DE2253974A1

DE2253974A1 - Verfahren zum gleichzeitigen abgleich des traegheitsmomentes und auswuchten einer unruh

Info

Publication number: DE2253974A1
Application number: DE19722253974
Authority: DE
Inventors: Jean-Jacques Augsburger; Roland Dubois; Andre Simon-Vermot
Original assignee: D ASSORTIMENTS REUNIES DIVISIO
Current assignee: D ASSORTIMENTS REUNIES DIVISIO
Priority date: 1971-11-08
Filing date: 1972-11-03
Publication date: 1973-05-24
Also published as: FR2159367A1

Description

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LES FABRIQUES D3IAS S ORT IMENTS REUNIES, LE LOCLE (Schweiz)

Verfahren zum gleichzeitigen Abgleich des Trägheitsmomentes und Auswuchten einer Unruh.

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Veränderung der Masse bzw. deren Verteilung auf einer Unruh eines Drehschwingers für die Zeitmessung zwecks gleichzeitigen Abgleichs des Trägheitsmomentes und Auswuchtens, mit einem Minimum an Eingriffen, auf Grund der Abweichung der tatsächlichen Frequenz von der theoretischen Sollfrequenz und der Polarkoordinaten des Schwerpunktes. Das Auswuchten und der Abgleich oder die Einstellung der Frequenz eines aus Unruh und Spiralfeder bestehenden Drehschwingers, wie er üblicherweise für die Zeitmessung benützt wird durch Einwirkung, auf die Masse der Unruh zur Veränderung des Trägheitsmomentes und der Lage des Schwerpunktes ist an sich bekannt und wird meist durch Ein-

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wirkung auf die Unruh an verschiedenen Stellen vorgenommen.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, einerseits ein Verfahren zu schaffen, welches nur noch eine Einwirkung auf die Unruhmasse an zwei Stellen erfordert, was eine erhebliche Vereinfachung der Apparatur zur Durchführung dieses Verfahrens mit sich bringt, und anderseits den Abgleich des Trägheitsmomentes und die Auswuchtung der Unruh des Drehschwingers mit einem Minimum an Eingriffen gestützt auf die festgestellte Abweichung der tatsächlichen Frequenz von der Sollfrequenz und auf die Polarkoordinaten des Schwerpunktes der unbehandelten Unruh erlaubt.

Dieses Ziel wird erfindungsgemäss dadurch erreicht, dass eine Aenderung der Masse bzw. deren Verteilung auf der Unruh an zwei bezüglich der Unruhachse auf entgegengesetzten Seiten liegenden Stellen vorgenommen wird, wobei die Schwerpunkte der Massenänderungen bzw. verschobenen Massen in einer Ebene liegen, die durch die Unruhachse und den Schwerpunkt des Drehschwingers bestimmt ist, und dass ein der Differenz zwischen den beiden Massen entsprechender Effekt die Auswuchtung durch Kompensation der ursprünglichen Unwucht bewirkt, während ein der Summe der Massen entsprechender Effekt den Abgleich des Trägheitsmoments der Unruh und damit der Frequenz deq DrehschWingers bewirkt. Ein bevorzugtes, erfindungsgemässes Verfahren besteht darin, dass die Unruh unter einen Bearbeitungskopf gebracht und so ausgerichtet wird, dass eine eine erste Bearbeitung ausführende Achse sich in der genannten Ebene befindet, dass dann durch die erste Bearbeitung eine~Masse entfernt wird die gleich ist der zur Auswuchtung erforderlichen

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Massenänderung vermehrt um die Hafte der Differenz zwischen der zum Abgleich des Trägheitsmomentes erforderlichen Massenreduktion und der zum Auswuchten erforderlichen Massenreduktion, dass die Unruh dann um 180° um ihre Achse gedreht und damit unter dem Bearbeitungskopf zur zweiten Bearbeitung ausgerichtet wird, durch welche eine Masse entfernt wird, welche gleich ist der Hälfte der Differenz zwischen der zum Einstellen des Trägheitsmomentes erforderlichen Massenreduktion und der zum Auswuchten erforderlichen Massenreduktion. Anhand der einzigen Figur .der Zeichnung, welche eine Unruh in Draufsicht zeigt, wird im folgenden die Erfindung näher erläutert.

Bei einem unausgewuchteten, aus einer Unruh und einer spiralfeder bestehenden schwingenden System oder Drehschwinger fallen die Achse 1 der Unruh und der Schwerpunkt 2 derselben nicht zusammen. Sie bestimmen· eine Ebene, deren Spur 3 in der Zeichnung dargestellt ist. Gemäss der Erfindung sollen in dieser Ebene an den •Stellen 5 und 6 am Unruhkranz 4 Massenkorrekturen vorgenommen werden um. die Sollfrequenz, bzw. das Trägheitsmoment der Unruh abzugleichen und die Auswuchtung vorzunehmen. ·

Hierzu wird gemäss der Erfindung folgendermässen vorgegangen:

Zuerst misst man bei einer von 220° abweichenden Amplitude, vorzugsweise bei einer Amplitude von 295 _e die Frequenz des Drehschwingers in mindestens 3_f vorzugsweise jedoch 4 Stellungen in Ebenen, die von der horisontälen abweichen.

Messung bei einer Amplitude von 295 hat den Vorteil, dass

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V , 22b397A

diesem Bereich die Bessel-Funktion einen Umkehrpunkt aufweist und dass die Neigung, bzw. Ableitung Null ist. Aus diesem Grunde haben geringe Amplitudenschwankungen nur einen geringen Einfluss auf die Ganggenauigkeit. Man kann nachweisen, dass Amplitudenschwankungen von - 10 % nur einen Einfluss von 2 % auf die Genauigkeit der Bestimmung der Grosse der Unwucht haben.

Anhand an sich bekannter Formeln berechnet man sodann die Abweichung der Frequenz von der theoretischen Sollfrequenz und die Unwucht des Systems, und zwar ausgehend von der Formel

ι ρ -

(1, Ma - /(Gb-Gh)- + (Gcr-Gd)

2 C T²

in welcher

rov r 86400 .. g · J (θο )

¹ ^Z ΐ Ι θο

Der Winkel der Lage des Schwerpunktes bezüglich einer vertikalen wird nach der Formel

Gb - Gh
berechnet.

In all diesen Formeln haben die verschiedenen Bezeichnungen die folgenden Bedeutungen:

Ma = Unwucht ausgedrückt in gern

Gb = Gang bei Stellung des Ankers unten Gh = Gang bei Stellung des Ankers oben

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Gg = Gang bei Stellung des Ankers links

Gd = Gang bei Stellung des Ankers rechts

T = Periode einer Schwingung

g = Erdbeschleunigung

I = Trägheitsmoment der Unruh

J (θο) = Besselfunktion

θβ = Amplitude

«*. = Lagewinkel des Schwerpunktes bezüglich der vertikkalen.

In der obenstehenden Formel (1) soll der Wert T nicht den theoretischen konstanten Wert aufweisen, weil in Extremfällen hierbei ein Fehler von 10 % bei ""der Bestimmung yon Ma auftreten würde. Aus die- ' sem Grunde führt man für T den folgenden Wert ein:

T m	worin	(4) .	To +Λ T	+ Gd
ΔΤ -»
wobei	G · T
86400

G » ^Gb *




(•Gh + Gg

To = Periode einer Schwingung für G => O. Dagegen muss der Wert für das Trägheitsmoment I mit seiner theoretischen Grosse eingesetzt

werden, da der exakte Wert nicht direkt ermittelt werden kann. Eine eventuelle Abweichung von I kann in extremen Fällen nur einen Fehler von 2 % bei der Ermittlung von Ma bewirken.

Wenn einmal die Grossen Ma und <A bekannt sind, können die Grosse und

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Lage der an der Masse der Unruh vorzunehmenden Korrekturen bestimmt werden, um den Abgleich auf die theoretische Sollfrequenz vorzunehmen und den Schwerpunkt der Unruh in die Achse 1 zu verlegen .

Diese Korrekturen werden auf entgegengesetzten Seiten der Unruhachse 1 derart vorgenommen, dass der Schwerpunkt der Massenänderungen oder Massenverschiebungen in der durch die Achse 1 der Unruh und den Schwerpunkt 2 des schwingenden Systems bestimmten Ebene 3 liegen.

Die vorzunehmenden Korrekturen können als Summe zweier Massen M. und M, definiert werden, wobei

M₁ =» Kompensationsmasse für die Auswuchtung M- » Masse zur Korrektur des Ganges

Gemäss einem ersten Ausführungsbeispiel des erfindungsgemässen Verfahrens ändert man die Unruhmasse durch Bohren oder Fräsen in Richtung der Dicke des Unruhkranzes 4. In diesem Falle wird die mit der Unruh verbundene Spiralfeder so gewählt, dass die anfängliche Frequenz bei unveränderter Unruh niedriger liegt als die theoretische Sollfrequenz. Die Unruh wird nun unter einem Bearbeitungskopf derart orientiert angebracht, dass die Achse der ersten Bearbeitungsstelle 5 in der durch die Linie.3 angedeuteten Ebene liegt,

und zwar auf demjenigen Teilstück dieser Linie, welches einerseits durch die Unruhachse 1 begrenzt ist und durch den Schwerpunkt 2 des Schwingsystems geht. Die an der Stelle 5 entfernte Masse soll gleich sein der Masse, welche eine Auswuchtung gestattet, vermehrt

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um die Hälfte der Differenz zwischen der Massenreduktion, welche zum Abgleich des Trägheitsmomentes erforderlich-ist und der Massenreduktion / welche für die Auswuchtung vorzunehmen ist. Diese Masse beträgt:

In dieser und den folgenden Formeln haben die verwendeten Bezeichnungen die folgenden Bedeutungen:

P₁ = Tiefe der Fräsung auf der Seite der Unwucht

P„ = Tiefe der Fräsung an der gegenüber der Unwucht, um 180° versetzten Stelle

E = Tiefe der Fräsung die zur Kompensation der Unwucht erforderlich ist

F = Tiefe der Fräsung die zum Abgleich des Ganges erforderlich ist .

S =s Spezifische Masse der Unruh

AyU = Gangabweichung in Sekunden pro Tag r = Radius der Fräsung in cm

R *= Radius gemessen von der Unruhachse bis zur Achse der Fräsung in cm

Bei den folgenden Ableitungen geht man von der Annahme aus, dass rein zylindrische Fräsungen, ohne kegelförmige Spitzen vorgenommen werden, deren durchmesser kleiner ist als die radiale Breite des Unruhkranzes.

Nach einer Drehung der Unruh um 180° um seine Achse 1 wird eine zweite Bearbeitung an der Stelle 6 vorgenommen, · indem eine Masse entfernt wird, welche gleich ist der Hälfte der Differenz zwischen der Massenreduktion, die zum Abgleich des Trägheitsmomentes erfor-

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lieh ist und der Massenreduktion die zur Auswuchtung erforderlich ist. Die an der Stelle 6 zu entfernende Kasse beträgt

Die Unwucht Ma kann wie folgt definiert werden:

Ma « M₁ · R

M-, die Masse zur Kompensation der Unwucht beträgt ihrerseits TTr² E

Mit Hilfe dieser Formel kann man die Grosse von E leicht bestimmen. Sie beträgt

₍₇₎ ε SOL _oder E =

T Rr S kR

k - T r²i

Zur Bestimmung des Wertes von M , d.h. der zum Abgleich des Ganges bzw. des Trägheitmomentes erforderlichen Massenänderung geht man aus von der Formal zur Bestimmung von */< , also der Gangabweichung in Sekunden pro Tag.

(M. r² + M- R²) 43200
2 2 2

Daraus ergibt sich für

M »Tr²/p - k · F,
da

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(8) F =

21600 k (r + 2R)

Setzt man die Formeln 7 und 8, welche die Werte für K und F ergeben, in die Formeln 5 und 6, welche die Frästiefen angeben, ein, so ergibt sieh

P - JS

- JSL. ₊ —

2kR · 43200 k (t* + 2ΙΓ)

43200 k (IT + 2R^Z) 2kR

Aus diesen Formeln 9 und 10 ist ersichtlich, dass die Neuwerte I

43200 kg (r² + 2R²)

2kR

von der Geometrie der Unruh und vom verwendeten Fräser abhängen, und da sie bekannt und für eine gegebene Seriefabrikation konstant sind können sie durch Konstanten ersetzt werden, sodass die For* mein 9 und 10 in die folgenden Formeln Übergehen:

(12) P» - &Ϊ - -γ-—

worin die Werte /^u. und Ma während des erfxndungsgemässen Verfahrens ermittelt werden. '.

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Dank der Einfachheit der beiden Formeln 11 und 12, welche die Frästiefe bestimmen, kann das erfindungsgemässe Verfahren mittels eines sehr einfachen Apparates durchgeführt werden>■ in welchem der oder die Fräser mittels eines Rechners gesteuert werden.

Gemäss einer zweiten Ausführungsforra des erfindungsgemässen Verfahrens können Massen beispielsweise durch Schweissung oder Kleben angefügt werden statt in der oben beschriebenen Weise Massen zu entfernen. In diesem Falle wird die Spiralfeder so gewählt, dass die ursprüngliche Frequenz der unbearbeiteten Unruh höher liegt als die theoretische Sollfrequenz. Die Grosse der ersten Masse ist gleich der zur Auswuchtung erforderlichen Masse vermehrt um die Hälfte der Differenz zwischen der zum Abgleich des Trägheitsmomentes erforderlichen Massenzugabe und der zur Auswuchtung erforderlichen Massenzugabe. Diese Masse wird an der Stelle 6 zugefügt, sodass ihr Schwerpunkt sich in der durch die Linie 3 angedeuteten Ebene befindet, welche durch die Achse 1 der Unruh und den Schwerpunkt 2 des Drehschwingers bestimmt ist, und welche Stelle 6 sich auf der dem Schwerpunkt 2 gegenüberliegenden Seite der Unruhachse 1 befindet. Die zweite Masse, deren GrÖsse gleich ist der Hälfte der Differenz zwischen der zum Abgleich des Trägheitsmomentes erforderlichen Masse und der zur Auswuchtung erforderlichen Masse wird an der um 180° versetzten Stelle 5 angebracht.

Bei einer dritten Form des Verfahrens bleibt die Masse der Unruh unverändert, aber die Massenverteilung kann mittels zweier Gewichte verändert werden, welche mit satter Reibung auf einer in der Mitte durchbohrten Stange sitzen.

Diese Stange ist rechtwinklig zur Unruhachse auf

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dieselbe aufgesteckt, wobei sie normalerweise fest auf der Unruhachse sitzt, jedoch auf derselben gedreht und orientiert werden kann, umMie Verbindungslinie zwischen den Schwerpunkten der beiden Gewichte, die auf entgegengesetzten Seiten der ünruhachse angeordnet sind, in die durch die Linie 3 angedeutete Ebene zu bringen, welche durch die Achse 1 der Unruh und. den Schwerpunkt 2 des schwingenden Systems bestimmt ,ist. In dieser Weise ist es möglich, durch Einstellung der Radien zwischen der Unruhachse 1 und den Schwerpunkten der beiden Gewichte das Trägheitsmoment der Unruh abzugleichen und die Unruh auszuwuchten.

ORIGINAL INSPECTED .3 09871/0716-

Claims

- 22 L 397

PATENTANSPRUECHE:

Verfahren zur Veränderung der Masse bzw. deren Verteilung auf einer Unruh eines Drehschwingers für die Zeitmessung zwecks gleichzeitigen Abgleiche des Trägheitsmomentes und' Auswuchtens, mit einem Minimum an Eingriffen, auf Grund der Abweichung der tatsächlichen Frequenz von der theoretischen Sollfrequenz und der Polarkoordinaten des Schwerpunktes, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aenderung der Masse bzw. deren Verteilung auf der Unruh an zwei bezüglich der Unruhachse (1) auf entgegengesetzten Seiten liegenden Stellen vorgenommen wird, wobei die Schwerpunkte der Massenänderungen bzw. verschobenen Massen in einer Ebene (3) liegen, die durch die Unruhachse (1) und den Schwerpunkt des Drehschwingers bestimmt ist, und dass ein der Differenz zwischen den beiden Massen entsprechender Effekt die Auswuchtung durch Kompensation der ursprünglichen Unwucht bewirkt, während ein der Summe der Massen entsprechender Effekt den Abgleich des Trägheitsmomentes der Unruh und damit der Frequenz des Drehschwingers bewirkt.
2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unruh unter einen Bearbeitungskopf gebracht und so ausgerichtet wird, dass eine eine erste Bearbeitung ausführende Achse (5) sich in der genannten Ebene (3) befindet, dass dann durch die erste Bearbeitung eine Masse entfernt wird die gleich ist der zur Auswuchtung erforderlichen Massenänderung vermehrt um die Hälfte der Differenz zwischen der zum Abgleich des Trägheitsmomentes erforderlichen Massenreduktion und der zum Auswuchten erforderlichen Massenreduktion,

' ' ^i: '■ "" '' BAD ORIGINAL

dass die Unruh dann um 180 um ihre Achse (1) gedreht und damit unter dem Bearbeitungskopf zur zweiten Bearbeitung (6) ausgerichtet wird, durch welche eine Masse entfernt wird, welche gleich ist der Hälfte der Differenz zwischen der zum Einstellen des Trägheitsmomentes erforderlichen Massenreduktion und der zum Auswuchten erforderlichen Massenreduktion.
3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass nicht

Massen entfernt sondern Massen zugefügt werden, um die Frequenz abzugleichen und die Auswuchtung vorzunehmen.
4) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Gesamtmasse der Unruh unverändert bleibt und dass nur ihre Verteilung mittels zweier Gewichte veränderbar ist.
5) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die beiden Gewichte, die auf einem in der Mitte durchbohrten Stab mit satter Reibung verschiebbar sitzen,. welcher Stab rechtwinklig zur Unruhachse auf derselben orientierbar sitzt, nach Orientierung des Stabes in die durch die Unruhachse (1) und den Schwerpunkt (2) des Drehschwingers bestimmte Ebene (3) auf entgegensetzten Seiten der Unruhachse mit ihren Schwerpunkten in der Ebene (3) liegend eingestellt werden, um das Trägheitsmoment abzugleichen und die Auswuchtung vorzunehmen.

OFMGiNAL INSPECTED

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