DE1648543A1 - Vorrichtung zum Besei?gen und Messen der Unwucht eines Rotors - Google Patents

Description

Dip!.-lng. Heinz Lesser 1 6 4 δ 5 Λ

Patentanwalt 8 Manchen 61, Cosimastrafte 81 · Telefon: (0811) 483820 · Telex. 05-24351

25.I.I967

L 7795 L/Rie

Vorrichtung zum Beseitigen und Messen der Unwucht eines

Rotors

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Beseitigen der Unwucht eines Rotors und ihr liegt die Aufgabe zugrunde, die Unwucht eines Rotors zu messen und zu. oeseitigen; sie bezieht sich insbesondere auf ein Gerät zum Messen und Beseitigen der statischen Unwucht für den Fall, daß die Dicke des Rotors nicht zu beachten ist.

Die Unwucht eines Rotors ist ein Problem, das sich aus der Nichtübereinstimmung des Rotormittelpunkts mit dem Schwerpunkt des Rotors ergibt, Schwingungen und Lärm aurch die durch das Rotieren erzeugte Zentrifugalkraft hervorruft, das Funktionieren dines Mechanismus schmälert, ja möglicherweise sogar ein Arbeiten mit dem Rotor ausschließt, wenn nicht sogar zu einer Zerstörung des Mechanismus führt, Im allgemeinen wird die Rotationsunwucht dadurch

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beseitigt, daß an einer bestimmten Stelle des Rotors eine passende Menge einer Kasse hinzugefügt oder die entgegengesetzte Stelle des Rotors abgeschabt wird.

Das Problem und die Lösung gemäß der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen nachstehend erläutert.

Es zeigt:

Fig. la und Ib schema tisch die charakteristischen Merkmale

eines Rotors,
Fig. 2 schematisch das der Erfindung zugrunde gelegte

Prinzip,
Fig. 3 ein Schema eines erfindungsgemäßen Ausführungs-

beispieles,
Fig. 4 das Verhältnis zwischen der natürlichen

Schwingungsperiode des Schwingungssystems

und dessen Lage,

eine Ansicht, bei der eine Spiralfeder am

Schwingglied einer Uhr angebracht ist,

eine Vorrichtung zur Beseitigung einer

Unwucht, und zwar

eine Vorderansicht der Vorrichtung ,

den Grundriß der Vorrichtung,

einen Querschnitt durch die Vorrichtung:im

Bereich der Spindel, etwas vergrößert,

Fig.	5
Pig.	6-12
Pig.	6
Pig.	7
Fig.	8

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BAD ORi(SlNAL

Pig. 9 * eine vergrößerte Teilfigur, die die Aufnahme des Schwinggliedes in der Vorrichtung veranschaulicht,

Pig. 10 eine andere vergrößerte Teilfigur,

Fig. 11 u. 12 Schaltschemen, die elektrische Stromkreise darstellen,

Fig. 13 ein Diagramm, das das Messen der periodischen Ausgleichsbedingungen darstellt,

Fig. 14 eine Schaltung, die den Hauptteil des umkehrbaren Zählers darstellt,

Fig. 15a die Form eines Bohrers,

Fig. 15b das Verhältnis zwischen der Schneidtiefe des Bohrers und der Schneidmenge,

Fig. 16 " ein Kurvenbeispiel, das das Verhältnis zwischen der unausgeglichenen Lage (y ) und der Eigenschwingungsperlode (T) darstellt, wenn die Unwucht äußerst klein ist,

Fig. 17 ein Stromkreisschema zum Abändern des ersten

AusfUhrungsbeIspieles in das zweite Ausfuhrungsbeispiel,

Fig. 18 ein anderes Stromkreisdiagramm zum Abändern

des ersten Ausführungsbeispieles In ein drittes AusfUhrungsbeispiel. — .

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In Fig. la, in der sich der Rotor 1 in der statischen Lage befindet, ist die die Unwucht erzeugende Masse mgr (wobei m die Masse, r eine Entfernung in radialer Richtung von der Rotorachse aus gemessen, und g die Erdbeschleunigung ist) auf dem Abschnitt in der Entfernung 1 von einem äußeren Ende und' in der Winkelstellung von Θ, gemessen ^ entgegen dem Uhrzeigersinn von der horizontalen Drehachse aus, dargestellt; der vollkommen ausgewuchtete Rotor kann durch Bewegen der Masse mr/R in dem gleichen Abschnitt und in der gleichen Winkellage der Unwucht m und in der Entfernung R, von der Rotationsachse aus gemessen, erhalten werden.

Da das Meßverfahren dieser Unwucht weitgehend bekannt und ist und ausgeübt wird, kann davon abgesehen werden, dieses Verfahren hier genau zu beschreiben; es besteht jedoch im w Prinzip darin, die durch die Unwucht erzeugte Zentrifugalkraft über die Reaktion auf die Rotorlager zu messen. Die allgemeine Unwucht besteht in dreidimensionalen Lagen, die durch ähnliche Symbole wie 1, Θ, mgr dargestellt werden. In vielen Fällen betrifft jedoch die Unwucht, die in der Industrie auftritt, nicht nurdie sogenannte dynamische Unwucht, sondern auch die statische Unwucht, d.h., die Dicke des Rotors kann vernachlässigt werden. Wie in Fig. Ib dargestellt, kann die Unwucht zweidimensional durch θ und mgr dargestellt werden« wenn 1 so klein wird, daß es vernachlässigt werden

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kann. So genügt es beispielsweise bei dünnen Rotoren, wie beispielsweise bei den Wagenrädern von Straßenfahrzeugen, Automobilen etc.,und bei dünnen mechanischen Teilen, wie Antriebsteilen, Antriebsscheiben, Schwungrädern etc. von Maschinen, diese nur statisch^ztijiiuchten. Auch bei Rotoren, die Monoschwingungen ausführen (wie beispielsweise das zeltsteuernde Schwingglied in einer gewöhnlichen Uhr oder einer Armbanduhr) und nur auf Isochronismus (in Uhren ändert sich die Geschwindigkeit auf Grund der Amplitudenänderungen des Schwinggliedes) und Änderungen in der Vertikallage (bei Armbanduhren ändert sich die Geschwindigkeit durch Änderung der Lage der Uhr in vertikaler Ebene) ansprechen, ist es lediglich .. ι erforderlich, nur die statische Unwucht auszugleichen. Am idealsten ist es natürlich, auch die dynamische Unwucht auszugleichen, jedoch begnügt sich die Industrie im weitesten Bereich schon mit dem Ausgleichen einer statischen Unwucht.

Um nun die statische Unwucht zu betrachten, so ist es zuerst notwendig, die Lage von θ und die Größe mgr der Unwucht zu messen. Die statische Unwucht wird als ein besonderer Fall der dynamischen Unwucht betrachtet, weil sie eine Unwucht ist, bei der die axiale Dimension 1 in der dynamischen Unwucht vernachlässigbar ist. So ist es möglich,

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diese statische Unwucht durch Anwenden des Meßprinzips der dynamischen Unwucht zu messen. In Fig. Ib befindet sich die Unwucht des Rotors 3, der in äußerst reibungslosen Lagern 4 gehalten ist, immer unter der Welle desselben. Es ist auch möglich, die Unwucht durch dieses: Prinzip zu messen.

Bisher wurde die Messung der statischen Unwucht hauptsächlich durch Verfahren vorgenommen, für die das vorerwähnte Prinzip in verschiedenen Arten zutraf.

Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues Instrument zur Verfügung zu stellen, das dazu dient, die Unwucht durch Anwenden der Tatsache zu messen, daß sich die Eigenfrequenz des mechanischen Schwingungssystems, das aus dem in einer vertikalen Ebene liegenden Rotor und dem elastischen Körper, der den Rotor verdreht, besteht, auf Grund der Lagen der Unwucht ändert.

Eine andere Aufgabe der Erfindung liegt darin, ein neues Instrument zum Beseitigen der Unwucht zur Verfugung zu stellen, um einen vollkommen ausgewuchteten Rotor durch Eliminieren der gemessenen Unwucht zu erhalten.

Zuerst werden die wesentlichen Punkte, die die Grundlage

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der vorliegenden Erfindung bildan, beschrieben.

Fig. 2 stellt ein System zum Beschreiben des Prinzips dar, in welchem ein Schwingungssystem, das aus einem Rotor und einem elastischen Körper besteht, durch Lager ¹C gedreht, wird. Es wird hier* angenommen, daß der Rotor 5 " l im Schwerkraftsfeld in der Vertikalebene ein Trägheitsmoment I hat, das einer Unwucht erzeugenden Masse mgr (m: Masse, r: Entfernung zwischen Unausgeglichenheit und Achse, g: Erdbeschleunigung) in einer Winkelstellung von i| entspricht.

Die Achse 6 des Rotors ist durch die Lager 7 und 8 gelagert. Das eine Ende des elastischen Körpers, der eine Federkonstante k hat, ist auf der Achse 6 befestigt, während das andere Ende an einer in der Basis 10 angeordneten Haltestange 11 befestigt ist. (Die Figuren zeigen als elastischen Körper eine Spiralfeder). Wenn ein aus dem Rotor 5 und- dem elastischen Körper 9 bestehendes Schwingungssystem mit seiner Eigenschwingung in der Lage der Fig.2 schwingt (d.h., wenn die Unwucht mgr mit der Amplitude A in der Stellung *p als Schwingungsmittelpunkt schwingt), ergibt sich die Periode T der Eigenfrequenz aus der folgenden Gleichung:

T = T₀ Jl + (' ^o ) . ¹ - ^Jl ^ . mgr cos (W (1) L ~2* χ _A J

T₀ = 2TiJ_n.. 109816/0461

wobei J₁ (A) eine erste Bessel-Funktion mit A als Veränderliche

ist. Wie in der Gleichung (1) dargestellt, wird i

• A · für eine bestimmte Amplitude konstant gehalten und die Relation der Periode T und der Lage der Unwucht ist auf einer Cosinuskurve dargestellt. Wenn daher drei beliebige Punkte (T₁ Ip₁) (Tp(Pp) und (T, dL·) fesgelegt werden, beschränkt sich die' Cosinuskurve auf eine einzige Kurve, durch die man die Unwucht als Gipfelpunkt zu Gipfelpunkt

T 2 1 ₍; J₁ (A)'
(2T -· (—p-—) *—γ·-''* —· ' mgr) der Cosinuskurve erhält und die Lage der Unwucht kann auch als Gipfelpunktswinkel erhalten werden.

So kann beispielsweise bei dem nachstehend beschriebenen ersten Ausführungsbeispiel jede Periode T des Schwingungssystems in drei verschiedenen Lagen« die um Winkel von ^ 90 voneinander getrennt sind, gemessen und festgelegt werden. So erhält man mit den jeweiligen Werfen, die in T₁, T₂ und T,
Gleichung (1):

und T, gemessen und festgelegt werden, aus der

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. '('^i f. Ui^t-. —r^·

^ f.

^κ 2_Κ ' -A
daher

Ττ - T₃ _._ _Λ + fTa. - .£±-2^ cos Ψ. β 0 " · ..:.· ■ ■ (ö).

sin^ + (_a 4) cos 2

oder

Ta -

^Ύα

Ta .

1». «tan"'- ² J (9)-.

Ti - Ta

2 · ■ ■■ * ' "

Hier ist \^ die Lage des Schwingungssystems in der ersten Lage und mgr stellt die Größe der Unwucht dar..Diese Relation kann, wie in Fig. 4 dargestellt« wiedergegeben werden. Die Gleichungen (7), (8) und (9) zeigen, daß es möglich ist, die Lage und Masse der Unwucht mit diesen drei Werten zu errechnen, vorausgesetzt, daß die Perioden

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T₂ und T, gemessen werden

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, einen statisch vollkommen ausgewuchteten Rotor zu erhalten, indem die Eigenfrequenz des Schwingungssystems in verschiedenen Lagen gemessen wird, was dadurch geschieht, daß der elastische Körper' an dem zu messenden Rotor befestigt wird, daß die Unwucht aus dem gemessenen Wert errechnet wird und daß diese lauf der Grundlage des vorerwähnten Prinzips beseitigt wird.

Die Hauptzüge der Erfindung werden nun in bezug auf die Fig. Z> beschrieben, die ein Schema darstellt, das die Funktion des Ausführungsbeispieles der vorliegenden Erfindung zeigt, das zumindest die im Schema dargestellten Teile aufweist.

· ■

In Fig. 2 ist ein zu messender Rotor mit 12 bezeichnet und mit 13 ist ein an dem Rotor befestigter elastischer Körper bezeichnet, der mit dem Rotor 12 ein mechanisches Schwingungssystem bildet. Dieses Schwingungssystem wird von einer Antriebsvorrichtung 14 mit Kraft gespeist und schwingt mit einer Eigenfequenz, die von dem Rotor 12 und dem elastischen Köpper 1> bestimmt wird, seine Periode oder Frequenz wird durch ein Periodenanzeigeinstrument 13 gemessen. Wie schon in der Erläuterung des Prinzips des ersten Ausführungsbei-

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spleles genau beschrieben, 1st es zum Festlegen der Kurve der Periodenlage notwendig, zumindest drei Punkte T₁, Tp und Τ,, festzulegen (Fig. 4), wozu es notwendig ist, die Lage des verdrehten Schwingungssystems zu ändern, um so zumindest drei verschiedene Lagen zu erhalten. Mit 16 ist» eine Vorrichtung zum Ändern der Lage des Schwingungssystems bezeichnet, die für diesen Zweck vorgesehen ist.

Auf diese Weise wird die ermittelte Periode durch eine Rechen- und Aufzeichnungsvorrichtung 17 in der genau errechneten Lage aufgezeichnet, (im ersten Ausführungsbeispiel werden

T,- T, T + T,
zwei Werte: ^ * *· ·* errechnet und aufge-

2 2

zeichnet). Mit 18 ist ein Rechengerät für öle Unwucht bezeichnet, mit welchem die Gleichungen (7) und (8), d.h., die Masse der Unwucht und die Lage des aufgezeichneten Wertes ermittelt werden, mit 19 ist eine Vorrichtung zum Beseitigen der Unwucht bezeichnet, die dazu dient, durch Beseitigen der Unwucht des Rotors auf Grund der Lösung einen vollkommen ausgewuchteten Rotor zu erhalten, und mit 20 ist eine Steuervorrichtung bezeichnet, um alle diese Vorrichtungen nacheinander zu steuern.

Es wird nun Bezug genommen auf ein Beispiel, das konkret das Schema der Fig. 3 darstellt und das das erste Ausführungsbeispiel der verlegenden Erfindung, das in einer Vorrichtung

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zum Beseitigen der Unwucht von Armbanduhren besteht« genau dargelegt.

Das Schwingglied für Armbanduhren, wie im einzelnen in Fig. 5 dargestellt, ist ein Rotor, dessen Schwingrad aus

einem Ring 21 und einer Vielzahl von Armen 22 besteht .gelegt

(in Fig. 5 sind zwei Arme vorgesehen) und auf der Welle 2j5 fest,-

fc ist, in die in Fig. 5 auch noch das äußere Ende einer Spiralfeder 24, die an einem Spiralfederneinsatz 25 befestigt ist, eingreift. Praktisch sind je nach dem.'Stoßwerk den er- \ wähnten Mechanismen noch weitere Teile zugefügt, diese sind hier jedoch weggelassen, da sie mit der vorliegenden Erfindung direkt nichts zu tun haben.

Wenn der vorerwähnte Rotor in eine Armbanduhr eingebaut wird, sind die Zapfen 26 und 27 der Welle 23 in Lagern angeordnet und das andere Ende der Spiralfeder ist am Gehäuse der Armbanduhr befestigt. Die Uhr läuft entsprechend der Eigenschwingungsperiode, die durch die Trägheit des Schwinggliedes und die elastische Beschaffenheit der Spiralfeder gegeben ist. Dreht man die Uhr in eine Lage, in der das Schwingglied in der vertikalen Ebene, schwingt (sogenannte Vertikällage), dann 1st die Beziehung zwischen dem Schwingglied und der Spiralfeder genau dieselbe wie die in dem in Fig. 2 dargestellten Prinzip und die Schwingungsperiode ändert sich entsprechend den Lagen der Uhr, woraus sich

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ergibt, daß die Uhren verschieden schnell laufen. In Anbetracht dessen, daß sich die Armbanduhr während des Tragens auf dem Armgelenk fast immer in vertikaler Lage befindet, übt die Abänderung des Laufens derrUhren auf Grund ihrer Lage einen großen Einfluß auf die Zeitgenauigkeit aus. Deshalb muß eine Unwucht des Schwinggliedes so weitgehend wie möglich beseitigt werden.

Bisher bestanden alle Verfahren zum Beseitigen der Unwucht darin, die Unwucht ausschließlich in dem von der Spiralfeder getrennten Schwingteil zu beseitigen. Da die Lagenänderung wesentlich von der Lage der anzupassenden Spiralfeder beeinflußt wird, ist es jedoch in einem Mechanismus, der einen so hohen Gleichgewichtsgrad erfordert wie Uhren, sehr schwierig, eine sehr geringe Lagenänderung vorzunehmen, um das Schwingglied unwuchtmäßig auszugleichen. Da In der vorliegenden Erfindung der Schwingteil unddie Spiralfeder in gegenseitig angepaßter Lage, d.h., in der gleichen Lage, in der sie in einer Uhr zusammengepaßt sind, ausgeglichen sind, ist es möglich, die Lagenempfindlichkeit im Verhältnis zu den herkömmlichen Verfahren genügend zu verbessern.

Die Figuren 6 bis 11 veranschaulichen eine Vorrichtung zum Beseitigen der Unwucht des ersten Ausführungsbeispieles.

Die der vorliegenden Erfindung entsprechenden Instrumente

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können im weitesten Sinne in zwei Teile A und B eingeteilt werden, von denen einer die Periode in jeder Lage aufzeigt und diese berechnet und aufzeichnet und die Unwucht des Rotors durch den errechneten Wert abschätzt, und von denen der andere, die Unwucht auf Grund des Ergebnisses beseitigt. Zum besseren Verständnis wird zuerst der Teil A der Instrumente beschrieben.

Wie aus den Figuren 6,7 und 8 ersichtlich, bildet ein Lagerträger 29* der auf einem Rahmen 28 befestigt ist, die Basis des Gerätes und weist rechte und linke Lagerteile 30 und 31 auf, deren Einzelteile in Fig. 8 dargestellt sind.

Ein Zahnrad 36, das über ein Zahnrad 34 und ein Zahnrad 35 (Fig. 6) von einem kleinen, in einem Lagerbock: 32 angeordneten Hilfsmotor». 33 mit Verzögerer antreibbar ist, steht mit einem Rotor 38 und einer Rotormanschette 39 jeweils über Schrauben 37 und 46 in Verbindung und dreht sich mit einer W_elle 41. Eine Feder 42, die sich am Lagerbock 32 abstützt, stößt einen Flansch 43 der Welle 41 nach rechts.

r*

Zum Laden oder Entladen des Schwinggliedes kann derjenige, der das Gerät bedient, die Welle 41 nach links bewegen, indem er eine Muffe 44 ergreift, die sich am linken äußeren Ende der Welle befindet. Die Welle 41 dreht sich mit dem Rotor 38, weil sie mittels eines Keiles 45 und eines Zapfen 46 verbunden sind. Ein Lager 47, das die Drehbolzen 26 und 27 aufnimmt (Fig. *ü^ ie&tehJt aus wertvollem Stein etc., um

die Reibung so wenig wie möglich zu verringern, und ist in ein Stück 43 eingepaßt, das an dem linken äußeren Ende der Welle 41 leicht eingekeilt ist. Zum Auswechseln der Lager ist es nur notwendig, das Stück 48 zu wechseln. Darüber hinaus wird ein Stück 49 auf der Welle 41 durch eine Schraube 50 befestigt (Fig.7) und auf dem Stück 49 sind eine feste Klemme 51,-mit der ein Ende der Spiralfeder in Eingriff kommt, sowie eine bewegliche Klemme 53* die sich um ein Gelenk 52 dreht (Fig.8), eine Feder 54, die die Klemmkraft erzeugt, und ein Phototransistor 55 zum Anzeigen des Schwingungsausgleiches angeordnet. Die Signale des Phototransistors werden durch den Maschinenkörper als Erdung und durch einen Bleidraht 56 βμί^βηοηιπιβη, ein Schleifring 57 ist isoliert'in einer Manschette 39 vorgesehen und eine Bürste 59 ist auf dem Lagerteil 30 mit dem Isolator 58 zusammengefügt. Über Gradeinteilungen 60, die auf dem Zahnrad 36 eingekerbt sind, und mittels eines Skalenstriches 6l kann das errechnete Ergebnis abgelesen werden.

Ein Zahnrad 64 eines Funktbnsdrehmelders 63« der an einem Lagerbock 62 angebracht ist, steht mit einem Kegelrad 65 in Eingriff, das ein Stirnrädergetriebe im Verhältnis 1 : 1 bildet und die Winkelstellungen der Rotoren 38 und 67 anzeigt. Das Kegelrad 65 steht mit dem Rotor 67 bzw. mit einer Manschette 68 über Schrauben 66' und 60' in Verbindung

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und ein Stück 70, das ebenso gestaltet 1st wie der Teil am linken äußeren Ende, ist mit ihm verbunden. Eine Stange 72, die einen Haken 71 aufweist, der an den Armen des Schwinggliedes hängt, geht durch den Rotor 67 hindurch und ihr rechtes Ende faßt in einen quer beweglichen Teil 75 ein. Mit 74 ist eine Feder bezeichnet, die sich zwischen dem Kegelrad 64 und dem Teil 73 befindet und den Teil 73 immer nach rechts drückt. Xn Fig. 6 drückt ein geradliniges, an einem Lagerbock 75 angebrachtes Solenoid 76 den Teil mittels eines Teiles 77 nach links und dient dazu, den Haken 71 nach links zu stoßen, d.h., der Haken wird nach links ausgestoßen, wenn das Solenoid eingeschaltet wird und er wird nach rechts zurückgezogen, wenn das Solenoid ausgeschaltet wird. Außerdem weist der Rotor 67 eine kleine elektrische Birne 78 mit einer Linse auf, die einen Lichtstrahl erzeugt, der durch seine zum Phototransistor entgegengesetzte Lage die Schwingungen des Schwinggliedes anzeigt. Die elektrische Kraftzufuhr für die kleine elektrische Birne wird, obwohl sie nicht im einzelnen dargestellt wird, durch den eigentlichen Maschinenkörper als Erdung und durch einen Bleidraht 79» einen Schleifring 80, der isoliert an dem Kegelrädtrieb angebracht ist, und eine isoliert auf dem Block 3I angebrachte Bürste 81 gewährleistet.

Auf diese Welse drehen sich der linke Rotor 38 und der rechte Rotor 67 zusammen in .entgegengesetzten Lagen, weil

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das Zahnrad 35, das den linken Rotor 3>8 durch Eingriff mit dem Zahnrad J>6 antreibt, und das Zahnrad 82, das durch Eingriff mit dem Zahnrad 65 den rechten Rotor Gj antreibt, durch eine nichtdargestellte, durch den Block 29 hindurchgehende Achse miteinander verbunden sind.

Darüber hinaus ist, wie in Fig. 10 dargestellt, eine Luft-. dUse 84 an einem Lagerbock 8> festgelegt; diese LuftdÜse hat eine Vorrichtung, mit der die, wie später erklärt, von der Luftpumpe durch die Leitung 85 kommende Luft gegen den Rand des Schwinggliedes geblasen werden kann.

Nachdem nun der Aufbau des mechanischen Teiles A, der zum-Berechnen der Unwucht dient, oben beschrieben wurde, wird nun im einzelnen seine Reaktion mit elektrischen Stromkreisen im folgenden beschrieben. Es ist möglich, die Unwucht bei irgendeiner Amplitude zu berechnen, in diesem Mechanismus wird jedoch der Fall einer Amplitude von 90 gewählt, um die Beschreibung zu vereinfachen.

Die Figuren 11 und 12 stellen je ein Schema dar, das die Einzelheiten der elektrischen Stromkreise darstellt. Alle diese elektrischen Stromkreise, außer jenen« die beim mechanischen Teil beschrieben wurden, sind In dem Lagerträger (Fig.6) enthalten.

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Fig. 11 bringt eine skizzenhafte Übersicht über den mechanischen Teil. Mit 86 ist ein zu vermessender Rotor (ein Schwingteil) bezeichnet, 71 ist ein Haken, 76 ein Solenoid zum Betätigen des Hakens, 78 ist eine Lichtquelle, 55 ein Phototranistor, 84 eine Luftdüse und 87 eine Luftpumpe. Aus der Luftpumpe strömt beim Bewegen eines Kolbens 89, der sich in einem Zylinder 88 befindet. Luft aus diesem Teil des Zylinders aus, d.h., der Kolben 89 wird gewöhnlich durch eine Feder 90 zurückgedrUckt, aber wenn die Spule mit Strom versorgt wird, zieht sie eine magnetislerbare Platte 92 an und der Kolben geht nach vorn, um aus einem vorderen Teil Luft ausströmen zu lassen, während der Kolben bei Stromabschaltung wieder zurückgeht und die Luft durch die Luftdüse in den vorderen Teil 93 einströmt. Diese Luftpumpe befindet sich in dem Lagerträger 29. 33 ist ein Hilfsmotor zum Einstellen der richtigen Lage und 63 ist ein Funktbnsdrehmelder. Die Rotoren 38 und 67 und der Punktionsdrehmelder sind mit den Zahnrädern 35,36,82,64 und 65 verbunden und der Motor 33 dreht das Schwingglied, die Lichtquelle, den Phototranistor, den Haken etc. wie vorerwähnt«

Auf dem Steuerpult vor dem Mechanismus der Flg. 6 ist mit

94 ein sechsstufiger, von Hand betätigbarer Drehschalter

9-

mit fünf Stromkreisen bezeichnet; die Verbindungsleitungen sind in Fig. 11 mit 94-1, 9*-2, 9^-3 und ·9*-5 bezeichnet.

95 ist ein Schaltknopf, mit welchem die Messungen begonnen

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werden und durch Drücken dieses Knopfes kann die Periode des Schwinggliedes in jeder Lage gemessen werden. Mit 96 ist ein Rückschaltknopf bezeichnet, der die Stromkreise umstellt. 97 ist ein Auslöseschalterknopf, der die nachstehend beschriebene Funktion zum Beseitigen der Unwucht auslöst. In Fig. 6 ist mit 98 weiter ein Schalter für die elektrische Kraft bezeichnet, 99 ist eine Anzeigelampe für die elektrische Kraft und 100 ist ein Spannungsmesser für den Wechselstrom, der die unausgeglichene Masse anzeigt.

Das Beeinflussen des Schwinggliedes vollzieht sich wie folgt (Fig.10). Nachdem der Drehschalter 94 in die erste Stufe eingestellt wurde, drehen sich die Rotoren 38 und 6? unter Wirkung des die Unwucht berechnenden Mechanismus wie nachstehend beschrieben in die erste Lage.(Das Verfahren zum Wechseln der Lage wird nachstehend mit der Beschreibung des Verfahrens zum Berechnen der Unwucht erläutert). In dieser Lage drückt der das Gerät Bedienende auf den Knopfschalter 95» um mit den Messungen zu beginnen; er schaltet den Strom des Solenoids ab und zieht den Haken 71 ein. Dann wird der Knopf 44 (Fig. 6) nach links gezogen, dadurch wird die Welle 4l nach links verlagert und ein Schwingglied wird mit der Spiralfeder zwischen den Lagern 48 und 70 angeordnet. Bei Lösen des Knopfes dreht sich der Ausgleichsteil stetig mit seiner Welle in den Lagern. Als nächsten Schritt

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öffnet der das Gerät Bedienende die Klemme 5J5 und.fügt einen Teil der Spiralfeder 51 zwischen 51 und 53 ein. Es ist nun wichtig, daß einer der Arme des Schwinggliedes so eingestellt wird, daß verhindert wird, daß der Lichtstrahl, der von der Lichtquelle herkommt, ausgeht. Der das Gerät' Bedienende dreht den Rand des Schwingteiles mit der Hand fc um 90° und drückt auf den Rückschaltknopf 96. Das Solenoid 76 wird mit Strom gespeist, der Haken 7I wird vorgestoßen, und zur gleichen Zeit sind alle Teile neu eingestellt. In diesem Fall beträgt die Amplitude 90°, die Lage des Hakens befindet sich 90° von der Lichtquelle weggedreht und cemzu-■ folge hängt das Schwingglied über den Arm am Haken 71 in einer um 90° gedrehten Lage. In Fig. 10 ist diese Lage dargestellt, in der das Einstellen des Schwinggliedes vollzogen worden ist.

Als nächstes dreht der das Gerät Bedienende den Drehschalter auf die zweite Stufe. Die Lage des Schwinggliedes ist in der zweiten Stufe dieselbe wie in der ersten Stufe, aber in der ersten Stufe wird das Signal des Phototransistors, selbst wenn die Lichtquelle beim Einstellen des Schwinggliedes unterbrochen wird, blockiert, damit der Haken nicht ungewollt bewegt wird. (Falls das Signal nicht blockiert wird, tritt es unerwartet während des Einsteilens auf und veranlaßt womöglich das Vordringen des Hakens, was dem das Gerät Bedienenden Unannehmlichkeiten bereitet). In der zweiten

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Stufe hingegen wird das Signal nicht blockiert. Die Blockierungsmittel werden später beschrieben. Schließlich wird der Schalterknopf 95 zum Auslösen der Messungen gedrückt?, der Haken wird dann zurückgezogen und von dem Arm des Schwinggliedes getrennt, das mit der Eigenschwingung zu schwingen beginnt; und auf diese Weise wird mit dem Messen der Periode in der ersten Lage des Schwingteiles begonnen. j

Bei Beginn der Schwingung des Schwinggliedes unterbricht der Arm des Schwinggliedes den Lichtstrahl'und die Signale erscheinen auf dem Phototransistor (Fig. 12). Diese Signale werden verstärkt und in Wellen umgeformt, indem' sie durch einen Verstärkerstromkreis 101 hindurchgehen, und lösen zweistufige Pllp-Plop-Schaltungen 105 und 104 aus, indem sie durch eine Torschaltung 102 hindurchgehen. Das erste Signal kehrtnur die Flip-Flop-Schaltung 105 um und das

zweite Signal kehrt die Flip-Flop-SctöLtung 104 sowie die Flip-Flop-Schaltung 103 um, deren Leistung die Torschaltung 110 der Fig.. 12 öffnet. Das dritte Signal kehrt die Flip-Flop-Schal-tung 103 umü und das vierte wirkt auf die Flip-Flop-Schaltungen 103 und 104 ein, um die Torschaltung 110 zu schließen. Darüber hinaus löst die Wirkung der Flip-Flop-Schaltung 104 einen Zentralvervielfältiger (shot multi) 105 (Fig.11) aus, der eine Dauer von 1/4 Periode des Schwinggliedes hat. Ein Verstärker 107 verstärkt die

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Leistungskraft de's Zentralvervielfältigers 105, versorgt die Solenoidspule der Luftpumpe 87 mit Strom, .wodurch! eine bestimmte Luftmenge von der Düse zum Rand des Schwinggliedes geblasen wird,und läßt dadurch das Schwingglied mit einer Amplitude, die 100 - I50⁰ erreicht, schwingen. Das Signal, das ausgesandt wird, wenn der Äentralvervielfältiger

^ 105 in die konstante Lage zurückgebracht wird, löst die

Flip-Flop-ScMtung I06* aus, schließt die Torschaltung 102, die inzwischen geöffnet wurde, blockiert das folgende Signal und schaltet durch die Kraft des Verstärkers IO8 das Solenoid 76 für den Haken 7I ein und schiebt den Haken 71 vor. Das Schwingglied, das sich durch die ausgeblasene. Luft In seiner , maximalen Schwinglage befindet (100 - 150°), wird auf dem Haken aufgehängt und in die ursprüngliche Anfangslage zurückversetzt. 109 ist ein Quartz-Oszillator von 100 kc = kHz, dessen Ausstoßsignal von der Torschaltung 110 gesteuert wird.

" Es ist möglich, die Periode des Schwinggliedes durch Zählen der Anzahl der Impulse zu errechnen.

Die vorerwähnten Beziehungen sind in Pig. \y dargestellt. Die Flip-Flop-Schaltungen 103, 104 und IO6 werden durch den Schalterknopf 95 neu eingestellt, um die Messungen zu beginnen und sie beginnen immer in dieser Lage mit dem Zählen. Die direkte Stromkraft zuf uhr zu der Flip-Flop-Schältung wird.durch den Drehschalter 9^-5 gesteuert} in der ersten

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Stufe kann diese die Signale, die von dem Phototransistor 55 herkommen, nicht zählen, wodurch demjenigen, der das Gerät bedient, das Einsetzten des Schwinggliedes, wie vorerwähnt, erleichtert wird. Bei den anderen Stufen jedoch wird die direkte Stromkraft der Flip-Flop-Schaltung 103 zugeführt, so daß sie die Signale zählen kann. Die Flip-Flop^Schaltung 106 kann durch den Rückschaltknopf 96 eingeschaltet werden, so daß die Flip-Flop-Schaltung 106 abwechselnd umgekehrt wird, indem der Schältknopf 95» mit dem die Messungen ausgelöst werden,und der Rückschaltknopf 96 abwechselnd gedrückt werden. Daraus ergibt sich ein Vorschieben oder Zurückziehen des Hakens 7I. Dieser Vorgang wird beim obenerwähnten Einstellen des Schwinggliedes verwendet.'

Der durch die Torschaltung 110 hindurchgehende Impuls geht durch einen EinhaUa-Teiler 114 (one half divider) (Fig.12) hindurch und tritt in eine Plus-Eingangsklemme und eine Minus-Eingangsklemme II3 des Binär-Umkehrzählers ein. Der ausgestoßene Impuls des Einhalb-Teilers tritt in eine Plus-Eingangsklemme II6 eines anderen Binär-Umkehrzählers 115 ein. Die binären Zähler 111 und 115 bestehen aus acht Stufen von Flip-Flop-Schaltungen und wirken als Addierzähler, wenn die Auslöseimpulse der Flip-Flop-Schaltungen von der Flip-Schaltung F der vorherigen Flip-Flop-Schaltungen genommen werden,und sie wirken als Subtrahierzähler, wenn

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der Auslöser von der Ηφ-Schaltung F, wie in der Figur dargestellt, ausgeht. Die Wahl, ob der Auslöseimpuls von F oder F genommen werden soll, wird von einer AND-Torschaltujng 118 oder OR-Torschaltung 119 vollzogen. Einzelheiten des Tromkreisee sind in Fig. 14 dargestellt, wo Tr₂ und Tr_ Flip-Flop-Schaltungen darstellen, die die erste Stufe bilden, und Tr, und Tr^ Stromkreise darstellen, die die AND-Torschaltung und die OR-Torschaltung bilden und den Auslöseimpuls auswählen, wobei deren beide Emitter gewöhnlich nicht mit der Erdungsieltung verbunden sind. Ist der Plus-Pol 120 geerdet, wirkt Tr und sie wirken als Addierzähler. Während ein Pol 121 geerdet ..wird, wirkt Trν und sie wirken als Subtrahierzähler. Die Auswahl des jeweils zu erdenden Poles wird mittels des Drehsohalters 94 bewirkt. Da in der zweiten Stufe zum Messen der ersten Lage der Periode des Schwingteiles der Umkehrzähler 111 mittels des Drehschalters 94-1 mit dem Plus-Pol 122 geerdet ist, zählt er die erste Periodenlage T 1/2 und zeichnet sie auf, während ein anderer Umkehrzähler II5» der.mittels des Drehschalters 94-4 mit dem Minus-Pol 124 geerdet ist, T 2/2 zählt und aufzeichnet.

Wenn dann der Drehschalter Sk in die dritte Stufe gebracht wird und der Schaltknopf 95» der den Beginn der Messungen auslöst, wieder gedrückt wird, drehen sich die Rotoren 58

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BAD ORIGfNAl.

und 67 um 90°, sie bringen das Schwingglied in die zweite Lage und zählen durch dasselbe Verfahren wie be'-fc der Berechnung in der ersten Lage. In der zweiten Lage zählt der Umkehrzähler 111 Jedoch nicht, da keiner der beiden Pole geerdet ist, wodurch seine Lage nicht geändert wird. Der Umkehrzähler 115, der mit dem Plua-Pol 125 geerdet ist, zählt + T₂ und seine Aufzeiahnung ergibt T« - T./2.

Nachdem alle Berechnungen« die in der dritten Lage vorgenommen wurden, für die vierte Stufe durch die gleichen Vorgänge wiederholt wurden, ergeben die Aufzeichnungen des Umkehr-

T "■ T T +T

Wählers 111 und II5 jeweils Z^{1 3} und T₂ - * ^

2 2

Es ist zu bemerken, daß die höchste Stufe der Flip-Flop-Schaltung des Umkehrzählers UJ. und 115 jeweils ein negatives "oder positives Signal des Zählinhaltes anzeigen, d.h., die höchste Flip-Flop-Schaltung zeigt'0 oder 1 an, je nachdem, ob der Zählinhalt positiv oder negativ ist, wobei sich der Zählinhalt von +6j5 bis -64 erstreckt. Falls zweistufige Flip-Flop-Schaltungen durch die Leistungskraft der höchsten Stufe des Umkehrzählers ausgelöst werden, stellen Alarmzähler 126 und 127 den gewöhnlichen Binär-Umkehrzähler dar und .... zeigen Fääile an, die unzählbar sind, indem sie eine andere

T₁ -.T₃ . Zahl als Null darstellen, wenn der Inhalt von ^

T, +T,
oder m .- ' über das Fassungsvermögen des Zählers

-Ap -

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hinausgeht; wenn das gezählte Ergebnis +319 bis + 64 oder -65 bis -321 ist, zeigt der Alarmzähler eine andere Zahl als Null an. Wenn jedoch das gezählte Ergebnis +320 überschreitet oder weniger'als -321 ist, ist das vorliegende Instrument vollkommen unwirksam und zählt nur beliebig. Wenn die Alarmzähler 126 und 127 eine andere Zahl als Null darstellen, k wird das ausgestoßene Signal jeder Flip-Flop-Schaltung der beiden Zähler durch die Kraft des Verstärkers.129 verstärkt, nachdem es mittels einer OR-Torschaltung 128 gesammelt wurde, und es bringt eine Alarmlampe I30 zum Aufleuchten,und vorausgesetzt, daß die Kraftzufuhr zu dem Verstärker 129 durch den Drehschalters 94-5 gesteuert wird, wirkt es nicht auf gewöhnliche Weise, sondern nur in der fünften und sechsten Stufe.

Durch Drehen des Drehschälters auf die fünfte Stufe ist es " möglich, die unausgeglichene Masse und deren Lage entsprechend der 7* und 8. Gleichung des Zählinhaltes des Umkehrzählers zu berechnen: ^ .gy, _ ,. ^ .

2 2

D-A-Umwandler I3I und 132, die dazu dienen, den Zählinhalt des Umkehrzählers in Wechselstromspannung umzuwandeln und die bekannter Art sind, bestehen aus einem widerstandsfähigen Leiternetzwerk und Ifnin^rf-Iinn aus Magnet-Relaiskontakten.

Durch Umschalten des Schalters in die fünfte Stufe bringen

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BAD ORIGINAL

Verstärker 133, die mit der Leistungskraft der Flip-Flop-Schaltung in jeder Stufe des Umkehrschalters in Verbindung stehen und die nur in der fünftsn und sechsten Stufe tätig sind, wobei die Kraftzufuhr mittels des Drehschalters 9^-5 gesteuert wird, die Magnetrelais -für den D-A-Umwandler zum Wirken,· deren Kontakte die Verbindung mit dem Leiterwerk herstellen.

Das Relais der Flip-Flop-Schaltung zeigt in der höchsten Stufe wie vorerwähnt das Plus- oder Minuszeichen des Zählinhaltes auf und wandelt die Wechselstromphase, die von dem Transformator I36 zugeführt wird, um. Eine Wechselstromspannung, die vom Direktstrom hergeleitet wird, wird den Statorspulen Sl und S2 des Funktionsdrehmelders jeweils durch Drehschaltungen 9^-2 und 9^-3 zugeführt. Nimmt man diese Spannung ErI und Er2 an, dann ergibt sich die Ausgangsspannung ErI und Er2 der Rotorspulen aus den folgenden Gleichungen:

ErI = EsI sin θ + Es2 cos θ (10)

Er2 = EsI cos θ - Es2 sin θ ........(H)

wobei β die Winkelstellung des Rotors des Funktionsdrehmelders darstellt. ErI treibt den Hilfsmotor 33 durch einen Kraftverstärker 137 an und dreht den Funktionsdrehmelder 63, der mit dem Getriebe verbunden ist, d.h., da Funktonsdrehmelder,

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BAD ORlGHNAL

Verstärker und Hilfsmotor ein Rückkopplungssystem bilden, wird ErI in Gleichgewichtszustand Null:

_— (sin 'Θ + (T2 - s ) cos θ = 0

Dies stimmt mit der 8. Gleichung überein; ^j⁷ _Q = 0, d.h., es wurde ermittelt, daß sich der Punktionsdrehmelder in einer im Verhältnis zur Lage θ = 0 umij>, gedrehten Lage im Gleichgewicht befindet.

Nimmt man an, daß die positive Richtung zum Messen des Winkels die Richtung im Uhrzeigersinn ist, wobei man sich auf die Lage in Fig. 2 bezleh.1t, dann wird man in dem Falle, daß θ = \p₀ ist, feststellen, daß sich die Lage der Unwucht des Schwinggliedes genau in der Vertikalen der Achse befindet. Wenn sich das Schwingglied jedoch in der auf dem Haken aufgehängten, um 90° gedrehten Lage befindet, dann wird die Unwucht an der Stelle liegen, an der der dem Beseitigen der Unwucht dienende Bohrer angeordnet ist.

Nun ergibt der Wert Er2 die folgende Gleichung:

Er2 = J ES* + ES* - J (<_LJ_) >(T_g-

Diese Gleichung zeigt den Spannungswert im Verhältnis zur Masse der Unwucht mgr der 7. Gleichung auf. Er2..wird auf

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BAD ORfGfNlAL

dem Wechselstromvoltmeter 100 vor der Maschine angezeigt. Die Beziehung zwischen der unausgeglichenen Masse mgr des Rotors und dem angezeigten Wert des Wechselstromvoitmeters 100 ist jedoch nicht konstant, sondern entsprechend dem Trägheitsmoment I des Rotors und der Feöernkonstante k der elastischen Mittel veränderlich. Daher ist es. notwendig, mit der vorherigen Berechnung des Rotors, dessen Unwucht bereits bekannt ist, Vergleiche anzustellen und danach Berichtigungen vorzunehmen. Dann kanndie Berechnung der unausgeglichenen Stelle i|o und der Masse mgr beendet werden.

Wenn jedoch der gezählte Wert über das Fassungsvermögen des Umkehrzählers hinausgeht, leuchtet die Alarmlampe IJQ auf, um anzuzeigen, daß die Berechnung unmöglich ist. Dieses Berechnungssystem für die Lage der Unwucht kann auch zum Ändern der Lage des Schwinggliedes verwendet werden, d.h., daß gemäß der 10. Gleichung durch Zufuhr des Wechselstromes der positiven Phase zu EsI und Nichtzufuhr zu Es2 der Wert θ = 0°wird, wenn ErI = 0 wird (bei θ = 18O° steht das Hilfssystem wegen des unbeständigen Punktes des Rückkopplungssystems nicht still)," und dies ist diecerste Lage. Durch Zufuhr des Wechselstromes der positiven Phase zu Es2 wird θ = 90° (θ = 90° ist ein instabiler Punkt) und dies ist die zweite Lage. Wird Es2 =0 durch Zufuhr von Wechselstrom der negativen Phase zu EsI, dann wird θ m 180° <· θ - 0 ist ein instabiler Punkt), und dies ist

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die dritte Lage. Um diese Lagen zu ändern, wird die Schaltung der Eingabe zum Funktionsdrenmelder durch Drehschalter 94-2 und 94-5, wie in Fig. 12 dargestellt, vollzogen.

Nach ErIdigung der unausgeglichenen Lage befindet sich die Unwucht des Schwinggliedes vor dem Bohrer. Die Ausgangs« spannung Er2 der Funktionsdrehmelderspule R2 stellt eine unausgeglichene Masse mgr dar und der wechselstromyoltmeter 100 zeigt deren Wert an. Falls der unausgeglichene Wert höher als der zulässige Wert ist, ist es notwendig, die Unwucht zu beseitigen. Um einen vollständig ausgeglichenen Rotor durch Beseitigen dieser Unwucht zu erhalten, besteht ein Verfahren darin, die Masse im Verhältnis zu Er2 abzuschaben.

" Im folgenden wird der Teil B zum Beseitigen der Unwucht näher beschrieben.

Die Figuren 7 und 8 zeigen Einzelheiten des mechanischen Teiles. Eine Spindel 159 (Fig.8), die in der Stoßrichtung gegenüber einem Bock 1^8 bewegbar 1st, weist einen Bohrer 140 zum Beseitigen auf, der durch einen Riementrieb, nämlich eine Riemenscheibe 141 und einen Riemen 14-3 am hinteren Teil der Spindel beeinflußt wird..Der Riemen 14£ wird von

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BAD ORIGINAL

einem im Lagerträger 29 eingebauten Motor 142 angetrieben, was nicht dargestellt ist. Ein Stück 144 verbindet die Spindel 139 durch Schrauben 146 und 147 fest mit einer Führungsstange 145> und eine Feder 148 drückt die Spindel immer nach hinten. Yor der Spindel befindet sich eine Kappe 149, die Führungsstifte 150 und 153, die durch eine Schraubenmutter verschraubt sind, trägt und,wie nachstehend erläutert, einen Schalter 194 bildet (Fig. 11). Die Kappe 149 wird durch Federn 152 und 154 nach vorn gedruckt, wie in Figur 9 dargestellt. Ein Nocken 155 (Fig.9) steuert einen Einstellkontakt 157 für eine zu entferndende Masse durch eine .Nockenleitbacke 156. Der Kontakt 157 ist auf einem Stück 159 durch einen Isolator 158 festgelegt und außerdem ist das Stück 159 mittels einer Schraube 160 auch an der Nockenleitbacke festgelegt, wodurch eine Längseinstellung durchLösen des Kontaktes möglich ist. Darüber hinaus ist die Leitbacke I56 durch eine Nut Ιοί und einen Stift l62 nicht drehbar und wird gleichzeitig durch eine Feder I63 an die Nockenführungsfläche angedrückt.

Die Form des Schneidbohrers ist im allgemeinen so wie in Fig. 15 dargestellt,und für die Beziehung der Schneidtiefe des Bohrers und der Schneidmenge ist sie im allgemeinen nicht linear, sondern weist die Jn Fig. 15b gezeigte Funktion auf. Die Noclcenführungsfläche ist so gestaltet, daß diese Beziehung ausgeglichen wird und zwischen dem

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BAD OFUGiNAL

Drehwinkel des Nocken und der von dem Bohrer entfernten Masse eine lineare Beziehung besteht.

Ein Zahnrad 164 (Fig.7) eines Nocken 155 ist mit einem Zahnrad 166 auf der Achse eines Hilfsmotors I65 mit einem Verzögerer verbunden, darüberhinaus dreht das Zahnrad 166 mittels eines Zahnrades I67 ein Potentiometer I68. Das Potentiometer I68 steht zur Drehung des Nocken I55 im Verhältnis 1:1 und berechnet eine Winkelstellung der Nockendrehung. Der kleine Motor I69 mit Verzögerer zum Beeinflussen der Spindel treibt einen Nocken 170 mittels eines nichtdargesteilten Zahnrades an. Ein Nockentaster wirkt auf das hintere Ende der Führungsstange l45> um den Bohrer vorwärts zu bewegen und zwar mittels eines Hebels 17^, der bei 175 schwenkbar und mit einem Bolzen 175 versehen ist. Auf dem Nocken 170 befindet sich ein Stift 171, mit dem ein Kontakt 176, der auf der Grundplatte 138 isoliert angebracht ist, einen Schalter 195 bildet (Fig.11). Dieser Kontakt ist so beschaffen, daß er eine ScMJeßwirkung ausübt, wenn der Nocken in seine Ausgangslage zurückgekehrt ist und der Bohrer an das vorderfite Ende zurückgekehrt ist.

Der mechanische Aufbau des Teiles zum Beseitigen der Unwucht ist.wie vorerwähnt, während das Beseitigen: der Unwucht im folgenden mit dem elektrischen Stromkreis beschrieben wird (Fig.11).

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BAD ORIGINAL

Nachdem die Berechnung der unausgeglichenen Stelle abgeschlossen worden ist, zeigt die Ausgangsspannung Er2 des Funktionsdrehmelders die unausgeglichene Masse an. Er2 und die Ausgangsspannung des Potentiometers 168 betätigen den Hilfsmotor I65 durch einen Differentialverstärker 177· Da der Hilfsmotor und das Potentiometer mittels eines Zahnrades miteinander verbunden...»ind, bilden sie das untergeordnete Servogerät und gleichen sich in der Lage, wo die Ausgangspotentialspannung und Er2 gleich werden, aus, d.h., sie kommen in eine zu Er2 proportionale Drehlage. Demzufolge wird die Lage des Kontaktes 157 auf die Lage beschränkt, in der die von dem Bohrer zu entfernende Masse im Verhältnis zu Er2 festgelegt wird. Bis zu diesem Vorgang befindet sich der Drehschalter in der fünften Stufe, vorausgesetzt, daß der Differentialverstärker 177 durch den Drehschalter 94-5 in der Zufuhr der elektrischen Kraft gesteuert wird und nur in der fünften und sechsten s£ufe arbeitet. ■

Die Elektrizitätsquelle wird dann durch Drehen des Drehschalters in die sechste Stufe durch 94-5 mit dem Relais 178,182,187 und I89 verbunden. Dioden 192 und 19JJ sind vorgesehen, um den Relaisstrom von dem anderen zu isolieren, so daß das Relais nicht in der fünften Stufe betätigt wird. Das Relais I89 wird mit Strom versorgt und seine Kontakte

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BAD

190 und 191 setzen den Motor in Gang und veranlassen das Drehen des Schabbohrers.

Nachdem der Knopf 97 gedrückt worden ist, um den Beseitigungsvorgang zu beginnen, hält sich das mit Strom versorgte Relais selbst durch den Kontakt 179 und veranlaßt das Drehen des Motors I69 nach rechts, wodurch die Spindel W 139 durch den Nocken XJO und den Hebel 174 nach vorn gebracht wird. Die Kappe 149 berührt zuerst den Rand des Schwinggliedes. Der Bohrer bearbeitet das Schwingglied, indem er bis zu dem Punkt, wo die Kontakte 15I und 157* die den Schalter darstellen, einander berühren, weiter nach vorn dringt. Durch Verbinden mit dem Schalter 194 hält sich das mit Strom versorgte Relais 182 durch den Kontakt I83 selbst und entlädt gleichzeitig das Relais I78 durch den Kontakt 184. Der Motor I69 beginnt durch die Schalter I85 und 186 umgekehrt zu laufen und der Bohrer fängt an, sich zurückzuziehen. Wenn der Bohrer zurückgezogen ist und die Kontakte I71 und I76, die den Schalter 195 bilden, in Berührung sind, wird das Relais I87 mit Strom versorgt, und das Relais 182 wird durch den Kontakt I88 stromlos und der Motor steht still. Mit 196 ist ein Kondensator zum Vorschieben der Phase bezeichnet, durch dessen Einschalten der Motor sich nach rechts oder in umgekehrter Richtung dreht.

Nach dem Vorerwähnten ist das Beseitigen der Unwucht beendet. Es wird darauf hingewiesen, daß die Schneidtiefe

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BADORiGiNAL

des Bohrers von der von der Kappe des äußeren Endes des Bohrers aus vorgeschobenen Länge abhängt, d.h., die Schneidtiefe des Bohrers, der auf dem Grund der Randfläche des Schwinggliedes angesetzt wird, wird so angesetzt, daß auf Grund des Unterschiedes im äußeren Durchmesser des Schwinggliedes etc. kein Einfluß auf das Ausmaß der Schneidtiefe des Bohrers ausgeübt wird.

Im folgenden wird das Verfahren eines zweiten AusfUhrungsbeispieles beschrieben, in welchem die Unwucht des Schwingungssystems durch den gemessenen Wert seiner Periode berechnet wird.

Im ersten Ausführungsbeispiel wurde das Verfahren gemäß der Gleichung·(1) verwendet. Die Gleichung (1) entspricht sehr wohl dem Versuchsergebnis, falls die Masse der Unwucht groß ist. Et die Masse jedoch verhältnismäßig klein, dann leitet sich die Beziehung T - \f in der Gleichung (1) von der ganzen Cosinuskurve ab, wobei verschiedene:= äußere Bedingungen hinzukommen, und man erhält eine gekrümmte Form, wie sie beispielsweise in Fig. .16 dargestellt ist. In diesem Fall ergibt das Berechnungsverfahren des ersten Ausfühnungsbeispieles keine vollständige Berechnungsfunktion, weil auf Grund der ersten Lage die Berechnungsergebnisse der Unwucht verschieden sind. Durch das zweite Aufiführungsbeispiel wird dieser Fehler ausgeglichen.

Die in Fig. 16 dargestellte T - t£ - Kurve hat in vielen

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BAD ORfGfNAt

Fällen die folgende Beziehung:
T - dtcosf + β cos (2(f+ Jf)..... (12) («L^ sind knnstant),

wobei durch Versuche bestätigt wird, daß der erste Ausdruck c/j cosij? eine Unwuchteinflußgröße ist und^gcos (2ü?+y) auf andere Faktoren zurückzuführen ist.

Im ersten Ausführungsbeispiel wird

φ J. φ

τ - * 3 ι₂ - —

T₁ + T,

und es erscheint in dem Ausdruck T₀- ^L- eine

2 Einflußgröße von A cos (2<& + ^ ), wodurch das berechnete

Ergebnis falsch wird.

Im ersten Ausführungsbeispiel wurde die Unwucht in drei Lagen berechnet, die voneinander einen Winkelunterschied von 90° aufweisen, während in dem zweiten Ausführungsbeispiel die Unwucht in vier Lagen berechnet wurde, die jeweils um 90° verschieden sind, und die vier Perioden werden in jeder Lage T,, T₂, T, und T^ vorgenommen. Nimmt man

fp _em fn T + T

² ^ für T₂ - ¹ 3 _{t so} erhält man

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BAD ORfGINAt

und der Ausdruck β cos (2^o

2
erscheint nicht. Selbst wenn die Wellenform mehr oder weniger wie in Fig. 16 dargestellt variiert, ist es demzufolge möglich, nur den Paktor, der auf die Unwucht zurückgeht, aufzunehmen und zu berechnen.

Fig. 17 ist ein Schema einer Schaltung zum Ändern des ersten Ausführungsbeispieles in das zweite. Ein Drehschalter 94' wird als eine andere Stufe zwischen der vierten und fünften Stufe des. Drehschalters 94 des ersten Ausführungsbeispieles hinzugefügt. Durch 94'-2 führt die zum Funktionsdrehmelder eingeführte Kraft der Spule S2 eine negative Wechselstromphase zu, um die vierte Stufe zu ermöglichen. Durch 94'-1 wird auch die zweite Aufzeichnungsvorrichtung gesteuert, um so in der dritten Stufe eine Addition und in der vierten Stufe ein Subtraktion vorzunehmen. Darüber ■ hinaus werden alle dem Zähler zugeführten Signale von einem Einhalb-Frequenz-Teiler 114 geliefert. Außer der vorerwähnten Anschlußänderung handelt es sich um den gleichen Stromkreis wie im ersten Ausführungsbeispiel, und in dem Meßverfahren genügt es, nur den der vierten Stufe hinzuzufügen. Es ist leicht verständlich, daß das Berechnungsverfahren des zweiten Ausführungsbeispieles nach dem Vorerwähnten ausgeübt werden kann.

Im folgenden wird ein drittes AusfUhrungsbeispiel zum

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Berechnen der Unwucht beschrieben.

Das zweite Ausführungsbeippiel stellte den Fall dar, in dem ü'ie T -f - Kurve durch die Gleichung 12 dargestellt wurde. Um jedoch die Genauigkeit der Berechnung zu \ergrößern, wird durch Versuche bestätigt, daß es wirksamer ist, die folgende Gleichung aufzustellen:
T - λ cos +/öcos (2 γ + y ) + <fcos (3*/+£) ..(13)

Da cJL. cos y auch am besten die Einflußgröße auf Grund der Unwucht in diesem Falle darstellt,"ist es notwendig, außerdem zwei andere Ausdrücke zu berechnen. Wenn nun die Perioden in sechs*: verschiedBnen Lagen Jeweils in 60 gemessen werden, und wenn ihre Werte jeweils T_Q, Tg₀, ^₁₂₀, T₁Q₀, T_2if0 und T₃₀₀ sind, ist der Wert von Ti der aus ψ =% + i in der Gleichung I3. Durch Ersetzen dieses Wertes in der Gleichung IJ> und durch Berechnen dieses Wertes erhält man:

^To " ^Tl80

cos % + & cos (3cp_o + £) ....-(14)

(Vf₀ + 120) +^COS Df +£) (15)

" ^T60
-dlcos (ft+ 240) +^cos Oft+£) (16)

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Das Berecftnungsverfaiiren des dritten Ausführungsbeispieles .besteht darin« Lösungen L und ^₀ zu erhalten, indem man drei Gleichungen verwendet.

Fig. 18 stellt ein Schema einer Schaltung dieses Ausführungsbeispieles dar. Derselbe Umkehrzähler und derselbe Alarmzähler wie der des ersten Ausführungsbeispieles ist jeweils dreifach vorgesehen. Der erste Umkehrzähler I92 zählt

^{0 1}^⁰ und zeichnet es auf, der zweite I98 zählt

T-T
120 300 _{und zeichnet es auf und der} dritte 199 zählt

πι ^ ITt · '

^{240 6o} und zeichnet es auf. Ein Drehschalter 94" hat

anstelle des Drehschalters 94 des ersten Auführungsbeispieles sieben Stromkreiseund neun Stufen und seine Stromleitungen sind in 94''-1, 94^ft-2, 94*'-5, 94"-4, 94''-5 und 94''-6 dargestellt. 94"-7 wird weggelassen^ weil es derselbe Anschluß wie 94-5 ist und leicht verständlich ist. Mit 94"-2, 94^ri-4 und 94*'-6 wird die Eingangskraft der Statorspulen Sl,S2 und S3 des Funktionsdrehmelders 200 geschaltet, um die Lagen zu ändern und die Unwucht zu berechnen. Der Stator des Funktionsdrehmelders 200, der hier verwendet wird, hat drei Spulen, die einen elektrischen Winkel von 120° haben.

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Daher sind die Ausgangsspannungen ErI und Er2 der Rotorspule so groß wie die, die als Komponenten erhalten werden, in denen der aus drei Vektoren EsI, Es2 und Es^ zusammengesetzte Vektor in Richtung der Rotorspulen Kl und R2 zerlegt wird. Dieser Funktionsdrehmelder ist in dem Punkt verschieden, daß er einen der drei Teilvektoren verwendet,

^ während der Funktionsdrehmelder des ersten Ausführungsbeispieles zwei zusammengesetzte Vektoren verwendet, die so groß wie EsI und Es2 sind undRichtungen aufweisen, die um 90 voneinander verschieden sind. Im übrigen trifft dasselbe zu wie im zweiten Ausführungsbeispiel. In der ersten Stufe wird eine positive Wechselstromphase nur zu Sl' des Funktionsdrehmelders durch den Schalter 9^^!l-2 hinzugefügt. In der ersten Lage wird das Schwingglied in der zweiten Stufe geladen, der erste Umkehrzähler I9 addiert durch den Schalter 94^lf-l und zählt und zeichnet die Periode T_Q/2

™ auf. Da dann eine negative Wechselstromphase ,jdurch den Schalter 94''-4 in der dritten Stufe nur zu S2¹ hinzugefügt wird, dreht sich der Funktionsdrehmelder um 60° und bewegt sich in die zweite Lage. Der zweite Umkehrzähler subtrahiert durch den Schalter 94''-5 und zählt und zeichnet -

auf. Man mißt dann Τ,_ΛΛ, -Τ, _θΛ, Τ_Λ}1Λ und - T₅₀₀ in der 4., 5., 6. und ¹J. Stufe und schließlich zählen drei Aufzeichnungsvorrichtungen die Werte der jeweiligen Gleichungen

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BAD ORIGINAL

,(15) und (1β) und zeichnen diese auf. Die 8. Stufe ist eine Stufe zum Berechnen der unausgeglichenen Stelle und die drei oben aufgezeichneten Werte werden durch D-A-Umwandler 199> 200 und 201 in Wechselspannungen umgewandelt und zu Sl,S2 und S3 des Funktionsdrehmelders hinzugefügt. Der aus diesen drei Werten zusammengesetzte Vektor dL (Größe (^) und Richtungvj_p). Der zweite Ausdruck cf cos (>&+ £) der Gleichungen (]A),(15) und (16) löst sich gegenseitig auf und erscheint bei dem zusammengesetzten Vektor nicht. Folglich arbeitet der Hilfs-Mechanismus, und wenn ErI « 0 ist, ist die Winkelstellung des Funktionsdrehmelders *f₀, dann ist Er2 gleich (JL), dies stellt die unausgeglichene Masse, wie im ersten Ausführungsbeispiel beschrieben, dar, d.h., in dem dritten Ausführungsbeispiel wird der zweite Ausdruck der Gleichung Ij5 im Zählprozeß, und der dritte Ausdruck im Berechnungsprozeß in dem Funktionsdrehmeldergestrichen und nur der erste Ausdruck kann aufgenommen werden.

Entsprechend dem erforderlichen Qualitätsgrad wird entschieden, welches der vorerwähnten Ausführungsbeispiele anzugleichen ist. Das erste Ausführungsbeispiel, in welchem die Perioden nur in drei Lagen gemessen werden, ist produktiver als die beiden anderen, aber beim genauen Messen der" Unwucht von geringerem Wert. Das zweite Ausführungsbeispiel, in welchem die Perloden in vier Lagen gemessen werden, ist weniger

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produktiv als das erste, seine Berechnungsgenauigkeit ist jedoch größer. Da im dritten Ausführungsbeispiel die Perioden in sechs Lagen gemessen werden, ist es am wenigsten produktiv, weist jedoch die höchste Berechnungsgenauigkeit auf. Es ist demzufolge notwendig, jeweils das wirksamste Verfahren entsprechend der erforderlichen Meßgenauigkeifc _ zu wählen. Das Ergebnis von Versuchen beweist jedoch, daß in fast allen Fällen die Verfahren des ersten und zweiten AusfUhrungsbeispiels genügen und daß nur in sehr wenigen Fällen die Verwendung des dritten Ausführungsbeispieles erforderlich ist.

Was diese Ausführungsbeispiele im Hinblick auf den Ausgleich von Armbanduhren betrifft, so sind die elastischen Mittel, die ein Schwingungssystem bilden, schon auf dem zu vermessenden Schwingglied angebracht und deshalb ist es " für das erfindungsgemäße Meßinstrument zum Messen der Unwucht sehr geeignet.

Bei allgemeinen Teilen ist es notwendig, ein Sehwingungssystem zu bilden, indem elastische Mittel mit einem zu vermessenden Rotor verbunden werden. Die Vorrichtung hierzu kann beliebig sein, so kann beispielsweise ein Meßinstrument ein Schwingungssystem haben, das aus elastischen Mitteln und dem Rotor angepaßten Werkzeugen besteht, auf die der zu messende Rotor

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BAD ORIQINAI.

geladen wird oder von denen er entladen wird. Da das Trägheitsmoment des Schwingungssystems zu einer Summe des Rotors an sich und des Paßwerkzeuges wird, ist es wünschenswert, daß das Trägheitsmoment im Vergleich zum Rotor so klein wie möglich ist. Die Schwingung kann auch anstelle der freigedämpften Schwingung der vorliegenden Ausführungsbeispiele in jeder anderen Weise gehalten werden. Obwohl in der vorliegenden Erfindung aus mechanischen Vorteilen Amplituden von 90° gewählt wurden, ergibt eine kleinere Amplitude eine größere Lagenänderung und erleichtert daher da.s Messen der Unwucht. (Wie in der Gleichung 1 dargestellt,

ist die Lagenänderung proportional * '

Was die elektrischen Stromkreise betrifft, so wurde hier hauptsächlich das Verfahren, bei dem der Punktionsdrehmelder der vorliegenden Ausführungsbeispiele verwendet wurde, beschrieben. Es muß jedoch ausdrücklich gesagt werden, daß sowohl Sinus-Cosinus-Potentiometer oder rein elektronische Vorrichtungen, wie beispielsweise Halbleiter, Vakuumröhren etc. verwendet werden können.

Die vorliegende Erfindung ist nicht auf die vorerwähnten Ausführungsbeispieles beschränkt, sie kann verschiedentlich abgeändert und ausgebildet werden, ohne daß dabei über den Rahmen und Bereich der vorliegenden Erfindung hinausgegangen wird.

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Claims (2)

1. Patentansprüche

   \) Vorrichtung zum Beseitigen der Unwucht eines Rotors, gekennzeichnet durch ein dem Rotor zugeordnetes, auf ihne eine Torisiortskraft ausübender elastischer Mittel, das mit dem Rotor ein in einer Vertikalebene schwingendes

   ^ Schwungsystem bildet, durch Mittel, die die Lage

   des Rotors in der Vertikalebene in verschiedenen Stellungen (Richtungen) festzulegen gestattet durch Antriebsmittelj die das Schwungsystem in den verschiedenen Stellungen mit der entsprechenden Eigenfrequenz schwingen lassen, durch Mittel zum Berechnen und Aufzeichnen der Eigenfrequenzperiode in den verschiedenen Stellungen, durch Mittel zum Berechnen der Unwucht (Lage und Masse) aus dem aufgezeigten Wert und durch Mittel, die die berechnete Unwucht-

   P stelle in einer festgelegten Lage halten und die

   Unwucht beseitigen.
2. 2. Vorrichtung .nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine erste Aufzeichnungsvorrichtung vorgesehen ist, mit welcher der Wert

   T1-T3 berechnet und aufgezeichnet werden kann und

   zwar nach der Annahme, dass die Eigenschwingungsperioden in vier Richtungslagen Jeweils Tl,T 2, TjJ und T 4 sind, und dass eine zweite Aufzeichnungsvorrichtung

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   BAD ORIGINAL

   Tl - Τ3

   vorgesehen ist, mit welcher der Wert T2 -

   T2 ·· Τ4
   oder berechnet und aufgezeichnet werden

   kann, und dass eine Vorrichtung zum Berechnen der Unwucht (Lage und Masse) aus diesen beiden aufgezeichneten Werten vorgesehen ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, gekennzeichnet durch ein Gerät, das die aufgezeichneten Werte der ersten und zweiten Aufzeichnungsvorrichtung in eine entsprechende Wechselstromspannung umzuwandeln gestattet, und durch einen Hilfsmotor, der die beiden abwechselnd umgewandelten Werte Jweils zwei Eingangsspulen eines Funktionsdrehmelders und eines Steuerfunktionsdrehmelders derart zuführt, dass die Ausgangsspulenspannung der beiden Ausgangsspulen des Punktionsdrehmelders Null werden, wobei die unausgeglichene Stelle des Rotors durch die Winkelstellung des Funktionsdrehmelders und die unausgeglichene Masse durch einen anderen Ausgangsspulenspannungswert des Funktbnsdrehmelders dargestellt ist.

   Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, gekennzeichnet durch einen Nocken, der proportional zu dem nach Anspruch 1 berechneten Wert der unausgeglichenen Masse bewegbar ist und durch eine Vorrichtung, die das Verhältnis zwischen Schnittiefe und Schnittmenge

   109816/0481

   durch Nockenführung ausgleicht und zwischen dem berechneten Wert und der Schnittmenge eine lineare Beziehung herstellt, sowie durch einen elektrischen Kontakt« dessen Lage nockengesteuert ist und eine Kappe, die einen anderen elektrischen Kontakt bildet und mit dem Rotor beim Schneiden in Berührung steht, und eine Vorrichtung, die die Einschnittiefe des Schneidwerkzeuges von der Rotoroberfläche her durch den Interval der beiden oben erwähnten elektrischen Kontakte bestimmt.

   Patentanwalt

   Dip!.-In«. Heinz Lesser

   München 01
   Cosimastraße 81

   109816/0461

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