DE4444992C2 - Vorrichtung zum Unwuchtausgleich von Rotationskörpern, insbesondere von Schleifscheiben - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unwucht­ ausgleich von Rotationskörpern, insbesondere von Schleif­ scheiben, mit mindestens einem Ausgleichsgewicht, das zur Veränderung seiner Position bezüglich der Rotationsachse des Rotationskörpers bewegbar geführt ist, und zumindest einer einen elektrischen Stellmotor enthaltenden Ver­ stelleinrichtung zum Einstellen der Auswuchtposition des Ausgleichsgewichtes.

Bei einer derartigen aus der EP 0 409 050 A2 bekannten Vorrichtung sind um die Rotationsachse der Schleifscheibe zwei Ausgleichsgewichte auf gleichen Radien in verschie­ denen Winkelpositionierungen angeordnet und für einen Unwuchtausgleich der Schleifscheibe durch eine Verstell­ einrichtung einstellbar. Die Verstelleinrichtung enthält zwei koaxial nebeneinander angeordnete elektrische Stell­ motore, deren Motorwellen auf der Rotationsachse der Schleifscheibe liegen. Die bei der Rotation der Schleif­ scheibe entstehenden Kräfte und Biegemomente im Anker der Elektromotore beeinträchtigen deren Funktionstüchtigkeit und somit die Verstelleinrichtung, wenn die Motore nicht exakt auf der Rotationsachse liegen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Vor­ richtung der eingangs genannten Art zu schaffen, deren Funktionsfähigkeit und -zuverlässigkeit weiter verbessert ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Stellmotor mit radialer Ausrichtung seiner Rota­ tionsachse bezüglich der Rotationsachse des Rota­ tionskörpers angeordnet ist.

Somit können auf den Anker oder Rotor des elektrischen Stellmotors bei der Rotation keine Biegekräfte durch Zen­ trifugalbeschleunigung wirken, wodurch die Zuverlässig­ keit des Betriebes des Stellmotors und somit der Aus­ wuchteinrichtung auch bei hohen Drehzahlen einer aus­ zuwuchtenden Schleifscheibe gewährleistet ist. Der Rotor kann über ein zusätzliches Axiallager am Grundkörper ab­ gestützt sein, wodurch die Fliehkraft des Rotors sicher abgestützt wird. Dann bleibt der Stellmotor auch bei hoher Drehzahl und hoher Zentrifugalbeschleunigung des auszuwuchtenden Rotationskörpers betriebsfähig.

Durch den Antrieb über ein Untersetzungsgetriebe können kleine Stellmotore verwendet werden, deren Rotormasse und daraus resultierende Belastung durch Fliehkraft geringer ist.

Die Anzahl der Ausgleichsgewichte, ihre Form, die Anord­ nung und die Bewegungsbahn ihrer Verstellbewegung kann beliebig sein, vorzugsweise sind die Ausgleichsgewichte jedoch kreisbogenförmig und sie können als konzentrische Wuchtringe ausgebildet sein. Bei Anordnung an einem ring­ förmigen Grundkörper bleibt der Bereich um die Rotations­ achse frei, so daß der Grundkörper der Vorrichtung auch auf einer Welle einer Schleifmaschine befestigt werden kann. Dies wird durch die erfindungsgemäße Anordnung der Stellmotore möglich, die statt auf der Rotationsachse des Rotationskörpers in einem Ringbereich mit radialer Aus­ richtung ihrer Motorwellen angeordnet werden können, da ihr Rotor keiner Biegebeanspruchung unterliegt.

Die beiden Wuchtringe können durch eine Verstellvorrich­ tung mit einem Stellmotor angetrieben werden, so daß die Wuchtringe gleich- oder gegenläufig bewegt werden. Vor­ zugsweise sind jedoch zwei Verstellvorrichtungen vor­ gesehen, wobei jeweils ein Stellmotor einen Wuchtring verstellt. Damit ergibt sich eine symmetrische Anordnung der Wuchtringe und der Verstelleinrichtungen am Grundkör­ per mit bezüglich der Fliehkräfte vorteilhafter Aus­ wirkung.

Die Wuchtringe können in Wälzlagern am Grundkörper gela­ gert sein, so daß sie nahezu reibungsfrei geführt und mit niedriger Betätigungskraft verstellbar sind.

Die Veränderung der Masse der Wuchtringe erfolgt vor­ zugsweise über Bohrungen, die über einen Abschnitt des Kreises angebracht sind und die Masse in diesem Bereich verringern. Zusätzlich können weitere Bohrungen mit einem Werkstoff mit hohem spezifischen Gewicht gefüllt werden, so daß das Gewicht dieses Abschnittes erhöht wird.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand von Ausführungsbei­ spielen unter Bezugnahme auf Zeichnungen noch näher er­ läutert. Es zeigt:

Fig. 1 in einer Querschnittsansicht im zur Rotation­ sachse einer Schleifscheibe senkrechten Schnitt die erfindungsgemäße Vorrichtung; und

Fig. 2 in einer Querschnittsansicht parallel zur Rota­ tionsachse die erfindungsgemäße Vorrichtung.

Die in Fig. 1 dargestellte Vorrichtung enthält einen ringförmigen Grundkörper 1, der zur Rotation um seine Rotationsachse 2 (siehe auch Fig. 2) an einer Welle einer Schleifmaschine befestigt werden kann. Am Grundkörper 1 ist eine Schleifscheibe (nicht dargestellt) zur Rotation um die Rotationsachse 2 z. B. mittels Verschraubung oder dergleichen befestigt. Der Grundkörper 1 enthält eine ringförmige Vertiefung 3, in der zwei ringförmige Ausgleichsgewichte in Form eines inneren Wuchtringes 4 und eines äußeren Wuchtringes 5 aufgenommen sind. Die beiden Wuchtringe 4, 5 sind konzentrisch zur Rotations­ achse 2 und in einer zur Rotationsachse 2 senkrechten Ebene angeordnet, durch ein inneres Wälzlager 6 bzw. ein äußeres Wälzlager 7 (jeweils durch Wälzrollen in den Figuren dargestellt) am Grundkörper 1 radial abgestützt, durch nicht dargestellte Anschläge axial festgelegt und in Umfangsrichtung drehbar bezüglich des Grundkörpers 1 gelagert.

Die beiden Wuchtringe 4, 5 weisen eine Vielzahl von über ihren Umfang verteilte, achsparallele Bohrungen 8 bzw. 9 auf. In beiden Wuchtringen 4, 5 sind in den Bohrungen eines Ringabschnittes, z. B. über einen Winkelbereich von 90° bis 180°, Einsätze 10, 11 aus einem Werkstoff mit einem hohen spezifischen Gewicht angeordnet. Somit erhal­ ten die Wuchtringe 4, 5 eine über ihren Umfang ungleiche Massenverteilung mit einem leichten und einem schweren Abschnitt. Die Bohrungen 8 9 können auch nur über einen begrenzten Winkelbereich der Wuchtringe 4, 5 vorgesehen sein, wodurch auf ähnliche Art und Weise eine ungleiche Massenverteilung erzeugt wird.

In der Vertiefung 3 des Grundkörpers 1 sind zwei Ver­ stelleinrichtungen 12, 13 in bezüglich der Rotationsachse 2 gegenüberliegenden Positionen zueinander symmetrisch angeordnet. Da beide Verstelleinrichtungen 12, 13 einen nahezu identischen Aufbau besitzen, erfolgt die Be­ schreibung anhand der einen Verstelleinrichtung 13, die den äußeren Wuchtring 5 antreibt und verstellt. Sie ent­ hält einen elektrischen Stellmotor 14, dessen Motorwelle 15 radial zur Rotationsachse 2 ausgerichtet ist, ein Rit­ zel 16, das auf der Motorwelle 15 befestigt ist, ein von dem Ritzel 16 getriebenes Zahnrad 17, das koaxial mit einem treibenden Schneckenrad 18 eines Schneckengetriebes 19 verbunden ist, und ein getriebenes Zahnrad 20 des Schneckengetriebes 19. Die Elemente der Verstelleinrich­ tung 13 sind an einem Haltegehäuse 21 angebracht, das an einer Ringplatte 22 oder am Grundkörper 1 befestigt ist. Die Motorwelle 15 ist neben einer üblichen radialen Wel­ lenlagerung in axialer Richtung über ein Axiallager 23, beispielsweise ein Axialkugellager, am Haltegehäuse 21 und somit am Grundkörper 1 abgestützt. Der Anker oder Rotor 27 des Stellmotors 14, der Drei einer Rotation des Grundkörpers 1 den auftretenden Fliehkräften ausgesetzt ist, ist somit axial sicher und präzise abgestützt. Der Stellmotor 14 wird z. B. über Schleifringe (nicht darge­ stellt) oder über kontaktlose Energieübertragung mit Strom versorgt.

Das getriebene Zahnrad 20 der Verstelleinrichtung 13 weist eine Außenverzahnung 24 auf, die mit einem Zahn­ kranz 25 am Innenumfang des äußeren Wuchtringes 5 in Ein­ griff ist, so daß der Stellmotor 14 über das Schnecken­ getriebe 19 den Wuchtring 5 in Umfangsrichtung verstellen kann. Das Schneckengetriebe 19 ist selbsthemmend, so daß sich der Wuchtring 5 bei einer Rotation des Grundkörpers 1 bzw. der Schleifscheibe nicht verstellen kann und er keine Kraft auf den Stellmotor 14 ausüben kann.

In gleicher Weise ist am getriebenen Zahnrad 20′ der Ver­ stelleinrichtung 12 eine Außenverzahnung 24′ angebracht, die bezüglich der Außenverzahnung 24 des Zahnrades 20 axial versetzt angeordnet ist. Sie ist mit einem Zahn­ kranz 26 am Außenumfang des inneren Wuchtringes 6 in Ein­ griff, so daß der Stellmotor 14′ über das Schneckenge­ triebe 19′ den Wuchtring 4 in Umfangsrichtung verstellen kann. Auch das Schneckengetriebe 19′ ist selbsthemmend.

Die Messung der Unwuchtgröße erfolgt in bekannter Weise z. B. über die Ermittlung der unwuchterregten Maschinen­ schwingungen mit Schwingungsaufnehmern.

Der Unwuchtausgleich wird durchgeführt, indem die beiden Verstelleinrichtungen 12, 13 entsprechend der ermittelten Unwuchtgröße die Wuchtringe 4, 5 während der Rotation des auszuwuchtenden Körpers in die berechnete Auswuchtposi­ tion verstellen.

Die Vorrichtung kann generell zum Unwuchtausgleich an Ro­ tationskörpern verwendet werden, die ausgewuchtet werden müssen, insbesondere im Betrieb und bei hoher Drehzahl, wie z. B. Werkzeugmaschinenspindeln, die unwuchtige Werk­ stücke tragen, oder Rotoren von Strömungsmaschinen (Pum­ pen, Lüfter), an denen Unwucht erzeugende Verschmutzungen anhaften können.

Claims (13)

1. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich von Rotationskör­ pern, insbesondere von Schleifscheiben, mit
mindestens einem Ausgleichsgewicht, das zur Veränderung seiner Position bezüglich der Rotations­ achse des Rotationskörpers bewegbar geführt ist, und
zumindest einer einen elektrischen Stellmotor enthaltenden Verstelleinrichtung zum Einstellen der Auswuchtposition des Ausgleichsgewichtes, dadurch gekennzeichnet, daß
der Stellmotor (14) mit radialer Ausrichtung seiner Rotationsachse (15) bezüglich der Rotations­ achse (2) des Rotationskörpers angeordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (27) des Stellmotors (14) über ein Axiallager (23) an einem Grundkörper (1) des Rotationskörpers abgestützt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor (27) des Stellmotors (14) an einem am Grundkörper (1) angebrachten Haltegehäuse (21) ab­ gestützt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, da­ durch gekennzeichnet, daß der Stellmotor (14) über ein Untersetzungsgetriebe (19) mit dem bewegbaren Ausgleichsgewicht (4 oder 5) gekoppelt ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß sie zwei kreisbogen­ förmige, zur Rotationsachse (2) des Rotationskörpers konzentrische Ausgleichsgewichte (4, 5) mit unglei­ cher Massenverteilung enthält.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsgewichte (4, 5) als Wuchtringe (4, 5) mit unterschiedlichen Durchmessern ausgebildet sind, die an dem ringför­ migen Grundkörper (1) gelagert sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ein Stellmotor (14) mit den beiden Wuchtringen (4, 5) für ihre Verstellung gekoppelt ist.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5 oder b, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder Wuchtring (4, 5) mit einem Stellmotor (14′ bzw. 14) gekoppelt ist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 8 da­ durch gekennzeichnet, daß das Untersetzungsgetriebe (19, 19′) ein selbsthemmendes Schneckengetriebe (19) ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, da­ durch gekennzeichnet, daß die beiden Wuchtringe (4, 5) mit Wälzlagern (6, 7) am Grundkörper (1) gelagert sind.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 10, da­ durch gekennzeichnet, daß die Wuchtringe (4, 5) Boh­ rungen (8, 9) zur Massenveränderung aufweisen.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Bohrungen (8, 9) jeweils über einen Ringabschnitt jedes Wuchtringes (4, 5) an­ gebracht sind.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß in zumindest einer der Bohrungen (8, 9) ein Gewicht zur Massenveränderung der Wucht­ ringe (4, 5) angebracht ist.