DE821133C - Method and arrangement for determining the position of the unbalance of a rotor - Google Patents

Description

Verfahren und Anordnung zum Ermitteln der Lage der Unwucht eines Rotors Es sind bereits verschiedene Arten von Auswuchtmaschinen zum Auswuchten rotierender Kör-) er, z. B. der Itotoren von Elektromotoren. hekannt.Method and arrangement for determining the position of the unbalance of a rotor It are already different types of balancing machines for balancing rotating Body) he, z. B. the Itotoren of electric motors. hated.

Bei diesen sitzt der zu untersuchende Körper auf federnd angeordneten Lagern und wird zumeist entsprechend der Betriebsdrehzahl über eine elastische Kupplung in Rotation versetzt. I)ie infolge Unwuchten auftretenden Schwingungen des Lagers werden durch Schwingungsmesser, im allgemeinen elektrische Schwingungsmesser, aufgenommen und angezeigt. Aus der Größe der Anzeige kann ohne weiteres auf die Größe der Unwucht geschlossen werden. Eine besondere Aufgabe stellt es dar, außer der Größe auch noch die Lage der Unwucht zu bestimmen. Hierzu sind bereits verschiedene Methoden bekannt. Bei einigen Anordnungen verwendet man mit dem Rotor umlaufende Geber, welche bei bestimmten Lagen des Rotors elektrische Impulse geben. Diese Impulse werden zusammen mit der von dem Schwingungsmesser erzeugten elektrischen Spannung auf einem Oszillographen, z. B. Kathodenstrahloszillograph. abgebildet. Aus der Phasenverschiebung der Impulse gegenüber den durch die Unwucht erzeugten Schwingungen kann auf die Lage der Unwucht geschlossen werden. Diese Methode birgt einige Nachteile in sich, einmal dadurch, daß sie einen besonderen elektrischen Geber erfordert, der nicht ohne weiteres für jede Drehzahl herzustellen ist und der außerdem in einigermaßen starrer Verbindung mit dem Untersuchungsobjekt stehen muß.In these, the body to be examined sits on resiliently arranged Bearing and is mostly via a flexible coupling according to the operating speed set in rotation. I) ie vibrations of the bearing caused by imbalances are picked up by vibrometers, generally electrical vibrometers and displayed. The size of the imbalance can easily be derived from the size of the display getting closed. It is a special task, besides the size, too determine the location of the imbalance. Various methods are already known for this purpose. In some arrangements, encoders rotating with the rotor are used, which at give electrical impulses to certain positions of the rotor. These impulses come together with the electrical voltage generated by the vibration meter on an oscilloscope, z. B. Cathode Ray Oscillograph. pictured. From the phase shift of the pulses in relation to the vibrations generated by the imbalance, the position of the imbalance can be influenced getting closed. This method has some disadvantages, firstly because that it requires a special electrical encoder that is not readily available for every speed is to be established and also in a somewhat rigid connection must stand with the object to be examined.

Weiterhin erfordert diese Anordnung einenOszillographen, was sie kostspielig macht.Furthermore, this arrangement requires an oscilloscope, which is expensive power.

Man hat daher schon versucht, die Lage der Unwucht auf anderem Wege zu bestimmen, und hierbei weist das sog. stroboskopische Verfahren be- sondere Vorteile auf. Bei ihm werden die vom Schwingungsmesser gegebenen Impulse verstärkt, und es wird jedesmal im Augenblick der höchsten Schwingungsweite durch eine entsprechende elektrische Schaltung eine Glimmlampe zum Aufleuchten gebracht, welche das rotierende Untersuchungsobjekt beleuchtet. Auf diesem Objekt ist an einer beliebigen Stelle eine Marke angebracht, und es wird mit einem Phasenschieber die Phase zwischen den Impulsen des Schwingungsmessers und dem periodischen Aufleuchten der Glimmlampe so lange verschoben, bis die am Rotor markierte Stelle genau unter der Glimmlampe zum Stillstand kommt. Attempts have therefore already been made to find the position of the unbalance in another way to be determined, and here the so-called stroboscopic method demonstrates special Benefits on. With him the impulses given by the vibration meter are amplified, and each time at the moment of the highest oscillation amplitude it is replaced by a corresponding one electrical circuit made a glow lamp light up, which the rotating Examination object illuminated. This object is anywhere a mark is attached and a phase shifter is used to set the phase between the Pulses from the vibration meter and the periodic lighting up of the glow lamp Shifted until the point marked on the rotor is exactly below the glow lamp comes to a standstill.

Dieser Phasenschieber ist für eine ganz bestimmte Drehzahl in Winkelgrade eingeeicht. Die nach Einregelung des Phasenschiebers bei der Auswuchtung an der dort angebrachten Ableseskala erkennbaren Winkelgradwerte geben die Lage der Unwucht relativ zu der willkürlich angenommenen Markierungsstelle an, und zwar von dieser Stelle aus in Drehrichtung um den Betrag der abgelesenen Winkelgrade. Diese Anordnung ist im Betrieb und im Aufbau sehr einfach, hat jedoch den Nachteil, daß sie immer nur für eine Drehzahl brauchbar ist (Eichdrehzahl des Phasenschiebers). Schon geringe Frequenzänderungen führen infolge der Frequenzabhängigkeit des Phasenschiebgliedes zu beträchtlichen Fehlanzeigen in der Messung der Winkelgrade, die besonders deshalb unangenehm sind, weil sie nicht einfach linear die Eichung des Phasenschiebers ändern, sondern in den verschiedenen Bereichen verschieden wirksam sind. Außerdem ist für die Praxis außerordentlich wichtig, daß man die Auswuchtungen bei den tatsächlichen Betriebsdrehzahlen vornimmt. Es ist also eine wesentliche Voraussetzung für eine gute Auswuchtapparatur, daß sie bei beliebiger Drehzahl anwendbar ist.This phase shifter is for a very specific speed in angular degrees calibrated. The after adjustment of the phase shifter during the balancing on the The reading scale attached there, recognizable angular degree values, indicate the position of the unbalance relative to the arbitrarily assumed marking point, from this one Set off in the direction of rotation by the amount of the angular degrees read off. This arrangement is very simple in operation and construction, but has the disadvantage that it always can only be used for one speed (calibration speed of the phase shifter). Already minor Frequency changes result from the frequency dependence of the phase shifter to considerable false readings in the measurement of the angular degrees, especially because of this are uncomfortable because they do not simply change the calibration of the phase shifter linearly, but are effective differently in different areas. It is also for The practice is extremely important that you get the balances in real life Makes operating speeds. So it's an essential requirement for one good balancing equipment that it can be used at any speed.

Hier schafft die vorliegende Erfindung Abhilfe. The present invention provides a remedy here.

Sie wendet ebenfalls ein stroboskopisches Verfahren an, vermeidet aber die vorbeschriebenen Nachteile. Der allgemeine Aufbau ist zunächst wie bei den bekannten Anordnungen so, daß die von dem federnd gelagerten Versuchsobjekt ausgehenden Schwingungen auf einen elektrischen Schwingungsmesser übertragen werden, dessen Impulse über einen Verstärker eine Glimmlampe kurzzeitig zum Aufleuchten bringen. Nach der Erfindung wird die Glimmlampe um einen Winkel gegenüber der Schwingungsebene verschoben, welcher dem Phasenwinkel zwischen dem Aufleuchten der Glimmlampe und dem maximalen Schwingungsausschlag entspricht. Dieser Winkel wird in einem Vorversuch an einem identischen Rotor, bei dem die Lage der Unwucht bekannt ist, für die verschiedenen in Frage kommenden Drehzahlen bestimmt. Hierdurch wird jetzt diejenige Stelle des Rotors im Licht der Glimmlampe stehend erscheinen, an welcher sich die Unwucht befindet. Durch eine um den Rotor gelegte Skala kann diese Stelle während des Versuches abgelesen werden. Der Winkel, unter dem die Glimmlampe gegenüber der Schwingungsrichtung verstellt werden muß, ist von der Frequenz, also von der Drehzahl des Untersuchungsobjektes, abhängig, jedoch kann diese Abhängigkeit ein für allemal festgelegt werden und es braucht. nur eine Tabelle der Winkel für die verschiedenen Drehzahlen der Auswuchtmaschine beigegeben werden. Am einfachsten ist es, wenn man ihn auf der Skala des Drehzahlmessers gleich mit angibt.She also uses a stroboscopic procedure, avoids but the disadvantages described above. The general structure is initially the same as for the known arrangements so that that of the resiliently mounted test object outgoing vibrations are transmitted to an electrical vibrometer, whose impulses via an amplifier briefly light up a glow lamp bring. According to the invention, the glow lamp is at an angle with respect to the plane of oscillation shifted, which the phase angle between the lighting of the glow lamp and corresponds to the maximum oscillation deflection. This angle is used in a preliminary test on an identical rotor, in which the position of the unbalance is known, for the different relevant speeds determined. As a result, the position of the Rotors appear standing in the light of the glow lamp on which the imbalance is located. This point can be read off during the experiment using a scale placed around the rotor will. The angle at which the glow lamp adjusts in relation to the direction of oscillation must be, depends on the frequency, i.e. the speed of the examination object, dependent, however, this dependency can be set once and for all and it needs. just a table of the angles for the different speeds of the balancing machine be added. It is easiest if you look at it on the tachometer scale at the same time indicating.

In der Abbildung ist die Auswuchtanlage nach der Erfindung schematisch dargestellt: I ist das Untersuchungsobjekt, z. B. der Rotor eines Elektromotors. 2 sind die beiden in der Horizontalen federnden Lager und 3 die beiden Schwingungsmesser, welche die Bewegung dieser Lager messen. In the figure, the balancing system according to the invention is schematic shown: I is the examination subject, e.g. B. the rotor of an electric motor. 2 are the two horizontally resilient bearings and 3 are the two vibration meters, which measure the movement of these bearings.

Die beidenSchwingungsmesser wirken auf denVerstärker 4, der das Ableseinstrument 5 speist, an welchem die Größe der Unwucht abgelesen wird.The two vibration meters act on the amplifier 4, which is the reading instrument 5 feeds, on which the size of the imbalance can be read.

Weiterhin wird ein Teil der Energie des Verstärkers in einen zweiten Kanal abgeleitet und es findet dort eine elektrische Verzerrung der Sinuswelle statt, dergestalt, daß je Umdrehung des Rotors ein elektrischer Kurzzeitimpuls erzeugt wird.Furthermore, part of the power of the amplifier is used in a second Channel and there is an electrical distortion of the sine wave, in such a way that a short-term electrical pulse is generated per revolution of the rotor will.

Dieser wird der Glimmlampe 6 zugeführt, welche um den Winkel Sp gegenüber der Meßebene gedreht ist. Dieser Winkel entspricht der Phasenverschiebung, welche zwischen dem Aufleuchten der Glimmlampe und der höchsten Schwingungsamplitude der Lager 2 bei der betreffenden Drehzahl besteht.This is fed to the glow lamp 6, which is opposite at the angle Sp the measuring plane is rotated. This angle corresponds to the phase shift, which between the glow lamp lighting up and the highest oscillation amplitude of the Bearing 2 exists at the speed in question.

Er kann auf einfachem Wege dadurch bestimmt werden, daß ein Läufer mit bekannter Unwuchtlage untersucht wird. Die Glimmlampe 6 wirft ihr Licht auf einen bestimmten Punkt des äußeren Umfanges des Untersuchungsobjektes in der Auswuchtebene, in der eine beliebige Skala 7 angebracht ist. Der im Lichte der Glimmlampe stillstehende Punkt dieser Skala kennzeichnet den Ort der Unwucht.It can be determined in a simple way by the fact that a runner is examined with a known unbalance position. The glow lamp 6 throws its light on a certain point on the outer circumference of the examination object in the balancing plane, in which any scale 7 is attached. The one standing still in the light of the glow lamp The point on this scale indicates the location of the imbalance.

Für die praktische Ausführung ist es am einfachsten, wenn die Glimmlampe 6 an einer Kreisteilung drehbar angeordnet ist, so daß entsprechend der Drehzahl der Winkel Sp leicht eingestellt werden kann.For the practical implementation, it is easiest when the glow lamp 6 is rotatably arranged on a circular division, so that according to the speed the angle Sp can be easily adjusted.

An Stelle der Glimmlampe können auch andere Beleuchtungseinrichtungen treten, welche kurzzeitig Lichtimpulse im Takte der vom Verstärker abgegebenen Stromstöße geben. Es kann z. B. mit einem vom Verstärker abgegebenen Wechselstrom ein Synchronmotor betrieben werden, der eine Schlitzscheibe dreht. Eine solche Einrichtung hat den Vorteil, daß ein bestimmter Punkt des Untersuchungsobjektes mit erheblicher Leuchtdichte beaufschlagt werden kann. Instead of the glow lamp, other lighting devices can also be used occur, which briefly light pulses in time with the current surges emitted by the amplifier give. It can e.g. B. a synchronous motor with an alternating current output by the amplifier be operated, which rotates a slotted disc. Such a facility has the Advantage that a certain point of the examination object with considerable luminance can be applied.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE: I. Verfahren zum Ermitteln der Lage der Unwucht eines Rotors bei beliebigen Drehzahlen, bei dem dieser so gelagert ist, daß er in einer Ebene Schwingungen ausführen kann, die mittels Schwingungsgebern eine punktförmige stroboskopische Beleuchtung des Rotorumfanges steuern, dadurch gekennzeichnet, daß der Beleuchtungspunkt im Augenblick des größten Schwingungsausschlages zum Aufleuchten gebracht wird und daß er um denjenigen Winkel aus der Schwingungsebene herausgedreht wird, der sich bei einem Vorversuch mit einem identischen Rotor, dessen Unwucht der Lage nach bekannt ist, als Winkel zwischen der Schwingungsebene und der Unwucht im Augenblick des größten Schwingungsausschlages (Aufleuchten des Beleuchtungspunktes) ergeben hat. PATENT CLAIMS: I. Method for determining the position of the unbalance a rotor at any speed, at which this is mounted so that it can be in a plane can carry out vibrations, which by means of vibration transducers a punctiform Control stroboscopic lighting of the rotor circumference, characterized in that the point of illumination at the moment of the greatest oscillation to light up is brought and that it is rotated out of the plane of oscillation by that angle will, which in a preliminary test with an identical rotor, the unbalance of which is known according to its position, as the angle between the plane of oscillation and the imbalance at the moment of the greatest oscillation amplitude (the Lighting point). 2. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Skala des Drehzahlmessers zugleich mit den Angaben der zu den einzelnen Drehzahlwerten gehörigen Phasenwinkel versehen ist. 2. Arrangement for performing the method according to claim 1, characterized marked that the scale of the tachometer at the same time as the information on the phase angle corresponding to the individual speed values is provided. 3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtungseinrichtung drehbar angeordnet ist und der Phasenwinkel an eine Winkelteilung eingestellt werden kann. 3. Arrangement for performing the method according to claim 2, characterized characterized in that the lighting device is rotatably arranged and the phase angle can be adjusted to an angle division. 4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Beleuchtung durch eine Gasentladungsröhre erfolgt. 4. Arrangement for performing the method according to claim 2 and 3, characterized in that the lighting takes place through a gas discharge tube. 5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2 und 3, dadurch gekennzeichnet, daß von den verstärkten Impulsen des Schwingungsmessers über einen Synchronmotor oder entsprechende Einrichtung, eine Schlitzscheibe angetrieben wird, welche stroboskopische Lichthlitze erzeugt. 5. Arrangement for performing the method according to claim 2 and 3, characterized in that of the amplified pulses of the vibrometer A slotted disc is driven by a synchronous motor or a corresponding device which generates stroboscopic strand of light.