DE10000235A1

DE10000235A1 - Vorrichtung zum Messen einer Rotorunwucht

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Publication number: DE10000235A1
Application number: DE10000235A
Authority: DE
Inventors: Karl Rothamel; Gottfried Kuehn
Original assignee: Snap On Deutschland Holding GmbH
Current assignee: Snap On Equipment GmbH
Priority date: 2000-01-05
Filing date: 2000-01-05
Publication date: 2001-07-12
Anticipated expiration: 2020-01-06
Also published as: EP1114989A2; EP1114989B1; KR20020071918A; JP4521148B2; AU2166501A; KR100748474B1; US20030101813A1; JP2003519379A; US6708563B2; ES2235746T3; TW494228B; WO2001050108A1; DE10000235B4; EP1114989A3

Abstract

Eine Vorrichtung zum Messen einer Rotorunwucht mit einer drehbar in einem Maschinengehäuse gelagerten Hauptwelle, an welchem der zu messende Rotor befestigbar ist, einem Einphasen-Wechselstrommotor für den Antrieb der Hauptwelle mit einphasiger Hauptwicklung 4 und einer phasenmäßig versetzten Hilfswicklung 5 für den Antrieb der Hauptwelle 1 auf eine Messdrehzahl und einer den Motorstrom einstellenden Steuereinrichtung 17, wobei die Steuereinrichtung 17 eine Einrichtung 8, 6; 7; 22, 23 aufweist, welche bei Erreichen der Messdrehzahl den an beide Wicklungen 4, 5 des Motors 3; 21 gelieferten Versorgungsstrom reduziert, so dass vom Motor ein vermindertes Drehmoment erzeugt wird, durch welches im wesentlichen ein von Reibung und Luftwiderstand verursachter Drehzahlabfall kompensiert wird.

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, wie aus der DE 41 24 285 A1 bekannt.

Stand der Technik

Die bekannte Vorrichtung besitzt eine Hauptwelle, welche drehbar in einem Maschinengehäuse gelagert ist und an welcher ein auszuwuchtender Rotor, insbesondere ein Kraftfahrzeugrad befestigt werden kann. Die Hauptwelle wird von einem Einpha sen-Wechselstrommotor angetrieben. Dieser besitzt eine ein phasige Hauptwicklung und eine phasenmäßig, insbesondere um 90° elektrisch versetzte Hilfswicklung. Die bei einem Einpha sen-Wechselstrommotor, insbesondere bei annähernd lastfreiem Lauf auftretenden Pendelschwingungen werden durch einen Schwingkreis reduziert, in den die Hilfswicklung miteinbezo gen ist. Im Gegensatz zu Vorrichtungen, bei denen der Antrieb nach Erreichen der Messdrehzahl abgeschaltet oder abgekoppelt wird, kann auch ohne Rad die Unwucht der Hauptwelle und/oder der Spannmittel überprüft bzw. gemessen werden. Ferner sind bei der Justage der Vorrichtung die Messdauer und die Messge nauigkeit nicht begrenzt.

Aufgabe der Erfindung

Aufgabe der Erfindung ist es eine Vorrichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der Pendelschwingungen, insbe sondere im nahezu lastfreiem Lauf über einen großen Bereich vorwählbarer Meßdrehzahlen unterdrückt werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruches 1 gelöst. Die Unteransprüche beinhalten Weiterbildungen der Erfindung.

In bevorzugter Weise wird beim Erreichen der Meßdrehzahl das Drehmoment des Motors nicht vollständig abgeschaltet, sondern auf ein erstes niedriges Drehmoment umgeschaltet. Dieses erste niedrige Drehmoment ist so dimensioniert, dass ein Drehzahlabfall, welcher durch Reibung, insbesondere im Antrieb oder durch Luftwiderstand des drehenden Rotors, insbe sondere Kraftfahrzeugrades, verursacht wird, kompensiert wird. Dabei wird das niedrige Drehmoment so bemessen, dass ein leichter Drehzahlanstieg, bis zu einer Drehzahlobergrenze stattfindet. Bei Erreichen der Drehzahlobergrenze wird das Drehmoment auf einen zweiten, etwas niedrigeren Wert redu ziert, bei dem die Drehzahl langsam absinkt, oder abgeschal tet und bei Erreichen einer Drehzahluntergrenze wird das erste verminderte Drehmoment wieder eingeschaltet. Hierdurch kann die Messdrehzahl beliebig lange gehalten werden. Die Drehzahl der Hauptwelle kann über einen, in bekannter Weise ausgebildeten Drehzahlgeber bzw. Inkrementalgeber erfasst werden und durch Zweipunktregelung kann die entsprechende Einstellung des Motorstroms zur Erzielung des verminderten Drehmoments zur Aufrechterhaltung der Messdrehzahl zwischen der Obergrenze und der Untergrenze durchgeführt werden. Durch die Zweipunktregelung wird dabei der Motorstrom auf entspre chende zwei Werte eingestellt, welche die Abgabe des ersten und zweiten reduzierten Drehmoments durch den Motor in Abhän gigkeit von der Drehzahlober- und Drehzahluntergrenze bewir ken. Nach dem Meßlauf wird die Hauptwelle in bekannter Weise durch Reversieren des maximalen Motor-Drehmoments bis zum Stillstand abgebremst. Kurz vor dem Stillstand wird der Motor stromlos geschaltet.

Die Reduzierung des vom Motor erzeugten Drehmoments bei Erreichen der Meßdrehzahl kann auf verschiedene Weise erfol gen. Beispielsweise kann ein elektrischer Widerstand, welcher in den Versorgungsstrang der Hauptwicklung und Hilfswicklung geschaltet wird, oder durch Verringerung der Spannung im Versorgungsstrang erreicht werden. Der Widerstand kann als Blindwiderstand oder ohmscher Widerstand ausgebildet sein. In bevorzugter Weise wird ein induktiver Widerstand in Form einer Drossel verwendet. Dieser Widerstand besitzt eine geringe Eigenerwärmung und sorgt für eine sinusförmige Strom aufnahme, auch wenn dem Netz Oberwellen überlagert sind. Mit Hilfe eines Relais kann der Widerstand überbrückt werden oder die volle Versorgungsspannung wieder angelegt werden, so daß zwischen reduziertem und vollem Drehmoment des Motors ge schaltet werden kann. Ferner kann ein Wechselspannungsstel ler, insbesondere auf Halbleiterbasis, welcher durch Pulswei tenmodulation gesteuert wird, zum Einsatz kommen. Auch durch Hinzuschalten zusätzlicher Motorwicklungen kann ein reduzier tes Drehmoment erzielt werden.

Bei der Erfindung kann ein vierpoliger vom Netz gespeister Einphasen-Wechselstrommotor, insbesondere Kondensatormotor zum Einsatz gebracht werden. Das vom Motor erzeugte Drehmo ment wird über ein geeignetes Getriebe beispielsweise über einen Riementrieb auf die Hauptwelle der Auswuchtmaschine übertragen. Diese kann z. B. in den Grenzen von 80 bis 210 UPM auf eine vorwählbare Meßdrehzahl beschleunigt und gehal ten werden, wobei Pendelschwingungen des Motors bei Erreichen der Meßdrehzahl durch das Absenken des Drehmoments und die erläuterte Zweipunktregelung vermieden werden. Dies resul tiert insbesondere daraus, daß der Motor nur ein kleines Drehmoment abgibt und mögliche Pendelschwingungen im Verhält nis der Absenkung des Drehmoments verringert sind. Die Netz frequenz hat praktisch keinen Einfluß auf die Meßdrehzahl. Der Stromverbrauch und somit die Erwärmung des Motors wird reduziert, da der Motor, insbesondere bei Verwendung eines induktiven Widerstandes, im Strompfad der Hauptwicklung immer eine sinusförmige Stromaufnahme hat.

Das Abbremsen der Hauptwelle ist durch Reversieren des Motor drehmoments möglich, so daß eine separate Betriebsbremse nicht erforderlich ist. Dabei kann das Abbremsen in die gewünschte Ausgleichsposition in der einen Ausgleichsebene und das Eindrehen in die Ausgleichsposition der anderen Ausgleichsebene durchgeführt werden. Hierzu werden bevorzugt gleiche Wicklungen für die Haupt- und Hilfswicklung verwen det. Die Messung der Unwucht der Hauptwelle und/oder der Spannmittel ohne Rad- bzw. Schwungmasse, ist mit beliebiger Meßdauer möglich. Durch die Zweipunktregelung beim reduzier ten Drehmoment kann die Meßdrehzahl beliebig lange in engen Grenzen (Drehzahlobergrenze, Drehzahluntergrenze) gehalten werden.

Beispiele

In den Figuren wird an Ausführungsbeispielen die Erfindung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 ein drittes Ausführungsbeispiel;

Fig. 4 ein viertes Ausführungsbeispiel;

Fig. 5 ein Blockschaltbild zur Erläuterung eines Bauteils, das bei dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiels zum Einsatz kommt; und

Fig. 6 ein Blockschaltbild zur weiteren Erläuterung des Ausführungsbeispiels der Fig. 3.

Bei den Ausführungsbeispielen ist schematisch eine Hauptwelle 1 einer Auswuchtmaschine, die insbesondere als Radauswuchtma schine ausgebildet ist, dargestellt. Auf der Hauptwelle 1 ist ein Rotor 2 aufgespannt, welcher ein auszuwuchtendes Kraft fahrzeugrad sein kann. Zur Ermittlung der Unwucht wirkt die Hauptwelle mit nicht näher dargestellten Meßgebern zusammen, die an eine Auswerteschaltung in bekannter Weise angeschlos sen sind.

Der Antrieb der Hauptwelle besitzt einen Einphasen- Wechselstrommotor 3 (Fig. 1 bis 3) bzw. 21 (Fig. 4). Das vom Motor 3 erzeugte Drehmoment wird über ein Getriebe 12 auf die Hauptwelle 1 übertragen. In bevorzugter Weise kommt ein Riemengetriebe, insbesondere Keilrippenriemen zur Anwendung. Ein derartiges Getriebe ermöglicht eine Änderung der Riemen spannung, wodurch die im Riemengetriebe auftretende Reibung vergrößert oder verkleinert werden kann. Hierdurch läßt sich die Anstiegsrate der Meßdrehzahl, insbesondere bei der Zwei punktregelung im Bereich der Meßdrehzahl beeinflussen.

Der Einphasen-Wechselstrommotor 3, besitzt in bevorzugter Weise eine vierpolige Statorwicklung, welche eine Hauptwick lung 4 des Motors darstellt. Zum Anlassen des Motors besitzt dieser eine phasenversetzte (insbesondere 90°) Hilfswicklung 5. Der Motor 3 kann von einem Einphasen-Wechselstromnetz 14 betrieben werden. Die Hauptwicklung 4 und die Hilfswicklung 5 sind bevorzugt gleiche Wicklungen, so dass in beiden Dreh richtungen ein etwa gleich großes Drehmoment erzeugt wird. Hierdurch kann der Motor nach dem Messlauf auch zum Abbremsen des Rotors 2 eingesetzt werden. Mittels eines Netzschalters 13 wird der Motor 3 an das Netz gelegt. Die Stromversorgung erfolgt über eine Motorsteuereinrichtung 17, die im folgenden im einzelnen erläutert wird.

Die Motorsteuereinrichtung 17 besitzt eine Schalteinrichtung 8 mit Schaltelementen K1 bis K4, welche als Relais ausgebil det sein können. Ferner ist eine Schalterstelleinrichtung 11 vorgesehen, durch welche die verschiedenen Schaltelemente K1 bis K4 angesteuert bzw. betätigt werden. Diese Betätigung erfolgt in Abhängigkeit der Drehzahl der Hauptwelle 1, welche von einem Drehzahlgeber 10 (Inkrementalgeber) erfaßt wird. Der Drehzahlgeber 10 ist mit einem Zweipunktregler 9 verbun den, welcher an einen Mikrokontroller 18 angeschlossen ist, in welchem die vom Drehzahlgeber 10 gelieferten Meßwerte für eine Zweipunktregelung auswertet werden.

Die Schaltelemente K1 und K4 der Schalteinrichtung 8 dienen zum Schließen und Öffnen des zu den Wicklungen 4 und 5 füh renden Versorgungsstranges. Durch das Schaltelement K2 kann das Motordrehmoment reversiert werden. Durch das Schaltele ment K3 wird ein Anlaßkondensator 16 zugeschaltet oder abge trennt. Durch das Schaltelement K4 kann ferner je nach Schaltkontaktstellung ein Widerstand 6, der ein ohmscher oder Blindwiderstand (Kapazität, Induktivität) sein kann, in Reihe in den zu den Wicklungen 4 und 5 führenden Versorgungsstrang geschaltet oder von diesem getrennt werden (Fig. 1). Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 kann je nach Stellung des Schaltkontaktes des Schaltelementes K4, die volle Betriebs spannung (Stellung a) oder eine reduzierte Betriebsspannung (Stellung b) an die Hauptwicklung 4 des Motors 3 gelegt werden. Die reduzierte Betriebsspannung wird von einem Mit tenabgriff eines Transformators 7 genommen.

Die Arbeitsweise der beiden in den Fig. 1 und 2 darge stellten Vorrichtungen ist folgende, wobei der Betrieb als Langsamläufer mit einer Drehzahlobergrenze von etwa 100 UPM und weniger und als Schnellläufer mit einer Drehzahlobergren ze von ca. 210 UPM und mehr beschrieben wird.

Beim Betätigen einer Starttaste werden zunächst die Schalt elemente (Relais) K1 und K3 eingeschaltet. Beim Ausführungs beispiel der Fig. 1 befindet sich somit der Widerstand 6 im Versorgungsstrang der beiden Wicklungen 4 und 5. Beim Ausfüh rungsbeispiel der Fig. 2 befindet sich das Schaltelement K4 in der Schaltstellung b. Hierdurch wird die verringerte Versorgungsspannung an die Wicklungen 4 und 5 gelegt. Dabei wird die Wicklung 5 in beiden Ausführungsbeispielen über den Anlasskondensator und den Betriebskondensator 15 phasenver schoben mit Strom versorgt. Der Antrieb der Hauptwelle er folgt zunächst mit verringertem Drehmoment. Da für die Steu erelektronik nicht bekannt ist, ob auf der Hauptwelle ein Rotor aufgespannt ist oder nicht, steigt die Drehzahl schnell an. Wird dies aufgrund der vom Drehzahlgeber gelieferten Signale vom Mikrokontroller 18 festgestellt, erübrigt sich das Einschalten der vollen Leistung, d. h. das Schließen des Schaltelementes K4 und damit die Überbrückung des Widerstan des 6. Beim Ausführungsbeispiel in der Fig. 1 verbleibt daher das Schaltelement K4, in der dargestellten geöffneten Stellung. Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 verbleibt das Schaltelement K4 in der Anfangsschaltposition b.

Beim Abbremsen der Hauptwelle 1, durch Reversieren des zuge führten Stromes bleibt das Schaltelement K4 ebenfalls in der Ausgangsposition, d. h. in der in Fig. 1 dargestellten ge öffneten Position und in der Fig. 2, in der Schaltposition b.

Wenn die Drehzahl der angetriebenen Hauptwelle 1 langsam oder gar nicht ansteigt, wird im Ausführungsbeispiel der Fig. 1, das Schaltelement K4 geschlossen, so daß der Widerstand 6 überbrückt wird. Hierdurch werden die Wicklungen 4 und 5 zur Abgabe der vollen Motorleistung versorgt. Bei Erreichen einer bestimmten Drehzahl (Nenndrehzahl) wird durch Öffnen des Schaltelementes K3 der Anlaßkondensator 16 abgeschaltet, so dass dieser den weiteren Drehzahlanstieg nicht behindert. Die Hauptwelle mit dem darauf aufgespannten Rotor (z. B. Kraft fahrzeugrad) wird mit annähernd konstantem Drehmoment, bis zur Meßdrehzahl innerhalb kurzer Zeit beschleunigt. Die Übersetzung des Getriebes 12, insbesondere des Riemengetrie bes ist so ausgelegt, daß vor Annäherung die Synchrondrehzahl und dem damit verbundenen Drehmomentabfall, die Meßdrehzahl erreicht wird.

Falls die Auswuchtmaschine als Langsamläufer bei niedriger Drehzahl von < 100 UPM die Unwucht mißt, wird bei Erreichen der Meßdrehzahl das Schaltelement K4 im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 geöffnet, so daß der Widerstand 6 in den Versor gungsstrang der Wicklungen 4 und 5 geschaltet ist. Falls die Auswuchtmaschine als Schnelläufer die Unwucht bei hoher Drehzahl von < 210 UPM mißt, wird ebenfalls bei Erreichen der entsprechenden Meßdrehzahl im Ausführungsbeispiel der Fig. 1 das Schaltelement K1 geöffnet, so daß der Widerstand 6 im Versorgungsstrang der Wicklungen 4 und 5 liegt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 wird für den Fall, daß auf der Hauptwelle der Rotor 2 aufgespannt ist, das Schalt element K4 in die Schaltposition a gebracht, so daß die volle Versorgungsspannung an den Wicklungen 4 und 5 anliegt. Bei Erreichen der Messdrehzahl sowohl im Falle des Langsamläufers als auch des Schnellläufers wird das Schaltelement K4 wieder in die Schaltposition b zurückgebracht, so daß die verringer te Versorgungsspannung an die Wicklungen 4 und 5 des Motors 3 gelegt ist.

Durch den insbesondere als Drossel (induktiver Widerstand) ausgebildeten Widerstand 6 in der Fig. 1 und durch die verringerte Versorgungsspannung in der Fig. 2, welche von einer Mittenanzapfung eines Transformators 7 geliefert werden kann, wird bei Erreichen der Meßdrehzahl vom Motor 3 ein verringertes Drehmoment geliefert. Hierdurch sind Pendel schwingungen wesentlich reduziert. Das gelieferte Drehmoment ist durch entsprechende Dimensionierung des Widerstandes 6 bzw. der reduzierten Versorgungsspannung so bemessen, daß ein leichter Drehzahlanstieg bei Kompensierung der im Antrieb vorhandenen Reibung und des Luftwiderstandes, der bei der Drehung des Rotors 2 entsteht, erreicht wird. Diese Drehzahl steigt relativ langsam an und ist durch eine Drehzahlober grenze, welche bei einem Langsamläufer, beispielsweise 100 UPM betragen kann, erreicht. Diese Drehzahlobergrenze ist als Vergleichswert im Mikrokontroller 18 gespeichert. Falls die Unwuchtmeßvorrichtung als Schnelläufer wirkt (Meßdrehzahl bei ca. 210 UPM), liegt die Drehzahlobergrenze geringfügig über diesen Wert. Die zum Messen der Unwucht notwendige Anzahl der Umdrehungen wird in den meisten Fällen vor Erreichen der Drehzahlobergrenze abgelaufen sein, so daß dann wie im ein zelnen noch erläutert wird, mit dem Abbremsen durch Reversie ren des Motordrehmoments begonnen werden kann.

Falls die zur Messung erforderliche Anzahl der Umdrehungen beim Erreichen der Drehzahlobergrenze noch nicht abgelaufen ist, wird das Schaltelement K1 geöffnet, wie es in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, und die Drehzahl nimmt ab. Sobald die Drehzahluntergrenze erreicht wird, wird das Schaltelement K1 wieder geschlossen, so daß die begrenzte Stromversorgung über den Widerstand 6 bzw. die reduzierte Spannungsversorgung der Wicklungen 4 und 5 wieder in Gang gesetzt wird. Da der Motor dabei ein nur reduziertes Drehmoment liefert, werden sich ergebende Pendelschwingungen erheblich reduzieren.

Die Regelung zwischen der Drehzahlobergrenze und Drehzahlun tergrenze in unmittelbarer Nähe der jeweiligen Meßdrehzahl wird vom Zweipunktregler 9 in Abhängigkeit von der durch den Drehzahlgeber 10 gemessenen und vom Mikrokontroller 18 ausge werteten Drehzahl der Hauptwelle 1 geregelt und die Schalterstelleinrichtung 11 entsprechend angesteuert. Durch die Schalterstelleinrichtung 11 werden die entsprechenden Schaltelemente K1 bis K4, welche bevorzugt als Relais ausge bildet sind, betätigt bzw. angesteuert.

Es können somit auch lang andauernde Meßläufe, sowie Meßläufe mit geringer Schwungmasse auf der Hauptwelle 1 durchgeführt werden.

Wenn die zum Messen der Unwucht notwendige Anzahl von Umdre hungen abgelaufen ist, wird das Schaltelement K1 abgeschal tet, bzw. geöffnet und kurz darauf die Schaltelemente K2, K3 und K4 eingeschaltet. Dabei wird das volle reversierte Dreh moment des Motors zum Abbremsen der Hauptwelle 1 wirksam. Kurz vor dem Stillstand der Hauptwelle 1 werden alle Schalt elemente K1 bis K4 abgeschaltet.

Durch die Erfindung wird während der Unwuchtmessung ein ruhiger Lauf der Hauptwelle 1 erreicht. Da der Motor während der Unwuchtmessung nur ein kleines Drehmoment abgibt, sind die Pendelschwingungen im Verhältnis der Absenkung des Dreh moments verringert. Es kann insbesondere bei der Messung der Unwucht der Hauptwelle 1 und der Spannmittel, d. h. ohne Schwungmasse bzw. Rotor 2, eine große Anzahl an Meßumläufen durchgeführt werden. Diese Unwuchtmessung kann mit beliebiger Meßdauer durchgeführt werden. Aufgrund der Zweipunktregelung, welche durch das Zusammenwirken des Mikrokontrollers 18 und des Zweipunktsreglers 9 in Verbindung mit dem Drehzahlgeber 10 erreicht wird, kann die Meßdrehzahl beliebig lange in engen Grenzen gehalten werden.

Das Abbremsen der Hauptwelle 1 kann durch Reversieren des Motordrehmoments erfolgen, so daß eine separate Betriebsbrem se nicht benötigt wird. Es kann ein Riementrieb, der etwas Reibung erzeugt, verwendet werden. Hierdurch wird erreicht, daß die Hauptwelle von einer kleinen statischen Unwucht nicht in Bewegung gesetzt wird. Die Reibung wird wie schon erläu tert bei der Zweipunktdrehzahlregelung um die Meßdrehzahl durch das dabei vom Motor gelieferte reduzierte Drehmoment überwunden. Ferner kann bei einem Riemengetriebe die An stiegsrate der Messdrehzahl beim Nachtreiben während der Zweipunktregelung durch entsprechende Einstellung der Riemen spannung beeinflusst werden.

Bei Verwendung einer Drossel als Widerstand 6 (Fig. 1) in Serie mit dem Motor 3 zum Absenken des Drehmoments hat fol gende Vorteile:

Die Drossel hat als Blindwiderstand eine geringe Eigenerwär mung und kann daher im Gehäuse der Elektronik untergebracht werden (einfache Verdrahtung). Die Drossel reduziert eventu ell dem Netz überlagerte Oberwellen, so dass der Motor 3 während der Messung optimal ruhig läuft. Geeignete Drosseln werden in großen Stückzahlen als Vorschaltgerät für Leucht stoff-Lampen hergestellt und sind daher kostengünstig am Markt erhältlich.

In der Fig. 3 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfin dung dargestellt, bei welchem die Einrichtung zur Reduzierung des Motorstroms einen Wechselspannungssteller 20, insbesonde re auf Halbleiterbasis aufweist, der von einem Regler 19 in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl des Rotors 2 gesteu ert wird. In bevorzugter Weise ist der Drehzahlregler 19 als Pulsweitenmodulator ausgebildet. Der Wechselspannungssteller 20 ersetzt die Funktionen des Schaltelementes K4 und des elektrischen Widerstandes 6 bzw. des Transformators 7 in den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2. Die übrigen Bauele mente des Ausführungsbeispiels der Fig. 3 entsprechen denen in den Fig. 1 und 2 und sind hierzu mit den gleichen Bezugs ziffern versehen.

Die Arbeitsweise des in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbei spiels wird im einzelnen unter Hinzuziehung der Fig. 5 und 6 wie folgt erläutert.

Die Wirkungsweise des Wechselspannungsstellers ist die eines zum Herabsetzen von Gleichspannungen zur Anwendung gebrachten Abwärtswandlers, wie er beispielsweise in U. Tietze, C. Schenk "Halbleiter-Schaltungstechnik", Springer-Verlag, 11. Auflage, Seiten 979 bis 982 beschrieben ist. Die Netzspannung 14 (Ue in Fig. 5 und 6) wird im Tastverhältnis der Puls- Weiten-Modulation PWM in die Ausgangsspannung Ua gemäß fol gender Formel transformiert.

Ua = pUe, wobei

P = Tastverhältnis der Puls-Weiten-Modulation.

Es lässt sich somit eine Ausgangsspannung Ua erzeugen, deren Mittelwert je nach Tastverhältnis zwischen der Eingangsspan nung Ue (Netzspannung) und Null liegt. Das Tastverhältnis der Puls-Weiten-Modulation kann so geändert werden, dass zwischen dem vollen Drehmoment des Motors und dem reduzierten Drehmo ment bei Erreichen der Drehzahl geschaltet werden kann. Wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 wird die Drehzahl des Rotors 2 durch den Drehzahlgeber 10 erfaßt und über den Mikrokontroller 18 wird nach Auswertung der Drehzahl der Drehzahlregler 19, welcher den Puls-Weiten-Modulator bildet, realisiert. Die Steuerspannung Us für die Änderung des Tastverhältnisses der Puls-Weiten-Modulation wird in Abhängigkeit von der vom Drehzahlgeber 10 erfassten Rotor drehzahl eingestellt. Wie bei den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 und 2 kann die Messvorrichtung als Langsamläufer oder Schnellläufer betrieben werden. Bei Erreichen der jeweiligen Meßdrehzahl wird das Tastverhältnis der Puls-Weiten- Modulation so weit geändert bzw. herabgesetzt, dass der Motor das reduzierte Drehmoment erzeugt. Dabei kann der durch die Puls-Weiten-Modulation eingestellte Wert des Versorgungsstro mes und damit das vom Motor gelieferte reduzierte Drehmoment so bemessen werden, dass die Drehzahl langsam bis zur Dreh zahlobergrenze ansteigt und dann wieder verringert werden, bis die Drehzahl die Drehzahluntergrenze erreicht. Zur Rege lung der Drehzahl zwischen diesen beiden Grenzen wird das Tastverhältnis der Puls-Weiten-Modulation entsprechend geän dert. Hierdurch ist die Verwirklichung eines PID-Reglers möglich.

Wie insbesondere aus der Fig. 5 zu ersehen ist, werden die Grundbestandteile des Wechselspannungswandlers wie folgt gebildet. Der Leistungsschalter S wird durch einen Leistungs schalter bevorzugt auf Halbleiterbasis gebildet. Die Spei cherdrossel L und der Verbraucher R werden vom Motor gebil det. Der Betriebskondensator wirkt gleichzeitig als Glät tungskondensator C. In der Fig. 6 ist für den Verbraucher R das Schaltbild des Motors 3 mit den beiden gleich ausgebilde ten Wicklungen 4 und 5 (L1, L2) dargestellt.

Da die Spannung am Motor 3 während des Betriebs über die Puls-Breiten-Modulation einstellbar ist, können Einflüsse der Netzfrequenz und der Netzspannung auf das Drehmoment des Motors 3 ausgeglichen werden. Mit dem Wechselspannungssteller 20 kann durch Ansteuern nur während einer Halbwelle der Netzspannung eine in der Amplitude einstellbare pulsierende Gleichspannung an den Motor angelegt werden. Bei drehendem Motor kann hierdurch ein Bremsmotor hervorgerufen werden. Beim Stillstand wird kein Drehmoment erzeugt. Es lässt sich hierdurch eine Positionsbremse zum leichten Auffinden der Ausgleichsposition bzw. Eindrehen in die Ausgleichsposition ohne zusätzlichen Aufwand realisieren, da vor dem Schaltvor gang die Ausgangsspannung des Wechselspannungsstellers auf Null gebracht werden kann, können die Relais K1 und K2 fun kenfrei geschaltet werden. Ferner kann eine Überlastung des Motors dadurch vermieden werden, dass man die Temperatur der Wicklungen feststellt. Dies kann durch Anlegen einer Gleich spannung an eine der Motorwicklungen und Erfassung deren ohmschen Widerstandes erfolgen.

Bei dem in der Fig. 4 dargestellten Ausführungsbeispiel, bei dem ebenfalls gleichwirkende Bauteile wie in den vorher beschriebenen Ausführungsbeispielen mit den gleichen Bezugs ziffern versehen sind, wird ein Einphasen-Wechselstrommotor verwendet, welcher zusätzliche Wicklungen 22 und 23 aufweist. Die Wicklung 22 kann in Reihe zur Hauptwicklung 4 und die Wicklung 23 kann in Reihe zur Hilfswicklung 5 geschaltet werden. Für den Hochlauf des Motors auf die Messdrehzahl werden, wie bei den vorher beschriebenen Ausführungsbeispie len zunächst die Wicklungen 4 und 5 mit Strom versorgt. Sobald die Messdrehzahl erreicht wird, werden die zusätzli chen Wicklungen 22 und 23 hinzugeschaltet, um das reduzierte Drehmoment zu erzeugen. Die Drehzahlregelung im Bereich der Messdrehzahl erfolgt dann in der gleichen Weise wie beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1, nämlich durch Zu- und Ab schalten der zusätzlichen Wicklungen 22 und 23 mit Hilfe der Zweipunktregelung des Zweipunktreglers 9.

Bezugszeichenliste

1

Hauptwelle

2

Rotor

3

Motor

4

Hauptwicklung

5

Hilfswicklung

6

elektrischer Widerstand

7

Transformator

8

Schalteinrichtung

9

Zweipunktregler

10

Drehzahlgeber

11

Schalterstelleinrichtung

12

Getriebe

13

Netzschalter

14

Netz

15

Betriebskondensator

16

Anlasskondensator

17

Motorsteuereinrichtung

18

Mikrokontroller

19

Drehzahlregler

20

Wechselspannungssteller

21

Motor mit zusätzlichen Wicklungen

22

Zusätzliche Motorwicklung

23

Zusätzliche Motorwicklung

Claims

1. Vorrichtung zum Messen einer Rotorunwucht mit einer drehbar in einem Maschinengehäuse gelagerten Hauptwelle, an welchem der zu messende Rotor befestigbar ist, einem Einphasen-Wechselstrommotor für den Antrieb der Hauptwel le mit einphasiger Hauptwicklung (4) und einer phasenmä ßig versetzten Hilfswicklung (5) für den Antrieb der Hauptwelle (1) auf eine Messdrehzahl und einer den Motor strom einstellenden Steuereinrichtung (17), dadurch ge kennzeichnet, dass die Steuereinrichtung (17) eine Ein richtung (8, 6; 7; 20; 22, 23) aufweist, welche bei Er reichen der Messdrehzahl den an beide Wicklungen (4, 5) des Motors (3; 21) gelieferten Versorgungsstrom redu ziert, so dass vom Motor ein vermindertes Drehmoment er zeugt wird, durch welches im wesentlichen ein von Reibung und Luftwiderstand verursachter Drehzahlabfall kompen siert wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die den Motorstrom reduzierende Einrichtung (8; 6; 7; 20; 22, 23) den Motorstrom

- bei erreichter Messdrehzahl für einen Drehzahlanstieg bis zu einer Drehzahlobergrenze auf einen ersten Wert zur Erzeugung eines ersten reduzierten Drehmoments ein stellt,
- bei Erreichen der Drehzahlobergrenze für einen Dreh zahlabfall bis zu einer Drehzahluntergrenze den Motor strom zur Erzeugung eines zweiten reduzierten - Drehmoments auf einen zweiten Wert einstellt, und
- bei Erreichen der Drehzahluntergrenze den Motorstrom wieder auf den ersten Wert einstellt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, dass die den Motorstrom reduzierende Einrichtung (8, 6; 7; 20; 22, 23) von einem Zweipunkt-Regler (9) gesteuert ist, welcher in Abhängigkeit von der jeweiligen Ro tordrehzahl eingestellt ist.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Haupt- und Hilfswicklung (4, 5) im wesentlichen gleiche Wicklungen sind.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Versorgungsstrom reduzieren de Einrichtung (6) ein ohmscher Widerstand oder Blindwi derstand ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Blindwiderstand eine Induktivität, insbesondere Dros sel ist.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Versorgungsstrom verringern de Einrichtung (7) als Transformator ausgebildet ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die den Versorgungsstrom verringern de Einrichtung (20) als Wechselspannungswandler ausgebil det ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Wechselspannungswandler (20) ein Halbleiter- Wechselspannungswandler ist, der durch Puls-Breiten- Modulation in Abhängigkeit von der Rotordrehzahl gesteu ert ist.

10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass bei Erreichen der Messdrehzahl zu sätzliche Wicklungen (22, 23) zu der Haupt- und Hilfs wicklung zur Reduzierung des vom Motor (21) erzeugten Drehmoments hinzugeschaltet sind.