Vorrichtung zum Auswuchten von Umlaufkörpern mittels piezoelektrischer
Kristalle. Zur Bestimmung'von Unbalancen von Umlautqcörpern sind die verschiedensten
Verfahren und Vorrichtungen, bekannt. So ist z. B. vorgeschlagen worden, die auftretenden
freien Massenkräfte verzerrungsfrei mit Hilfe von piezoelektrischen Kristallen zu
messen. Der auszuwuchtende Körper ist dabei unter Zwischenschaltung von Ouarzkristallen
starr gelagert. Weist der zu untersuchende Körper Unbalancen auf, so treten an den
Kristallen Ladungen auf, die sich sinusförmig mit der Umlauffrequenz verändern und
deren Größe und Phase unmittelbar ein Maß für die Größe der anzubringenden Gegengewichte
ergeben. Mittels eines Verstärkers werden die Ladungsschwankungen in entsprechende
Stromschwankungen umgewandelt, aus denen man dann beispielsweise auf oszillographischem
Wege Amplituden und Phasenwinkel bestimmen kann. Dieses Verfahren ist jedoch umständlich
und auch vielfach praktisch nicht anwendbar. Die auftretenden Spannungsschwankungen
können auch mit einem Amperemeter festgestellt werden. Dabei wird allerdings nur
der Effektivwert gemessen, während der Phasenwinkel nicht erfaßbar ist. Außerdem
liefert der Einfluß von Oberwellen, die häufig in den Sinuskurven enthalten sind,
fehlerhafte Messungen.Device for balancing circulating bodies by means of piezoelectric
Crystals. There are many different ways of determining imbalances in umlaut bodies
Methods and devices are known. So is z. B. has been proposed to occur
free inertia forces distortion-free with the help of piezoelectric crystals
measure up. The body to be balanced is with the interposition of Ouarz crystals
rigidly mounted. If the body to be examined shows imbalances, the
Crystals on charges that change sinusoidally with the orbital frequency and
their size and phase are a direct measure of the size of the counterweights to be attached
result. The charge fluctuations are converted into corresponding
Converted current fluctuations, from which one can then for example on oscillographic
Paths can determine amplitudes and phase angles. However, this procedure is cumbersome
and in many cases not applicable in practice. The occurring voltage fluctuations
can also be determined with an ammeter. However, this is only
the r.m.s. value measured while the phase angle cannot be determined. aside from that
supplies the influence of harmonics, which are often contained in the sinusoids,
incorrect measurements.
Durch die Erfindung werden diese Mängel behoben. Die Unbalance nach
Größe und Phase wird erfindungsgemäß unmittelbar dadurch festgestellt, daß ein dynamometrisches
Instrument, beispielsweise ein Wattmeter, benutzt wird, dessen eine Spule von einem
Strom gespeist wird, der von der Ladung der Kristalle herrührt, während die andere
Spule von einem Generator gespeist wird, der mit dem auszuwuchtenden Umlaufkörper
gekuppelt und dessen Ständer in an sich bekannter Weise v erdrehbar gelagert ist.The invention overcomes these deficiencies. The imbalance after
According to the invention, size and phase are determined directly by the fact that a dynamometric
Instrument, for example a wattmeter, is used, one of which is a coil of a
Electricity is fed which comes from the charge of the crystals while the other
Coil is fed by a generator with the recirculating body to be balanced
coupled and its stand is rotatably mounted in a known manner.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.Exemplary embodiments of the invention are shown in the drawing.
Mit dem auszuwuchtenden Umlaufkörper i ist ein kleiner zweipoliger
Synchrongenerator 2 gekuppelt, dessen Ständer um mindestens i8o° verdrehbar ist.
Durch einen Antriebsmotor 3 wird der auszuwuchtende Körper auf eine"beliebige Drehzahl
gebracht. Die in dem Generator 2 erzeugte Spannung und die von den Kristallpaketen
q. und 5 aufgenommenen Kräfte sind von der gleichen Frequenz. Den von einem der
beiden Kristallpakete gesteuerten Strom eines Verstärkers 6 führt man durch die
Spule 7 eines Wattmeters; die andere Spule 8 wird von der Spannung des Hilfsgenerators
2 gespeist. Durch Drehen des Ständers des Generators stellt man den maximalen Ausschlag
des Instrumentes her. Unter Berücksichtigung der Eichkurve der Anordnung nach der
Abb. i und der Größe des Wattmeterausschlages erhält man dann- die Amplitude der
zu messenden Kraft. Der Phasenwinkel läßt sich aus der Verdrehung des Ständers bestimmen.
Um die Größe des Phasenwinkels genauer festzulegen, ist es zweckmäßig, den Ständer
nochmals zu verdrehen, und zwar so weit, bis der
Ausschlag Null
ist, d. h. bis zum Nttllpunktsdurchgang der Sinuskurve.With the recirculating body i to be balanced there is a small two-pole one
Synchronous generator 2 coupled, the stator of which can be rotated by at least i8o °.
By means of a drive motor 3, the body to be balanced is set to "any speed"
brought. The voltage generated in the generator 2 and that from the crystal packages
q. and 5 absorbed forces are of the same frequency. One of the
two crystal packages controlled current of an amplifier 6 is carried out through the
Coil 7 of a wattmeter; the other coil 8 is powered by the voltage of the auxiliary generator
2 fed. The maximum deflection is set by turning the stator of the generator
of the instrument. Taking into account the calibration curve of the arrangement according to the
Fig. I and the size of the wattmeter reading you then get the amplitude of the
force to be measured. The phase angle can be determined from the rotation of the stator.
In order to determine the size of the phase angle more precisely, it is advisable to use the stator
to twist again, until the
Deflection zero
is, d. H. up to the crossover of the sine curve.
Bei dieser in der Abb. i dargestellten Anordnung muß nun zur Auswertung
der Messung die Verstärkungsziffer, die von der Heizanoden-und Gitterspannung abhängt,
bekannt sein. Von der Charakteristik des Verstärkers kann man jedoch dadurch unabhängig
werden, daß man die an den Kristallen auftretenden Wechselspannungen vor Eintritt
in den Verstärker kompensiert. Ein Ausführungsbeispiel hierfür zeigt die Abb.2.
Die Bezugszeichen i bis 8 der Teile nach der Abb. i gelten auch hier: An denGenerator
ist der Spannungsteiler 9 mit den Klemmen a und b angeschlossen. Die von den Klemmen
a, c abgegriffene Spannung liegt unter Zwischenschalten eines Kondensators io parallel
zum Kristallpaket .4 an dem Eingang des Verstärkers 6. Der Kondensator io liegt
an der hochisolierten Klemme des Verstärkers. An dem Spannungsteiler liegen also
zwei Kapazitäten in Reihe, und zwar die Kapazität des Kondensators io und die Kapazität
des Kristallpaketes 4 bzw. 5 einschließlich der parallel geschalteten Kapazität
des Gitters der Eingangsröhre. Die zwischen a und c herrschende Spannung verteilt
sich auf diese Weise im urgekehrten Verhältnis der beiden Kapazitäten.With this arrangement shown in Fig. I, evaluation must now be carried out
the measurement the gain factor, which depends on the heating anode and grid voltage,
be known. You can, however, be independent of the characteristics of the amplifier
that the alternating voltages occurring at the crystals before the occurrence
compensated in the amplifier. An example of this is shown in Fig.2.
The reference symbols i to 8 of the parts according to Fig. I also apply here: To the generator
the voltage divider 9 is connected to the terminals a and b. The ones from the clamps
a, c tapped voltage is parallel with the interposition of a capacitor io
to the crystal package .4 at the input of the amplifier 6. The capacitor is io
to the highly insulated terminal of the amplifier. So are on the voltage divider
two capacitances in series, namely the capacitance of the capacitor io and the capacitance
of the crystal package 4 or 5 including the capacitance connected in parallel
of the grille of the entrance tube. The tension between a and c is distributed
in this way in the reverse relationship of the two capacities.
Der Auswuchtvorgang vollzieht sich nun folgendermaßen: Man stellt
zunächst den beweglichen Kontakt c auf a und erhält auf diese Weise die Anordnung,
wie sie der Abb. i entspricht. Dann stellt man den Verstärkerstrom und die Hilfsspannung
-auf genau gleiche Phase ein, wobei sich der maximale Wattmeterausschlag zeigt.
Der bewegliche Kontakt c wird dann so lange verschoben, bis das Wattmeter auf Null
zeigt. Aus dem Verhältnis der Widerstände d - c / a - b ergibt sich
unabhängig von der Charakteristik des Verstärkers die Größe der gesuchten Kraft.
Diese Messung ist auf beiden Seiten des Versuchskörpers, also unter Verwendung der
Quarzpakete 4 und 5, durchzuführen.The balancing process now takes place as follows: First, the movable contact c is set to a and in this way the arrangement is obtained as it corresponds to Fig. I. Then the amplifier current and the auxiliary voltage are set to exactly the same phase, whereby the maximum wattmeter reading is shown. The movable contact c is then shifted until the wattmeter shows zero. The ratio of the resistances d - c / a - b results in the magnitude of the force being sought, regardless of the characteristics of the amplifier. This measurement is to be carried out on both sides of the test specimen, i.e. using quartz packages 4 and 5.
Ein weiteres Ausführungsbeispiel, nach dessen Anordnung die von den
Kristallen erzeugten Spannungen ausgeglichen werden, zeigt Abb.3 der Zeichnung.
Auch hier gelten die Bezugszeichen i bis 9,@ -,vie sie für die Teile in der Abb.
i vorgesehen sind. Dem Kristallpaket 4 oder 5 ist ein zweites Kristallpaket i i
parallel gelegt, das aber umgekehrt gepolt ist. Auf die metallischeUmhüllung dieses
Paketes wird von einem Magnet 12 eine Kraft ausgeübt, die so groß sein muß, daß
die von den beiden Kristallen 4 bzw. 5 einerseits und i i anderseits erzeugten Ladungen
sich ausgleichen. Der Magnet wird in ähnlicher Weise, wie bei der Ausführung nach
Abb.2, unter Zwischenschaltung des Spannungsteilers von dem Generator ,2 erregt.
Man kann natürlich auch die auf das Kristallpaket ausgeübte Kraft auf andere Weise,
beispielsweise rein mechanisch, erzeugen. Die Messung der Amplitude und der Phase
der Unbalance erfolgt in der oben angegebenen Weise.Another embodiment, according to the arrangement of the
Crystals generated stresses are balanced, Fig.3 of the drawing shows.
Here, too, the reference symbols i to 9, @ - apply, as they do for the parts in Fig.
i are provided. The crystal package 4 or 5 is a second crystal package i i
placed in parallel, but the polarity is reversed. On the metallic covering of this
Package is exerted by a magnet 12, a force which must be so great that
the charges generated by the two crystals 4 and 5 on the one hand and i i on the other
balance each other out. The magnet is made in a similar manner as in the execution according to
Fig.2, with the interposition of the voltage divider from the generator, 2 excited.
One can of course also use the force exerted on the crystal package in other ways,
for example purely mechanically. The measurement of the amplitude and the phase
the imbalance takes place in the manner indicated above.