DE1207638B - Kontrollvorrichtung fuer Sortiermaschinen von Waelzlager-Kugeln - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Ο.:

Nummer:
Aktenzeichen: Anmeldetag: Auslegetag:

GOIb

Deutsche KL: 42 b-26/01

B54433IXb/42b
14. August 1959
23. Dezember 1965

Die Erfindung betrifft eine Kontrollvorrichtung für Sortiermaschinen von Wälzlager-Kugeln.

Bei Sortiermaschinen von Wälzlager-Kugeln findet ein Kugelabwälzverfahren Anwendung, bei dem die zu prüfende Kugel durch zwei Kegelrollen mit einem bestimmten Scheitelwinkel und mit gemeinsamem Scheitel gedreht wird und bei dem die Kugel durch eine Stützrolle und eine Andrückrolle abgestützt wird. Aussortiert wird die Kugel dann, wenn die Kugel sich infolge eines Formfehlers nicht mehr in der Kontrollvorrichtung dreht, weil sich der Formfehler gegen die Andrückrolle oder die Stützrolle gelegt hat, dort im Stillstand verharrt und dort einschnappt. Die Kugel mit dem Formfehler kann dann nicht durch die Kontrollstelle hindurchgehen.

Bei der Kugelkontrolle mit einer derart ausgeführten Einrichtung hat sich jedoch der Fehler gezeigt, daß Kugeln mit einem größeren Formfehler fälschlich in den Behälter für die guten anstatt in den Behälter für die fehlerhaften aussortiert werden. Dies kommt dadurch zustande, daß der Formfehler der Kugel an der einen oder der anderen Kegelrolle einschnappt, so daß die Gesetzmäßigkeit des Abwälzens zwar gestört wird, die Kugel aber nicht zum Stillstand kommt. Vorschläge zur Behebung diesen Nachteils führten zu keinem befriedigendem Ergebnis. Sie setzten nämlich voraus, daß die Kugel und mit ihr auch die Andrückrolle 4 im obenerwähnten Fall zum Stillstand kommt. Versuche ergaben jedoch, daß die Kugel nur dann stillgesetzt wird, wenn der Formfehler an der Andrückrolle oder der Stützrolle einspringt. Springt der Formfehler jedoch an einer der Kegelrollen ein, so setzt die zweite Kegelrolle die Kugel weiter in Drehung. Die Kugeldrehachse ist dann jedoch nicht die ursprüngliche Drehachse, sondern eine andere Drehachse, welche durch die Stelle des Einspringens des Kugelfehlers an der rechten Kegelrolle und durch die Kugelmitte hindurchgeht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Kontrollvorrichtung für Sortiermaschinen von Wälzlager-Kugeln zu schaffen, bei der auch die fehlerhaften Kugeln, die an den Kegelmantelflächen der Antriebsrollen einschnappen, ebenfalls der Aussortierung zugeführt werden.

Die Erfindung geht dabei von der Erkenntnis aus, daß fehlerhafte Kugeln, die an den Kegelmantelflächen der Antriebsrollen einschnappen, sich zwar auch weiterdrehen, sich aber um eine andere Achse weiterdrehen. Durch die Drehbewegung der fehlerhaften Kugel läuft die Andrückrolle und die Stützrolle der Kontrollvorrichtung mit einer anderen Drehzahl als bei einer fehlerfreien Kugel.

Kontrollvorrichtung für Sortiermaschinen von
Wälzlager-Kugeln

Anmelder:

Blanicke strojirny, narodni podnik,

Vlasim (Tschechoslowakei)

Vertreter:

Dipl.-Ing. A. Spreer, Patentanwalt,

Hannover, Abbestr. 20

Als Erfinder benannt:
Ivan Stloukal, Prag

Die Erfindung löst die Aufgabe dadurch, daß die Andrückrolle der Läufer eines Miniaturgenerators G ist, dessen Ausgang an den Eingang eines an sich bekannten Niederfrequenz-Diskriminators geschaltet ist und dem Niederfrequenz-Diskriminator elektrische Steuerkreise der Sortiermaschine nachgeschaltet sind.

Mit der erfindungsgemäßen Kontrollvorrichtung

ist es möglich, der Sortiermaschine auch dann durch die elektrischen Steuerkreise das Signal zur Aussortierung einer Kugel zu geben, wenn die Kugel sich zwar dreht, aber mit einer geringeren Drehzahl als die fehlerfreie Kugel sich dreht. Auf diese Weise werden die fehlerhaften Kugeln sämtlich aussortiert.

Als Niederfrequenz-Diskriminator können verschiedene bekannte Niederfrequenz-Diskriminatoren verwendet werden. Diese Niederfrequenz-Diskriminatoren sind bekannte Einrichtungen zur Drehzahlregelung von elektrischen Maschinen, bei der die zu regelnde Größe als Wechselspannung abgebildet ist. Sie sind gekennzeichnet durch die Ausnutzung der frequenzverhältigen Verknüpfung dieser Wechselspannung mit der zu regelnden Größe, indem die Wechselspannung einem auf den Sollwert der Regelung abgestimmten Verhältnisgleichrichter zugeführt wird, der bei Abweichung des Istwertes von dem Sollwert nach unten oder oben eine fehlerverhältige Gleichspannung als regelnde Größe erzeugt. Dabei kann die Schwingkreisspule des Verhältnis-Gleichrichters auf zwei magnetisch nicht gekoppelte Teilaggregate aufgeteilt sein, von denen das erste den mit der Anzapfung versehenen Mittelteil und das zweite die an

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den Mittelteil anschließenden Außenteile der Spule ersetzt. Die Niederfrequenz-Diskriminatoren können auch Einrichtungen sein, bei denen die von dem Schwingungskreis mit der Normaleigenfrequenz abgeleitete Wechselspannung als auch die zu prüfende Wechselspannung dem Steuergitter einer Elektronenröhre zugeführt werden, in deren Anodenkreis eine Gleichstromspannung liegt.

In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung schematisch dargestellt.

F i g. 1 stellt den Aufriß der erfindungsgemäßen Einrichtung,

F i g. 2 den teilweisen Schnitt durch die Andrückrolle mit dem Generatorläufer, F i g. 3 das Vektor-Spannungsdiagramm,

F i g. 4 den Differenzverlauf der Diskriminator-Eingangsspannung,

F i g. 5 das Schaltschema und

F i g. 6 den Seitenriß der erfindungsgemäßen Einrichtung dar.

In Fig. 1 ist die Kontrollvorrichtung dargestellt: Die zu prüfende Kugel wird von den Rollen 1 und 2 mit Kegelmantelflächen angetrieben, gegen die sie durch die Andrückrolle 4 gedrückt wird. Ein Stützrad3 (Fig. 6) sorgt dafür, daß die Kugel nicht aus der Vorrichtung herausspringt.

Die Berechnung der Drehzahl n_v der Andrückrolle 4 kann für die Bewegung der fehlerhaften und der fehlerfreien Kugel abgeleitet werden für den Fall des gesetzmäßigen Abwälzens bei einer fehlerfreien Kugel, das ist um die Achse O (Fig. 1):

n_v = η

d' ' D ⁿ ' D '

η = Drehzahl der Kegelrollen 1, 2,

tip — Drehzahl der Andrückrolle 4,

d = Kugeldurchmesser,

D = Andrückrollendurchmesser,

35

40

]/2'

für den Fall eines Abwälzens der fehlerhaften Kugel, das ist um die Achse O' (Fig. 1):

rip' — η

d' d'

= η

d'^z 1 T ~D

d²' =

Tip

d²

T'ⁿ'~D

55

60

Tip = -γ · Tip.

Die Richtigkeit dieser theoretischen Ableitung wurde durch praktische Versuche bestätigt.

Die Andrückrolle 4 ist als Läufer eines Miniaturgenerators mit einem Dauermagneten ausgebildet. Seine Ausführung ist in F i g. 2 dargestellt. Auf dem Stator 7, welcher mit einem Polschuh 10 versehen ist, ist die zylindrische hochohmige Spule 8 aufgewickelt. Auf dem Stator 7 ist weiter ein Dauermagnet vorgesehen. Die Andrückrolle 4, welche zugleich den Läufer darstellt, ist mit einem Läuferpolschuh 9 versehen und in zwei Miniaturlagern 6 gelagert.

Stellt/? die Anzahl der Polschuhe und n_v die Läuferdrehzahl dar, dann ist die Generatorfrequenz

f = p-np.

Die Magnetisierung des Dauermagneten besitzt einen solchen Wert, daß die Läuferspannung bei der Nenndrehzahl nur 0,25 bis 0,3 V erreicht. Dem Läufer wird keine Leistung entnommen. Seine Spannung wird weiter durch eine Elektronenröhre verstärkt. Dadurch erzielt man einen sehr leichten Gang des Läufers, ohne das Drehen der Kugel ungünstig zu beeinflussen.

Die Läuferspannung wird in einer mit einer steilen Pentode versehenen Verstärkerstufe verstärkt und seine Frequenz durch einen Niederfrequenz-Diskriminator, welcher zu diesem Zweck geeignet eingeschaltet ist, weiter kontrolliert. An dem Ausgang liefert der Niederfrequenz-Diskriminator an den Punkten 12 und 13 gegenüber dem Punkt 11 zwei Gleichspannungen gleicher Polarität (F i g. 5). Der Verlauf ihrer Differenz in Abhängigkeit von der Frequenz ist in F i g. 4 dargestellt. Ein solcher Ausgang entspricht dem Ausgang eines Gleichstrom-Symmetrieverstärkers, welcher für die Aussehenskontrolle verwendet und für die Beherrschung der vorgeschlagenen Steuerkreise, die die Ausgangsspannung der beiden Kontrollstellen auswerten, geeignet ist.

Die Steuerkreise arbeiten derart, daß die Kugel dann als fehlerhaft bezeichnet wird, wenn die Spannung des Punktes 13 gegenüber dem Punkt 12 von einem negativen zu einem positiven und umgekehrt übergeht. Die Spannung des Punktes 12 gegenüber dem Punkt 13 geht von einem positiven zu einem negativen Wert über, d. h. in jenem Augenblick, wo der Spannungsunterschied zwischen beiden Punkten einen Nullwert erreicht.

Die ganze Einrichtung arbeitet folgendermaßen (Fig. 3) und 5): Die durch die ElektronenröhreE₁ verstärkte Läuferspannung kommt an das Gitter der Röhre E₂, welche als Phasenwandler eingeschaltet ist. An den Widerständen J?₃, R₃' herrschen gleich große, jedoch um 180° phasenverschobene Spannungen (Vektor F₁ und V₁). An dem Widerstand R₄, des frequenzabhängigen Spannungsteilers C₁-A₄ ist der Vektor F₂ und ähnlich an dem Widerstand i?₄' des Spannungsteilers R₄ ¹—C₁ ist der Vektor F₂'. Mittels der Widerstände R₅, R₅ wird die Spannung F₃ ausgebildet, welche dem Gitter der Röhre E₃ zugeführt wird. Die geeignet verstärkte Spannung F₃' wird den gemeinsamen Kathoden der Detektionsdioden E_t, E₅ zugeführt. Der Anode der einen Diode is₄ wird die Spannung F₁ und der Anode der zweiten Diode E₅ die Spannung V₁ zugeführt. Es liegt somit an der Diode JE₄ die Vektorsumme der Spannungen F₁ und F₃', d. h. die Spannung F₄. An der Diode E₅ liegt die Vektorsumme der Spannungen F₁' und F₃', d. h. die Spannung F₄'. Diesen Spannungen entsprechen die Ausgangs-Gleichspannungen zwischen den Ausführungen 11 und 12 und zwischen den Ausführungen 11 und 13.

Aus dem Vektordiagramm geht hervor, daß für

den Winkel « = 45°, das ist für - = R₄ und 1

0 k C₁

der Winkel β = 90° ist und der

-ι

Spannungsunterschied zwischen den Punkten 12 und 13 gleich Null ist.

Für ω > wjc (/ > fk) ist der Punkt 12 gegenüber Punkt 13 positiv;

für ω < (oje (/ < fk) ist der Punkt 12 gegenüber Punkt 13 negativ.

Für die richtige Kontrolle des Drehens ist es notwendig, daß die Frequenz/*, bei welcher der Diskriminator einen Nullunterschied der Ausgangsspannungen liefert, kleiner ist als die Generatorfrequenz beim gesetzmäßigen Abwälzen der Kugel (reine Frequenz ist f_n) und größer ist als seine Frequenz bei einem Formfehler, welcher an der Kegelrolle einspringt (jfn\ ·

Der Diskriminator versagt allerdings, wenn die Frequenz bis auf Null sinkt. Dann liefert er am Ausgang keine Spannung.

Bei der Sortiermaschine kann es jedoch vorkommen, daß der Formfehler der Kugel augenblicklich nach dem Einschieben der Kugel an die Kontrollstelle einspringt und ein Drehen der Kugel überhaupt nicht zustande kommt. Dann dreht sich auch der Läufer nicht und liefert keine Spannung.

Damit auch in diesem Falle der Diskriminator richtig die Kugel als fehlerhaft bezeichnet, wird dem Schirmgitter der Pentode E₁ über ihren Blockkondensator ein Teil der Heizspannung über den Spannungsteiler R₁-R₂ von einer Heizfrequenz 50 c/sec, welche

stets niedriger als y fn ist, zugeführt. Beim stillstehenden Generator verarbeitet somit der Diskriminator eine kleinere Netzfrequenzspannung, welche bewirkt, daß die Kugel verläßlich als fehlerhaft ausgeschieden wird.

Die Bedienung der erfindungsgemäßen Kontrolleinrichtung ist sehr einfach; je nach dem Durchmesser der Kugeln, welche sortiert werden sollen, schaltet man auf die geeignete Größe der Kondensatoren C₁, C₁' um. Ansonsten benötigt die Einrichtung kein Einstellen und während des Betriebes keine Bedienung und Kontrolle. Sie arbeitet vielmehr ganz automatisch.

Die Arbeit mit der erfindungsgemäßen Einrichtung beseitigt die Nachteile aller bisherigen Kontrollarten von Wälzlager-Kugeln. Sie ist auch in betrieblicher Hinsicht viel besser und schließt vorteilhaft an die übrige elektronische Einrichtung der Sortiermaschine an. Ein längerer Versuchsbetrieb dieser Einrichtung bestätigt alle ihre Vorteile.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Kontrollvorrichtung für Sortiermaschinen von Wälzlager-Kugeln, bei der die zu prüfende Kugel mittels einer Andrückrolle gegen zwei auf einer gemeinsamen Achse rotierende Rollen mit Kegelmantelflächen mit gemeinsamem Scheitelpunkt gedrückt ist und durch eine seitliche Stützrolle abgestützt ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Andrückrolle (4) der Läufer (9) eines Miniaturgenerators (G) ist, dessen Ausgang an den Eingang eines an sich bekannten Niederfrequenz-Diskriminators geschaltet ist, und dem Niederfrequenz-Diskriminator elektrische Steuerkreise der Sortiermaschine nachgeschaltet sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschriften Nr. 428 643, 918 416;

   deutsche Auslegeschriften Nr. 1 003 840, 1 038 190;

   deutsche Patentanmeldung S 23422 VIIIb/21c (bekanntgemacht am 16. 4.1953);

   tschechoslowakische Patentschriften Nr. 85197, 028, 87 029, 87 089.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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