DE1473448B2 - Vorrichtung zur Messung der Unwucht eines Drehkörpers - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Mes- zur Erzeugung von Rechteckspannungen für Meßsung der Unwucht eines Drehkörpers mittels eines und Auswerteinrichtungen bei Auswuchtmaschinen Bezugssignals und eines Unwuchtsignals, die mit der beschrieben, bei dem aus einem nadeiförmigen Ab-Drehzahl des Körpers synchronisiert sind, wobei die tastimpuls zwei spiegelbildliche Sägezahnspannungen Phasenverschiebung des einen Signals gemessen wird, 5 abgeleitet werden, aus denen wiederum zwei um die zur Einstellung einer vorgegebenen Phasen- immer genau 90° phasenverschobene Rechteckspanbeziehung zwischen beiden Signalen erforderlich ist, nungen gebildet werden. Dieses bekannte Verfahren sowie mit einem Phasendifferenz-Meßgerät zur Er- unterscheidet sich von der Erfindung in prinzipieller zeugung eines der Phasendifferenz zwischen den zwei Weise durch das Fehlen eines zweiten Signals vom Signalen entsprechenden elektrischen Ausgangssignals 10 Drehkörper und durch die starre, nicht veränderbare und einen Phasenschieber, durch den die Phase des Phasenlage zwischen den beiden Signalen.
Bezugssignals geändert werden kann. Weiterhin ist eine Anordnung bekannt, die es ge-

Bei Vorrichtungen zur Messung der Unwucht eines stattet, durch Impedanzveränderung mit Hilfe von in Drehkörpers ist es bekannt, ein mit der Drehzahl des jeder Phase antiparallelgeschalteten Trioden die Körpers synchronisiertes Bezugssignal und ein eben- 15 Phase zwischen den Eingangs- und Ausgangswechselfalls synchronisiertes, von der Unwucht des Körpers spannungen, beispielsweise in einem Dreiphasenabhängiges Unwuchtsignal zu erzeugen und die system, zu verändern, wozu jeweils ein Gitter einer Phasenverschiebung zu messen, die für ein Signal er- Triode mit einer Steuergleichspannung beaufschlagt ,forderlich ist, um die beiden Signale in eine vorge- wird. Diese hier angewendete Art der Phasenvergebene Beziehung zu bringen. So ist eine Anordnung 20 Schiebung zwischen dem Eingangs- und Ausgangsbekannt, bei der zur Messung des Ortes und der kreis gibt jedoch keine Anregung für die Phasenein-Größe der Unwucht eines Körpers zwei um 90° stellung und -nachführung mit Hilfe einer der Sägephasenversetzte Signale einem Wattmeter und einem zahnspannung überlagerten Gleichspannung bei der Scheinleistungs-Meßgerät parallel zugeführt werden. Messung von Unwuchten an Drehkörpern, wie es bei

In diesen bekannten Vorrichtungen werden ent- 25 der vorliegenden Erfindung der Fall ist.
weder elektromechanische oder von Hand zu betäti- Es ist auch eine Anordnung zum Auswuchten von gende Systeme verwendet, die zahlreiche Nachteile Kurbelwellen oder ähnlichen Werkstücken bekannt, aufweisen. Bei den bekannten, von Hand zu betäti- Dabei wird in der Ebene eines Gegengewichtes der genden Systemen wird die Größe der Unwucht durch Kurbelwelle das Unwuchtsignal durch einen elektro-Ablesen eines Meßinstrumentes, beispielsweise eines 30 magnetischen Aufnehmer aufgenommen und in einem Wattmeters, bestimmt. Ein derartiges Meßinstrument phasenempfindlichen Schaltkreis mit einer phasenführt mechanische Bewegungen aus und ist Trag- empfindlichen Gleichrichterbrücke mit einem Refeheits- und Reibungseinflüssen unterworfen, wodurch renzsignal überlagert, das von einem mit der Kurbel-Zeitverzögerungen entstehen und die Genauigkeit welle synchron umlaufenden Dynamomotor abgedes Systems begrenzt wird. Ferner wird die Winkel- 35 griffen wird. Mit Hilfe dieses phasenempfindlichen lage der Unwucht in solchen Systemen durch Ver- Schaltkreises wird die Größe der Unwucht in zwei wendiuog einer synchron mit der Drehung des Werk- um 90° versetzte Komponenten zerlegt, und entstückes aufleuchtenden Stroboskoplampe festgestellt. sprechend wird an um 90° versetzten Stellen der Dadurch können bestimmte Winkelortsmarken auf Kurbelwelle Material abgenommen. Bei dem hier dem Werkstück hervorgehoben werden, wenn die 40 verwendeten phasenempfindlichen Schaltkreis wird Wattmeteranzeige auf Null gebracht ist. Der ange- im Gegensatz zur Erfindung zur Unwuchtmessung zeigte Winkel gibt dann die Lage der Unwucht an. von sinusförmigen Wechselspannungen und nicht In diesem Falle muß jedoch das System von Hand von sägezahn- bzw. rechteckförmigen Wechselspanso abgestimmt werden, daß es mit der Drehzahl des nungen Gebrauch gemacht. Dadurch ist eine sehr Werkstückes synchronisiert ist, da das System bei 45 genaue Bestimmung von Lage und Größe der Unjeder anderen Frequenz ein unzuverlässiges Aus- wucht bei dieser bekannten Anordnung nicht gangssignal liefern würde. möglich.

In entsprechender Weise kann mit Systemen, die Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer ein

elektromechanische Vorrichtungen mit Servomotoren elektronisches System verwendenden Vorrichtung der

und Verstärkern verwenden, das Problem der von 50 eingangs angeführten Gattung, das besonders einfach

Reibungs- und Trägheitseinflüssen herrührenden Un- aufgebaut ist, betriebssicher arbeitet und eine Besei-

genauigkeiten nicht gelöst werden. tigung der von der Trägheit und Reibung herrühren-

Es ist bekannt, dieses Problem durch Verwendung den Nachteile ermöglicht.

von Systemen mit hoher Verstärkung zu lösen, aber Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, ein Signal kann nur bis zu einer bestimmten Grenze 55 daß in an sich bekannter Weise mittels eines Sägeverstärkt werden, da es dann unstabil wird. In all zahngenerators aus dem Bezugssignal eine Sägezahnden Fällen, bei denen das Signal auf Grund eines spannung gleicher Frequenz gebildet wird, jedoch geringen Fehlers relativ schwach ist, kann das Signal derart, daß die Sägezahnspannung mittels eines binicht so groß sein, daß die Trägheits- und Reibungs- stabilen Schaltkreises in Rechteckimpulse umgeeinflüsse überwunden werden, und dieses Signal 60 wandelt wird, daß die Rechteckimpulse differenziert kann auch nicht weiter verstärkt werden, ohne un- werden, und daß der bei Sperrung des einen Schaltstabil zu werden. elementes des bistabilen Schaltkreises erzeugte diffe-

Aus der Auswuchttechnik ist es bekannt, aus dem renzierte Impuls durch Änderung der mittleren Span-Bezugssignal eine Sägezahnspannung gleicher Fre- nung der Sägezahnspannung mittels einer veränderquenz für die Messung der Unwucht zu gewinnen, 65 baren Vorspannungsquelle des bistabilen Schaltjedoch erfolgen die Auswertung und weitere Ver- kreises in der Phase verschoben wird. Vorzugsweise arbeitung dieser Spannung in anderer Weise als bei besteht die Vorspannungsquelle aus einer Gleichder vorliegenden Erfindung. So wird ein Verfahren stromquelle mit einem einstellbaren Widerstand.

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Nach einer weiteren vorteilhaften Ausführungs- anordnung 32 wie beispielsweise nach USA.-Patent

form der Erfindung ist zur Phasenverschiebung ein 2 988 918 zugeführt. Der Gleichrichter 32, der auch

Meßkreis vorgesehen, dem die Ausgangsgröße des als Chopperrelais bezeichnet werden kann, kann eine

als Synchrongleichrichter ausgebildeten Phasendiffe- Spannung mit einem Bezugssignal, welches in diesem

renz-Meßgeräts zugeführt wird und der in Abhängig- 5 Fall das Rechteck-Steuersignal 30 ist, gleichrichten,

keit von dieser Ausgangsgröße die Gleichstromvor- Die Synchrongleichrichtung ergibt eine vorteilhafte

spannung für den bistabilen Schaltkreis regelt. Filterung der Unwuchtmessung, da die mittlere Aus-

Eine andere vorteilhafte Ausführungsform der Er- gangsspannung von allen geraden Harmonischen findung zeichnet sich dadurch aus, daß der Meßkreis Null ist und die von allen ungeraden Harmonischen zwei Trioden enthält, die an ihrem Gitter von der io weitgehend reduziert wird. Das Impulsformungsnetz-Ausgangsgröße des Synbhrongleichrichters gesteuert werk 24 erhöht zunächst die Größe des Bezugssignals werden und in deren Anodenkreisen je eine Relais- 22, verstärkt und formt dieses dann in einem Verspule liegt, und daß die Relais die Gleichstromvor- stärker und Impulsformer 34, so daß ein schmaler spannung für den Schaltkreis so steuern, daß die Im- positiver Impuls 36 zum Anstoßen eines Multivibrapulse in Phase mit dem Unwuchtsignal gebracht 15 tors 38 entsteht. Dieser Multivibrator 38 erzeugt zwei werden. rechteckf örmige Ausgangssignale 40 konstanter Breite.

Schließlich kennzeichnet sich eine weitere vorteil- Eines dieser Signale 40 speist ein Anzeigegerät 42, hafte Ausgestaltung der Erfindung dadurch, daß das das die Drehzahl des Werkstücks 10 anzeigt. Das Bezugssignal, ausgehend von der Lage, in der es mit andere Signal 40 wird durch einen Impulsformer 44 der» Unwuchtsignal in Phase ist, um 90° verschoben 20 differenziert, um sowohl einen positiven Impuls 46 und einem zweiten, auch das Unwuchtsignal auf- als auch einen negativen Impuls 48 abzuleiten. Der .nehmenden Gleichrichter zugeführt werden kann, der positive Impuls 46 triggert einen Sägezahngenerator ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe ein Maß und Verstärker 50, von dem ein Sägezahnsignal 52 fi|r den Betrag der Unwucht des Drehkörpers ist. _mit konstanter Amplitude abgeleitet wird. Das Säge-Zwei Ausführungsformen der Erfindung werden 25 _Zahnsignal52 wird einem Schaltkreis, wie z.B. der im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert. bistabilen Schaltung 54, zugeführt, der ein Ein-Aus-

F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Ausfüh- Ausgangssignal 55, wie nachstehend beschrieben, er-

rungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung; zeugt. Das Ausgangssignal 55 hat Einschalt- und

Fig. 2 ist ein Teilschaltbild der in Fig. 1 darge- Ausschaltzeiten abhängig von dem Punkt, an dem

stellten Vorrichtung; 30 die Sägezahnspannung den Sperrspannungspegel oder

F i g. 3 zeigt Impulsformen an verschiedenen Schalterpegel der bistabilen Schaltung 54 durchläuft.

Punkten der Schaltung nach Fig. 2; Der Pegel des Sägezahnsignals 52 wird durch eine

F i g. 4 ist die Blockschaltung einer weiteren Aus- Sägezahn-Steuervorspannungsschaltung 56 vorge-

führungsform der Erfindung; geben.

Fig. 5 zeigt eine Ausführungsschaltung der Vor- 35 Das Ein-Aus-Ausgangssignal 55 wird sowohl

richtung nach F i g. 4, und einem Winkelanzeigegerät 58 als auch einem Impuls-

F i g. 6 und 7 zeigen Impulsformen an verschie- former 60 zugeführt. Der Impulsformer 60 differen-

denen Punkten des Systems nach F i g. 4 bei ver- _zi_ert dieses Signal 55 und unterdrückt die negativen

schiedenen Betriebsbedingungen. Impulse, so daß nur die positiven Triggerimpulse 26

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung zur Messung und 40 zurückbleiben. Wie nachstehend erläutert, werden Korrektur einer dynamischen Unwucht in einem die Triggerimpulse 26 in bezug auf die unterdrückten Werkstück 10. Die Vorrichtung mißt sowohl die negativen Impulse, die mit dem Anfangsbezugssignal Größe der Unwucht als auch ihre Winkellage auf 22 in Phase sind, phasenverschoben. Die Größe der dem Werkstück 10. Sie enthält einen Motor 12 zur Phasenverschiebung kann direkt von dem Winkel-Drehung des Werkstücks 10, einen Bezugssignalauf- ₄₅ anzeigegerät 58 abgelesen werden, das den mittleren nehmer 14 und einen Unwuchtmeßkopf 16. Weiter- Spannungspegel des Ausgangssignals 55 zur Anzeige hin enthält sie Markierungs- und Unwuchtkorrektur- bringt.

einrichtungen 18 und 20. Die Markierungseinrich- Das Ausgangssignal 55 wird weiterhin einem Spei-

tung 18 richtet das Werkstück 10 für die Korrektur- eher 62 zugeführt, in dem die mittlere Spannung des

einrichtung 20 genau aus. Diese Einrichtung 20 ent- 50 Ausgangssignals 55 bis zu ihrer Verwendung gespei-

nimmt dann entweder Material vom Werkstück 10 chert werden kann. Nachfolgend kann im richtigen

oder fügt Material hinzu, um die Unwucht zu korri- Zeitpunkt die im Speicher 62 gespeicherte Informa-

gieren. tion durch die Markierungseinrichtung 18 verwendet

Die Prüfsignal-Aufnahmevorrichtung 14 kann ent- werden, um das Werkstück 10 von einem Bezugs-

weder magnetisch oder fotoelektrisch arbeiten und 55 punkt aus in die Winkelposition der Unwucht zu

erzeugt ein Bezugssignal 22 mit einer Frequenz, die drehen. Dies wird nachstehend genau erläutert,

der Umdrehungsgeschwindigkeit des Werkstücks 10 Der Unwuchtaufnahmekopf 16 arbeitet magnetisch

dadurch entspricht, daß sie auf einen Bezugspunkt; und erzeugt ein sinusförmiges Unwuchtsignal 64, das

am Werkstück (z. B. ein Loch oder ein Magnetstück) für die Unwucht im Werkstück 10 kennzeichnend ist.

anspricht, so daß das Bezugssignal 22 jedesmal dann 60 Das Unwuchtsignal 64 kann sehr schwach sein und

erzeugt wird, wenn der Bezugspunkt am Aufnehmer enthält gewöhnlich verschiedene Störsignale durch

14 vorbeiläuft. Das Bezugssignal 22 wird einem Im- Rauschen und andere Einflüsse. Es ist daher notwen-

pulsformungsnetzwerk 24 zugeführt, das einen Trigger- dig, dieses Unwuchtsignal 64 zu verstärken. Dies er-

impuls 26 erzeugt. Dieser Impuls 26 wird zum Trig- folgt durch den ersten Verstärker 66. Mit Hilfe des

gern eines Rechteckwellengenerators 28 verwendet, 65 Schalters 72 kann das verstärkte Unwuchtsignal 64

der ein Rechtecksignal 30 gleicher Phase und Fre- einem zweiten Verstärker 68 entweder direkt oder

quenz wie der Triggerimpuls 26 erzeugt. Dieses über einen Phasenschieber 70 zugeführt werden. Das

Steuersignal 30 wird einer Synchrongleichrichter- verstärkte Unwuchtsignal 64 wird dem Demodulator

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32 zugeführt, in dem es synchron mit dem rechteck- Absenken des Spannungspegels des Sägezahnsignals

förmigen Steuersignal 30 gleichgerichtet wird. 52 durch den Vorspannungswiderstand 90 die Ein-

Die Winkellage der Unwucht in dem Werkstück 10 schaltzeit der Triode T₂ verändert. Das Winkelrelativ zu dem Bezugspunkt wird durch Verschieben anzeigegerät 58 mißt den Anodenstrom der Triode der Phase eines Signals relativ zu dem anderen, bis 5 T₂, der der Einschaltzeit dieser Triode proportional beide in Phase sind, und durch Messung der Größe ist, da der Anodenstrom während der Einschaltzeit der Phasenverschiebung gefunden. Da das Unwucht- konstant und in der Zeit, während der die Triode T₂ signal 64 sinusförmig ist und viele Störsignale ent- nicht leitet, Null ist.

hält, kann eine größere Genauigkeit dadurch erzielt Der Impulsformer 60 unterdrückt die negativen

werden, daß das Bezugssignal 22 phasenverschoben ίο Spitzen der differenzierten Anodenspannung der

wird, bis es mit dem Unwuchtsignal 64 in Phase ist. Triode 74, so daß nur der Triggerimpuls 26 zurück-

Diese Verschiebung erfolgt durch ein Phasenschieber- bleibt. Während die negativen Impulse mit dem An-

netzwerk mit dem Sägezahngenerator und Verstärker fangsbezugssignal 22 zusammenfallen, kann der posi-

50, dem bistabilen Kreis 54 und der Sägezahn-Vor- tive Triggerimpuls 26 vorwärts und rückwärts in be-

spannungssteuerschaltung 56. 15 zug auf das Bezugssignal 22 phasenverschoben wer-

Das Phasenschiebernetzwerk wird am besten durch den, wie durch die Vorspannung des Sägezahnsignals

die F i g. 2 und 3 erklärt. In F i g. 2 ist der bistabile 52 vorgegeben wird.

Schaltkreis 54 dargestellt. Dabei handelt es sich vor- Da der Triggerimpuls 26 den Rechteckwellengenezugsweise um einen Schmitt-Trigger mit einer Dop- rator 28 betreibt, hat das Rechteck-Steuersignal, wie peltriode T₁ und T₂. Es leitet jeweils nur eine Triode, 20 beschrieben, die gleiche Phase und Frequenz wie der wie durch die dem Gitter 73 der Triode T₁ züge- Triggerimpuls 26. Die Flanke des Signals 30 fällt führte Vorspannung festgelegt wird. Die Katoden mit der des Triggerimpulses 26 zusammen, wodurch der Trioden T₁ und T₂ sind beide bei 78 über einen sich ein exaktes Steuersignal für die Vorrichtung 32 gemeinsamen Widerstand 80 geerdet, und die ergibt. Die Größe der Phasenverschiebung, die erAnoden 74 bzw. 76 liegen über Widerstände 82 und 25 forderlich ist, um das Steuersignal 30 mit dem Un-84 an der Spannungquelle B+. Die Anode 74 ist wuchtsignal 64 zur Koinzidenz zu bringen, ergibt über Widerstand 86 an das Gitter 75 der Triode T₂ sich durch Einstellen des Vorspannungswiderstandes angekoppelt. Der Ausgang kann vom Anodenkreis 90, bis ein Anzeigegerät 98, das auf den mittleren einer der beiden Trioden entsprechend den Anfor- Gleichstromausgang von der Vorrichtung 32 änderungen der jeweiligen Einrichtung abgeleitet 30 spricht, Null anzeigt, sowie durch Ablesung des werden. " Winkelanzeigegerätes 58. Das Werkstück 10 kann :. Das Sägezahnsignal 52 wird dem Gitter 73 der dann wie gewünscht gedreht werden, und zwar entTriode T₁ mit einem durch die Vorspannungssteuer- weder von Hand oder automatisch unter Verwenscialtung 56 festgelegten Pegel zugeführt. Die Vor- dung des Speichers 62 und der Markierungseinrichspannungssteuerschaltung 56 enthält einen Vorspan- 35 tung 18.

nungswiderstand 88 und einen veränderlichen Vor- Die Vorrichtung 32 zeigt ein Minimum des mittspannungswiderstand 90, der zu einer Spannungs- leren Ausgangsgleichspannungswertes, wenn das quelle 92 parallel geschaltet ist. Hat, wie in F i g. 3 Steuersignal 30 mit dem Unwuchtsignal 64 in Koinzidargestellt, das Sägezahnsignal 52 den mittleren denz ist, da das Ausgangssignal 96 dann ein an jedem Spannungspegel E₁ verglichen mit der Sperrspan- 40 Gipfelwert umkehrendes Sinussignal ist. Umgekehrt nung C der Triode T₁, so hat die Anode 74 eine kommt dies dadurch, daß die Vorrichtung 32, die als Spannung, die wie durch D angedeutet verläuft. Der Synchrongleichrichter wirkt, das sinusförmige UnSchnittpunkt des ansteigenden Sägezahnsignals 52 wuchtsignal 64 an einem Punkt, der in der Phase mit dem Schaltpegel C- ist der Punkt, an dem die 90° hinter dem Punkt, an dem die Spannung Null Anodenspannung abfällt und die Triode T₁ leitend 45 ist, zerhackt. Nachdem die Unwucht im Werkstück wird. Ist der Vorspannungswiderstand 90 so einge- 10 bezüglich ihrer Winkellage lokalisiert ist, bleibt stellt, daß das Sägezahnsignal 52 auf einen mittleren die Größe der Unwucht zu bestimmen. Nachdem das Pegel E₂ angehoben wird, so schneidet dieses den Ausgangssignal 96 von der Vorrichtung 32 auf de» Pegel C eher, wie durch den gestrichelt gezeichneten Nullwert der mittleren Gleichspannung gebracht ist, Verlauf 52 angedeutet wird. Dies führt zu einem wie 50 kann entweder das Rechtecksignal 30 oder das Unbei D¹ angedeuteten Anodenspannungsverlauf. Mit wuchtsignal 64 um 90° verschoben werden, um einen anderen Worten wird die Triode T₁ schon eher lei- in Vollweg gleichgerichteten Ausgang 97 zu erhalten, tend. Wird die Anodenspannung im Impulsformer 60 Durch die Messung des mittleren Gleichspannungsdifferenziert, so ergibt sich der durch F dargestellte pegels dieses durch Vollweggleichrichtung erhaltenen Impulsverlauf. Wie dargestellt, kann der positive 55 Ausgangs am Anzeigegerät 98 wird der tatsächliche Impuls in die gestrichelte dargestellte Position F¹ Wert der Unwucht bestimmt und die Information in verschoben werden, indem der Widerstand 90 ver- einem Speicher 81 gespeichert. Falls erwünscht, kann ändert wird, wodurch der^Pegel des Sägezahnsignals die Information auf eine Unwuchtkorrekturvorrich-52 verändert wird. Der Änodenstrom der Triode T₂ tung 20 übertragen werden, und es können Löcher in verläuft wie bei G in Fig. 3 dargestellt, da die 60 das Werkstück 10 gebohrt bzw. Streifen aufgetragen Triode T₂ nur leitet, wenn die Triode T₁ nichtleitend werden, um die Unwucht zu korrigieren. Ob Material ist. Dies wird durch den Widerstand 86 und durch entfernt oder zugeführt wird, ist natürlich von der den Gittervorspannungswiderstand 94 eingestellt. Der Lage des Werkstücks und seiner Form sowie von mittlere Anodenstrom I₁ der Triode T₂ bei dem mitt- anderen Faktoren abhängig.

leren Sägezahnspannungspegel E₁ verläuft wie dar- 65 Bei der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung wird gestellt. Bei dem mittleren Pegel JS₂ ist der mittlere der Wert der Unwucht durch Phasenverschiebung Anodenstrom I₂ der Triode T₂ etwas geringer. Dies des Unwuchtsignals 64 mittels des Phasenschiebers ist darauf zurückzuführen, daß das Anheben und 70 bestimmt. Der Wählschalter 72 wird so gestellt,

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daß das Unwuchtsignal 64 den Phasenschieber 70 gedrückt, wie aus F i g. 3 zu sehen ist, um so das gedurchläuft, der so eingestellt wird, daß er die Phase wünschte Minimalausgangssignal von der Vorrichdes Signals 64 um 90° verschiebt. Der phasenver- tung 32 zu erzeugen.

schobene Ausgang vom Phasenschieber 70 durchläuft Hat andererseits das Ausgangssignal 96 einen

die Vorrichtung 32, deren Ausgang die erforderliche 5 negativen Mittelwert der Gleichspannung, so nimmt vollweggleichgerichtete Gleichspannung ist, die durch die Anodenspannung der Regeltriode 101 zu, so daß das Anzeigegerät 98 angezeigt wird. die Relaistrioden 102 und 104 leiten und die Relais

Bei der in Fig. 4 dargestellten zweiten Ausfüh- 114 und 116 erregt sind. Alle Kontakte 114α, 114 b rungsform der Vorrichtung sind der Wählschalter 72 und 116 a werden betätigt, so daß nur die Kontakte und die Sägezahn-Vorspannungssteuerschaltung 56 io il4i> geschlossen sind. Dadurch wird der Gitterkonen tf allen, und die Vorrichtung arbeitet automatisch: densatorl22 mit der Spannungsquelle B+ verbun-Die Bezugsziffern entsprechen in F i g. 4 soweit mög- den, statt mit Masse bei 128. Das Gitter des Kathodenlich denen, die in F i g. 2 verwendet wurden. Eine folgers 118 hat nun ein positives Potential, und die automatische Vorspannungsregelung der Sägezahn- Vorspannung über dem Katodenwiderstand 120 spannung 52 wird durch den Meßkreis 100 erzielt, 15 nimmt zu, so daß das Sägezahnsignal 52, wie aus dem das Ausgangssignal 96 von der Vorrichtung 32 F i g. 3 zu ersehen ist, nach links verschoben wird, zugeführt wird und der eine Gleichvorspannung für um ein minimales Ausgangssignal von der Vorrichdie Vorrichtung 32 erzeugt, um so das Ausgangs- tung 32 zu erzeugen.

signal auf einen Minimalwert zu bringen. Der Meß- Hat das Ausgangssignal von der Vorrichtung 32

kreis 100 ist in Fig. 5 dargestellt. Das Ausgangs- 20 bereits eine minimale mittlere Gleichspannung, so signal 96 von der Vorrichtung 32 wird dem Gitter leitet die Triode 101, so daß ihre Anodenspannung • der Regeltriode 101 zugeführt. Die Leitfähigkeit der irgendeinen Zwischenpegel annimmt, der entTriode 101 steuert zwei Relaistrioden 102 und 104, sprechend der Vorspannung der Relaistrioden 102 die als Doppeltriode in einem Gehäuse angeordnet und 104 bewirkt, daß nur die Relaistriode 104 leitet, sind. Es können selbstverständlich andere Röhren- 25 Folglich wird nur das Relais 116 erregt, und seine typen an Stelle der Trioden 101, 102 und 104 An- normalerweise geschlossenen Kontakte 116 α sind gewendung rinden. Die beiden Relaistrioden 102 und öffnet. Das zu dieser Zeit am Gitterkondensator 122 104 arbeiten bei verschiedenen Spannungspegeln, anliegende Potential wird aufrechterhalten, da die wobei der Anodenkreis der Regeltriode 101 mit dem Verbindungen mit Erde bei 128 und mit Spannungs-Gitter der Relaistriode 102 über einen Festwider- 30 quelle B+ unterbrochen sind. Daher erzeugt die stand 106 und mit dem Gitter der Relaistriode 104 Vorspannung, die am Katodenwiderstand 120 abüber einen Festwiderstand 108 und einen veränder- fällt, ein minimales Ausgangssignal von der Vorrichlichen Widerstand 110 verbunden ist. Die Katoden tung 32 und wird entsprechend aufrechterhalten,
der Relaistrioden 102 und 104 werden durch eine Der Meßkreis 100 enthält weiterhin ein End-

Zenerdiode 112 auf einer relativ festen Spannung 35 Schalternetzwerk 130 sowie einen Mischkreis 132 gehalten, so daß keine Gegenkopplung entsteht. Die (F i g. 4) zwischen der bistabilen Schaltung 54 und Zenerdiode 112 gestattet auch, die Katode auf einem dem Impulsformer 60. :

hinreichend hohen positiven Potential zu halten, so Ein Beispiel für den Bedarf nach einer Endschal-

daß eine positive Gitterspannung verwendet werden tung ist durch Spalte (α) in Fig. 6, in der Wellenkann (d. h., die Gitterspannung kann positiv sein, je-· 40 formen dargestellt sind, gegeben. Wie dargestellt, doch negativ in bezug auf die Kathodenspannungen). schneidet das Sägezahnsignal, 52 am Gitter der In den Anodenkreisen der Relaisröhren 102 und 104 Triode T₁ die Schaltpegellinie C am Punkt Γ bei sind Relais 114 bzw. 116 angeordnet. ihrer Abwärtsbewegung in Pfeilrichtung. Die Span-

Die Relais 114 und 116 steuern die Spannung am nung an der Anode 74 verlauft wie durch D in Gitter des Katodenfolgers 118. Das bei χ am Katoden- 45 Spalte (α) dargestellt. Die Änpdenspannung ist mit widerstand 120 abgeleitete Ausgangssignal dient als der Sägezahnspannung 52,; ditfch den Mischkreis 132 Vorspannung für die Triode T₁ in der bistabilen gemischt, um ein zusammengesetztes Mischsignal Schaltung 54 (Fig. 2). Die Relaiskontakte 116a, 134 von der dargestellten Form zu erhalten. Der 114ö und 114b verändern die Größe der, von der Impulsformer 60 erzeugt-den. schon beschriebenen Spannungsquelle B + dem Gitterkondensator 122 zu- 50 Triggerimpuls 26, der wiederum,das rechteckförmige geführten Ladung. . . Steuersignal 30 mittels des Rechteckgenerator 28 er-

Angenommen, das gleichgerichtete Ausgangssignal zeugt. . ■'·'/-; . . . .

96 von der Vorrichtung32 hat.beim Prüfen eines Die Bezugsflanke,' in F.ig, 6 die linke Flanke, des

Werkstücks 10 einen mittleren positiven Gleichspan- rechteckförmigen Signals 30.;'veranlaßt die Gleichnungswert, so nimmt" die Leitfähigkeit der Regel- 55 richtung des Unwuchtsignäls an dem Punkt, an. dem triode 101 zu und ihre Anodenspannung daher ab, die Spannung. Null ist, und führt zu einem' gleichso daß die beiden Relaistrioden 102 und 104 gesperrt gerichteten Ausgangssignal 96 mit einem maximalen und die Relais 114 und. 116 entregt sind. Die Relais- positiven Gleichspannungspegel. Uni "ein minimales kontakte 114α und 114b und die Kontakte 116ä Ausgangssignal zu erhalten, muß folglich der Triggersind daher in ihrer. normalen Lage, wie in. F i g. 5 60 impuls 26. nach rechts verschoben, werden, wie in dargestellt. Der Gitterkondensator 122 entlädt sich Spalte (α) von F i g. 6 zu 'sehen ist. Die Einstellung daher über die Widerstände 124 und 126 gegen erfolgt automatisch durch. den .Nullmeßkreis 100, Masse bei 128 über die.geschlossenen Kontakte 114α und es ergeben sich die in Spalte.(6) von Fi g. 6 dar- und lliö^Die. Anqdehspktinüng des katodenfolgers . gestellten Wellenformen. An diesem Punkt jedoch Il8;'fni'fnint zu, während die Spannung über den 65 wird das Sägezahnsighal 52 verschoben, so daß seine katodenwiderstand 120 abnimmt. Somit nimmt auch Dachflanke mit dem SphaitpegeiC zusammenfällt, die der bistabilen Schaltung zugeführte Vorspannung Die Triode Γ, bleibt nun nichtleitend, während das ab. Dadurch wird das Sägezahnsignal 52 nach rechts Sägezahnsignal 52 weiter abwärts bewegt wird, und

die Anodenspannung wird konstant, wie durch D in daß das Unwuchtsignal 64 180° nach dem Punkt, an

Spalte (6) angedeutet ist. dem die Spannung Null ist, gleichgerichtet oder

Das Sägezahnsignal 52 ist mit der konstanten unterbrochen wird, wobei ein gleichgerichtetes Aus-Spannung an der Anode 74 gemischt. Aus diesem gangssignal 96 mit einem maximalen negativen Grunde wird das Mischsignal 134 verwendet, wo- 5 mittleren Gleichspannungspegel erzeugt wird. Um durch gewährleistet wird, daß ein Ein-Aus-Signal zur ein Minimum zu erzielen, müssen die Bezugsflanken Ableitung des Triggerimpulses 26 immer verfügbar des Rechtecksignals 30 nach links verschoben werist, auch wenn die Anodenspannung konstant ist. Ist den. Dadurch wird jedoch, wie in Spalte (b) dargedie Anodenspannung konstant, so hat das Misch- stellt ist, bewirkt, daß das Unwuchtsignal 64 bei signal 134 eine unverzerrte Sägezahnform, wie aus io 135° nach dem Punkt, an dem die Spannung Null Spalte (£>) in F i g. 6 zu ersehen ist. Der Trigger- ist, unterbrochen wird, woraus sich ein Ausgangsimpuls 26 wird — wie bereits erläutert — verscho- signal 96 wie in Spalte (b) dargestellt ergibt. Dieses ben und verschiebt dementsprechend die Bezugs- Signal hat einen mittleren negativen Wert, und die flanke des Rechtecksignals 30, so daß das Unwucht- untere Spitze des Sägezahnsignals 52 fällt nunmehr signal 64 bei einer Phasenlage von 45° nach dem 15 mit dem Schaltpegel C der Triode T₁ zusammen. Punkt, an dem die Spannung Null, ist, unterbrochen Die Anodenspannuhg D ist somit konstant, und das wird. Mischsignal 134 hat einen glatten Sägezahnverlauf,

Der mittlere Gleichspannungspegel des 45° nach der zur Ableitung der Triggerimpulse 26 herangezo-

der Spannung Null unterbrochenen Ausgangssignals gen wird.

96 ist noch positiv und erfordert eine weitere Ver- 20 Die Vorspannung am Katodenwiderstand 120 hat

Schiebung des Rechtecksteuersignals 30 nach rechts. ein Maximum erreicht, woraus sich ein Maximum

Die dem Gitter der Triode T₁ zugeführte Vor- des Potentials am Verbindungspunkt 136 des Endspannung nimmt weiterhin ab, und die Ladung des schaltnetzwerkes 130 ergibt. Die Neonröhre 140 er-Gitterkondensators 122 führt zu einem gewissen hält durch das Potentiometer 142 eine solche Vor-Mindestwert des Potentials an der Verbindung 136 25 spannung, daß der Kondensator 144 auf die geeigzwischen einem Paar von Neonschaltröhren 138 und riete Spannung aufgeladen wird, um die Neonröhre 140, die das Endschaltnetzwerk 130 bilden. Das Po- 140 zum Leiten zu bringen, wenn das Potential an tential über der Neonröhre 138 wird durch Einstel- der Verbindung 136 das erwähnte Maximum erlung eines Potentiometers 146 gegeben, welches die reicht. Zündet die Neonröhre 140, so entsteht ein Ladung an einem Endschaltkondensator 148 bestimmt. 30 Weg mit geringem Widerstand, über den sich der Fällt das Potential an der Verbindung 136 auf einen Gitterkondensator 122 entladet und den Kondensavorgegebenen Wert ab, so zündet die Neonröhre 138, tor 144 aufladet, der natürlich ein geringeres Poten- und der Gitterkondensator 122 wird durch den Kon- tial hat, als an der Verbindung 136 herrscht. Wähdensator 148 schnell aufgeladen, bis die Neonröhre rend das Potential am Gitterkondensator 122 ab-138 infolge der Rückkehr der Spannung an der 35 nimmt, nimmt das Potential an der Verbindung 136 Röhre 138 zu dem Sperrpegel wieder gesperrt wird. ebenfalls ab, und die Neonröhre 140 sperrt. Die Vor-Die Spannung am Katodenwiderstand 120 steigt da- spannung am Katodenwiderstand 120 nimmt ab, bis her an und veranlaßt das Sägezahnsignal 52, bis zu das Sägezahnsignal 52 sich unterhalb der Schaltder in Spalte (&) von Fig. 6 gestrichelt dargestellten pegellinie befindet, und zwar auf der gestrichelt dar-Linie anzusteigen, so daß der untere Teil des Säge- 40 gestellten Linie in Spalte (b) von Fig. 7. Der Mittelzahnsignals 52 mit dem Schaltpegel C zusammenfällt wert des Sägezahnsignals 52 wird durch die ge- und der mittlere Spannungspegel dieses Signals durch strichelte horizontale Linie unterhalb des Schaltdie gestrichelt dargestellte horizontale Linie oberhalb pegels C dargestellt, und die obere Spitze des Signals des Schaltpegels C gegeben ist. Die dem Gitter der 52 liegt gerade unterhalb des Schaltpegels C bei Triode T₁ zugeführte Vorspannung, kann daher in 45 einem Phasenwinkel von 360°. Dies gestattet eine Richtung des Pfeils in Spalte (c) von Fig. 6 abfallen. Zunahme der Vorspannung am Katodenwiders.tand Die Spannung an der Anode 74 hat daher die 120, so daß das Sägezahnsignal 52 in Pfeilrichtung durch D in Spalte (c) dargestellte Wellenform. Das aufwärts bewegt wird [Spalte (c) von Fig. 7]. Dies^ gemischte Signal 134 verläuft wie in Spalte (c) dar- verschiebt den Triggerimpuls 26 weiter nach links, gestellt, und der Triggerimpuls 26 wird weiterhin 50 so daß die Gleichrichtung 90° nach dem Punkt, an nach rechts verschoben. Das Rechtecksignal 30 wird dem die Spannung Null ist, erfolgt und das geso ebenfalls nach rechts verschoben, um das mini- wünschte minimale Ausgangssignal 96 wie in Spalte male Ausgangssignal 96 wie in Spalte (c) dargestellt (c) dargestellt erzielt wird.

zu erzeugen, da das Unwuchtsignal 64 bei 90° nach Die in F i g. 4 dargestellte automatische Einrich-

dem Punkt, an dem die Spannung Null ist, unter- 55 tung enthält einen 90°-Phasenschieber 150, der das

brachen wird. Rechtecksignal 30 verschiebt und so ein um 90°

Der entgegengesetzte Zustand,'an dem eine End- Phasenwinkel verschobenes Rechtecksignal 152 erschaltung erforderlich ist, ist in F i g. 7 dargestellt. zeugt. Dieses Steuersignal 152 wird dann von einer Wie Spalte (α) zeigt, liegt die untere Spitze des Säge- Synchrongleichrichtervorrichtung 154 in der gleichen zahnsignals 52, das dem Gitter der Triode T₁ züge- 60 Weise verwendet, wie durch die Vorrichtung 32 das führt wird, gerade unterhalb des Schaltpegels C der Unwuchtsignal 64 synchron gleichgerichtet wird. Ist Triode T₁, und das Signal bewegt sich aufwärts in das Steuersignal 30 in der Phase verschoben, um ein den Bereich, in dem die Triode T₁ ständig leitend Ausgangssignal 96 mit dem Wert Null zu erzeugen, bleibt. Die Anodenspannung hat den Verlauf D, und so ruft die weitere Verschiebung des Signals 30 um das Mischsignal hat den Verlauf, wie durch 134 an- 65 90° eine Unterbrechung des Unwuchtsignals 64 an gegeben.. Der resultierende Triggerimpuls 26 veran- dem Punkt hervor, an dem ein maximales Gleichlaßt den Rechteckgenerator 28, Rechtecksignale 30 Stromausgangssignal 96, wie bereits zuvor erläutert, zu erzeugen, deren linke Bezugsflanken veranlassen, erzielt wird. Das Ausgangssignal 96 wird wieder

durch das Anzeigegerät 98 angezeigt oder in einem Speicher 80 für die spätere Anwendung durch den Unwuchtkorrekturmechanismus 20 gespeichert.

Zur Verstärkung der Steuersignale 152 und 30 sind bei der Vorrichtung nach F i g. 4 Verstärker 156 bzw. 158 vorgesehen.

Die Messung des Betrages der Unwucht erfordert nur, nachdem ein Minimum erzielt ist, eine Verschiebung des Rechtecksteuersignals 30 um 90°. Dies erfolgt durch den ^(^Phasenschieber 150. Danach wird das Unwuchtsignal 64 in der Vorrichtung 154, gesteuert durch das um 90° phasenverschobene Rechtecksignal 152, synchron gleichgerichtet. Das resultierende Ausgangssignal 96 ist vollweggleichgerichtet und kann in dem Speicher 80 so lange gespeichert werden, bis es in dem Unwuchtkorrekturmechanismus 20 benötigt wird, durch den entweder am Werkstück Material entnommen oder zugefügt wird. Das Werkstück wird dazu durch den Markierungsmechanismus 18 in seine richtige Winkellage gebracht.

, Es ist nicht von Bedeutung, daß das Unwuchtsignal 64 ein starkes Rauschen aufweist, da nur das Bezugssignal 22 phasenverschoben wird. Darüber hinaus können die Bezugsflanken der aus dem Bezugssignal 22 abgeleiteten Signale für genaue Messungen sehr exakt geformt werden. Durch die Minimummessung, die einen Phasenverschiebungsbereich von 360° infolge der Endabschaltung der Mischanordnung bietet, kann das System vollautomatisch sein. Außerdem wird durch den Synchrongleichrichter eine Filterung gewährleistet, die weiter dazu beiträgt, äußere Störeinflüsse zu beseitigen.

Claims (5)

Patentansprüche: 35

1. Vorrichtung zur Messung der Unwucht eines Drehkörpers mittels eines Bezugssignals und eines Unwuchtsignals, die mit der Drehzahl des Körpers synchronisiert sind, wobei die Phasenverschiebung des einen Signals gemessen wird, die zur Einstellung einer vorgegebenen Phasenbeziehung zwischen beiden Signalen erforderlich ist, sowie mit einem Phasendifferenz-Meßgerät zur Erzeugung eines der Phasendifferenz zwischen den zwei Signalen entsprechenden elektrischen Ausgangssignals und einem Phasenschieber, durch den die Phase des Bezugssignals geändert werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise mittels eines Sägezahngenerators (50) aus dem Bezugssignal eine Sägezahnspannung (52) gleicher Frequenz gebildet wird, jedoch derart, daß die Sägezahnspannung (52) mittels eines bistabilen Schaltkreises (54) in Rechteckimpulse (D in Fig. 3) umgewandelt wird, daß die Rechteckimpulse (D) differenziert werden und daß der bei Sperrung des einen Schaltelementes (T₁) des bistabilen Schaltkreises (54) erzeugte differenzierte Impuls (F in F i g. 3) durch Änderung der mittleren Spannung (E) der Sägezahnspannung (52) mittels einer veränderbaren Vorspannungsquelle (56) des bistabilen Schaltkreises (54) in der Phase verschoben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorspannungsquelle (56) eine Gleichstromquelle mit einem einstellbaren Widerstand (90) ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Phasenverschiebung ein Meßkreis (100) vorgesehen ist, dem die Ausgangsgröße (96) des als Synchrongleichrichter (32) ausgebildeten Phasendifferenz-Meßgeräts zugeführt wird und der in Abhängigkeit von dieser Ausgangsgröße die Gleichstromvorspannung für den bistabilen Schaltkreis (54) regelt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkreis (100) zwei Trioden (102, 104) enthält, die an ihrem Gitter von der Ausgangsgröße (96) des Synchrongleichrichters (32) gesteuert werden und in deren Anodenkreisen je eine Relaisspule (114, 116) liegt, und daß die Relais die Gleichstromvorspannung für den Schaltkreis (54) so steuern, daß die Impulse in Phase mit dem Unwuchtsignal gebracht werden.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal, ausgehend von der Lage, in der es mit dem Unwuchtsignal in Phase ist, um 90° verschoben und einem zweiten, auch das Unwuchtsignal aufnehmenden Gleichrichter (154) zugeführt werden kann, der ein Ausgangssignal erzeugt, dessen Größe ein Maß für den Betrag der Unwucht des Drehkörpers (10) ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen