DE1473486B2

DE1473486B2 - Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Körper

Info

Publication number: DE1473486B2
Application number: DE19631473486
Authority: DE
Inventors: Hans Conrad Dipl -Ing. Sulz-Attikon Sonderegger (Schweiz)
Original assignee: Kistler Instrumente AG
Current assignee: Kistler Instrumente AG
Priority date: 1962-06-18
Filing date: 1963-06-15
Publication date: 1970-03-26
Also published as: CH401533A; US3273293A; GB1042623A; DE1473486A1; CH418001A

Description

i 47 3 4ÖÖ
1 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Betriebszustand belassenen rotierenden Körper auszum Auswuchten rotierender Körper mit einem auf zuwüchten. Insbesondere soll es die Erfindung ermögdie Unwucht ansprechenden Fühler zur Erzeugung liehen, auch kleine Unwuchten auf einfache Weise zu elektrischer Signale, einem von diesen Signalen über beseitigen. Diese Aufgabe wird nach der Erfindung eine Solenoidspule gesteuerten elektromagnetischen 5 durch die Verwendung eines Fühlers gelöst, der in Wandler, bei dem ein Werkzeug von einem koaxial einem auf das Gestell oder das Fundament der Mazur Spule angeordneten Anker mit einer der Dreh- schine, die den auszuwuchtenden rotierenden Körper zahl des rotierenden Körpers oder einem ganzzahligen aufweist, aufsetzbaren Gehäuse angeordnet ist und Bruchteil davon entsprechenden Frequenz betätigt ein abstimmbares, mechanisches Schwingsystem aufwird und bei jeder Arbeitsperiode über einen Teil des io weist, das bei Abstimmung seiner Eigenfrequenz auf Umfanges des, rotierenden Körpers im Sinne einer die Drehzahl des rotierenden Körpers und bei vor-Unwuchtverminderung Material abträgt, j:.; r ijj.. händener Unwucht zu Schwingungen anregbar ist und

Zur Verminderung von Lagerbeanspruchungen, dann ein periodisches elektrisches Signal erzeugt, je-

Vermeidung störender.Resonanzen und ungleiche rBe- doch derart, daß an sich bekannte Mittel vorgesehen

lastung ist es häufig erforderlich, rotierende Maschi- 15 sind, die das periodische Signal des Fühlers in ein

nenteile auszuwuchten. Zum Auswuchten- solcher Steuersignal von annähernd rechteckigem Impulsver-

Maschinenteile sind Auswuchtmaschine^ m-:vielen lauf umformen, dessen Amplitude so auf die Ausbil-

Ausführungsformen bekannt, die es ermöglichen, die dung der Solenoidspule und des Ankers im Wandler

Unwucht des Körpers nach Größe und Richtung zu abgestimmt ist, daß der Anker während der· Dauer

bestimmen und dann an der richtigen Stelle eine 20 des Rechteckimpulses fest an einem dazu vorgesehe-

solche Menge Material abzutragen, daß die Unwucht _nen Anschlag anliegt.

beseitigt wird. Diesen Spezialmaschinen ist gemein- Durch die Erfindung wird also eine tragbare Vorsam, daß der auszuwuchtende Körper in die Maschine richtung zum Auswuchten rotierender Körper geeingespannt werden muß. Sie weisen im Maschinen- schaffen, die bei jeder Maschine, die einen rotierengestell elastisch befestigte Lager auf, die unter dem 25 den Körper aufweist, beispielsweise bei Schleif-Einfluß der Unwucht des eingespannten Körpers ins maschinen mit einer- auszuwuchtenden Schleifscheibe, Schwingen kommen und dadurch Signale erzeugen, eingesetzt werden kann. Die erfindungsgemäße Vordie envMaß für Größe und Richtung der Unwucht richturig zeichnet sich dabei- durch einen sehr einsind. Diese Signale werden auf einen elektromagne- fachen"Aufbau aus und kann leicht von Handzu der tischen Wandler übertragen, der,eine. Solenoidspule 3° Maschine getragen werden, die das auszuwuchtende und einen koaxial zur Spule angeordneten Anker Bauteil aufweist. Da¹ die Vorrichtung stets betriebsumfaßt, an dem ein-Werkzeug- befestigbar ist. Ge- bereitistr wird für das Auswuchten mit Hilfe der erwöhnlich ist auch ein Anschlag vorgesehen, an dem . _; findungsgemäßen Vorrichtung nur eine außerordentder Anker in einer extremen Betriebsstellung; zur'Ah- Hch kurze Zeit benötigt, die sehr viel geringer ist als lage kommt, damit die Bewegungsfreiheit des Ankers 35 bei Anwendung der bisher bekannten Maschinen, mit dem Werkzeug begrenzt ist. Die elastisch befestig- Trotzdem oder gerade deshalb kann die erfindungsten Lager sind zur Erzeugung der elektrischen Signale gemäße Vorrichtung bei einer Vielzahl von Maschiin der Regel mit einem elektromagnetischen Geber nen eingesetzt werden, so daß beispielsweise in einer verbunden, der ein ortsfest angeordnetes Teil auf- großen Schleiferei nur eine solche Vorrichtung beweist. Es ist aber auch bekannt, zum Ausfiltern von 40 nötigt wird. ^{:ei :;} tv. '-.^i ,'./; .λ
Störschwingungen, die beispielsweise vom Fundament Ein besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen her in das Maschinengestell· eingeleitet werden kön- "-Vorrichtung liegt noch dariiii''daß der zum Vorschub nen, auf das bewegliche Lager ein abstimmbares, des Werkzeuges dienende elektromagnetische Wandmechanisches Schwingsystem aufzusetzen, das auf die ler durch Rechteckimpulse gesteuert wird und beim Drehzahl:des;.rotierenden.;Körpers! abstimmbar"^vlist 45 Vorschub des Werkzeuges der Anker des Wandlers und bei einer Unwucht infolge der Bewegungen des fest an einen Anschlag zum Anliegen kommt. Auf Lagers in Schwingungen gerät, die dann erst zur Er- diese Weise ist es einerseits möglich, eine definierte zeugung des elektrischen Signals benutzt werden. Eindringtiefe des Werkzeuges festzulegen. Anderer-

AlIe diese bekannten,Maschinen haben den Nach- , seits macht es. dieses Merkmal der Erfindung aber* teil, daß es sich um kostspieligeSpezialrnäschinen 50 auch möglich,' bei einer· Ausführungsform der Erfmhandelt, die in vielen Fällen nicht voll ausgenutzt dung den Wandler mit dem Werkzeug zu einer Bauwerden können, weil in einem Betrieb Auswucht- gruppe zusammenzufassen, die von Hand als Handarbeiten-nicht-so häufig sind,-um eine derartige Ma- werkszeug in Abhängigkeit-von der- Anzeige der die schine voll auszulasten, Trotzdem müssen auch solche Amplitudengröße des Signals anzeigenden Mittel ge-Betriebe in der¹ Lage -seirij^Maschinenteile-äüszu- '55 führt¹ worden^rkänn. Es kann dann beim Halten dieses wuchten, so daß hier erhebliche Investitionen: brach- Werkzeuges mit der Hand die-Eindringtiefe und daliegen können. Weiterhin haben die. bekannten^ Ma- mit auch die Menge des-abgetragenen Materials sehr schinen den Mangel, daß sie es nicht ermöglichen, leicht variiert werden,7was ein'sehr feinfühliges Abeinen rotierenden Körper in seinem normalen Be- tragen des Materials ermöglicht; wenn man sich dem triebszustand auszuwuchten. Daher ist es mit den be- 60 ausgewuchteten Zustand nähert. ^;
kannten Maschinen nicht möglich, solche Unwuchten Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfinauszugleichen, die beispielsweise durch eine leicht dung ist der elektromagnetische Wandler mit je einer exzentrische Montage des rotierenden Körpers ver- Spule und je einem Anschlag für den Vorschub und ursacht werden. für den Rückzug des Ankers versehen. Dabei ist der

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe 65 Kupferquerschnitt der Solenoidspulen höchstens halb

zugrunde, solche kostspieligen Spezialmaschinen so groß wie der kleinste Eisenquerschnitt für den die

überflüssig zu machen und eine Vorrichtung zu Solenoidspulen umgebenden magnetischen Fluß,

schaffen, die es ermöglicht, einen in seinem normalen Außerdem sind die beiden Solenoidspulen auf rohr-

3 4

förmigen, magnetischen Spulenkernen angeordnet, die F i g. 7 einen Längsschnitt durch den Fühler nach

einseitig einen Flansch besitzen. Dabei liegen die F i g. 6,

Spulenkerne mit ihrem Flanschteil auf einem rohr- Fig. 8 einen Querschnitt durch den Fühler nach

förmigen Distanzstück auf, und es sind alle drei Fig. 6,

Stücke in ein äußeres Gehäuse passend eingeschoben '5 F i g. 9 einen Längsschnitt durch einen bei der er- und darin festgespannt. Der Distanzkörper besitzt auf findungsgemäßen Vorrichtung verwendeten elektroder Innenseite in der Mitte einen Steg, der zum Über- magnetischen Wandler zur Betätigung des Werkgang der Kraftlinien auf den Anker des Wandlers zeuges, . : ·.,.· :
dient. Die Anordnung ist so getroffen, daß der magne- F i g. 10 eine Einzelheit des Wandlers nach F i g. 9 tische Widerstand füf die Kraftlinien zwischen Anker ίο in vergrößertem Maßstab und und Pölfläche des Kernes größer ist als der Wider- ' Fig. 11 das Schaltschema einer Ausführungsform stand zwischen dem Steg des Spreizkörpers und dem eines für die erfindungsgemäße Vorrichtung geeigne-Anker. Ein auf diese Weise ausgebildeter elektro- ten Verstärkers. ; ;^r ' : \/ ■"' "":- magnetischer Wandler zeichnet sich durch einen ein- Die in Fig. 1 dargestellte Ausführurigsform der fachen Aufbau und einen hohen Wirkungsgrad ■ aus. 15 Erfindung weist einen Schwingungsfühler 1 auf, der Von besonderer Bedeutung ist, daß er relativ leicht ein beispielsweise auf'das Lagergehäuse eines rotiegebaut werden kann und doch eine erhebliche Vor- renden" Körpers auf setzbares Gehäuse 2 mit einer schubkraft entwickelt. ■ ' ' darin befestigten federnden Zunge 3 aufweist, die an "'.'. In Weiterer Ausgestaltung der Erfindung ist vorge- ihrem Ende einen Magneten4 trägt. Dieser Magnet ♦sehen, daß der Fühler zur Erzeugung eines periodi- 20 steht einer Induktionsspule 5 ■ gegenüber, in der bei sehen Signals' mit eindeutigen'Nulldurchgängen aus- schwingender Zunge-eine im^: wesentlichen sinusförgebildet ist. Diese Ausbildung des Fühlers macht es mige Wechselspannung d erzeugt wird. Diese Wechinöglich," die Rechteckimpulse.- zur Steuerung der selspanriüng wird¹ zunächst" in einem· zweistufigen Solenoidäpülen durch die Nulldurchgänge des vom Verstärker 6^verstärkt¹ und in einer· Graetz-Schal-Fühler erzeugten'und gegebenenfalls integrierten und/ 25 tüng'T¹ gleichgerichtet· Der ^gleichgerichtete Ström oder', verstärkten' Signals" auszulösen. Insbesondere wird von einem Instrument 8 angezeigt:- Der Aüskaüri die Vorrichtung einen auf die Nulldürchgänge gängsstroni des Vorverstärkers fließt über die Graetzänsprechendeh Schmitt-Trigger aufweisen, dessen Schaltung nicht unmittelbar, ■ sondern ' über^; einen Ausgarigssignal dazu dient, einen monostabilen MuI- Widerstand 9 zur Masse abi An der Verbindungsstelle tivibratör anzustoßen; dessen Kippzeit die Einstich- 30 zwischen'dem Widerstand'9 und der Graetz-Schaldauer des^; Abtragwerkzeuges bestimmt. Auf diese tung 7 entsteht somit eine Spannung, die über eine Weise werden besonders gut definierte Verhältnisse logarithmische Diode 10 als Gegenkopplung auf den erzielt, weil nicht nur die Einstichtiefe, sondern auch Eingang des Verstärkers 6 zurückgeführt wird. Die die Einstichdauer genau bestimmt ist und nach Be- logarithniische Gegenkopplung hat zur Folge, daß darf. variiert werden kann. Die erfindungsgemäße 35 das Instrument 8 nicht eine lineare, sondern eine Vorrichtung kann endlich vorteilhaft einen logarith- logarithmische Anzeige hat. Infolgedessen muß das mischen; Verstärker, und Mittel enthalten, um die Instrument 8 logarithmisch geeicht sein, wie es die durch die^: logärithmische Verstärkung bedingte Ver- Skala 11 nach Fig:2 veranschaulicht. - - ;;; ; zerrung: des Eingangssignals zu einer Variation der /Durch die Verwendung ^: einer logärithmischen Dauer der Rechteckinipulse und/oder zu einer Steige- 4° Gegenkopplung¹ wird; ein sehr großer Ahzeigebereich rung derEmpfindlichkeit" desAnzeigeinstrümehtes erzielt j so daß, ohrie^; umzuschalten, Maschinen mit bei germgen,Unwuchten zu verwenden. Insbesondere sehr geringer und mit stärker Unwucht ausgewuchtet macht es Mie Anwendung feiner logarithmischen Ver- werden können. Weiterhin¹ werden durch die' logastärkung mögiichiidekätisch unterteilte Meßbereiche rithiinische Gegenkopplung die sinusförmigen Signale α Vorzusehen und, die Empfindlichkeit des Verstärkers 45 in Signale umgeformt^ die durch den Wellenzug b erheblich zu erhöhen, wenn die Größe der Unwucht veranschaulicht sind. Bei dem Signal b sind die posigegen Null geht, v^{1 ;}';^;.^: :;·.,. ^; -:- ^ tiven und die negativen Halbwellen weder von glei-

Weitere Einzelheiten' und Ausgestaltungen der,Er- chef Amplitude noch; von gleicher Dauer. Dieses umfindurig^; ergeben" sich'¹ aus den Unteransprüchen^: in geformte Signal δ wird einem^: Schmitt-Trigger 12 zuVerbindung'mit der folgenden Beschreibung, in der 5° geführt, der auf die Nulldürchgänge des Signals b andieErfmdung an Hand der in den-Zeichnungen dar- spricht und ein Rechtecksignal, der Forme erzeugt, gestellter^ Ausführungsbeispiele " näher; beschrieben Von den positiven Abschnitten/ deren Dauer etwa ein und erläutert wird; Es zeigt ' ■ "/ . '^;. " Drittel einer Periode beträgt; wird ein Leistungsvef-

Fig. 1 schematisch¹ die Schaltungsanordnung einer stärker 13 ausgesteuert^ dessen'■ Aüsgängssignal "zur

Äuswuchtvorrichtung; nach der Erfindung unter Ari- 55 Betätigung eines elektromagnetischen Wandlers 14

gäbe des Sign alverlaufs an 'verschiedenen Stellen" der dient. Dieser Wandler weist eine Magnetspule 15 auf,

Schaltungsanordnung,'^; ' , ^r - die von dem Aüsgängssignal des Leisturigsverstärkers

"': Fig. 2.die Skala des in Figi Ϊ angedeuteten An-.^χ; 13 periodisch erregt wird und dann in dem magneti-

zeigeinstruniehtesr¹,-⁵': ''^;:?r-^r; (' - . _; ; ^J; " ;'ⁿ~ sehen Topfkern 16 und dem Ankerteil,17 einι Magriet-

Fig: 3 die Ansicht einer mit Hilfe der Vorrichtürig 6b feld erzeugt, so daß' der Anker 17 in den Topf 16

nach Fig; 1 ausgewuchteten Schleifscheibe, .'^!;;ⁿ-^: hineingezogen wird. Mit^fdem Anker 17 ist ein Ab-

\ Fig. 4^lein Diagramm über den Zusammenhang tragwerkzeug 18 verbünden, das durch-Erregen'der

zwischen dem- abgefrästen Material und der Größe Spule 15 nach links verschoben wird und dement-

der Unwucht;'^ '"'''"''2 ^! ' ; sprechend in den auszuwuchtenden' rotierenden Kör-

; Fig. 5 einen Längsschnitt durch einen als Schwin- 65 per eingreift. Die Rückführung des Werkzeuges 18 in

gungsfühler dienenden induktiven Wandler, ^: ' die Ruhestellung erfolgt mit Hilfe einer Schrauben-

Fig. 6 eine Ansicht des Fühlers nach Fig. 5 in feder 19, die sich einerseits an einer Wand des Topfgrößerem Maßstab, ^: ■:'■■■■..-<. kernes 16 und andererseits an einem Flansch20 am

1 473 4öö

5 6

Ende einer den Anker 17 und das Werkzeug 18 tra- F i g. 5 zeigt eine Ausführungsform des in F i g. 1

genden Stange 21 abstützt. nur schematisch angedeuteten Schwingungsfühler 1.

Ist die Auswuchtung schon weit fortgeschritten, Dieser Fühler weist ein Gehäuse 31 auf, in dessen erzeugt der Schwingungsfühler 1 nur noch sehr Boden die einen Permanentmagneten 32 tragende schwache ;Signale, und die Kurvenverzerrung ist nicht 5 Zunge 33 fest eingespannt ist. Die Zunge 33 durchmehr stark. Dem - Schmitt-Trigger wird dann ein dringt weiterhin einen Schlitz in einem im Gehäuse Signal zugeführt, das durch die Kurve ei veranschau- 31 verschiebbar angeordneten Schieber 34, dessen licht ist. Der Schmitt-Trigger bildet daraus ein Recht- Lage sich mit Hilfe einer Stellschraube 35 verändern ecksignal e, dessen positive und negative Abschnitte läßt. Auf diese Weise läßt sich die Eigenfrequenz der etwa gleich lang sind. Infolgedessen wird das Werk- ίο Zunge 33 mit dem Magneten 32 verändern und auf zeug 18 auf einem Winkelbereich von 180° in Ein- · die Frequenz des auszuwuchtenden rotierenden Körgriff gebracht. Dabei wird an sich zuviel Material ab- pers einstellen. Der Schwingungsfühler wirkt infolgegetragen, denn der optimale Abtrag erstreckt sich nur dessen als schmalbandiges Filter, das im wesentlichen über einen Winkel von etwa 120°. Diese Abweichung nur die Schwingungen überträgt, die seiner Eigenvom Optimum istaber vielfach belanglos, und zwar 15 frequenz entsprechen. Infolgedessen werden störende insbesondere dann, wenn es sich um eine Feinaus- Nebenschwingungen weitgehend ausgeschaltet, und wuchtung handelt, bei der insgesamt nicht mehr viel das von dem Schwingungsfühler abgegebene Signal Material abgetragen wird.:: b; :_/: . . ist praktisch eine reine Sinüskurve. Das Ausgangs-

Das soeben beschriebene Gerät läßt sich auf sehr signal wird einer festen Induktionsspule 36 entnomeinfache Weise handhaben. Bei größeren Unwuchten, a° men, in der durch den schwingenden Magneten 32 bei denen-beträchtliche Materialmengen abzutragen eine sinusförmige Spannung erzeugt wird. '." ' \ sind, kann es auch dazu benutzt werden, die Lage der Bei der in den F i g. 6 bis 8 dargestellten Ausfüh-Unwucht zu markieren und dann beispielsweise durch rungsform eines solchen Schwingungsfühlers hat das übliches Anbringen von Bohrungen Material zu ent- Gehäuse 31 einen im wesentlichen quadratischen fernen oder durch Verstellen von Gewichten die Un- 25 Querschnitt. Eine Längskante dieses Gehäuses ist gewucht grob zu kompensieren. An Hand des Anzeige^ brechen, so daß eine Schrägfläche 37 entsteht, in die Instrumentes; 8 kann dann kontrolliert werden, wie ein Fenster 38 eingearbeitet ist. Am Schlitten 34 diegroß der Erfolg dieser Maßnahme war. Wenn dann ses Schwingungsfühlers ist ein Zeiger 39 angebrächt, nur noch eine relativ geringe Restunwucht vorhanden der in. das Fenster 38 hineinragt und einer am Geist, kann mit dem erfindungsgemäßen Gerät.die rest- 3° häuse angebrachten Skala 40 gegenübersteht, die die . liehe Feinauswuchtung- erfolgen. . V Drehzahl eines rotierenden Körpers angibt, welche -Fig. 3 zeigt eine Schleifscheibe 22, die: mit einer der Eigenfrequenz der Schwingzuhge entspricht. An Vorrichtung nach Fig. 1 ausgewuchtet worden ist. den Seiten des Gehäuses 31, die an die der Schräg-Diese· Seheibe, weist einen feinen Einstich 23 auf, der fläche 37 diagonal gegenüberliegende Kante des Gevon der Spitze 18 des elektromechanischen Wandlers 35 häuses angrenzen, sind Haftmagneten 41 eingelassen, erzeugt worden ist. Das Diagramm nach Fig. 4 zeigt die es erlauben, den Geber an der den auszuwuchtenden Zusammenhang, der zwischen dem Abtragen des den Körper aufweisenden Maschine anzusetzen. Materials und der Größe der Unwucht besteht. Die . Im, Schlitten 34 ist ein Einschnitt 41 angebracht, Kurve h ergibt sich, wenn sich der Einstich 23 genau der sich senkrecht zu der im Schlitten vorgesehenen an-der Unwuchtstelle befindet. Auf diese Weise wird 4° Gewindebohrung erstreckt. Durch diesen Einschnitt die Unwucht U stetig vermindert und erreicht ein 41 wird ein Lappen 42 gebildet, der gegenüber dem Minimum,H, bei dem nur noch ein Restsignal vor- Schlitten 34 etwas verbogen, ist und dadurch eine handen ist, das von Kugellagergeräuschen und son- axiale Verspannung der. Stellschraube 35 zur Spielstigejl· Störungen hervorgerufen wird. Wenn nach ausschaltung bewirkt. In dem Endstück 43 des Ge-Erreichen des günstigsten· Punktes H noch weiter 45 häuses ist die Stellschraube 35 mit Hilfe eines Feder-Material abgetragen wird, wird erneut eine Unwucht ringes 44 und einer Tellerfeder 45 ebenfalls spielfrei erzeugt. Liegt der Einstich 23 nicht an dieser gün- gelagert, so daß eine sehr genaue Einstellung der gestigsten Stelle, so ergeben sich je nach der Größe der wünschten Frequenz möglich ist. ■ ..χΐ. ,■ Abweichung Kurven i oder, k, die ein Minimum auf- ,_;; Der am Ende der Federzunge 33 befestigte Huf-" weisen, in dem- die: Unwucht-noch: nichtvollständig 5P eisenmagnet 32 steht mit seinen boden Polen der beseitigt ist. Es muß deshalb durch sorgfältiges Ab- Spule 36 gegenüber, die in einem Topfkern 46 angetasten ermittelt,.werden, wo genau der richtige Ab- ordnet sein kann. In der Ruhestellung des Magneten tragpunkt ist, und es muß die Einstichoperation ge_r 32 ist das Mittelstück des Topfkernes nicht magnegebenenfalls-mehrmals wiederholt, werden. Es ■ ist tisch durchflutet. ,Wennder Magnet'dagegen relativ jedoch möglich, den Ort der Schwingungsabtastung 55 zur Spule Schwingbewegungen ausführt, wird in dem und die Einstichstelle von vornherein festzulegen und Topfkern: eine wechselnde Dür'chflütung ,erzeugt, mit Hilfe eines _; Verzögerungsgliedes, in dem elektri- Diese Anordnung hat den Vorteil, daß nur geringe sehen Teil ; der - Vorrichtung zwischen dem vom Luftspalte vorhanden sind, was zu einer hohen Emp-Schwingungsfühl6r gelieferten Signal und dem zum findlichkeit des Schwingungsfühlers führt. Die wech-Antrieb des elektromagnetischen Wandlers dienenden 60 selnde Magnetisierung des Spulenkernes und des PerSignal eine Phasenverschiebung zu erzeugen, die der manentmagneten selbst hat Wirbelströme zur Folge, Winkeldifferenz γ zwischen dem Ort des Schwin- die eine Dämpfung des mechanischen Schwingsystems gungsfühlers und der Einstichstelle 23 entspricht. Bei bewirken. Durch eine Einstellung der Breite des Luftder Scheibe 22 nach Fig. 3 beträgt dieser Phasen- Spaltes zwischen Magnet und Kern kann die Dämpunterschied γ etwa 150°, vorausgesetzt, daß der 65 fung des Schwingsystems verändert werden. Hier-Schwingungsfühler auf senkrechte Schwingungskom- durch ist es möglich, die Breite der Resonanzkurve ponenten anspricht und die Scheibe sich in dem durch auf einen gewünschten Wert zu bringen, damit nicht den Pfeil 24 angedeuteten Sinne dreht. . . schon kleine Fehlabstimmungen des Schwingungs-

fühlers gegenüber der Schwingungsfrequenz des rotierenden Körpers sehr große Phasenverschiebungen bewirken, die die Funktionsweise der Vorrichtung stören könnten. Andererseits ermöglicht es die hohe Empfindlichkeit des abgestimmten Schwingsystems, einen sehr kompakten Schwingungsfühler mit kleinen Abmessungen herzustellen, was für eine transportable Vorrichtung von besonderer Bedeutung ist.

Die besonderen Anforderungen, die an eine transportable Vorrichtung gestellt werden müssen, wirken sich auch auf die anderen Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung aus. So ist es in hohem Maße erwünscht, daß der zur Betätigung des Werkzeuges dienende elektromagnetische Wandler von Hand an den auszuwuchtenden Körper herangeführt werden kann und komplizierte Arbeitsgänge zur Befestigung und Einrichtung des Abtragwerkzeuges vermieden werden. Der elektromagnetische Wandler soll daher so ausgebildet sein, daß sein das Werkzeug befätigender Teil in seinen beiden Endstellungen fast starr gehalten wird, so daß sehr kräftige Magneten erforderlich sind. Andererseits ist es wieder erwünscht, daß der als Handwerkszeug ausgebildete elektromagnetische Wandler nicht zu umfangreich und zu schwer ist, damit er leicht zu handhaben ist. Eine bevorzugte Ausführungsform eines solchen elektromagnetischen Wandlers, die die obengenannten Forderungen erfüllt, ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt.

Wie die Fig. 9 und 10 zeigen, weist der elektromagnetische Wandler eine hohle Stange 51 auf, die in ihrer Längsrichtung verschiebbar in einem Gehäuse 52 gelagert ist und aus einem unmagnetischen Werkstoff besteht, beispielsweise aus rostfreiem Stahl oder zur Gewichtsersparnis aus Titan. Auf dieser Stange ist mit Hilfe eines Stiftes 53 ein als Anker dienender Ring 54 aus weichem Eisen befestigt. In das vordere, aus dem Gehäuse 52 herausragende Ende der Stange 51 ist das Abtragwerkzeug 56 eingeschraubt, das vorzugsweise eine Hartmetallspitze aufweist. ;,
. In dem Gehäuse 52 sind weiterhin zwei Spulen 57 und 58. angeordnet, die. auf Spulenkerne 59 und 60 aufgeschoben sind. Diese Spulenkerne bestehen .aus Weicheisenrohren, die die^.Stange 51 mit. geringem Abstand umgeben und an ihren . äußeren Enden Flansche aufweisen: Diese Flansche stützen sich an den Enden eines. rohrförmigen Spreizstückes 61 ab, das die Spulen 57 und 58 dicht umgibt und in seiner Mitte einen nach innen ragenden. Steg 62; aufweist. Die Spulenkerne 59.und:60 werden von dem Spreizstück 61 in solchem Abstand voneinander gehalten, daß ihre einander zugekehrten Stirnflächen, als: PoI-flächeri. dem Ankerring 54 mit; geringem Abstand gegenüberstehen. Weiterhin wird dieser Ringvvon dem Steg 62 des Spreizstückes 6i mit geringem^ Abstand umgeben.; Der.: Anker 54, hat. zwischen, den Polen der;Kerne59 und 60 ein axiales Spiel von etwa 1 bis 2 mm, das dem Betätigungsweg des Werkzeuges: entspricht. In«\3en Endstellungen schlägt.der Anker an den Stirnflächen der Pole. an. _; .·.:, . :.

Da auch das.Spreizstück61 mit dem Steg62 aus weichem Eisen; besteht,-verlaufen die magnetischen Kraftlinien fast'.vollständig in Eisen und haben' nur die Luftspalte zwischen dem Steg und dem Anker sowie dem Anker und den Polen der Spulenkerne zu überwinden. Der Luftspalt zwischen dem Steg 62 und dem Anker 54 ist dabei kleiner gehalten als der Luftspalt zwischen dem Anker und den Polen der Spulenkerne. Zur Vermeidung von Wirbelströmen sind diese Teile mit mindestens einem Längsschlitz versehen.

Um das Kleben des Ankers in seinen Endstellungen an dem entsprechenden Pol des Spulenkernes zu

.5 verhindern, sind zwischen dem Anker 54 und den Stirnflächen der Spulenkerne 59 und 60 unmagnetische Zwischenlagen 63 angeordnet, die bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel jeweils von einem Stapel aus vier Blechringen gebildet werden. Die

ίο Blechringe können aus rostfreiem Stahl oder Berylliumbronze bestehen und eine Stärke von etwa 0,06 mm haben. Um den Aufschlag des Ankers auf die Zwischenschicht zu dämpfen, können die Blechringe vorteilhaft noch durch Plastikfolien von etwa

0,02 mm Dicke getrennt sein. *;.;.-.; _:: .

.Die Spulen sind bei der dargestellten Ausführungsform frei tragend gewickelt und dann mit Kunstharz vergossen. Der Kupferquerschnitt beträgt nur etwa ein -Viertel des Eisenquerschnittes, was für ein

schnelles und kräftiges Ansprechen des elektromagnetischen Wandlers von Vorteil ist. Die Magnetkerne 59 und 60 mit den eingeklebten Spulen 57 und 58 sowie dem Spreizstück 61 sind in das Gehäuse 52 ' eng passend eingeschoben und unter Zwischenschaltung eines Zwischenstückes 64 mit Hilfe, eines Schraubringes65 in.dem Gehäuse,verspannt. Die Magnetanordnung stützt sich dabei an einer Schulter ab, die von einem massiven vorderen Abschnitt 66 des Gehäuses gebildet wird, der sich zu seinem Ende hin

3p konisch verjüngt. Die Stange 51 ist in Bohrungen des vorderen Gehäuseabschnittes 66 und des Zwischenstückes 64 mit Hilfe von selbstschmierenden Lagern 67 und 68 gelagert In dem vorderen Teil des kegeligen Gehäuseabschnittes 66 sind vor dem Lager 67 Dichtungslippen69 angebracht, die das Lager.,vor einer Verschmutzung, insbesondere vor beim Benutzen den Vorrichtung entstehenden Schmirgelstaub schützen:- ,-_;. [:■■■■■■ -.-.-:■..; ■:■-"■. '■-.'' ■ ■■■: '-. ν ■ ". ^:. .: Eine bevorzugte. Ausführungsform : der Vorrich-

40. tung, die. das Signal des Schwingungsfühlers aufnimmt und zu einem Steuersignal für den elektromagnetischen Wandler; verarbeitet,, ist in, Fig. 11. dargestellt:_: An · _L die Eingangsklemmen ,71 und 72 dieser "Vorrichtung ist die Spule 36,des Schwingungsfühlers angeschlossen. Dem Eingang der Vorrichtung ist ein, Kondensator 73 parallel geschaltet, der zusammen 'jmit:.dem Öhmschen-Widerstand der Induktionsspule-36 ; des Schwingungsfühlers <. ein_; Inte- » grationsglied bildet und zur Erzeugung eines von der

Amplitude· des Ausgangssignais; der Spule 36 abhänj gigen Steuersignals dient. Außerdem werden durch diesen Kondensator;. hohe;; Störfrequenzen, die der Schwingungsfühler .aufnimmt,-,stark; gedämpft. .Ein weitererrrVprteil des Kondensators 73; besteht darin,

55, daß er: eine_; Phasenverschiebung von annähernd 90° bewirkt, die zur Kompensation ,der; Phasenverschiebung erwünscht · ist, jlie_: sich ;aus der Trägheit des elektromagnetischen ν, Wandlers , und;^ aus anderen. Gründen ergibt. ■;.-;■;;-,γ .b-üv- fji-n'.V^ür^-.-,:^ •■y-.W.t.-.'U 7 Das am Kondensator73; stehende. Steuersignal wird mit. Hilfe eines, üblichen .Transistorverstärkers 74 verstärkt, der bei dem dargestellten: Ausführungsbeispiel dreistufig ausgebildet ist. Die Gleichstromkomponente' des, Ausgangssignals dieses Verstärkers wird über eine Leitung 75 als Gegenkopplung auf den Eingang des Verstärkers zurückgeführt.; In die Leitung 75 ist ein Siebglied 76 zur Unterdrückung der Wechselstromkomponente eingeschaltet. Die Wechsel-

009 513/27

Claims

Stromkomponente des Ausgangssignals wird über eine Leitung 77 ebenfalls als Gegenkopplung auf den Eingang des Verstärkers 74 zurückgeführt. In diese Leitung sind die Dioden eines Graetz-Gleichrichters 78 eingeschaltet. In den Gleichstrompfad dieses Gleichrichters ist ein Meßinstrument 79 eingeschaltet. Durch diese Gegenkopplung wird hier eine starke Linearisierung der Verstärkung erzielt, so daß die Anzeige am Meßinstrument 209 in einem linearen Zusammenhang mit dem Eingangssignal des Verstärkers steht. Die Widerstände der Dioden in der Graetz-Schaltung 78 sind stark unlinear: Für kleine Signale sind diese Widerstände groß, so daß die Gegenkopplung für die Wechselspannung schwach ist. Daher werden schwache Eingangssignale in höherem Maße verstärkt, und das Meßsystem· wird sehr empfindlich.-Dies' ist für eine genaue Auswuchtung sehr günstig, weil die Empfindlichkeit der Vorrichtung bei abnehmender Unwucht zunimmt. Es hat sich als zweckmäßig erwiesen, in der Graetz-Schaltung 78 Silizium- und Germiniüm-Dioden zu kombinieren, die verschieden hohe Schwellspannungen aufweisen. ·"-■'·;■ ·'-' '■ ; :'■ Das Ausgangssignal des Verstärkers 74 wird weiterhin auf einen Schmitt-Trigger 80 gegeben, der auf die; Nulldufchgänge des verstärkten Signals anspricht und das sinusähnliche Signal in ein Rechtecksignäl ,umwandelt. Auf die positive Flanke des Recht-: ecksignals spricht ein Verzögerungsglied 81 an, das ein verzögertes Signal abgibt. Das Verzögerungsglied 81 enthält einen Kondensator 82, der zur Einstellung der Verzögerung veränderbar ist. Auf das verzögerte Ausgangssignal des Verzögerungsgliedes 81: spricht ein Schaltungsglied 83 an, das die Dauer des Signals bestimmt, -mit;dem der elektromagnetische Wandler beaufschlagt wird. Die Dauer dieses Signals kann ebenfalls durch einen veränderbaren Kondensator 84 eingestellt werden. Von dem Schaltglied 83 wird über eine Leitung 85 ein Doppelemitterf olger 86 -angesteuert, der seinerseits1 einen Transistor 87 aussteuert. Vom Ausgangssignal des Transistors 87;wird darin der Leistüngstränsistor 88 geschaltet, derrin leitendem, Zustand die Spule 57 des elektromagnetischen Wandlers unter Strom. setzt und den! Anker-54 mit dem: Werkzeuge: in die - Arbeitsstellung - bringt ^ -Am Ende des' vom Schaltglied 53 erzeugten^ Einstichimpulses wird über den gleichen Weg der Transistor 88 wieder ausgeschaltet,-dafür aber über die Leitung 89 und den zweiten: Teil des Emitterfolgers 86 der Transistor 90 ΐ'eingeschaltet,;- der ■■-' seinerseits ; den Leistüngstransistor 91; in -. den-; strömführenden ■ Zustand versetzt. Hierdurch erhält '<■ die;· Spule 58 des elektromagnetischen 'Wandlers1 Strom; und der Anker 54 : wird 'zusammen : mit dem: Werkzeug;; wieder - in seine^Runestellurig zurückgebracht und darin festgehalten; bis wieder von dem Verzögerungsglied 81 im Schaltglied 83 ein neuer; Einstichirnpuls - ausgelöst wird,-: durch' den' wieder der! Leistüngstransistor 91 stromlos gemacht1 und-'die ·'Rückzugspule58 · des Wandlers ausgeschaltet wird, während statt dessen über den Leisrurigsträhsistor 88 die Vorschubspule 57 eingeschaltet wifd;"; Es" sind also bei dieser Anordnung ein Transistor; und; eine Magnetspule ständig unter Strom; ürid es wird der Anker 54 stets entweder in seiner vorderen oder seiner hinteren Stellung festgehalten. ·'■'· ■ = :.'■.. Wie bereits erwähnt, haben die Spulen 57 und 58 des elektromagnetischen Wandlers einen relativ genngcn Öhmschen" Widerstand, der in der Größenordnung von 3 Ω liegt, um ein rasches Ansteigen des Spulenstromes und damit hohe-Ansprechgeschwindigkeiten des elektromagnetischen Wandlers zu erzielen. Diese Auslegung des Wandlers bedingt, daß die Leistungstransistoren der Ausgangsstufe der elektronischen Vorrichtung von hohen Strömen durchflossen werden müssen. Hohe Ströme sind besonders dann notwendig, wenn der Magnetanker von einer Stellung in die andere bewegt werden soll. Diese Umschaltströme können ein Mehrfaches der Dauerströme betragen, die durch Kollektorwiderstände 92 und 93 bestimmt werden. Zur Lieferung der hohen Umschaltströme sind diese Widerstände durch Kondensatoren 94 und 95 großer Kapazität überbrückt, die im Augenblick des Einschaltens der Leistungstransistoren geladen werden können, was bedeutet, daß kurzzeitig ein großer Ladestrom, dessen Stärke nur durch den Wicklurigswiderstand der Solenoidspulen 57 bzw. 58 von 3 Ω bestimmt ist, fließen kann. Durch diese Maßnahme wird eine sehr schnelle und sehr präzise Positionsänderung des Ankers.54 des elektromagnetischen Wandlers erreicht. Es versteht sich, daß die Erfindung nicht auf die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt: ist, sondern Abweichungen davon möglich sind, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. Dies gilt sowohl für die spezielle mechanische Ausbildung des Schwingungsfühlers und des elektromagnetischen Wandlers, als auch für Einzelheiten der: elektro- rüschen Vorrichtung. -; .·:· . ■ :..".- ^Patentansprüche: ;-

1. Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Körper mit einem auf die Unwucht ansprechen-

. den Fühler zur Erzeugung elektrischer Signale, einem von diesen Signalen über eine Solenoidspule gesteuerten elektromagnetischen Wandler, bei'; dem ein Werkzeug" von einem koaxial zur Spule angeordneten Anker' mit einer der .Dreh-

-■'·'- zahl des rotierenden; Körpers oder einem ganz- ''■*■· zahligen Bruchteil davon entsprechenden Fre-'·-■ quenz betätigt.wird und bei jeder Arbeitsperiode " über einen-Teil des Umfänges des rotierenden -■'·'■ Körpers im Sinne einer Unwuchtverminderung "''-'- Material abträgt, gekennzeichnet - d ü f c h ■ die Verwendung eines Fühlers, der in einem auf das Gestell oder das Fundament der Maschine,· die den auszuwuchtenden rotierenden Körper aufweist, ■ äufsetzbaren Gehäuse angeordnet ist

- und ein- abstimmbares mechanisches Schwingsystem aufweist, i das bei·'Abstimmung seiner

'-Eigenfrequenz auf die Drehzahl des rotierenden Körpers und ■ bei vorhandener - Unwucht zu Schwingungen anregbar ist und dann ein peri-J odisches elektrisches Signal erzeugt, jedoch derart; daß an sich bekannte Mittel vorgesehen sind, die' das periodische Signal des Fühlers in ein ;■:.■ Steuersignal von annähernd rechteckigem Impüls-^γ'·ί verlauf umformen, dessen Amplitude so auf die Ausbildung der Solenoidspule und des Ankers im Wandler abgestimmt ist, daß der Anker während der- Dauer des Rechteckimpulses fest an einem dazu vorgesehenen Anschlag anliegt.

-

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler mit je einer Spule

·-■ und/oder mit je einem Anschlag für den Vor-

schub und für den Rückzug des Ankers versehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Kupferquerschnitt der Solenoidspulen höchstens halb so groß ist wie der kleinste Eisenquerschnitt für den die Solenoidspulen umgebenden magnetischen Fluß.

4. Vorrichtung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Solenoidspulen auf rohrförmigen magnetischen Spulenkernen angeordnet sind, die einseitig einen Flansch besitzen, und daß die Spulenkerne mit ihrem Flanschteil auf einem rohrförmigen Distanzstück aufliegen und daß alle drei Stücke in ein äußeres Gehäuse passend eingeschoben und darin festgespannt sind.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Distanzkörper auf der Innenseite in der Mitte einen Steg besitzt, der

* zum Übergang der Kraftlinien auf den Anker des Wandlers dient.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Widerstand für die Kraftlinien zwischen Anker und Polfläche des Kernes größer ist als der Widerstand zwischen dem Steg des Spreizkörpers und dem Anker.

7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wandler mit dem Werkzeug zu einer Baugruppe zusammengefaßt ist, die von Hand als Handwerkszeug in Abhängigkeit von der Anzeige der die Amplitudengröße des Signals anzeigenden Mittel geführt wird.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse des Wandlers auf der Vorderseite gegen das Abtragwerkzeug einen konischen Teil besitzt.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß im konischen Teil Dichtungslippen zur Verhinderung des Eindringens von Staub angebracht sind.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen konischem Teil und der beweglichen Achse eine Membran gespannt ist, die das Eindringen von Staub verhindert.

11. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler zur Erzeugung eines periodischen Signals mit eindeutigen Nulldurchgängen ausgebildet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Auslösung der Rechteckimpulse zur Steuerung der Solenoidspulen durch die Nulldurchgänge des vom Fühler erzeugten und gegebenenfalls integrierten und/oder verstärkten Signals erfolgt.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das Ansprechen auf die Nulldurchgänge durch einen Schmitt-Trigger herbeigeführt wird.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verzögerungsglied vorhanden ist, das auf die Schaltung des Schmitt-Triggers in nur einer Richtung anspricht und dessen verzögertes Ausgangssignal zeitlich so abgestimmt ist, daß das Abtragwerkzeug des Wandlers im richtigen Moment einsticht.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Verzögerungsglied ein monostabiler Multivibrator angeschaltet ist, dessen Kippzeit die Einstichdauer des Abtragwerkzeuges bestimmt.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal des mechanischelektrischen Fühlers integriert wird.

17. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sie einen logarithmischen Verstärker und Mittel enthält, um die durch die logarithmische Verstärkung bedingte Verzerrung des Eingangssignals zu einer Variation der Dauer der Rechteckimpulse und/oder zu einer Steigerung der Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes bei geringen Unwuchten zu verwenden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen