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Schaltanordnung für elektrische Auswuchtmaschinen Die Erfindung betrifft
eine Schaltanordnung für elektrische Auswuchtmaschinen, bei denen die in den beiden
Lagerebenen auftretenden Unwuchtkräfte durch kraftmessende elektromechanische Wandler
in je eine entsprechende Wechselspannung umgesetzt werden und eine auch für fliegendes
Auswuchten einrichtbare Spannungsteilerschaltung zur elektrischen Umrechnung der
in den Lagerebenen gemessenen Unwuchten auf zwei Ausgleichsebenen vorgesehen ist.
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Es ist eine Auswuchtmaschine mit kraftmessenden Gebern in den Lagerebenen
bekannt, bei welcher die in den Lagerebenen des Wuchtkörpers auftretenden Unwuchtkräfte
mittels elektromechanischer Wandler in entsprechende Wechselspannungen umgesetzt
werden, von welchen durch Spannungsteiler, die zwischen Kathode und Anode je einer
von einer der Gebersp annungen gesteuerten Röhre liegen, Teilspannungen abgegriffen
und zum Restmomentausgleich gegeneinandergeschaltet werden. Bei der bekannten Auswuchtmaschine
sind in jeder Lagerebene zwei um 900 gegeneinander winkelversetzte elektromechanische
Wandler in Gestalt von piezoelektrischen Quarzelementen vorgesehen. Jeder dieser
Geber liegt über einen Vorverstärker am Gitter einer Röhre. Parallel zu den Röhren,
also zwischen Anode und Kathode, liegen Potentiometer, an denen Teilspannungen abgegriffen
werden. Die so erhaltenen vier Teilspannungen - zwei für jede Lagerebene -werden
überlagert, und die Potentiometer werden zum Restmomentenausgleich empirisch - also
durch Eichläufe - eingestellt. Die an der Anode der Röhre abgegriffene Spannung
ist bekanntlich gegenüber der Spannung an der Kathode um 1800 phasenversetzt.
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Bei der Verstellung der Potentiometerabgriffe über die gesamte Länge
des Potentiometers erfolgt an einer Stelle eine Phasenumkehr. Dort wird die abgegriffene
Spannung zu Null.
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Es sind ferner Auswuchtmaschinen bekannt, bei denen für jede Lagerebene
eine den Lagerkräften entsprechende Wechselspannung erzeugt wird, die einem einzigen,
nach Maßgabe der gegenseitigen Abstände von Lager- und Ausgleichsebene voreinstellbaren
Spannungsteiler zugeführt wird, welcher aus einem einstellbaren Potentiometer und
zwei diesem vor- und nachgelagerten Widerständen besteht, von denen zur Umschaltung
der Ausgleichsebene wahlweise einer überbrückbar ist. Bekannte Auswuchtmaschinen
dieser Art gestatten jedoch keinen Nulldurchgang (Phasenumkehr) der abgegriffenen
Teilspannung. Dieser ist aber für »fliegendes« Auswuchten, also das Auswuchten von
Körpern, deren eine
Ausgleichsebene außerhalb der Lagerebene liegt, erforderlich.
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Wenn man bei Maschinen, bei denen die Einstellung der Spannungsteiler
nicht durch Eichläufe ermittelt wird, sondern rechnerisch aus den Abständen der
Lager- und Ausgleichsebenen solch einen »Nulldurchgang« vorsehen will, so muß man
dafür sorgen, daß die Lage des »Nullpunktes« sehr genau festliegt.
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Man kann dies dadurch erreichen, daß man die Geberspannung über Transformatoren
leitet, deren Sekundärwicklungen eine geerdete Mittelanzapfung ausweisen. Diese
Mittelanzapfungen stellen dann genau definierte Bezugspunkte dar, an welchen eine
Phasenumkehr erfolgt. Diese bekannten Anordnungen haben aber den Nachteil, daß in
den Transformatoren schwer beherrschbare und unter anderem frequenzabhängige Phasenverschiebungen
auftreten.
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Bei einer Anordnung der ersterwähnten Art - bei welcher der Spannungsteiler
parallel zu einer Röhre liegt - tritt dagegen der Nachteil auf, daß der Bezugspunkt
auf dem Spannungsteiler nicht genau festliegt und sich gegebenenfalls durch Röhrenalterung
od. dgl. ändern kann. Bei einer Auswuchtmaschine der bekannten Art, bei welcher
die Einstellung der
Spannungsteiler empirisch erfolgt, spielt das
keine Rolle. Dort kommt es lediglich darauf an, daß irgendwo ein solcher Nullpunkt
liegt, bei welchem eine Phasenumkehr erfolgt. Eine Übertragung einer solchen Anordnung
auf Auswuchtmaschinen, bei denen die Potentiometer nach den geometrischen Abmessungen
der Wuchtkörper einstellbar sind, bietet jedoch gewisse Schwierigkeiten.
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Es ist ferner bei Auswuchtmaschinen mit kraftmessenden Gebern und
elektrischem Restmomentenausgleich bekannt, den Verstärkungsgrad von Meßverstärkern
einstellbar zu machen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, unter Vermeidung der geschilderten
Nachteile eine Auswuchtmaschine mit voreinstellbaren Spannungsteilern zu schaffen,
welche die Einstellung »negativer« Teilspannungsverhältnisse und damit eine »fliegende«
Auswuchtung gestattet.
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Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Kombination folgender
an sich bekannter Merkmale: a) Zwei Spannungsteiler liegen zwischen Kathode und
Anode je einer von je einer Geberspannung gesteuerten Röhre; b) jeder Spannungsteiler
besteht aus einem einzigen nach Maßgabe der gegenseitigen Abstände von Lager- und
Ausgleichsebenen voreinstellbaren Potentiometer und zwei diesem vor- und nachgeschalteten
Festwiderständen, von denen zur Umschaltung der Ausgleichsebenen wahlweise einer
überbrückbar ist; c) der Verstärkungsgrad der Röhren ist durch Einstellglieder regelbar,
so daß das Verhältnis des Verstärkungsgrades im Anodenkreis zu dem im Kathodenkreis
gleich dem Verhältnis des nachgeschalteten Festwiderstandes im Spannungsteiler zum
Widerstand des Potentiometers gemacht werden kann; d) die Geberspannungen sind wahlweise
einzeln von der Meßanordnung abschaltbar.
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Wenn man bei einer solchen Auswuchtmaschine eine der Geberspannungen
abschaltet, z. B. durch Herausziehen eines üblicherweise vorhandenen Verbindungssteckers
zwischen dem Geber und dem Meßgerät, und wenn man gleichzeitig das entsprechende
Potentiometer in die eine Endstellung verdreht, so muß sich eine Anzeige Null unabhängig
von einer am Wuchtkörper vorhandenen Unwucht ergeben. Wenn sich eine von Null abweichende
Unwucht ergibt, so kann man durch Verstellen der Einstellglieder den Verstärkungsgrad
der Röhre einfach auf Nullanzeige nachjustieren und hat dann ein Masse- oder Erdpotential
auf einem ganz bestimmten Punkt des Spannungsteilers. Es ist zu bemerken, daß der
Verstärkungsgrad im Kathodenkreis praktisch Eins sein wird, während sich im Anodenkreis
ein größerer Verstärkungsgrad, z. B. von vier, ergibt. Bezogen auf die am Gitter
der Röhre anliegende Meßspannung U ergibt sich also am Spannungsteiler eine Einstellmöglichkeit
von bis +4. Das ist für praktisch alle denkbaren Anwendungsfälle ausreichend, da
ja die äußeren Ausgleichsebenen bei fliegendem Auswuchten stets nahe bei den benachbarten
Lagerebenen liegen müssen.
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Es ist im vorstehenden der Einfachheit halber von einer Röhre, von
Kathode, Anode und Gitter gesprochen worden. Diese Ausdrücke sollen so verstanden
werden,
daß sie auch äquivalente elektronische Bauelemente, z. B. Transistoren, und deren
entsprechende Elektroden sinngemäß umfassen.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt
und im folgenden beschrieben: F i g. 1 zeigt eine Schaltanordnung nach der Erfindung,
und Fig. 2 zeigt zur Veranschaulichung eine an sich bekannte Rechenvorrichtung zur
Ermittlung der Einstellwerte der Spannungsteiler.
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Mit 1 und 2 sind die beiden Geberwechselspannungen bezeichnet, welche
über Polumschalter 1, 2 und Siebglieder 3, 4 an Spannungsteilern 5, 6 anliegen,
die zu Justierzwecken dienen und deren Abgriffe mit den Steuergittern zweier Röhren
7, 8 verbunden sind. Ein Spannungsteiler 9 bzw. 10 liegt über Kopplungskondensatoren
11, 12 parallel zu den Röhren 7, 8, also zwischen Anode und Kathode derselben. Jeder
der Spannungsteiler besteht aus einem kontinuierlich einstellbaren Potentiometer
13 bzw.
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14, dem Festwiderständen 15, 16 bzw. 17, 18 vor-und nachgeschaltet
sind. Durch Schalter 19, 20 bzw.
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21, 22 ist zur Ebenenumschaltung in bekannter Weise wahlweise jeweils
einer der vor- oder nachgeschalteten Widerstände überbrückbar.
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Die an den Potentiometern 13, 14 abgegriffenen Spannungen sind über
Entkopplungswiderstände 23, 24 auf einen Kondensator 25 geschaltet, an welchen sich
der übliche Meßkreis anschließt.
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Die Phasenlagen der an Anode und Kathode abgegriffenen Spannungen
sind einander entgegengesetzt, so daß man also positive oder negative Teilspannungen
abgreifen kann. Letztere sind erforderlich bei sogenannten »fliegendem« Auswuchten,
wenn also, wie in F i g. 2 angedeutet, eine der Ausgleichsebenen außerhalb der Lagerebenen
liegt.
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Fig. 2 zeigt eine bekannte Rechenvorrichtung zur Ermittlung der Einstellwerte
der Potentiometer 13, 14.
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Die Grenze zwischen »positiven« und »negativen« Teilspannungen muß
bei Auswuchtmaschinen mit voreinstellbaren Spannungsteilern genau festliegen.
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Nun verhalten sich die Verstärkungen im Anoden-und Kathodenkreis der
Röhren 7, 8 etwa wie 4 : 1.
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Wählt man das Verhältnis der Widerstände 14 und 17 bzw. 13 und 16
entsprechend, so braucht man zur Einjustierung des Nullpunktes nur jeweils eine
der Geberspannungen abzuschalten, entweder durch einen entsprechenden Schalter oder
einfach durch Herausziehen der üblicherweise vorgesehenen Geberstecker. Stellt man
dann bei geöffnetem Schalter 20 den einen Potentiometerabgriff (13) in seine Endstellung,
so muß das Anzeigegerät der Maschine Null anzeigen, gleichgültig, welche Unwucht
der Wuchtkörper besitzt. Wenn das nicht der Fall ist, kann man dies durch Verstellen
der Justierpotentiometer erreichen. Dann hat man den Bezugspunkt genau an einer
vorbestimmten Stelle des Spannungsteilers, auch bei einer Ebenenumschaltung.
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Die beschriebene Anordnung gestattet auch eine sehr einfache Justierung
der Einstellskala. Nachdem bei geöffnetem Schalter 20 und Einstellung des Potentiometerabgriffs
in seine Endstellung (diese entspricht in dem angedeuteten Beispiel nach Fig. 2
dem Rahmenwert mit der Schlüsselzahl - 20) das Instrument auf Null abgeglichen ist,
wird der Schalter 20 geschlossen und durch Verstellung des Potentiometers 13 wieder
auf Null abgeglichen. Diese Potentiometerstellung
entspricht dem
Rahmenwert = 0. Man kann dann z. B. eine vorbereitete Skala b auch mit der entsprechenden
Schlüsselzahl (in dem angedeuteten Beispiel Schlüsselzahl + 20) auf diesen Punkt
einrichten und befestigen.
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Die angegebenen Rahmenzahlen nach F i g. 2 sind so beschaffen, daß
bei Betätigen des Polumschalters 1 oder 2 sich nur die Vorzeichen auf der zugehörigen
Einstellskala umkehren (Regler 13 oder 14), nicht aber die Ziffern ändern.
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Durch starke Gegenkopplung arbeitet die Anordnung sehr stabil. Sie
gestattet das Überstreichen eines Bereiches von -1 bis + 4. Durch Umpolung der Spannungen
1t 2 und durch Vertauschung der Schaltfolge der Schalter 19 und 20 bzw. 21 und 22,
wie angedeutet, kann man den Einstellbereich noch erweitern.