DE1962877B2

DE1962877B2 - Vorrichtung zum Zentrieren eines Rotati onskörpers

Info

Publication number: DE1962877B2
Application number: DE19691962877
Authority: DE
Inventors: Edgar 8726 Gochsheim Deppert; Juergen Kober; Heinz Dipl.-Ing. Scherz; Artur 8721 Dittelbrunn Senner
Original assignee: SKF Kugellagerfabriken GmbH
Current assignee: SKF GmbH
Priority date: 1969-12-16
Filing date: 1969-12-16
Publication date: 1974-04-18
Also published as: GB1340056A; DE1962877A1; FR2099038A5; DE1962877C3

Description

dem Fühler und dem Rotationskörper (1) wir- ...„.

kenden Impulse kontinuierlich im Sinne einer 30 falls ein elektrischer Strom als Kriterium für die vorVerkleinerung der Exzentrizität (^ verschiebbar handene Exzentrizität dient, zeigt die Patentschrift

hr groß Bekannt sind jedoch auch eine ganze Reihe Verfahren und Vorrichtungen zur Zentrierung Werkstücken, bei denen zur Vermeidung von subjektiven Einflüssen des Bedienenden auf den Zentnervoroane maschinelle Hilfsmittel angewandt werden.

So ist in der deutschen Offenlegungsschnft 1 477 864 eine Zentriervorrichtung mit umlaufendem Tastfinger beschrieben, wobei der Taststift in radialer Richtun« verstellbar ist und die vorhandene Exzentrizität über einen Stromkreis ermittelt und über ein Signalgerät angezeigt wird.

Ein Gerät zur Prüfung der Mittigkeit zweier geometrischer Achsen im Maschinenbau, bei dem gleichh S l Kiterium für die vor

ist und bei dauernder Berührung zwischen dem Rotationskörper (1) und dem FüL.er die Vorschubbewegung abbricht, wobei der Vorschubmechanismus (5) in an sich bekannter Weise innerhalb eines den Fühler, einen Regler (4) sowie das Stellglied (3) enthaltenden Regelkreises liegt. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung der Aus-

handene Exzentriz , g

57 207 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ot-Berlin. Dabei kommen vom Taststift Stromimpulse in Abhängigkeit von der Berührungsdauer an der Meßfläche und in der Häufigkeit der Betriebsdrehzahl, die Glühlampen speisen und durch den Helligkeitsgrad dieser Glühlampen die Exzentrizität nach Größe und Lage anzeigen.

_..,._ , _ „„. _{TW ö 6} ._ Diese bekannten Geräte dienen jedoch nur der

gangsexzentrizität in der gegenüber der Verschie- 40 Anzeige der Exzentrizität. Es ist damit nicht möglich, berichtune des Stellgliedes (3) um 90° versetzten eine Zentrierung vorzunehmen, vielmehr müssen Richtung" ein feststellbarer Anschlag (9) ver- hierfür besondere, nicht beschriebene Hilfsmittel einschiebbar angeordnet ist, an dem die Anlage- gesetzt werden,
fläche zum Vorzentrieren anliegt. Ein Verfahren zum Prüfen der Oberflachen- und

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- 45 Fehlgestalt eines Werkstückes, das nur grob zentriert kennzeichnet, daß der Anschlag (9) in Richtung und ausgerichtet ist, ist Inhalt der deutschen Patentder Rotationsachse (A) abklappbar ist. schrift 1 100 978. Dieses bekannte Verfahren schließt

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- auch einen Zentriervorgang ein, und zwar ladt eine kennzeichnet, daß der mit dem Stellglied (3) ver- von der Exzentrizität abhängige Fehlerspannung bundene Vorschubmechanismus (5) als Getriebe- 5° Kondensatoren auf, die einen Magneten erregen, so oder Schrittmotor ausgebildet ist. daß kleine Schläge auf die das Werkstück aufnehmenden Spannbacken ausgeübt werden. Abgesehen

vom komplizierten Aufbau der dabei verwendeten

Vorrichtung dauert der Zentriervorgang verhältnismäßig lange. Auch vermittelt diese Vorveröffentlichung keine Lehre zur kontinuierlichen Verlagerung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Beseitigung der Exzentrizität der Rotationsachse eines zu bearbeitenden oder zu prüfenden, grob vorzentrierten und in Drehung versetzten, innerhalb einer Aufspannvorrichtung rechtwinklig zu seiner Rotationsachse verschiebbaren Rotationskörpers und der Rotationsachse der Aufspannvorrichtung, insbesondere der Rotationsachse einer in ihrer Aufspannebene in Drehung versetzten magnetischen Spannplatte, während der Drehbewegung des Rotationskörpers mit einem Fühler zur Aufnahme der Exzentrizität an einer mit dem Rotationskörper mitbewegten ringförmigen Anlagefläche.

des Werkstückes im Sinne einer Verkleinerung der

Exzentrizität. Durch die deutsche Offenlegungsschrift 1 907 996 ist eine Radauswuchtvorrichtung bekanntgeworden, bei der ein in der Radebene verschiebbarer zylindrischer Körper mit den auszuwuchtenden Autorad in Verbindung steht. Die Exzentrizität des rotierenden Rades wird in Form von Impulsen aufgenommen, die angezeigt werden; eine Bedienungsperson verschiebt den zylindrischen Körper so lange, bis die Abgabe von Impulsen aufgehoben ist. Das Bewegen eines bezüglich einer Gesamtmasse exzentrischen

Rotationskörpers in eine zentrale Lage wird also dazu benutzt, um die vorhandene Unwucht des Amorades zu bestimmen.

Die britische Patentschrift 1077 134 betrifft ein Gerät zum Positionieren von Werkstücken, bei welchem das Werkstück einschließlich der Spannplatte zentriert wird. Die Spannplatte ist dabei in zwei Koordinatenrichtungen beweglich und wird über zwei Stellmotoren verschoben, welche innerhalb eines neben den Stellgliedern Fühler und Regler enthaltenden Regelkreises liegen.

Schließlich ist in der britischen Patentschrift I 168 132 eine Vorrichtung zur Beseitigung von Exzentrizitäten beschrieben und dargestellt, bei der ein Rotationskörper durch zwei diesen gabelförmig umgreifende Hebe! zentriert wird. Die exzentrische Lage wird über die Hebel von Kontrollampen angezeigt, die eine Bedienungsperson veranlassen, die Hebel in die erforderliche Richtung zu bewegen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zur Zentrierung zu schaffen, mit der ein Werkstück mit rotationssymnetrischer Ausbildung während seiner Drehung schnell, kontinuierlich, selbsttätig und genau zentriert werden kann.

Bei einer Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art wird diese Aufgabe erfindungsgeniäß dadurch gelöst, daß der die Exzentrizität als Impulse entsprechend der Drehzahl und der Exzentrizität des Rotationskörpers in an sich bekannter Weise aufnehmende Fühler durch das mit der als Teil der Außenumfangsfläche des Rotationskörpers ausgebildeten Anlagefläche unter Anpreßdruck in Berührung bringbare Stellglied gebildet ist, das in an sich bekannter Weise durch einen Vorschubmechanismus während der Dauer der als Einzelsignale entsprechend der Berührungsdauer und Berührungshäufigkeit zwischen dem Fühler und dem Rotationskörper wirkenden Impulse kontinuierlich im Sinne einer Verkleinerung der Exzentrizität verschiebbar ist und bei dauernder Berührung zwischen dem Rotationskörper und dem Fühler die Vorschubbewegung abbricht, wobei der Vorschubmechanismus in an sich bekannter Weise innerhalb eines den Fühler, einen Regler sowie das Stellglied enthaltenden Regelkreises liegt.

In Weiterbildung der Erfindung ist zur Verringerung der Ausgangsexzentrizität in der gegenüber der Verschieberichtung des Stellgliedes um 90" versct/.-ten Richtung ein feststellbarer Anschlag verschiebbar angeordnet, an dem die Anlagefiäche zum Vorzentrieren anliegt. Dabei ist es vorteilhaft, wenn eier Anschlag in Richtung der Rotationsachse des Rotationskörpers abklappbar ist.

Nach einem anderen Merkmal der Erfindung ist der mit dem Stellglied verbundene Vorschubmechanismus als Getriebe- oder Schrittmotor ausgebildet.

In den folgenden Abschnitten ist die Erfindung an Hand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen

F i g. 1 a und 1 b schematisch das exzentrisch gelagerte Werkstück in einer Anfangsstellung und in einer um 180° verdrehten Stellung,

F i g. 2 schematisch den Informationsfluß zwischen den einzelnen Elementen und Geräten,

Fig. 3 einen z.B. von elektrischem Strom durchflossenen Regelkreis iait den in Reihe geschalteten Elementen und Geräten und

Fig.4 ein Ausfülifungsbeispicl der erfindungsgemäßen Vorrichtung zum Zentrieren.

In den Fig. la und 1 b ist ein rotationssymmetrisches Werkstück (Rotationskörper 1) als rechtwinklig zur Zeichenebene stehendes Zylinderstuck mit der Achse A dargestellt. B bezeichnet die Achse des Bezugssystems (Bezugsachse), z. B. die Rotationsachse einer nicht weiter dargestellten magnetischen Spannplatte. Die Achse A des Rotationskörpers 1 ist um den Betragt?, der Exzentrizität, von der Bezugsachse B entfernt. In der Nähe der Rotationsfläche des

ίο Rotationskörpers 1, iin vorliegenden Fall des Mantels 2, ist ein Stellglied 3 angeordnet.

F i g. 1 a zeigt den Rotationskörper 1 in einer Lage, bei der seine Rotationsachse A vom Stellglied 3 weg weist, so daß zwischen der Stirnseite des

Stellgliedes 3 und dem Mantel 2 des Rotationskörpers! ein Spalt von der doppelten Größe der Exzentrizität e besteht.

Wenn das Bezugssystem um die Bezugsachse B rotiert, beschreibt die Achsel einen Kreis (gestrichelt

2ö gezeichnet) um B. Dabei verlagert sich die Achse A von der Stellung in F i g. 1 a in uie in F i g. 1 b gezeigte Stellung, bei der die Achse A nach einer Drehung des Bezugssystems um 180° zum Stellglied 3 hin weist. Gleichzeitig berührt der Mantel 2 die Stirn-

seite des Stellgliedes3, d.h. der Rotationskörper 1 gibt an das Stellglied 3 einen Impuls ab.

Wie das Schema der F i g. 2 zeigt, in dem der Signalfiuß durch Pfeile versinnbildlicht ist, werden diese Impulse, die eine Funktion der Drehzahl des

Bezugssystems und der Lage des Rotationskörpers 1 im Bezugssystem sind, als Eingangsgröße einem Regler 4 zugeführt, der sie in eine Ausgangsgröße umwandelt, die. einem mit dem Stellglied 3 gekoppelten Vorschubmechanismus S zugeleitet wird. Dadurch wird der Vorschubmechanismus 5 veranlaßt, das Stellglied 3 relativ zum Rotationskörper 1 zu verschieben. Solange die Impulse dem Regler 4 als Einzeisignale zugehen — das ist der Fall, wenn zwischen den beiden Achsen A undß noch eine Exzentrizität vorhanden ist — wird das Stellglied 3 zum Rotationskörper 1 hin verschoben. Dabei übt das Stellglied 3 auf den Rotationskörper 1 eine Kraft aus, die in der Lage ist, den Rotationskörper 1 relativ zum Bezugssystem, der Spannplatte, unter Verkleinerung der Exzentrizität zwischen den beiden Achsen A und B zu verschieben. In dem Moment, in dem der Rotationskörper 1 zentrisch umläuft, nämlich dann, wenn die beiden Achsen A und B zusammenfallen, gehen die als Einzelsignale wirkenden Impulse in ein Dauersignal über. Das Dauersignal wird im Regler 4 in den Befehl an den Vorschubmechanismus 5 umgeformt, die Vorschubbewegung des Stellgliedes 3 zu beenden und das Stellglied 3 in seine Anfangslage zurückzuführen. Der Rotationskörper 1 ist zentriert und kann nun bearbeitet oder geprüft werden. Wie sich aus der Beschreibung ergibt, hat das Stellglied 3 nicht nur die Aufgabe, den Rotationskörper 1 relativ zum Bezugssystem zu verschieben, sondern das Stellglied 3 dient gleichzeitig als Impulsaufnehmer, d. h.

stellt ein Fühlglied dar.

Aus dem vorangegangenen folgt, daß die Rotationsfläche des Rotationskörpers 1, die mit dem Stellglied 3 in zeitweiser oder — im Moment des Zusammenfallens der beiden Achsen A und Z? — dauernder Berührung steht, der geometrisch idealen Rotationsfläche nahekommen muß. Geringe Abweichungen von dieser idealen Gestalt werden allerdings von der Eigenelastizität des Stellgliedes 3 kompensiert und

können deshalb den Zentriervorgang nicht beeinflussen. Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren läßt sich der Rotationskörper 1 mit einer Genauigkeit von etwa 1 bis 2 |im zentrieren.

Werden als den Vorschubmechanismus 5 steuernde Impulse elektrische Kenngrößen gewähl!, so ist eine Anordnung der einzelnen Geräte und Elemente nach F i g. 3 vorteilhaft. Die Geräte und Elemente sind Gegenüber dem Bezugssystem elektrisch isoliert, zusammen mit dem Rotationskörper 1 in Reihe geschaltet und bilden einen Regelkreis, der entsprechend der Berührdauer und Berührfrequenz zwischen Stellglieds und Rotationskörper 1 von Strom durchflossen ist. Die Strom- bzw. Spannungsimpulse werden dem Regler 4 eingegeben und dort in entsprechende Befehle an den Vorschubmechanismus 5 umgewandelt. Selbstverständlich können die Stell- und Regelgrößen des Regelkreises auch mechanischer, pneumatischer oder hydraulischer Art oder eine Kombination der verschiedenen Arten sein.

In Fig.4 ist ein Ausführungsbeispiel der Vorrichtung mit den als erfinderisch herausgestellten Merkmalen gezeigt. Auf dem Fundamente ist eine Spannplatte 7 mit eingesetzten Magneten 8 drehbar gelagert. Ein mit einer der Stirnseiten auf der Spannplatte? aufgesetzter Rotationskörper 1, z.B. ein Ring, liegt in der einen Koordinatenrichtung an einem Anschlag 9 an, der von einem Befestigungsteil 10 gehalten wird und je nach dem Durchmesser des zu zentrierenden Rotationskörpers 1 eingestellt werden kann. Der Anschlag 9 ist mittels eines Hebels Il in eine Ebene rechtwinklig zur Zeichenebcnt schwenkbar und zentriert den Rotationskörper 1 grob vor.

In der anderen Koordinatenrichtung ist das bereit; früher erwähnte, als Anschlag ausgebildete Stellglied?- angeordnet. Es ist an einem Stützblock 12 befestigt und kann durch einen Vorschubmechanismus 5, z.B. einen Getriebemotor, einen Schriltmotoi od. dgl., in dieser Koordinatenrichtung verschober

ίο werden. Die Steuerung des Vorschubmechanismus: erfolgt in der bereits beschriebenen Weise durch die vom Rotationskörper 1 auf das Stellglied 3 ausgeübten und durch einen hier nicht, gezeigten Regler ir Befehle für den Vorschubmechanismus? iimgeset/-ten Impulse.

Selbstverständlich kann statt der magnetischen Spannplatte 7 auch eine glatte Scheibe Verwendung finden, bei der das rotationssymmetrische Werkstück 1 mit besonderen Andrückelementcn auf doi

ao Scheibe festgehalten wird.

Als besonderer Vorteil der erfindungsgemäßen Vorrichtung ist zu bemerken, daß sie unter Ausschaltung jeglicher subjektiver Einflüsse des Bedienungspersonals eine schnelle und genaue Zentrierung eines

»5 Rotationskörpers erlaubt. Die Vorrichtung ist einfach im Aufbau. Es ist deshalb z. B. ohne weitere^ möglich, diese in der laufenden Produktion einzusetzen, um stichprobenartig die beispielsweise spangebend auf Werkzeugmaschinen gefertigten Rotationskörper, z. B. Ringe für Wälzlager, auf Rundheit zu prüfen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Beseitigung der Exzentrizität zwischen der Rotationsachse eines zu bearbeitenden oder zu prüfenden, grob vorzentrierten und in Drehung versetzten, innerhalb einer Aufspannvorrichtung rechtwinklig zu seiner Rotationsachse verschiebbaren Rotationskörpers und Bevor ein Rotationskörper weiter bearbeitet werd-n kann oder dieser Rotationskörper einer Prüfung auf Abweichungen von der idealen geometrischen Gestalt ζ B. Welligkeit oder sonstige Unebenheiten der Rotationsflächen, unterzogen werden kann, muß seine Rotationsachse mit der Rotationsachse des mn aufnehmenden Spannzeuges, also einer Bezugsachse, in Übereinstimmung gebracht werden. Dieser Vorsan° d. h. die Verkleinerung des Abstandes der Lei-

der Rotationsachse der Aufspannvorrichtung, io den parallel zueinander verlaufenden Achsen bis insbesondere der Rotationsachse einer in ihrer zum Wert Null, wird als »Zentrieren« bezeichnet.
Aufspannebene in Drehung versetzten magneti- Der einfachste, aber auch langwierigste und zu we-

schen Spannplatte, während der Drehbewegung nig genauen Ergebnissen fuhrende weg Desitnt des Rotationskörpers mit einem Fühler zur Auf- darin, den zu zentrierenden Gegenstand von Hand nähme der Exzentrizität an einer mit dem Rota- 15 auszurichten. Dieses Verfahren wird heute nocn bei

sehr großen Werkstücken angewandt id jdh auch eine

von von

tionskörper mitbewegten ringförmigen Anlagefläche, dadurch gekennzeichnet, daß der die Exzentrizität als Impulse entsprechend der Drehzahl und der Exzentrizität des Rotationskörpers (1) in an sich bekannter Weise aufnehmende Fühler durch das mit der als Teil der Außenumfangsfläche des Rotationskörpers (1) ausgebildeten Anlagefläche unter Anpreßdruck in Berührung bringbare Stellglied (3) gebildet ist, das in an sich bekannter Weise durch einen Vorschubmechanismus (5) während der Dauer der als Einzelsignale entsprechend der Berührungsdauer und Berührungshäufigkeit zwischen