Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Massen während des Laufes und Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens.
Bei den meisten bekannten Auswuchtverfahren ist der Auswuchtungsprozess deshalb schwierig und langwierig, weil die auszuwucht enden Massen von der Maschine abge- nommen und auf besonderen Auswuchtmaschi neu ausgewuchtet werden mussten.
Gegenstand vorliegender Erfindung ist ein Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Massen während des Laufes, gemäss welchem die Lage mindestens einer zusätzlichen Masse in bezug auf die mit ihr verbundene, anszu- wuchtende Masse während des Laufes dieser letzteren durch Eingriffe von aussen verändert wird.
Die Erfindung betrifft ferner eine Einrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens, bei welcher mit der auszuwuchtenden Masse mindestens eine zusätzliche Masse verstellbar verbunden ist und bei welcher Mittel vorgesehen sind, welche es ermöglichen, die Lage der zusätzlichen Masse in bezug auf die auszuwuchtende Masse während der Rotation dieser letzteren zu verändern.
Diese Einrichtung lässt sich sehr einfach und billig ausbilden, und zwar auch so, dass sie leicht in die bestehende Maschine konstruktiv eingeordnet oder an der schon fertigen Maschine ohne weiteres montiert werden kann. Man kann mit dieser Einrichtung schnell und leicht arbeiten und beim Auswuchten zum Beispiel von Schleifscheiben grosse Zeitersparnis erzielen. Die Einrichtung ermöglicht, das zum Beispiel infolge einseitigem Vollsaugen einer Sehleifseheibe mit Vas- ser zerstörte Gleichgewicht jederzeit während der Arbeit wieder herzustellen, so dass die mit dieser Einrichtung ausgestatteten Masehinen ruhiger und mit weniger Erschütterungen arbeiten und eine bessere Leistung, zum Beispiel hinsichtlich der Qualität der geschliffenen Oberfläche, ergeben.
In der Zeichnung sind vier Ausführungs- arten des erfindungsgemässen Verfahrens sowie zwei beispielsweise Ausführungsformen der Einrichtung zur Durchführung desselben schematisch dargestellt. Es zeigen:
Fig. 1 bis 4 schematische Darstellungen von vier Ausführungsarten des Verfahrens zum Auswuchten von rotierenden Massen während des Laufes,
Fig. 5 einen axialen Schnitt durch die erste Ausführungsform der Einrichtung zum Auswuchten einer rotierenden Masse während des Laufes,
Fig. 6 eine Seitenansicht hierzu,
Fig. 7 eine Einzelheit hierzu,
Fig. 8 einen axialen Schnitt durch die zweite Ausführungsform der Einriehtung zum Auswuchten einer rotierenden Masse während des Laufes,
Fig. 9 einen zur Achse senkrechten Schnitt durch diese Einrichtung und
Fig.
10 eine graphische Darstellung der Änderung der Schwingungsamplituden.
Zum Auswuchten von rotierenden Massen werden gemäss Fig. 1 zwei zusätzliche Massen verwendet, die von der Rotationsachse S konstanten Abstand haben. Beide zusätzlichen Massen können somit unabhängig voneinander in bezug auf die auszuwuehtende Masse auf zur Achse konzentrischen Bahnen verstellt werden, und die Auswuchtung der auszuwucht enden Masse erfolgt durch Verstellung der beiden zusätzlichen Massen gegeneinander und in bezug auf die auszuwuchtende Masse.
Beim Verfahren gemäss Fig. 2 werden ebenfalls zwei zusätzliche Massen verwendet.
Diese zusätzlichen Massen sind jedoch je in einer radial gerichteten Nut verschiebbar, und das Auswuchten erfolgt durch Verschieben der zusätzlichen Massen in ihren Führungsnuten. Mit Vorteil sind die beiden Führungs nuten senkrecht zueinander.
Nach Fig. 3 wird nur eine zusätzliche Masse verwendet, welche in bezug auf die Rotationsachse S sowohl in radialer als auch in Umfangsrichtung verstellt werden kann.
Diese drei Verfahren bedingen jedoch 110 eh komplizierte konstruktive Einrichtungen. Wesentlich einfacher kann eine Einrichtung ausgeführt werden, bei welche, wie in Fig. 4 veranschanlicht, eine einzige zusätzliche Masse einer Spirallint entlang bewegt wird.
In diesem Falle führt die zusätzliche Masse nur eine Bewegung, nämlich eine solche längs dieser Spiralnut, aus. Der Schwerpunkt dieser zusätzlichen Masse gelangt bei dieser Be wegang mindestens angenähert an die Stelle, an welcher er bleiben muss, damit die rotierende Masse ausgewuchtet wird. Die Abweichung des Schtverpunktes der zusätzlichen Masse von der genauen Lage beträgt dabei maximal die Hälfte der Steigung der Spiralnut. Eine nach diesem Verfahren arbeitende Einrichtung wird nun an Hand der Fig. 5 bis 7 beschrieben.
Auf einer Schleifspindel 1 ist mit Hilfe eines Flanschteils 2 und eines Flanschteils 3 eine Sehleifseheibe 4 befestigt, die ausgewuch. tet werden soll. Die Auswuehteinriehtung ist auf dem verlängerten Teil 2' des Flanschteils 2 mittels eines Gewindes befestigt.
Die eigentliche Answuchteinrichtung besitzt ein zylindrisches Gehäuse 5, das mit einer Zwischenwand 5' versehen ist. In das Gehäuse 5 ist eine Platte 6 eingelassen, die gegen Verdrehung durch Schrauben gesichert ist. Die Platte 6 ist mit ihrem zylindrischen, mit einem Gewinde versehenen Teil 6' in den verlängerten Teil 2' des Flansehteils 2 eingeschraubt. Auf der innern Seite der Platte 6 ist eine Spiralnut 7 vorhanden, die mit Vorteil die Form einer archimedischen Spirale besitzt. Mit der Spiralnut 7 arbeitet ein ringförmiges Gewicht 9, welches die zusätz liche Masse bildet, mittels eines Ansatzes 8 zusammen (siehe Fig. 7).
Dreht sich das Gewicht 9, so wird es mittels seines Anatzes 8 in der Spiralnut 7 geführt, wodurch nicht nur sein Schwerpunkt um die Rotationsachse bewegt, sondern noch der Abstand dieses Sehwerpunktes von der Rotationsachse der auszuwuchtenden Masse, das heisst der Schleifscheibe 4, je nach der Drehrichtung des Ge wichtes 9 und dem Sinne der Steigung der Spiralnut vergrössert oder verkleinert wird.
Zur Erzielung einer Drehbewegung des Ge wichtes 9 dient eine WIitnehmerplatte 10, die drehbar auf dem in der Zwischenwand 5' befestigten Zapfen 11 gelagert und mit Aussparungen 12 und 13 versehen ist, in welche zwei am äussern Umfange des Gewichtes 9 dia- metral gegenüberliegende Ansätze 14 und 14' eingreifen. Auf der Mitnehmerplatte 10 ist ein Zahnkranz 15 mittels Schraubern 16 befestigt, mit welchem ein Zahnrad 17 zusam menarbeitet, das mittels seines Zapfens 17' in der Büchse, die in die Zwischenwand 5' eingebaut ist, drehbar gelagert ist. Auf den Zapfen 17' ist ein Zahnrad 18 aufgekeilt, das über ein Zahnrad 19 mit einem Zahnrad 20 zusammenarbeitet.
Auf der Nabe dieses letzteren Zahnrades 20 ist ein Steuerknopf 21 befestigt. In den Zahnkranz 15 greift weiter ein Zahnrad 22 ein, das mit seinem Zapfen 22' in einer Büchse, die in die Zwischenwand 5'eingebaut ist, drehbar gelagert ist. Auf dem Zapfen 22' ist ein Zahnrad 23 anfge- keilt, das weiter über die Zahnräder 24 und 25 mit einem Zahnrad 26 zusammenarbeitet, auf dessen zylindrischer Nabe ein Steuerknopf 27 sitzt. Das Zahnrad 20 ist mit seinem Zapfen drehbar und gleichachsig in der zylindrischen Nabe des Zahnrades 26 und das letztgenannte Zahnrad 26 mit seiner Nabe im Deckel 28 gelagert. Der Deckel 28 ist in das Gehäuse 5 eingelassen und mit diesem durch Schrauben 29 starr verbunden.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende: Dreht sich die Schleifspindel 1, so dreht sich gleichzeitig die ganze Auswuchteinridi- tung, und das Gewicht 9 verbleibt in relativer Ruhe in bezug auf das Gehäuse 5 und somit auf die auszuwuchtende Schleifscheibe 4.
Bremst man von Hand den Steuerknopf 21 ab, so fängt das Zahnrad 19 an, am Zahnrad 20 sich abzuwälzen, wodurch die Bewe gung auf das Zahnrad 18 und hierdurch auch auf das Zahnrad 17, das mit dem Zahnkranz 15 im Eingriff steht, übertragen wird. Beim Drehen des Zahnkranzes 15 dreht sich gleichzeitig die AIitnehmerplatte 10, in deren Aussparungen 12 und 13 das Gewicht 9 mit seinen Ansätzen 14 und 14' eingreift, so dass das Gewicht 9 in bezug auf die Platte 6 verdreht wird. Da das Gewicht 9 mittels seines Ansatzes 8 in der Spiralnut 7 geführt ist, bewegt sich der Sehwerpunkt des Gewichtes gleichfalls längs einer Spirale, zum Beispiel so, dass er sich von der Rotationsachse entfernt.
Bremst man den Steuerknopf 27 ab, so beginnt das Zahnrad 25 am Zahnrad 26 sich abzuwälzen, und die Bewegung wird in ähnsicher Weise, wie vorstehend beschrieben, mittels der Zahnräder 24, 23, 22 auf den Zahnkranz 15 und das Gewicht 9 übertragen, dessen Schwerpunkt sich nunmehr in entgegengesetztem Sinne längs der Spirale bewegt und sich infolgedessen der Rotationsachse nähert.
Die in Fig. 8 und 9 dargestellte Auswucht einriehtung besitzt ein Gehäuse 30, dessen Nabe mit einem Gewinde 31 zum Einsehrauben in ein Innengewinde der in der Zeichnung nicht dargestellten Achse der auszuwuchtenden Masse versehen ist. Innerhalb des Gehäuses 30 ist ein Käfig 33 einerseits mit seiner Bohrung 24 auf einem zylindrischen Ansatz 32 des Gehäuses 30 und anderseits mit seinem ringförmigen Teil 35 auf einem zylindrischen Ansatz 36 eines Getriebekastens 37 drehbar gelagert. Der Getriebekasten 37 ist an einem Deckel 38 befestigt. Der Deckel 38 ist in das Gehäuse 30 eingelassen und mit diesem starr verbunden.
Mit Vorteil ist der Deckel 38 durchsichtig, damit die Beobachtung der Bewegung des Gewichtes, wie nachstehend beschrieben, er möglicht wird. In eine Bohrung 39 des Gehäuses 30 ist ein Schraubenrad 40 mittels einer Nabe gesteckt, das mittels eines Stiftes 41 mit dem Gehäuse 30 starr verbunden ist.
Mit dem Schraubenrad 40 stehen zwei Schraubenräder 42 und 43 im Eingriff, die im Käfig 33 drehbar gelagert sind. Zwei Schrauben 44 und 45, von denen die eine linksgängig und die andere rechtsgängig ist, sind im Käfig 33 zueinander parallel angeordnet. Diese Schrauben 44 und 45 sind in ein Gewicht 50, das die zusätzliche Masse bildet, eingeschraubt, so dass bei Verdrehung dieser Schrauben 44 und io der Abstand des Gewichtes 50 von der Rotationsachse vergrössert oder verkleinert wird. Statt zwei Schrauben könnte auch mir eine vorgesehen sein.
Im Käfig 33 ist ferner eine Aussparung 51 vorgesehen, mit welcher ein Vierkant 52 des Zahnradgetriebes 53 zusammenarbeitet, wobei das Getriebe 53 eine Drehzahlreduktion von zum Beispiel 30:1 bewirkt.
Auf seiner Eintrittsseite ist das Getriebe a3 mit einem Zahnrad 54 versehen, das einerseits mit einem Zahnrad 55, auf dessen Zapfen ein Steuerknopf 56 sitzt, und anderseits über ein Zwisehenrad 57 mit einem Zahnrad 58, auf dessen hohler Nabe ein Steuerknopf 59 angeordnet ist, zusammenarbeitet. Die Steuerknöpfe 56 und 59 sind zueinander gleichachsig und in der Achse des Getriebekastens 37 gelagert.
Die Wirkungsweise dieser Einrichtung ist folgende:
Ohne Beeinflussung der Einrichtung rotiert diese zusammen mit dem auszuwuchten den Teil, und das Gewicht 50 verbleibt dabei ständig in relativer Ruhe in bezug auf das Gehäuse 30 bzw. den auszmvuchtenden Teil.
Bremst man den rotierenden Steuerknopf 56 ab, so beginnt das Zahnrad 54 am Zahnrad 55 sich abzuwälzen, und seine Drehungen werden vermittels des Getriebes 53 auf den Vierkant 52 übertragen, der den Käfig 33 relativ zmn Gehäuse 30 in Rotation versetzt, so dass die Schraubenräder 42 und 43 am Schraubcnrad 41 sich abzuwälzen beginnen, und zwar in entgegengesetztem Drehsinn. Bei- spielsweise bewegt sich dadurch das Gewicht 50 von der Rotationsachse weg nach aussen und verdreht sich gleichzeitig gemeinsam mit dem Käfig 33 relativ zur Schleifscheibe.
Hört man mit dem Abbremsen des Steuerknopfes 56 auf und fängt man an, den Steuerknopf 59 abzubremsen, so beginnt das Gewicht 50 sich in entgegengesetzter Richtung zu bewegen, da das Zahnrad 54 mit dem Zahnrad 58 über das Zahnrad 57 zusammen- arbeitet, wodurch der Drehsinn des Käfigs 33 und hierdurch auch die Richtung der Bewegung des Gewichtes 50 geändert werden, welch letzteres sich somit gegen die Rotations aehse zu bewegt und sich abermals relativ zur Schleifseheibe verdreht.
Das Getriebe zur Bewegung des Gewichtes bzw. zum Beispiel dessen Zahnrad 54 kann durch eine sogenannte elektrische Welle angetrieben werden. Die elektrische Welle besteht im Prinzip aus zwei Asynchron-Elek- tromotoren, von denen der eine auf der Welle des Zahnrades 54 und der zweite auf einer Steuerpiatte befestigt ist. Die Elektromotoren sind elektrisch so verbunden, dass eine ihrer Wieklungen, zum Beispiel diejenige der Statoren, von einem gemeinsamen Netz gespeist werden, und ihre andern Wieklimgen, zum Beispiel diejenige der Rotoren, so verbunden sind, dass die Drehzahlen beider Elektromotoren sowie die augenblicklichen Verdrehungswinkel ihrer Rotoren miteinander übereinstimmen.
Dreht man den Rotor des auf der Steuerplatte angeordneten Elektromotors von Hand oder mit Hilfe eines andern Elektromotors, so werden die Drehungen auf den Rotor des auf der Welle befestigten Elektromotors und von da aus auf das Zahnrad 54 übertragen.
Auf diese Weise wird zuerst das Gewicht mittels der Elektromotoren grob eingestellt, und eine Feineinstellung der Position des Ge wichtes wird hernach von Hand durehgeführt, und zwar durch Verdrehen des Rotors des Elektromotors mit Hilfe einer Feineinstell vorrichtnng. Durch Drehsinnwechsel des steuernden Elektromotors wird die Bewegung des Gewichtes ebenfalls umgekehrt.
Alternativ kann die Bewegung der Steuerorgane für die relative Bewegung des Ge wichtes von einem auf clem Gehäuse der Aus wllehteinriehtung montierten Elektromotor aus abgeleitet werden. Der Elektromotor kann auch am andern Ende der Spindel der Schleif scheibe angeordnet sein und das Organ für die Gewichtsverstellnng mittels einer eine Bohrung der Spindel durchsetzenden Welle antreiben.
Die Konstruktion kann auch so ausgeführt sein, dass an Stelle der von Hand betätigten Stenelnöpfe Bremsen vorgesehen sind, wel che durch Bowdenzüge oder elektromagne- tisch betätigt werden. Die relative Bewegung des Gewichtes in bezug auf den ausznwuch- tenden Teil kann gegebenenfalls durch eine hydraulisehe oder pneumatische Verstellvorrichtung direkt- oder ferngesteuert werden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung beim Auswuchten ist folgende:
Entfernt sich das Gewicht bzw. der Schwerpunkt des Gewichtes von der Mitte einer Spirale entlang, so ändern sich die Sehwingungsamplituden der Lager der ro.- tierenden Masse, beobachtet zum Beispiel auf dem Lager, das unmittelbar an der rotierenden Masse liegt, annähernd gemäss Fig. 10.
Ist die ursprüngliche Schwingungsamplitude a, so wird sich dieselbe mit dem Annähern bzw. Entfernen des Gewichtes in bezug auf die Stelle, wo es theoretisch beim Answuchten stehen sollte, ändern, und zwar von Anfang an um einen kleinen Wert, der sich allmäh lich vergrössert, wie es in Fig. 10 annähernd dargestellt ist. Die Schwingung durchläuft also eine Reihe von Maxima und Minima, und für das richtige Auswuehten der rotierenden Masse ist es nötig, das niedrigste Minimum zu finden.
Deshalb werden die Erschütterungen des Lagers oder der Maschine beim Auswuchten mittels eines empfindlichen Vibroskopes beobachtet und die Bewegung des Gewichtes an der Stelle unterbrochen, an welether das Vibroskop die kleinste Amplitude aufweist, womit der Auswuchtprozess been digt ist.
Mit den vorstehend beschriebenen Einrichtungen kann allerdings nur in einer Ebene ausgewuchtet werden. Deshalb ist es notwendig, zum Beispiel beim Auswuchten von Schleifscheiben, die Einrichtung in unmittelharer Nähe der Stelle anzuordnen, wo die grösste Unwucht vorausgesetzt wird. Nach diesem Verfahren kann jedoch die absolute Auswuehtung erreicht werden, wenn man zwei Einrichtungen benützt, die an beiden Enden der Spindel des Rotors, der auf diese leise ausgewuchtet werden soll, angeordnet werden.
PATEDsTANSPRU 1:
Verfahren zum Auswuchten von rotierenden Massen während des Laufes, dadurch gekennzeichnet, dass die Lage mindestens einer zusätzlichen Masse in bezug auf die mit ihr verbundene, auszuwuehtende Masse während des Laufes dieser letzteren durch Eingriffe von aussen verändert wird.