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Auswuchtmaschine Die Erfindung betrifft eine Auswuchtmaschine, die
aus einer zweidimensionale Schwingbewegungen zulassenden Aufnahmevorrichtung für
den Prüfling, dessen Antrieb und einem damit gekuppelten Phasengeber sowie mit zwei
um 900 gegeneinander versetzten Schwingungsumformern als Meßwertgebern besteht.
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Die Erfindung erlaubt es, die Größe und Winkellage der Unwucht eines
Prüflings durch Vergleich ihrer Wirkungen mit denen einer bekannten Unwucht festzustellen.
Die allgemeine Methode, durch Vergleich zu messen, ist nicht neu, wohl aber die
erfindungsgemäße Art des Vergleichs, durch den die Auswuchttechnik fortschrittlich
bereichert wird.
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Die Eichung von bei überkritischer Drehzahl messenden Maschinen müßte,
um exakt zu sein, mit eben jenem Prüfling geschehen, der danach vermessen werden
soll. Das ist unbequem und zeitraubend.
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Deshalb wandte man sich häufig der unterkritischen, d. h. der kraftmessenden
Methode zu. Dabei sind aber Fehler in Kauf zu nehmen, die unter anderem aus der
doch stets vorhandenen Nachgiebigkeit der Lager für den Prüfling während des Meßlaufs
folgen.
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Bei großen Serien von Prüflingen wird öfters ein Musterprüfling ausgewählt,
auf den die Maschine geeicht wird. Dabei nimmt man die Abweichungen in Kauf, die
aus den Unterschieden zwischen Muster und Prüfling resultieren. Es gibt noch andere
Methoden, dem Nacheichen auszuweichen; eine generelle Abhilfe gehört nicht zum Stand
der Technik. Die Abhilfe ist jedoch dringlich erwünscht, vor allem bei Wuchtung
unterschiedlicher Rotoren in bunter Folge.
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Für solche Fälle gab es bisher keine andere Lösung als das Einstellen
der Maschine, entweder durch Eichlauf oder nach Tabelle, also entweder im zeitraubenden
oder im ungenauen Verfahren. Hier greift die Erfindung ein und deckt einen neuen
erfolgbringenden Weg auf, indem sie lehrt, wie man erreichen kann, daß sich eine
Auswuchtmaschine während des Messens automatisch selbst auf den Prüfling einstellt,
sich sozusagen » individuell « eicht, ohne zusätzlichen Zeitbedarf, und noch dazu
so, daß auch der Einfluß von Schwankungen der Wuchtdrehzahl verschwindet.
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Wenn die Maschine während des Meßlaufes sich selbst eichen soll,
dann muß der Prüfling in seiner Lagerung während des Meßlaufes auch die Schwingungen
ausführen, die er während des Eichlaufes vollführen würde. Diese Schwingungen dürfen
den Meßlauf nicht stören. Die Maschine muß beide Schwingungen auseinanderhalten,
also die Schwingungen der unbekannten Unwucht von denen der bekannten Unwucht trennen.
Diese Trennung ist nun für Auswuchtmaschinen gelungen, auf denen der Prüfkörper
in
beiden zur Prüflingsachse senkrecht stehenden Richtungen schwingen kann, indem ein
zweiter Rotor, der synchron mit dem Prüfling rotiert, solcherart montiert ist, daß
er den Prüfling nur zu Schwingungen in einer der beiden obengenannten Richtungen
anregt, auf die Schwingungen in der anderen Richtung aber keinen Einfluß hat. Für
den Prüfling gibt es also zwei Schwingrichtungen, in der einen bestimmt seine eigene
Unwucht die Schwingungsausschläge; in der anderen addieren sich zu diesen Ausschlägen
noch die von der Hilfsunwucht erregten Ausschläge. Bezeichnet man mit U die gesuchte
Unwucht des rotierenden Prüflings, mit UO die bekannte Unwucht, mit U H UO die Summe
der gesuchten und bekannten Unwucht, mit x den Maximalwert der Ausschlagskomponente
in X-Richtung und mit y den Maximalwert der Ausschlagskomponente in Y-Richtung,
so kann man diese Feststellung in folgenden Gleichungen schreiben: x ~ U + Uo (1)
und y U. U. (2) Da das Verhältnis zweier gleichartiger Wirkungen auf dieselbe Sache
gleich dem Verhältnis der Ursachen ist, folgt: x U+ UO ; Y U durch einfache Umformung
erhält man
Das Wesen der Erfindung besteht darin, daß während des Meßlaufes
für eine Schwingungshilfserregung des Prüflings in einer Richtung gesorgt wird und
die Schwingungen in verschiedenen Richtungen gemessen werden, so daß- die Wirkungen
der Unwucht des Prüflings und der mit dieser synchron umlaufenden Schwingungshilfserregung
voneinander getrennt festgestellt werden können, indem man in einem Quotientenmeßgerät
ihr Größenverhältnis bildet. Ausgehend von einer Auswuchtmaschine der eingangs genannten
Art ist die Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß ein längs einer Linie (Achse)
wirkender, gleichphasig zur Unwucht einstellbarer Schwingungserreger vorgesehen
ist, der in Schwingrichtung eines Schwingungsumformers eine zur Unwucht (U) des
Prüflings synchrone Massenkraft bekannter Größe (Hilfsunwucht UO) wirksam werden
läßt, so daß dieser Umformer Auslenkungen entsprechend der Größe der Unwucht und
der Hilfsunwucht (U f UÕ), der andere Umformer Auslenkungen entsprechend der Unwucht
(U) erfährt, und daß beide Umformer in Differenzschaltung an den einen Eingang und
der nur auf Auslenkungen durch die Unwucht des Prüflings ansprechende Umformer an
den anderen Eingang eines Quotientenmeßgerätes angeschlossen sind, an dessen Feldspulen
eine Sinus- und eine Kosinusspannung der Umlauffrequenz des Prüflings liegen. Man
verschafft sich also elektrische Wechselspannungen, die in Betrag und Phase in unveränderlicher
Relation zu Betrag und Phase der mechanischen Schwingung stehen. Zur Erzeugung der
bekannten Unwucht dient vorteilhafterweise ein rotierender Wuchtkörper bekannter
Unwuchtgröße. Die von dieser bekannten Unwucht erzeugten Schwingungen werden z.
B. mittels weiterer Federstäbe auf die Aufnahmevorrichtung für den Prüfling übertragen.
Dadurch wird erreicht, daß sie sich nur in einer bestimmten Richtung auf die Prüfkörperschwingungen
auswirken. Es ist jedoch ohne weiteres auch die Verwendung anderer Einrichtungen
zur Erzeugung einer unwuchtäquivalenten Schwingungserregung möglich. Weitere Erfindungsmerkmale
enthalten die Unteransprüche.
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Die Figuren zeigen schematisch ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen
Vorrichtung: F i g. 1 teilweise geschnitten im Aufriß, F i g. 2 im Grundriß.
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Der Prüfling 1 ist auf der Welle 2 eines Elektromotors 3 aufgesetzt.
Dieser Motor 3 ist an einem Gehäuse 4 angeflanscht, das sich mittels Federstäben
5 an einer starren Basis 6 abstützt. Die Anordnung der FederstäbeS ist derart, daß
das Gehäuse 4 nur zu Schwingungen in zwei Koordinatenrichtungen Xund Y gemäß F i
g. 2 befähigt ist. An der starren Basis 6 sind Schwingungsumformer 7 und 8 angeordnet,
die mittels Stoßstangen 9 und 10 mit dem Gehäuse 4 verbunden sind und dessen Schwingungen
in elektrische Spannungen umsetzen. An dem Motor 3 ist weiterhin ein Drehfeldgeber
11 angeschlossen, der mit der Motorachse zu synchronem Lauf gekuppelt ist.
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Vom Geber 11 werden drei Phasen eines Drehfeldes einem weiteren Geber
12 zugeführt, der mit einem Motor 19, dessen Welle eine Scheibe 28 mit einer bekannten
Unwucht 29 trägt, in einem gemeinsamen Gehäuse 30 untergebracht ist. Der Läufer
des Gebers 11 ist gleichstromerregt, und der Läufer des Gebers 12 erhält über einen
Verstärker 13 die Spannung des Schwingungsaufnehmers 8. Der Läufer und damit die
Achse des Gebers 12 stellt sich demzufolge ent-
sprechend der Winkellage der Unwucht
des Prüflings 1 ein. Diese Stellung wird durch eine mit der Achse des Gebers 12
verbundene Anzeigevorrichtung 14, 15 angezeigt und durch eine Magnetkupplung 16
festgehalten. Durch die Drehung der Achse des Gebers 12 wird über ein Zahnradgetriebe
17, 18 das Gehäuse des Motors 19 entsprechend der Phasenlage der Unwucht des Prüflings
1 eingestellt. Nach erfolgter Einstellung wird durch einen Schalter mit den Kontakten
22' bis 22"' der Rotor des Gebers 11 vom Geber 12 abgeschaltet und mit dem Läufer
des Motors 19 verbunden sowie die Gleichspannungsquelle auf eine Wechselspannungsquelle,
z. B. eines Netzes, umgeschaltet. Damit laufen Geber 11 und Motor 19, durch die
elektrische Welle gekuppelt, in synchronem Lauf.
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Mit dem Motor 19 kombiniert ist ein Winkellagengeber 19', der über
eine Leitung 23 einen Sinusstrom an die Spule25 eines Quotientenmeßgerätes 27 und
über die Leitung 24 einen Kosinusstrom an die Spule26 des gleichen Gerätes liefert.
Das gemeinsame Gehäute 30 ist mittels Blattfedern 31 und 32 an der starren Basis
6 elastisch abgestützt.
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Die von dieser Vorrichtung erzeugten Schwingungen werden über eine
Fühlstange 33 auf die Aufnahmevorrichtung 4 übertragen. Durch die Anordnung der
Fühlstange in Verbindung mit der Blattfederaufhängung 31, 32 ist gewährleistet,
daß die Schwingungen nur in der Wirkungsrichtung des Schwingungsaufnehmers 7 zur
Wirkung kommen und die in diesem erzeugte Spannung charakteristisch für die Summe
der Schwingungen des Prüflings 1 und der bekannten Unwuchtgröße ist.
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Der Schwingungsumformer 8 ist in seiner Wirkungsrichtung senkrecht
zu der des Schwingungsumformers7 angeordnet und nimmt somit lediglich die Schwingungen
zufolge der Unwucht des Prüflings 1 auf. Da bei überkritisch laufenden Maschinen
die Masse der mitschwingenden Teile die Anzeige beeinflußt, ist eine Hilfsmasse
34 über Lenkerfedern 35 und 36 an der Basis 6 angeordnet und über die Fühlstangen
43 an der Aufnahmevorrichtung4 angelenkt. Sie dient zur Kompensation der nur in
Richtung des Schwingungsaufnehmers 8 mitschwingenden Massen.
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Die Differenz x'y (Gleichung 4) wird in bekannter Weise im einen
Eingang 38 des Quotientenmeßgerätes 27 gebildet. Der andere Ausgang des Umformers
8 speist den zweiten Eingang 40 des Quotientenmeßgerätes 27.