DE1208911B

DE1208911B - Auswuchtmaschine

Info

Publication number: DE1208911B
Application number: DESCH29152A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hack
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1961-02-01
Filing date: 1961-02-01
Publication date: 1966-01-13
Also published as: US3280638A; GB994895A; GB1034892A; DE1213142B

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

; PATENTAMT Int. α.:

GOIm

Deutsche Kl.: 42 k-33

Nummer: 1 208 911

Aktenzeichen: Sch 29152IX b/42k

Anmeldetag: 1. Februar 1961

Auslegetag: 13. Januar 1966

Die Erfindung bezieht sich auf eine Auswuchtmaschine zur Feststellung der Unwucht von Umlaufkörpern. Auswuchtmaschinen, auf denen die Unwucht bei überkritischen Drehzahlen gemessen wird, liefern Anzeigewerte, die von der gesamten während des Meßlaufs mit dem Unwuchtkörper schwingenden Masse abhängig sind. Wenn man die Masse der mitschwingenden Teile einer Auswuchtmaschine bei der Prüfung verschiedenartiger Wuchtkörper unberücksichtigt läßt, so wird der zufolge einer Unwucht U gemessene Ausschlag α der schwingfähigen Wuchtkörperaufnahme, die meistens als schwingende Lagerbrücke ausgestaltet ist, von der Masse G des Wuchtkörpers nach der Gleichung a = -^- beeinflußt. Es bedarf also, sobald ein andersartiger Wuchtkörper in die Auswuchtmaschine aufgenommen wird, eines Eichlaufs. Beim Eichlauf bringt man eine bekannte Unwucht am Wuchtkörper an und bestimmt deren Wirkung, um diese dann mit der im Meßlauf beobachteten Wirkung der unbekannten Unwucht zu vergleichen. Hierzu sind Eichlauf und Meßlauf notwendig. Der Eichlauf läßt sich jedoch einsparen, sofern man den stillstehenden Wuchtkörper gemäß einem bekannten Vorschlag durch eine wechselnde Kraft erregt und dabei Messungen vornimmt. Neuerdings wurde gefunden, daß man zu gleichen Ergebnissen kommt, wenn während des Wuchtkörpermeßlaufs hilfsweise eine Schwingungserregung E von bekannter Kraft, beispielsweise der Wirkung einer bekannten Unwucht U", die gleichzeitig und gleichphasig mit der gesuchten Unwucht U umläuft, auf die schwingende Umlaufkörperaufnahme der Auswuchtmaschine einwirkt. Dabei erhält man auf Grund der Umlaufkörperunwucht U einen meßbaren Ausschlag α und einen meßbaren Ausschlag α", hervorgerufen durch die bekannte Unwucht U". Es ergibt sich daraus

U , „ U"

a = — und a = .

G G

10 Auswuchtmaschine

Anmelder:

Carl Sehende Maschinenfabrik G. m. b. H.,

Darmstadt, Landwehrstr. 55

Als Erfinder benannt:
Heinrich Hack, Darmstadt

Ungestrichene Größen bezeichnen Unwuchten bzw. Kräfte, wohingegen zweifach gestrichene Größen sich auf die Hilfserregung beziehen. Einfach gestrichene Größen bezeichnen weiterhin die Wirkungen der Unwuchten, das sind Schwingungsausschläge oder ent- 45 UK sprechende elektrische Spannungen.

Das heißt, daß durch Quotientenbildung aus den durch Messung gefundenen Werten α und a" der Wert der Wuchtkörperunwucht unabhängig vom Wuchtkörpergewicht festgestellt werden kann. Wird die Hilfserregung nicht durch eine Unwucht erzeugt, so kann man die Erregung auch so bemessen, daß ihre Wirkung der der bekannten Hilfsunwucht gleich ist. Weiterhin ist bei der bisher üblichen Mehrebenenauswuchtung die Gewichtsverteilung im Wuchtkörper für die Größe der Lagerausschläge von Einfluß, so daß nicht nur mehrere Wuchtkörperläufe für die Eichung notwendig sind, sondern es muß auch die gemessene Gesamtunwucht richtig auf die zugehörigen Ausgleichsebenen verteilt werden. Man bedient sich dazu im allgemeinen des sogenannten elektrischen Rahmens. Hier greift nun ein anderer, jedoch noch nicht zum Stand der Technik gehöriger Vorschlag verbessernd ein. Er besagt, daß an jeder Wuchtkörpermeßebene oder -stelle eine bekannte Hilfserregung E mittels elektromechanischer Schwingungsumformer vorgenommen werden soll. Damit wird der Einfluß UU einer Unwucht UL an der einen Meßebene oder -stelle auf eine Unwuchtmessung an einer anderen Meßebene oder -stelle durch Vergleich der Einflüsse einer bekannten Erregung EL in der einen Meßebene oder -stelle mit dem Einfluß EU dieser Erregung auf eine andere Meßebene oder -stelle gefunden, nämlich

Dasselbe gilt für den Einfluß UR' einer

UL' EL'

Unwucht UR in der anderen Meßebene oder -stelle: UR ER

EK

Aus

U =

U	*_ U*
a	*~ a'*
a	. TT"

Daraus folgt:

UL = UU - ^EL

(D UR= UR

EU „ ER

ER!

509 778/165

3 4

Bei diesen beiden Vorschlägen werden zur Fest- sind ein Erreger 8 und eine Schwingungsaufnahmeeinstellung der von der Unwucht und der vom Hilfs- richtung, beispielsweise eine Tauchspule 9, einander erreger herrührenden Reaktionen der Wuchtkörper- z. B. diametral gegenüberliegend angebracht und jeder aufnahme je für sich in den Meßebenen bzw. -stellen durch eine Stange 10 bzw. 11 mit der Lagerbrücke 4 zwei winkelversetzte Schwingungsumformer benützt. 5 in Berührung. Am anderen Wellenende 2b des Mo-Dazu muß aber jede Wuchtkörperaufnahme in zwei tors 3' ist ein Hilfsgenerator 12 als Phasen- oder Richtungen schwingfähig sein, und die verschiedenen Winkellagengeber angeschlossen, der die Spule 13 Wuchtkörperaufnahmen einer Maschine müssen mög- eines Hallgenerators 14 über die Leitungen 15 speist, liehst gleich große Masse haben. Durch Verarbeitung Wenn dem Hallgenerator über die Leitung 17 die von zwei Meßwerten je Ebene wird die Unwucht er- io Tauchspulenspannung zugeführt wird, kann bekanntmittelt. lieh in den Ausgangsleitungen 19 und 20 eine der Un-

Demgegenüber betrifft die Erfindung eine Aus- wucht des Wuchtkörpers 1 proportionale Spannung wuchtmaschine mit elektromechanisch oder ähnlich gemessen werden. Gleichzeitig wird dem Erreger 8 aus wirkendem Schwingungsumformer und in dessen Meß- einer Stromquelle 21 über die Leitungen 22 und 23 ebene wirksamem Hilf sschwingungserzeuger mit einem 15 sowie einen einstellbaren Widerstand 24 Spannung die Umlauffrequenz ermittelnden Phasengeber und zugeführt. Dieselbe Spannung wie am Erreger 8 liegt einem Quotientenmesser, dem die Spannungen des über die Leitung 25 an der Wicklung 27 des zweiten Umformers und des Phasengebers zugeführt werden. Hallgenerators 28, der über die Leitung 29 ebenfalls Um die beiden Schwingungen zufolge unbekannter mit Tauchspulenspannung gespeist wird. Dadurch Unwucht und Hilfserregung zur Messung der unbe- 20 kann zwischen den Leitungen 31 und 32 eine dem Gekannten Unwucht heranziehen zu können, ist er- wicht des Wuchtkörpers umgekehrt proportionale findungsgemäß zwischen den Schwingungsumformer Spannung gemessen werden. Wenn nun die beiden und die daran angeschlossenen beiden Wicklungen Spannungen in einem Quotientenmesser, z. B. einem des Quotientenmessers je ein frequenzselektives Glied, Kreuzspulengerät 33, verglichen v/erden, so erhält wie z. B. ein Hallgenerator, geschaltet, von denen das 25 _{man als Meßgröße} der Unwucht U=^-E [vgl. voreine vom Phasengeber und das andere von der Span- ο
nung des Hilfsschwingungserzeugers gesteuert ist, stehende Gleichung (1)]. Bei dieser Auswuchtvordessen Frequenz von der Umlauffrequenz des auszu- richtung entfällt die Einstellung der Meßeinrichtung wuchtenden Körpers verschieden ist. Vorteilhaft ist auf eine Ausgleichsebene. Der Wuchtkörper wird auf es, die Intensität der der Hilfsschwingungserzeugungs- 30 die Wuchtspindel 2 a aufgebracht und der Antriebseinrichtung zugeführten Energie durch einen den motor 3' eingeschaltet. Nach dem Hochlauf wird von Wuchtkörper abtastenden Fühler einzustellen, um dem Instrument 33 die Unwucht mit dem durch die z. B. dem Gewicht des Wuchtkörpers entsprechende Hilfserregung gegebenen Maßstabsfaktor unmittelbar Toleranzen vorzugeben. Damit ist erreicht, daß dem angezeigt. Auch beim Auswechseln des Wuchtkörpers Wuchtkörper zugestandene Unwuchttoleranzen auto- 35 ist eine Justierung der Vorrichtung nicht erforderlich, matisch berücksichtigt werden können. Der der Schwingungserregungseinrichtung 8 vorge-

Die vorstehende Gleichung (1) zeigt, daß die Un- schaltete Widerstand 24 wird von einem nicht gewuchtanzeige abhängig von E ist. Wenn E, wie oben zeichneten Abfühlorgan, das z. B. die äußeren Konangenommen, konstant ist, dann wird die Größe von U türen des Wuchtkörpers abtastet, eingestellt. Damit

gegeben durch den Faktor Λ , der größer oder kleiner ⁴° jf <"f _t ^Er'^egu"^g ^\^k _t°?.^stai* sondern abhängig von

⁰⁶ a ' & der betreffenden Wuchtkorperform, so daß sich ToIe-

als 1 sein kann. ranzen, die abhängig von einer Wuchtkörpereigen-

Die Erläuterung der Erfindungseinzelheiten ge- schaft sind, automatisch einstellen lassen. So sind z. B.

schieht an Hand zweier Ausführungsbeispiele, die beim Sortieren von Kraftwagenreifen nach Unwucht-

durch die schematischen Abbildungen veranschaulicht 45 größe Toleranzen vorgeschrieben, die für 0,5 % des

sind. Reifengewichtes, bezogen auf den Reifendurchmesser,

A b b. 1 zeigt in schematischem Aufriß eine Aus- eine andere Kennzeichnung als für 0,7 °/₀ verlangen,
wuchtvorrichtung mit lotrechter Wuchtkörperauf- Durch die automatische Einstellung der Erregung nähme für Unwuchtausgleich in einer Ebene, an- ist der Meßwert direkt abhängig vom Durchmesser des wendbar unter anderem für die Klassierung von Kraft- 50 Reifens und kann deshalb zur Klassifizierung heranfahrzeugreifen. Solche Reifen prüft man, wenn sie aus gezogen werden. Daraus folgt, daß, wenn eine Toleranz der Presse kommen, üblicherweise auf Unwucht, dabei von z. B. zwei Teilstrichen des Zeigeranschlages am werden sie nach Güteklassen markiert und schließlich Meßinstrument 33 bei einem bestimmten Wuchtdemgemäß sortiert. Die Erregungsvorrichtung läßt körpergewicht festgelegt ist, diese »Zwei-Teilstrichesich hierbei beispielsweise so beeinflussen, daß sie 55 Toleranz« auch für Wuchtkörper mit anderem Gesichauf demjeweiligen Durchmesser des in der Wucht- wicht oder anderem Durchmesser oder beiden maßkörperaufnahme befindlichen Reifens einstellt. gebend ist.

A b b. 2 veranschaulicht in gleicher Weise eine Aus- In der Auswuchtmaschine für Mehrebenenausgleich

wuchtvorrichtung mit horizontaler Wuchtkörperauf- nach A b b. 2 läuft der Wuchtkörper 51 in Rollen-

nahme für Unwuchtmessung und -ausgleich in mehr 60 lagern 51a und 51b der schwingfähigen Lagerbrücken

als einer Ebene und 52a und 52b auf den Federpaaren 53 und 54 am

A b b. 3 ein Schaltschema für die Vorrichtung nach Maschinenbett 55. Mittels Konsolen 56c bzw. 57 c

A b b. 2. sind die an den Lagerbrücken 52 a und 52 b abtastenden

In A b b. 1 ist der Wuchtkörper 1' auf dem lot- Schwingungsaufnehmer 56, 57 auf dem Maschinenrechten oberen Wellenstumpf 2a'des Antriebsmotors 3' 65 bett 55 abgestützt. Jeder Aufnehmer ist mit doppelter aufgesetzt, der an der von den Federn 5 und 6 im Wicklung 56a, 56aa bzw. 57a, 57aa versehen. Der Gehäuse 7 in einer Richtung schwingfähig abge- Antrieb des Wuchtkörpers 51 erfolgt vom Motor 59 stützten Brücke 4 befestigt ist. An diesem Gehäuse über eine Gelenkwelle 58, die mit einer Skalenscheibe

Claims

5 6

58ö versehen sein kann. An das andere Motorwellen- wird. So verbleibt die Größe UR', die, mit dem ende sind zwei Phasengeber 59« und 59b mit verdreh- ~ ... ER , „ ,, . .,,,, _u. barem Stator angeschlossen. Das Schaltschema für die Quotienten-^-aus dem Hallgenerator 132 multiMeßeinrichtung dieser Maschine ist in A b b. 3 dar- pliziert, das Ergebnis UR im Meßgerät 144 liefert. Der gestellt. 5 im Meßgerät 145 festgestellte Wert entspricht UL,

Die Wicklungen 56a und 57a der Schwinsungsauf- ., , , ,, _1χ. ... ,. „,, ^ EL . nehmer 56 un<f57 werden gemeinsam mit den Wick- ^{weü er durch} Multipükaüon von UL mit ^ im lungen 103, 104 der Hallgeneratoren 113, 114 aus dem Hallgenerator 133 gefunden wurde. Stromnetz 100 über die Leitungen 101 mit Wechsel- Eine bei überkritischen Drehzahlen messende Ausspannung erregt (Hilfserregung). Die Wicklungen 56αα, io wuchtmaschine hat als Charakteristikum die Messung 51 aci setzen die Schwingungen der zugeordneten Lager- des Schwingungsausschlages, die mit ziemlich einbrücken 52a, 52b in elektrische Spannung um, die fachen Mitteln durchführbar ist. In vielen Fällen ist über die Leitungen 105 und 107 sowie die Stich- eine Verstärkung unnötig. Dieses Prinzip hat deshalb leitungen 109 und 111 ebenfalls den Hallgeneratoren allgemein Eingang in die Auswuchttechnik gefunden. 113,114 zufließen. Die Ausgangsleitungen 115,117 der 15 Vor längerer Zeit schon wurden aber Vorschläge ge-Hallgeneratoren sind durch die Leitung 119 mitein- macht, die Unwuchtkräfte in Auswuchtmaschinen, die ander und über den Gleichrichter 127 mit dem Netz 100 _mit unterkritischen Drehzahlen arbeiten, zu messen, verbunden. Von den Ausgangsklemmen des Hall- Diesem Verfahren wurde erneut Aufmerksamkeit generators 113 her entsteht in der Leitung 115 eine unter der Begründung gewidmet, daß damit die Unvon der Gesamtreaktion der Ebene der linken Lager- 20 wucht in einer von der schwingenden Masse und deren brücke 52a (A b b. 2) und der Einflußgröße der Hilfs- Verteilung unabhängigen Weise festgestellt werden erregung in der Ebene der rechten Lagerbrücke 526 könnte und für die Eliminierung der Einflüsse von der herrührende, von der Masse und Massenverteilung linken auf die rechte Ausgleichsebene und umgekehrt abhängige Spannung. Gleichermaßen ist in der Lei- kein Meßlauf mehr erforderlich sei, weil sich die tung 117 eine von der Gesamtreaktion der rechten 25 nötigen Maschineneinstellungen auf Grund der geo-Lagerbrücke 52b und der Einflußgröße der Hilfs- metrischen Wuchtkörperabmessungen durchführen erregung an der linken Lagerbrücke 52a herrührende, ließen. Dieses Prinzip der Unwuchtbestimmung hat von Masse und Massen verteilung des schwingenden jedoch beachtliche Nachteile. Die Beanspruchungen Systems abhängige Spannung vorhanden. Subtrahiert der Wuchtkörperaufnahmelager während des Wuchtman von den beiden Spannungsgrößen die der Hilfs- 30 körpermeßlaufs bewirken in der Auswuchtmaschine erregung entsprechende Spannung des Gleichrichters elastische Verformungen am Widerlager des Meßwert-127 über die Leitung 119, so verbleibt an den An- gebers, die den Meßwert fälschen. Da außerdem die Schlüssen 121 und 123 der mit Gleichstrom über die von der Unwucht herrührende, der Messung zugrunde Leitungen 128 gespeisten Divisionseinheiten 125, 126 gelegte Fliehkraft von der Drehzahl im Quadrat abje eine Spannung, die allein den Einflußgrößen ER' 35 hängig ist, bleibt man für jede Eichung gezwungen, die und EL' entspricht. Drehzahl in sehr engen Grenzen konstant zu halten.

Über die Leitung 128 wird, wie bereits erwähnt, den Das Kraftmeßprinzip ist also für die Auswuchtung

Divisionseinheiten 125 und 126 die gleichgerichtete mit veränderlicher Drehzahl, die z. B. für Auswucht-

Hilfserregungsspannung EL = ER zugeführt. In den programme mit verschiedenartigen Körpern benötigt

Spulen 130 und 131 der Hallgeneratoren 132 und 133 40 wird, unvorteilhaft. Durch die erfindungsgemäße Ent-

wird das Verhältnis J^ und -g- dargestellt. Diese ^jF¹S ist deshalb eine Auswuchtvorrichtung ge- EL ER - schaffen worden, die die Vorteile des einen wie des Ausdrücke sind je mit den Einflußgrößen UL' und UR' anderen Prinzips vereint und die Nachteile vermeidet, zu multiplizieren, um die reinen Unwuchtanteile UL Das Ergebnis ist eine Auswuchtvorrichtung, die unab- bzw. UR zu erhalten. Die durch die Leitungen 105 45 hängig von der Auswuchtfrequenz arbeiten kann und und 107 der Hallgeneratoren 134 bzw. 135 zugeführten die Feststellung der gesuchten Unwucht durch autoSpannungen enthalten Information über die Unwucht matischen Meßwertvergleich mit einer hilfsweisen in der Wuchtkörperfrequenz, nämlich Schwingungserregung von bestimmbarer Kraft bewirkt. Damit ist sowohl der Einfluß des Wuchtkörper-

in der Leitung 105 Information über die Un- ₅₀ gewichtes wie auch der Gewichtsverteilung aus der wucht UL sowie die Einflußgröße der Unwucht Messung ausgeschaltet, und vorbereitende Eichläufe von der rechten Seite UR', die dem Hallgenerator entfallen. Dabei kann, wenn die Kraft der hilfsweisen 134 zugeführt wird, Schwingungserregung oder eine ihrer Wirkung entin der Leitung 107 Information über die Unwucht sprechende Größe einstellbar ist, in oben dargelegter auf der rechten Seite UR sowie den Einfluß von 55 Weise auf Wuchtkörpereigenschaften, die mit ToIeder linken Seite UL' her. ranzen in Zusammenhang stehen, Rücksicht genommen

werden. Die Vorteilhaftigkeit aller dieser neuen Maß-

Durch Multiplikation dieser Spannungen mit den nahmen für die Auswuchttechnik ist offensichtlich. Spannungen der Phasengeber 59a und 59Z>, die über Außerdem sei darauf hingewiesen, daß die Verwirkdie Leitungen 136 und 138 zufließen, werden in den 60 lichung der Erfindung wesentlich einfachere Kon-Hallgeneratoren 134, 135 die Werte UL und UR' struktionen für die Wuchtkörperaufnahme zuläßt, sowie UR und UL' aus dem Frequenzgemisch ausgesiebt.

Über die Leitung 140 wird die Größe UL von der Patentansprüche:

aus dem Hallgenerator 134 kommenden Größe 65

UL — UL' subtrahiert. Gleichartiges geschieht mit der 1. Auswuchtmaschine mit elektromechanisch

Größe UR — UL' aus dem Hallgenerator 135, von oder ähnlich wirkendem Schwingungsumformer

der über die Leitung 142 die Größe UR subtrahiert und in dessen Meßebene wirksamem Hilfsschwin-

gungserzeuger mit einem die Umlauffrequenz ermittelnden Phasengeber und einem Quotientenmesser, dem die Spannungen des Umformers und des Phasengebers zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Schwingungsumformer (9) und die daran angeschlossenen beiden Wicklungen des Quotientenmessers (33) je ein frequenzselektives Glied, wie z. B. je ein Hallgenerator (14, 28), geschaltet ist, von denen das eine vom Phasengeber (12) und das andere von der Spannung des Hilfsschwingungserzeugers (8) ge-

steuert ist, dessen Frequenz von der Umlauffrequenz des auszuwuchtenden Körpers (1') verschieden ist.

2. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Intensität der Hilfsschwingungserzeugung durch einen den Wuchtkörper abtastenden Fühler einstellbar ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 260 390;
französische Patentschrift Nr. 1 201 955.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

509 778/165 1.66 © Bundesdruckerei Berlin