DE2225120B2 - Auswuchtvorrichtung zum Ausgleich von rotierenden Maschinenteilen, insbesondere Schleifscheiben - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Auswuchtvorrichtung zum Ausgleich von rotierenden Maschinenteilen, insbesondere Schleifscheiben, während der Drehung, bestehend aus einem kreisförmigen auf einer schwingfähig gelagerten Spindel im Bereich des rotierenden Teiles vorgesehenen Laufring und einer Anzahl von sclbsteinstellbaren Gewichten, die in dem Laufring während der Rotation der Spindel rollen und derartige Lagen darin einnehmen, daß Unwuchten des rotierenden Teiles korrigiert sind.

Derartige Auswuchtvorrichtungen sind bereits be kannt. /.um selbsttätigen Auswuchten wird das in einer Führung liegende abgefederte Vorderlager der das auszuwuchtende sich drehende Teil tragenden Spindel freigegeben, so daß die Spindel dann mit einer Frequenz schwingen kann, welche niedriger als die Be tnebsdreh/ahl ist. Dabei hat die Spindel mit dem un wuchtbehafteten Teil das Bestreben um ihre freie Achse, welche durch den Schwerpunkt des Körpers geht, umzulaufen. Als Ausgleichsgheder dienen drei Kugeln, die in einer konzentrischen Laufbahn des Spindelkopfes liegen. Dies-: Kugeln werden durch einen unier Federdruck stehenden Spannbolzen festgehalten. Durch hydraulisches Anheben des Bolzens können sie jedoch während des Auswuchtens freigegeben werden. Auf die Kugel werden Kräfte ausgeübt, die bestrebt sind, die Lage der Kugeln zu veränd·.""" his die freie Achse der Spindel mit der Spindelachse übereinstimmt. Die gelösten Kuaeln stellen sich somit bei der umlaufenden Schleifspindel so ein. daß die Unwucht des Schleifkörpers aufgehoben wird und die zunächst unruhig laufende Spindel wieder mittig lauft. Sobald eine an die Spindel angesetzte Meßuhr einen festen Wert an zeigt, können die Kugeln und das \ ordere Spindellager wieder festgeklemmt werden. (Zeitschrift >»Werkstaits-Technik und Maschinenbau«. 1953. Heft 2. S. 72.)

Bekannt ist auch eine Auswuchtvorrichtung zum Ausgleich von rotierenden Maschinenteilen, insbesondere Schleifscheiben während der Drehung, bei der durch eine in der Spindel und koaxial zu dieser gelagerte erste Welle der Schwerpunkt eines Ausgleichsgewichtes radial zur Drehachse ausgelenkt und durch eine die erste Welle koaxial umschließende Hohlwelle in seinem Wnkel zu einer eventuell die Spindel beeinflussenden Unwucht verändert werden kann. Das Aus gleichgewicht ist um einen außcmiittig an der zur relativen Winkelverstellung dienenden Hohlwelle angeordnc'en Bolzen derart verschwenkbar gelagert und von einer solchen Form, daß der Schwerpunkt der gesamten Anordnung im unverschwenktcn Zustand des Gewichts in die Drehachse der Spindel fallt und bei axialem Verschieben der ersten Welle radial ausgelenki wird. Diese bekannte Auswuchtvorrichtung ist mit einem Signalwerk für die Unwucht ausgestattet, welches aus einem elektrischen Schwinger, einem selektiven Verstärker und aus einem auf die Schwingung geeichten Gerät besteht, wobei die Schwingungsamplitude des Spindclgchäuscs an diesem Gerät ablesbar ist. Das Spindelgchäuse selbst ist hier jedoch nicht schwingungsfähig aufgehängt. (Deutsche Patentschrift I 573 809.) Bei einer weiteren bekannten Auswuchtvorrichtung für einen fliegend auf einer Spindel gelagerten Rotor, insbesondere Schleifscheibe, sind zwei Ausgleichsgewichte vorgesehen, von denen das eine durch eine in Richtung der Spindelachse verlaufende innere Welle, das andere durch eine hierzu glcichachsige mittlere Hohlwelle und beide gemeinsam durch eine äußere, auf der Spindel sitzende Hohlwelle relativ zur Spindel verstellbar sind. In einer mittigen Längsbohrung der Spindel sind als längliche Körper ausgebildete Ausgleichsgewichte angeordnet, die im Querschnitt die Form eines der Bohrung entsprechenden Kreisringsektors aufweisen. Auch hier werden lediglich die durch die Unwucht verursachten Vibrationen des Gehäuses mit Hilfe eines Aufnehmers gemessen und zur Anzeige gebracht. (Deutsche Auslegcschrift I 249 561.)

Schließlich ist auch cine Auswuchtvorrichtung der eingangs definierten An bekanntgeworden, bei der /ur Erhöhung der Auswuchtwirkung die das auszuwuchtende Teil bzw. Schleifscheibe tragende Spindel derart beweglieh gelagert ist, daß das vom auszuwuchtenden s Teil bzw- Schleifscheibe abliegende Finde der Spindel Kreisbewegungen ausführen kann. Wenn das auszuwuchtende Teil oberhalb einer kritischen Geschwindig keil gedreht wird, versucht dieses Teil um seinen Schwerpunkt zu drehen, so daß die Ausgleichsgewichte sich dann von scibst um die Achse der Spindel in einer Weise verteilen, daß eine Drehung um die geometrische Achse wieder hergestellt wird. (USA.-Paientschrift 2 507 558.)

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, die Auswuchtvorrichtung der eingangs definierten Art hinsichtlich einer einfachen und sicheren Konstruktion und Betriebsweise auszugestalten.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß ein die Spinde! enthaltender Gehäuseteil im Bereich des vom rotierenden Teil abliegenden lindes der Spindel um eine senkrecht /ur Spindelachse \ erlaufende Achse schwenkbar an einem ortsfesten Auflager gelagert ist und daß im Bereich des anderen f-.ndes der Spindel eine Federstange die Drehbewegung des Gehäuseteils um die senkrecht zur Spindelachse verlaufende Achse begrenzt. Ks hat sich gezeigt, daß die Spindel lediglich in einer Ebene schwingfähig gelagert /u werden braucht, damit sich die gewünschte Wirkung bzw. richtige Anordnung der Auswuchtgewichte ein- 3^C stellen kann. Die erfindungsgemäße Lagerung der Spindel isl vergleichsweise äußerst einfach aufgebau. und sie führt auch zu einer sehr reinen, von Störfakioren und Oberwellen freien Eigenschwingung der schwingfähig gelagerten Anordnung. Zur Erzielung einer genauen Anordnung der Auswuchtgewichte ist eine solche möglichst reine Schwingung erforderlich.

Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform sind wahlweise betätigbare Einrichtungen vorgesehen, um das Gehäuseteil nach erfolgtem Ausgleich an dem Auflager wieder festzuklemmen. Bei dieser Ausführungsform kann zweckmäßig das eine Ende der Federstange in dem Auflager und das andere Ende in dem Gehäuseteil angeord.net sein.

Im einzelnen kann die Erfindung dadurch eine vorteilhafte Weiterbildung erfahren, daß ein Kraftantrieb für die Spindel und eine Drehmomentskupplung zwischen dem Kraftantrieb und der Spindel vorgesehen ist. Eine ungedämpfte und reine mechanische Schwingung wird auch dadurch begünstigt, daß die Schwenkachse des Gchäusctcilcs die Achse der Spindel schneidet.

Weiter ist die Drehmomcntkupplung im Bereich des Schnittpunktes der Schwenkachse und der Achse der Spindel angeordnet. Die Schwenkverbindung /wischen Gehäuseteil und Auflager besteht /weckmäßig aus einer axialbeweglichen Welle und weiter weisen die Klemmvorrichtungen einen Betätigungsmechanismus zum Bewegen der Welle in Axialrichtung auf. um das Gehäuseteil in Eingriff mit dem Auflager zu bringen.

Schließlich kann auch bei einer zweckmäßigen Ausführungsforrn vorgesehen sein, daß wahlweise betätigbarc Einrichtungen zur Erzeugung einer begrenzten Axialbewegung der Federstange vorhanden sind, um das Spindelgehäuse während des Ausglcichsvorganges von dem Auflager wegJ ubcwegen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von AusführiinusbeisDielen unter Minweis auf die Zeichnungen näher erlauten. F.s zeigt

F ι g. I eine Vorderansicht einer Auswuchtvorrichtung nach der vorliegenden Erfindung,

I ι g. 2 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der Linie 2-2 in F i g. I,

F i g. 3 eine teilweise geschnittene Ansicht längs der

Linie 3-3 in F i g. 1,
Fig.4 eine Schnittansicht längs der Linie 4-4 in F i g. 1 und

F i g. 5 eine Schnitiansicht einer abgewandelten Ausfuhrungsform des Spindelamriebes

'n den Zeichnungen ist die Auswuchtvorrichtung in Verbindung mit einer Schleifmaschine veranschaulicht, deren Einzelheiten nicht beschrieben werden, da sie keinen Teil der vorliegenden Erfindung bilden. Bei der veranschaulichten Vorrichtung is ι eine Schleifscheibe 10 (F i g. 1 und 2) auf einem Flansch 11 montiert, der an einem Ende einer Spindel 12 vorgesehen ist. Die Spindel isi in einem Spindelgehäuse Il mittels eines Vorder- und eines Hinterlagers 14 bzw. 15 gelagert. Eine A\ialbewegung der Spindel ist du^rch em Drucklager 1f> und einen Kragen 17 verhindert. ;' _· auf gegenüberliegenden Seiten des Lagers 14 angeordnet sind. Die Antriebskraft für die Spindel und die Schleifscheibe wird durch einen Motor (nicht dargestellt) geliefei.. welcher eine Riemenscheibe 18 auf der Spindel mittels mehrerer V-riemen 19 antreibt.

Das Gehäuseteil i3 ist verschwenkbar auf einem Auflager mittels einer Achse 26 (F i g. 4) montiert, welche an dem Gehäuse im Bereich des Hinterlagers 15 befestigt ist. Die Achse isl senkrecht /ur Spindel verlaufend angeordnet und ermöglicht eine Schwenkbeweguüg des Gehäuses in einer Ebene parallel zur Ach?,e der Spindel. Die Achse weist einen Flansch 27 und einen Zapfen 28 auf. welche in entsprechenden Bohrungen aufgenommen sind, die für sie in dem Gehäuseteil 1.3 vorgesehen sind. Die Achse 26 ist an dem Gehäuseteil 13 mittels Sehrauben 29 befestigt, die durch den Flansch 27 hindurch in den Körper des Gehäuses eingreifen. Eine Bohrung 24 ist in dem Auflager 25 lur 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 Gehäuseteil 13 mit einer Bohrung zur Aufnahme eines Endes einer Federstange 31 verschen, welche mittels einer Klemmschraube darm festgelegt ist. Die Federstange 31 verläuft durch eine öffnung 33 in der Wandung des Auflagers 25 und ist gleilbar in einer Hülse 34 aufgenommen, die fest in einer in dem Auflager 25 ausgebildeten Strebe .39 befestigt ist. Somit ist eine Schwenkbewegung des Gchäusetciles 13 durch die Auslenkung tier Federstar.ge begrenzt. Da das der Schleifscheibe benachbarte Ende des Gehäuseteilcs 13 frei um die Achse der Schwenkachse 26 schwenken kann, wenn die Schleifscheibe oberhalb ihrer kritischen Geschwindigkeit gedreht wird, kann das Auswuchten der Schleifscheibe erreicht werden, indcn. eine Anzahl von Gewichten 35 (F t g. 2) freigelassen wird, die in einem Laufring 36 laufen, welcher in dem Flansch 11 der Spindel konzentrisch angeordnet ist. Nachdem das Auswuchten erfolgt ist, können die Gewichte 35 in ihrer erreichten Lage mittels eines Flansches 37 auf dem Ende eines Stößels 38 festgeklemmt werden, welcher im Inneren der Spindel axial glcitbar ist. Die Ausgleichgcwichte können in der Form von Stahlkugeln vorliegen, wobei drei derartige Kugeln bei der bevorzugten Ausführungsform vorgesehen sind.

Nachdem das Auswuchten durchgeführt isi. isi es erforderlich, das (iehiiuseieil H gegen eine Bewegung in bezug auf das Auflager 25 festzuklemmen, um somit eine feste Abstützung für die Schleifscheibe zu bilden Zu diesem /weck sind Kleiiiiiieinrichtungen an beiden finden des Ciehiiiiseteiles vorgesehen, wobei die Klemmeinrichtung am Vorderende die lorin einer Klemmklaue 42 (F ig. 4) hat. die mit einem F.ndahsehr.itt 43 wiegend in einer Ausnehmung aulgenomnien ist, welche in einem an dem Auflager 25 befestigten Block 44 ausgebildet ist An ihrem gegenüberliegenden linde ist die Klaue mit einer abgeschrägten Klemmflä ehe 45 versehen, welche gegen eine entsprechende Oberfläche anliegt, die auf der Unterseite des Gehäuses vorgesehen ist. Auf der Oberseite des (ichiiiises. der Klaue 42 gegenüberliegend, ist eine feste Klemmklaue 46 vorgesehen, welche mittels Schrauben 47 an dem Auflager befestigt ist und die eine abgeschrägte Klcmmflächc 48 aufweist, welche in Kingriff mit einer entsprechenden Oberfläche an dem Gehäuse 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 Tellerfedcrn 52 gezwungen, die zwischen dem Kolben und dem finde einer Füll rungshülse 53 für die Kolbenstange 50 wirksam sind. !line Bewegung des Kolbens nach links oder in die ausgerückte Lage erfolgt mittels Hydraulikdruck, der über einen Hydraulikverstärker 54 auf den Kolben aufgebracht wird. Diese Hinrichtung besteht aus einem großen Kolben 55 und einem kleinen Kolben 56. die als einzelne F.inheil ausgebildet sind und gemeinsam in ih ren entsprechenden Zylindern arbeiten. Wenn folglich die Leitung 57 mit Hydraulikdruck beaufschlagt 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 Kolben nach links bewegt. Dadurch wird die Klaue 42 gelöst und die fläche 48 bewegt sich von der festen Klaue 46 aufgrund des Wnwuchigewichtes des Vorderendes des Gehäuses weg. welches sich darauf um den Schwenkpunkt gegen die Kraft der Federstange 31 dreht. Naehfüllflüssigkeit für die Zylinder wird durch eine Leitung 58 und ein Rück schlagventil 59. w ic in F i g. 4 veranschaulicht, geliefert.

Das Riemenscheibenende des Gehäuseteil 13 kann an das Auflager i5 mittels eines ähnlichen Mechanismus festgeklemmt werden, welcher an der Gclenkachse 26 angeordnet ist. Unter erneuter Bezugnahme auf Fig.4 ist zu sehen, 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 Schließmutter 64 zusammengepreßt sind. Somit sind die Schwenkachse und das an dieser befestigte Gehäuseteil 13 normalerweise in der Ansicht von Fi g. 4 nach rechts gedruckt, um das Riemenschcibcncnde des Gehäusetciles in klemmenden Eingriff mit dem Auflager zu zwingen. Dieser Druck oder Kraft kann durch die wahlweise Beaufschlagung einer Leitung 65 mit hydraulischem Druck entlastet werden, welche an einen Zylinder angeschlossen ist. der einen Kolben 66 mit einer Kolbenstange 67 enthält, welche gegen das F.ndc der Gelenkachse 26 anliegt.

I Im eine freie Schwenkbewegung des Gehäusetcilcs 13 im Bereich der I ederslangc 31 zu gewährleisten, ist Vorsorge getroffen, daß die Federstange wahlweise in der Ansicht von Fig. 3 über eine kleine F.nlferming nach links bewegt werden kann, die ausreicht, dall ein freier Raum zwischen dem Gehäuse und dem Auflager 25 verbleibt. Der hierfür vorgesehene Mechanismus ist am besten in I ι g. 2 veranschaulicht, und weist einen an dem Auflager bei 68 angelenkten Hebel 67 auf. dessen

ίο einer Arm an dem Innenende der Federstange 3t an liegt. Das andere Ende des Hebels ist mittels eines KoI bens 69 betatigbar. welcher in einem hierfür in der Strebe 39 vorgesehenen Zylinder arbeitet. Wenn der Zylinder über die Leitung 70 mit Druck beaufschlagt

'5 wird, verschwenki der Kolben 69 den Hebel über sei neu Angelpunkt und drückt die Federstange 31 in dem Malle nach außen, wie dies durch einen Grenzanschlag 71 zugelassen ist. Entsprechend einer Axialbewegung der lcdersiange 31 in der Hülse 34 muß diese lediglich

-° ausweichen, um cmc Rcibungsberührung zwischen den benachbarten Oberflächen des Gchäuseteiles 13 und des Auflagers 25 zu verhindern. Eine Slangenbew cgung zwischen O.O7b2 und 0.127 mm reicht normalerweise aus. um dies /u gewährleisten.

In !ig.¹) ist eine abgewandelte Form des Spindelan triebes veranschaulicht. Bei dieser Ausführiingsform ist eine Drehmomentkupplung 75 /wischen der Antriebs riemenscheibe und der Spindel 12 angeordnet, um somit ilen Einfluß der Bandspannung von der Schwenk bewegung des Gehäusetcilcs t3 um die Achse 26 während der Auswuchtvorgänge auszuschalten. Ein Antriebsmotor (nicht dargestellt) treibt eine Riemenscheibe 76 mittels einer Anzahl von V-Ricmen 77 wie in der zuvor beschriebenen Weise. In diesem Fall jedoch ist die Riemenscheibe 76 auf dem Außenende eines WeI-lenstumincls 78 montiert, welcher in Lagern 79 gelagert ist. die in einem an dem Auflager 25 befestigten Halter 80 montiert sind. Der Wellcnstummcl 78 ist an dem Eingangsteil der Kupplung 75 befestigt. Der Abtriebsteil der Kupplung ist mit der Spindel 12 verbunden, um diese in der angestrebten Weise anzutreiben. Da die Kupplung an einer Stelle dicht im Bereich der Schwenkachse des Gehäusetcilcs 13 auf seinem Auflager angeordnet ist. besteht hier eine minimale ßchindcrung der Schwenkwirkung des Gehäuses durch den Anirieb.

Die Auswuchtvorrichtung der vorliegenden Erfindung arbeitet in der folgenden Weise: lmnn.^r wenn es notwendig ist, den drehbaren Teil 10 auszuwuchten.

werden die Klemmeinrichtungen freigelassen und das Teil 10 mit einer derartigen Geschwindigkeit angetrieben, daß die Periode der Drehung die natürliche Frequenz der auf der Federstange 31 abgestützten, au? Schleifscheibe und Spindelgehäusc bestehenden Korn bination übersteigt. Die Auswuchtgewichte 35 werder dann freigelassen, damit sie sich in Lagen beweget können, in denen sie wirksam werden, Unwuchten de: drehbaren Teiles auszugleichen. Anschließend wcrdei die Gewichte in ihren Lagen mittels des Stößels 31 (F i g. 2) festgeklemmt, wonach das Gehäuseteil 13 ai dem Auflager 25 durch Entlasten des die Leitungen 5} 65 und 70 beaufschlagenden Hydraulikdruckes festgc klemmt. Das drehbare Teil ist nun ausgewuchtet un die Maschine ist betriebsbereit.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Auswuchtvorrichtung zum Ausgleich vun rotierenden Maschinenteilen, insbesondere Schleifscheiben, während der Drehung, bestehend aus einem kreisförmigen auf einer schwingfähig gelagerten Spindel im Bereich des rotierenden Teiles vorgesehenen Laufring und einer Anzahl von selbsteinsiellbaren Gewichten, die in dem Laufring während der Rotation der Spindelrollen und derartige Lagen darin einnehmen, daß llnwuehten des rotierenden Teiles korrigiert sind, dadurch gekennzeichnet, daß der die Spindel (12) enthaltende Gehäuseteil (13) im Bereich des vom rotierenden Teil (10, 11) abliegenden Endes der Spindel (12) um eine senkrecht zur Spindelachse verlaufende Achse (26) schwenkbar an einem ortsfesten Auflager (25) gelagert ist und daß im Bereich des anderen [Indes der Spindel \\2) eine Federslange (31) die Drehbe wegung des Gehauseteils (13) um die senkrecht zur Spindelachse verlaufende Achse (26) begrenzt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch wahlweise beiätigbare Einrichtungen (42-59. 62-71), um das Gehäuseteil (13) nach erfolgtem Ausgleich an dem Auflager (25) festzuklemmen.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß ein Ende der Federstange (31) in dem Auflager (25) und das andere Ende in dem Gehäuseteil (13) ange· -dnet ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß ein Kraf.antrici für die Spindel (12) und eine Drehmoment'.kjpplup·? (75) zwischen dem Kraftantrieb und der Spindel (Ii) vorgesehen ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekenn- ,15 zeichnet, daß die Schwenkachse des Gehäusctcils (13) die Achse der Spindel (12) schneidet.

b. Vorrichtung nach Anspruch 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Drehmomentkupplung (75) im Bereich des Schnittpunktes der Schwenkachse und der Achse der Spindel (12) angeordnet ist.

7. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwenkverbindung zwischen Gehäuseteil (13) und Auflager (25) aus einer axial beweglichen Welle (26) besteht und daß die Klemmvorrichtungen (42 bis 59. 62 bis 71) einen Betätigungsmechanismus (62 bis 67) zum Bewegen der Welle (26) in Axialrichtung aufweisen, um das Gehäuseteil (1.3) in Eingriff mit dem Auflager (25) zu bringen.

8. Vorrichtung nach Anspruch J. dadurch gekennzeichnet, daß wahlweise beiätigbare Einrichtungen (67 bis 71) zur Erzeugung einer begrenzten Axialbewegung der Federstange (31) vorgesehen sind, um das Spindelgehäuse (13) während des Ausgleichs-Vorganges von dem Auflager (25) wegzubewegen.