DE19729172C1 - Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors, insbesondere einer Schleifscheibe, bei dem in Abhängigkeit von Unwuchtmeßsignalen, die von einem Meßwertgeber aus ermittelten Unwuchtwerten abgegeben werden, in mit dem Rotor als Rotationseinheit umlaufende, in unterschiedlichen Rotorwinkellagen angeord­ nete Ausgleichskammern eine Ausgleichsflüssigkeit in aufeinanderfolgenden Ausgleichsvorgängen während des Rotorumlaufes eingebracht wird und bei dem ein Störsignalpegel ermittelt und bei den Ausgleichsvorgängen berücksichtigt wird.

Ein derartiges Verfahren ist aus der DE 23 57 629 A1 bekannt. Beim Einsatz von Schleifscheiben zur Bearbeitung von Werkstücken ist es aufgrund der Abnutzung der Arbeitsfläche am Umfang der Schleifscheibe erforderlich, daß die Schleifscheibe vor dem Schleifvorgang ausgewuchtet wird, um eine Materialbearbeitung hoher Qualität durch die Schleifscheibe zu erzielen. Dazu müssen die auftretenden Unwuchtgrößen ständig gemessen werden, und in Abhängigkeit davon müssen die Ausgleichskammern, die mit der Schleifscheibe als Rotationseinheit mitlaufen und an unterschiedlichen Winkellagen angeordnet sind, mit entsprechenden Mengen an Ausgleichsflüssigkeit versorgt werden. Die entsprechenden Ausgleichsvorgänge führen kaum zu Problemen, solange die ausgleichende Unwucht sich hinreichend weit von dem Störsignalpegel, der bei der Unwuchtmessung zwangsläufig mitgemessen wird, unterscheidet.

Das von dem Meßwertgeber (Schwingungsaufnehmer) abgegebene Schwin­ gungsgemisch enthält alle an der Maschine erzeugten Schwingungen aller rotierender Teile und die von außen auf die Maschine einwirkenden Störschwingungen und das Unwuchtsignal, das von der in der Schleifscheibe vorhandenen Unwucht erzeugt wird, die auf eine inhomogene Massenverteilung zurückzuführen ist, die im Materialaufbau der Schleifscheibe und den unterschiedlichen Kapillareffekten der Schleifscheibe begründet ist. Das Schwingungsgemisch ändert sich unter anderem deshalb ständig, weil extra hervorgerufene Störschwingungen von mitlaufenden Rotoren sowie aus der Lagerung resultierende Störschwingungen auftreten. Derartige Störschwin­ gungen, die man zu einem maschinen- oder standortabhängigen Pegel zusammenfassen kann, können dazu führen, daß die Unwucht-Ausgleichs­ vorrichtung versucht, nicht nur die tatsächlich vorhandene Unwucht der Schleifscheibe, sondern auch ein schwankendes Störschwingungssignal oder einen Störsignalpegel durch Unwuchtausgleichsvorgänge zu beseitigen, was selbstverständlich nicht möglich ist. Dieser nachteilige Einfluß des Störsignalpegels bei einem Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich der Unwucht der Schleifscheibe kann zu einem völligen Versagen des Unwuchtaus­ gleichsvorganges führen.

Aus der DE 35 10 950 C2 ist ein Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich der Unwucht einer Schleifscheibe bekannt, bei dem automatisch ein Toleranzwert für die Unwucht bestimmt wird, unterhalb dessen nicht mehr versucht wird, die Unwucht des Rotors auszugleichen. Der Toleranzwert für noch zulässige Unwuchten wird aus der Differenz aus Maximal- und Minimalwerten der Unwucht, die während eines bestimmten Zeitraumes gemessen wird und noch Störanteile enthält, dadurch errechnet, daß die Differenz mit einem Faktor größer als 1 multipliziert wird, dessen Größe von den zulässigen Schwankungen des Unwuchtsignals abhängt. Wenn die Unwucht unter diesen Toleranzwert sinkt, wird der Ausgleichsvorgang abgeschaltet. Da bei diesem Verfahren die Messungen der Maximal- und Minimalwerte des Unwuchtsignales, das heißt die Schwankung des Unwuchtsignales aufgrund von Störeinflüssen, innerhalb von weniger als 5 Sekunden ermittelt wird, bleiben länger ausgedehnte Schwankungen unberücksichtigt. Andererseits wird der Toleranzwert immer dann automatisch erhöht, wenn der Störsignalpegel ansteigt. Damit entfällt die Möglichkeit, daß ein Bedienungsmann von dem ansteigenden Störsignalpegel oder den größer werdenden Schwankungen im Unwuchtsignal informiert wird und dann die Ursache der Störung beseitigt. Statt dessen wird einfach die Maschine schlechter ausgewuchtet. Die Automatik bei der "Anpassung" des Toleranzwertes kann daher zu Nachteilen führen.

Der Erfindung liegt demgegenüber die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors, insbesondere einer Schleifscheibe, bereitzustellen, bei der die Unwucht bis möglichst nahe an den Störsignalpegel heran ausgeglichen wird und eine gute Kontrolle des Ausgleichsvorganges gewährleistet wird.

Dazu ist das erfindungsgemäße Verfahren dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel ermittelt wird, daß die Ausgleichsvorgänge in Unwuchtausgleichsstufen durchgeführt werden, und daß die Ausgleichsvorgänge unterbrochen werden, wenn die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel kleiner ist als eine Unwuchtausgleichsstufe. Dabei werden die Unwuchtausgleichsvorgänge fortgeführt, bis sich die Unwucht bis auf die Höhe einer Unwuchtausgleichsstufe an den Störsignalpegel angenähert hat.

Mit anderen Worten hört der Unwuchtausgleich nicht schon dann auf, wenn ein vorgegebener Toleranzpegel erreicht ist, sondern die Unwucht wird weiter ausgeglichen, bis der Störsignalpegel bis auf eine Ausgleichsstufe erreicht ist. Der Toleranzpegel wird nicht automatisch abgeglichen, sondern ist eine Größe, die von dem Benutzer der Maschine, bei der das Ausgleichsverfahren durchgeführt wird, vorgegeben wird. Die Maschine kann auch nicht dadurch außer Kontrolle geraten, daß der Toleranzpegel automatisch angehoben wird, wenn eine, wie auch immer geartete Störung in die Unwuchtmeßgrößen eingeht.

Bei dem aus der DE 35 10 950 C2 bekannten Verfahren wird der Ausgleichsvorgang unterbrochen, wenn die Unwucht den Toleranzwert unterschreitet. Bei der Erfindung wird die Unwucht aber bis in die unmittelbare Nähe des Rauschpegels reduziert, was in vielen Fällen eine noch weitere Reduzierung der Unwucht bedeutet. Dadurch wird die Zeit verlängert, nach der erneut gewuchtet werden muß, da es länger dauert, bis die durch die Abnutzung entstehende Unwucht die Toleranzgrenze erreicht und überschreitet.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird die Höhe der Unwuchtausgleichsstufen variiert und insbesondere wird die Höhe der Unwuchtausgleichsstufen so kleiner gemacht, je kleiner die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel ist. Damit ist eine quasi asymptotische Annäherung des Unwuchtausgleiches an den Störsignalpegel möglich.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Höhe der Unwuchtausgleichsstufen dadurch variiert, daß die Zeitdauer gesteuert wird, während der Ventile, die Korrekturflüssigkeit in die Ausgleichskammer einführen, geöffnet sind.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Toleranzwert für die Unwucht manuell vorgegeben, und daß ein Unwuchtausgleichsvorgang erst dann erneut eingeleitet wird, wenn die Unwucht den Toleranzwert übersteigt. Bei dem erneut eingeleiteten Ausgleichsvorgang wird die Unwucht dann wieder bis in die Nähe des Störsignalpegels ausgeglichen.

Nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung wird angezeigt, wenn der Störsignalpegel größer ist als der Toleranzwert. In diesem Fall erfolgt keine automatische Anpassung des Toleranzwertes, sondern der Bedienungsmann versucht herauszufinden, warum der Störsignalpegel in dieser Weise angestiegen ist, und es kann versucht werden, die Ursache für die Störung zu beseitigen, statt eine schlechtere Wuchtung des Rotors in Kauf nehmen zu müssen.

Schließlich wird nach einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Ausgangswert des Störsignalpegels am Ende eines Unwuchtausgleichsvorganges gespeichert, der aktuelle Störsignalpegel wird überwacht, und es wird angezeigt, wenn der aktuelle Störsignalpegel sich um einen vorgegeben Faktor gegenüber dem gespeicherten Störsignalpegel erhöht hat. Damit wird ein weiteres Mittel geschaffen, um die Maschine auf abnormale Betriebszustände zu überwachen, eine Schadensfrüherkennung von sich anbahnenden Maschinenschäden durchzuführen und einzugreifen, wenn eine nicht akzeptable Änderung in dem Störsignalpegel auftritt.

Ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens wird anhand des beigefügten Diagramms beschrieben, welches die Unwuchtabbaukurve mit der Zeit darstellt.

Wie in dem Diagramm dargestellt ist, erfolgt die Änderung der Unwucht aufgrund des Unwuchtausgleichvorganges in Stufen, um die anfänglich vorhandene Unwucht U₁ allmählich zu reduzieren, vorzugsweise bis zu dem Störsignalpegel U_s. Der Störsignalpegel, der auf der Maschine mit dem Rotor vorhanden ist oder induziert wird, wird dadurch erfaßt, daß von den gemessenen Schwingungen der Unwuchtvektor subtrahiert wird, so daß der Störsignalpegel U_s übrigbleibt. Der Störsignalpegel wird fortlaufend errechnet und auf einer Anzeigeeinrichtung kontinuierlich angezeigt.

Sobald bei einem Unwuchtausgleichsvorgang die Differenz zwischen Unwucht und Störsignalpegel kleiner wird als eine Unwuchtausgleichsstufe, wird der Auswuchtvorgang unterbrochen. So wird verhindert, daß versucht wird, den Störsignalpegel zu reduzieren, weil die Ausgleichseinrichtung den Störsignal­ pegel für ein Unwuchtsignal hält, welches ausgeglichen werden muß.

Die Unwucht wird bis in die unmittelbare Nähe des Rauschpegels reduziert, was in vielen Fällen eine noch weitere Reduzierung der Unwucht bei auf 50% des Toleranzwertes U_T und darunter bedeutet. Dadurch muß weniger häufig gewuchtet werden, da es länger dauert, bis die durch die Abnutzung entstehende Unwucht die Toleranzgrenze wieder erreicht und überschreitet.

Die Quantifizierungsmenge der Ausgleichsflüssigkeit, die von der Zeitdauer abhängt, während der ein Ausgleichsventil geöffnet ist, wird ebenfalls durch die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel gesteuert, das heißt, je kleiner die Differenz wird, um so kleiner werden die Ausgleichsflüssig­ keitsmengen. Damit wird eine asymptotische Verminderung der Unwucht bis zum oberen Störsignalpegel durchgeführt und eine Überkompensation verhindert.

Wenn der Störsignalpegel größer ist als der eingegebene Toleranzwert, wird auf der Anzeigeeinrichtung die Meldung ausgegeben: Toleranzwert zu klein!

Der Bediener kann dann entscheiden, ob er den Toleranzwert erhöhen kann oder die Ursachen für die Erhöhung des Störsignalpegels beseitigen will.

Der Störsignalpegel wird zusätzlich als Maschinenüberwachungssignal verwendet. Der Störsignalpegel wird nach Abbau der Unwucht automatisch gespeichert, wobei dieser Wert als Maschinenzustand nach dem Auswuchten betrachtet wird. Danach wird der Störsignalpegel kontinuierlich überwacht, und, wenn der Störsignalpegel um einen vorgebenen Faktor, beispielsweise dem Faktor 3, überschritten wird, wird eine Meldung an der Anzeigeeinrichtung ausgegeben: Maschine Störsignalpegel außerhalb Toleranz, siehe Manual!

Diese Anzeige gibt dem Bedienungsmann einen Hinweis, daß Maßnahmen getroffen werden müssen, um den Störsignalpegel zu reduzieren.

Claims (7)

1. Verfahren zum fortlaufenden Ausgleich einer Unwucht eines Rotors, insbesondere einer Schleifmaschine, bei dem in Abhängigkeit von Unwuchtmeßsignalen, die von einem Meßwertgeber aus ermittelten Unwuchtwerten abgegeben werden, in mit dem Rotor als Rotationseinheit umlaufende, in unterschiedlichen Rotorwinkellagen angeordnete Ausgleichs­ kammern eine Ausgleichsflüssigkeit in aufeinanderfolgenden Ausgleichsvor­ gängen während des Rotorumlaufes eingebracht wird, und bei dem ein Störsignalpegel ermittelt und bei den Ausgleichsvorgängen berücksichtigt wird dadurch gekennzeichnet, daß

• - die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel ermittelt wird, daß
• - die Ausgleichsvorgänge in Unwuchtausgleichsstufen durchgeführt werden, und daß
• - die Unwuchtausgleichvorgänge unterbrochen werden, wenn die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel kleiner ist als eine Unwuchtausgleichsstufe.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Unwuchtausgleichsstufen variiert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Unwuchtausgleichsstufen um so kleiner gemacht wird, je kleiner die Differenz zwischen der Unwucht und dem Störsignalpegel ist.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Unwuchtausgleichsstufen dadurch variiert, daß die Zeitdauer gesteuert wird, während der Ventile, die Korrekturflüssigkeit in die Ausgleichskammer einführen, geöffnet sind.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Toleranzwert für die Unwucht manuell vorgegeben wird, und daß ein Unwuchtausgleichsvorgang erst dann erneut eingeleitet wird, wenn die Unwucht den Toleranzwert übersteigt.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß angezeigt wird, wenn der Störsignalpegel größer ist als der Toleranzwert.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Ausgangswert des Störsignalpegels am Ende eines Unwuchtausgleichsvorganges gespeichert wird, daß der aktuelle Störsignalpegel überwacht wird, und daß angezeigt wird, wenn der aktuelle Störsignalpegel sich um einen vorgebenen Faktor gegenüber dem gespeicherten Störsignalpegel erhöht hat.