DE2225120A1

DE2225120A1 - Dynamische ausgleichsvorrichtung fuer drehende bauteile, insbesondere fuer schleifscheiben

Info

Publication number: DE2225120A1
Application number: DE2225120A
Authority: DE
Inventors: Jacob Decker
Original assignee: Milacron Inc
Current assignee: Milacron Inc
Priority date: 1971-11-17
Filing date: 1972-05-24
Publication date: 1973-05-24
Also published as: FR2160369B1; FR2160369A1; GB1405947A; DE2225120B2; US3731556A; DE2225120C3

Description

Dipl.-Ing.

D-8023 München - Pulladh
"""■•Λ* T.Mdft 793J570,793t7«

DB/Mü 8023 Pullach, den 23. Mai 1972

Case 1165P

CINCINNATI MILACRON INC», Cincinnati, Ohio, USA

Dynamische Ausgleichsvorrichtung für drehende Bauteile, insbesondere für Schleifscheiben

Die Erfindung betrifft eine dynamische Ausgleichsvorrichtung für drehende Bauteile, insbesondere Schleifscheiben derjenigen Art, bei der selbst einstellende Gewichte konzentrisch in Bezug auf die geometrische Achse des drehbaren Bauteiles bewegbar gelagert sind und die während der Drehung derartige Lagen einnehmen, daß jeder Unwuchtszustand des drehbaren Bauteiles ausgeglichen wird. Diese Ausgleichswirkung hängt bei der Arbeitsweise der Vorrichtung von einer verschwenkbaren Lagerung der den Bauteil tragenden Spindel an einem von dem drehbaren Bauteil entfernt liegenden Lage ab, so daß dieser sich anstelle sich um seine geometrische Achse zu drehen, sich um seine Massenachse dreht. Eine Ausgleichsvorrichtung dieser Art ist in dem USA-Patent Nr. 2 507 vom l6. Mai 1950 beschrieben. Bei der nach diesem Patent bekannten Vorrichtung ist das Spindellager im Bereich der Schleifscheibe nachgiebig auf Pederstangen abgestützt, während das Lager im Bereich der Antriebsriemenscheibe als Angel wirkt und Kreisbewegungen des freien Endes der Spindel um diese Angel zu-lässt. Wenn die Schleifscheibe oberhalb ihrer kritischen Geschwindigkeit gedreht wird, zeigt sie die Neigung um ihren Massenmittel-punkt zu

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drehen und die Ausgleichsgewichte oder Kugeln verteilen sich dann selbst um die Achse der Spindel/In einer derartigen Weise, daß eine Drehung der aus Spindel und Scheibe bestehenden Kombination um deren geometrische Achse wieder hergestellt wird. Diese Vorrichtung arbeitet sehr zufriedenstellend, ist jedoch ver-gleichsweise kompliziert und teuer wegen der flexiblen Lagerung und Klemmeinrichtung, wie sie für das Prontlager erforderlich ist, herzustellen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine dynamische Ausgleichsvorrichtung für einen drehbaren Bauteil insbesondere für eine Schleifscheibe zu schaffen, welche genau so wirksam ist, wie die in dem oben erwähnten Patent beschriebene, welche jedoch weniger kompliziert und weniger teuer herzustellen ist. Zur Lösung dieser Aufgabe sind die Spindellager fest in dem Spindelgehäuse montiert und das Gehäuse selbst ist derart ausgebildet, daß es um einen von dem drehbaren Bauteil entfernt liegenden Teil ver- , schwenkbar ist. Eine schwingungs-ähnliche Bewegung des Gehäuses um den Schwenkpunkt wird federnd durch eine federnde Stützeinrichtung begrenzt un es zu ermöglichen, daß der drehbare Bateil um seine Massenachse dreht. Ausgleichsgewichte von der in dem zuvor erwähnten Patent beschriebenen Art können Lagen einnehmen, in denen sie den Unwuchtszustand-ausgfeichen, worauf sie festgeklemmt werden. Um eine steife Abstützung für den drehbaren Bafceil zu schaffen, sind Einrichtungen vorgesehen, um das Spindelgehäuse an seinem Auflager festzuklemmen, um es somit auf diesem unbeweglich festzulegen, nachdem der Ausgleich erfolgt ist.

Zusammengefasst besteht die Erfindung aus einer dynamischen Ausgleichsvorrichtung für einen drehbaren Bauteil insbesondere für eine Schleifscheibe, die drehbar auf einer in einem Spindelgehäuse gelagerten Spindel angeordnet ist. Das Spindelgehäuse ist schaukelnd unter der Kontrolle einer federnden Halteeinrichtung auf einem Auflager verschwenkbar befestigt. Der Ausgleich wird durch das Freilassen von sich selbst einstellenden Gewichten durch·

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geführt, die in einem Laufring auf der Spindel im Bereich des drehbaren Bauteiles wirken. Nach dem Ausgleich wird das Gehäuse fest an das Auflager angeklemmt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von in den Zeichnungen beispielhaft veranschaulichten Ausführungsformen näher erläutert.

Es zeigt:

Fig. 1 die Vorderansicht einer Ausgleichsvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung;

Fig. 2 eine teilweise geschnittene· Ansicht längs der Linie 2 - 2 in Figur 1;

Fig. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie 3 -■ 3 in Figur 1;

Fig. H eine Schnittansicht längs der Linie 4 - 4 in Figur Ij und

Fig. 5 eine Schnittansicht einer abgewandelten Ausführungsform des Spindelantriebes.

In den Zeichnungen ist die verbessere Form der dynamischen Ausgleichsvorrichtung in Verbindung mit einer Schleifmaschine veranschaulicht, deren Einzelheiten nicht beschrieben werden, da sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Bei der veranschaulichten Vorrichtung ist eine Schleifscheibe 10 (Figur 1 und 2) auf einem Flansch 11 montiert, der an einem Ende einer Spindel 12 vorgesehen ist. Die Spindel ist in einem Spindelgänäuse 13 mittels eines Vorder- und eines Hinterlagers 14 bzw. 15 gelagert. Eine Axialbewegung der Spindel ist durch ein Drucklager 16 und einen Kragen 17 verhindert die auf gegenüberliegenden Seiten des Lagers 14 angeordnet sind. Die Antriebskraft für die Spindel und das Schleifrad wird durch einen Motor (nicht dargestellt) geliefert, welcher eine Riemenscheibe 18 auf der Spindel mittels mehrerer V-Riemen 19 antreibt.

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Das Spindelgehäuse 13 ist verschwenkbar auf einem Auflager mittels einer Achse 26 (Figur 4) montiert, welche an dem Gehäuse im Bereich des Hinterlagers 15 befestigt ist. Die Achse ist mit ihrer Achse senkrecht zu der der Spindel angeordnet und ermöglicht eine Schwenkbewegung des Gdiiuses in einer Ebene parallel zur Achse der Spindel. Die Achse weist einen Plansch 27 und einen Zapfen 28 auf, welche in entsprechenden Bohrungen aufgenommen sind, die für sie in dem Gehäuse 13 vorgesehen sind.' Die Achse 26 ist an dem Gehäuse 13 mittels Schrauben 29 befestigt, die durch den Plansch 27 hindurch in den Körper des Gehäuses eingreifen. Eine Bohrung 24 ist in dem Auflager 25 für die Aufnahme von Nadellagern 30 vorgesehen, welche die Achse in dem Auflager lagern.

An seinem Vorderende, d.h. das der Schleifscheibe 10 benachbarte Ende, ist das Gehäuse 13 mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Endes einer Pederstange 13 versehen, welche mittels einer Klemm- , schraube 32 darin festgelegt ist. Die Stange 31 verläuft durch eine öffnung 33 in der Wandung des Auflagers 25 und ist gleit-bar in einer Hülse 3^ aufgenommen, die fest in einer in dem Auflager

25 ausgebildeten Strebe 39 befestigt ist. Somit ist eine Schwenkbewegung des Gehäuses 13 die Schwenkachse 26 federnd durch die Auslenkung der Starke 31 begrenzt. Da das der Schleifscheibe benachbarte Ende des Gehäuses 13 frei um die Achse der Schwenkachee

26 verschwenken kann, wenn die Schleifscheibe oberhalb ihrer kritischen Geschwindigkeit gedreht wird, kann der Ausgleich der Schleifscheibe erreicht werden, in dem eine Anzahl von Gewichten 35 (Figur 2) freigelassen werden, die in einem Laufring 36 laufen, welcher in dem Flansch 11 der Spindel konzentrisch angeordnet ist. Nach-dem der Ausgleich erfolgt ist, können die Gewichte 35 in ihrereingestellten Lage mittels eines Flansches 37 auf dem Ende eines Stössels 38 festgeklemmt werden, welcher im Inneren der Spindel 12 axial gleitbar ist. Dieser Bereich der Vorrichtung kann in der in dem USA-Patent 2 507 558 beschriebenen Weise ausgeführt sein, in der der Stössel 29 mittels einer Feder normalerweise in db Klemmlage gezwungen ist, und durch das Aufbringen von hyl'aulisehen

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Druck auf sein gegenüberliegendes Ende Im Inneren der Spindel freigelassen wird. Wie in diesem Patent beschrieben, können die Ausgleichgewichte in der Form von Stahlkugeln vorgesehen sein, wobei drei derartige Gewichte bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen siü.

Nachdem der Ausgleich erzielt ist, ist es anstrebenswert, das Gehäuse 13 gegen eine Bewegung in bezug auf das Auflager 25 festzuklemmen, um somit eine feste Abstützung für die Schleifscheibe zu bilden. Zu diesem Zweck sind Klemmeinrichtungen an beiden Enden des Gdäuses vorgesehen, wobei die Klemmeinrichtung am Vorderendedie Form einer Klemmklaue 42 (Figur 4) hat, die mit einem Endabschnitt 43 wiegend in einer Ausnehmung aufgenommen ist, welche in einem an dem Auflager 25 befestigten Block 44 ausgebildet ist. An ihrem gegenüberliegenden Ende ist die Klaue mit einer abgeschrägten Klemmfläche 45 versehen, welche gegen eine entsprechende Oberfläche anliegt, die auf der Unterseite des Gehäuses vorgesehen ist. Auf der Oberseite des Gehäuses der Klaue 42 gegenüberliegend ist eine feste Klemmklaue 46 vorgesehen, welche mittels Schrauben 47 an dem Auflager befestigt ist und die eine abgeschrägte Klemmfläche 48 aufweist, 2welche in Eingriff mit einer entsprechenden Oberfläche, an dem Getäuse steht.

Die Betätigung der Klemmklaue 42 erfolgt mittels eines Kolbens 49, welcher eine über ein Gelenk 51 mit der Klaue 42 verbundene Kolbenstange 50 aufweist. Der Kolben wird nach rechts oder in die Klemmlage mittels einer Anzahl von Tellerfedern 52 gezwungen, die zwischen dem Kolben und dem Ende einer Führungshülse 53 für die Kolbenstange 50 wirksam sind. Eine Bewegung des· Kolbens nach links oder in die ausgerückte Lage erfolgt mittels Hydraulikdruck, der über einen Hydraulikverstärker 54 auf den Kolben aufgebracht wird. Diese Einrichtung besteht aus einem .grossen Kolben 55 und einem kleinen Kolben 56, die als einzelne Einheit ausgebildet sind und gemeinsam Ln ihren entsprechenden Zylindern arbeiten. VJe η η folg L L cn dLe Leitung 57 mit Hydraul lkdruck beauf-

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schlagt wird, bewegt sich der Kolben 55 nach links, wodurch der kleine Kolben 56 die in dem den Kolben 49 einschliessenden Zylinder befindliche Hydraulikflüssigkeit zusammendrückt und den Koten nach links bewegt. Dadurch wird die Klaue 42 gelöst und die Plcähe 48 bewegt sich von der festen Klaue 46 aufgrund des Unwuchtsgewichtes des Vorderendes des Gehäuses weg, welches sich darauf um den Schwenkpunkt gegen die Kraft der Federstange 31 dreht. Nachfüllflüssigkeit für die Zylinder wird durch eine Leitung 58 und ein Rückschlagventil 59» wie in Figur 4 veranschau- . licht, geliefert.

Das Riemenscheibenende des Gehäuses 13 kann an das Auflager 15 mittels eines ähnlichen Mechanismus festgeklemmt werden, welcher an der Gelenkachse 26 angeordnet ist. Unter erneuter Bezugnahme auf Figur 4 ist zu seher^ daß das entfernte Ende der Schwenkachse ein Drucklager 62 aufnehmen kann, welches mittels Tellerfedern 63 einem Axialdruck ausgesetzt ist, die durch eine auf das Ende der Achse aufgeschraubte Schliefömutter 64 zusammengepresst sind. Somit sind die Schwenkachse und das an dieser befestigte Gehäuse 13 normalerweise in der Ansicht von Figur 4 nach rechts gedrückt, um das Riemenscheibenende des Gehäuses in klemmenden Eingriff mit dem Auflager zu zwingen. Dieser Druck.oder Kraft kann durch cUe wahlweise Beaufschlagung einer Leitung 65 mit hydraulischem Mediendruck entlastet werden, welche an einen Zylinder angeschlossen ist, der einen Kolben 66 mit einer Kol-benstange 67 enthält, welche gegen das Ende der Gelenkachse 26 anliegt.

Um eine freie Schwenkbewegung des Gehäuses 13 im Bereich der Federstange 31 zu gewährleisten, 1st Vorsorge getroffen, daß die Federstange wahlweise in der Ansicht von Figur 3 über eine kleine Entfernung nach llnkn bewegt werden kann die ausreicht, daß ein freier Raum zwischen dem Gehäuse und dom Auflager - 25 verbleibt. Der Mechanismus um dies zu erreichen Iht am besten In Figur 2 veranschaulicht, und weist einen an dem Auf Lager beL f>B angelenkten Hebe L b'f auf, deisr.rm einer Arm an dem Ennenende der

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Stange 31 anliegt. Das andere Ende des Hebels ist mittels eines Kolbens 69 betätigbar, welcher in einem hierfür in der Strebe 39 vorgesehenen Zylinder arbeitet. Wenn der Zylinder über die Leitung 70 mit Mediendruck beaufschlagt wird, verschwenkt der Kolben 69 den Hebel über seinen Angelpunkt und drückt die Stange 31 in dem Maße nach aussen, wie dies durch einen Grenzanachlag 71 zugelassen ist. Die Axialbewegung der Pederstange 31 in der Hülse 3*J muß lediglich ausweichen, um eine Reibungsberührung zwischen den benachbarten Oberflächen des Gehäuses 13 und des Auflagers 25 zu verhindern. Eine Stangenbewegung zwischen 0,0762 und 0,127 mm reicht normalerweise aus, um dies zu gewährleisten.

In Figur 5 ist eine abgewandelteForm des Spindelantriebes veranschaulicht. Bei dieser Ausführungsform ist eine Drehmomentskupplung 75 zwischen der Antriebsriemenscheibe und der Spindel 12 angeordnet, um somit den Einfluß der Bandspannung von der Schwenkbewegung des Spindelgehäuses 13 um die Achse 26 während der Ausgleichsvorgänge auszuschalten. Ein Antriebsmotor (nicht darge-, stellt) treibt eine Riemenscheibe 76 mittels einer Anzahl von V-Riemen 77 wie in der zuvor beschriebenen Weise. In diesem Fall jedoch ist die Riemenscheibe 76 auf dem Aussenende eines Wellenstummels 78 montiert, welcher in Lagern 79 gelagert ist, die in einem an dem Auflager 25 befestigten Halter 80 montiert sind. Der Wellenstummel 78 1st an dem Eingangsteil der Kupplung 75 befestigt, welche, wie veranschaulicht die Form der allgemein bekannten Oldham-Kupplung haben kanu. Der Abtriebsteil der Kupplung ist mit der Spindel 12 verbunden, um diese in der angestrebten Weise anzu-treiben. Da die Kupplung an einer Stelle dicht im Bereich der Schwenk-achse des Gehäuses 13 auf seinem Auflager angeordnet ist, besteht hler eine minimale Behinderung der Schwenkwirkung des Gehäuses durch den Antrieb.

Dio Ausgleichsvorrichtung der vorliegenden Erfindung arbeitet in dor folgenden V/eise: Immer wenn es notwendig int, den drehbaren Toll 10 auijzuj'leiehon, worden.die KlemmoinrichtungGn frei gelassen

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und der Teil 10 mit einer derartigen Geschwindigkeit angetrieben, daß die Periode der Drehung die natürliche Frequenz der auf der Federstange 31 abgestützten aus Schleifscheibe und Spindelgehäuse bestehenden Kombination übersteigt. Die Ausgleichsgewichte 35 werden dann freigelassen, damit sie sich in Lagen bewegen können, in denen sie wirksam werden Unwuchten des drehbaren Teiles auszugleichen. AnschUessend werden die Gewichte in ihren verstellten Lagen mittels des Stössels 38 (Figur 2) festgeMemmt, wonach das' Spindelgehäuse 13 an dem Auflager 25 durch Entlasten des die Leitungen 57, 65 und 70 beaufschlagenden Hydraulikdruckes festgeklemmt. Der drehbare Teil ist nun ausgeglichen und die Maschine ist betriebsbereit.

Während die oben beschriebene Vorrichtung eirt bevorzugter Ausführungsform der Erfindung darstellt, ist es offensichtlich, daß die Erfindung nicht auf diese besondere Ausführungsform beschränkt ist und daß Änderungen vorgenommen werden können, ohne vom Grundgedanken der Erfindung abzuweichen.

Sämtliche der in der Beschreibung erwähnten und in den Zeichnungen erkennbaren technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche

IJ Dynamische Ausgleichsvorrichtung für einen drehbaren Teil, insbesondere eine Schleifscheibe, welcher auf einer Spindel montiert ist, die in einem auf einem Auflager montierten Gehäuse drehbar gelagert ist, gekennzeichnet durch folgende Bestandteile:

Einrichtungen (26) zum Verschwenken des Gehäuses (13) auf dem Auflager (25) um eine Achse drehend, Vielehe normal zur Achse der Spindel (12) liegt und an einem von dem drehbaren Teil (10) entfernt liegenden Punkt angeordnet ist;

Federeinrichtungen (3D zur Begrenzung der Schwenkbewegung des Gehäuses (13) um die Achse der Schwenkeinrichtung (26);

-einen kreisförmigen Laufring (36) der auf der Spindel (12) im Bereich des drehbaren Teiles (10) vorgesehen ist; und

eine Anzahl von selbst einstellbaren Gewichten (35), die in dem Laufring (36) während der Drehung der Spindel (12) rollen und derartige Lagen darin ein-nehmen, daß Unwucht en des drehbaren Teiles (10) korrigiert sind.

2. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wahlweise betätigbare Einrichtungen (42r59, 62-71) um das Gehäuse (13) nach erfolgtem Ausgleich an dem Auflager (25) festzikLemmen.

5. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Federeinrichtung (31) durch elm; Fedr?pi3t'in in (51) f-obildet/tst, doren eines Ende in dem Auflager (.^orO und l>>r ui anler«;:? Ende in dem Gdiiuse (13) angeordnet ist.

¹I. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch >^fil'<?nn^.eJ ohm't, daß ein Kraftantrieb für die Spindel (1?) und eine Dehnoinrnt; ;kupp~ Lunr, (/5) zwischen den Kraftantrieb und der Spinde L (l;^J) v>r..-v^c»- hon if'.t.

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5. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Achse der verschwenkbaren Verbindung (26) des Gehäuses
(13) die Achse der Spindel (12) schneidet.

6. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentkupplung (75) im Bereich des Schnittpunktos
der Achsen der verschwenkbaren Verbindung (26) und der Spindel
(12) angeordnet ist.

7. Ausgleichsvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnetjdaß die verschwenkbare Verbindung (26) eine axial bewegliche Achse (?6) aufweist und daß die Klemmvorrichtungen (42 bis 59, 62 bis 71) einen Betätigungsmechanismus (62 bis 67) zum Bewegen der Achse (26) in Axialrichtung aufweisen, um das Heh/iuse (13) In Eingriff mit dem Auflager (25) zu bringen.

8. Ausgleichsvorrichtung, nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise betc'itigbare Einrichtunron (67 bis 7t) zur Erzeugung einer begrenzten Axialbewegung der Pederstange (31) vorgesehen
sind, um da3 Spindelgehäuse (13) während des Ausgleichsvorganges
von dem Auflager (25) wegzubewegen.

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