DE1423966B2

DE1423966B2 - Motorisch angetriebene Arbeitsmaschine, insbesondere Poliermaschine

Info

Publication number: DE1423966B2
Application number: DE19601423966
Authority: DE
Inventors: Georges Moirans Isere Könnet (Frankreich)
Original assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Current assignee: Compagnie de Saint Gobain SA
Priority date: 1959-05-06
Filing date: 1960-05-05
Publication date: 1969-10-09
Also published as: ES257843A1; DE1423966A1; US3130523A; FR1235975A; GB956443A

Description

Die Erfindung liegt auf dem Gebiet der motorisch angetriebenen Arbeitsmaschinen und betrifft solche Arbeitsmaschinen, die ein äußeren Kräften ausgesetztes, umlaufendes Maschinenteil aufweisen, wie beispielsweise Poliermaschinen.

Bei derartigen Arbeitsmaschinen tritt das Problem auf, die von außen auf den umlaufenden Maschinenteil ausgeübten Kräfte auszugleichen, um eine möglichst gleichmäßige Lagerbelastung und einen weitgehend schwingungsfreien Maschinenlauf zu erzielen.

Es ist bereits bekannt, Axialkräfte dadurch auszugleichen, daß entgegenrichtete magnetische Kräfte aufgebracht werden. Abgesehen davon, daß es sich hierbei um stets gleichgerichtete, nämlich ausschließlich in axialer Richtung wirkende Kräfte handelt, sind diese Kräfte darüber hinaus konstant, so daß sich eine derartige Anordnung nicht dazu eignet, das Auftreten von außen wirkender radialer und tangentialer Störkräfte auszugleichen.

Es sind darüber hinaus Anordnungen bekannt, die zum Auswuchten von für eine Drehbewegung bestimmten Prüfkörpern dienen. Hierbei werden die von dem Prüfkörper erzeugten, in radialer Richtung wirkenden Unwuchtkräfte durch ihnen entgegenwirkende Magnetkräfte kompensiert. Da die Vorrichtung lediglich zum Ausgleichen radialer Kräfte dient, kann sie nicht zum Ausgleichen anderer, nicht radialer Störkräfte benutzt werden.

Es besteht daher die Aufgabe, eine motorisch angetriebene Arbeitsmaschine zu schaffen, bei der die von außen auf einen umlaufenden Maschinenteil ausgeübten radialen und tangentialen Störkräfte ausgeglichen werden können.

Zur Lösung der Aufgabe wird erfindungsgemäß eine motorisch angetriebene Arbeitsmaschine mit einem äußeren Kräften ausgesetzten umlaufenden Maschinenteil, insbesondere eine Poliermaschine vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch die Verwendung elektromagnetischer Vorrichtungen, jedoch derart abgewandelt, daß diese in Abhängigkeit von der von dem Antriebsmotor der Arbeitsmaschine aufgenommenen Leistung auf den umlaufenden Maschinenteil einwirkende elektromagnetische Kräfte erzeugen.

Der besondere Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt darin, daß ein ruhiger Maschinenlauf und geringe Lagerbelastungen dadurch erreicht werden, daß die der Motorleistung etwa proportionalen, auf den umlaufenden Maschinenteil ausgeübten Störkräfte durch elektromagnetische Kräfte ausgeglichen werden, die in den Störkräften entgegengesetzter Richtung wirken und deren Größe den jeweiligen Störkräften angepaßt sind.

Zu den erfindungsgemäß angeordneten elektromagnetischen Vorrichtungen zählt mindestens ein mit regelbarer Stromstärke beaufschlagter Elektromagnet, der im Bereich außerhalb der Drehachse des umlaufenden Körpers angeordnet ist.

Die Elektromagnete sind vorzugsweise um den umlaufenden Körper bzw. einen mit diesem fest verbundenen Teil angeordnet.

Umgekehrt kann der Elektromagnet bzw. können die Elektromagnete an dem umlaufenden Maschinenteil selbst angebracht und mit diesem fest verbunden sein. In diesem Fall ist um die von den Elektromagneten beschriebene Kreisbahn eine Bahn aus mindestens teilweise ferromagnetische!!) Metall angeordnet.

Erfindungsgemäß können die Elektromagnete auch gleichmäßig über den Umfang eines ringförmigen, den umlaufenden Maschinenteil umgebenden Jochs verteilt sein.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand von Ausführungsbeispielen mit Bezug auf die Zeichnungen näher erläutert. In den Zeichnungen zeigen

Fig. 1 und 2 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung in axialem und radialem Schnitt,

ίο Fig. 3 eine Darstellung einer weiteren Ausführungsform der Vorrichtung im Schnitt,

Fig. 4 und 5 eine dritte Ausführungsform der Vorrichtung als Schnittdarstellungen in axialer bzw. radialer Richtung,

Fig. 6 und 7 eine vierte Ausführungsform der Vorrichtung als Schnittdarstellungen in radialer und axialer Richtung,

Fig. 8 eine schematische Darstellung der Anwendung einer beliebigen Ausführungsform der erfin-

ao dungsgemäßen Vorrichtung in einer Einrichtung zum Polieren einer Glasplatte.

Aus den Fig. 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung ersichtlich. Hier ist der motorisch angetriebene, äußeren Kräften ausgesetzte umlaufende Maschinenteil eine Welle 1. Ein Elektromagnet 2 wird von einem an der Welle 1 befestigten Arm 3 getragen. Der Strom wird dem Elektromagnet 2 durch nicht eingezeichnete Kontaktbürsten zugeführt.

Während der Rotation der Welle 1 bewegt sich der Elektromagnet 2 auf einer Bahn vor einem ringförmigen'Körper 4 aus ferromagnetische!« Werkstoff, ohne diesen zu berühren. Da der Elektromagnet 2 erregt ist, wird er von dem Ringkörper 4 angezogen und übt auf die Welle 1 eine radiale Kraft aus, deren Größe von der Stromstärke des die Welle 1 antreibenden, nicht eingezeichneten Motors abhängt. Die radiale Kraft läuft mit der Welle 1 um. Änderungen der Stärke des Erregerstroms verändern die radiale Kraft in einem vorbestimmten Maße.

Eine periodische Änderung bei einem Wellenumlauf kann auch ohne Änderung des Erregerstromes erreicht werden, nämlich durch Änderungen des Luftspaltes, d. h. des Abstandes zwischen dem Elektromagnet 4 und der Umlaufbahn. Die innere Form der Umlaufbahn ist dann nicht vollkommen kreisförmig, sondern weicht entsprechend der aufzubringenden veränderlichen Kraft mehr oder weniger von der Kreisform ab.

Bei der in F i g. 3 dargestellten Vorrichtung ist der Elektromagnet 2 gegenüber der Achse 1 derart geneigt, daß er auf die Welle 1 eine in Richtung des Pfeiles 5 gerichtete Kraft ausübt.

Damit bei Fehlen des Erregerstromes die auf die Welle ausgeübte Kraft gleich Null ist, wird, wie in F i g. 2 gestrichelt durch das Bezugszeichen 6 angedeutet ist. die Masse des Elektromagnets 2 und seines Tragarmes 3 durch ein normales Schwunggewicht ausgeglichen.

Bei der Ausführungsform nach den F i g. 4 und 5 ist die Vorrichtung umgekehrt angeordnet; Die Elektromagnete 2 sind auf dem gesamten inneren Umfang eines kreisförmigen Jochs 7 befestigt. Tn Fig. 5 sind nur sechs der gleichmäßig über den gesamten Umfang verteilten Elektromagnete dargestellt.

Die umlaufende Masse 7 a, auf die eine Ausgleichskraft ausgeübt werden soll, erstreckt sich längs eines

Teils des Umfanges. Sie ist an der Welle 1 mittels des Armes 3 befestigt.

Bei den in den Fig. 1 bis 5 dargestellten Vorrichtungen läuft die Ausgleichskraft mit dem Körper um. Es ist jedoch ebenso möglich, sie im Raum festzustellen, indem die umlaufende angezogene Masse als senkrecht zu der Achse stehende, mit dieser koaxialen Scheibe ausgebildet und die Elektromagnete nur über einen Teil des Umfangs verteilt werden.

In den ein diesbezügliches Ausführungsbeispiel be- ίο treffenden Fig. 6 und 7 ist ledigleich ein Elektromagnet dargestellt, und die Scheibe hat die Form einer Riemenscheibe 8, deren Radkreuz durch den Elektromagnet angezogen wird, wobei der Außenumfang der Scheibe eine für die Anziehung durch den Elektromagnet geeignete Form aufweist.

Der Bereich der Scheibe, auf den die Anziehung wirken soll, besteht aus ferromagnetischem Material.

Den verschiedenen Ausführungsformen der Erfindung liegt die gleiche Arbeitsweise zugrunde, die darin besteht, einen Fluß zu erzeugen, der gleichzeitig die umlaufende Masse und den ringförmigen Körper ' bzw. das äußere feste Joch durchdringt, die beide aus ferromagnetischem Material bestehen. Hierbei können alle bei Elektromotoren angewendeten technischen Maßnahmen zur Anwendung kommen, da es sich um das gleiche Problem handelt. Die im Zusammenhang mit den vorhergehenden Figuren als Elektromagnete bezeichneten Teile können die Form von Induktoren oder Motorankern aufweisen. Die in einem elektrischen Feld umlaufenden Bauteile sind Wirbelströmen ausgesetzt und werden daher vorzugsweise aus einer Vielzahl von Blattschichten ausgebildet, um Hystereseverluste zu vermeiden. Andererseits ist ohne weiteres ersichtlich, daß die in Fig. 3 wiedergegebene Vorrichtung zur Erzeugung einer gegenüber der mittleren Längsachse der Welle 1 geneigten Kraft sich in gleicher Weise auf die Vorrichtungen nach den F i g. 4 bis 7 anwenden läßt.

Da die auf den rotierenden Maschinenteil ausgeübten Anziehungskräfte vom Erregerstrom der Elektromagnete abhängen, läßt sich eine automatische Kompensation von Störkräften in allen Fällen herbeiführen, in denen eine Beziehung zwischen der Stromstärke des antreibenden Motors und den Störkräften besteht oder herstellbar ist.

Das ist z. B. bei der Anwendung der Erfindung auf eine Vorrichtung zum Polieren von Glas der Fall, die in Fig. 8 dargestellt ist. Hier besteht der umlaufende Maschinenteil aus einer von einem Motor 10 über eine Getriebestufe angetriebenen Kurbelwelle 9. Deren Kurbelarm 11 trägt eine Polierscheibe 12 mit einem Filzbesatz 13, der zum Polieren einer Glasscheibe 14 gegen diese gedrückt wird und auf dieser reibt.

Bei der Bewegung des Werkzeuges, das ein erhebliches Gewicht aufweist, treten beträchtliche Trägheitskräfte auf. Außerdem unterliegt das Werkzeug während der Arbeit Reibungskräften, deren Richtung zu derjenigen der Trägheitskräfte unter einem bestimmten Winkel steht. Die daraus resultierende Kraft überträgt sich auf die Welle und erzeugt Reaktionskräfte in den Lagern 15. Solange die Reibungskräfte konstant sind, läßt sich die resultierende Störkraft in manchen Fällen durch die Wirkung einer an geeigneter Stelle angebrachten Masse kompensieren. Sie ist jedoch nicht konstant, weil sie dem Reibungskoeffizienten Filz — Glas proportional ist, der aus vielen Gründen, beispielsweise infolge der Abhängigkeit von der Zufuhr des Poliermittels, der Polierphase usw. schwankt. Die Kompensation durch ein einfaches Gegengewicht ist daher nicht geeignet, einen Ausgleich herbeizuführen.

Im Gegensatz dazu bietet die elektromagnetische Ausgleichsbelastung eine einfache Lösung. Die von dem Motor aufgebrachte Leistung ist tatsächlich dem obenerwähnten Reibungswert und demzufolge der Reibungskraft proportional. Es genügt, die Erregung der Elektromagnete mit dem Motor zu verbinden, um eine automatische Kompensation zu erreichen. Diese Kopplung kann in erster Näherung eine einfache Proportionalität sein; sie wird genauer durch Berücksichtigung der Motorcharakteristik, der Magnetisierungskurve der Elektromagnete und aller weiteren analogen Einflußgrößen.

Claims

Patentansprüche:

1. Motorisch angetriebene Arbeitsmaschine mit einem äußreren Kräften ausgesetzten, umlaufenden Maschinenteil, insbesondere Poliermaschine, gekennzeichnet durch die Verwendung elektromagnetischer Vorrichtungen (2, 4; 2, la) zur Lagerentlastung, jedoch derart abgewandelt, daß diese in Abhängigkeit von der von dem Antriebsmotor (10) der Arbeitsmaschine aufgenommenen Leistung auf den umlaufenden Maschinenteil (1, 9) einwirkende elektromagnetische Kräfte erzeugen.

2. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (2) um den umlaufenden Maschinenteil (1) bzw. den mit diesem fest verbundenen Bauteil (3, 7 a) stationär angeordnet sind.

3. Arbeitsmaschine nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß der bzw. die Elektromagnete (2) an dem umlaufenden Maschinenteil (1) bzw. an einem mit diesem fest verbundenen Bauteil (3) angeordnet sind und um die von dem bzw. von den Elektromagneten (2) beschriebene Kreisbahn eine Bahn (4) aus ferromagnetischem Metall angeordnet ist.

4. Arbeitsmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromagnete (2) gleichmäßig über den Umfang eines ringförmigen, den umlaufenden Körper (1, 3, 7 a) umgebenden Jochs (7) verteilt sind.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen