DE2411843A1

DE2411843A1 - Vorrichtung zum auswuchten von rotoren, insbesondere kraftfahrzeugraedern

Info

Publication number: DE2411843A1
Application number: DE19742411843
Authority: DE
Inventors: Joerg Greven; Peter Labod
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1974-03-12
Filing date: 1974-03-12
Publication date: 1975-10-02
Also published as: ES432806A1; FR2264274A1; IT1028232B; JPS50128574A

Description

2411843 Patentanwalt Dipl.-Phys. Gerhard Liedl 8 München 22 Steinsdorfstr. 21-22 Tel. 29 84

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Gebr. HOFMANN K.G., Maschinenfabrik 61 Darmstadt, Pallaswiesenstraße 72

Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren, insbesondere Kraftfahrzeugrädern

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren, insbesondere Kraftfahrzeugrädern mit einer Unwuchtmeßeinrichtung zur Messung der Unwucht nach Winkellage und gegebenenfalls Größe und mit einer Positioniereinrichtung zum Eindrehen des Rotors in eine Lage, in welcher der Unwuchtausgleich stattfinden kann.

Aus der deutschen Auslegeschrift 2 213 449 ist es beim Auswuchten von Rotoren, insbesondere Kraftfahrzeugrädern, bekannt, nach dem Meßläuf, bei welchem die Unwucht nach Lage und Größe festgestellt worden ist, mit Hilfe von Leuchtsignalen den Rotor in die Position

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einzudrehen, in welcher der Unwuchtausgleich stattfinden kann. Bei dieser bekannten Vorrichtung ist es notwendig, den Rotor von Hand in die Ausgleichsposition einzudrehen, in welcher die Ausgleichsgewichte angebracht werden können.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren zu zeigen, bei welcher das Eindrehen des Rotors in die Position, in welcher der Ausgleichsvorgang vorgenommen werden kann, automatisch erfolgt, wobei der Rotor auf der gleichen Spindel, auf welcher der Meßlauf durchgeführt worden ist, verbleiben kann.

Diese Aufgabe wird bei der Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß sowohl für den Meßumlauf als auch für die Positionierung ein Gleichstrommotor vorgesehen ist und daß mittels eines Umschalters der Gleichstrommotor von der Spannungsversorgungsquelle beim Meßumlauf auf eine Bremseinrichtung und bei Erreichen einer bestimmten verringerten Drehzahl von der Bremseinrichtung an einen Lageregler der Positioniereinrichtung anschließbar ist, wobei der Lageregier sowohl von der Unwuchtmeßeinrichtung als auch in Abhängigkeit von der Winkellage des Rotors oder der Drehzahl des Gleichstrommotors angesteuert wird.

Eine wesentliche Vereinfachung der Auswuchtmaschine ergibt sich dadurch, daß zur drehzahlabhängigen Ansteuerung des Lagereglers vom Gleichstrommotor die Gegen-EMK abgetastet wird und an den Lageregler rückgeführt wird, so daß dann bei der Positionierung ohne Verwendung eines Tachogenerators oder eines Phasengebers der Regelkreis geschlossen ist.

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Der Lageregler kann in geeigneter Weise als Vergleichsschaltung ausgebildet sein, der in Abhängigkeit des Vergleiches des von der Unwuchtmeßeinrichtung gelieferten Signales und der abgetasteten Gegen-EMK des Gleichstrommotors ein Steuersignal an den Gleichstrommotor liefert. Als Gleichstrommotor verwendet man bevorzugt einen Nebenschlußmotor.

Vorteilhaft ist es, den Lageregler über einen Trenntransformator zu speisen, so daß Potentialfreiheit im Lageregelkreis herrscht. Hierdurch wird es ermöglicht, daß die Leistung für den Lageregler sehr klein ausgelegt sein kann, da bei der Positionierung lediglich Reibungskräfte zu überwinden sind.

Bei der Positionierung liefert die Unwuchtmeßeinrichtung in vorteilhafter Weise als Positionierungssollwert an den Lageregler ein Signal, dessen Polarität in einem 180 -Winkelbereich positiv und im

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anderen 180 -Winkelbereich negativ ist, wobei der Null-Durchgang dieses Signales die Winkellage der Unwucht anzeigt. Hierdurch wird erzielt, daß bei der Positionierung der Motor an der Stelle angehalten wird, an dem ihm vom Lageregler keine Spannung mehr geliefert wird, ,d.h. an der Stelle, an welcher die Unwucht liegt.

Bei der Erfindung erfolgt nach Durchführung des Meßlaufes die Schaltfolge zwangsweise. Mit Hilfe eines Wahlschalters kann man. zwischen den Betriebsarten "Wuchten" und "Positionieren" unterscheiden. Beim "Wuchten" wird der Gleichstrommotor über einen Drehzahlregler mit einem Festsollwert beaufschlagt. Die Ermittlung der Unwucht nach Größe und Richtung erfolgt in bekannter Weise. Beim "Positionieren" wird der Motor abgebremst, wobei mittels einer Überwachungseinrichtung eine niedrige Drehzahl abgewartet wird und dann auf den Lageregler umgeschaltet wird. Als Sollwert

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zum Positionieren wird ein Signal aus der Meßelektronik verwendet, wobei die Ermittlung gemäß der deutschen Auslegeschrift 2 213 449 erfolgen kann.

Die Vorteile, welche insbesondere mit der Erfindung erzielt werden, sind darin zu sehen, daß nur ein geringer technischer Aufwand benötigt wird, wobei die Mittel zur Steuerung an oder innerhalb der Wuchtmaschine angebracht sein können.

In den beiliegenden Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt,und es soll anhand dieses Ausführungsbeispieles die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigen:

Figur 1 ein Blockschaltbild einer Auswuchtvorrichtung und

Figur 2 die von der Positioniereinrichtung als Positioniersollwert gelieferte Spannung, welche beim Positionieren an den Gleichstrommotor gelegt wird.

Zur Versorgung der einzelnen Baugruppen dient eine stabilisierte Gleichspannungsquelle 1. Ein Gleichrichter 2 mit fester Ausgangsspannung dient zur Faldversorgung des Gleichstrommotors. Die Durchführung des Meßlaufes ("Wuchten") und des"Positionierens'^f erfolgt in drei Stufen. Hierzu dienen der Drehzahlregler, der aus den Strom- und Drehzahlregelverstärkern 4, 3_: einer Zündeinheit 5 und einer halbgesteuerten Thyristorbrückenschaltung mit zusätzlicher Freilauf diode 6 besteht, eine Bremseinheit 8 und ein Lageregler, der aus einem Lageregelverstärker 12 und einer zusätzlichen Gleichrichterbrücke 13 besteht. Der Lageregelverstärker 12 ist hierbei als integrierter Schaltkreis ausgebildet.

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Mittels eines Wahlschalters 7 können drei Betriebsarten eingestellt werden, nämlich Stillstand-Positionieren-Wuchten. In Verbindung mit einer Schaltvorrichtung 9, welche einen Gleichstrommotor 15, der als Antriebsmotor beim Wuchten sowie beim Positionieren dient, und einer Überwachungseinrichtung 14 ergibt sich eine zwangsweise Schaltfolge. Aufgrund dieser Schaltfolge wird der Gleichstrommotor 15, welcher ein Gleichstromnebenschlußmotor ist, während des Wuchtens mit dem Drehzahlregler verbunden und über diesen mit Spannung versorgt. Die Änderung der Ankerspannung erfolgt durch Phasenanschnittsteuerung der halbgesteuerten Thyristorbrückenschaltung 6. mit der zusätzlichen Freilauf diode. Durch Änderung des Zündwihkels der Thyristoren kann die Ankerspannung des Gleichstrommotors stufenlos verstellt werden. Zur Zündung werden Langimpulse verwendet, die vom eigentlichen Zündzeitpunkt bis zum Ende der Netzhalbwelle dauern. Die Synchronisierung der Zündimpulse erfolgt mit einer speziellen Schaltung zur Störimpulsunterdrückung, die ein Zünden der Thyristoren über Netzstörimpulse sicher verhindert. Die Zündwinkelverstellung wird durch das Ausgangssignal der in KJaskadenschaltung eingesetzten Drehzahl- und Stromregelverstärker 3, 4 erreicht. Als Strom-Regelverstärker 4 wird ein integrierter Schaltkreis eingesetzt. Der Soll-Ist-Wert vergleich erfolgt durch Widerstandsmischung am nicht invertierenden Eingang. Durch Begrenzung des maximalen Sollwertes wird eine Begrenzung des maximalen Ausgangsstromes der Thyristorbrücke 6 erreicht. Das Regelverhalten läßt sich durch R-C-Beschattung be- ; einflussen. . Zur Strom-Istwert-Erfassung wird ein gleichstromseitiger Shunt eingesetzt. Dadurch ist der Reglerkreis mit dem Netzpotential verbunden. Als Drehzahlreglerverstärker 3 wird ebenfalls ein integrierter Schaltkreis eingesetzt. Dieser vergleicht den aus einer stabilisierten Spannung gewonnenen Sollwert mit einem aus der Drehzahl abgeleiteten Istwert und führt bei Abweichung über eine Änderung

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der Stromsollwertvorgabe eine Drehzahlkorrektur durch. Der Drehzahlreglerverstärker 3 kann in seinem Verhalten durch R-C-Beschaltung beeinflußt werden.

Bei Gleichstromnebenschlußmotoren - als solcher ist der Gleichstrommotor 15 ausgebildet - besteht ein fester Zusammenhang zwischen Drehzahl und Ankerspannung. Es kann somit eine Drehzahlregelung auch indirekt über eine Ankerspannungsregelung erfolgen. Da der strompropörtionale Spannungsabfall am ohmschen Widerstand des Ankers aus dem fließenden Ankerstrom abgeleitet werden kann, ist es möglich, den dadurch bedingten Drehzahlabfall durch automatische Sollwertkorrektur (IxR-Kompensation) auszugleichen.

Beim "Wuchten" wird die Größe und die Winkellage der Unwucht durch eine Meßeinrichtung 10, 11 ermittelt und gespeichert. Durch Umschalten des Wahlschalters 7 wird die Betriebsart "Positionieren" vorgewählt, wodurch das Abbremsen des Gleichstrommotors 15 durch die hierzu vorgesehene Bremseinheit 8 erfolgt. Hierzu wird durch die Schaltvorrichtung 9 der Anker des fremd erregten Gleichstromnebenschlußmotors 15 von .der Versorgungsspannung, d.h. von dem Drehzahlregler, getrennt und auf die Bremseinheit 8, welche als Belastungswiderstand ausgebildet ist, geschaltet. Die Überwachungseinrichtung 14, welche als Drehzahlmeßeinrichtung ausgebildet ist, überwacht diese Widerstandsbremsung und schaltet bei einer bestimmten kleinen Drehzahl über die Schaltvorrichtung & den Belastungswiderstand 8 ab. Gleichzeitig wird der Lageregler 12, 13 auf den Ankerkreis des Gleichstrommotors 15 geschaltet.

Der Lageregler wird über einen Trenntransformator 16 gespeist, wodurch man eine Potentialfreiheit im Lageregelkreis erhält. Die Änderung der Ankerspannung erfolgt durch Auswertung einer Tran-

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sistorschaltung mit zusätzlicher Gleichrichterbrücke 13. Durch Änderung der Ansteuerspannung kann die Ankerspannung stufenlos in positiver und negativer Richtung verstellt werden. Zur Verstellung wird das Ausgangssignal des Lageregelverstärkers 12 benutzt.

Der Lageregelverstärker 12 ist als integrierter Schaltkreis ausgebildet. Dieser vergleicht das aus der Meßelektronik 10, 11 zur Verfügung gestellte Sollwertsignal mit einem aus der Drehzahl abgeleiteten Istwert (Motorgegen-EMK) und führt bei Abweichung über eine Änderung des Ausgangssignals eine Drehzahl- bzw. Drehzahlrichtungskorrektur durch. Mit einer IxR-Kompensation und R-G-Beschaltung wird auch beim Lageregelverstärker 12 das Reglerverhalten korrigiert bzw. beeinflußt.

Als Positioniersollwert steht eine Gleichspannung mit entsprechend der Winkellage wechselnder Polarität zur Verfügung, wie sie in der Figur 2 dargestellt ist. Diese Gleichspannung ist über einen Winkelbereich von 180 positiv und über einen weiteren Winkelbereich von 180° negativ. Der Null-Durchgang dieser Gleichspannung bezeichnet die Winkellage der Unwucht. In der Figur 2 würde die Unwucht eine Winkellage von 0 aufweisen. Die dargestellte Spannungsform ist die gleiche für andere Winkellagen der Unwucht, wobei die Spannung lediglich um die entsprechende Gradanzahl auf der Abszisse verschoben ist.

Die Positionierung erfolgt so, daß der Lageregler 12, 13 mit dem Sollwertsignal der Meßelektronik so beaufschlagt wird, daß sich, der Antrieb des Gleichstrommotors 15 in Richtung der Winkellage der Unwucht bewegt. Dabei verringert sich der Sollwert bis auf Null Volt bei Stillstand des Motors.

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Claims

Patentansprüche

IJ Vorrichtung zum Auswuchten von Rotoren, insbesondere Kraftfahrzeugrädern mit einer Unwuchtmeßeinrichtung zur Messung der Unwucht nach Winkellage und gegebenenfalls Größe und mit einer Positioniereinrichtung zum Eindrehen des Rotors in eine Lage, in welcher der Unwuchtausgleich stattfinden kann, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl für den Meßumlauf als auch für die Positionierung ein Gleichstrommotor (15) vorgesehen ist und daß mittels eines Umschalters (7 bzw. 9) der Gleichstrommotor von der Spannungsversorgungsquelle beim Meßumlauf auf eine Bremseinrichtung (8) und bei Erreichen einer bestimmten verringerten Drehzahl an einen Lageregler (12,13) der Positioniereinrichtung anschließbar ist, wobei der Lageregler sowohl von der Unwuchtmeßeinrichtung (10,11) als auch in Abhängigkeit von der Winkellage des Rotors oder der Drehzahl des Gleichstrommotors angesteuert wird.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageregler (12,13) potentialfrei über einen Transformator (16) gespeist wird und für kleine Leistung ausgelegt ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageregler (12,13) als Vergleichsschaltung ausgebildet ist und in Abhängigkeit des Vergleiches des von der Unwuchtmeßeinrichtung (10,11) gelieferten Signales und des Steuersignales, das von der Winkellage des Rotors bzw. Drehzahl des Gleichstrommotors abhängt, ein Steuersignal an den Gleichstrommotor (15) liefert.

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4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleichstrommotor (15) als Nebenschlußmotor ausgebildet ist. .
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageregler (12,13) über einen Trenntransformator (16) gespeist wird.
6. Vorrichtung nach einem der Anspiü ehe 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageregler über eine Gleichrichterbrücke (13) den Gleichstrommotor (15) ansteuert.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Lageregler als integrierter Schaltkreis ausgebildet

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8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung als Positioniersollwert ein Signal liefert, dessen Polarität über einen Winkelbereich von 180 positiv und über einen weiteren Wirikelbereich von 180 negativ ist, wobei der Null-Durchgang dieses Signales an der Winkellage der Unwucht liegt*

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