本發(fā)明涉及一種權(quán)利要求1的前序部分所述類型的離心機，以及權(quán)利要求14的前序部分所述類型的用于檢測離心機不平衡的方法。

背景技術(shù)：

de19539633a1公開了一種常見離心機，其具有用于檢測旋轉(zhuǎn)部件的不平衡的裝置。所述裝置具有速度傳感器、距離傳感器和加速度傳感器。在這種情況下使用的加速度傳感器是用于檢測由不平衡引起的加速度的壓電晶體傳感器。此外，設(shè)置有控制和評估單元，由傳感器檢測到的與不平衡相關(guān)的信號以功率振蕩/振幅的變化的形式傳輸?shù)皆摽刂坪驮u估單元。比較器連接到評估單元，以將評估單元接收的信號與參考數(shù)據(jù)進行比較。如果振幅有變化，則會發(fā)出光學(xué)或聲學(xué)警告，或者離心機將被關(guān)閉。壓電傳感器和距離傳感器都在相同的水平方向上起作用。

該解決方案的一個缺點是使用的傳感器將僅檢測振幅的變化。它們不會提供，或者只提供有限的有關(guān)不平衡原因和起點的信息。由此難以根據(jù)振幅的變化，特別是考慮到速度，來產(chǎn)生諸如警告輸出或關(guān)閉離心機之類的不同措施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

因此，本發(fā)明的目的是提供一種根據(jù)權(quán)利要求1的前序部分所述類型的離心機，其避免了上述缺點，并且除了檢測不平衡之外，還能夠提供關(guān)于不平衡的原因和起點的信息。此外，進一步改進離心機，使其在檢測到不平衡的情況下允許根據(jù)其轉(zhuǎn)速采取不同的措施。

對于離心機，該目的通過權(quán)利要求1的限定特征結(jié)合其前序部分的特征來實現(xiàn)。對于該方法，該目的通過權(quán)利要求14的特征實現(xiàn)。

本發(fā)明基于以下發(fā)現(xiàn)：與當(dāng)距離傳感器的操作軸垂直于旋轉(zhuǎn)軸延伸時相比，當(dāng)距離傳感器的操作軸相對于旋轉(zhuǎn)軸平行地、或以小于90°的角度地、或以銳角地延伸時，距離傳感器將提供關(guān)于不平衡及其原因/起點的更多信息數(shù)據(jù)。此外，本發(fā)明基于進一步發(fā)現(xiàn)：如果使用傳感器提供的振幅信號，而不是該振幅的變化作為基礎(chǔ)，則可以在不平衡的情況下采取不同措施。

根據(jù)本發(fā)明的離心機包括以下元件：殼體；用于接收容納有待離心材料的容器的轉(zhuǎn)子；上面安裝有所述轉(zhuǎn)子的驅(qū)動軸；通過所述驅(qū)動軸驅(qū)動所述轉(zhuǎn)子的電機；支撐單元，所述支撐單元具有阻尼元件，所述阻尼元件各自包括彈簧軸，所述支撐單元支撐具有所述驅(qū)動軸和所述轉(zhuǎn)子的電機；用于檢測轉(zhuǎn)速的傳感器單元；用于檢測旋轉(zhuǎn)單元的不平衡的距離傳感器，所述旋轉(zhuǎn)單元由所述轉(zhuǎn)子、所述電機和所述驅(qū)動軸一起形成；用于檢測所述旋轉(zhuǎn)單元的不平衡的加速度傳感器；以及評估傳感器數(shù)據(jù)的控制和評估單元。所述距離傳感器檢測一個操作軸上距離的變化。此外，操作軸相對于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸校正，使得至少在平行于操作軸并且穿過轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)軸的平面上的投影中，所述操作軸和旋轉(zhuǎn)軸在它們之間限定小于90°的角度，所述角度包括0°。這是有利的，因為它還允許檢測旋轉(zhuǎn)單元從其中心位置的歪斜運動/偏離，因此比在水平方向上檢測這樣的偏差產(chǎn)生更多的信息數(shù)據(jù)。

在優(yōu)選實施方式中，距離傳感器的操作軸平行于彈簧軸校正，因為懸架上的應(yīng)力是不平衡及其大小的可靠指示，并且距離傳感器與彈簧軸的平行布置允許精確測量。

當(dāng)彈簧軸和距離傳感器的操作軸相同時，可以實現(xiàn)特別精確的測量。這還簡化了設(shè)計，因為距離傳感器可以容易地集成到懸架中。

作為旋轉(zhuǎn)傳感器，可以使用例如磁性或電感傳感器。但是，諸如叉式光柵之類的光柵被證明是特別合適的，因為與分段盤相結(jié)合，它們也可用于同時進行位置檢測。這將在下面更詳細地解釋。

在另一個有利的實施方式中，設(shè)置有至少兩個加速度傳感器，以檢測由三個相互垂直的空間軸所限定的空間中的不平衡，其中每個加速度傳感器在與其它加速度傳感器的空間軸不同的空間軸上有效。對于一個以上軸的加速度數(shù)據(jù)的評估允許更準確地檢測不平衡，并且提供關(guān)于不平衡的原因的信息，在下文中將對此進行解釋。

更具體地，其中加速度傳感器工作的空間軸之一是垂直方向上的空間軸。由于與檢測到的水平(即，沿著x和/或y空間軸)加速度(其僅允許測量旋轉(zhuǎn)軸線的水平偏差)相比，另外檢測到的垂直加速度還允許測量歪斜運動。此外，如果例如借助于具有絕對參考(0°位置)的速度傳感器的分段盤，并借助于光柵，檢測到關(guān)于初始位置/零位置的旋轉(zhuǎn)和相應(yīng)的旋轉(zhuǎn)角度，則可以從中得出關(guān)于不平衡的原因和起點的結(jié)論。然后可以使用該數(shù)據(jù)來確定旋轉(zhuǎn)單元內(nèi)發(fā)生不平衡的確切位置。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，彈簧軸校正為以與旋轉(zhuǎn)軸相交。以這種方式布置阻尼元件可以在技術(shù)上容易實現(xiàn)，并且距離傳感器也可以容易集成到這種布置中。

優(yōu)選地，操作軸和彈簧軸也是相同的。這使得將距離傳感器集成到阻尼元件中并且直接檢測阻尼元件的彈簧的范圍變得更加容易，該值可以接下來用于確定轉(zhuǎn)子與其中心位置的偏差。

在另一個有利的實施方式中，控制和評估單元中存儲有第一特征，該第一特征根據(jù)轉(zhuǎn)速限定用于加速度傳感器和/或距離傳感器檢測的振幅的第一極限值，所述振幅描述旋轉(zhuǎn)單元的不平衡。所述第一極限值被限定為如果它們被超出，則表示需要采取行動，而離心機或用戶的安全不會立即有危險。因此，第一極限值用于在離心機內(nèi)發(fā)生非安全關(guān)鍵相關(guān)問題的情況下啟動警報級別，并且可以暫時避免進一步的行動。

在本發(fā)明的有利實施方式中，控制和評估單元中存儲有第二特征，該第二特征根據(jù)轉(zhuǎn)速限定用于加速度傳感器和/或距離傳感器檢測的振幅的第二極限值，所述振幅描述旋轉(zhuǎn)單元的不平衡。這些第二極限值被限定如果它們被超出，則發(fā)出危險信號，并且需要立即采取行動。這些第二極限值的目的是確保在離心機內(nèi)發(fā)生安全相關(guān)問題時立即采取進一步措施，以保證離心機及其用戶的安全。

一旦達到第一極限值，認為有利的是控制和評估單元啟動聲學(xué)和/或光學(xué)信號單元以及/或者顯示單元，例如，后者可以集成在離心機的控制面板中，并且用于顯示評估結(jié)果以及關(guān)于用戶采取措施的指示。這樣可以確保用戶及時接收足夠多的用于排除故障信息，并且離心機可以暫時保持運轉(zhuǎn)。

為了確保離心機和用戶在危急情況下的安全，限定一旦達到第二極限值，控制和評估單元將關(guān)閉旋轉(zhuǎn)單元的電機或整個離心機。

一旦達到了第二極限值，有利的是控制和評估單元也啟動聲學(xué)和/或光學(xué)信號單元以及/或者位移裝置，后者隨后將顯示評估結(jié)果以及用戶采取措施的指令。這大大減少了危急情況下確認故障以及排除故障所需的時間，并顯著提高了用戶的舒適度。

此外還有利的是，在控制和評估單元中設(shè)置有數(shù)據(jù)記錄器，其記錄所有確定的數(shù)據(jù)。然后可以在離心機操作結(jié)束時例如通過usb端口讀取數(shù)據(jù)，并可用于維護、故障排除、產(chǎn)品生命周期管理等。

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，距離傳感器用于在小于1000rpm的速度范圍內(nèi)檢測不平衡。由此可以在較低速度下檢測不平衡，在所述較低速度時，加速力還太小而不能被加速度傳感器可靠地檢測到。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，加速度傳感器用于在高于1000rpm的速度范圍內(nèi)檢測不平衡。在這個更大的速度范圍內(nèi)，加速度傳感器比距離傳感器更適合，因為在該頻率下，加速度測量提供比距離測量更準確的數(shù)據(jù)。

但是，距離傳感器或加速度傳感器提供更可靠數(shù)據(jù)的速度范圍在很大程度上取決于離心機的設(shè)計，特別是其阻尼。因此，通過固件(firmware)使轉(zhuǎn)速范圍可配置(configurable)是有利的。

對于方法，其目的實現(xiàn)如下：根據(jù)連續(xù)旋轉(zhuǎn)取得傳感器測量值，并且根據(jù)所測量的值形成平均值，并將該平均值與其特征的對應(yīng)值進行比較。如果平均值高于特征值，則將采取進一步的措施，例如關(guān)閉旋轉(zhuǎn)單元的電機、降低轉(zhuǎn)子的速度、觸發(fā)聲學(xué)和/或光學(xué)信號并且/或者在顯示單元上輸出信息等等。

本發(fā)明的裝置和方法用于檢測離心機的旋轉(zhuǎn)單元的潛在不平衡，并且控制和評估單元以預(yù)定的方式響應(yīng)于這種不平衡。此外，操作數(shù)據(jù)將被收集、存儲并可用于評估，特別是可以得出關(guān)于離心機及其部件的負載和使用壽命的結(jié)論。為此，對于每個離心機操作循環(huán)，將在數(shù)據(jù)記錄器中記錄以下數(shù)據(jù)：離心步驟的持續(xù)時間、最大速度、最大不平衡振幅、最大不平衡振幅發(fā)生時的速度、不平衡角度、距離中心位置的偏移和系統(tǒng)狀態(tài)指示(標志)。此外，如果需要，可以記錄其他相關(guān)數(shù)據(jù)，如溫度或噪音。

例如，作為確定的數(shù)據(jù)的結(jié)果，如果不平衡超過由特征定義的極限值，則可以關(guān)閉轉(zhuǎn)子的電機或整個離心機。另外或替代地，可以提供關(guān)于阻尼元件(例如，在電機支座中使用的橡膠-金屬元件)的維護或磨損狀況的信息。也可以向用戶提供關(guān)于轉(zhuǎn)子的哪個容器引起不平衡的信息，可能是不正確裝載引起的。此外，當(dāng)需要維修時，顯示裝置還可以顯示關(guān)于如何平衡轉(zhuǎn)子的技術(shù)指導(dǎo)。

用于檢測旋轉(zhuǎn)的旋轉(zhuǎn)傳感器可以具有以下設(shè)計：安裝在電機軸上的是具有30個均勻隔開的凹槽的分段盤，以及在0°位置(絕對基準)上的單個凸輪。光柵，例如叉式光柵，可以按6°步進，60乘以6°(等于360°)的速度檢測當(dāng)前旋轉(zhuǎn)角度，同時考慮到邊緣變化。第二叉式光柵檢測旋轉(zhuǎn)方向，所述第二叉式光柵被布置成提供與第一叉式光柵的信號偏移90°的信號。使用回射傳感器檢測0°位置。

如上所述，使用四個傳感器檢測與檢測不平衡相關(guān)的任何數(shù)據(jù)，即旋轉(zhuǎn)傳感器、用于檢測第一空間軸中的加速度的加速度傳感器、用于檢測第二空間軸中的加速度的加速度傳感器以及距離傳感器。此外，還可以設(shè)置另一個加速度傳感器來檢測第三空間軸中的加速度。

更具體地，三個加速度傳感器被設(shè)計為三維的加速度傳感器。所有三個加速度傳感器因此組合在一個單元中。該單元優(yōu)選地直接安裝在電子板上，該電子板附接在電機座下方的區(qū)域中的軸附近?；蛘撸搯卧部梢圆贾迷谵D(zhuǎn)子中。

距離傳感器可以是感應(yīng)式接近傳感器的形式。測量范圍特別是檢測4mm，最好高達6mm范圍內(nèi)的變化。該測量檢測支撐板和/或第二彈性凸耳與電機支座的固定板和/或第三彈性凸耳之間的距離的相對變化?？梢允褂煤唵蔚臋C械量規(guī)(mechanicalgauge)來進行調(diào)整，并且調(diào)整不需要特別精確。

離心機的支撐板的垂直振動也受到離心機設(shè)計的影響，經(jīng)驗表明，它只能達到大約150至200rpm的特征最大值。該最大值只能由距離傳感器檢測，因為在這些速度下，對于加速度傳感器的測量范圍，加速力仍然會太小。由于不平衡的檢測應(yīng)盡可能快，即在低轉(zhuǎn)速下檢測到不平衡，為此將必須使用距離傳感器。對于大于約1000rpm的速度，加速度傳感器更適于可靠地檢測不平衡。但是，與中心位置的任何偏離，即轉(zhuǎn)子在高速下的升高，只能由距離傳感器檢測。

此外，可以設(shè)想在每個彈簧軸上，例如在阻尼元件上方，設(shè)置用于數(shù)據(jù)檢測的距離傳感器?；讷@得的數(shù)據(jù)，評估單元將能夠立即在離心機運行之前檢測可能在離心過程中導(dǎo)致更高不平衡的任何不正確/非對稱負載。然后顯示單元將警告用戶不要開始離心機操作，或者控制單元可以首先防止離心機啟動。

更具體地，用于評估不平衡的值計算如下：

在9.6khz的頻率下，控制和評估單元在四個不同的通道上連續(xù)獲得以下值：通過距離傳感器獲得支撐板和固定板之間的距離；通過加速度傳感器獲得沿著x軸的加速度；通過加速度傳感器獲得沿著y軸的加速度；并通過加速度傳感器獲得沿著z軸的加速度。因此，該測量使用四個傳感器：距離傳感器、x軸的加速度傳感器、y軸的加速度傳感器和z軸的加速度傳感器。

由于測量值在四個不同的通道上傳輸，所以它們可以同時由控制和評估單元進行評估。然后使用在9.6khz檢測到的測量值，根據(jù)轉(zhuǎn)速形成平均值。

如上所述，旋轉(zhuǎn)傳感器在與光柵配合的分段盤中具有凹槽。在凹槽的開始處，由于分段盤的旋轉(zhuǎn)，在光束到達所述凹部的末端之前的這段時間內(nèi)信號產(chǎn)生。在此期間，光柵的光線撞擊相關(guān)聯(lián)的光傳感器，從而產(chǎn)生信號。在信號的開始和結(jié)束處，產(chǎn)生信號邊沿。因此信號邊沿在信號的開始和結(jié)束處改變。在分段盤旋轉(zhuǎn)期間信號邊沿變化時，控制和評估單元產(chǎn)生平均值。該平均值基于自上一個邊沿變化后由傳感器檢測到的該傳感器的所有測量值。60個測量點產(chǎn)生具有正弦波狀外觀的信號曲線。根據(jù)傳感器，將獲得不同的振幅和相位角。

對于每次旋轉(zhuǎn)，每個傳感器將產(chǎn)生由60個測量點組成的信號曲線。然后，該信號曲線被用于確定每個傳感器的信號(rms)和dc偏移的有效值。通過根據(jù)60個測量點的平均值獲得的dc偏移校正信號曲線，以產(chǎn)生純ac信號分量，后者因此對稱于零。

然后將四個傳感器的有效值在控制和評估單元中加權(quán)并相加，即每個有效值乘以可配置因子，然后將結(jié)果相加。在下文中，將結(jié)果稱為傳感器和。該傳感器和主要用于通過將確定的值與可配置的極限值進行比較來執(zhí)行對不平衡的評估，下面將對此進行解釋。此外，傳感器和還用于確定不平衡角度。

不平衡角度確定如下：測量傳感器和的最大振幅的角度與最大不平衡實際位置的角度不對應(yīng)，因為各種影響如轉(zhuǎn)速、傳感器的加重、不平衡的大小等將導(dǎo)致最大振幅的角度偏移。因此，不平衡的角度以及最終對轉(zhuǎn)子的哪個容器受影響的確定將在低轉(zhuǎn)速下確定，并且僅通過距離傳感器確定。

例如，對于該精確的位置確定，距離傳感器以恒定的轉(zhuǎn)速(例如190rpm)檢測不平衡，同時測量相對于轉(zhuǎn)子的零點(0°位置)的旋轉(zhuǎn)角度，在此距離傳感器的正弦信號具有其最大值。

測量顯示，距離傳感器的正弦信號的相位取決于不平衡的重量。例如，2.5g和60g之間的不平衡將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)角度偏移大約70°。在評估單元中，通過對數(shù)校正曲線校正該影響。該曲線由以下公式定義：

φ(不平衡)＝φ(距離傳感器正弦最大值)×a1×in(不平衡振幅)+a2

校正因子a1(無單位)確定不平衡振幅的對數(shù)曲線的增益，因子a2(單位為°(in°))確定該曲線的位置。

因此，相應(yīng)修正的數(shù)據(jù)表示轉(zhuǎn)子中的不平衡的確切位置，從而表示轉(zhuǎn)子中引起不平衡的容器的位置。評估單元然后在顯示單元上將該位置傳送給用戶，以便用戶可以采取適當(dāng)?shù)拇胧?/p>

此外，使用距離傳感器確定不平衡角度的另一個原因在于減速/降速期間不可避免地發(fā)生低轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)。不平衡角度僅在機器處于靜止狀態(tài)時才與用戶相關(guān)，此時用戶可以檢查發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致不平衡的容器。此外，不必對影響角度的可變因素(例如，轉(zhuǎn)速、不平衡重量)進行復(fù)雜校正(建模)，因為這些因素在低轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)時實際上是可以忽略的。

可以如下進行轉(zhuǎn)子與其中心位置的偏差的確定/評估，其中首先要注意的是，回轉(zhuǎn)力將導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸隨著轉(zhuǎn)速的增加而垂直校正，而不管是否不平衡。這導(dǎo)致從中心位置的偏移，旋轉(zhuǎn)單元的大部分圍繞所述中心位置擺動(swings)。中心位置的這種偏移可以由距離傳感器以如下方式檢測。

中心位置對應(yīng)于根據(jù)轉(zhuǎn)子一次旋轉(zhuǎn)內(nèi)的角度計算出的距離傳感器的60個測量點的平均值，參見關(guān)于用于評估不平衡的值的計算的上述說明。它對應(yīng)于縱坐標上的旋轉(zhuǎn)振動的絕對位置。根據(jù)兩個預(yù)定速度值(例如，500rpm和2500rpm)存儲中心位置的值。然后對這些閾值時(atthesethresholds)中心位置值的差進行加權(quán)(weighted)。將絕對差值與要定義的最大閾值進行比較。如果超過最大閾值(第一極限值)，將顯示警告，但機器不會關(guān)閉。

過度偏差可能是由以下原因引起的：

機器未正確校正，例如，機器未水平校正。

阻尼元件中的缺陷，例如，轉(zhuǎn)子軸承的橡膠金屬元件。

優(yōu)選地，可以如下檢測最大允許不平衡。

用于檢測不允許的不平衡并因此關(guān)閉機器的閾值通過所謂的關(guān)閉窗口來實施。每個關(guān)閉窗口由數(shù)據(jù)記錄組成，在該數(shù)據(jù)記錄中，配置有在哪些條件下機器滿足用于啟動關(guān)閉窗口的條件，即如果需要，檢查相關(guān)聯(lián)的閾值并關(guān)閉機器。如果當(dāng)前速度在配置的速度限制內(nèi)，并且當(dāng)前加速度在配置的加速度限制內(nèi)，并且對于配置的去抖動(debouncing)時間(即預(yù)定時段，在該預(yù)定時間內(nèi)信號至少在控制和評估單元的一個輸入端不得不存在，以由控制和評估單元檢測和進一步處理)永久性地滿足這些條件，則關(guān)閉窗口將啟動。

數(shù)據(jù)記錄條目優(yōu)選用于限定離心機的各個工藝步驟，例如，沉淀、分離，在檢測到不平衡的情況下，每個工藝步驟都規(guī)定有特定的程序。例如，在沉降步驟和分離步驟之間進行區(qū)分。通過在不同的關(guān)閉窗口中指定速度閾值進行區(qū)分。例如，超過1000rpm的速度可能與沉降步驟相關(guān)，并且小于1000rpm的速度可能與分離步驟相關(guān)。在這種情況下，關(guān)閉窗口被配置為使得控制和評估單元在分離期間不會關(guān)閉機器，從而提高生產(chǎn)率。每個離心機中提供的附加不平衡限位開關(guān)不受此影響，而是始終保持有效狀態(tài)。

在平臺階段，即當(dāng)恒定速度沒有加速時，控制和評估單元不需要確定工藝步驟是否通過加速或減速過程達到，即該生產(chǎn)步驟此刻正在實施。

本發(fā)明的其他優(yōu)點、特征和可能的應(yīng)用可以從下面的描述中獲得，其中參考了附圖中所示的實施方式。

附圖說明

在整個說明書中，權(quán)利要求書和附圖，使用的這些術(shù)語和相關(guān)的附圖標記在下面的附圖標記列表中列出。在這些附圖中：

圖1是根據(jù)本發(fā)明的離心機的立體圖，圖1中的離心機具有支撐元件并且不包括該離心機的殼體，其中離心機的前部面向觀察者觀察時的右側(cè)；

圖1a是圖1所示離心機的后視圖；

圖1b是圖1所示離心機的左視圖；

圖2是處于已安裝狀態(tài)的圖1，1a和1b所示距離傳感器的示意性局部視圖；

圖3是圖1，1a和1b所示控制和評估單元的示意性局部視圖；以及

圖4是用于檢測根據(jù)本發(fā)明的離心機中的不平衡的流程圖。

具體實施方式

圖1，1a，1b分別是實驗室離心機10的立體圖(參見圖1)、后視圖(參見圖1a)和左視圖(參見圖1b)。為了更好地觀察本發(fā)明所必需的元件，這些圖中省略了離心機殼體。

在電機18的縱軸和旋轉(zhuǎn)軸14a(其同時也是離心機10的旋轉(zhuǎn)軸)的頂端，設(shè)置有轉(zhuǎn)子12，轉(zhuǎn)子12接收容納有待離心材料的容器。轉(zhuǎn)子12安裝在電機軸14上，電機軸14由位于它下面的電機18驅(qū)動。電機18被電機殼體24包圍。以已知的方式，例如，通過此處未顯示的花鍵軸，電機軸14不可旋轉(zhuǎn)地連接到轉(zhuǎn)子12。

在電機18的背離轉(zhuǎn)子12的一側(cè)，電機殼體24具有安裝支腳20，所述安裝支腳20彼此均勻間隔開，并將電機18牢固地連接到支撐單元30的上支撐板32上。支撐單元30用于支撐電機18以及抑制由轉(zhuǎn)子12的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的力。

與電機殼體24相鄰布置的是機械限位開關(guān)60，其通過常規(guī)螺紋連接件牢固地連接至離心機殼體(未示出)。更具體地說，機械限位開關(guān)60與電機殼體24隔開，由此在無故障運行時，在轉(zhuǎn)子12的歪斜(tumbling)運動在正常公差范圍內(nèi)的情況下，機械限位開關(guān)60將不會與電機殼體24接觸。如果轉(zhuǎn)子12的歪斜運動如此強烈，使得支撐單元30不能再補償它，并因此導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)軸14a以及因此電機18的水平偏移超過公差限制，則機械限位開關(guān)60將與電機殼體24接觸。該接觸將導(dǎo)致控制和評估單元90觸發(fā)離心機10緊急斷電，參照圖3對此進行說明。

在支撐單元30的遠離電機18的一側(cè)，設(shè)置有下支撐板38。安裝在下支撐板38上的是傾斜的橡膠金屬元件36，其用作阻尼元件，并且通過以相同角度傾斜的支柱34牢固地連接至上支撐板32。通?？紤]相對于縱軸14a大約10°和42°之間的角度作為橡膠金屬元件36和與其連接的支柱36的安裝角σ是有利的，因為基于不平衡的力將在轉(zhuǎn)子12旋轉(zhuǎn)期間在該角度范圍內(nèi)起作用。對于本實施方式的離心機10，已經(jīng)證明安裝角σ為21°是特別合適的。

另外，可以想到設(shè)計沒有支柱34的支撐單元30，例如，并且將橡膠金屬元件36直接連接至上支撐板32。然而，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，支撐單元30底側(cè)的直徑增大產(chǎn)生了更高的穩(wěn)定性并因此產(chǎn)生改善的阻尼效果。作為替代方案，例如，彈簧軸承，磁性軸承或液壓軸承也可以用作阻尼元件。當(dāng)使用本發(fā)明的離心機10所選擇的橡膠金屬元件36時，獲得了特別好的性價比。

最后，在上支撐板32和下支撐板38之間設(shè)置有質(zhì)量元件40，該質(zhì)量元件40牢固地連接至支柱34和橡膠金屬元件36。橡膠金屬元件36的傾斜位置以及橡膠金屬元件36通過支柱34和電機18隔開就已經(jīng)確保了良好的阻尼效果，這意味著也可以省略質(zhì)量元件40。但是，添加質(zhì)量元件40將顯著改善阻尼效果。

通過下支撐板38，離心機10不可旋轉(zhuǎn)地安裝在支撐元件54上。在上支撐板32上，在每對安裝支腳20之間，可以看到第一彈性凸耳(lug)48，其可容納支柱34的面向上支撐板32的末端，從而將相應(yīng)的支柱34彈性地連接至上支撐板32。例如，第一彈性凸耳48也可以是焊接到上支撐板32上的單獨的元件。但是，如果如所示實施方式中的第一彈性凸耳48與上支撐板32，例如，通過模具切割和彎曲成形，一體形成并由與上支撐板32相同的材料制成，則支撐單元30的穩(wěn)定性增加。

支撐元件30的底端由下支撐板38形成，下支撐板38通過第二彈性凸耳50連接至橡膠金屬元件36。在下支撐板38和上支撐板32之間布置有質(zhì)量元件40。質(zhì)量元件40由三個垂直堆疊的板組成。在中心處設(shè)置有固定板44，其通過第三彈性凸耳52彈性地連接至橡膠金屬元件36和支柱34。在固定板44上方和下方分別有一個盤形的上質(zhì)量板42和一個盤形的下質(zhì)量板46，它們都牢固地連接至固定板44。在該實施方式中，類似于第一彈性凸耳48，第二彈性凸耳50和第三彈性凸耳52與各自相關(guān)聯(lián)的下支撐板38和/或固定板44一體形成，并且由與相應(yīng)的相關(guān)板相同的材料制成。

螺紋連接件56通過下支撐板38將支撐單元牢固地連接至支撐元件54。支撐元件54在其四角具有支撐腿58，并且與這些支撐腿59相鄰設(shè)置有腳輪59，通過腳輪59將離心機10支撐在地面上。

圖2是距離傳感器80的布置的詳細視圖。距離傳感器80被設(shè)計為感應(yīng)傳感器，并且包括傳感器頭80a，該傳感器頭80a容納有感應(yīng)線圈，為了清楚起見未示出感應(yīng)線圈。傳感器頭80a設(shè)置在第三彈性凸耳52中，并且具有平行于彈簧軸36a延伸的操作軸36b。安裝在與第三彈性凸耳52相關(guān)聯(lián)的第二彈性凸耳50上的是與傳感器頭80a配合的金屬頭80c。金屬頭80c螺紋連接至第二彈性凸耳50。為此，金屬頭80c具有與第二彈性凸耳50中的孔接合的螺紋銷，并且與螺紋銷上設(shè)置的螺母80b固定。在由于不平衡而導(dǎo)致轉(zhuǎn)子12垂直振動的情況下，支柱34將把這些振動傳遞給橡膠金屬元件36以進行衰減，這將導(dǎo)致橡膠金屬元件36沿著彈簧軸36a的縱向延伸發(fā)生改變。這還將改變第三彈性凸耳52和與其相關(guān)聯(lián)的第二彈性凸耳50之間的距離。距離傳感器80可精確地測量這些距離變化，并且可以基于測量數(shù)據(jù)來計算不平衡，特別是在離心機最多1000rpm的低速時。

圖3是控制和評估單元90的示意圖。如圖1，1a和1b所示，控制和評估單元90與分段盤84、叉式光柵82、回射傳感器86以及加速度傳感器88作為一個單元設(shè)置在電機18下方。圖2所示的距離傳感器80、叉式光柵82，回射傳感器86和加速度傳感器88以及布置在具有集成顯示單元的離心機殼體上的控制面板(未示出)連接至控制和評估單元90。另外，距離傳感器88可以位于支柱34的區(qū)域中，例如位于第一凸耳50或第二凸耳52上。此外，控制單元90中設(shè)置有在故障的情況下關(guān)閉離心機10的電開關(guān)(未示出)。電開關(guān)是斷路觸點(breakcontact)的形式，并與機械限位開關(guān)60串聯(lián)，機械限位開關(guān)60也是斷路觸點的形式，因此這兩個開關(guān)之一的斷開將導(dǎo)致離心機10關(guān)閉。

分段盤84不可旋轉(zhuǎn)并同心地安裝在圖4中未示出的電機軸14上，使得其將在離心機10運行期間圍繞旋轉(zhuǎn)軸14a旋轉(zhuǎn)。分段盤84具有周向布置在它上面、并且彼此均勻隔開的30個凹槽84a。安裝在控制和評估單元90上并且部分地圍繞分段盤84的叉式光柵82允許基于凹槽84a確定離心機10的速度。此外，盤85設(shè)置在包括凸輪85a的分段盤84的上方。所述凸輪85a作為0°位置的絕對基準，設(shè)置用于檢測回射傳感器86的設(shè)置。通過回射傳感器86檢測0°位置和通過叉式光柵82檢測凹陷84a還允許在控制和評估單元90中確定旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)方向。布置在叉式光柵82附近的加速度傳感器88在三個空間軸x，y和z上運行，并用于檢測不平衡，特別是在速度大于1000rpm時。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的用于檢測離心機10中的不平衡的方法的示意圖。

在步驟100中，距離傳感器80、與回射傳感器86關(guān)聯(lián)的叉式光柵82和加速度傳感器88向控制和評估單元90提供測量數(shù)據(jù)，以檢測不平衡。接下來在步驟102中，在控制和評估單元90中評估所述測量數(shù)據(jù)，然后在步驟104中與兩個預(yù)定特征相比較。

在步驟106中，如果測量數(shù)據(jù)低于第一特征，則發(fā)現(xiàn)不平衡是無關(guān)緊要的，操作繼續(xù)進行，不采取進一步措施。在步驟110中，如果測量數(shù)據(jù)高于第一特征但仍低于第二特征，啟動顯示單元108并輸出相應(yīng)的警告。但是，在步驟106，操作繼續(xù)進行。然而，在測量數(shù)據(jù)也高于第二特征的情況下，啟動顯示單元108和電機18。在步驟110中，在顯示單元上顯示警告，并且接下來在步驟114中，關(guān)閉電機18。

附圖標記列表

10離心機

12轉(zhuǎn)子

14電機軸

14a旋轉(zhuǎn)軸

18電機

19旋轉(zhuǎn)單元

20安裝支腳

24電機殼體

30支撐單元

32上支撐板

34支柱

36橡膠金屬元件

36a彈簧軸

36b操作軸

38下支撐板

40質(zhì)量元件

42上質(zhì)量板

44固定板

46下質(zhì)量板

48第一彈性凸耳

50第二彈性凸耳

52第三彈性凸耳

54支撐元件

56螺紋連接件

58支撐腿

59腳輪

60機械限位開關(guān)

80距離傳感器

80a傳感器頭

80b螺母

80c金屬頭

82叉式光柵

84分段盤

84a凹槽

84b凸輪

86回射傳感器

88加速度傳感器

90控制和評估單元

σ安裝角

100提供測量數(shù)據(jù)

102評估測量數(shù)據(jù)

104比較測量數(shù)據(jù)和預(yù)定特征

106繼續(xù)操作

108啟動顯示單元

110輸出警告

112啟動顯示單元和電機

114關(guān)閉電機