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Verfahren zum Aufbringen von Auswuchtgewichten an den stirnseitigen
Kurzschlußringen von Läufern elektrischer Maschinen und Vorrichtungen zur Durchführung
des Verfahrens Beim Auswuchten von umlaufenden Teilen wird vielfach so vorgegangen,
daß nach dem Feststellen der Unwucht nach Größe und Lage der Ausgleich durch Wegnahme
von Material an dazu geeigneten Stellen des umlaufenden Teiles erfolgt. Insbesondere
wird dieses Verfahren bei automatischen Auswuchtmaschinen angewendet. In diesen
Maschinen wird zunächst selbsttätig die Unwucht nach Größe und Lage bestimmt, und
dann werden die Meßwerte gespeichert. Entsprechend dem gespeicherten Lagewert wird
der auszuwuchtende Körper so gedreht, daß er mit der Stelle, an der Material weggenommen
werden muß, einer Bearbeitungsmaschine gegenübersteht, und diese Maschine wird dann
automatisch entsprechend dem Meßwert so gesteuert, daß ein Ausgleich der Unwucht
erfolgt. Derartige ,automatische Auswuchteinrichtungen haben besondere Bedeutung
beim Auswuchten von Läufern von elektrischen Maschinen, da hierbei meist große Stückzahlen
gleichartiger Teile ausgewuchtet werden müssen. Die Wegnahme des Materials erfolgte
im allgemeinen an den Stirnflächen des Läufers, da eine Bearbeitung der Polflächen
wegen der entstehenden magnetischen Ungleichförmigkeiten nicht zulässig ist. Diese
Stimfiächen sind bei den heute für Wechselstrommaschinen in erster Linie benutzten
Kurzschlußläufern zum größten Teil mit einem Ring aus gut leitendem Metall, z. B.
Kupfer oder Aluminium, bedeckt. Für die in Massenfabrikation hergestellten Läufer,
bei denen das käfigartig ausgebildete Leitersystem des Läufers durch ein Spritzverfahren
aufgebracht wird, kommt fast nur Aluminium in Frage. Beim Ausgleich der Unwuchten
durch Abtragen von Material werden in die Leiterringe auf der Stirnseite an den
entsprechenden Stellen Bohrungen eingebracht. Es hat sich aber gezeigt, daß diese
Bohrungen zu elektrischen Unsymmetrien führen können, so daß trotz mechanisch einwandfreien
Auswuchtens Laufstörungen durch elektrische Ungleichförmigkeiten auftreten.
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Diese Schwierigkeiten können dadurch umgangen werden, daß auf den
Umfang des Läufers mit dem Aufspritzen der leitenden Ringe zugleich gleichmäßig
verteilt Ansätze aufgespritzt werden, die zum Auswuchten entsprechend bearbeitet
werden. Meist wird aber die Lage der Ansätze nicht mit der Lage der Unwucht zusammenfallen,
und es kann dann ein Ausgleich der Unwucht nur durch entsprechende Bearbeitung von
mindestens zwei Ansätzen erreicht werden. Dies bedeutet eine wesentliche Erschwerung.
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Es ist auch schon bekannt, die leitenden Ringe an den Stirnseiten
des Läufers mit zwei vorstehenden Wülsten zu versehen, zwichen denen sich eine sich
nach außen erweiternde konische Ringnut befindet. In dieser Ringnut können an den
durch Messung ermittelten Stellen kleine Drahtstücke eingedrückt werden, die noch
zusätzlich verstemmt werden. Bei diesen Anordnungen ist aber eine absolut sichere
Befestigung der Ausgleichsgewichte nicht immer gewährleistet, weil die Drahtstücke
ebenfalls aus weichem Material, z. B. aus Blei, gefertigt sein müssen. Es besteht
deshalb die Gefahr, daß sich bei Temperaturänderungen infolge der verschiedenen
Ausdehnungskoeffizienten die Gewichte lockern und dann durch die dauernde Bewegung
aus ihrer Halterung herausarbeiten. Da sich die Nut zum Einbringen der Gewichte
nach außen konisch öffnen muß, ist eine Sicherung hiergegen kaum möglich. Auch die
nicht zu vermeidende Korrosion zwischen Gewicht und Leitermaterial trägt zur Lockerung
bei.
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Die Erfindung vermeidet diese Nachteile und gestattet, an beliebigen
Stellen der stirneitigen Kurzschlußringe von Läufern elektrischer Maschinen Auswuchtgewichte
auf einfache Weise anzubringen. Dies wird nach der Erfindung dadurch erreicht, daß
in die Kurzschlußringe aus verformbarem Metall durch Aufspreizen sich selbst befestigende
Teile eingedrückt werden, die entweder selbst als Auswuchtgewichte oder als Träger
für zusätzliche Auswuchtgewichte dienen. Auf diese Weise kann an jeder beliebigen
Stelle des Ringes, ohne daß dieser hierfür vorbereitet
zu werden
braucht, ein Ausgleichsgewicht angebracht werden. Als Aufspreizteile können z. B.
Rohrstücke dienen, deren Innenkante angeschärft ist. Werden sie mit dieser angeschärften
Kante in das plastische Material hineingedrückt, so spreizen sich die unteren Enden
der Rohre nach außen auf und sitzen unverrückbar in dem plastischen Material fest.
Ebenso sind Stifte geeignet, die an ihrem einzudrückenden Ende eingekerbt und bei
denen die Kerben an der Innenseite" angeschärft sind.
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Um mit diesen Spreizteilen einen Ausgleich von Unwuchten durchzuführen,
kann man sie von vornherein in verschiedenen Größen bereithalten bzw. vor dem Eindrücken
entsprechend der gemessenen Unwuchtgröße auf das richtige Gewicht bearbeiten und
sie an der bei der Unwuchtmessung bestimmten Stelle eindrücken. Dieses Verfahren
hat jedoch seine Grenzen darin, daß das Bereithalten von Spreizteilen verschiedener
Größe schwierig ist und daß insbesondere eine nachträgliche Korrektur nur sehr schwer
möglich ist, insbesondere wenn sich z. B. das aufgebrachte Gewicht bei einer Kontrolle
als zu klein erweist.
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Aus diesem Grunde ist es vorteilhaft, das Spreizteil nur als Träger
für die aufzubringenden Gewichte zu benutzen. Eine Änderung des Ausgleichs ist dann
nach einer Kontrollmessung durch Aufbringen weiterer Gewichte oder durch Abarbeiten
der aufgebrachten Gewichte leicht möglich. In diesem Fall wird es aber meistens
nicht möglich sein, das als Träger ausgebildete Spreizteil so klein zu gestalten,
daß es immer kleiner als die aufzubringende Unwucht ist. Das ist aber Voraussetzung,
wenn der Ausgleich durch Zusatzgewichte immer möglich sein soll. Um hier Abhilfe
zu schaffen, wird in weiterer Ausgestaltung der Erfindung vorgeschlagen, daß zwei
gleichartige Spreizteile aufgebracht werden, und zwar eines an der Stelle, an der
der Ausgleich erfolgt, und ein weiteres um 180° versetzt im gleichen radialen Abstand
von der Drehachse des Wuchtkörpers. Durch diese Maßnahme wird der Wuchtzustand des
Läufers durch das Aufbringen der Spreizteile nicht beeinfiußt, und es kann also
jetzt der Ausgleich des gemessenen Wertes durch das Aufbringen von Zusatzgewichten
erfolgen.
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Die Erfindung sei an Ausführungsbeispielen, welche die Anwendung des
Verfahrens und die dazu benötigten Einrichtungen zeigen, näher erläutert. In Abb.1
ist der Kurzschluß-Käfigläufer einer elektrischen Maschine dargestellt und mit 1
bezeichnet. Die Achse 2 trägt den Eisenkern, dessen einzelne Polflächen 3 auf dem
Bild erkennbar sind. Die Käfigwicklung aus Aluminium ist um den Eisenkern herum
gespritzt. Sie besteht aus den Stäben 4 zwischen den Polflächen und den beiden stirnseitigen
Kurzschlußringen 5 und 6, die als Verbindungsleiter für die Stäbe 4 dienen.
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Der rechte Stirnring 6 ist mit Ausgleichsgewichten nach dem Verfahren
gemäß der Erfindung versehen. Bei dem im oberen Teil des Läufers dargestellten Beispiel
besteht der Spreizkörper aus einem konischen Rohr 7, welches durch einen Stempel
8 in den Stirnring hineingedrückt ist. In Abb. 2 ist die Art der Befestigungen noch
einmal in vergrößertem Maßstab mit aufgeschnittenem Stempel und in Abb. 3 Ring und
Stempel getrennt dargestellt. Die Bohrung 14 des Stempels ist am vorderen Ende zur
Aufnahme des Rohres 7 erweitert. Dieses wird in dieser Erweiterung kraftschlüssig
in Eindrückrichtung gehalten, und nur der einzudrückende vordere Teil 9 ragt heraus.
Beim Eindrücken werden die angeschärften Enden 9 des Rohres 7 nach außen gedrückt,
so daß der Ring unverrückbar im Stirnring 6 festsitzt. Das Rohr 7 dient als Halter
für Ausgleichsgewichte 10. Diese bestehen aus leicht verformbarem Material, z. B.
aus Blei, und werden nach dem Einbringen in das Rohr 7 durch einen Stift 11, der
in einer Bohrung des Stempels 8 gleitet, so verformt, daß sie fest im Rohr 7 haften.
Falls notwendig, kann noch ein Gegenlager 15 für den Läuferkörper vorgesehen sein,
das beim Andrücken des Stempels 8 auf der anderen Seite des Läufers angelegt wird,
um die Achse und die Lagerung des Läufers zu entlasten.
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In den Stempel 8, welcher zum Andrücken des Stirnringes dient
und in welchem der Stift 11 gleitet, mündet ein Rohr 12, das zu einer Einrichtung
13 zum automatischen Zubringen von verschiedenen Ausgleichsgewichten dient. Diese
Einrichtung kann z. B. die benötigten Größen an Ausgleichsgewichten in verschiedenen
Gefäßen enthalten, und durch einfache magnetisch betätigte Einrichtungen können
von außen die Anzahl und die Größe der zugeführten Gewichte gesteuert werden.
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Dieser letztere Weg ist besonders wichtig bei automatischen Ausgleichsvorrichtungen
für die Unwucht. Bei der Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung wird nach
dem in bekannter Weise durchgeführten Auswuchten des Läufers in einer Ausgleichseinrichtung,
welche den in Abb. 2 und 3 im einzelnen gezeigten Aufbau haben mag, an der Ausgleichsstelle
automatisch ein Spreizteil ? eingedrückt. Gleichzeitig wird durch die gleiche Ausgleichseinrichtung
um 180° versetzt ein gleiches Teil angebracht. Für dieses braucht jedoch eine Einrichtung
zur Zuführung von Ausgleichsgewichten nicht unbedingt vorgesehen zu sein. Sie kann
jedoch, falls eine Kontrollmessung stattfindet und durch diese ein ungenauer Ausgleich
korrigiert wird, von Vorteil sein, um ein zu hohes Ausgleichsgewicht in der oberen
Ausgleichsstelle zu kompensieren. Die Zuführung der Spreizteile 7 zu den Eindrückstempeln
8 kann bei der gezeigten Ausgleichsvorrichtung leicht vollautomatisch durchgeführt
werden.
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Der bei der Unwuchtmessung gewonnene Meßwert, der in bekannter Weise
gespeichert wird, steuert dann den Zubringer 13 so, daß die dem gemessenen Wert
nach Größe und Anzahl entsprechenden Bleikörper 16 durch das Rohr 12 in die innere
Bohrung des Stempels 8 fallen. Diese. werden dann durch den Druckstift 11 in das
Rohr 7 gebracht und dort so verformt, daß sie im Inneren unverrückbar festliegen.
Dieser Vorgang kann je nachdem so erfolgen, daß alle Bleikugeln gleichzeitig eingedrückt
werden oder eine nach der anderen. Es ist sogar möglich, vor Einführung der letzten
Einheit noch einmal eine Kontrollmessung durchzuführen und die Größe der letzten
zuzuführenden Einheit auf Grund der Kontrollmessung festzulegen.
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Ein anderer Weg, der sich ebenfalls besonders für den automatischen
Ausgleich der Unwucht eignet, ist in Abb. 1 im unteren Teil des Läufers dargestellt.
Es wird nicht ein rohrförmiger Spreizkörper eingedrückt, sondern ein Stift 18. Dieser
Stift kann z. B. an seinem unteren Ende mit einer Kerbe versehen sein, deren Innenseiten
ebenfalls angeschärft sind, so daß sie sich beim Eindrücken auseinanderdrücken
und
so den Stift .unverrückbar festlegen. An Stelle der Kerbe kann der Stift auch an
seinem unteren Ende mit einem konischen Ring, ähnlich wie das Rohr 7, versehen sein.
Der Ausgleich kann nun dadurch bewerkstelligt werden, daß der Stift grundsätzlich
größer als das üblicherweise vorkommende Ausgleichsgewicht gewählt wird und daß
dann eine Bearbeitung entsprechend der Größe des gemessenen Unwuchtwertes erfolgt.
Dies ist in Abb.1 durch einen Fräser 17 angedeutet. Es kann aber auch so vorgegangen
werden, daß auf den Stift Ringe als Ausgleichsgewichte aufgebracht werden, die durch
Stauchen befestigt werden. In diesem Fall muß wie bei der Anordnung nach dem oberen
Teil von Abb. 1 ein entsprechender Stift um l80`' versetzt vorgesehen sein.