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Auswuchtmaschine mit Ausgleich der Unwuchten durch regelbare Gegenkräfte
Die
Erfindung bezieht sich auf Auswuchtmaschinen mit Ausgleich der an deren Lagerstellen
des Wuchtl<örpers auftretenden Unwuchten durch vom Antrleb der Maschine abgeleitete,
in ihrer Größe und Phasenlage regelbare Gegenkräfte. Bei bekannten Maschinen dieser
Art werden den Lagerstellen dynamische Gegenkräfte zugeführt, die den durch die
Unwuchten des Wuchtkörpers hervorgerufenen Schwingungen entgegenwirken und diese
nach entsprechender Regelung ausgleichen Hierbei werden die Kräfte zunächst dem
einen Lager und dann dem anderen Lager zugeführt. Da jedoch der Ausgleich niemals
an den Lagerstellen selbst vorgenommen werden kann, ist eine Umrechnung auf die
Ausgleichsebenen erforderlich. Diese Umrechnung ist für beide Seiten verschieden,
da die Hebelarme des Lagers und der Ausgleichsebene in bezug auf die Pendelachse
jeweils verschieden sind.
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Gemäß der Erfindung wird der Lagerung des Wuchtkörpers ein Moment
aus zwei gleich großen, einander entgegengerichtet schwingenden Kräften zugeführt.
Die eine Kraft greift an der einen Seite und die andere an der anderen Seite des
Wuchtkörpers an. Dadurch, daß die beiden Kräfte stets einander entgegengesetzt gerichtet
sind, d. ii. eine gegenseitige Phasenverschiebung von Iso;O haben und ein Moment
bilden, wird die Messung wesentlich vereinfacht. Der Abstand des Lagers bzw. derjenigen
Stelle, an der die Kräfte eingeleitet werden, von der Pendelachse spielt keine Rolle
mehr das Moment ist nur von der Größe der Gegenimpulse und dem Abstand der Lagerstellen
abhängig. Die Pendelachsen können beliebig zu den Lagerstellen angeordnet werden.
Das Ausgleichssystem wird dadurch in keinerÄVeise beeinflußt. Die in den Ausgleichsebenen
wirkende Kraft ergibt sich
allein aus dem eingeleiteten Moment,
das nur auf dem Abstand der Ausgleichsebene von der Pendelachse umzurechnen ist.
Dieses Umrechnungsverhältnis ist für beide Körperseiten bei beliebiger Lage der
Ausgleichsebenen gleich.
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Die beiden einander entgegengerichtet schwingenden Kräfte können
innerhalb oder in der Nähe eines jeden der beiden Lager erzeugt und über Hebel od.
dgl. auf das zugehörige Lager des Wuchtkörpers übertragen werden. Sie können jedoch
auch abseits der Lager, beispielsweise an der Bedienungsstelle der Maschine, erzeugt
und über Hebel und gegebenenfalls schwingbar gelagerte WellSenl den beiden Wuchtkörperlagern
zugeführt werden. Diese Aufgabe erfüllt unter Umständen auch eine einzige hin und
her schwingende Kraft, indem sie an einer Stange derartig angreift, -daß dadurch
an beiden Stangenenden einander entgegengerichtete schwingende Kräfte verursacht
werden.
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Die Erzeugung der erwähnten Kräfte wird vom Antrieb der Maschine
abgeleitet, wobei in bekannter Weise Einrichtungen zwischengeschaltet werden, die
eine Regelung der Kräfte ihrer Größe und Phasenlage nach ermöglichen.
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Die Gegenkräfte können erfindungsgemäß auch durch hin und' her schwingende
Massen hervorgerufen werden, die der Antrieb der Maschine zu ihrer Größe und- Phasenlage
nach regelbaren Schwingungen erregt. Die Schwingungen dieser Massen rufen Beschleunigungs-
und Verzögerungskräfte hervor, die dem Wuchtkörper unmittelbar oder unter Zwischenschaltung
von Hebeln od. dgl. zugeführt werden und bei entsprechender Bemessung die Unwuchten
ausgleichen. Da die Größe dieser Massenkräfte beispielsweise durch ihren Ausschlag
leicht und genau meßbar ist, lassen sich dadurch auch die mit ihnen ausgeglichenen
Un wuchten nach Größe und Phasenlage mühelos bestimmen. Die Anordnung kann etwa
so getroffen werden, daß die schwingende Masse an einem Hebel angeordnet ist, der
ohne feste Drehachse zu besitzen, an einer Stelle mit der Lagerung des Wuchtkörpers
und an einer anderen Stelle mit dem die Schwingungen vom Antrieb der Maschine her
übermittelnden Hebel gelenkig verbunden ist.
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Einige AusführungsbeispieSe des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
schematisch dargestellt.
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Abb. I zeigt eine Ausführung, bei der die Gegenkräfte unmittelbar
in oder unter den Lagerbrücken erzeugt werden; Abb. 2 stellt eine sogenannte Rahmenmaschine
dar, bei der die Gegenkräfte den beiden Enden des Rahmens zugeführt werden; bei
Abb. 3 werden die Gegenkräfte durch eine einzige schwingende Masse abseits der Lagerbrücke
erzeugt.
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Der auszuwuchtende KörperI ist mit Federn 2 und 3 aufgehängt oder
gelagert und wird über eine Kupplung 4 und einen Kettenradtrieb von der Welle 5
aus angetrieben. Auf dieser Welle befindet sich ein Exzenter 6, der eine im Drehpunkt
7 gelagerte Wippe 8 gemeinsam mit dem Wuchtkörper antreibt. Gegen die Wippe 8 wird,
beispielsweise durch eine in der Zeichnung nicht dargestellte Feder, der Hebel 9
gedrückt, der seine Aufundabbewegung auf die Schwingwelle 10 überträgt und längs
dieser Welle verschoben werden kann. In ähnlicher Weise sind auf der Schwingwele
10 auch die beiden Hebel und 12 angeordnet, d. h. sie können längs der Welle verschoben
werden, folgen jedoch den Drehungen der Schwingwelle. Der Hebel ist über die Stange
13 mit dem Hebel 14 gelenkig verbunden, der eine Masse 15 trägt und durch die Stange
I6 mit dem rechten Wuchtkörperlager gelenkig verbunden ist. Die gleiche Einrichtung
ist für den Hebel 12 und das linke Wuchtkörperlager getroffen, sie besteht aus der
Stange I7, dem Hebel 18, der Masse 19 und der Stange 20.
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Die beiden Stangen 16 und 20 sind miteinander durch die Stange 21
gelenkig verbunden, die an beliebiger Stelle durch eine der verschiebbaren Arretierungen
22 oder 23 festgehalten werden und danach um eine durch einseitige Arretierung gebildete
Pendelachse schwingen kann.
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Die Maschine arbeitet in der Weise, daß die Welle 5 durch einen in
der Zeichnung nicht dargestellten Antriebsmotor angetrieben wird, wodurch der Wuchtkörper
1 mit einer bestimmten Drehzahl, die annähernd gleichgehalten werden soll, umläuft.
Es kann zweckmäßig sein, die Drehzahl so zu wählen, daß sie innerhalb des Resonanzbereiches
der im wesentlichen aus dem Wuchtkörper bestehenden Masse und deren Federung liegt.
Die umlaufende Welle 5 erregt die Wippe 8 zu Schwingungen, deren Frequenz der Wuchtkörperdrehzahl
entspricht. Durch den Schwinghebel 9 werden gleichfrequente Drehbewegungen der Schwingwelle
10 und der Hebel II und 12 verursacht. Dabei entstehen Schwingungen der Massen I5
und I9, wodurch Massenkräfte hervorgerufen werden. Diese Massenkräfte wirken sich
auf die mit den Hebeln 14 und I8 gelenkig verbundenen Stangen I6 und 20 aus und
beeinflussen die beiden Wuchtkörperlager. Bei entsprechender Wahl der Massen 15
und 19 und der Hebel II, I2, 14 und 18 können in den beiden Stangen 16 und I8 gleich
große Kräfte erzeugt werden. Da die beiden Hebel II und 12 in bezug auf die Schwingwelle
um 1800 gegeneinander versetzt sind, kommen gleich große, aber entgegengesetzt gerichtete
Gegenkräfte auf die Lagerstellen zur Wirkung. Sie bringen den Ausgleich der vom
Wuchtkörper herrührenden Unwuchtkräfte zustande, wenn sie ihrer Größe und Phasenlage
nach regelbar sind und diese Regelung so lange vorgenommen wird, bis die Schwingungen
verschwinden. Die Regelung erfolgt nach Größe und Phasenlage getrennt. Die Größe
der Schwingungen ermittelt man dadurch, daß der Hebeln längs der Schwingwelle 10
und damit auch längs der Wippe 8 verstellt wird. Die Ausschläge der Wippe 8 sind
an der Stelle, an der die Exzenterstange angreift, am größten; an der Lagerstelle
7 sind sie gleich Null. Wird also der Hebel 9 nach rechts verstellt, dann folgt
er den größeren Aus-
schlägen der Wippe, wird er nach links verstellt,
dann werden seine Ausschläge entsprechend kleiner.
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Bei entsprechender konstruktiver Ausführung der Wippe ist es möglich,
den Hebel g bis in den Drehpunkt zu verstellen, so daß der Ausschlag Null wird.
Diesen verschiedenen Ausschlägen der Wippe g folgt auch die Schwingwelle I0, und
damit ist die Größe der Schwingbewegungen der Massen I5 und 19 stufenlos einstellbar.
Je kleiner deren Schwingungen sind, desto kleiner sind auch die von ihnen erzeugten
Massenwirkungen und damit die Gegenkräfte. Die erfindungsgemäße Regelung ist leicht
und genau.
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Die Verstellung der Phasenlage der Gegenkräfte in bezug auf die jeweilige
Phasenlage der Unwucht des Wuchtkörpers erfolgt durch den Winkelschieber 24, der
in bekannter Weise zwischen die Welle 5 und die Antriebswelle des Wuchtkörpers eingeschaltet
ist. Durch axiale Verschiebung desselben auf der Welle 5 wird die Phasenlage zwischen
der Welle 5 und der Antriebswelle 5' des Wuchtkörpers und damit auch zwischen dem
Wuchtkörper und den Gegenkräften stufenlos ein gestellt und geregelt. An die Stelle
des Winkelschiehers kann beispielsweise auch ein Differentialgetriebe treten.
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Wenn es auch in manchen Fällen möglich ist, auf eine bestimmte Pendelachse
des Wuchtkörpers zu verzichten, so wird es doch in den meisten Fällen nötig sein,
eine bestimmte Pendelachse festzulegen, um dadurch einen genaueren Ausgleich der
Unwuchten zu ermöglichen. Zu diesem Zweck sind die erwähnten Arretierungen 22 und
23 vorgesehen, die die Stange zwingen, um eine bestimmte Pendelachse zu schwingen.
Dadurch wird auch der Wuchtkörper zu einer Schwingung um eine bestimmte Pendelachse
gezwungen. Diese ideelle Pendelachse liegt in dem dargestellten Beispiel in der
Ebene, die durch die in Tätigkeit befindliche Arretierung 22 oder 23 hindurchgeht.
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Die durch d;ie Massenwirkungen erzeugten Gegenkräfte rufen in bezug
auf den Wuchtkörper ein Moment hervor, dessen Größe sich aus der Stellung des Hebels
g und dem Abstand der beiden Wuchtkörperlager ergibt. An oder in Verbindung mit
dem Hebel 9 kann eine Skala angebracht sein, an der zu jeder Stellung des Hebels
das zugehörige, auf den Wuchtkörper aufgebrachte Moment unmittelbar abgelesen bzw.
bestimmt werden kann.
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Das in einer Ausgleichsebene anzubringende oder abzunehmende Gewicht
ergibt der Quotient aus dem aufgebrachten Moment und dem Abstand der Ausgleichsebene
von der Pendelachse. Nachdem auf diese Weise das Ausgleichsgewicht für die eine
Seite des Wuchtkörpers bestimmt ist, muß die Pendelachse in eine andere Ebene eingestellt
werden, um auch die andere Wuchtkörperseite auszuwuchten. Eine besondere Vereinfachung
ergibt sich hierbei daraus, daß für die Bestimmung des Momentes der gleiche Abstand
maßgebend ist wie beim ersten Auswuchtlauf.
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Am dargestellten Ausführungsbeispiel sind zahlreiche Abänderungen
möglich, ohne dadurch etwas bezüglich der Erzeugung der Gegenkräfte und der Messung
der Unwuchten grundsätzlich zu ändern.
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So können beispielsweise die Hebel, an denen die schwingenden Massen
sitzen, unmittelbar an einem schwingbaren Lagerbock angreifen, der die Rollen für
die Lagerung der Wuchtkörperwelle trägt.
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Diese Hebel können auch derart abgekröpft sein, daß ihre beiden Arme
senkrecht zueinander stehen.
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Im Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist der Wuchtkörper 25 drehbar
auf Traversen 26 und 27 gelagert, die am Rahmen 28 verschiebbar angeordnet sind.
Der Rahmen ruht auf Schneiden 29 derart, daß er um die aus diesen Schneiden gebildete
Pendel achse, die strichpunktiert angegeben ist, schwingen kann. Die Schneiden 29
sind verschiebbar, so daß die Pendelachse in beliebige Schnittebenen des Wuchtkörpers
gelegt werden kann. An seinen beiden Enden stützt sich der Rahmen auf die Federn
30 und 3I ab, so daß hierdurch ein im wesentlichen aus den Massen des Wuchtkörpers,
der Traversen und des Rahmens und der genannten Federn bestehendes Schwingsystem
gebildet ist. Durch die Stangen 32 und 33 ist der Rahmen beiderseits mit der die
Gegenkräfte erzeugenden Einrichtung verbunden. Diese besteht aus den beiden Hebeln
34 und 35 und den Massen 36 und 37. Im Punkt 38 sind die beiden Hebel mit einem
Gestänge 39 gelenkig verbunden, das Schwingbewegungen von dem Antrieb der Maschine
her auf diese Hebel und die darauf befindlichen Massen übermittelt. Diese Schwingbewegungen
sind durch geeignete Einrichtungen, die etwa nach Art der in Abb. I dargestellten
ausgebildet sind, ihrer Größe und ihrer Phasenlage nach regelbar.
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Durch die Schwingbewegungen der Stange 39 werden die Massen 36 und
37 zu Schwingungen erregt, wodurch Massenkräfte auftreten, die über die Stangen
32 und 33 auf den Rahmen 28 und damit auf den Wuchtkörper 25 übertragen werden.
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Die Anordnung der Hebel 34 und 35 und ihre Länge sowie diie Lage der
Massen 36 und 37 an diesen Hebeln und ihre Größe sind so aufeinander abgestimmt,
daß auf die Stangen 32 und 33 gleich große, jedoch stets entgegengesetzt gerichtete
Schwingungen bzw. Kräfte übertragen werden.
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Durch geeignete Einstellung der zugeführten Schwingungen, ihrer Größe
und Phasenlage nach ist es möglich, die beim Umlauf des Wuchtkörpers durch dessen
Unwucht auftretenden Schwingungen auszugleichen. Aus den zugeführten Schwingungen
kann nach erfolgtem Ausgleich, d. h. nach Stillstand des Rahmens, die Größe vorhandener
Unwucht bestimmt werden.
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Auf den Rahmen 28 wird keine Kraft, sondern ein Moment ausgeübt,
dessen Größe von den Schwingungen der beiden Massen und dem Abstand der beiden Stangen
32 und 33 abhängig ist.
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Infolgedessen kann dieses Moment beispielsweise an einer mit der Stange
39 verbundenen Skala unmittelbar abgelesen werden. Um hieraus das in den Ausgleichsebenen
anzubringende oder abzunehmende Gewicht zu bestimmen, ist nur noch die
Kenntnis
des Abstandes der Ausgleichsebene von der Pendelachse erforderlich. Aus diesen beiden
Größen (dem zugeführten Moment und diem Ausgleichsebenenabstand) kann dann das Ausgleichsgewicht
unmittelbar bestimmt werden. Es ist hierbei gLeichgültig, an welcher Stelle des
Rahmens der Wuchtlçörper liegt. Auch beim zweiten Wuchtgang (dem Auswuchten in der
zweiten AusgTeichsebene) ist die Bestimmung des Ausgleichsgewichtes aus den gleichen
Größen möglich, ohne daß es irgendwelcher zusätzlicher Berechnungen bedarf. Das
Auswuchten wird also durch die Zuführung eines Momentes statt einer Kraft und dadurch,
daß der Abstand der beiden Kräfte stets gleich ist, außerordentlich vereinfacht.
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Bei dieser Ausführungsform kann die Ubertfagung der Schwingbewegungen
auf die beiden Hebel ebenfalls getrennt werden, indem die Stange 39 beispielsweis,e
nur am Hebel 34 angreift und eine andere Stange zur Zuleitung von Schwingbewegungen
auf den Hebel 35 vorhanden ist. Bewegen sich die beiden die Schwingbewegungen auf
die Hebel ubertragenden Stangen stets in gleicher Richtung, dann muß die Anordnung-der
Masse etwa der Abb. 2 entsprechen. Sind ihre Bewegungen jedoch entgegengesetzt gerichtet,
dann können die beiden Hebel 34 -und 35 als' einarmige Hebel ausgebildet und die
Masse 37 zwischen dem die Schwingbewegungen einleitenden Hebel und Stange 33 angebracht
werden.
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Bei dem in Abb. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel entspricht die
Lagerung des Wuchtkörpers 40 etwa der in Abb. I gezeigten Der Wuchtkörper sit beiderseits
in Federn 41 und 42 gelagert, und die Gegenkräfte werden -durch die Stangen 43 und
44 auf die Lagerstellen übertragen. Die Massenwirkungen, die die Gegenkräfte hervorrufen,
werden jedoch nicht in oder in Nähe des Wuchtkörperlagers erzeugte sondern abseits
davon, um die Bedienung der Maschine möglichst an eine Stelle außerhalb des Gefahrenbereiches
zu verlegen. Die Gegenkräfte können auch hierbei wiederum durch Massenwirkungen-erzeugt
werden. Dies kann ähnlich wie in den vorigen Ausführungsbeispielen durch zwei Massen
geschehen oder, wie in Abb. 3 für diesen Sonderfall gezeigt, auch durch eine einzige
Masse. Diese Masse 45 ist an einem Hebel 46 befestigt, der durch eine Stange 47
zu der Größe und Phasenlage nach regelbaren Schwingungen erregt wird. Das eine Ende
dieses Hebels ist bei48 an einem Arm 49 angelenkt, der mit der Stange 50 fest verbunden
ist. Durch die bei den Schwingungen der Masse 45 auftretenden Massenbeschleunigungen
und -verzögerungen entstehen am Punkt 48 Reaktionskräfte, die in den Pfeilrichtungen
hin und her schwingen. Denkt man sich zunächst die Stange 50 frei, dann verursachen
diese Kräfte am Hebelarm L an den beiden EndeN der Stange 50 senkrecht zu ihr stehende
Kraftkomponenten, die an beiden Stellen gleich groß, aber entgegengesetzt gerichtet
sind. Die Stange 50 ist einerseits über die Stange 5I, den Hebel 52, die Schwingwelle
53 tind den Hebel 54 mit der Stange 43, an ihrer anderen Seite über die Stange 55>
den Hebe156, die Schwingwelle 57 und den Hebel 58 mit der Stange 44 verbunden. Dadurch
werden die an beiden Seiten der Stange 50 hervorgerufenen schwingenden Kräfte auf
die beiden Lager des Wuchtkörpers getrennt übertragen. Auf diese Weise wird dem
Wuchtkörper, genau wie bei den anderen Ausführungsbeispielen, ein Gegenmoment zugeführt;
das zum Ausgleich der durch Unwucht hervorgerufenen Schwingungen dient und in zwei
Wuchtgängen für beide Wuchtkörperseiten eine einfache Bestimmung der Unwucht ermöglicht.
Um für den Wuchtkörper bei jedem Wuchtgang eine bestimmte Pendelachse festzulegen,
wird die Stange 50, ähnlich wie dies bei der Stange 21 in Abb. I der Fall ist, mit
Lagerböcken 59 und 60 versehen, die längs der Stange verschiebbar sind und diese
zwingen, um eine bestimmte Pendelachse zu schwingen.
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Damit wird auch eine entsprechende Pendel achse für die Schwingungen
des Wuchtkörpers erzwungen. Selbstverständlich darf auch hier nur jeweils einer
der beiden Lagerböcke in Tätigkeit sein, weil andernfalls die Stange 50 und damit
auch der Wuchtkörper vollkommen festgehallten würden An Stelle zweier Lagerböcke
kann auch ein einziger vorgesehen sein, der beim Wechsel der Ausgleichsebene entsprechend
weit zu verschieben wäre.
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Um verschieden große Körper in die Auswuchtmaschine einlegen zu können,
ist es erforderlich, die Stellung der Lagerböcke der Wuchtkörperlänge jeweils anzupassen.
Aus diesem Grunde sind die auf den Schwingwellen 53 und 57 sitzenden Hebel 54 und
58 so anzuordnen; daß sie längs verschoben werden können, sich jedoch an jeder Stelle
an den Drehschwingungen beteiligen.
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Das System, die beiden einander entgegengerichtet schwingenden Gegenkräfte
durch eine einzige hin und her schwingende Masse zu erzeugen, kann beispielsweise
auch bei Rahmenmaschinen nach Abb. 2 angewendet werden. tberhaupt lassen sich verschiedenartige
Kombinationen der in den Abbildungen veranschaulichten Einzelheiten herstellen,
die dem Erfindungsgedanken, entsprechen. Die zum Unwuchtausgleich dienenden Massenkräfte
werden in den dargestellten Beispielen in ihrer Größe durch Änderung des Schwingungsausschlages
von Massen geregelt. Diese Ausschläge sind beispielsweise auch dadurch einstellbar,
daß die an den Schwingungen mitwirkenden Hebelarme veränderlich sind. Werden die
Massen längs ihrer Hebelarme verschoben, so ergibt sich daraus zwangsläufig eine
Änderung ihres Schwingungsausschlages und eine entsprechende Änderung der bei diesen
Schwingungen hervorgerufenen Massenkräfte.