DE1170160B

DE1170160B - Arrangement for determining the unbalance position for balancing machines

Info

Publication number: DE1170160B
Application number: DER32352A
Authority: DE
Inventors: Horst Vonderschmidt
Original assignee: Reutlinger & Soehne Dr
Current assignee: Reutlinger & Soehne Dr
Priority date: 1962-03-24
Filing date: 1962-03-24
Publication date: 1964-05-14

Description

Anordnung zur Feststellung der Unwuchtlage für Auswuchtmaschinen Die Feststellung der Unwuchtlage bei Auswuchtmaschinen ist in den Fällen nicht mit besonderen Schwierigkeiten verbunden, in denen der Antrieb des Prüflings, dessen Unwucht zu bestimmen ist, über eine starre Kupplung erfolgt. Es kann dann leicht über diese Kupplung zugleich eine Abtasteinrichtung für die Unwuchtlage, z. B. in Form einer kleinen Wechselstrommaschine, angetrieben werden. Die von dieser Wechselstrommaschine abgenommene Wechselspannung gibt die Lage des Prüflings wieder, und durch Vergleich ihrer Phasenlage mit der vom Unwuchtgeber gelieferten Wechselspannung kann die Unwuchtlage bestimmt werden. Dies geschieht z. B. bei der wattmetrischen Methode, indem man die beiden Spannungen einem Dynamometer zuführt.Arrangement for determining the unbalance position for balancing machines Determining the unbalance position in balancing machines is not special in those cases Difficulties connected in which the drive of the test object, its imbalance to determine is done via a rigid coupling. It can then easily be about this Coupling at the same time a scanning device for the unbalance position, z. B. in the form of a small alternating current machine. The ones from this alternator AC voltage taken reflects the position of the test object and by comparison its phase position with the alternating voltage supplied by the unbalance encoder can determine the unbalance position to be determined. This happens e.g. B. in the wattmetric method by supplies the two voltages to a dynamometer.

Schwieriger ist das Problem der Unwuchtlagenbestimmung bei solchen Auswuchteinrichtungen, bei denen der Antrieb des Prüflings nicht durch starre Kupplungen erfolgt. In diesem Fall verbietet sich auch meist der Anschluß einer Wechselstrommaschine zur Bestimmung der Unwuchtlage. Es handelt sich hier meist um solche Auswuchtmaschinen, bei denen der Prüfling über umlaufende endlose Bänder angetrieben wird. In diesen Fällen würden die Vorteile dieses Antriebes, nämlich den Prüfling sehr schnell auswechseln zu können, durch eine zusätzliche Ankupplung einer Abtasteinrichtung für die Unwuchtlage verlorengehen. Man ist daher in diesen Fällen dazu übergegangen, auf dem Prüfling eine abtastbare Marke anzubringen, der gegenüber die Lage der Unwucht bestimmt wird. Als eine solche Marke kommt in erster Linie eine optisch abtastbare Marke, z. B. ein heller oder dunkler Strich, auf dem Prüfling in Frage. Aber auch elektrisch oder magnetisch abtastbare Marken sind brauchbar. The problem of determining the unbalance position is more difficult with such Balancing devices in which the test object is not driven by rigid couplings he follows. In this case, it is usually not possible to connect an alternating current machine to determine the unbalance position. These are mostly balancing machines in which the test object is driven over continuous endless belts. In these In some cases, the advantages of this drive, namely the test item, would be exchanged very quickly to be able to, by an additional coupling of a scanning device for the unbalance position get lost. In these cases, it was therefore switched to the test item to attach a scannable mark against which the position of the unbalance is determined. Such a mark is primarily an optically scannable mark, e.g. B. a light or dark line on the test item in question. But also electrically or magnetically scannable marks are useful.

Sehr einfach gestaltet sich die Feststellung der Unwuchtlage beim Vorhandensein einer optisch sichtbaren Marke mit dem sogenannten stroboskopischen Verfahren. Bei diesem Verfahren wird durch den Unwuchtgeber eine -Lichtblitzlampe zum Aufblitzen gebracht, und aus der Lage der Marke auf dem Prüfling im Augenblick der Beleuchtung durch den Lichtblitz kann auf die Lage der Unwucht geschlossen werden. The determination of the unbalance is very easy Presence of a visually visible mark with the so-called stroboscopic Procedure. In this process, the unbalance sensor creates a flash lamp flashed, and from the position of the mark on the test item at the moment the lighting by the flash of light can be used to deduce the location of the imbalance.

Es ist jedoch nicht einfach, diese nur optisch wahrnehmbare Phasenbeziehung zu speichern, so daß dieses Verfahren insbesondere für automatische Ausgleichseinrichtungen nicht geeignet ist.However, it is not easy to establish this phase relationship, which is only visually perceptible to save, so this method especially for automatic compensation devices is not suitable.

Es sind deshalb auch schon Anordnungen geschaffen worden, um mit auf dem Unwuchtkörper angebrachten Marken ein wattmetrisches Verfahren zu betreiben. Diese bekannten Anordnungen setzten jedoch erhebliche elektronische Mittel voraus, um die für das wattmetrische Verfahren notwendigen Spannungen zu erzeugen. So müssen in einem Fall durch komplizierte Sägezahnschaltungen aus den von der Abtasteinrichtung für die Marke erzeugten Impulsen zwei um 900 gegeneinander phasenverschobene Rechteckspannungen erzeugt werden; die synchron und phasengetreu zu dem Umlauf des Prüflings sind. For this reason, arrangements have already been made to deal with to operate a wattmetric method on the marks attached to the unbalance body. However, these known arrangements require considerable electronic means to the to generate the voltages necessary for the wattmetric method. So must in one case by complicated sawtooth circuits from the scanning device For the mark, two pulses generated by 900 phase-shifted square-wave voltages be generated; which are synchronous and in phase with the cycle of the test object.

Bei einer anderen bekannten Anordnung mit einer Abtasteinrichtung für eine auf dem Prüfling angebrachten Marke werden ebenfalls recht komplizierte elektronische Einrichtungen mit Sägezahngeneratoren zur Erzeugung einer Sinusspannung benutzt, welche synchron und phasengetreu mit dem Umlauf des Prüflings ist. Bei dieser Einrichtung werden die von der Abtasteinrichtung abgegebenen Impulse zunächst einer Torschaltung zugeführt und von dieser ein konstanter Gleichstrom ein- und ausgeschaltet, so daß die erzeugten Rechteckimpulse in ihrer Zeitdauer einem Umlauf des Prüflings entsprechen. Diese Reckteckimpulse dienen dann weiter zur Steuerung von Sägezahngeneratoren zur Erzeugung sägezahnförmiger Wechselspannungen, die in ihrer Frequenz der Umlauffrequenz des Prüflings entsprechen. Schließlich werden diese sägezahnförmigen Wechselspannungen in sinusförmige Wechselspannungen umgeformt. In another known arrangement with a scanning device for a mark applied to the test item are also quite complicated electronic devices with sawtooth generators for generating a sinusoidal voltage used, which is synchronous and in phase with the rotation of the test object. at this device, the pulses emitted by the scanning device are initially fed to a gate circuit and from this a constant direct current and turned off, so that the generated square-wave pulses one cycle in their duration of the test item. These Reckteckimpuls are then used for control of sawtooth generators for generating sawtooth-shaped alternating voltages, which in their frequency correspond to the rotational frequency of the test object. Eventually be these sawtooth-shaped alternating voltages are converted into sinusoidal alternating voltages.

Die Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekannten Anordnungen durch einen wesentlich einfacheren Aufbau und einen wesentlich geringeren Aufwand für die elektronischen Mittel aus. The arrangement according to the invention is distinguished from the known Arrangements by a much simpler structure and a much smaller one Outlay for the electronic means.

Sie hat weiterhin den Vorteil, daß sie die Lage der Unwucht gegenüber der auf dem Prüfling angebrachten Marke unmittelbar als elektrischen Strom oder Spannung wiedergibt.It also has the advantage that it opposes the position of the unbalance the mark affixed to the test object directly as an electric current or Reproduces tension.

Die Erfindung geht entsprechend dem vorstehend wiedergegebenen Stand der Technik von einer Anordnung zum Feststellen der Unwuchtlage für Auswuchtmaschinen aus, die einen elektrischen Geber zur Bestimmung der Unwuchtkräfte bzw. -bewegungen und eine elektrische Abtasteinrichtung zur Abtastung einer auf dem umlaufenden Prüfling angeordneten Marke sowie einer Torschaltung für einen konstanten Gleichstrom aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung sowohl an die Abtasteinrichtung für die Marke als auch an den Unwuchtgeber angeschlossen ist, derart, daß die von beiden abgenommenen Impulse für die Lage der Marke und der Unwucht den konstanten Gleichstrom nacheinander ein- und ausschalten und daß der Mittelwert des Gleichstromes bzw. einer entsprechenden Spannung zur Anzeige einem Anzeigegerät oder Steuergerät zugeführt wird. The invention is based on the prior art presented above the technology of an arrangement for determining the unbalance position for balancing machines from an electrical encoder to determine the unbalance forces or movements and an electrical scanning device for scanning one on the rotating test specimen arranged mark as well as a gate circuit for a constant Has direct current. The invention is characterized in that the gate circuit connected both to the scanning device for the mark and to the unbalance sensor is such that the pulses taken from both for the position of the mark and the imbalance switch the constant direct current on and off one after the other and that the mean value of the direct current or a corresponding voltage for display is fed to a display device or control device.

Die Erfindung sei im einzelnen an zwei Ausführungsbeispielen beschrieben. A b b. 1 zeigt eine Einrichtung zur Anzeige der Unwuchtlage. Dabei ist 9 der Prüfling, der wie üblich auf einem schwingungsfähigen Lager 10 gelagert ist. Mit 1 ist eine optische Abtasteinrichtung bezeichnet, die beim Vorbeigehen einer auf dem Prüfling angebrachten Marke einen elektrischen Impuls abgibt. An Stelle der optischen Abtasteinrichtung können induktive oder kapazitive oder auch andere Einrichtungen zur Abtastung einer vorbeigehenden Marke treten. Die von der Abtasteinrichtung l abgegebenen Impulse mögen z. B. die in Abb. 2,1 dargestellte Form haben. Sie werden einem an sich bekannten Impulsformer2 zugeführt und erhalten dadurch die in A b b. 2,2 gezeigte Nadelform. Der elektrische Unwuchtgeber ist in A b b. 1 mit 3 bezeichnet. Er erzeugt die in Abb. 2,3 dargestellte Sinusspannung durch die Wirkung der Unwucht des Prüflings 9. Diese Sinusspannung wird in dem nachgeschalteten Impulsformer 4 für eine bestimmte Lage des Prüflings ebenfalls in einen Nadelimpuls (A b b. 2,4) umgewandelt. Die Lage der von den Impulsformern2 und 4 abgegebenen Nadelimpulse auf der Zeitachse ist ein Maß für die Lage der Marke und der Unwucht. Beide Nadelimpulse werden dem Rechteckumformer 5, der als Torschaltung für einen konstanten Gleichstrom ausgebildet ist, zugeführt. Bei dem Beispiel ist angenommen, daß der von der Abtasteinrichtung 1 abgenommene Impuls den Gleichstrom einschaltet und der durch den Unwuchtgeber erzeugte Impuls den Gleichstrom ausschaltet. Es entsteht also der in A b b. 2,5 dargestellte Rechteckstrom bei jeder Umdrehung des Prüflings. The invention will be described in detail using two exemplary embodiments. A b b. 1 shows a device for displaying the unbalance position. Where 9 is the test item, which is mounted on a vibratory bearing 10 as usual. With 1 is a optical scanning device denotes that when passing a on the test object attached mark emits an electrical impulse. Instead of the optical scanning device can inductive or capacitive or other devices for scanning a kicking passing brand. The pulses emitted by the scanning device l like z. B. have the shape shown in Fig. 2.1. They become known to one in themselves Pulse Shaper2 supplied and thereby obtained the in A b b. 2.2 needle shape shown. The electrical unbalance sensor is in A b b. 1 denoted by 3. He creates the in Fig. 2,3 shown sinusoidal voltage due to the effect of the imbalance of the test object 9. This sinusoidal voltage is in the downstream pulse shaper 4 for a certain Position of the test item also converted into a needle pulse (A b b. 2,4). the Position of the needle pulses emitted by pulse formers 2 and 4 on the time axis is a measure of the position of the mark and the imbalance. Both needle pulses are the Rectangular converter 5, which is designed as a gate circuit for a constant direct current is fed. In the example it is assumed that the from the scanning device 1 removed pulse switches on the direct current and the one from the unbalance sensor generated pulse switches off the direct current. The result is the one in A b b. 2.5 Square-wave current shown for each revolution of the test object.

Der Mittelwert dieses Rechteckstromes ist ein Maß für die Lage der Unwucht im Prüfling. Fallen beide Impulse zeitlich zusammen, so wird der Rechteckstrom zu Null. Er vergrößert sich mit dem zeitlichen Abstand der Impulse. Dabei ist aber der Mittelwert des Rechteckstromes unabhängig von der Drehzahl des Prüflings, denn der bei einer Drehzahländerung geänderte zeitliche Abstand der Impulse wird durch eine entsprechende Änderung der Schalthäufigkeit der Rechteckimpulse kompensiert.The mean value of this rectangular current is a measure of the position of the Imbalance in the test item. If both pulses coincide in time, the square-wave current becomes to zero. It increases with the time interval between the pulses. But there is the mean value of the square-wave current regardless of the speed of the test object, because the time interval between the pulses, which changes when the speed changes, is indicated by a corresponding change in the switching frequency of the square-wave pulses is compensated.

Es ist außerdem durch eine entsprechende Verlagerung des Zeitpunktes der Impulsgabe durch den Unwuchtgeber innerhalb der abgenommenen Sinusschwingung möglich, den Nullwert für den Anzeigestrom auf bestimmte Winkelwerte gegenüber der Marke auf dem Prüfling zu legen. Zum Beispiel ist es bei der dargestellten Verdrehung der Abtasteinrichtung gegenüber dem Unwuchtgeber um 900 unter Umständen zweckmäßig, den vom Unwuchtgeber über den Impulsformer4 abgenommenen Impuls für die Unwuchtlage ebenfalls um 900 gegenüber der Unwuchtlage zu drehen, so daß ! der Strom J = O 0 einer Übereinstimmung der Marke mit der Unwuchtlage ent- spricht. Es können aber auch je nach dem Aufbau der Auswuchteinrichtungen andere Zusammenhänge zweckmäßig sein. Welchen der beiden Impulse man zum Eine oder Ausschalten benutzt, hängt ebenfalls von den gewünschten Zusammenhängen zwischen dem gemessenen Strom und der Unwuchtlage gegenüber der Marke und auch von der Drehrichtung des Prüflings ab. It is also by shifting the timing accordingly the impulses generated by the unbalance sensor within the accepted sinusoidal oscillation possible to set the zero value for the display current to certain angular values compared to the To place a mark on the test item. For example, it is with the twist shown the scanning device against the unbalance encoder by 900 may be useful, the impulse for the unbalance position picked up by the unbalance sensor via the pulse shaper4 also to turn by 900 in relation to the unbalance position, so that! the current J = O 0 a match between the mark and the unbalance position speaks. But it can Depending on the structure of the balancing devices, other relationships are also appropriate be. Which of the two impulses is used to switch on or off also depends of the desired relationships between the measured current and the unbalance position with respect to the brand and also from the direction of rotation of the test object.

In A b b. list dargestellt, wie die Anzeige der Unwuchtlage durch eine an sich bekannte Kompensationseinrichtung erfolgt. Diese Kompensationseinrichtung führt nicht eine Strom-, sondern eine Spannungsmessung durch, was aber auf dasselbe hinauskommt. Im Kompensationsglied 6 wird die mittelbare Gleichspannung der Rechteckspannungen mit einer zweiten Gleichspannung verglichen, die in einem Kompensationsspannungserzeuger 11 erzeugt wird. In A b b. list shows how the unbalance position is displayed by a compensation device known per se takes place. This compensation device does not measure the current, but rather a voltage measurement, which is the same thing comes out. In the compensation element 6, the indirect DC voltage of the square-wave voltages is compared with a second DC voltage, which is in a compensation voltage generator 11 is generated.

Diese zweite Spannung kann durch die Einstellung des Kompensationsspannungserzeugers 11 durch einen Stellmotor 8 verändert werden, z. B. indem der Abgriff an einem Spannungsteiler verschoben wird. Dieser Einstellmotor 8 wird über einen Verstärker 7 durch das Kompensationsglied 6 so lange verstellt, bis die von 11 abgegebene Spannung mit der von 5 abgegebenen Spannung übereinstimmt. Die Stellung des Kompensationsspannungserzeugers 11, also z. B. die Stellung des Abgriffes an einem Spannungsteiler, ist dann ein Maß für die bei 5 abgegebene Spannung und wird an einer Skala 12 angezeigt.This second voltage can be adjusted by adjusting the compensation voltage generator 11 can be changed by a servomotor 8, for. B. by the tap on a voltage divider is moved. This setting motor 8 is via an amplifier 7 by the compensation element 6 is adjusted until the voltage output by 11 matches that output by 5 Voltage matches. The position of the compensation voltage generator 11, that is z. B. the position of the tap on a voltage divider is then a measure of the voltage output at 5 and is displayed on a scale 12.

Eine solche Nachsteuereinrichtung kann dazu benutzt werden, um unmittelbar eine Ausgleichseinrichtung zu steuern. Es wird z. B. nach dem Meßlauf durch eine automatische Nachführeinrichtung der Prüfling so gestellt, daß die auf ihm angebrachte Marke der Abtasteinrichtung 1 gegenübersteht. Dann gibt die Anzeigeeinrichtung 12 die Lage der Unwucht gegenüber der Abtasteinrichtung wieder, und es kann durch eine automatische Steuereinrichtung die Ausgleichseinrichtung entsprechend dieser Anzeige eingedreht werden. Such a readjustment device can be used to immediately to control a compensation device. It is z. B. after the measurement run by a automatic tracking device of the test object placed so that the attached to it Mark of the scanning device 1 faces. Then the display device 12 gives the position of the unbalance relative to the scanning device again, and it can be through a automatic control device the compensation device according to this display be screwed in.

Für den automatischen Ausgleich ist es oft erwünscht, daß die Ausgleichseinrichtung eine feste Lage beibehält und der Prüfling ihr gegenüber entsprechend der Unwuchtlage verstellt wird. Eine hierfür besonders geeignete Einrichtung zeigt Abb. 3. For automatic compensation it is often desirable that the compensation device maintains a fixed position and the test object in relation to it according to the unbalance position is adjusted. A device that is particularly suitable for this is shown in Fig. 3.

Die gezeigte Schaltung entspricht im wesentlichen derjenigen nach A b b. 1 und deshalb sind auch in beiden Abbildungen die gleichen Bezugszeichen verwendet. Die vom Rechteckumformer 5 abgenommene Spannung wird in diesem Fall einem Kompensationsglied 6 zugeführt, das den von 5 abgegebenen Strom bzw. die abgegebene Spannung mit einem festen Strom bzw. einer festen Spannung vergleicht. Die Differenzspannung steuert über den Verstärker 7 den Servomotor 8, welcher die Abtasteinrichtung so lange entlang dem gestrichelten Kreisbogen verstellt, bis der vom Rechteckumformer abgegebene Strom Null ist, bis also die von der Abtasteinrichtung und dem Unwuchtgeber abgegebenen Impulse aufeinanderfallen.The circuit shown corresponds essentially to that according to A b b. 1 and therefore the same reference numerals are also used in both figures used. The voltage taken from the square converter 5 becomes a Compensation element 6 is supplied, which the current or the emitted by 5 Compares voltage with a fixed current or voltage. The differential voltage controls the servomotor 8 via the amplifier 7, which controls the scanning device in this way adjusted for a long time along the dotted circular arc until that of the rectangular converter The current output is zero, until that of the scanning device and the unbalance sensor given impulses coincide.

Hierdurch wird erreicht, daß beim anschließenden automatischen Eindrehen des Prüflings 9 mit seiner Marke auf die Abtasteinrichtung durch eine entsprechende Vorrichtung die Winkellage der Unwucht im Raum immer die gleiche ist, und es ist möglich, die Einrichtung für den automatischen Ausgleich fest, z. B. in senkrechter Stellung, anzuordnen. Zum vollen automatischen Ausgleich braucht dann nur noch die Ausgleichseinrichtung, z. B. ein Fräser, entsprechend der vom Unwuchtgeber gemessenen Unwuchtgröße in seiner Bearbeitungstiefe gesteuert zu werden.This ensures that during the subsequent automatic screwing in of the test specimen 9 with its mark on the scanning device by a corresponding Device the angular position of the unbalance in space is always the same, and it is possible to fix the device for automatic compensation, e.g. B. in vertical Position to arrange. For full automatic compensation then only needs the Compensation device, e.g. B. a milling cutter, accordingly that of the unbalance transducer measured unbalance size to be controlled in its processing depth.

Sollen Meß- und Ausgleichsvorgang in zwei getrennten Maschinen erfolgen, so wird der von der Meßeinrichtung für die Lage abgegebene elektrische Wert zur Steuerung der Stellung für eine getrennte Abtasteinrichtung auf der Ausgleichsmaschine benutzt und der Prüfling automatisch mit seiner Marke auf diese Abtasteinrichtung eingedreht. If the measurement and compensation process is to be carried out in two separate machines, so the electrical value given by the measuring device for the position becomes Control of the position for a separate scanning device on the leveling machine used and the test item automatically with its mark on this scanning device screwed in.

Claims

Claims: 1. Arrangement for determining the unbalance position for Balancing machines with an electrical encoder to determine the unbalance forces respectively.

movements and an electrical scanning device for scanning a mark arranged on the rotating test object and a gate circuit for a constant direct current, d a - characterized in that the gate circuit both connected to the scanning device for the mark as well as to the unbalance sensor is such that the pulses taken from both for the position of the mark and the imbalance switch the constant direct current on and off one after the other and that the mean value of the direct current or a corresponding voltage for display is fed to a display device or control device.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that the marking device and pulse sharpeners known per se are connected downstream of the unbalance sensor.

3. Arrangement according to claims 1 and 2, characterized in that that known arrangement Provisions for the temporal shift of the pulses are provided.

4. Arrangement according to claim 1, 2 or 3, characterized in that the measurement of the mean value of the square-wave current or the square-wave voltage a compensation device takes place.

5. Arrangement according to one of the preceding claims, characterized in that that the scanning device is arranged adjustable for the mark and through the current delivered by the square-wave converter is adjusted until a specified output current is reached.

6. Application of the arrangement according to the preceding claims for automatic equalizing devices, characterized in that a control device the position of a compensation device based on the electrical values corresponding to the unbalance position. controls and at the same time an automatic tracking device the mark to a predetermined one Automatically adjusts position.

7. Application of the arrangement according to one of claims 1 to 5, for automatic compensation devices, characterized in that a control device the position of a scanning device according to the electrical values corresponding to the unbalance position for the mark controls, an adjusting device automatically controls the unbalance body sets the mark to the position of the scanning device and a fixed one Compensation device arranged at the position of the unbalance given by this scanning is.

Considered publications: German Auslegeschriften Nr.1103637, 1 639.