DE3923191A1 - Vorrichtung zum messen von unwuchten an rotoren - Google Patents
Vorrichtung zum messen von unwuchten an rotorenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Messen von
Unwuchten an Rotoren, insbesondere Kraftfahrzeugrädern,
mit einer Hauptwelle, an welcher mittels einer Spanneinrich
tung ein auszuwuchtender Rotor aufspannbar ist, einem An
triebsmotor für den Antrieb der Hauptwelle mit einer Meß
drehzahl, einem zwischen Hauptwelle und Motor angeordneten
Reduktionsgetriebe, und einer Festhalteeinrichtung zum Halten
der Hauptwelle beim Betätigen (Festziehen oder Lösen) der
Spanneinrichtung.
Bei derartigen herkömmlichen Vorrichtungen, welche ins
besondere bei Auswuchtmaschinen im Werkstattbetrieb zum
Auswuchten von Kraftfahrzeugrädern zum Einsatz kommen,
wird beim Betätigen der Spanneinrichtung zum Aufspannen
und Zentrieren des auszuwuchtenden Rotors, insbesondere
Kraftfahrzeugrades, auf der Hauptwelle und zum Lösen der
Spanneinrichtung eine Festhalteeinrichtung für die Hauptwelle
eingesetzt, welche das beim Festziehen und Lösen der Spann
einrichtung auf die Hauptwelle auftretende Drehmoment auf
nimmt. Hierfür sind Haltebremsen bekannt, beispielsweise
in Form von Elektromagnetbremsen (DE-OS 37 30 084) .
Ferner wird zum Abbremsen nach einem Meßlauf bei Verwen
dung von Drehstrommotoren als Antriebsmotore das Dreh
feld des Antriebsmotors reversiert. Zum Positionieren des
Rotors in die Ausgleichsstellung verwendet man einen pulsie
renden Gleichstrom, mit welchem die Wicklungen des Dreh
strommotors beaufschlagt werden.
Vor allem beim Abbremsen kann es hier zu unerwünschten
Bremsmomentspitzen kommen, die zu einem Verdrehen des Rotors
auf der Hauptwelle führen, da durch die Aufspanneinrich
tung der Rotor mittels Reibschluß winkelgerecht festgehal
ten werden soll. Wenn jedoch durch unerwünschte Brems
momentspitzen es zu einem Verdrehen des Rotors gegenüber
der Hauptwelle kommt, ist eine genaue Zuordnung der Unwucht
winkellage zur Ausgleichslage, in welcher die Rotorunwucht
ausgeglichen wird, beispielsweise durch Einschlagen eines
Ausgleichsgewichts, nicht mehr möglich.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, mit verringertem kon
struktivem Aufwand ein momentspitzenfreies Abbremsen des
Rotors nach dem Meßlauf und ein Festhalten der Hauptwelle
beim Betätigen der Spanneinrichtung zu erreichen.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das
Reduktionsgetriebe, welches zwischen der Hauptwelle und dem
Antriebsmotor angeordnet ist, als selbsthemmendes Reduktions
getriebe ausgebildet ist, und daß beim Betätigen der Spann
einrichtung die auf die Hauptwelle ausgeübte Haltekraft
des selbsthemmenden Reduktionsgetriebes größer ist als das
auf die Hauptwelle einwirkende Drehmoment.
Beim Ausschalten des Antriebsmotors nach dem Meßlauf läßt
sich hierdurch nicht nur ein momentspitzenfreies Abbremsen
aufgrund der selbsthemmenden Wirkung des Reduktionsgetriebes
erreichen, sondern man hat ohne zusätzlichen Aufwand eine
Festhalteeinrichtung, die den auf die Hauptwelle beim Fest
ziehen oder Lösen einwirkenden Drehmomenten entgegenwirkt.
Für das Eindrehen des Rotors in die Ausgleichswinkellage
läßt sich eine einfache Positionierungshilfe bzw. Eindreh
hilfe dadurch erreichen, daß eine Drehmomentüberwachungs
schaltung zur Erfassung eines in die Hauptwelle eingelei
teten Drehmoments vorgesehen ist, die bei einem erfaßten
Drehmoment, welches beispielsweise von einer Bedienungs
person durch Drehen des Rotors auf die Hauptwelle zur Ein
wirkung gebracht wird, den Antriebsmotor zur Überwindung
der Selbsthemmung des Getriebes einschaltet. Sobald der
Rotor in der Ausgleichswinkellage sich befindet, kann mit
Hilfe eines Schalters, beispielsweise eines Fußschalters,
die Drehmomentüberwachungsschaltung zur Aufhebung der Selbst
hemmung unterbrochen werden, und der Rotor ist dann in die
gewünschte Ausgleichsposition gebracht und durch die wieder
vorhandene Selbsthemmung des Getriebes fixiert.
Die Überwachung der Einleitung eines Drehmoments von außen,
insbesondere durch eine Bedienungsperson, kann mit Hilfe
zweier Sensoren erfolgen, die zu beiden Seiten der Haupt
welle angeordnet sind und an einen Differenzbildner ange
schlossen sind. Diese Sensoren können bevorzugt als Kraft
meßeinrichtungen ausgebildet sein. Hierfür können in vor
teilhafter Weise auch die Sensoren verwendet werden, welche
beim Meßlauf zur Unwuchtmessung verwendet werden. Beispiels
weise ist aus der DE-PS 27 32 738 eine Unwuchtmeßvorrich
tung bekannt, bei der die Meßwertaufnehmer, insbesondere
Kraftmeßwandler, so angeordnet sind, daß zwei Meßwertauf
nehmer in einer ersten Ebene und ein Meßwertaufnehmer in
einer zweiten Meßebene angeordnet sind. Falls die Erfindung
bei einer derartigen Unwuchtmeßvorrichtung zum Einsatz
kommt, können hier in vorteilhafter Weise die beiden Meß
wertaufnehmer in der ersten Ebene zur Erfassung des in die
Hauptwelle eingeleiteten Drehmoments verwendet werden. Das
Ausgangssignal des Differenzbildners, an welches die beiden
Sensoren hierzu anschließbar sind, steuert eine Schaltein
richtung an, über welche der Antriebsmotor an seine Ver
sorgungsquelle zur Aufhebung der Selbsthemmung angeschlos
sen wird. Dabei wird der Antriebsmotor in Abhängigkeit von
der Richtung des auf die Hauptwelle wirkenden Drehmoments
angetrieben.
Das selbsthemmende Reduktionsgetriebe besitzt ein hohes
Reduktionsverhältnis zwischen Motor und Hauptwelle, durch
welches die selbsthemmende Wirkung bei der Kraftflußumkehr
herbeigeführt wird. Dieses Reduktionsverhältnis kann bis zu
1/50 bemessen sein. Hierdurch wird auch der Einsatz eines
Servomotors mit relativ niedriger Leistung, beispielsweise
von 100 bis 200 Watt, ermöglicht.
Um einen Überlastschutz zwischen Getriebe und Hauptwelle zu
haben, ist zwischen Getriebe und Hauptwelle oder Motorwelle
und Getriebe eine Kupplung, insbesondere Rutschkupplung,
vorgesehen, die das maximal übertragbare Drehmoment fest
legt, so daß das Getriebe vor Überlastung geschützt ist.
Wie sich gezeigt hat, kann der Unwuchtmeßlauf auch mit
relativ niedriger Drehzahl der Hauptwelle, beispielsweise
200 Umdrehungen pro Minute, durchgeführt werden. Als Energie
versorgung genügt für den Antriebsmotor ein 110/220 Volt
Einphasennetz.
Als Antriebsmotore kommen kollektorlose Gleichstrommotore
oder Asynchronmotore in Frage. Ansteuerelektroniken für
kollektorlose Gleichstrommotore oder Frequenzumrichter für
Asynchronmotore sind mit entsprechenden Steuerbauteilen in
Form von Mikroprozessoren auf dem Markt erhältlich.
Die Erfindung zeichnet sich dadurch aus, daß durch das
selbsthemmend ausgebildete Reduktionsgetriebe zwischen dem
Antriebsmotor und der Hauptwelle dieses Getriebe nicht nur
zur Übertragung der Antriebsdrehmomente des Motors auf die
Hauptwelle dient, sondern auch Funktionen beim Abbremsen,
Festhalten und Positionieren der Hauptwelle hat. Hierdurch
läßt sich gegenüber herkömmlichen Maschinen eine erhebliche
Reduzierung des konstruktiven Aufwands erreichen. Ferner
ist ein verringerter Energiebedarf zur Speisung des
Antriebsmotors vorhanden.
Anhand der beigefügten Figuren wird die Erfindung noch
näher erläutert. Es zeigt:
Fig. 1 eine Auswuchtmaschine, in welcher ein Aus
führungsbeispiel der Erfindung zum Einsatz
kommt;
Fig. 2 eine Draufsicht auf die in der Fig. 1 gezeigte
Auswuchtmaschine zur Erläuterung der Anord
nung von Meßwertaufnehmern;
Fig. 3 eine Ausführungsform eines Reduktions
getriebes, welches bei der Erfindung zum
Einsatz kommen kann, sowie ein Blockschalt
bild einer Drehmomentüberwachungsschaltung;
und
Fig. 4 und 5 eine weitere Ausführungsform des Reduktions
getriebes.
Bei der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Auswucht
maschine für Kraftfahrzeugräder ist die Unwuchtmeßvorrich
tung in einem Maschinengehäuse 1 untergebracht. Die Unwucht
meßvorrichtung besitzt eine Aufspannwelle, auf welcher mit
Hilfe einer Aufspanneinrichtung 3 ein auszuwuchtender Rotor
1 zentriert aufgespannt werden kann. Derartige Aufspann
einrichtungen sind bekannt (z. B. Firmenmitteilung "Hofmann-
Mittenzentriervorrichtungen MZV, MZV-S", Impressum
940270204.86D). Mit Hilfe derartiger bekannter Spannein
richtungen, welche auch als Zentriereinrichtungen wirken,
wird der Rotor 1 bzw. das Kraftfahrzeugrad an der Haupt
welle 2 befestigt. Während des Meßlaufs wird die Hauptwelle
2 von einem Antriebsmotor 4, welcher bevorzugt als kollek
torloser Gleichstrommotor oder Asynchronmotor ausgebildet
sein kann, über ein Getriebe 5 angetrieben. Dieses Getriebe
ist als selbsthemmendes Reduktionsgetriebe ausgebildet, und
ein Ausführungsbeispiel eines derartigen selbsthemmenden
Reduktionsgetriebes ist in der Fig. 3, welche noch erläu
tert wird, dargestellt.
Die während des Meßlaufs auftretenden Unwuchtkräfte werden
mit Hilfe von Meßwertaufnehmern 6, 7, 8, welche bevorzugt
als Kraftmeßwandler ausgebildet sind, gemessen. Wie ins
besondere aus der Fig. 2 zu ersehen ist, sind zwei Meßwert
aufnehmer 6 und 7 in einer Meßebene zu beiden Seiten der
Hauptwelle 2 angeordnet. Der dritte Meßwertaufnehmer 8 ist
in einer zweiten Meßebene in der Mitte hinter der Haupt
welle 2 angeordnet. Eine derartige Anordnung der Meßwert
aufnehmer ist aus der DE-PS 27 32 738 bekannt.
Die Hauptwelle 2 ist ferner in einem Lagerkörper 15 gelagert,
der über Abstützelemente, welche beim Ausführungsbeispiel
als Blattfedern 16 und 17 ausgebildet sind, am Maschinen
gehäuse 14 abgestützt. Beim dargestellten Ausführungs
beispiel ist der Lagerkörper 15 ferner über die als Kraft
meßwandler ausgebildeten Meßwertaufnehmer 6, 7 und 8 am
Maschinengehäuse 14 abgestützt.
Bei dem in der Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel
für das selbsthemmende Reduktionsgetriebe 5 ist ein Räder
getriebe mit gekreuzten Achsen der Getriebezahnräder vor
gesehen. Eine Schnecke 18 ist an einer Motorwelle 19 des
Antriebsmotors 4 befestigt. Die Schnecke 18 greift in ein
Schneckenrad 20, das an der Hauptwelle 2 befestigt ist. Wie
schon erläutert, kann zwischen das Schneckenrad 20 und die
Hauptwelle 2 eine Überlastschutzeinrichtung 11 in Form
einer Kupplung, insbesondere Rutschkupplung, geschaltet
sein, um eine Drehmomentüberlastung des Getriebes zu ver
meiden. Anstelle des beschriebenen Schneckenradsatzes kann
auch ein Schraubenradpaar für das Getriebe 5 verwendet
werden.
Um beispielsweise für die manuelle Positionierung des aus
zuwuchtenden Rades in der Ausgleichswinkellage die Selbst
hemmung des selbsthemmenden Reduktionsgetriebes zu überwin
den, können die beiden Meßwertaufnehmer 6 und 7, welche zu
beiden Seiten der Hauptwelle 2 in einer Meßebene angeordnet
sind, als Sensoren einer Drehmomentüberwachungsschaltung 10
dienen. Wenn beispielsweise von der Bedienungsperson am
stillgesetzten Rad gedreht wird, wird ein Drehmoment in die
Hauptwelle eingeleitet, das über die beiden als Sensoren
wirkenden Meßwertaufnehmer 6 und 7 wahrgenommen wird. Ent
sprechende Ausgangssignale der Meßwertaufnehmer 6, 7 werden
einem Differenzbildner, der sich aus einem Inverter 12 und
einem Summierer 13 zusammensetzt, zugeleitet. Hierzu wird
das Ausgangssignal des Meßwertaufnehmers 6 dem Summierer
13 direkt zugeleitet, und das Ausgangssignal des Meßwert
aufnehmers 7 wird über den Inverter 12 dem Summierer 13 zu
geleitet. Das entsprechende Ausgangssignal der Summier
schaltung 13 steuert eine Schalteinrichtung 21 an, welche
den Motor 4 mit einer Stromversorgungsquelle 22 verbindet.
Es handelt sich hier um die gleiche Versorgungsquelle, wie
sie für den Antriebsmotor 4 beim Meßlauf verwendet wird.
Über die dem Motor zugeordnete Ansteuerungselektronik 23
wird der Antriebsmotor gespeist, und das Antriebsmoment
des Motors überwindet die Selbsthemmung des Reduktions
getriebes 5. Da das Ausgangssignal des Summierers vor
zeichenrichtig auch der Ansteuerungselektronik 23 zugeführt
wird, erfolgt der Antrieb in Abhängigkeit von der Richtung
des in die Hauptwelle 2 eingeleiteten Drehmoments in die
gewünschte Drehrichtung.
Über einen Schalter 9, welcher als Fußschalter ausgebildet
sein kann, kann der Regelkreis zur Aufhebung der Selbst
hemmung wieder unterbrochen werden. Dies kann durch Öffnen
des Schaltkontakts (gezeigte Stellung a) des Schalters 9
geschehen. In Stellung b ist der Schalter 9 zur Überwindung
der Selbsthemmung geschlossen. Das Rad läßt sich auf diese
Weise manuell in die gewünschte Ausgleichswinkelposition
bringen und bei wieder vorhandener Selbsthemmung in dieser
Position für die Durchführung des Ausgleichsvorgangs
fixieren.
Während des Unwuchtmeßlaufs dienen die Meßwertaufnehmer
6, 7 und 8 zur Erfassung der durch die Unwuchten des Rotors
1 in den beiden Meßebenen verursachten Kräfte. Die ent
sprechenden Signale werden einer Auswerteelektronik für
die Unwuchtmessung 24 zugeleitet. Hierzu werden die Meß
wandlersignale der beiden Meßwertaufnehmer 6 und 7 in der
einen Ebene über eine Summierschaltung 25 der Auswerte
elektronik 24 zugeleitet und die Meßumformersignale des
Meßwertaufnehmers 8 in der anderen Meßebene direkt der
Auswerteelektronik 24 zugeleitet.
Entsprechende Auswerteelektroniken sind bekannt und bei
spielsweise in Hofmann-Info 2 "Meßverfahren in der Auswucht
technik" (Impressum 05.88) beschrieben.
Zur Ingangsetzung des Meßlaufs kann die Schalteinrichtung
21 auch durch eine Betätigungstaste 26, die an geeigneter
Stelle an der Auswuchtmaschine vorgesehen ist, in die
Ein-Stellung gebracht werden, so daß der Antriebsmotor 4
von der Stromversorgungsquelle 22 gespeist wird.
In den Fig. 4 und 5 ist das selbsthemmende Reduktions
getriebe 5 als Planetengetriebe ausgebildet. Dieses Planeten
getriebe besitzt ein Hohlrad 27, welches über die als
Rutschkupplung ausgebildete Überlastschutzeinrichtung 11
mit der Hauptwelle 2 verbunden ist. Mit den Innenzähnen 29
des Hohlrades 27 kämmt ein mit der Motorwelle 19 des
Antriebsmotors 4 verbundenes Planetenrad 28. Aufgrund des
entsprechend reduzierten Übersetzungsverhältnisses bei die
sem Reduktionsgetriebe 5 wird bei Kraftumkehr, d.h. beim
Kraftfluß von der Hauptwelle 2 zum Antriebsmotor 4, die
selbsthemmende Wirkung erreicht, und zwar insbesondere für
den Fall, wenn die Spanneinrichtung 3 zum Festziehen oder
Lösen betätigt wird. Durch die Erfindung wird mithin ein
selbsthemmendes Reduktionsgetriebe 5 geschaffen, durch
welches bei Kraftflußumkehr (Kraftflußrichtung von der
Hauptwelle 2 zum Antriebsmotor 4) eine Selbsthemmung er
reicht wird, die die erforderliche Festhaltekraft für die
Hauptwelle liefert, wenn beim Festziehen oder Lösen der
Spanneinrichtung der Rotor an der Hauptwelle befestigt oder
wieder gelöst wird. Das dabei in die Hauptwelle 2 eingelei
tete Drehmoment wird durch diese Festhaltekraft aufgenom
men. Hierbei wird die Eigenschaft des Getriebes ausgenützt,
daß die Selbsthemmung an der Abgangsseite des Reduktions
getriebes sichergestellt ist.
Claims (12)
1. Vorrichtung zum Messen von Unwuchten an Rotoren, ins
besondere Kraftfahrzeugrädern, mit einer Hauptwelle, an
welcher mittels einer Spanneinrichtung ein auszuwuchtender
Rotor aufspannbar ist, einem Antriebsmotor für den Antrieb
der Hauptwelle mit einer Meßdrehzahl, einem zwischen Haupt
welle und Motor angeordneten Getriebe, und einer Festhalte
einrichtung zum Halten der Hauptwelle beim Betätigen (Fest
ziehen oder Lösen) der Spanneinrichtung, dadurch gekenn
zeichnet, daß das Getriebe (5) als selbsthemmendes Reduk
tionsgetriebe ausgebildet ist und daß die auf die Haupt
welle (2) ausgeübte Haltekraft des selbsthemmenden Reduk
tionsgetriebes (5) größer ist als das beim Betätigen der
Spanneinrichtung (3) auf die Hauptwelle (2) einwirkende
Drehmoment.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
eine Drehmomentüberwachungsschaltung (10) zur Erfassung
eines in die Hauptwelle (2) eingeleiteten Drehmomentes vor
gesehen ist, die bei einem erfaßten Drehmoment den Antriebs
motor zur Überwindung der Selbsthemmung des Reduktions
getriebes (5) einschaltet.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn
zeichnet, daß ein Schalter (9) vorgesehen ist, mit dem
die Drehmomentüberwachungsschaltung (10) ein- und ausschalt
bar ist.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Drehmomentüberwachungsschaltung
(10) zwei Sensoren (6, 7) aufweist, die zu beiden Seiten
der Hauptwelle (2) angeordnet sind und an einen Differenz
bildner (12, 13), der eine Schalteinrichtung (21) zum
Speisen des Antriebsmotors (4) ansteuert, anschließbar sind.
5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch
gekennzeichnet, daß die beiden Sensoren (6, 7) als Unwucht
meßaufnehmer ausgebildet sind.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß die beiden Sensoren (6, 7) als in einer Meßebene ange
ordnete Unwuchtmeßaufnehmer einer Meßeinrichtung zum Messen
einer dynamischen Rotorunwucht ausgebildet sind.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, daß das Reduktionsgetriebe (5) ein Unterset
zungsverhältnis (Drehzahl der Hauptwelle/Drehzahl des An
triebsmotors) von 1/50 und größer aufweist.
8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch
gekennzeichnet, daß zwischen Getriebe (5) und Hauptwelle
(2) eine Überlastschutzeinrichtung (11) zur Begrenzung
des übertragenen Drehmoments eingebaut ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Überlastschutzeinrichtung (11) als Kupplung ausge
bildet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch
gekennzeichnet, daß der Antriebsmotor (4) als Servomotor
mit einer Leistung von 100-200 Watt ausgebildet ist.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Reduktionsgetriebe (5) ein Räder
getriebe mit gekreuzten Achsen ist.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch
gekennzeichnet, daß das Reduktionsgetriebe (5) ein Planeten
getriebe ist.
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