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Vorrichtung zum statischen Auswuchten von Uhrenteilen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Vorrichtung zum statischen Auswuchten von Uhrenteilen, insbesondere
Uhrenunruhen.
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Beim Auswuchten von Uhrenteilen treten eine Reihe von Problemen auf,
die heim Auswuchten größerer Drehkörper nicht in diesem Maße vorhanden sind.
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Bisher wurden Unruhen von Uhren meist auf zwei Schneiden statisch
ausgewuchtet (s. Fig. 1). Bei dieser Anordnung stellt sich nach einigen Schwingungen
der Schwerpunkt nach unten ein, worauf mit einem Bohrer 1 der Unruhreifen angebohrt
wird, um dadurch den Schwerpunkt des Systems in die Achse zu bringen. Das gelingt
nur nach mehrfachen Versuchen und auch dann nur ungenügend; denn die rollende Reibung
der Unruhachse auf den Schneiden ist so groß, daß bei kleineren Schwerpunktfehlern
keine eindeutige EinsteLlung mehr erreicht wird. Die großen Genauigkeitsanforderungen
bei der Uhrenfertigung können daher nicht erfüllt werden.
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Die Weiterentwicklung der Uhren-Wuchtgeräte brachte auch keinen entscheidenden
Erfolg, da diese Entwicklung nur gerätemäßige Verbesserungen, wie Großprojektion
der Unruh, Erschütterung der Schneidenlager zur Reibungsverminderung umfaßte, aber
keine sprunghafte Empfindlichkeitssteigerung brachte.
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Es ist eine Vorrichtung zum Nachprüfen der Schwerpunktlage von Drehkörpern
bekannt, bei der der Prüfkörper auf einem mit lotrechter Achse umlaufenden Träger
in hierzu exzentrische waagerechte Lager eingesetzt wird. Hierbei läßt die gegenüber
der Schwerkraft vielfach größere Fliehkraft denUnwuchtkörper ins Scheinlot einpendeln,
dessen Richtung von der Drehzahl des Trägers abhängt. Um die genaue Schwerpunktlage
festzustellen, wäre es notwendig, den Prüfkörper während des Umlaufs des Trägers
in der eingeschwungenen Lage festzuhalten. Feststeller für das auszuwuchtende Teil
sind bei Auswuchtvorrichtungen mit feststehendem Träger bekannt.
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Der Erfindungsgedanke besteht darin, zum statischen Auswuchten von
Uhrenteilen einen umlaufenden Träger, auf dem das auszuwuchtende Teil exzentrisch
gelagert wird, zu benutzen und mit einem Feststeller zu versehen, der während des
Umlaufs des Trägers betätigt werden kann. Zu diesem Zweck ist nach der Erfindung
die Achse des auszuwuchtenden Teils zur Umlaufachse des Trägers parallel und dher
Feststeller in Richtung der Umlaufachse verschieblich und mit dem Träger umlaufend
angeordnet. Durch die parallelachsige Anordnung wird nicht nur der Aufbau des Gerätes
besonders einfach, sondern die Richtung des Einpendelns des Schwerpunktes von der
Schwerkraft (und damit von der Drehzahl des umlaufenden Trägers) unabhängig, wenn
man die
Umlaufachse in an sich bekannter Weise lotrecht legt.
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Ausbildungsmerkmale der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die Zeichnungen Fig. 1 bis 7 zeigen ein Ausführungsbeispiel und dienen
nur zur Erläuterung der Erfindung, deren Schutzbereich durch die Ansprüche festgelegt
ist.
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Zunächst wird auf Fig. 2 Bezug genommen. Darin bedeutet 4 eine Achse,
um welche die Unruh samt ihrer Lagerung, die weiter unten beschrieben wird, umläuft.
B bedeutet die Achse der Unruh, welche zur Achse. 4 parallel verläuft. D ist der
mittlere Durchmesser des Unruhreifens, auf welchem sich fast die ganze Drehmasse
befindet und auf welchem auch die Anbohrungen zum Auswuchten vorgenommen werden.
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Bei der Rotation um die Achse A wird sich die Unruh in einem inhomogenen
Gravitationfeld befinden, das sich mathematisch durch ein Zylinderfeld darstellt.
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Für die Achse und ihre Auflage, z. B. auf Schneiden, gilt dann: F
= m r w2, d. h., die Fliehkraft P, mit der die Achse auf ihre Lager drückt, ist
proportional der Masse der Unruh, dem Drehradiusr (Fig. 2) und dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit
w. Ein exzentrischer Schwerpunkt, den man sich als eine schwerere Stelle des Unruhreifens
vorstellen kann, wird durch die Zentrifugalkraft nach außen geschleudert und bleibt
in dieser Lage, solange die gleichförmige Drehung um 4 anhält. Diese schwere Stelle
befindet sich dann im Abstand r + D/2 von der Drehachse 4. Daher wird diese schwerere
Stelle des Unruhreifens mit einer entsprechend größeren Kraft nach außen gedrückt.
Macht man r= D/2, was durch konstruktive und gebrauchstechnische Grenzen bestimmt
ist, dann kann man die obenerwähnte »relative Empfindlichkeit« der Anordnung um
den Faktor 2
steigern. Wird r kleiner als D/2 gemacht, so ließe
sich die »relative Empfindlichkeit« zwar weitersteigern, aber es ergäben sich dann
zwei Gleichgewichtsstellungen des Uruhreifens, von denen jedoch nur die eine im
stabilen Gleichgewicht sein würde, während. dagegen die andere im labilen Gleichgewicht
wäre.
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Abgesehen von der soeben beschriebenen Steigerung der »relativen
Empfindlichkeit« wird außerdem die Einstellung der Unruh in die Wuchtlage erheblich
beschleunigt. Als Beispiel für ein ausgeführtes Gerät sei folgendes angegeben: Beim
statischen Wuchten wird die Einstellung der Unruh durch l g (Erdbeschleunigung)
bewirkt. Bei etwa 3000 Umdrehungen pro Minute der Unruh gemäß der Anordnung nach
Fig. 2 steigt ihr Gewicht und damit auch die Belastung der Achsenden um das 70fache.
Die Unwucht im Unruhreifen wird aber etwa 130mal so stark beeinflußt wie im Erdschwerefeld,
so daß erstens die relative Empfindlichkeit von 1 auf 1,85 gestiegen ist und zweitens
das Einpendeln der Unruh 130mal so schnell erfolgt.
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Das beschriebene Beispiel bezieht sich auf eine zweischenklige Unruh
mit einem Außendurchmesser von 8,6 mm und einer Dicke von 0,45 mm des Unruhreifens.
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Fig. 3 zeigt einen Grundriß der Fig. und die Schneide 2, die vorzugsweise
mit dem Radius r1 = r hergestellt wird. Macht man r1 kleiner als r, dann erzielt
man dieselbe Wirkung, die eine »Unruhwaage« nach Fig. 1 mit nach oben konkaven Schneiden
hat.
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Macht man r1 größer als r, dann ist die Unruh bestrebt, weiterzurollen
und kommt nicht zur Ruhe.
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Den Aufbau eines ausgeführten Gerätes zeigt Fig. 4.
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Es ist zum Auswuchten von Unruhen mit Zapfenlagerung vorgesehen. Bei
Unruhen, welche Spitzenlagerung haben, wird lediglich die Lagerung der Unruh im
Gerät anders ausgeführt. Alle übrigen Teile bleiben unverändert.
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Auf einem Leichtmetall fuß 3 sind vier Platinen 4,5,6 und 7 gelagert
und durch die Säulen 8 und 9 in festem Abstand gehalten, Die Platine 6 trägt den
Motor 10 mit dessen langer Welle 11. Zusammen mit dieser Welle drehen sich der mit
ihr fest verbundene austauschbare Topf 12, der daraufsitzende Ventilator 13 und
der mit Hilfe eines in einer Wellennut gleitenden Keiles 14 mitgenommene Bohrkopf
15, während der Griff 16, der auf dem Hals 17 des Zahnrades 17' sitzt, durch einen
Führungsstift 16' an einer Drehung gehindert ist. Der Hals 17 des Zahnrades 17'
ist in der Platine 4 gelagert. In der Platine 4 und der Platine 5 ist noch die Bremse
gelagert, die aus dem Knopf 18, der Feder 19, der Stange 20 und dem Bremsklotz 21
l'esteht. In dem Bohrkopf 15 ist der Bohrer 22' in der Welle 22 des Zahn rades 23
befestigt, das über das Zwischenrad 24 mit dem Zahnrad 17' in Verbindung steht.
Da der Bohrer Axialschub auszuhalten hat, ist das harte Gegenlager 25 vorgesehen.
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Auf dem Topf 12 befindet sich die Lagerung für die Unruh, bestehend
aus zwei kreisförmigen Schneiden 26, 27, von denen die Schneide 26 am Topf 12 selbst,
die andere Schneide, 27, am Kipphebel 28 befestigt ist. Der Kipphebel 28 lagert
zwischen zwei Spitzenböckchen 29, 29' (Fig. 5), die am Topf 12 festgeschraubt sind.
Der Weg des Kipphebels 28 wird durch die Schraube 30 begrenzt, gegen deren Kopf
die Feder 31 den Kipphebel preßt. Unterhalb der Unruh befindet sich der Schieber
32, der auf drei Madenschrauben 33 und 34 (Fig. 4 und 6) verschieblich zwischen
den Stiften 35 ruht.
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Zur Beobachtung der Unruh während des \ Wuchtens ist ein mechanisches
Stroboskop vorgesehen. Es besteht aus der Lichtquelle 36, die an der Platine 7 befestigt
ist, dem Kondensor 37, dem Schlitz 38 im Ventilator 13 und dem Spiegel 39, der an
der Säule 40 einstellbar befestigt ist.
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Die Wirkungsweise des eben beschriebenen Geräts ist folgende: Nach
Herunterdrücken des hinteren, den Schneiden abgewandten Endes des Kipphebels 28
hat sich die obere Schneide 27 gehoben, und man kann mit einer Pinzette eine Unruh
einlegen. Das wird durch den Ausschnitt 41 (Fig. 6) des Schiebers 32 erleichtert.
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Nach dem Einlegen wird der Kipphebel losgelassen, worauf die Schneide
27 ihre richtige Lage wieder einnimmt, welche durch die Schraube30 (Fig. 4) justiert
werden kann. Dann schaltet man den Motor ein und hält den Knopf 16 fest. Da das
Zahnrad 17' ebenfalls feststeht, läuft der Bohrer um, weil nach Einschaltung des
Motors 10 der Bohrkopf 15 von dem Keil 14 mitgenommen wird und deshalb ebenfalls
umläuft. Die Unruh hat inzwischen ausgependelt, was man sehr gut beobachten kann,
da sie infolge der intermittierenden Beleuchtung, die durch den Schlitz 38 im Ventilator
13 gesteuert wird, ruhend erscheint.
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Die Bildschärfe ist ausreichend, da der steuernde Radius des Schlitzes
am Ventilator erheblich größer ist als der Radius, auf dem das gesteuerte Licht
beobachtet wird.
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Der Schieber 32 legt sich unter dem Einfluß der Zentrifugalkraft
und durch eine hier nicht gezeichnete Feder gezogen mit seiner Kante42 (Fig. 6)
an den Keil 14 an (Fig. 4). Die Unruh, die an die Schneiden gedrückt wird, schwebt
dabei frei über dem Schieberausschnitt 43 (Fig. 6). Drückt man nun den Griff 16
herunter, dann gelangt die Schräge des Keils 14 (Fig. 4) in den Bereich des Schiebers
und schiebt ihn nach außen. Dadurch wird die Unruh sowohl von den Schneiden abgehoben
als auch für den Bohrvorgang unterstützt, da die Madenschrauben 34 (Fig. 4) auf
der Schräge des Topfes 12 hinaufgleiten. Hat bei der weiteren Abwärtsbewegung die
Schräge des Keils 14 den Schieber 32 verlassen, dann bleibt dieser stehen und hält
die Unruh fest. Beim weiteren Herunterdrücken des Griffes 16 greift der Bohrer an,
und man kann unter genauer Beobachtung des Bohrvorganges etwas Masse aus dem Unruhreifen
ausbohren. Führt man den Griff 16 wieder nach oben, was durch die Feder 44 (Fig.
4), die sich an der Welle 11 einerseits und an dem eingepreßten Stopfen 45 andererseits
abstützt, erleichtert wird, dann wird die Unruh wieder freigegeben, und man kann
durch ein erneutes Auspendeln der Unruh den Erfolg des ersten Wuchtschrittes abschätzen.
Auf diese Weise wird wiederholt verfahren, bis der Auswuchtvorgang beendet ist.
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Die Bremse 18 bis 21 dient zum raschen Stillsetzen des Gerätes. Sie
wirkt bei Druck auf den Knopf 18 direkt auf den Teller des Ventilators 13. Während
des Wuchtvorganges kann man mit ihr durch kurzes Niederdrücken des Knopfes 18 der
Unruh Schwingungsimpulse erteilen und so die Schwingungen mehrere Male beobachten,
ohne dabei zu bohren.
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Bei Körnerunruhen wird die Lagerung nach Fig. 7 ausgeführt. Der Kipphebel
280 ist ebenso wie in Fig. 5 gelagert. Er trägt an seinem vorderen Ende statt einer
Schneide einen Körnerstein 281. Beim Anbohren wird das untere Lager 282 mit dem
Stein 283 nach unten gedrückt, so daß sich die Unruh auf die Auflagen 284 auflegt.