DE1573846B2 - ADJUSTMENT DEVICE FOR A FORCE-MEASURING BALANCING MACHINE - Google Patents
ADJUSTMENT DEVICE FOR A FORCE-MEASURING BALANCING MACHINEInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einstellvorrichtung mit Spannungsteilern, an denen Anteile der von den Umformern gelieferten Spannungen zur Weiterverarbeitung abgenommen werden, für eine kraftmessende Auswuchtmaschine mit einem elektromechanischoder ähnlich wirkenden Umformer mit je zwei voneinander galvanisch getrennten Ausgängen je Meßebene, deren Spannungsanteile der Einstellvorrichtung zugeführt werden.The invention relates to an adjusting device with voltage dividers in which proportions of the from the converters The voltages supplied are removed for further processing, for a force-measuring Balancing machine with an electromechanical or similar acting converter with two of each other galvanically separated outputs for each measuring level, the voltage components of which are fed to the setting device will.
Durch die USA.-Patentschrift 3 106 846 ist eine Einstellvorrichtung an kraftmessenden Auswuchtmaschinen bekanntgeworden, bei der mehrere in den Lagerständern angeordnete Spannungsteiler durch geeignete mechanische verstellbare Einrichtungen auf die geometrischen Abmessungen des Wuchtkörpers eingestellt werden. Nachteilig hierbei ist die Vielzahl der Spannungsteiler sowie deren ungleichförmige Ausnutzung bei verschiedenen Wuchtkörperabmessungen. US Pat. No. 3,106,846 discloses an adjustment device on force-measuring balancing machines became known, in which several voltage dividers arranged in the bearing stands by suitable mechanical adjustable devices to the geometric dimensions of the balancing body can be set. The disadvantage here is the large number of voltage dividers and their non-uniform ones Utilization with different balancing body dimensions.
Es sind weiterhin Emstellvorrichtungen für kraftmessende Auswuchtmaschinen bekannt, die erlauben, eine restmomentfreie Bestimmung der Kräfte je Meßebene durchzuführen. In diesem Falle besteht die Einstellvorrichtung aus einem mechanischen Rechenhilfsmittel mit logarithmisch geteilten, ringförmigen Skalen zur Herstellung von Quotientenwerten und aus einem elektrischen Rechengerät mit zwei Spannungsteilern zur Ausführung von Multiplikationen.There are also Emstellvorrichtungen known for force-measuring balancing machines that allow carry out a residual torque-free determination of the forces per measuring plane. In this case there is the adjustment device from a mechanical arithmetic aid with logarithmically divided, ring-shaped Scales for the production of quotient values and from an electrical calculator with two voltage dividers for performing multiplications.
Diese Art von Einstellvorrichtungen ist wegen ihrer verhältnismäßig umständlichen Bedienung, die zunächst eine Einstellung des Rechenhilfsmittels, dann eine visuelle Abnahme der gebildeten Quotientenwerte und schließlich eine Einstellung des Rechenge- rätes gemäß der abgelesenen Quotientenwerte erfordert, für viele Anwendungszwecke wenig geeignet.This type of adjustment device is because of their relatively cumbersome operation, which initially a setting of the arithmetic aid, then a visual decrease in the quotient values formed and finally a setting of the arithmetic advises according to the quotient values read off, unsuitable for many purposes.
Es sind weitere Einstellvorrichtungen der oben geschilderten Art bekanntgeworden, die einstellbare, ohmsche Spannungsteiler aufweisen, mit deren Hilfe für die Umwandlung elektrischer Größen erforderliche Divisionen durch Reduzierung elektrischer Ströme bewirkt werden. : : \ :There are more adjustment devices of the type described above become known, the adjustable, Have ohmic voltage dividers, with the help of which for the conversion of electrical quantities required Divisions are effected by reducing electrical currents. :: \:
Bei diesen Vorrichtungen ist nachteilig, daß sich der Innenwiderstand mit variablen Einstellwerten gegenüber dem Innenwiderstand der einspeisenden Schwingungsumformer ändert, so daß Anpassungsfehler, die die Arbeitsgenauigkeit dieser Einstellvorrichtungen beeinflussen, auftreten können. Aufgabe der Erfindung ist es, eine Einstellvorrichtung für kraftmessende Auswuchtmaschinen in Vorschlag zu bringen, die unter Vereinfachung der Einstellung eine Erweiterung des Einstellbereiches und eine bessere Ausnutzung der Spannungsteiler gestattet.A disadvantage of these devices is that the internal resistance varies with variable setting values changes compared to the internal resistance of the feeding vibration transducer, so that adaptation errors which affect the accuracy of these adjustment devices can occur. task The invention is to bring an adjusting device for force-measuring balancing machines in proposal, which simplifies the setting a Expansion of the setting range and better utilization of the voltage divider allowed.
Die erfindungsgemäße Einstellvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß der erste Spannungsanteil des ersten Umformers in einem ersten logarithmischen Spannungsteiler mit dem Quotienten aus dem einen Meßebenenabstand α zu dem Ausgleichsebenenabstand b multipliziert wird, der erste Spannungsanteil des zweiten Umformers in einem zweiten logarithmischen Spannungsteiler mit dem Quotienten aus dem anderen Meßebenenabstand c zu dem Ausgleichsebenenabstand b multipliziert wird, beide Ergebnisse überlagert werden und die der jeweiligen Lagerkraft entsprechenden Spannungsanteile zugefügt werden.The adjustment device according to the invention is characterized in that the first voltage component of the first converter is multiplied in a first logarithmic voltage divider with the quotient of the one measurement plane distance α to the compensation plane distance b , the first voltage component of the second converter in a second logarithmic voltage divider with the quotient from the Another measurement plane distance c is multiplied to the compensation plane distance b , both results are superimposed and the stress components corresponding to the respective bearing force are added.
Eine Erweiterung des Erfindungsgedankens stellt die Verwendung der Einstellvorrichtung zur Bestimmung der Ausgleichsmassen mit Hufe von Drehzahl und Ausgleichsradien des Wuchtkörpers dar. Weitere Erfindungsmerkmale ergeben sich aus den Unteransprüchen. Ausführungsbeispiele sind an Hand der F i g. 1 bis 4 erläutert. . ,.·;■·.The use of the setting device for determination represents an expansion of the inventive concept the balancing masses with hooves of speed and balancing radii of the balancing body Features of the invention emerge from the subclaims. Embodiments are based on the F i g. 1 to 4 explained. . ,. ·; ■ ·.
Fig. 1 zeigt schematisch einen Wuchtkörper, mit den für die nachfolgenden Beziehungen wichtigsten Bezeichnungen. Es bedeutet, 1 die Unke, 2 die rechte Meßebene; Al die linke, Al die rechte Ausgleichsebene, »α« bzw. »c«'den jeweiligen Meßebenenabstand, z. B. der Lagerebene, von der entsprechenden Ausgleichsebene und, »ft« den gegenseitigen Ausgleichsebenenabstand. F1, F2 bedeuten die Reaktionskräfte in den Meßebenen, F41, Fj2 die in den Ausgleichsebenen gedacht wirkenden Fliehkräfte. Zur restmomentfreien Bestimmung von FM und F42 bedient man sich der in der Meßebene festgestellten Kräfte F1 und F2. Nach Aufstellung der Momentengleichung für die beiden Ausgleichsebenen und Auflösen folgt für die Kräfte F41 und F42:Fig. 1 shows schematically a balancing body with the most important designations for the following relationships. It means 1 the toad, 2 the right measuring plane; Al the left, Al the right compensation plane, "α" or "c"'the respective measuring plane spacing, e.g. B. the storage level, from the corresponding compensation level and "ft" the mutual compensation level distance. F 1 , F 2 denote the reaction forces in the measuring planes, F 41 , Fj 2 the centrifugal forces which are intended to act in the compensation planes. For the determination of F M and F 42 without residual torque, the forces F 1 and F 2 determined in the measuring plane are used. After setting up the moment equation for the two compensation planes and resolving them, it follows for the forces F 41 and F 42 :
Rechonschaltung in der Einstellvorrichtung für die Bestimmung der Kräfte in beiden Ausgleichsebenen zu verwenden, nur mit dem Unterschied, daß für das Endergebnis ein Mal F1 addiert, das andere Mal F2 subtrahiert wird. Durch Umpolen der nachfolgenden Schaltung läßt sich das Minuszeichen, mit dem F^2 behaftet ist, berücksichtigen.To use the calculation circuit in the setting device for the determination of the forces in both compensation planes, with the only difference that for the end result one time F 1 is added and the other time F 2 is subtracted. By reversing the polarity of the following circuit, the minus sign associated with F ^ 2 can be taken into account.
:. F i g. 2 zeigt schematisch eine elektrische Schaltung zur Gewinnung der den Fliehkräften entsprechenden Spannungsgleichungen. Der in der Meßebene 1 angeordnete Schwingungsumformer 31 erhält zweckmäßigerweise die durch eine verstellbare Hebelübersetzung zwischen Lagerbrücke und Umformer verstärkte Unwuchtschwingung. Zur Bildung der für die in der Einstellvorrichtung 4 durchzuführenden Rechenoperationen benötigten Ausgangskomponenten werden die einer Lagerkraft entsprechenden Sparinungsanteile von dem Schwingungsumformer in zwei voneinander galvanisch getrennten Ausgängen geliefert. Zum Abgleich der verschiedenen Empfindlichkeit der Schwingungsumformer ist eine Anordnung vorteilhaft, bei der ein mit einem Dauermagneten versehener Schwingungsumformer durch eine zusätzlich auf dem Magneten angeordnete Wicklung auf- oder entmagnetisiert werden kann.,Ebenso könnten in Weiterbildung der Erfindung die beiden einer Lagerkraft entsprechenden Spannungsanteile einem Verstärker, dessen Verstärkung gegebenenfalls verstellbar ist, mit zwei voneinander galvanisch getrennten Ausgängen entnommen werden, der seinerseits an dem Ausgang eines Schwingungsumformers angeschlossen ist. . . ; : . F i g. 2 schematically shows an electrical circuit for obtaining the voltage equations corresponding to the centrifugal forces. The vibration transducer 31 arranged in the measuring plane 1 expediently receives the unbalance vibration amplified by an adjustable lever transmission between the bearing bracket and the transducer. To form the output components required for the arithmetic operations to be carried out in the setting device 4, the saving components corresponding to a bearing force are supplied by the vibration transducer in two outputs that are galvanically separated from one another. To adjust the different sensitivities of the vibration transducers, an arrangement is advantageous in which a vibration transducer provided with a permanent magnet can be magnetized or demagnetized by an additional winding arranged on the magnet , the gain of which can be adjusted if necessary, can be taken with two galvanically separated outputs, which in turn is connected to the output of a vibration converter. . . ;
In der Einstellvorrichtung 4 findet eine Multiplikation zwischen dem Spannungsanteil k · UFi und dem Quotienten £ statt. Durch eine Differenzschaltung mit dem im Schwingungsumformer 32 gewonnenen Produkt ■·,.■· ; .:._:.;:: i.ru,:::^- In the setting device 4 there is a multiplication between the voltage component k · U Fi and the quotient £. By means of a differential circuit with the product ■ ·,. ■ · obtained in the vibration converter 32; .: ._:.; :: i.ru, ::: ^ -
wird der Klammerausdruckbecomes the expression in brackets
dargestellt. Der Faktor ic bei UFl und UFl hat für beide Spannungen denselben Wert,und stellt einen multiplikativen Koeffizienten dar, der dem maximalmöglichen Quotienten von τ bzw. -r entspricht. Die Skizze shown. The factor ic for U Fl and U Fl has the same value for both voltages and represents a multiplicative coefficient which corresponds to the maximum possible quotient of τ or -r. The sketch
zeigt, daß durch Hinzufügen der jeweiligen zweiten Spannungen UFi und Up2, die den Kräften F41 und F42 entsprechenden Spannungsgleichungen ■■ ■.,.■ -...;, ;shows that by adding the respective second voltages U Fi and Up 2 , the voltage equations corresponding to the forces F 41 and F 42 ■■ ■.,. ■ -...;, ;
an dem auf der F i g. 2 mit 10 versehenen Ausgang undat the one on the F i g. 2 output marked 10 and
i-F2-^]-FiF 2 - ^] - F
Die Werte in den eckigen Klammern sind gleich, es ergibt sich damit die Möglichkeit, die gleiche an dem mit 20 versehenen Ausgang zur Weiterverarbeitung abnehmbar sind.The values in the square brackets are the same, so there is the possibility of the same can be removed from the output marked 20 for further processing.
F i g. 3 zeigt schematisch eine Möglichkeit einer mit der Einstellung auf dem logarithmischen Rechenhilfsmittel 43 kombinierten Einstellung der logarithmischen Spannungsteiler 41 und 42. An Spannungsteiler 41 liegt die Spannung fc · l/F , an Spannungsteiler 42 die Spannung fc · UF an. Hierzu ist zweckmäßigerweise den logarithmisch wirkenden Spannungsteilern 41 und 42 ein Rechenhilfsmittel 43 mit logarithmischer Skala für den Wert »ft« und einer vornehmlich doppelt belegten, ebenfalls logarithmischen Skala für die Werte »α« und »c« so zugeordnet, daß nach der auf dem Rechenhilfsmittel durchgeführten Quotientenbildung das Spannungsergebnis an den Ausgängen 44 und 45 der logarithmisch wirkenden Spannungsteiler zur Verfugung steht. Durch geeignete Kopplung zwischen Rechenhilfsmittel und Spannungsteiler steht das Ergebnis sofort nach Einstellen der geometrischen Abmessungen ohne jede weitere Zwischenrechnung zur Verfugung.F i g. 3 schematically shows one possibility of setting the logarithmic voltage dividers 41 and 42 combined with the setting on the logarithmic arithmetic aid 43. The voltage fc · I / F is applied to the voltage divider 41 and the voltage fc · U F is applied to the voltage divider 42. For this purpose, the logarithmically acting voltage dividers 41 and 42 are appropriately assigned a calculation aid 43 with a logarithmic scale for the value "ft" and a primarily double-assigned, also logarithmic scale for the values "α" and "c" so that after the one on the calculation aid performed quotient formation, the voltage result is available at the outputs 44 and 45 of the logarithmically acting voltage divider. Through a suitable coupling between the calculation aid and the voltage divider, the result is available immediately after setting the geometric dimensions without any further intermediate calculation.
In weiterer Ausbildung kann dieses Gerät auch für die Bestimmung der Ausgleichsmasse in Abhängigkeit von Drehzahl und Ausgleichsradius herangezogen werden.In further training, this device can also be used to determine the balancing weight as a function of speed and compensation radius can be used.
Im unterkritischen Bereich überwiegen die Federkräfte gegenüber den Massenkräften. Nimmt man z. B. einen unwuchtfreien Rotor an und setzt eine Unwuchtmasse am Radius »r« an, so folgt für die Zentrifugalkraft: In the subcritical area, the spring forces outweigh the inertia forces. If you take z. B. attaches an unbalanced rotor and attaches an unbalanced mass to the radius »r«, it follows for the centrifugal force:
F = mu- τ · ω2,F = m u - τ ω 2 ,
F die Zentrifugalkraft, F is the centrifugal force,
mu die Unwuchtmasse bzw. Ausgleichsmasse,
r den Radius, an dem die Unwuchtmasse angreift, ω die Winkelgeschwindigkeit darstellt. m u is the unbalanced mass or balancing mass,
r represents the radius at which the unbalanced mass acts, ω represents the angular velocity.
Nimmt man den Wert U mit Hilfe eines Schwingungsumfonners, der nach dem Tauchspulenprinzip arbeitet, auf, so folgt nach einfacher Umformung für die Ausgleichsmasse .If the value U is recorded with the help of a vibration converter, which works according to the moving coil principle, then after a simple transformation for the balancing mass follows.
mu m u
r ·r
n-T?n-T?
Aufgabe in diesem Falle ist es, die 'Division der Spannung U durch r ■ η sowie durch n2 durchzuführen. Die Division durch n2 kann beispielsweise durch doppelte Integration erfolgen. Die Division durch r · η kann unter Berücksichtigung der Ausgleichsradien rA1 und rA2 mit Hilfe der gleich aufgebauten Einstell- und Rechenvorrichtung erfolgen. Zweckmäßigerweise so, daß dem logarithmisch wirkenden Spannungsteiler ein Rechenhilfsmittel mit logarithmischer Skala für den Wert der Drehzahl »n« bzw. eine Funktion der' Drehzahl und einer vornehmlich doppelt belegten ebenfalls logarithmischen Skala für die Werte linker Ausgleichsradius rA1, rechter Ausgleichsradius rA2 so zugeordnet ist, daß am Ausgang des logarithmisch wirkenden Spannungsteilers das Ergebnis der Multiplikation zwischen der Eingaiigsspannung mit dem reziproken Wert aus der Drehzahl»«« bzw. einer Funktion der Drehzahl und Ausgleichsradius »r« zur Bestimmung der Ausgleichsmasse zur VerfugungThe task in this case is to divide the voltage U by r ■ η and by n 2 . The division by n 2 can be done, for example, by double integration. The division by r · η can take place taking into account the compensation radii r A1 and r A2 with the aid of the setting and computing device of the same structure. Appropriately so that the logarithmically acting voltage divider is assigned a computational aid with a logarithmic scale for the value of the speed "n" or a function of the speed and a primarily double-assigned logarithmic scale for the values of the left compensation radius r A1 and the right compensation radius r A2 is that at the output of the logarithmically acting voltage divider the result of the multiplication between the input voltage with the reciprocal value of the speed "" or a function of the speed and compensation radius "r" is available to determine the compensation mass
steht. Die erforderliche Rechenoperation ^7-^ wird ebenfalls mit logarithmischen Spannungsteilern durchgeführt, die den Wertr^ und rA2 auf einer doppelt belegten logarithmischen Skala entsprechend »α« und »c« besitzen. Der Wert »n« entspricht hierbei dem Wert »fr« bei der Bestimmung der Kräfte FAl und FA2. stands. The necessary arithmetic operation ^ 7- ^ is also carried out with logarithmic voltage dividers, which have the value r ^ and r A2 on a double-assigned logarithmic scale corresponding to "α" and "c". The value “n” corresponds to the value “fr” when determining the forces F Al and F A2 .
Wird ein Doppelintegrator zur Durchführung der Division durch n2 eingesetzt, so ist es zweckmäßig, dessen drehzahlabhängige Fehler bei der Drehzahleinstellung zwangläufig mit zu berücksichtigen. Ebenso sollte eine zwangläufige Bereichsumschaltung des Doppelintegrators mit der Drehzahleinstellung gekuppelt sein. Hierbei besteht dann eine wertvolle Bereicherung darin, daß die bei der zwangweisen Bereichsumschaltung des bekannten Integrators auftretenden Empfindlichkeitsänderung durch Verschieben der Ablesemarke bzw. durch Aufleuchten einer entsprechenden Lampe am Empfindlichkeitsstufen-If a double integrator is used to carry out the division by n 2 , it is expedient to take into account its speed-dependent error when setting the speed. An unavoidable range switching of the double integrator should also be coupled with the speed setting. In this case, there is a valuable enrichment in that the change in sensitivity that occurs during the forced range switching of the known integrator by moving the reading mark or by lighting up a corresponding lamp on the sensitivity level
schalter berücksichtigt wird. .■■■.;./.switch is taken into account. . ■■■.; ./.
Soll das aus der Einstellvorrichtung gewonneneShould that obtained from the adjustment device
Ergebnis zur Anzeige oder zur Steuerung des Ausgleichsvorganges oder ählichem herangezogen werden, so kann dieses Ergebnis, wie bekannt, mit dem Phasengeberstrom in einem multiplizierend wirkenden Elementverarbeitet werden. ■ ■::..- :„?;_!-: ^ F ig. 4 zeigt hierfür schematisch ein Ausführungsbeispiel. Von der Einstellvorrichtung 4 wird über die Leitung 54 ein Ergebnis mit einer nocht nicht berücksichtigten Abhängigkeit von der Drehzahl dem multiplizierend wirkenden Element 53 zugeführt. Über die Leitung 51 wird der vom Phasengeber 5 kommende Strom ebenfalls dem Element 53 zugeführt. Wird durch ein Aggregat 52, das in der Leitung 51 angeordnet ist, dem vom Phasengeber 5 kommende Strom eine reziprok wirkende Abhängigkeit von der Drehzahl aufgeprägt, so wird damit bei der nachfolgenden Multiplikation eine bestimmte Drehzahlabhängigkeit erzeugt. Dies wird erfindungsgemäß durch die Zwischenschaltung eines an sich bekannten Einfach- oder Mehrfachintegrators oder mit Hilfe eines ähnlich wirkenden Aggregates in die Leitung 51 vom Phasengeber 5 zum multiplizierend wirkenden Element 53 -erreicht.' '-■'■ ■-:■'■■: ■:.:*: rinr;.'..^ ; I .; ν α..™:. ·.-._ .·.:,-■ \n~r:.r^:^z;;-- If the result is used to display or control the compensation process or the like, this result can, as is known, be processed with the phase encoder current in a multiplying element. ■ ■ :: ..-: "?; _! -: ^ Fig. 4 schematically shows an exemplary embodiment for this. From the setting device 4, a result with a not yet taken into account dependency on the rotational speed is fed to the multiplying element 53 via the line 54. The current coming from the phase generator 5 is also fed to the element 53 via the line 51. If a unit 52, which is arranged in the line 51, impresses a reciprocal dependence on the speed of rotation on the current coming from the phase generator 5, a certain speed dependency is thus generated in the subsequent multiplication. According to the invention, this is achieved by interposing a single or multiple integrator known per se or with the aid of a similarly acting unit in the line 51 from the phase generator 5 to the multiplying element 53. '- ■' ■ ■ -: ■ '■■: ■:.: *: Rinr;.' .. ^; I.; ν α .. ™ :. ·.-._. ·.:, - ■ \ n ~ r: .r ^: ^ z ;; -
Auf Grund der ausführlichen Beschreibung der Einstellvorrichtung ist der Fachmann somit in der Lage, die Einstellvorrichtung für jede weitere Quotientenbildung unabhängig von der Art der physikalischen Größen einzusetzen. - : ■■'■'■■'' - ■'■->--.'"* ------" On the basis of the detailed description of the setting device, the person skilled in the art is thus able to use the setting device for any further formation of quotients, regardless of the type of physical quantities. - : ■■ '■' ■■ '' - ■ '■ ->-.'"* ----- -"
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |