DE102020105755A1 - Vorrichtung und Verfahren zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten - Google Patents

Vorrichtung und Verfahren zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten Download PDF

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Abstract

Vorrichtung und Verfahren zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten mit mindestens einer inneren rotierenden Komponente (13, 14)und einer äußeren Komponente (8),die auf eine Aufnahmeplatte (5) der Vorrichtung gespannt ist, die mittels mindestes zweier Lagerständer (2) an einem Maschinenbett (1) befestigt ist, und mit Sensoren an wenigsten einem dieser schwingungsbestimmenden Komponenten. Das horizontale Maschinenbett (1) weist mindestens zwei vertikale Ausnehmungen (15) oder Durchbrüche auf in denen höhenverstellbar Dynamikblöcke (3) geführt sind. Die schwingungsbestimmenden Komponenten und die hieran vorgesehenen Sensoren (6, 7) sind zum Erfassen der Schwingungen derart angeordnet, dass sowohl die auswuchttechnisch relevanten Vorgänge bis hin zum Masseausgleich der rotierenden Komponenten (13, 14), als auch die schwingungs- und resonanzanalytischen Messungen, Ergebnisse und Korrekturen an den veränderbaren und von außen zugänglichen Komponenten der Vorrichtung und der Produkteinheit mit abschließender Qualitätssicherung und Qualitätsendkontrolle durchführbar sind.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten mit mindestens einer in einer äußeren Komponente gelagerten inneren rotierenden Komponente, welche äußere Komponente auf eine Aufnahmeplatte der Vorrichtung gespannt ist, die mittels mindestens zweier Lagerständer an einem Maschinenbett befestigt ist, an dem mindestens eine massive Maschinenkomponente fixiert ist, die unterhalb der Aufnahmeplatte nicht anliegend endet, und mit Sensoren an wenigsten einem dieser schwingungsbestimmenden Komponenten und ein Verfahren zur Steuerung der Vorrichtung.
  • Eine Vorrichtung spezieller Auslegung zum Unwuchtmessen an einem Rotor mit einem in Messrichtung schwingfähigen Rotorlager, in welchem der Rotor bei der Messung drehbar gelagert ist und für die Messung mittels einer Messwandlereinrichtung von einem Riemenantrieb angetrieben wird, um die in Messrichtung wirkenden Kräfte oder Schwingungen zu erfassen und ein Messsignal für die Unwuchtmessung bereitzustellen, wird in der DE 41 01 425 A1 beschrieben.
  • Die DE 37 16 210 A1 beschreibt eine Vorrichtung zur schwingenden Abstützung einer Rotorlagerung für einen auszuwuchtenden Rotor in einer Zweiebenen-Auswuchtmaschine mit zwei Federpaaren, bestehend aus zwei parallelen Stabfedern, welche die Rotorlagerung in einer die Rotorachse enthaltenen Schwingungsebene schwingend am Maschinenständer lagern, bei der die jeweils beiden Stabfedern eines jeden Federpaares mit Befestigungsleisten, die am Maschinenständer und an der Rotorlagerung befestigt sind, zu einem einstückigen Rahmen verbunden sind. Aufgabe der Vorrichtung ist es, eine genau definierte Federeinspannung an den Verbindungsstellen der Federenden mit dem Maschinenständer und der Rotorlagerung zu erreichen, um Fehlereinflussfaktoren zu minimieren und hohe Messgenauigkeiten zu erzielen.
  • Ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Schwingungsanalyse an einer Maschine, insbesondere an einer Axialkolbenmaschine, wird in der DE 10 2007 034 344 A1 beschrieben. Bei dem Verfahren wird ein an der an einer beliebigen Betriebslage angeschlossenen Maschine erfasstes Schwingungsverhalten in einem aktuellen Maschinenzustand mit einer Übertragungsfunktion in ein Schwingungsverhalten umgewandelt, welches der an eine Referenzanlage angeschlossenen Maschine entspricht.
  • Die DE 40 28 656 A1 beschreibt ein Verfahren und eine Einrichtung zum selbsttätigen Erkennen von Resonanzüberhöhungen beim Auswuchtvorgang. Dabei werden während des Unwuchtmesslaufs mindestens drei Unwuchtmesswerte bei verschiedenen Messdrehzahlen ermittelt. Eine Auswerteschaltung bildet daraus mindestens zwei Differenzwerte der drehzahlmäßig benachbarten Unwuchtmesswerte. Wird dabei durch die Auswerteschaltung festgestellt, dass die Differenzwerte zwischen den höheren Messdrehzahlen im Verhältnis größer sind als die zwischen den benachbarten niedrigeren Drehzahlen, so wird eine Resonanzüberhöhung festgestellt und signalisiert.
  • Der Stand der Technik realisiert verschiedenste Auswuchtmaschinen, die rotorenspezifisch auf die zu wuchtenden Rotoren ausgelegt werden müssen. Dabei kann es sich um lediglich einen Rotorentypen auf einer Spezial-Auswuchtmaschine handeln, aber auch um ganze Rotor-Typen-Gruppen und damit eine Vielzahl verschiedenster Rotorentypen handeln.
  • Es sind verschiedenste Auswuchtmaschinen bekannt, die in 1, 2, 3 oder auch in 4 Mess- und Masseausgleichsebenen kraftmessend oder wegmessend zuverlässig arbeiten. In den letzten Jahren bzw. Jahrzehnten ist ein Trend zu beobachten, der für bestimmte Auswuchtanwendungen einen relativen Anstieg der kraftmessenden gegenüber den wegmessenden Systemen erkennen lässt.
  • Die Auswuchtvorgänge einer definierten Anzahl von Rotoren oder Rotorentypen werden mit einem speziell ausgesuchten und zugeschnittenen Auswuchtprinzip realisiert, beispielsweise mit Horizontal- oder Vertikal-Auswuchtmaschinen, deren Rotoren in manueller, teilautomatischer oder vollautomatischer Art und Weise gemessen und ausgeglichen werden. Die genannten Horizontal- und Vertikal-Auswuchtmaschinen messen und bearbeiten in den meisten Fällen allein die rotierenden Komponenten eines Systems mit der jeweils geeigneten und realisierten Messdrehzahl. Später werden dann diese ausgewuchteten Komponenten in den dafür vorgesehenen Vorrichtungen oder Maschinen eingebaut und dort mit den entsprechenden Betriebsdrehzahlen betrieben.
  • Die auswuchttechnischen Masseausgleichsvorgänge selbst, aber auch die tatsächlichen Betriebsdrehzahlen der rotierenden Komponenten im praktischen Einsatz, bestimmen dabei maßgeblich die angestrebten und erreichten Gütestufen der Auswuchtvorgänge, die meist bereits in den technischen Zeichnungen der Rotoren vorgegeben werden. Neben den klassischen und weit verbreiteten Standard-Horizontal- und Vertikal-Auswuchtmaschinen werden ebenfalls Auswuchtmaschinen eingesetzt, die in der Lage sind, Kompletteinheiten, jeweils bestehend aus einer rotorierenden Komponenten, einem Innenaufbau und einem umschließenden Gehäuse, zuverlässig und exakt auszuwuchten.
  • Der Stand der Technik realisiert eine sehr große Vielzahl einzelner und rotorenspezifischer Auswuchtprinzipien und Vorgehensweisen, da die Kernkomponenten der Auswuchtmaschinen in den meisten Fällen ganz speziell auf die auszuwuchtenden Rotoren zugeschnitten sein müssen. In sehr vielen Fällen kommen für die definierte und reproduzierbare Aufnahme der Rotoren auf der Auswuchtmaschine unterschiedlichste Auflage-, Spann-, Zentrier- und Einspannvorrichtungen zum Einsatz, um die Prüflinge mit höchsten Genauigkeiten messen und ausgleichen zu können. Spezielle Auswucht-Präzisionsspindelsysteme kommen dabei ebenfalls zum Einsatz.
  • Aus dem Stand der Technik sind jedoch keine Vorrichtungen bekannt, die auswuchttechnische und schwingungsanalytische Methoden auf ein und derselben Messmaschine in einer Weise miteinander verknüpfen, dass höchste auswuchttechnische Ergebnisse der rotierenden Komponenten bei gleichzeitiger Schwingungsanalyse, Störschwingungsminimierung und Resonanzvermeidung in einem beliebigen Gehäuse auf ein und derselben oder auf zwei parallel arbeitenden auswucht- und schwingungsanalytischen Messplätzen erzielt werden können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, hier Abhilfe zu schaffen und eine Vorrichtung und ein Verfahren zum Auswuchten, zur Reduzierung von Störschwingungen und zur Unterdrückung von Resonanzen elektromotorisch angetriebener kompakter und zu prüfender Produkteinheiten anzugeben, die sowohl geeignet sind als intelligentes Auswuchtsystem mit produktspezifischen Masseausgleichsmöglichkeiten an den innenliegenden rotierenden Komponenten und gleichzeitig ebenfalls geeignet sind als Mess- und Prüfeinrichtung zur Schwingungs-, Frequenz- und Resonanzanalyse der rotierenden Komponenten bzw. des Gesamtsystems verwendet werden zu können. Nach manuellen oder automatisierten qualitätsbestimmenden Korrektureingriffen, sollen die Vorrichtung und das Verfahren auch zur Qualitätsoptimierung und Qualitätsendkontrolle bezgl. signifikanter Kenngrößen der kundenspezifischen Produkteinheiten einsetzbar sein.
  • Die Aufgabe löst die Erfindung durch Ausgestaltung der Vorrichtung gemäß der Lehre des Patentanspruches 1. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Vorrichtung sind in den Ansprüchen 2 bis 8 angegeben.
  • Ein geeignetes Steuerungsverfahren für die Vorrichtung ist im Patentanspruch 9 mit den darin angegebenen Verfahrensschritten angegeben, vorteilhafte weitere Verfahrensschritte in den Ansprüchen 10 bis 12 angegeben.
  • Gemäß der im Patentanspruch 1 angegebenen Erfindung ist eine gattungsgemäße Vorrichtung zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten mit mindestens einer in einer äußeren Komponente gelagerten inneren rotierenden Komponente bestückt. Die äußere Komponente ist auf eine Aufnahmeplatte der Vorrichtung gespannt, die mittels mindestes zweier Lagerständer an einem Maschinenbett befestigt ist, an dem mindestens eine massive Maschinenkomponente fixiert ist, die unterhalb der Aufnahmeplatte nicht anliegend endet, und mit Sensoren an wenigsten einem dieser schwingungsbestimmenden Komponenten versehen.
  • Die Vorrichtung weist ein massives horizontales Maschinenbett mit mindestens zwei oberhalb angeordneten und/oder in vertikalen Ausnehmungen oder Durchbrüchen geführte, relativ gegenüber den Lagerständern und der massiven Maschinenkomponente höhenverstellbar gelagerte Dynamikblöcke auf.
  • Die schwingungsbestimmenden Komponenten und die hieran vorgesehenen Sensoren zum Erfassen der Schwingungen sind derart angeordnet, dass sowohl die auswuchttechnisch relevanten Vorgänge bis hin zum Masseausgleich der rotierenden Komponenten, als auch die schwingungs- und resonanzanalytischen Messungen, Ergebnisse und Korrekturen an den veränderbaren und von außen zugänglichen Komponenten der Vorrichtung und der Produkteinheit mit einer abschließenden Qualitätssicherung und Qualitätsendkontrolle durchführbar sind. Die erfassten Schwingungen und Kräfte sind hierfür von einer Rechnerkomponente mindestens auswert-, bewertbar und/oder anzeigbar.
  • Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist zum Auswuchten, zur Reduzierung von Störschwingungen und zur Unterdrückung von Resonanzen elektromotorisch angetriebener kompakter Produkteinheiten, bespw. eines Motor-Lüfter-Verdichtersystems, in den unwucht- und schwingungsbestimmenden Mess-, Lager- und Ausgleichs-Ebenen geeignet. Gleichzeitig ist die Vorrichtung als Mess- und Prüfeinrichtung zur Schwingungsanalyse des Prüflings bzw. des Gesamtsystems und, nach manuellen oder automatisierten qualitätsbestimmenden Korrektureingriffen, auch zur Qualitätsoptimierung und - Endkontrolle des kundenspezifischen Endproduktes einsetzbar.
  • Die auswucht-, schwingungs- und resonanztechnischen Mess-, Prüf- und Korrekturvorgänge können auf der Basis speziell entwickelter frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen auch mittels dynamischer Variationen des Gesamtschwingsystems mit einer Verstellvorrichtung von einem kraftmessenden („harten“) nahezu bis hin zu einem wegmessenden („weichen“) System betrieben und qualitätsorientiert bewertet und durch entsprechende manuelle oder automatisierte Korrektureingriffe optimiert werden.
  • Ein entscheidender Vorteil dieser Vorgehensweise ist die intelligente messtechnische und qualitätsoptimierende Verknüpfung zwischen den Ergebnissen der unwuchtspezifischen Schwingungsuntersuchungen und Auswertungen der rotierenden Komponenten mit den schwingungsanalytischen Ergebnissen des Gesamt-Prüflings inkl. Gehäuse- und Aufstellungsfaktoren.
  • Aus der engen konstruktiven, messtechnischen und technologischen Verknüpfung der auswuchttechnischen Spezifikationen mit den schwingungstechnischen Komponenten und Spezifikationen der universellen Messvorrichtung resultieren zahlreiche Vorteile bezgl. der störungsminimierten Messsignalübertragung, der intelligenten Messsignalverarbeitung und darüber hinausgehende Qualitätsverbesserungen auf der Basis spezieller frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen im Zusammenspiel der Auswucht- und Schwingungsanalyse-Systeme.
  • Die Komponenten des Auswuchtanalyse-Messplatzes und des Schwingungsanalyse-Messplatzes können entweder in einem Gesamtsystem aufgebaut sein oder räumlich und messtechnisch vollkommen autark voneinander betrieben werden, um z.B. Kleinserien parallel nebeneinander auf dem einen Messplatz auswuchttechnisch und auf dem zweiten Messplatz rein schwingungstechnisch oder auch umgekehrt zu bearbeiten.
  • Als vorteilhaft hat es sich erwiesen, dass mindestens an einem der Lagerständer mindestens ein Schwingungssensor als wegmessender Schwingungs-Beschleunigungssensor angebracht ist und dass an mindestens einem der Dynamikblöcke im oberen Bereich mindestens ein weiterer Schwingungen erfassender Sensor als kraftmessender Schwingungs-Unwucht-Sensor angebracht ist, wobei der mindestens eine wegmessende Schwingungssensor im oberen Bereich der Lagerständer an der von der massiven Maschinenkomponente abgewandten Seite und der mindestens eine kraftmessende Sensor an einem der Dynamikblöcke an der der massiven Maschinenkomponente zugewandten Seite angebracht sein können. Hierdurch ist sichergestellt, dass die kraftmessenden Sensor mit den Dynamikblöcken höhenverstellbar sind.
  • In weiterer Ausgestaltung ist vorgesehen, dass die Lagerständer als Blattfedern, dünne massive Stahlstege oder sonst in Schwingung versetztbare flache Elemente ausgeführt sind, die paarweise in Abständen zueinander stehend in oder an dem Maschinenbett und an der Aufnahmeplatte fest verankert sind und dass die Dynamikblöcke an den beiden paarig angeordneten Lagerständern fest und lückenlos anliegen.
  • Die beiden Dynamikblöcke mit den obenseitig angebrachten Sensoren sollten gemeinsam jeweils zwischen den Lagerständern und der massiven Maschinenkomponente in der Höhe einstellbar sein, wodurch in der oberen Lage ein eher „hartes“ kraftmessendes Verhalten des Messsystems und beim Verschieben in untere Positionen ein eher „weiches“ wegmessendes Verhalten des Messsystems gegeben ist und die dazwischen liegenden Übergangszustände zwischen „hartem“ und „weichem“ Verhalten für zusätzliche frequenz- und resonanzanalytische Untersuchungen und Optimierungen der Produkteinheit nutzbar sind.
  • Für die Steuerung der Vorrichtung, der Messung und Anzeige der Messergebnisse sind die Rechnerkomponente und die Anzeigen in einem Schaltschrank mit einem Steuerpult oder in einem an der Vorrichtung vorgesehenen oder mit diesen kontaktierbaren Steuerpult angeordnet. Die Sensoren sind leitungsgebunden oder über Sende- und Empfangseinrichtungen mit der Rechnerkomponente verbunden. Die Signale können durch unterschiedliche Übertragungsmedien von den Sensoren zur Rechnerkomponente übertragen werden. Die Anzeigen können ebenfalls autark arbeitend vorgesehen sein und Sende- und Empfangseinrichtungen aufweisen oder aber mit der Rechnerkomponente über elektrische Leitungen direkt verbunden sein.
  • Zum Betreiben einer erfindungsgemäß ausgestalteten Vorrichtung zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten mit mindestens einer in einer äußeren Komponente gelagerten inneren rotierenden Komponente, welche äußere Komponente auf eine Aufnahmeplatte der Vorrichtung gespannt ist, die mittels mindestes zweier Lagerständer an einem Maschinenbett befestigt ist, an dem mindestens eine massive Maschinenkomponente fixiert ist, die unterhalb der Aufnahmeplatte nicht anliegend endet, und mit Sensoren an wenigsten einem dieser schwingungsbestimmenden Komponenten ist ein Verfahren vorgesehen, dass durch folgende Verfahrensschritte gekennzeichnet ist:
    1. a) Unwucht-, Schwingungs- und Resonanzanalyse der rotierenden Komponenten) und des Gesamtsystems bei Einwirken schwingungsbestimmender Unwuchten und Kräfte auf die Komponenten mittels Sensoren in einer Rechnerkomponente unter Anwendung spezieller auswuchttechnischer, frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen;
    2. b) Erfassung und Bewertung der Unwuchtwerte der rotierenden Komponenten der Produkteinheit in mindestens zwei Auswucht-Ebenen unter Anwendung eines intelligenten Auswertesystems und Ermittlung der Ergebnisse massebetrags- und winkeldefinierter Masseausgleichsvorschläge an den innenliegenden rotierenden Komponenten und/oder an der Produkteinheit in Abhängigkeit davon durch die Rechnerkomponente;
    3. c) Vornahme manueller oder automatisierter qualitätsbestimmender Korrektureingriffe auf der Grundlage messtechnischer, frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer oder auch empirisch ermittelter Methoden durch das intelligente Unwucht- und Schwingungs-Messwerte-Auswerteverfahren;
    4. d) Qualitätsoptimierung und/oder -Endkontrolle der kundenspezifischen Produkteinheit nach den von außen nach innen realisierten Korrektureingriffen durch entsprechende Kontrollmessungen und abschließenden Zustandsmessungen und Datenanalysen und deren produkt- und datenspezifische Protokollierungen.
  • Die auswucht- und schwingungstechnischen Mess-, Prüf- und Korrekturvorgänge sollten auf der Basis spezieller messtechnischer, frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen und zusätzlich auf der Grundlage dynamischer Variationen eines Zwei-Ebenen-Schwingsystems mittels zwei einstell- und variierbarer, zwischen den Lagerständern und der massiven Maschinenkomponente angeordneter Dynamikblöcke erfolgen.
  • In weiterer Ausgestaltung kann vorgesehen sein,dass jeweils kraftmessende Schwingungs-Sensoren und/oder wegmessende Schwingungs-Sensoren die schwingungsrelevanten Messungen übernehmen und dass durch relative Verschiebung der Dynamikblöcke gegenüber dem Maschinenbett beim Verbringen aus einer unteren Lage in eine obere Lage von einer eher wegmessenden („weichen“), vorzugsweise für eine schwingungsanalytische Vorgehensweise nutzbare Messung, in eine eher kraftmessende („harte“), vorzugsweise für die auswuchttechnische Vorgehensweise nutzbare Messung, kontinuierlich übergeht.
  • Die Erfindung wird nachfolgend anhand der in den Zeichnungen schematisch dargestellten Figuren eines Ausführungsbeispiels ergänzend erläutert.
  • In den Zeichnungen zeigen:
    • 1 eine Stirnseite der Vorrichtung als kompletten Auswucht- und Schwingungsmessplatz,
    • 2 eine Seitenansicht des Auswucht- und Schwingungsmessplatzes,
    • 3 einen Schaltschrank zur Bedienung des Auswucht- und Schwingungsmessplatzes, zur Visualisierung und Protokollierung der Unwucht und der Messergebnisse.
  • 1 und 2 zeigen die Stirnseite und die Seitenansicht der erfindungsgemäß ausgeführten Vorrichtung, einer universellen Messvorrichtung zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle der zu prüfenden und zu bearbeitenden Produkteinheiten, im Ausführungsbeispiel ein Lüfter- oder Verdichtersystem, aufweisend ein Gehäuse 8 mit innenliegender Motoreinheit 13 und einem damit verbundenem Lüfter 14. Die Messvorrichtung nach 1 und 2 besteht aus dem Maschinenbett 1,daran befestigten vier Lagerständern 2 aus Stahl-Blattfedern oder alternativ geeigneten Stahlstegen, auf denen sich die obere Aufnahmeplatte, z. B. eine Stahlplatte 5 zur Aufnahme des Gehäuses 8 der zu prüfenden Produkteinheit befindet.
  • 2 zeigt an den beiden benachbarten Lagerständern 2 wegmessende Schwingungs-Beschleunigungs-Sensoren 6, die an den Außenseiten der beiden Stahl-Blattfedern befestigt sind. Die wegmessenden Schwingungs-Sensoren 6 können separat oder auch zusätzlich zu den bereits beschriebenen Anordnungen an der äußeren Komponente 8 oder im Gehäuse Produkteinheit, in den Lager-, in den Masseausgleichs-Ebenen der rotierenden Komponenten 13 und 14 oder an anderen relevanten Orten von außen zur Schwingungsanalyse und Fehlerreduzierung eingesetzt werden.
  • Aus 1 ist ersichtlich, dass an der innenliegenden Seite im oberen Bereich zweier hinter den Lagerständern 2 gemäß der Darstellung in 2 an zwei relativ gegenüber den Lagerständern 2 höhenverstellbaren Dynamikblöcken 3 kraftmessende Schwingungs-Unwucht-Sensoren 7 fixiert sind. Die beiden nach oben und unten nahezu kontinuierlich verstell- und verschiebbaren Dynamikblöcke 3 mit den beiden Sensoren 6, die hinter zwei von insgesamt vier Stück Stahl-Blattfedern 2 angeordnet sind, stellen ein Zwei-Ebenen-Unwucht- und Zwei-Ebenen-Schwingungs-Mess-System dar, die geeignet sind, die erfindungsgemäßen Aufgaben zu realisieren.
  • Diese beiden Schwingungsebenen sind geeignet zum zuverlässigen Auswuchten mit produktspezifischen Masseausgleichsmöglichkeiten an den innenliegenden rotierenden Komponenten 13 und 14 und ebenfalls geeignet als Mess- und Prüfeinrichtung zur Schwingungs- und Resonanzanalyse der rotierenden Komponenten 13 und 14 bzw. der Produkteinheit 8 als Gesamtsystem. Nach erfolgten manuellen oder automatisierten qualitätsbestimmenden Korrektureingriffen und auch zur Qualitätsoptimierung und Qualität-Endkontrolle der kundenspezifischen Produkteinheit 8, ist die Messeinrichtung ebenfalls einsetzbar.
  • Die auswucht- und schwingungstechnischen Mess-, Prüf- und Korrekturvorgänge können dabei auf der Basis spezieller frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen und auf der Grundlage dynamischer Variationen des Zwei-Ebenen-Schwingsystems mittels zwei in der Höhe variierbaren Dynamikblöcken 3 mit jeweils befestigtem kraftmessenden Sensor 7 nahezu kontinuierlich von kraftmessenden („harten“ / beide Dynamikblöcke oben - vorzugsweise für die auswuchttechnischen Vorgehensweisen) bis hin zu wegmessenden („weichen“ / beide Dynamikblöcke untenvorzugsweise für die schwingungsanalytischen Vorgehensweisen) qualitätsorientiert getestet, eingeordnet und optimiert werden. Für die Höhenverstellung der beiden Dynamikblöcke 3 sind in dem Maschinenbett 1 zwei Ausnehmungen 15 vorgesehen in die die Dynamikblöcke 3 beim Absenken eintauchen können. An dem Maschinenbett 1 ist ferner eine massive Maschinenkomponente 4 befestigt, die unterhalb der Aufnahmeplatte 5 endet. Durch das gemeinsame Hoch- und Runterschieben der Dynamikblöcke 3 mit den Sensoren 7 wird das Schwingverhalten der schwingungsgebenden Stahlfedern 2 verändert.
  • 3 zeigt den Schaltschrank 12 zur Aufnahme der elektrotechnischen und messtechnischen Komponenten inkl. aller Bedienfunktionen, Visualisierungen und Protokollierungen der prozessrelevanten Zustände, Daten und Ergebnisse auf den Anzeigesystemen 9, 10 und 11.
  • Die Komponenten des Auswuchtanalyse-Messplatzes und des Schwingungsanalyse-Messplatzes können entweder in einem Gesamtsystem nach 1 und 2 aufgebaut sein oder räumlich und messtechnisch vollkommen autark voneinander betrieben werden, um z. B. Kleinserien parallel nebeneinander auf dem einen Messplatz auswuchttechnisch und auf dem zweiten Messplatz rein schwingungstechnisch oder auch umgekehrt zu bearbeiten.
  • Die wegmessenden Schwingungs-Sensoren 6 können separat oder auch zusätzlich zu den bereits beschriebenen Sensoren 6 an den Prüfling im Gehäuse 8 in den Lager-, in den Masseausgleichs-Ebenen der Komponenten 13 und 14 oder an anderen relevanten Orten von außen zur Schwingungsanalyse und Fehlerreduzierung eingesetzt werden.
  • Bezugszeichenliste
  • 1
    Maschinenbett
    2
    Lagerständer, Stahl-Blatt-Feder
    3
    Dynamikblock
    4
    Massive Maschinen-Komponente
    5
    Obere Stahlplatte zur Aufnahme der Produkteinheit
    6
    Wegmessender Schwingungs-Beschleunigungs-Sensor
    7
    Kraftmessender Schwingungs-Unwucht-Sensor
    8
    Äußere Komponente, Gehäuse
    9
    Anzeige der auswuchtrelevanten Größen und Messergebnisse
    10
    Anzeige der schwingungsanalytischen Daten und Messergebnisse
    11
    Anzeige der resultierenden Messergebnisse und Qualitätskenngrößen
    12
    Schaltschrank
    13
    Rotierende Komponente, Motor innenliegend
    14
    Rotierende Komponente, Lüfterrad
    15
    Ausnehmung
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • DE 4101425 A1 [0002]
    • DE 3716210 A1 [0003]
    • DE 102007034344 A1 [0004]
    • DE 4028656 A1 [0005]

Claims (12)

  1. Vorrichtung zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten mit mindestens einer in einer äußeren Komponente (8) gelagerten inneren rotierenden Komponente (13, 14), welche äußere Komponente (8) auf eine Aufnahmeplatte (5) der Vorrichtung gespannt ist, die mittels mindestes zweier Lagerständer (2) an einem Maschinenbett (1) befestigt ist, an dem mindestens eine massive Maschinenkomponente (4) fixiert ist, die unterhalb der Aufnahmeplatte (5) nicht anliegend endet, und mit Sensoren an wenigsten einem dieser schwingungsbestimmenden Komponenten, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung ein massives horizontales Maschinenbett (1) mit mindestens zwei oberhalb angeordneten und/oder in vertikalen Ausnehmungen (15) oder Durchbrüchen geführte, relativ gegenüber den Lagerständern (2) und der massiven Maschinenkomponente (4) höhenverstellbar gelagerte Dynamikblöcke (3) aufweist, und dass die schwingungsbestimmenden Komponenten und die hieran vorgesehenen Sensoren (6, 7) zum Erfassen der Schwingungen derart angeordnet sind, dass sowohl die auswuchttechnisch relevanten Vorgänge bis hin zum Masseausgleich der rotierenden Komponenten (13, 14), als auch die schwingungs- und resonanzanalytischen Messungen, Ergebnisse und Korrekturen an den veränderbaren und von außen zugänglichen Komponenten der Vorrichtung und der Produkteinheit mit abschließender Qualitätssicherung und Qualitätsendkontrolle durchführbar sind, wobei die erfassten Schwingungen und Kräfte von einer Rechnerkomponente mindestens auswert-, bewertbar und/oder anzeigbar sind.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens an einem der Lagerständer (2) mindestens ein Schwingungssensor (6) als wegmessender Schwingungs-Beschleunigungssensor angebracht ist und dass an mindestens einem der Dynamikblöcke (3) im oberen Bereich mindestens ein weiterer Schwingungen erfassender Sensor (7) als kraftmessender Schwingungs-Unwucht-Sensor angebracht ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der mindestens eine wegmessende Schwingungssensor (6) im oberen Bereich der Lagerständer (2) an der von der massiven Maschinenkomponente (4) abgewandten Seite angebracht ist und dass der mindestens eine kraftmessende Sensor (7) an einem der Dynamikblöcke (3) an der der massiven Maschinenkomponente (4) zugewandten Seite angebracht ist.
  4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerständer (2) als Blattfedern, dünne massive Stahlstege oder sonst in Schwingung versetztbare flache Elemente ausgeführt sind, die paarweise in Abständen zueinander stehend in oder an dem Maschinenbett (1) und an der Aufnahmeplatte (5) fest verankert sind und dass die Dynamikblöcke (3) an den beiden paarig angeordneten Lagerständern (2) fest und lückenlos anliegen.
  5. Vorrichtung nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass bei Anordnung zweier Dynamikblöcke (3) mit den obenseitig angebrachten Sensoren (7) beidseitig an der massiven Maschinenkomponente (4) die Dynamikblöcke (3) gemeinsam jeweils zwischen den Lagerständern (2) und der massiven Maschinenkomponente (4) in der Höhe einstellbar sind, dass in der oberen Lage ein eher „hartes“ kraftmessendes Verhalten des Messsystems und beim Verschieben in untere Positionen ein eher „weiches“ wegmessendes Verhalten des Messsystems gegeben ist, wobei die dazwischen liegenden Übergangszustände zwischen „hartem“ und „weichem“ Verhalten für zusätzliche frequenz- und resonanzanalytische Untersuchungen und Optimierungen der Produkteinheit (8) nutzbar sind.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtung als Auswuchtanalyse-Messplatz und/oder als Schwingungsanalyse-Messplatz betreibbar ist, wobei beide Nutzungen entweder mit einem Gesamtsystem oder räumlich und messtechnisch vollkommen autark voneinander angeordneten Vorrichtungen erzielbar sind.
  7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Vorrichtungen als Auswuchtanalyse-Messplatz und als Schwingungsanalyse-Messplatz parallel nebeneinander anordenbar sind und jeder der beiden Messplätze sowohl als Auswucht- als auch als Schwingungsanalyse-Messplatz nutzbar ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Rechnerkomponente und die Anzeigen (9, 10, 11) in einem Schaltschrank (12) mit einem Steuerpult oder einem an der Vorrichtung vorgesehenen oder mit diesen kontaktierbaren Steuerpult angeordnet sind und dass die Sensoren (6,7) leitungsgebunden oder über Sende- und Empfangseinrichtungen mit der Rechnerkomponente verbunden sind.
  9. Verfahren zum Betreiben einer Vorrichtung zum Auswuchten, zur Schwingungsanalyse und zur Qualitätsendkontrolle von Produkteinheiten mit mindestens einer in einer äußeren Komponente (8) gelagerten inneren rotierenden Komponente (13, 14), welche äußere Komponente (8) auf eine Aufnahmeplatte (5) der Vorrichtung gespannt ist, die mittels mindestes zweier Lagerständer (2) an einem Maschinenbett (1) befestigt ist, an dem mindestens eine massive Maschinenkomponente (4) fixiert ist, die unterhalb der Aufnahmeplatte (5) nicht anliegend endet, und mit Sensoren an wenigsten einem dieser schwingungsbestimmenden Komponenten nach einem oder mehreren der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte: a) Unwucht-, Schwingungs- und Resonanzanalyse der rotierenden Komponenten (13, 14) und des Gesamtsystems (8) bei Einwirken schwingungsbestimmender Unwuchten und Kräfte auf die Komponenten mittels Sensoren (6, 7) in einer Rechnerkomponente unter Anwendung spezieller auswuchttechnischer, frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen; b) Erfassung und Bewertung der Unwuchtwerte der rotierenden Komponenten (13, 14) der Produkteinheit (8) in mindestens zwei Auswucht-Ebenen unter Anwendung eines intelligenten Auswertesystems und Ermittlung der Ergebnisse massebetrags- und winkeldefinierter Masseausgleichsvorschläge an den innenliegenden rotierenden Komponenten (13,14) und/oder an der Produkteinheit (8) in Abhängigkeit davon durch die Rechnerkomponente; c) Vornahme manueller oder automatisierter qualitätsbestimmender Korrektureingriffe auf der Grundlage messtechnischer, frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer oder auch empirisch ermittelter Methoden durch das intelligente Unwucht- und Schwingungs-Messwerte-Auswerteverfahren; d) Qualitätsoptimierung und/oder -Endkontrolle der kundenspezifischen Produkteinheit (8) nach den von außen nach innen realisierten Korrektureingriffen durch entsprechende Kontrollmessungen und abschließenden Zustandsmessungen und Datenanalysen und deren produkt- und datenspezifische Protokollierungen.
  10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die auswucht- und schwingungstechnischen Mess-, Prüf- und Korrekturvorgänge auf der Basis spezieller messtechnischer, frequenzanalytischer und mathematisch-statistischer Auswerte- und Fehlerkorrektur-Algorithmen und zusätzlich auf der Grundlage dynamischer Variationen eines Zwei-Ebenen-Schwingsystems mittels zwei einstell- und variierbarer, zwischen den Lagerständern (2) und der massiven Maschinenkomponente (4) angeordneter Dynamikblöcke (3) erfolgt.
  11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils kraftmessende Schwingungs-Sensoren (7) und/oder wegmessende Schwingungs-Sensoren (6) die schwingungsrelevanten Messungen übernehmen.
  12. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass durch relative Verschiebung der Dynamikblöcke (3) gegenüber dem Maschinenbett (1) beim Verbringen aus einer unteren Lage in eine obere Lage von einer eher wegmessenden („weichen“), vorzugsweise für eine schwingungsanalytische Vorgehensweise nutzbare Messung, in eine eher kraftmessende („harte“), vorzugsweise für die auswuchttechnische Vorgehensweise nutzbare Messung, kontinuierlich übergeht.
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