专利类型 | 发明授权 | 法律事件 | 公开; 实质审查; 授权; |
专利有效性 | 有效专利 | 当前状态 | 授权 |
申请号 | CN202080023058.1 | 申请日 | 2020-04-17 |
公开(公告)号 | CN113614495B | 公开(公告)日 | 2024-11-08 |
申请人 | 艾克赛尔工业公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 纪尧姆·福伯特; 赫维·布罗希尔-桑德尔; 埃里克·吉奥; | 第一发明人 | 纪尧姆·福伯特 |
权利人 | 艾克赛尔工业公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 艾克赛尔工业公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份: | 城市 | 当前专利权人所在城市: |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:法国埃佩尔奈 | 邮编 | 当前专利权人邮编: |
主IPC国际分类 | G01F22/00 | 所有IPC国际分类 | G01F22/00 ; G01F23/28 ; G01F23/296 ; G01F23/22 ; B05B13/02 ; B05B7/00 ; B05B7/14 |
专利引用数量 | 2 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 11 | 专利文献类型 | B |
专利代理机构 | 北京鸿德海业知识产权代理有限公司 | 专利代理人 | 栗东晖; |
摘要 | 本 发明 涉及一种用于测量主体(22)的 质量 的装置(10),该装置(10)具有: 支撑 件(20),该支撑件适于支撑主体(22); 框架 (15);以及 致动器 (25),该致动器被配置为使支撑件(20)相对于框架(15)振动。该装置(10)包括: 加速 度计 (35),该加速度计被配置为测量支撑件(20)在支撑件(20)振动期间的加速度值;和 电子 控 制模 块 (40),该电子 控制模块 被配置为基于所测量的加速度值估计主体(22)的质量。 | ||
权利要求 | 1.一种用于测量待喷涂产品(P)的储备器(22)的质量的装置(10),所述装置(10)包括: |
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说明书全文 | 用于测量主体质量的装置和相关方法【技术领域】 [0002] 在许多应用中,可能期望测量经受振动运动(vibration movement)的主体的质量。 [0003] 例如,用于喷涂产品(spraying products)、特别是涂料产品(coating products)的设备通常包括旨在将产品喷涂到例如一个或多个待覆盖的零件上的喷涂器以及通过一个或几个管连接到喷涂器的产品的储备器。这种设备特别用于以诸如液体或粉末的流体的形式喷涂这些产品。 [0004] 在某些情况下,由此喷涂的产品不是非常流畅,并且往往在储备器中均匀性较差。例如,一些非常粘稠的液体或粉末往往不能立即填充由离开储备器以被喷涂的产品释放的空间。由此,可能发生的是,当储备器不是空的时,发现抽吸产品以将其引导到喷涂器的管的端部至少部分地被空区域(empty zone)围绕,因为被抽吸的产品在抽吸区域中尚未被来自储备器的其余部分的产品替换。然后,喷涂速率发生不希望的变化,这可能最终导致向喷涂器供应待喷涂产品的中断。 [0005] 为了避免这种现象的发生,已知的做法是在喷涂期间机械地振动储备器,以便于储备器中的产品的运动并因此便于其均匀化。由此,防止了待喷涂的喷涂产品向喷涂器的供应波动或甚至中断。这种振动特别用于粉末喷涂设备。 [0006] 此外,期望设备的操作者应该能够容易地估计储备器中剩余的产品量,以便于工作组织,并且最重要的是能够及时填充储备器,以便避免向喷涂器供应待喷涂产品的另一意外中断。为此,众所周知,用于喷涂流体、特别是粉末的设备包括天平,该天平使得可以评估储备器的质量,并因此评估剩余产品的量。 [0007] 在其它情况下,设备包括容器,在这些容器中搅拌诸如农业食品或化学产品的产品,例如在制备由这些产品转化的产品的情况下,或者为了促进产品从容器流动到设备的另一部分。 [0008] 能够自动地向一个或多个其它设备供应粉末的粉末分配单元是经受振动的设备的另一个示例,并且对于该设备,必须测量主体的质量,这里是剩余粉末的量。 [0009] 然而,振动主体的质量的测量由于该主体经受的机械振动而变得非常不精确。例如,当通过测量由主体重量在弹簧或其它偏置构件上的作用引起的位移来确定质量时,振动连续地改变该位移的值。 [0011] 为此,提出了一种用于测量主体质量的装置,该装置包括:支撑件,该支撑件适于支撑主体;框架;以及致动器,该致动器被设计为使支撑件相对于框架振动,装置包括:加速度计,该加速度计被设计为测量支撑件在支撑件振动时的加速度值;和电子控制模块,该电子控制模块被设计为根据所测量的加速度值估计主体质量。 [0012] 根据特定实施方式,装置包括以下特性中的一个或多个,这些特性单独采取或根据任意技术上可行的组合来采取: [0013] ‑控制模块被设计为根据所测量的加速度值来计算支撑件相对于框架的速度值,并且根据所计算的速度值来估计主体的质量。 [0014] ‑控制模块被设计为根据所测量的加速度值来确定支撑件相对于框架的振动频率,并且根据所确定的振动频率来估计主体的质量。 [0015] ‑控制模块被设计为根据所计算的速度值确定振动频率。 [0016] ‑控制模块被设计为将所确定的振动频率与至少第一预定阈值进行比较,并且根据比较来估计主体的质量。 [0018] ‑控制模块被设计为将所确定的振动频率与多个第一预定阈值进行比较,并且根据各个比较来估计主体的质量。 [0019] ‑控制模块被设计为根据所计算的速度值计算傅里叶变换的系数的值,并且从所计算的系数值确定振动频率。 [0020] ‑控制模块被设计为 [0021] 对所计算的速度值应用频率带通滤波; [0022] 计算滤波后的速度值的傅立叶变换的系数的值; [0023] 将各个所计算的系数值的绝对值与第二预定阈值进行比较;并且[0024] 基于比较的结果估计质量,特别是为用户生成信号。 [0025] ‑致动器被设计为当致动器使支撑件振动时,使支撑件在相对于框架的方向上移动,加速度计被设计为测量支撑件在所述方向上的加速度值。 [0026] ‑主体是产品的储备器,装置还包括喷射器,该喷射器被设计为从储备器接收产品流并且喷射所接收的产品,产品特别是粉末。 [0027] 还提出了一种用于测量主体质量的方法,该方法通过测量装置来实施,该测量装置包括支撑主体的支撑件、框架和被设计为使支撑件相对于框架振动的致动器,该方法包括以下步骤: [0028] ‑通过致动器使支撑件相对于框架振动; [0029] ‑测量支撑件在振动期间的加速度值;以及 [0030] ‑由电子控制模块根据所测量的加速度值来估计主体的质量。 [0031] 还提出了一种喷涂产品的方法,该方法由如上所述的装置实施,支撑件支撑产品的储备器,产品特别是粉末,方法包括以下步骤: [0032] ‑将产品从储备器循环到喷涂器; [0033] ‑通过喷涂器喷射所接收的产品;以及 [0035] 本发明的特性和优点将在阅读仅以非限制性示例的方式给出且参照附图进行的以下描述时变得显而易见,附图中: [0036] 图1是根据本发明的装置的示例的示意图; [0037] 图2是由图1的装置实施的产品喷涂方法的步骤的流程图; [0038] 图3是在图2的方法期间测量的频谱的示例;以及 [0039] 图4是在图2的方法期间测量的频谱的第二示例。【具体实施方式】 [0040] 图1中示出了用于测量主体22的质量的装置10的第一示例。 [0041] 装置包括框架15、设计为支撑主体22的支撑件20、致动器25、加速度计35、控制模块40和指示器45。 [0042] 下面将在装置10是用于喷涂产品P的装置的情况下描述装置10。在这种情况下,喷涂装置10还包括喷涂器30。另外,主体22例如是产品P的储备器。 [0043] 应当注意,装置10的变型也是可能的,其中装置10不是用于喷涂产品P的装置。在这种情况下,装置10不包括喷涂器30。 [0044] 喷射装置10被设计为喷涂产品P,特别是诸如油漆或清漆的涂层产品。 [0045] 产品P例如为粉末形式。例如,产品P是粉末形式的涂料产品,能够在零件与粉末层一起加热时熔化以在零件的表面上形成涂料产品层。 [0046] 框架15例如设计为支撑支撑件20、主体22、致动器25、控制模块40和指示器45。然而,其中支撑件20、主体22、致动器25、控制模块40和指示器45中的至少一个元件不由框架15支撑的实施方式也是可能的。 [0047] 框架15包括例如底盘50(特别是金属)和轮子55以及抓握构件60(特别是手柄),该抓握构件适于允许用户移动装置10。 [0049] 支撑件20被设计为支撑主体22。由此,框架15通过支撑件20支撑主体22。 [0051] 支撑件20包括例如支撑面60以及可选地一个或多个垫片65(也称为楔形物)。 [0052] 支撑件20可相对于框架15移动。特别地,支撑件20被设计为在静止时并且在没有外部机械应力的情况下填充相对于框架15的平衡位置,并且被设计为通过致动器25朝向不同于平衡位置的至少一个位置移动。 [0053] 支撑件20例如通过一个或多个阻尼器70连接到框架15,阻尼器特别地由弹性体材料制成。各个阻尼器70例如在竖直方向上插入框架15与支撑件20之间。在这种情况下,阻尼器70的变形允许支撑件20相对于框架15的相对运动。 [0054] 作为变型,支撑件20可经由阻尼器70从框架15悬挂。根据另一变型,支撑件20经由枢转连接或通过允许支撑件20相对于框架15的相对运动的另一类型的机械连接安装在框架15上。 [0055] 支撑面60被设置成支撑主体22。 [0056] 支撑面60例如是平坦的。 [0058] 特别地,法线方向D与竖直方向Z之间的角度在85度(°)至95°之间。 [0059] 作为变型,支撑面60可以是水平面。 [0060] 垫片65设计为防止主体22从主体22由支撑面60支撑的位置运动到主体22不由支撑面60支撑的位置。特别地,各个垫片65布置在支撑面60的周边上并形成从支撑面60的突起。例如,当支撑面与水平面形成角度时,各个垫片65布置在支撑面60的下端。在这种情况下,各个垫片65能够防止主体22在重力作用下从支撑面60上掉落。 [0061] 主体22由支撑件20支撑。 [0062] 特别地,主体22可从支撑件20去除。例如,主体22可以放置在支撑面60上。 [0063] 作为变型,主体22可以固定到支撑件20。例如,主体22可以例如经由钩从支撑件20悬挂,或者通过卡扣(hooks)紧固固定到支撑件20。 [0064] 根据另一变型,主体22可与支撑件20成一体。 [0065] 应当注意,支撑件20和主体22可能采取许多形式。 [0066] 主体22的质量可能重例如在0千克(kg)至25kg之间。 [0067] 当装置10是产品喷涂装置P时,主体22是产品P的储备器。换言之,主体22容纳产品P。主体22是例如容器,诸如桶、箱或甚至瓶子。当主体22与支撑件20成一体时,主体22由支撑件20的中空部分形成,该中空部分旨在填充有产品P。 [0068] 致动器25被设计为使支撑件20相对于框架15振动。特别地,致动器25被设计为当由支撑件20支撑的主体22存在时使支撑件20和该主体共同振动。 [0069] 术语“振动”特别应理解为是指支撑件20相对于框架15的周期性或伪周期性运动。换言之,振动是振荡。振动例如具有在0赫兹(Hz)至100Hz之间、特别在40Hz至60Hz之间的第一时间频率。 [0070] 致动器25被设计为在支撑件20上施加具有第二频率的周期性的力。该力趋向于使支撑件20相对于框架15运动。 [0071] 第二频率例如在10赫兹(Hz)至100Hz之间,特别在40Hz至60Hz之间。 [0072] 应当注意,第二频率可能不同于第一频率。特别地,由于支撑件20和主体22的惯性,具有第二频率的由致动器25施加的力导致支撑件20和主体22以不同于第二频率的第一频率振动。第一频率特别是由支撑件20、主体22和与支撑件20和主体22成一体的元件(诸如图1所示实施方式中的致动器25)形成的组件的固有频率。 [0073] 物体或物体组的固有频率特别是该物体或物体组在没有外部约束的情况下能够自然振动的频率。例如,如果物体或物体组移出平衡位置,然后保持自由移动直到耗散了由该初始位移激发的能量,则物体或物体组将自然地采取以其固有频率之一进行的围绕其平衡位置的伪周期运动,直到最终返回到其静态平衡位置为止。 [0074] 物体或物体组可能具有特别对应于不同运动的几个固有频率。 [0075] 通常类似于固有频率的第一频率是支撑件20和主体22的质量的函数。 [0076] 支撑件20在振动期间的运动例如是在垂直于竖直方向Z的平面中的运动。作为变型,该运动可以是在竖直方向Z上的运动。 [0077] 致动器25可以例如与支撑件20成一体,特别是由支撑件20支撑,特别是从其悬挂。 [0079] 马达75设计为使轴80围绕其轴线A旋转。例如,马达75设计为使轴80以10Hz至100Hz之间、特别是40Hz至60Hz之间的频率绕其轴线A旋转。 [0080] 压载物85附接到轴80。 [0081] 压载物85具有重心。轴线A与重心之间的距离明显大于零。例如,该距离可以在5毫米(mm)至500mm之间。 [0082] 由此,在轴80的旋转期间,压载物85的重心被设定为运动。换言之,在轴80的旋转期间,压载物形成不平衡。然后,出现趋于振动致动器25并且因此也趋于振动支撑件20的力。 [0083] 另选地,致动器25可以插入框架15与支撑件20之间,并且设计为在框架15和支撑件20上施加趋于使支撑件20相对于框架15振动的周期性的力。 [0084] 喷涂器30设计为从主体22接收产品P流,并将产品P喷射到例如用户希望用产品P覆盖的零件上。 [0085] 喷涂器30可以是例如能够在喷涂器30与待覆盖零件之间施加电势差的静电喷涂器。 [0086] 喷涂器30可例如通过管90连接到主体22,并设计为经由管90抽吸产品P。 [0087] 加速度计35被设计为测量载体20的加速度值。例如,加速度计35可以与支撑件20成一体,并被设计为测量加速度计35的加速度值。 [0088] 加速度计35可以例如被设计为以35赫兹(Hz)至50Hz之间的时间测量频率来测量加速度值。特别地,对应于两个连续测量值的两个时刻之间的时间间隔是恒定的。换言之,测量频率是恒定的。作为变型,测量频率可以是可变的。 [0089] 加速度计35可以例如设计为测量支撑件20在单个方向D1上的加速度值。 [0090] 优选地,方向D1为支撑件20在振动期间的运动幅度大于或等于支撑件20在其它方向上的运动幅度的方向。 [0091] 特别地,方向D1是使得致动器25被设计为在支撑件20上施加趋于使支撑件20相对于框架15在该方向上运动的力的方向。 [0092] 方向D1可以是例如垂直于轴80的轴线A的方向。 [0093] 另选地,加速度计35可以被设计为测量支撑件20在两个不同方向上、特别是在彼此垂直的两个方向上的加速度值。例如,加速度计35可以被设计为测量支撑件20在垂直于轴线A的两个方向上的加速度值。 [0094] 加速度计35被设计为将测量的加速度值传输到控制模块40。例如,加速度计35可以经由有线链路连接到控制模块40,或者被设计为经由射频波与控制模块40通信。 [0095] 控制模块40设计为至少根据由加速度计测量的加速度值来估计主体22的质量,特别是主体22中的产品P的质量。 [0096] 例如,控制模块40可以被设计为根据主体的质量生成信号,例如给用户的信号。 [0097] 特别地,控制模块40可以被设计为至少根据测量的加速度值来确定第一频率,并且根据第一确定的频率来估计质量。 [0098] 应当注意,根据可能的变型,控制模块40可以被设计为根据除了第一频率之外的参数,例如根据至少一个加速度值的绝对值,例如通过将绝对值与阈值进行比较,来估计储备器22的质量。 [0099] 控制模块40包括例如计算模块、确定模块和估计模块。 [0102] 控制模块40被设计为从测得的加速度值计算支撑件20的速度值,并且从所计算的速度值估计质量。例如,控制模块40、特别是计算模块可以被设计为通过对所测量的加速度值的时间积分来计算速度值。 [0103] 控制模块40特别可以设计为计算支撑件20的速度值,并从所计算的速度值确定第一频率。特别地,第一频率的确定由确定模块执行。 [0104] 作为变型,控制模块40、特别是确定模块被设计为从至少一个所计算的速度值的绝对值,例如从绝对值与预定阈值的比较,来估计主体22的质量。 [0105] 控制模块40、特别是确定模块被设计为计算傅里叶变换的系数值。傅里叶变换例如是所计算的速度值的傅立叶变换。 [0106] 作为变型,傅里叶变换可以是所测量的加速度值的傅里叶变换,或者是支撑件20相对于框架的位移值的傅里叶变换。位移值特别是支撑件20与平衡位置的距离的值。例如,位移值由控制模块40根据测量的加速度值计算,特别是通过所计算的速度值的时间积分来计算。 [0108] 控制模块40以本身已知的方式被设计为从所计算的系数确定第一频率。 [0109] 控制模块40、特别是估计模块被设计为例如基于第一频率与至少一个预定频率阈值的比较来估计主体22的质量。特别地,控制模块40被设计为基于第一频率与多个频率阈值的比较来估计主体22的质量。 [0110] 例如,估计模块可以被设计为将第一频率与第一频率阈值以及与明显大于第一频率阈值的第二频率阈值进行比较。 [0111] 控制模块40可以例如被设计为在第一频率大于或等于第一频率阈值时生成第一信号。第一信号可以特别地是旨在通知用户主体22的质量小于或等于第一质量值的信号。 [0112] 第一频率阈值例如在47Hz至50Hz之间。例如,第一质量值等于零,特别地对应于空储备器。 [0113] 作为可选的补充,控制模块40可被设计为在第一频率明显小于第一阈值且大于或等于第二阈值时生成第二信号。 [0114] 由控制模块40生成的各个信号特别地由估计模块生成。 [0115] 第二信号特别是旨在通知用户所估计的质量明显大于第一质量值且小于或等于第二质量值的信号。 [0116] 第二质量值例如等于25kg。 [0117] 第二阈值例如在37Hz至41Hz之间。 [0118] 可选地,控制模块40还可以被设计为在第一频率明显低于第二阈值时生成第三信号。第三信号特别是旨在通知用户主体22的质量大于或等于第二质量值的信号。 [0119] 控制模块40被设计为将第一、第二或第三信号传输到指示器45。 [0120] 例如,控制模块40可以被设计为估计在一段时间内的主体22的质量,并且在所述一段时间内向用户发送信号,特别是第一、第二或第三信号。 [0121] 指示器45被设计为将从控制模块40接收的信号转换成用户可理解的信号。 [0122] 例如,指示器45可以被设计为根据所接收的信号发出视觉信号。视觉信号可以是例如开或关的灯。 [0123] 在一个实施方式中,指示器45被设计为根据接收到第一信号、第二信号还是第三信号来点亮三个灯中的一个。 [0124] 另选地,指示器45可被设计为基于所接收的信号发出可听信号。 [0125] 现在将参考图2描述装置10的操作,图2是由装置10实施的用于测量主体22的质量的方法150的步骤的流程图。 [0126] 测量方法150包括振动步骤200、测量步骤230、计算步骤240、估计步骤250和发信号步骤260。 [0127] 例如,测量方法150可被整合到下面描述的用于喷涂产品P的方法中。喷涂方法还包括循环步骤210和喷涂步骤220。 [0128] 在振动步骤200期间,致动器25使支撑件20和主体22相对于框架15振动。例如,用户打开致动器25。 [0129] 特别地,在循环步骤210、喷涂步骤220、测量步骤230、计算步骤240、估计步骤250和发信号步骤260期间维持振动运动。 [0130] 在循环步骤210期间,产品P在管90中从主体22循环到喷涂器30。由喷涂器30接收的产品P由喷涂器30喷涂在例如用户希望在喷涂步骤220期间用产品P至少部分覆盖的零件上。 [0131] 测量步骤230包括通过加速度计35测量支撑件20的至少一个加速度值。例如,可以测量单个加速度值。另选地,可以在连续的时刻利用测量频率来测量加速度值。 [0132] 所测量的加速度值被传输到控制模块40。 [0133] 计算步骤240包括由控制模块40根据所测量的加速度值计算速度值。 [0134] 通过在时间上对加速度值进行积分来计算速度值。 [0135] 在估计步骤250期间,控制模块40根据加速度值、特别是根据速度值估计主体22的质量。 [0136] 特别地,控制模块40从所计算的速度值确定第一频率,并且从第一确定的频率估计质量。 [0137] 控制模块40特别地从速度值的傅里叶变换的系数值确定第一频率。 [0138] 控制模块40特别地将第一频率至少与第一频率阈值进行比较,可选地与第二频率阈值进行比较,并且至少基于比较结果向用户生成消息。 [0139] 例如,控制模块40根据比较的结果生成第一、第二或第三消息。 [0140] 在发信号步骤260中,将所生成的消息传输到指示器45。然后,指示器将控制模块40生成的消息转换成用户可理解的消息。 [0141] 测量步骤230、计算步骤240、估计步骤250和发信号步骤260特别地在振动步骤200、循环步骤210和喷涂步骤220期间以该顺序重复。 [0142] 由于本发明,比现有技术的装置更精确地估计主体22的质量。实际上,加速度测量不受支撑件20和主体22的振动的影响,而通过天平测量的质量测量也是如此。 [0143] 由于通常使用的质量值以及第一和第二频率,当主体22的质量在装置10的操作期间减小时,支撑件20的移动速度显著变化。因此,由速度值估计质量比直接由加速度值估计更精确。 [0144] 从振动频率估计质量也是特别准确的。实际上,振动频率(即第一频率)取决于由主体22和支撑件20形成的组件的质量,并且可能在主体22填充有产品P的构造与主体22为空的构造之间显著地变化。 [0145] 例如,图3中示出了频谱300的第一示例,其表示作为关联频率f(以赫兹为单位)的函数而计算的速度值v(以毫米每秒为单位)。谱310的第一示例对应于放置在支撑件20上并且具有5千克质量的主体22。在44.82Hz频率附近进入峰值310。推断出,当第一频率等于44.82Hz时,主体22的质量等于5千克。 [0146] 图4中示出了频谱320的第二示例,其表示作为关联频率f(以赫兹为单位)的函数而计算的速度值v(以毫米每秒为单位)。谱的该第二示例对应于没有支撑主体22的支撑件20,因此主体22的质量为零。在47.87Hz频率附近进入峰值330。推断出,当第一频率等于 47.87Hz时,主体22的质量为零。 [0147] 从频谱300和320的比较可以看出,主体22的质量变化导致第一频率的显著变化。 [0148] 将第一频率与第一频率阈值进行比较是估计主体质量22的简单方式。当第一频率与多个频率阈值比较时,质量的估计更准确。 [0149] 计算傅里叶变换的系数是确定频率的快速且有效的方式。 [0150] 现在将描述装置10的第二示例。不再描述与装置10的第一示例完全相同的元件。仅突出显示不同。 [0151] 控制模块40被设计为将频率滤波应用于所计算的速度值以获得经滤波的速度值。 [0152] 滤波例如是带通滤波。另选地,滤波可以是高通滤波 [0153] 控制模块40还被设计为从经滤波的速度值计算傅里叶变换的系数值。 [0154] 控制模块40还被设计为将系数值与系数阈值进行比较,并根据比较结果估计质量。 [0155] 例如,控制模块40可以被设计为当至少一个系数具有大于或等于系数阈值的绝对值时生成第一信号。 [0156] 第二示例具有允许减少加速度值的处理时间的优点,由此具有加速信号的发射的优点。由此,质量测量更加精确。 |