DE2303146A1 - Verfahren zur dynamischen auswuchtung von drehteilen in richtung von komponenten, die einen beliebigen winkel einschliessen - Google Patents

Description

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Ba 2368

REGIE NATIONALE des üsines RENAULT Billancourt / Frankreich

und

AUTOMOBILES PEUGEOT Paris / Frankreich

Verfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen in Richtung von Komponenten, die einen beliebigen Winkel einschließen

In der Französischen Patentanmeldung 7 224 534 ist ein Verfahren zum Auswuchten insbesondere von Kurbelwellen beschrieben, nach welchem die Messung der Unwucht durch Meßwertgeber der Bewegung des Lagergestells des Teils in wenigstens einer zur Drehachse des Teils senkrechten Meßebene erfolgt, wobei die Unwucht in Form eines Vektors in wenigstens einer Korrekturebene umgewandelt und durch die lineare Kombination der Anzeigegrößen der Meßwertgeber des Lagergestells bestimmt wird. Der Unwuchtvektor OB ist durch seine senkrechten Projektionen auf zwei Meßachsen bestimmt, die durch die Drehachse des Teils verlaufen und in jeder Korrekturebene enthalten sind. Die Projektionen werden durch die Speicherung in einem Tastspeicher für Signale, der die Unwucht in dem Moment mißt, in dem die Projektionsachse, in deren Richtung man die Projektion der Unwucht kennen will, einen bestimmten Winkel mit der Schwingungsebene

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des Lagergestells des Teils einschließt, wobei die Korrekturkomponenten in Richtung der Korrekturachsen OD₁, OD₂ * die in den Korrekturebenen liegen, von den Projektionsgrößen der ünwuchten auf die Meßachsen abgeleitet werden.

Die Auswuchtung in Richtung zweier Achsen erfordert eine stärkere Materialbeseitigung als wenn der Vorgang in Richtung der Unwucht selbst durchgeführt werden würde, wie die Fig. 1 und 2 zeigen.

D₁ und D₂ sind die beiden Unwuchtachsen, 2a ist der Winkel dieser beiden Achsen. Für eine Unwucht OB innerhalb des Winkels D₁OD₃ = 2a , wobei die beiden Komponenten b., und b₂ auf D₁ und D₂ derart sind, daß

(1) OB 4 B₁ H-B₂

Wenn K die maximale Unwucht ist, die man in jeder Richtung der Achsen D₁ und D₂ beseitigen kann, ändert sich die maximale Unwucht OB max innerhalb des Winkels D₁OD₂ = 2 α in den folgenden Grenzen:

α -4 45°: K .^. OB max 4 2 K Cos α

45° ^ ^a 4 60°: K Sin (180 -2a) 4 OB max -^ 2 K Cosa 60° £ a 4 go⁰: κ Sin (180 -2a) ^ OB max ^ K

Für α= 45° (2α = 90°) zum Beispiel gilt:

(2) OB 4 b_L + B₂ < OB . \[~2~

(3) K ^ OB max 4 ^K · J~2~

Für 2a y 90° ( a > 45°) gilt:

Die Summe b₁ + b₂ kann bezüglich OB zu groß werden; OB max vermindert sich auf Werte> die einen Prozentsatz an Korrekturunmoglichkeiten hervorruft, der ausreicht, um eine tatsächliche Störung einer Serienfabrikation zu bilden.

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In den Fig. 1 und 2, die dieses Verfahren erläutern, sind die gebrochenen Linien A A₃ A₂ die Einhüllenden der Unwucnten OB max.

Um diese Nachteile zu beseitigen, ermöglicht es das Verfahren gemäß der Erfindung:

1. die zu beseitigenden Materialmengen zur Unterdrückung einer bestimmten Unwucht zu vermindern;

2. die Auswuchtkapazität zu erhöhen.

Gemäß der Erfindung wird der Unwuchtvektor OB der betrachteten Korrekturebene in Auswuchtkomponenten entsprechend drei gerichteten Achsen D-, D₂, D₃ zerlegt.

Daher führt man eine dritte Auswuchtachse D₃ ein, die die innere Winkelhalbierende der beiden gerichteten Achsen D, und D₂ in der zuvor genannten Patentanmeldung ist. Wenn man annimmt, daß man den gleichen maximalen Unwucht vektor K in Richtung jeder der drei gerichteten Achsen D., D₃, D₃ beseitigen kann, ist es leicht in Fig. 3 festzustellen, daß:

1. wenn man nur die Korrekturachsen D₁ und D₂ verwendet, liegen die Unwuchten des Zentrums 0 wie z.B. OB₁, die man korrigieren kann in der Raute OA₁ A₃ A₂ mit der Seite K;

2. wenn man nur die Korrekturachsen D₁ und D₃ bzw. D₂ und D₃ verwendet, liegen die Unwuchten des Zentrums 0 wie z.B. OB₁, die man korrigieren kann, in den Rauten OA. A₄ Α, und OAg A₅ A₂ mit der Seite K;

3. wenn man davon ausgeht, die drei Achsen D₁, D₂ und D₃ zugleich zu verwenden, kann man nur die Achsen des Zentrums 0 wie z.B. OB₁ korrigieren, die in dem Sechseck A₁ A₄ A₇ A₅ A₂ 0 liegen, wobei das Viereck A₄ A-A_c K_c eine Raute mit der Seite K ist.

D D

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Eine Unwucht OB innerhalb des Sechsecks A' A₄ A_ A₅ A₂ kann unabhängig von ihrer Orientierung und ihrem Absolutwert (siehe Fig. 4) als Resultierende von zwei Komponenten angesehen werden, nämlich einer in Richtung D, und der anderen in Richtung der am nächstliegenden äußeren Achse. Wenn D, die nächstliegende Achse ist, sind die Komponenten:

in Richtung D. b, - b₂

in Richtung D₃ 2 b₂ . cos

a) b₁ - b₂ .^. K und 2 b₂ Cos α ^. K

Der Unwuchtvektor OB bleibt in der Raute OA. A₄ A- und die Korrekturkomponenten sind:

(4) F = b., - B₂ in Richtung von D.

(5) F₂ =0 in Richtung von D₂

(6) F₃ = 2 b₂ Cos α in Richtung von D₃

^{b) b}l " ^b2 ^ ^{K und 2 b}2 ^Cosa ^ ^K

Der Unwuchtvektor wie z.B. OB₃ (siehe Fig. 5) schneidet die Seite A A₄ des Sechsecks A erhält die Korrekturkomponenten:

die Seite A A₄ des Sechsecks A A₄ A₇ A_ A 0 und man

(7) F₁ = K

(8) F₂ = O

(9) F₃ = 2 b₂ Cosa

die unkorrigierte Unwucht ist

c) bj^ - b₂ ^ K und 2 b₂ Cos α y κ In Fig. 6 endet der Unwuchtvektor OB₃ in der Raute A₄ A₇ A₅ Α, und kann daher völlig korrigiert werden. Wenn die Korrektur in Richtung D. und D_ durchgeführt wird, erhält man die Komponenten:

in Richtung D. b. - b₂

in Richtung D₃ K

und der restliche Unwuchtvektor ist GB₃. Die Korrektur

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dieser restlichen Unlast in Richtung D₁ und D₀ ergibt zwei Teilkomponenten mit dem gleichen Absolutwert:

GB₀ 2 b_o Cosa - K „

^K ' 2 Cosa 2 Cosa ^D2 " 2 Cosa

und die drei Korrekturkomponenten sind nun:

(id F₁ = b,-b₂ + (b₂ - T-g^r) - b_x - ₅ ^K

^F2 - ^b2 - 2
(13) F₃ = K

In Fig. 7 verläßt der Unwuchtvektor OB. das Sechseck. Die aus Fig. 6 gezogene Schlußfolgerung ergibt zwei Komponenten:

in Richtung D₁ . .. . b., - b₂

in Richtung D₃ K

denen man zweckmäßigerweise zur Korrektur des restlichen Unwuchtvektors HB. zwei Teilkomponenten in Richtung D

K und D₀ mit dem gleichen Absolutwert (b_o - ) zu-

£* ' £t £ LOS Q-

fügt. Im Fall der Fig. 7 ist nun nur die Teilkomponente in Richtung D₂ möglich: Die Teilkomponente in Richtung D₁ ist auf HA. begrenzt und die unkorrigierte Unwucht IB. ist tatsächlich etwas größer als die minimale restliche Unwucht KB..

Die drei Korrekturkomponenten sind somit:

(14) F₁ = K

(15) F₀ = h_n - ^K

2 "2 2 Cosa

(16) F₃ = K

d) Ta₁ - b₂ y K und 2 b₂ Cosa \ K (siehe Fig. 8) Die Komponenten sind:

in Richtung D₁ K

in Richtung D- K

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Von den beiden Teilkomponenten der restlichen Unwucht A. B₅ ist nur der Vektor A.M möglich und er ergibt die unkorrigierte Unwucht MB₅. Die Korrekturkomponenten sind somit:

(17) F₁ = K

(18) F₀ = b_o - ^K

2 2 2 Cos α (19) F₃ = K

Wie Fig. 3 zeigt und wenn man als Achse von X die gerichtete äußere Winkelhalbierende des Winkels D₁OD₃ und als Achse von A die gerichtete innere Winkelhalbierende des gleichen Winkels D₁OD₀ nimmt, ergeben die Berechnungen der genannten Patentanmeldung die folgenden Werte:

<^20)bl =Tcisir ⁺ 2-sfnTT

^(21)b2 ~ 2 Cosa ~ 2 Sina daraus folgt:

(22) 2 b- Cos α = Y +

(23) '2 b_o Cosa = Y - r~- z tg a

Und für a= 60°:

(24) B₁ = Y + £=r

¹ ΓΤ

(25) b_o = Y J=T

H ³

(26) 2 bj Cos X = Y + ^X

(27) 2 b_o Cosa = Y p=r

² {T

Man leitet hieraus folgende allgemeine Ausdrücke ab: (28) F₁-D₁- b₂wenab₂ ^

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(29) P₁Sb₁- ^{wenn b}2 >

(30) F₂ = b₂ - D₁ wennb^

^F2 ^{= b}2 -

₂ - D₁ wennb^

2 ^{= b}2 - TcoW-^WenriDl >

⁽³²> ^F3 - ^Y -

(33) F₃ = K wennY -/-^f-/ > mit der folgenden Definition:

In den Ausdrücken 28 bis 31 wird b. entsprechend seiner Größe gewertet, wenn es positiv ist und als Null gewertet, wenn es negativ ist, und ebenso wird b« entsprechend seiner Größe gewertet, wenn es positiv ist und als Null gewertet, wenn es negativ ist.

In dem Ausdruck 32 wird Y - ■ entsprechend seiner Größe gewertet, wenn es positiv ist und als Null gewertet, wenn es negativ ist.

Aus den allgemeinen, oben definierten Ausdrücken kann man die in einem elektrischen Rechenschema wendeten Korrekturkomponenten ableiten:

(34) F₁ = b_x - b₂weraib₂ ^ K

(35) F₁ = b_y - Kwennb₂

die in einem elektrischen Rechenschema für öC = 60° ver(36) F₂ = b₂ - b^embj^ ^ K

(37) F₂ = b₂ - KWeIUIb₁ ^. K

<38) P₃ = γ - /-^r/-»« -j-^K ^K

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(39) F₃ = KwennY -I j S K mit _bl y O, b₂ ^ 0

In dem besonderen Fall, in dem ος = 60°, zeigt die Fig. ein logisches Schema zur Berechnung der Korrekturkomponenten und die Fig. 10 ein Schema eines entsprechenden elektrischen Schaltkreises.

Die Komponenten F₁, F₂ und F₃ werden ausgehend von den Projektionen X und Y durch vier Gruppen 10, 11, 12, 13 unterschiedlicher Beziehungen entsprechend der Winkellage des Unwuchtvektors und der Größe seines Absolutwerts erhalten, wie Fig. 9 zeigt.

Der elektrische Kreis der Fig. 10 ermöglicht es, diese vier Gruppen von Beziehungen ohne Umschaltung und ohne Änderung der Anordnung des Schaltkreises zu berechnen.

Jede Größe F , F₃ und F_ wird durch eine Rechenkette mit Rückführung der Größe b₂ der Kette F zur Kette F₂ und von b. der Kette F₃ zur Kette F., bestimmt. Jede Kette F,, F₃^-F₃ weist Gegenkopplungsverstärker 14 bis 17 für die Kette F₁, 18 bis 21 für die Kette F₂ und 22 bis 25 für die Kette F₃ auf.

In Fig. 10 sind die Ein- und Ausgangsspannungen der Hauptteile eingetragen.

In der Kette F ist eine Diode 26 nach dem zweiten Verstärker 15 derart eingeschaltet, daß die Größe b_? nur be-rücksichtigt wird, wenn sie positiv ist. Nach dem dritten Verstärker 16 in der Kette F weist der Schaltkreis einen NPN-Transistor 27 und einen PNP-Transistor 28 (Fig. 10a) auf, die es ermöglichen, die Spannung, die b₂ wiedergibt, auf Werte K und Null zu begrenzen. In der

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Kette F₂ ist nach dem zweiten Verstärker 19 eine Diode eingeschaltet, die nur die Größe b, berücksichtigt, wenn sie positiv ist. Wie zuvor weist die Kette F₃ einen NPN-Transistor 30 und einen PNP-Transistor 31 (Fig. 10a) auf, die es ermöglichen, die b. wiedergebende Größe auf Werte K und Null zu begrenzen.

In der Kette F₃ bilden die beiden ersten Verstärker 22 und 23 eine Gleichrichterschaltung ohne Schwellwert. Unabhängig von dem Vorzeichen von X ist die Ausgangsspannung des zweiten Verstärkers 23 gleich -1 f.

Nach dem vierten Verstärker 25 weist die Kette F₃ einen NPN-Transistor 32 und einen PNP-Transistor 33 auf, die

j Y 1

es ermöglichen, die Y -I—-—— wiedergebende Spannung auf Werte K und Null zu begrenzen.

Die eventuellen negativen Werte von F, und F₂ werden durch einen Analog-Digital-Wandler beseitigt, der die positiven Werte nicht berücksichtigt.

Aus diesem Beispiel für einen Winkel von C^ = 60° ist es möglich, leicht eine Rechenkette und einen elektrischen Schaltkreis für einen beliebigen Winkel abzuleiten.

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Claims (6)

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Patentansprüche

t l.yVerfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen in Richtung von Komponenten, die einen beliebigen be-. stimmten Winkel einschließen und in wenigstens einer Korrekturebene liegen, die senkrecht zur Drehachse des Teils verläuft, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwuchtvektor (OB) der betrachteten Korrekturebene in drei Auswuehtkomponenten entsprechend drei gerichteten Achsen (D , D₂, D-) zerlegt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Korrekturebene drei gerichtete Auswuchtachsen einschließt, wobei die dritte Achse (D₃) die innere Winkelhalbierende des Winkels ist, der von den beiden Achsen (D₁, D₂) gebildet wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Korrekturebene die innerhalb des Winkels der gerichteten äußeren Achsen (D₁, D₂) liegende Unwucht in zwei Komponenten zerlegt wird, von denen eine (F₃) in Richtung der dritten mittleren Achse (D-) und die andere (F , F₃) in Richtung der winkelmäßig nächstliegenden äußeren Achse (D₁, D~) derart verläuft, daß, wenn diese Komponenten höchstens gleich der maximalen zulässigen Grenze sind, sie Korrekturkomponenten (F , F₂, F₃) bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn nur die Komponente in Richtung der äußeren Achse (D., D₂) die zulässige Grenze überschreitet, die Korrekturkomponenten gleich dem Grenzwert in Richtung der äußeren Achse (D., D₂) und die tatsächliche Komponente in Richtung der dritten Achse (D₃) sind.

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5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Komponente in Richtung der dritten Achse (D_) den zulässigen Grenzwert überschreitet, dieser Grenzwert als Korrekturkomponente in Richtung der dritten Achse verwendet wird, wobei die Differenz zwischen der gefundenen Komponente und dem beibehaltenen Grenzwert in zwei Teilkomponenten in Richtung der beiden äußeren Achsen (D₁, D₂) zerlegt wird, daß die Korrek-. turkomponente in Richtung der nächstliegenden äußeren Achse (D,, D₂) des Unwuchtvektors (OB) die Summe der anfangs auf dieser Achse bestimmten Komponente und der Teilkomponente ist, die von der dritten Achse (D-) stammt, wobei die Summe auf den zulässigen Grenzwert auf der äußeren Achse (D₁, D~) bearenzt ist, und daß die Korrekturkomponente auf der zweiten Achse als Absolutwert denjenigen der Teilkomponente hat, die von der dritten Achse (D₃) stammt und auf den zulässigen Grenzwert auf der zweiten äußeren Achse begrenzt ist.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkomponenten entsprechend einem elektrischen Schaltkreis bestimmt werden, der für jede Größe (F., F₂, F₃) eine Rechenkette mit einer Gruppe von Gegenkopplungsverstärkern (14 bis 17, 18 bis 21 und 22 bis 25) aufweist, die zusammen mit Halbleiterelementen (27-28, 30-32 und 32-33) verwendert werden, wobei die Ketten durch Rückführungsleitungen verbunden werden können.

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