)矩限制實現(xiàn)了可以為驅(qū)動和負荷裝置2預給定一個預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell。因此，對于校準過程，可以通過修改最大轉(zhuǎn)矩Tmax而非常簡單地預給定不同的調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell。為了校準，利用轉(zhuǎn)矩測量裝置3和基準測量裝置6所測得的值可以在控制單元12 中被比較，從而可以對應于偏差對轉(zhuǎn)矩測量裝置3進行校準，例如通過改變轉(zhuǎn)矩測量裝置3 的特定的能調(diào)整的參數(shù)或者其測量或分析電子部件或測量或分析軟件。在軸損壞的情況下，驅(qū)動和負荷裝置2的轉(zhuǎn)數(shù)會非?？斓厣仙?，因為(現(xiàn)在自由旋轉(zhuǎn)的)驅(qū)動和負荷裝置2(nist興0)試圖設置預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell。但是，在達到或超過預給定的額定轉(zhuǎn)數(shù)ns。n的情況下，調(diào)速器10將降低額定轉(zhuǎn)矩Ts。n (到所設置的調(diào)整轉(zhuǎn)矩極限之下)，由此對驅(qū)動和負荷裝置2的調(diào)整轉(zhuǎn)矩預給定被取消，并且驅(qū)動和負荷裝置2非?？焖俚夭东@(einfangen)，因此避免了驅(qū)動和負荷裝置2在軸損壞的情況下的不受控制的轉(zhuǎn)動。為此，優(yōu)選將非常小的值(例如在1轉(zhuǎn)/分鐘到10轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)的值)預給定作為額定轉(zhuǎn)數(shù)ns。n。但是，校準過程的結(jié)果也可以被用于針對設置預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩Tstell來改善驅(qū)動和負荷裝置2的準確性。為此，例如校準結(jié)果可以被用來自動地修改調(diào)節(jié)單元13中的一個或多個參數(shù)(例如變頻器的參數(shù))使得驅(qū)動和負荷裝置2相對于基準測量裝置6更準確， 例如更線性。這樣的優(yōu)化問題可以通過可以例如在調(diào)節(jié)單元13或控制單元12中實現(xiàn)的公知數(shù)學方法來解決。在驅(qū)動和負荷裝置2與轉(zhuǎn)矩測量裝置3 (或基準測量裝置6)之間，或者在轉(zhuǎn)矩測量裝置3與基準測量裝置6之間或者在基準測量裝置6與卡塞單元9之間還可以設置阻尼單元5作為減振器，例如簡單的飛輪，其用于抑制較高頻率的轉(zhuǎn)矩分量并且濾過較低頻率的轉(zhuǎn)矩。因此，不期望的較高頻率的轉(zhuǎn)矩波動在校準過程中被禁止，從而校準變得更準確。
權(quán)利要求
1.一種用于校準轉(zhuǎn)矩測量裝置(3)的方法，所述轉(zhuǎn)矩測量裝置與驅(qū)動和負荷裝置(2) 相連，其中利用所述轉(zhuǎn)矩測量裝置C3)所測得的轉(zhuǎn)矩與利用基準測量裝置(6)所測得的轉(zhuǎn)矩進行比較以進行校準，其特征在于，所述驅(qū)動和負荷裝置( 與不旋轉(zhuǎn)地設置的所述基準測量裝置(6)相連，調(diào)速器(10)被預給定以大于0轉(zhuǎn)/分鐘的額定轉(zhuǎn)數(shù)(ns。n)，并且所述調(diào)速器(10)生成額定轉(zhuǎn)矩(Ts。u)，所述額定轉(zhuǎn)矩通過能預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩極限而被上限限制，并且所述驅(qū)動和負荷裝置的這樣受到限制的額定轉(zhuǎn)矩被預給定作為調(diào)整轉(zhuǎn)矩(Tstell)， 其中所述額定轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)選在1轉(zhuǎn)/分鐘到10轉(zhuǎn)/分鐘的范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，較高頻率的轉(zhuǎn)矩分量被抑制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2的方法，其特征在于，校準的結(jié)果被用于改變所述驅(qū)動和負荷裝置O)的調(diào)節(jié)單元(1 的參數(shù)，從而所述驅(qū)動和負荷裝置( 在設置預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩 (Tstell)方面變得更準確。
4.一種用于校準與驅(qū)動和負荷裝置( 相連的轉(zhuǎn)矩測量裝置(3)的設備，其中設置基準測量裝置(6)，并且在控制單元(10)中，利用所述轉(zhuǎn)矩測量裝置(3)所測得的轉(zhuǎn)矩與利用基準測量裝置(6)所測得的轉(zhuǎn)矩進行比較以進行校準，其特征在于，所述基準測量裝置(6) 借助于卡塞裝置(9)而位置固定地設置，并且與所述驅(qū)動和負荷裝置(2)相連，設置調(diào)速器(10)，所述調(diào)速器被預給定以大于0轉(zhuǎn)/分鐘的額定轉(zhuǎn)數(shù)(ns。n)，并且所述調(diào)速器(10)在輸出端生成額定轉(zhuǎn)矩(Ts。u)，其中所述額定轉(zhuǎn)數(shù)優(yōu)選在1轉(zhuǎn)/分鐘到10轉(zhuǎn) /分鐘的范圍內(nèi)，設置調(diào)整轉(zhuǎn)矩限制單元(11)，所述調(diào)整轉(zhuǎn)矩限制單元以所述額定轉(zhuǎn)矩(Ts。u)作為輸入并且以受限制后的額定轉(zhuǎn)矩作為輸出，并且所述受限制后的額定轉(zhuǎn)矩設置為所述驅(qū)動和負荷裝置O)的調(diào)整轉(zhuǎn)矩(Tstell)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的設備，其特征在于，所述轉(zhuǎn)矩測量裝置C3)被設置在所述驅(qū)動和負荷裝置O)的軸(4)上，并且所述基準測量裝置(6)通過連接軸(7)與所述轉(zhuǎn)矩測量裝置 ⑶相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的設備，其特征在于，所述基準測量裝置(6)被設置在所述驅(qū)動和負荷裝置⑵的軸⑷上。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6的設備，其特征在于，在所述驅(qū)動和負荷裝置( 與所述轉(zhuǎn)矩測量裝置( 之間，或者在所述驅(qū)動和負荷裝置( 與所述基準測量裝置(6)之間，或者在所述轉(zhuǎn)矩測量裝置( 與所述基準測量裝置(6)之間，或者在所述基準測量裝置(6)與所述卡塞單元(9)之間，設置阻尼單元(5)。
全文摘要
為了滿足試驗臺環(huán)境中高的準確性要求，提供了一種用于校準轉(zhuǎn)矩測量裝置的方法和設備，利用其可以非常簡單地、靈活地且準確地執(zhí)行校準過程，并且同時還可以滿足對安全的要求。為此，轉(zhuǎn)矩測量裝置(3)與驅(qū)動和負荷裝置(2)相連，調(diào)速器(10)被預給定以大于0轉(zhuǎn)/分鐘的額定轉(zhuǎn)數(shù)(nsoll)，其中調(diào)速器(10)生成額定轉(zhuǎn)矩(Tsoll)，該額定轉(zhuǎn)矩通過能預給定的調(diào)整轉(zhuǎn)矩極限Tmax而被上限限制，并且驅(qū)動和負荷裝置(2)的這樣受到限制的額定轉(zhuǎn)矩被預給定作為調(diào)整轉(zhuǎn)矩(Tstell)。
文檔編號G01L25/00GK102162763SQ20111000445
公開日2011年8月24日 申請日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月14日
發(fā)明者M·科托尼 申請人:Avl里斯脫有限公司