DE19711726B4 - Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors - Google Patents

Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors Download PDF

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Abstract

Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors, mit zumindest einem in Bezug auf eine Rotationsachse des Rotors bewegbaren Ausgleichsgewicht, und einer in Abhängigkeit von einem Unwuchtsignal betätigbaren Stelleinrichtung (5, 6; 26, 29) für das Ausgleichsgewicht (3; 15), dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung ein magnetoreaktives Element (5, 26) aufweist, das in einem Gehäuse (2, 12) aufgenommen ist, wobei ein Magnetfeld in Abhängigkeit von dem Unwuchtsignal auf das magnetoreaktive Element (5, 26) einwirkt, und das magnetoreaktive Element (5, 26) das Ausgleichsgewicht (3) in Abhängigkeit von dem Magnetfeld lagefixiert und an dem Gehäuse (2, 12) abstützt.

Description

  • Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors gemäß dem Oberbegriff des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Es sind Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors, mit zumindest einem in Bezug auf eine Rotationsachse des Rotors bewegbaren Ausgleichsgewicht, und mit einer in Abhängigkeit von einem Unwuchtsignal magnetisch betätigbaren Stelleinrichtung für das Ausgleichsgewicht bekannt.
  • Derartige Vorrichtungen werden an rotierenden Bauteilen bzw. Rotoren angewandt, bei denen eine vorhandene Restunwucht vorzugsweise automatisch auszugleichen ist. Zum Beispiel treten derartige Restunwuchten an Hauptspindeln von Werkzeugmaschinen auf.
  • Auszugleichende Restunwuchten an rotierenden Rotoren sind einerseits fertigungs- und/oder montagebedingt und andererseits von aufzunehmenden Komponenten abhängig. Zu den aufzunehmenden Komponenten zählen u.a. auch die in die Hauptspindel von beispielsweise Fräsmaschinen oder Bearbeitungszentren einzusetzenden Werkzeuge. Die Hauptspindeln werden im Fertigungsprozeß ohne Werkzeug ausgewuchtet und weisen allgemein ein gutes Wuchtverhalten auf. Durch das Einsetzen von Werkzeugen, besonders von zu den Drehachsen unsymmetrischen Werkzeugen, kann allerdings das Wuchtverhalten negativ beeinflußt werden. Daher wird üblicherweise ein Nachwuchten bzw. ein Unwuchtausgleich der Hauptspindel im Betrieb durchgeführt.
  • Derartige Vorrichtungen zum Unwuchtausgleich sind beispielsweise aus den Druckschriften EP 0 417 414 A2 , EP 0 044 825 A2 , EP 0 578 939 A1 und EP 0 589 142 A1 bekannt.
  • Daraus ist entnehmbar, daß verschiedene Ausführungsformen von Vorrichtungen zum Unwuchtausgleich bekannt sind. Eine Unterteilung der Vorrichtung kann dabei erfolgen in Vorrichtungen mit mechanischen Ausgleichgewichten, hydraulischer Verdrängung (Hydrokompensoren) oder mit Verdampfung von Flüssigkeiten.
  • Diese Vorrichtung werden als Einbau- oder Anbauapparate sowie als Wuchtringe ausgeführt. Der Einsatz dieser Vorrichtung ist vor allem bei Schleifmaschinen bekannt. In Führungsnuten an der Stirnfläche der Schleifscheibe können z.B. die Ausgleichsgewichte zum einen mit ihrem Abstand zur Drehachse und zum anderen mit ihrer Phasenlage variiert werden. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, Flüssigkeiten in Kammern innerhalb der Schleifscheibe zum Unwuchtausgleich einzusetzen. Zum Ausgleich der Unwucht des Rotors werden die auftretenden Schwingungen von einem Meßwertaufnehmer erfaßt und an eine Auswerteeinrichtung zur Verarbeitung der Daten weitergegeben. Hier wird die neue Position der Ausgleichskörper ermittelt, angezeigt und an die Ausgleichseinrichtung übergeben.
  • Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Unwucht mittels zylindrischer Halbschalen mit verschiedenen Radien, die um die Drehachse um 360° und aneinander vorbei bewegbar sind, zu beeinflussen. Dabei ist die Halbschale mit der größeren Masse auf dem inneren Radius und die Halbschale mit der kleineren Masse auf dem äußeren Radius angeordnet. Der Unwuchtausgleich erfolgt automatisch über die Bewegung der Halbschalen, die über eine Zahnradpaarung oder durch Stellmotoren direkt erzeugt wird.
  • Dabei ist es möglich, die Übertragung der Steuersignale und der Antriebsenergie zur Bewegung der Ausgleichgewichte berührungslos über einen Sender durchzuführen. Weiterhin besteht die Möglichkeit, die Leistung und die Daten der Meßwertaufnehmer ohne Kontakt induktiv in Primär- und Sekundärspulen zu übertragen.
  • Des weiteren ist aus JP 62-24053 (A) Abstract eine Vorrichtung zum automatischen Unwuchtausgleich eines Rotors bekannt. Gemäß dieser Vorrichtung ist es vorgesehen, mittels eines elektromagnetisch steuerbaren Tauchkolbens eine oder mehrere Kugeln aus einem im wesentlichen rotationssymmetrisch um die Drehachse angeordneten Raum in eine Kammer eines Rotationskörpers einzuleiten.
  • Diese Vorrichtung ist allerdings höchstens dazu geeignet, durch eine Erhöhung des Trägheitsmomentes die Rotationsgeschwindigkeit zu reduzieren, wenn eine erste "gefährliche Geschwindigkeit" von dem Rotationskörper erreicht wird.
  • Bei gleichbleibender Geschwindigkeit, insbesondere bei einer sehr hohen Geschwindigkeit, führt die Eingabe von einer oder mehreren Kugeln unweigerlich zu einer Erhöhung der Unwucht, da diese Kugeln sich in der Kammer an den Ort mit größter Zentrifugalkraft anordnen werden.
  • Ein gezielter und gesteuerter Unwuchtausgleich ist daher mit dieser Vorrichtung nicht möglich.
  • Die Anwendung all dieser Vorrichtungen ist allerdings auf Drehzahlen von bis zu 12.000 U/min begrenzt. Bei größeren Drehzahlen, beispielsweise sind sogeannte Hochgeschwindigkeitsbearbeitungen mit Drehzahlen oberhalb von 20.000 U/min üblich, stellt die Energieübertragung, insbesondere die berührungslose Energieübertragung ein Problem dar.
  • Außerdem sind die vorhandenen Vorrichtungen vorwiegend für den Einbau an bzw. in Schleifmaschinen vorgesehen. Für den Einbau in Hauptspindeln von beispielsweise Fräsmaschinen sind derartige Vorrichtungen ungeeignet.
  • Eine Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors der eingangs genannten Art ist aus der DE 2 101 113 bekannt. Bei dieser Vorrichtung sind zwei Hydraulikkammern angeordnet, die sich jeweils in einer Ebene senkrecht zu der Drehachse des Rotors erstrecken, derart, daß die beiden Ebenen parallel zueinander angeordnet und voneinander soweit beabstandet sind, daß die beiden Kammern voneinander getrennt sind. Diese Kammern sind zylindrisch ausgebildet und um 90° zueinander versetzt. In jeder dieser Kammern ist ein Kolben eingesetzt, wobei der Kolben die Kammer in zwei gegenüberliegende Kammern dichtend unterteilt. Jede dieser Kammern ist mit Hydraulikflüssigkeit gefüllt und in entsprechender Weise über Leitungen und Ventile mit einer gesteuerten Hydraulikdruckquelle verbunden. Der Kolben, der verschiebbar in der Kammer angeordnet ist, dient als Ausgleichsgewicht, das radial bezüglich der Drehachse des Rotors verschiebbar ist.
  • Zum Unwuchtausgleich wird Hydraulikflüssigkeit der einen Kammer zugeführt und aus der gegenüberliegenden Kammer abgelassen, um so den als Ausgleichsgewicht dienen den Kolben radial zu verschieben, wobei diese Verschiebung in Abhängigkeit einer erfassten Unwucht gesteuert wird.
  • Um bei dieser Vorrichtung eine möglichst kurze Ansprechzeit zu realisieren, ist es notwendig, eine Hydraulikflüssigkeit mit entsprechend geringer Viskosität vorzusehen. Weiterhin ist es notwendig, zur Verschiebung des Kolbens ein gewisses Hydraulikfluidvolumen zuzuführen bzw. abzuführen. Dies geschieht über eine Mehrzahl von Kanälen, die sich nahe der Drehachse des Rotors durch den Spindelstock erstrecken und über versetzte Ringnuten und Schleifkontaktanschlüsse mit der gesteuerten Hydraulikdruckquelle verbunden sind. Eine derartige Vorrichtung ist nur mit hohem konstruktivem Aufwand zu realisieren, wobei enge Fertigungstoleranzen vorgesehen werden müssen, um die entsprechenden Anschlüsse zwischen dem drehenden Teil und dem stationären Teil in zuverlässiger Weise zu realisieren. Weiterhin wird bei der genannten Vorrichtung das Ausgleichsgewicht durch die gegenüberliegenden gefüllten Hydraulikkammern gelagert, wobei sich der Kolben über das Hydraulikfluid im wesentlichen an den Rückschlagventilen abstützt. Diese Abstützung ist verhältnismäßig weich, so daß im dynamischen Betrieb Schwingungen unvermeidbar sind und der Kolben nur bedingt in stabiler Lage gehalten werden kann.
  • Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors der eingangs genannten Art zu schaffen, wobei das Ausgleichsgewicht in einfacher und stabiler Weise positioniert werden kann.
  • Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors mit den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruchs 1.
  • Bevorzugte Weiterbildungen des Erfindungsgegenstandes sind in den Unteransprüchen dargelegt.
  • Dabei kann die Stelleinrichtung eine magnetorheologische Flüssigkeit sowie eine erste Spule oder ein magnetostriktives Stellelement mit einem Stellglied und einer zweiten Spule umfassen.
  • Im ersten Fall ist es vorteilhaft, die magnetorheologische Flüssigkeit gemeinsam mit dem Ausgleichsgewicht in einem Gehäuse aufzunehmen, während die erste Spule außerhalb dieses Gehäuses angeordnet ist.
  • Im zweiten Fall ist es vorteilhaft, das Stellglied in einem Gehäuse anzuordnen und im wesentlichen parallel oder senkrecht zur Rotationsachse des Rotors auszurichten, während die zweite Spule außerhalb des Gehäuses angeordnet ist.
  • Dabei ist es von Vorteil, wenn das Ausgleichsgewicht in einem Führungsgehäuse bezüglich der Rotationsachse des Rotors radial beweglich aufgenommen ist, wobei das Ausgleichsgewicht über einen Stift mittels Gleitkontakt durch das Stellglied verfahrbar ist.
  • Sollte eine gewisse Voreinstellung der radialen Position des Ausgleichgewichtes notwendig sein, ist es vorteilhaft, wenn der in das Stellglied eingefügte Stift ein verstellbarer Gewindestift ist.
  • Zur Reduzierung des Reibungswiderstandes zwischen dem Stellglied und dem Ausgleichgewicht ist es vorteilhaft, wenn an dem freien Ende des Stiftes bzw. Gewindestiftes eine Kugel angeordnet ist, die sich mit einer Schräge am radialen Innenende des Ausgleichsgewichtes in Gleitkontakt befindet.
  • Dabei kann die Schräge von einem rechteckförmigen Blech gebildet werden.
  • In einer bevorzugten Ausführungsform ist die zweite Spule derart angeordnet, daß sie den Rotor umschließt.
  • Bei beiden Lösungsvarianten ist es für einen erneuten Unwuchtausgleich eventuell notwendig, das Ausgleichgewicht wieder in die Ausgangsposition zu bewegen, d.h. wieder radial nach innen zu bewegen. Dieser Vorgang wird vorteilhafterweise über ein mechanisches Stellelement bewirkt, das an dem radialen Außendende des Ausgleichgewichts zum Aufbringen einer radial nach innen gerichteten Rückstellkraft auf das Ausgleichgewicht angeordnet ist.
  • Dieses mechanische Stellelement kann dabei aus einer Schraubenfeder oder einer Tellerfeder bestehen.
  • Obwohl eine Vielzahl von Sensorelementen zur Ermittlung der Unwucht denkbar sind, wie z.B. Dehnungsmeßstreifen oder Lichtschrankenanordnungen, wird in einer bevorzugten Ausführungsform mindestens ein Beschleunigungsaufnehmer verwandt, der an dem Rotor befestigt ist.
  • Die von den Sensorelementen bzw. dem Beschleunigungsaufnehmer ausgegebenen Daten werden vorteilhafterweise in eine Steuereinheit zum Verarbeiten dieser Daten eingegeben, wobei diese Steuereinheit dann diesen Daten entsprechende Steuersignale an die Stelleinrichtung zur Steuerung der radialen Position des Ausgleichgewichtes ausgibt.
  • Es ist nicht zwingend notwendig, die Vorrichtung am Außendurchmesser der Rotoren bzw. des Rotors zu befestigen. Bei geeigneten Konstruktionen, beispielsweise bei Schleifscheiben, ist es auch denkbar, diese Vorrichtung innerhalb dieser Rotoren bzw. dieses Rotors anzuordnen.
  • Ferner ist die Vorrichtung nicht notwendigerweise darauf beschränkt, lediglich eine Stelleinrichtung zu besitzen, es können auch mehrere Stelleinrichtungen angeordnet sein.
  • Erfindungsgemäß ist es möglich, die z.B. infolge eines Werkzeugwechsels veränderte Restunwucht an Werkzeugspindeln automatisch auszugleichen. Die maximal erreichbare Drehzahl ist dabei größer als bei bekannten Lösungen. Die Vorrichtung kann auf der Hauptspindel angeordnet werden und muß nicht an deren Ende befestigt sein.
  • Zum Unwuchtausgleich werden Stelleinrichtungen verwendet, die durch den Einfluß eines magnetischen Feldes ihre Eigenschaften ändern. Dieser Effekt wird ausgenutzt, um das Wuchtverhalten des Rotors gezielt zu beeinflussen. Die beschriebenen Lösungsvarianten basieren dabei auf magnetorheologischen Flüssigkeiten oder auf magnetostriktiven Stellgliedern. Beide Lösungsvarianten kommen ohne direkte Energieübertragung aus und sind somit für hohe Drehzahlen geeignet.
  • Dabei basiert das Grundprinzip jeweils darauf, daß mit einem Beschleunigungsaufnehmer o.ä. die Unwucht des Rotors erfaßt werden kann und mit Hilfe entsprechender Ansteueralgorithmen die neue Position der Ausgleichgewichte ermittelt wird. Durch die Ansteuerung der Stellglieder werden die Ausgleichsgewichte in ihre neue Position bewegt.
  • Nachfolgenden wird die vorliegende Erfindung anhand mehrerer Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Es zeigen:
  • 1 eine teilweise geschnittene Ansicht einer ersten Ausführungsform mit einer magnetorheologischen Flüssigkeit;
  • 2 eine teilweise geschnittene Seitenansicht der in 1 gezeigten Ausführungsform; und
  • 3 eine Querschnittsansicht einer zweiten Ausführungsform mit einem magnetostriktiven Stellglied.
  • In den 1 und 2 ist eine erste Ausführungsform einer Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines um eine Rotationsachse drehenden Bauteils bzw. eines Rotors dargestellt. Wie gezeigt, befindet sich ein Ausgleichsgewicht 3 in einer magnetorheologischen Flüssigkeit (MRF) 5, die in einem Führungsgehäuse 2 angeordnet ist, das mit einer Hauptspindel 1 form- oder kraftschlüssig verbunden ist.
  • Außerhalb des Führungsgehäuses 2 ist eine erste Spule 6 angeordnet. Durch die Induktion einer Spannung in der ersten Spule 6 entsteht ein Magnetfeld, das eine Änderung des Viskositätsverhaltens der MRF 5 hervorruft. Die radial nach außen gerichtete Bewegung des Ausgleichsgewichtes 3, die durch die Zentrifugalkräfte infolge der Rotation der Hauptspindel 1 auftritt, wird durch die veränderte Viskosität der MRF 5 verhindert. Die Scherspannung zwischen der Oberfläche des Ausgleichgewichtes 3 und der MRF 5 ist dabei so groß, daß die wirkende Zentrifugalkraft keine Bewegung des Ausgleichsgewichts 3 mehr hervorrufen kann.
  • Dabei ist es vorteilhaft, das Magnetfeld zu dem Zeitpunkt zu aktivieren, zu dem die zulässige Restunwucht der Hauptspindel 1 erreicht wird.
  • Wie in der 1 gezeigt, ist auf der Hauptspindel 1 ein Beschleunigungsaufnehmer 7 angeordnet, der die Restunwucht erfaßt und die dabei ermittelten Daten einer nicht dargestellten Steuereinheit überträgt.
  • In der Steuereinheit wird dann mit einem geeigneten Auswertealgorhythmus die Position des Ausgleichsgewichts dabei berechnet, d.h. der Abstand zwischen dem Ausgleichsgewicht 3 und der Rotationsachse der Hauptspindel 1, sowie das darauf basierende Ansteuersignal für das Magnetfeld ermittelt. Dabei kann der Viskositätsgrad der MRF 5 mit der entsprechenden magnetischen Feldstärke gesteuert werden.
  • Durch Abregen der ersten Spule 6 wird das Magnetfeld wieder abgebaut und die MRF 5 wieder dünnflüssiger. Dadurch wird das Ausgleichsgewicht 3 wieder durch die einwirkende Zentrifugalkraft im Führungsgehäuse 2 bewegt.
  • Für einen erneuten Unwuchtausgleich ist es vorteilhaft, das Ausgleichsgewicht 3 erneut in die Ausgangsposition zu bewegen, d.h. radial nach innen zu bewegen.
  • Dieser Vorgang kann durch ein mechanisches Stellelement, in diesem Fall eine Schraubenfeder 4 realisiert werden. Diese Schraubenfeder 4 ist dabei an dem radialen Außenende des Ausgleichsgewichtes 3 innerhalb des Führungsgehäuses 2 angeordnet.
  • In der in den 1 und 2 dargestellten Ausführungsform ist das Führungsgehäuse 2 zylinderförmig ausgebildet. Es können aber auch andere Querschnittsformen verwandt werden.
  • Die in den 1 und 2 gezeigte Ausführungsform ermöglicht während des Betriebes der Hauptspindel 1 eine Bewegung des Ausgleichgewichts 3 lediglich in einer Richtung. Es ist allerdings vorteilhaft und bei manchen Anwendungsfällen notwendig, während des Betriebes einer Spindel eine Bewegung für ein Ausgleichsgewicht in beiden radialen Richtungen zur Verfügung zu stellen.
  • In der 3 ist eine Ausführungsform gezeigt, die eine Bewegung eines Ausgleichsgewichts 15 in beide radialen Richtungen zuläßt.
  • Bei der Ausführungsform gem. 3 wird die Stellbewegung des Ausgleichgewichts 15 durch ein Stellglied realisiert. Das Stellglied basiert auf einem magnetostriktiven Bauelement 26 und umfaßt des weiteren ein Gehäuse 12, in dem das magnetostriktive Bauelement 26 mit einem Ende befestigt ist.
  • An dem gegenüberliegenden Ende des in diesem Falle stabförmigen magnetostriktiven Bauelements 26 ist eine Schelle 14 befestigt, in der ein Gewindestift 13 für die Übertragung der Stellbewegung des Stellgliedes auf das Ausgleichsgewicht 15 befestigt ist.
  • Obwohl auch ein einfacher Stift verwandt werden kann, ist es vorteilhaft, diesen Gewindestift 13 zu verwenden, da dadurch eine gewisse Voreinstellung der radialen Position des Ausgleichsgewichts 15 ermöglicht wird.
  • Obwohl das stabförmige magnetostriktive Bauelement 26 auch quer zur Rotationsachse eines Rotors bzw. einer Hauptspindel angeordnet sein kann, was nicht in den Figuren gezeigt ist, ist in der 3 eine Variante dargestellt, in der das stabförmige magnetostriktive Bauelement 26 im wesentlichen parallel zur Rotationsachse der Hauptspindel angeordnet ist.
  • Dabei ist es vorteilhaft, an dem freien Ende des Gewindestiftes 13 eine Kugel vorzusehen, die mit dem Ausgleichsgewicht 15 in Eingriff steht, da dadurch ein Gleitkontakt mit geringerer Reibung zwischen dem magnetostriktiven Bauelement 26 und dem Ausgleichsgewicht 15 sichergestellt werden kann.
  • Wie in der 3 gezeigt, ist an dem radialen Innenende des Ausgleichgewichts 15 ein rechteckförmiges Blech 18 schräg zur radialen Bewegungsrichtung des Ausgleichge wichtes 15 angeordnet. Durch dieses Blech 18 wird eine Schräge gebildet, an der die Kugel des Gewindestiftes 13 gleitend anliegt.
  • Wie oben bereits angegeben, ist das magnetostriktive Bauelement 26 parallel zur Hauptspindel 8 angeordnet und wird mit dem der Kugel entgegengesetzten Ende in einem Ring 10 abgestützt, der durch eine Buchse 11 auf einem konstanten Abstand zu einem Führungsgehäuse 9 gehalten wird.
  • Das Führungsgehäuse 9 und der Ring 10 sind auf den jeweiligen Wellenabsätzen durch eine Welle-Nabe-Verbindung in Form von Paßfedern 23 und 24 befestigt.
  • Das Führungsgehäuse 9, der Ring 10 sowie das rechteckförmige Blech werden durch eine Nutmutter 21 mit Sicherungsblech 22 gegen axiales Verschieben gesichert.
  • In der gezeigten Ausführungsform ist die Hauptspindel 8 von einer zweiten Spule 29 umgeben, die ein Magnetfeld erzeugen und somit Einfluß auf die Stellung des magnetostriktiven Bauelements 26 ausüben kann. Durch die Induktion einer Spannung in der zweiten Spule 29 bildet sich in diesem Bereich das Magnetfeld aus, das eine Längendehnung des magnetostriktiven Bauelements 26 bewirkt.
  • In der in 3 gezeigten Ausführungsform wird die axiale Stellbewegung des Stellgliedes in eine radiale Bewegung des Ausgleichgewichtes 15 umgewandelt. Dafür ist der oben beschriebene Übertragungsmechanismus erforderlich, der in diesem Fall durch die Schräge oder durch das rechteckförmige Blech 18 an der Unterseite des Ausgleichgewichtes 15 verwirklicht wird. Die Stellbewegung des Stellgliedes wird über die Kugel an der Spitze des Gewindestiftes 13 punktförmig auf die Schräge 18 übertragen. Der dabei erreichbare Stellweg des Ausgleichsgewichtes 15 ist von dem Winkel der Schräge 18 abhängig.
  • Wie auch bei der Ausführungsform gem. den 1 und 2 ist für die Rückstellung des Ausgleichgewichtes 15 eine mechanisches Stellelement angeordnet, das bei dieser Ausführungsform aus einer Tellerfeder 27 besteht, die an dem radialen Außenende des Ausgleichgewichtes 15 angeordnet ist und der Zentrifugalkraft entgegenwirkt, die durch die Rotation der Hauptspindel 8 hervorgerufen wird.
  • Mit einer Verstellschraube 16, die mit einer Sechskantmutter 25 gegen unbeabsichtigtes Lösen gesichert ist, wird eine Aufnahmebohrung in dem Führungsgehäuse 2 für das Ausgleichsgewicht 15 verschlossen.
  • Ferner ist, wie bei der ersten Ausführungsform gem. der 1 und 2, ein Beschleunigungsaufnehmer 30 auf dem Spindelaußenrand angeordnet. Bei dieser Ausführungsform entspricht der Ansteueralgorhythmus demjenigen der Ausführungsform gemäß der 1 und 2.
  • Die in den 1 bis 3 dargestellten Ausführungsformen können mehrfach am Spindelaußenrand angebracht werden, obwohl dies nicht in den Figuren gezeigt ist. Dabei kann das Magnetfeld jeweils durch eine ortsfeste Spule oder durch eine auf der Spindelwelle bzw. Hauptspindel befindlichen Spule aufgebaut werden.
  • Mit den beschriebenen Ausführungsformen ist es möglich, eine an den Hauptspindeln vorhandene Restunwucht automatisch auszugleichen. Aufgrund der indirekten Energieübertragung ist ein Unwuchtausgleich auch bei Rotoren für die sogenannte Hochgeschwindigkeitsbearbeitung möglich.

Claims (18)

  1. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors, mit zumindest einem in Bezug auf eine Rotationsachse des Rotors bewegbaren Ausgleichsgewicht, und einer in Abhängigkeit von einem Unwuchtsignal betätigbaren Stelleinrichtung (5, 6; 26, 29) für das Ausgleichsgewicht (3; 15), dadurch gekennzeichnet, daß die Stelleinrichtung ein magnetoreaktives Element (5, 26) aufweist, das in einem Gehäuse (2, 12) aufgenommen ist, wobei ein Magnetfeld in Abhängigkeit von dem Unwuchtsignal auf das magnetoreaktive Element (5, 26) einwirkt, und das magnetoreaktive Element (5, 26) das Ausgleichsgewicht (3) in Abhängigkeit von dem Magnetfeld lagefixiert und an dem Gehäuse (2, 12) abstützt.
  2. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Ausgleichsgewicht (3; 15) in Bezug auf die Rotationsachse des Rotors radial bewegbar ist.
  3. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetoreaktive Element eine magnetorheologische Flüssigkeit (5) ist, und eine erste Spule (6) zum aufbringen des Magnetfeldes vorgesehen ist.
  4. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetorheologische Flüssigkeit (5) gemeinsam mit dem Ausgleichsgewicht (3) in dem Gehäuse (2) aufgenommen und die Spule (6) außerhalb des Gehäuses (2) angeordnet ist.
  5. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetoreaktive Element ein magnetostriktives Stellelement mit einem Stellglied (26) ist, und eine zweite Spule (29) zum aufbringen des Magnetfeldes vorgesehen ist.
  6. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 5 dadurch gekennzeichnet, daß das Stellglied (26) in dem Gehäuse (12) aufgenommen und im wesentlichen parallel oder senkrecht zur Rotationsachse des Rotors (8) ausgerichtet ist, während die zweite Spule (29) außerhalb des Gehäuses (12) angeordnet ist.
  7. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (15) in einem Führungsgehäuse (9) bezüglich der Rotationsachse des Rotors (8) radial beweglich aufgenommen ist, wobei das Ausgleichsgewicht (15) über einen Stift (13) mittels Gleitkontakt durch das Stellglied verfahrbar ist.
  8. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Stift ein in das Stellglied (26) eingefügter, verstellbarer Gewindestift (13) ist.
  9. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß an dem freien Ende des Stiftes bzw. Gewindestiftes (13) eine Kugel (13a) angeordnet ist, die sich mit einer Schräge (18) am radialen Innenende des Ausgleichsgewichtes (15) in Gleitkontakt befindet.
  10. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Schräge von einem rechteckförmigen Blech (18) gebildet ist.
  11. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach zumindest einem der Ansprüche 5 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Spule (29) den Rotor (8) umschließt.
  12. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß an dem radialen Außenende des Ausgleichsgewichtes (3; 15) ein mechanisches Stellelement (4; 27) angeordnet ist zum Aufbringen einer radial nach innen gerichteten Rückstellkraft auf das Ausgleichsgewicht (3; 15).
  13. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das mechanische Stellelement aus einer Schraubenfeder (4) oder einer Tellerfeder (27) besteht.
  14. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Rotor (1; 8) ein Beschleunigungsaufnehmer (7; 30) befestigt ist.
  15. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach Anspruch 14, gekennzeichnet durch eine Steuereinheit zum Verarbeiten der von dem Beschleunigungsaufnehmer (7; 30) ausgegebenen Steuersignalen an die Stelleinrichtung (5, 6; 26, 29) zur Steuerung der radialen Position des Ausgleichsgewichts (3; 15).
  16. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 10 oder 12 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung innerhalb des Rotors (1; 8) angeordnet ist.
  17. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors nach zumindest einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor eine Hauptspindel (1; 8) einer Werkzeugmaschine oder eine Schleifscheibe ist.
  18. Vorrichtung zum Unwuchtausgleich eines Rotors zumindest einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Stelleinrichtungen (5, 6; 26, 29) angeordnet sind.
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