DE2330968A1 - Verfahren und vorrichtung zur dynamischen auswuchtung von drehteilen - Google Patents

Description

• Verfahren und Vorrichtung zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen Die Erfindung betrifft die Auswuchtung von Drehteilen durch Wegnahme (oder Zufügung) von Material in wenigstens einer Korrekturebene,allgemein zwei Korrekturebenen, und in jeder dieser Ebenen in einer oder-mehreren festen Richtungen, allgemein zwei Richtungen, die einen beliebigen, jedoch konstanten Winkel einschließen können.
• Das Auswuchtverfahren wird vorzugsweise auf Kurbelwellen von Wärmekraftmaschinen angewandt, deren Form derart ist, daß die Unwuchten nur durch Bearbeitung der Gegengewichte beseitigt werden können, deren Form durch einen Umfangsabschnitt begrenzt wird.
• Es ist bekannt, Drehteile dadurch auszuwuchten, daß man die in eine oder mehrere Korrekturebenen übertragene Unwucht in Komponenten entsprechend zwei in jeder dieser Ebenen bestimmten Richtungen verlegt.
• Die Französische Patentschrift 1 398 894 beschreibt eine dieses Verfahren anwendende Maschine.
• Es ist auch eine Maschine zum Auswuchten von Kurbelwellen bekannt, bei der die Unwucht in jeder Korrekturebene auf zwei Achsen projeziert wird, die einen Winkel von 900 einschließen. Der Grund der Wahl dieses Winkels ist offensichtlich.Mankann, wann man einen Verstellungs- oder Geschwindigkeitsmeßwertgeber an dem Lagergestell einer Auswuchtmaschine anordnet, nur die senkrechte Projektion der Unwucht auf die Schwingungsebene des Lagergestells oder auf eine senkrechte Ebene, wenn man die Geschwindigkeit erfaßt, messen, so daß nur bei Achsen mit 900 die Unwucht durch die vektorielle Summe der Komponenten direkt erhalten werden kann. Zum Auswuchten des Drehteils genügt es nun, an jeder dieser Achsen mit 900 die der Messung entsprechende Materialmenge zu entfernen.
• Bei nicht rechtwinkligen Achsen, bei denen die Unwucht nicht mehr die vektorielle Summe der Komponenten ist, muß man die Korrekturkomponenten berechnen, deren vektorielle Summe gleich den Unwucht ist.
• Für den Fall, daß die Komponenten einen Winkel von 120° einschließen, ist ein Verfahren bekannt, bei dem man Bezugsachsen verwendet, die mit den Achsen einen Winkel von 300 einschließen, in Richtung derer man das Material entfernen kann, um das Drehteil auszuwuchten. Dieses Verfahren ist insbesondere für Fälle geeignet, in denen es möglich ist, das Material an dem gesamten Umfang des Gegengewichts zu entfernen, wohingegen es weit weniger geeignet ist, wenn man es nur in einem Sektor entfernen kann, und insbesondere, wenn der Winkel zwischen den beiden Achsen von 1200 verschieden ist. Bei Kurbelwellen von Brennkraftmaschinen kann man, wie zuvor erwähnt wurde, das Material an einem Gegengewicht nur in einem Sektor beseitigen, der es nicht zwangsläufig ermöglicht, zwischen den Komponenten einen Winkel von 1200 zu haben.
• Wenn eine der Korrekturkomponenten der Unwucht negativ ist (was einer erforderlichen Materialzufügung entspricht), ist man gezwungen, das Material an dem äußeren, gegenüberliegenden Gegengewicht und dem zentralen Gegengewichten zu entfernen. Dieses Verfahren ist, soweit es die zentralen Gegengewichte betrifft, nicht immer durchführbar, wie dies bei bestimmten V-Motoren der Fall ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auswuchtung von Drehteilen zu erreichen, deren Unwucht nur durch Zufügung oder Beseitigung von Material in Richtung von bestimmten Achsen erreicht werden kann, die in wenigstens einer zur Drehachse des Drehteils senkrechten Ebene liegen, die einen beliebigen, jedoch konstanten Winkel einschliessen und mit dem auszuwuchtenden Teil durch eine konstante Phasenbeziehung in Verbindung stehen.
• Dieses Ergebnis wird durch ein sehr einfaches Verfahren erreicht, das mit bekannten, elementaren Mitteln durchgeführt werden kann.
• Außerdem ist es möglich, Komponenten in Richtung der Meßachsen zu erhalten.
• Das Verfahren bezieht sich auch auf Mittel, die zur Verarbeitung von Meßkomponenten notwendig sind, um Korrekturkomponenten zu erhalten.
• Gemäß der Erfindung wendet man ein Verfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen in Richtung von Komponenten an, die einen bestimmten, beliebigen Winkel einschließen, bei welchem die Messung der Unwucht durch Meßwertgeber zur Messung der Bewegung des Lagergestells des Drehteils in wenigstens einer Meßebene erfolgt, die senkrecht zur Drehachse des Drehteils verläuft, bei welchem die Anzeigen der Meßwertgeber in jede der Korrekturebenen, die senkrecht zu der Drehachse des Drehteils verlaufen, im allgemeinen zwei Korrekturebenen, in Form eines sinusförmigen Signals übertragen und zusammengesetzt werden, dessen Größe bei jeder Umdrehung des Drehteils abgegriffen und in einem Tastspeicher zu Zeitpunkten gespeichert wird, in denen zwei rechtwinklige, mit dem Drehteil verbundene Achsen parallel zur Schwingungsebene des Lagergestells des Drehteils parallel und entsprechend ausgerichtet sind, bei welchem die beiden Abtastungen die Projektionen der Unwucht auf die beiden Achsen bilden, und bei welchen die Korrekturkomponenten von diesen Projektionen automatisch abgeleitet werden.
• Die Erfindung wird nachstehend anhand der Figuren 1 bis 15 beispielsweise erläutert. Es zeigt: Figur 1 eine schematische Darstellung einer Anordnung, die es ermöglicht, die Unwucht an einer Kurbelwelle einer Brennkraftmaschine festzustellen, Figur 2 eine grafische Darstellung, die die Änderungen der Geschwindigkeit v der Verstellung des beweglichen Gestells und die Lage s der Achse des Lagers zeigt, Figur 3 eine grafische Darstellung, aus der ein Kurbelwellengegengewicht und die Zerlegung der Unwucht in Richtung verschiedener Projektionen hervorgeht, Figur 4 eine schematische Darstellung einer Anordnung zum Auswuchten einer Motorkurbelwelle, Figur 5 ein Schaltbild zur Umwandlung von Signalen, Figur 6 und 7 Darstellungen eines Kurbelwellengegengewichts und der Zerlegung der Unwucht, Figur 8 bis 13 graphische Darstellungen der Zerlegung des Gegengewichts in Richtung verschiedener Projektionen, Figur 1-4 ein logisches Schema zur Berechnung der Korrekturkomponenten, und Figur 15 und 15a elektrische Schaltbilder entsprechend der Fig. 14.
• Fig. 1 zeigt die Achse 1 einer Kurbelwelle einer Wärmekraftmaschine, die in festen Lagern eines Gestells 2 gelagert ist und gedreht wird. Das Gestell 2 ist mit einem Bett 3 durch flexible Stangen 4 derart verbunden, daß es sich in einer im wesentlichen horizontalen Ebene um eine Größe a und -a verstellen kann.
• Durch Anordnung von Meßwertgebern 5 für die Verstellung bzw. Geschwindigkeit des Gestells 2 in zwei zur Drehachse des Drehteils horizontalen Ebene erhält man sinusförmige Signale, die man verarbeiten kann, um daraus die Unwuchten in den Meßebenen der Meßwertgeber abzuleiten.
• Mit Hilfe dieser Signale kann man dann mit einer Potentiometereinrichtung 34, die in Kombination mit zwei Differentialverstärkern 35 und 36 (Fig. 5) verwendet wird, ein sinusförmiges Signal und erhalten, dessen Amplitude und Phase die Unwucht in den Ebenen charakterisiert, in denen man das Material beseitigen kann und die als Korrekturebenen bezeichnet werden. Im allgemeinen sind sind dies zwei oder drei Ebenen, je nach dem, ob man das Material ganz um das Drehstück entfernen kann oder nicht.
• Im folgenden wird die Bewegung des Gestells 2 in einer Meßebene untersucht.
• Das Drehteil wird mittels einer Unwucht b ausgewuchtet, die aus einer Masse m besteht, die in einem Abstand r von der Drehachse des Drehteils (b = mr) angeordnet ist (Fig.1).
• Das Drehteil dreht sich mit einer Winkelgeschwindigkeit so daß die auf das Lager übertragenen Schwingungen eine wesentlich höhere Frequenz haben als die Resonanzfrequenz des Lagers (d.h. der gesamten schwingenden Anordnung).
• Unter diesen Bedingungen ist die Projektion der tangetialen Geschwindigkeit der Masse m auf die Achse s stets entgegengerichtet zur Geschwindigkeit des Lagers, um in jeden Moment Null zu erhalten und es gilt für die Summe der Bewegungsgrößen (siehe Fig. 1): (1) - m@r . sinwt + Mv = 0 oder (2) v = #/M mr . sinkt M ds Da v = erhält man für die Größe s der Verstellung des dt' Schwingungssystems (und wenn man s = 0 für die Mittelstellung der Verschiebungen des Lagers berücksichtigt): (3) s = - 1 . mr . cos #t M Ersetzt man mr durch b, erhält man die Beziehungen (4) v = # . b . sin#t (5) s = - @/M . b . cos#t Diese BezEehungen zeigen: daß die Geschwindigkeit der Verstellung des beweglichen Gestell, multipliziert mit der Konstante M die Projektion der Unwucht auf die Achse W ergibt, die senkrecht zur Schwingungsebene des beweglichen Gestells verläuft,und daß die Lage s der Achse des Lagers bezüglich der mittleren Schwingungslage, multipliziert mit der Konstante - M die Projektion der Unwucht auf die Achse s in der Schwingungsebene ergibt.
• Fig. 2, in der der gleiche Maßstab zur Darstellung von für s und - für V gewählt wurdezeigt das Vorangegangene.
• M Der Meßwertgeber 5 (Fig. 1) erzeugt somit ein sinusförmiges Signal, das die Projektion der Unwucht: auf die Achse W ist, wenn er die Geschwindigkeit erfaßt, auf die Achse s, wenn er die Verstellung erfaßt, und dieses in der betrachteten Meßebene.
• Ein zweiter Meßwertgeber 5' (der die gleiche Variable wie 5, nämlich die Geschwindigkeit oder die Verstellung) erfaßt, der in einer zweiten Meßebene angeordnet ist, die stets senkrecht zu der Drehachse des auszuwuchtenden Drehteils angeordnet ist und im Prinzip in der Höhe des zweiten Stützlagers des Drehteils liegt, erzeugt ein zweites sinusförmiges Signal.
• Im Falle der Messung der Verstellung bildet man, da stets eine Abweichung vom Nullpunkt möglich ist, die Differenz zwischen den Extremlagen der Verstellung.
• Durch bekannte Verfahren werden diese beiden sinusförmigen Signale elektrisch in die beiden Korrekturebenen übertragen, die senkrecht zur Drehachse des Drehteils verlaufen und in denen man das Drehteil auswuchten kann. Es ist daher in jeder Korrekturebene ein sinusförmiges momentanes und nicht unterbrochenes Signal, das in jedem Moment die Projektion der Unwucht auf die Achse W1 parallel zur Achse W (oder sl parallel zu s) darstellt, vorhanden.
• Wenn man dieses Signal genau in dem Zeitpunkt abgreift, in dem eine Achse OX einer Korrekturebene des Drehteils durch dessen Achse bei 0 verläuft, mit der Achse W1 (oder zusammenfällt, und dieses Signal speichert, dann genau zu dem Zeitpunkt, in dem die zweite Achse OY der gleichen Korrekturebene des Drehteils mit der Achse W1 oder zusammenfällt, dieses zweite Signal ebenfalls speichert, hat man zwei orthogonale Projektionen der Unwucht auf OX und OY, die, mathematisch gesprochen, die in der betrachteten Korrekturebene durchzuführende Unwuchtkorrektur vollkommen bestimmen.
• Die Korrektur erfolgt allgemein - und diese Hypothese ist zulässig - in zwei Richtungen des Drehteils, die einen beliebigen Winkel einschließen und man muß daher in diesen beiden Richtungen die Vektorkomponenten der Unwucht bestimmen.
• Wenn der Winkel der beiden Richtungen 90° beträgt, genügt es, diese Richtungen selbst als die Achsen OX und OY zu nehmen, um direkt die Korrekturvektorkomponente zu erhalten.
• Im entgegengesetzten Fall ist es zweckmäßig, die Achsen OX und OY derart zu wählen, daß sie es ermöglichen, diese Vektorkomponenten in einfacher Weise genau anzugeben.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung besteht darin, OX und OY als innere und äußere Winkelhalbierende des Winkels der beiden Richtungen zu verwenden (siehe Fig. 3).
• Es seien OM = X und OJ = Y die Komponenten der Unwucht OB auf die Achsen OX und OY.
• Man zerlegt OM, dann OJ in die Richtung D1 und D2 und addiert schließlich die Komponenten in jeder dieser Richtungen D1 und D2 und berechnet die Größe.
• OF + OD = OM OE + OC = OJ

  OE + OF + OC + OD = OM + OJ = OB

  \ \ Romponente in Richtung D2

  Komponente in Richtung D1

  Es ist leicht ersichtlich, daß: OF = OD = = 2 sinα 2 sinα und OJ Y OE = OC = = 2 cosα 2 cosα daher gilt: y Y + X 1 2 cosα 2sinα 2 cosα 2 sinα Für den besonderen Fall von 2α = 1200 gilt: Der Vektor OB muß sich innerhalb des Winkels D1OD2 befinden.
• Im entgegengesetzten Fall ist die Korrektur in dieser Ebene partiell oder Null. Wenn dies möglich ist, und entsprechend bekannter Verfahren ist,es nun zweckmäßig, Material in den anderen Ebenen wegzunehmen, um das vorhandene Material zu kompensieren, das in der ersten Ebene nicht weggenommen werden konnte.
• Um diese Unsicherheit zu Vermeiden, ist man bisweilen gezwungen, die Drehachse des Drehteils systematisch wegzunehmen, um eine stets kompensierbare Unwucht zu erhalten.
• Was in der ersten Korrekturebene mit den Achsen OX und OY gemacht wurde, ist auch in der zweiten Korrekturebene durchzuführen, indem man die Achsen OX1 und 0V1 wählt.
• Selbstverständlich wählt man, wenn es möglich ist OX1 parallel zu OX und 0V1 parallel zu OY.
• Fig. 4 zeigt eine Anwendungsvorrichtung der Erfindung, die zur Ermittlung der Koinzidenz zwischen den Achsen OX und OY des Drehteils und einer der Achsen W1 oder 1 der Auswuchtmaschine verwendet wird.
• Hierfür genügt es (siehe Fig. 4), zwei Näherungsdetektoren 6 und 7 an einem der Stützlager des Teils 8 zu verwenden.
• Die beiden Näherungsdetektoren sind derart versetzt, daß, wenn ein Abschnitt des auszuwuchtenden Teils 8 (in Fig. 4 als das "Horn" eines Kurbelwellengegengewichts dargestellt) an dem Näherungsdetektor vorbeiläuft, die Korrekturachse des entsprechenden Teils (OX oder OY) mit der festen Achse des Gestells der Auswuchtmaschine (W1 oder S1) zusammenfällt.
• Selbstverständlich kann jede Diskontinuität eines Drehglieds in fester Phasenbeziehung mit dem Teil zur Aktivierung eines Näherungsdetektors verwendet werden.
• Es können selbstverständlich auch andere Arten von Detektoren, insbesondere fotoelektrische Detektoren verwendet werden.
• Unabhängig von der Art steuert der Phasendetektor die Erzeugung eines Impulses fester Dauer (von z.B. einer Millisekunde), während dessen das sinusförmige Signal gespeichert wird. Dieser Impuls wird einmal pro Umdrehung erzeugt und-ermöglicht es, durch eine bekannte Abtasteinrichtung eine Ausgangsspannung zu erhalten, die eine lineare Funktion der Komponente der Unwucht in Richtung der betrachteten Achse ist.
• Man erkennt die Einfachheit der Bestimmung der Phase und der Messung der Unwucht, die oben beschrieben wurde, gegenüber üblichen Verfahren, bei denen es notwendig ist: eine Bezugsphase synchron mit dem auszuwuchtenden Drehteil und in genauer Phasenbeziehung mit diesem zu haben, und entsprechend den bekannten Verfahren die Berechnungen zur Bestimmung der Unwuchtkomponenten durchzuführen, während die Erfindung deren direkte Messung ermöglicht.
• Bei dem beschriebenen Beispiel hat man die Meßsignale in die Korrekturebenen zurückverlegt, wo das Verfahren zum direkten Erhalt der Korrekturkomponenten angewandt wurde. Man hätte auch in jeder Meßebene die Korrekturkomponenten bestimmen können, die dann in die Korrekturebene übertragen worden wären, jedoch ist dies wirtschaftlich nur durchführbar, wenn die Korrekturachsen in den äußeren Korrekturebenen zwei zu zwei,in den gleichen Ebenen liegen, die durch die Drehachse des Drehteils verlaufen.
• Desgleichen hat man bei dem beschriebenen Verfahren zum direkten Erhalt der Korrekturkomponenten nur die Anwendung auf eine Maschine beabsichtigt, deren Eigenfrequenz niedrig ist im Vergleich zu der Frequenz der Schwingungen, die durch die Unwucht erzeugt werden. Dieses Verfahren ist jedoch auch auf starre Auswuchtmaschinen anwendbar, bei denen die Resonanzfrequenz des Gestells größer als die Frequenz der von der Unwucht erzeugten Schwingungen ist. Es genügt hierfür die Geschwindigkeits- oder Verstellungsmeßwertgeber durch Kraftmeßwertgeber zu ersetzen und die Phasenänderung der Unwucht gegenüber der Messung zu berücksichtigen.
• Die Beseitigung der Unwucht, die der obigen Bestimmung der Korrekturkomponenten folgt, wird nach bekannten Verfahren durchgeführt.
• Das Verfahren gemäß der Erfindung ist auf jede Maschine zum Auswuchten von Teilen anwendbar, die man nur in genauen Richtungen auswuchten kann. Dieses Verfahren ist für Kurbelwellen von Wärmekraftmaschinen anwendbar und insbesondere auf solche, die die Auswuchtung von Unwuchten nicht zulassen, die um ihre ganze Achse verteilt sind.
• Die Auswuchtung in Richtung zweier Achsen erfordert eine stärkere Materialabnahme, als wenn der Vorgang in Richtung der Unwucht selbst durchgeführt werden würde, wie die Fig. 6 und 7 zeigen.
• D1 und D2 sind die beiden Unwuchtachsen, 2 α ist der Winkel dieser beiden Achsen. Für eine Unwucht OB innerhalb des Winkels D1OD2 = 2, wobei die beiden Komponenten bl und b2 auf D1 und D2 derart sind, daß (1) OB # b 1 +b 2 cos α 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 # 45° : K # OB max # 2 K cosα 45° # α # 60° : K sin (180 - 2α) # OB max # 2 K cos α 60°4 900 : K sin (180 - 2 # OB max # K Für α = 450 (2 α = = 900) zum Beispiel gilt: Für 2 α > 90° ( α >45°) gilt: Die Summe bl + b2 kann bezüglich OB zu groß werden; OB max vermindert sich auf Werte, die einen Prozentsatz an Korrekturunmöglichkeiten hervorruft, der ausreicht, um eine tatsächliche Störung einer Serienfabrikation zu bilden.
• In den Fig. 6 und 7, die dieses Verfahren erläutern, sind die gebrochenen Linien A1 A3 A2 die Einhüllenden der Unwuchten 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 D1, D2, D3 zerlegt.
• Daher führt man eine dritte Auswuchtachse D3 ein, die die innere Winkelhalbierende der beiden gerichteten Achsen D1 und D2 ist. Wenn man annimt, daß man den gleichen maximalen Unwuchtvektor K in Jeder der drei - gerichteten Achsen D1, D2 , D3 beseitigen kann, ist es leicht, in Fig. 8 festzustellen, daß 1. wenn man nur die Korrekturachsen D1 und D2 verwendet, liegen die Unwuchten des Zentrums O 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 CA1 A4 A6 und OA6 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 O wie z.B. OB1 korrigieren, die in dem Sechseck A1 A4 A7 A5 A2 0 liegen, wobei das Viereck A4 A7 A5 A6 eine Raute mit der Seite K ist.
• Eine Unwucht OB innerhalb des Sechsecks A1 A4 A7 A5 A2 O kann unabhängig von ihrer Orientierung und ihrem Absolutwert (siehe Fig. 9) als Resultierende von zwei Komponenten angesehen werden, nämlich einer in Richtung D3 und der anderen in Richtung der am nächstliegenden äußeren Achse.
• Wenn D1 die nächstliegende Achse ist, sind die Komponenten: in Richtung D1 ............... bl - b2 in Richtung D3 ............... 2 b2 . cos a) b - b2 4 K und 2 b2 cos # K Der Unwuchtvektor OB bleibt in der Raute OA1 A4 A6 und die Korrekturkomponenten sind: (4) F1 = b1 - b2 in Richtung von D1 (5) F2 = ° in Richtung von D2 (6) F3 = 2 b2 cos α in Richtung von D3 b) bl - b2 /> K und 2 b2 cos 4 K Der Unwuchtvektor wie z.B. OB2 (siehe Fig. 10) schneidet die Seite A1 A4 des Sechsecks A1 A4 A7 A5 A2 0 und man erhält die Korrekturkomponenten: (7) F1 = K (8) F2 = 0 (9) F3 = 2 b2 cos die unkorrigierte Unwucht ist EB2.
• c) b1 - b2 # K und 2 b2 cos α > K In Fig. 11 endet der Unwuchtvektor OB3 in der Raute A4 A7 A5 A6 und kann daher völlig korrigiert werden.
• Wenn die Korrektur in Richtung D1 und D3 durchgeführt wird, erhält man die Komponenten: in Richtung D1 ............ bl - b2 in Richtung D3 . K und der restliche Unwuchtvektor ist GB3. Die Korrektur dieser restlichen Unlast in Richtung D1 und D2 ergibt zwei Teilkomponenten mit dem gleichen Absolutwert: GB3 2 b2 cosα - K K (10) = = b2 -2 cos α 2 cos α 2 cos α und die drei Korrekturkomponenten sind nun: K K (11) F1 = b1-b2 + (b2 - = b1 -2 cos α 2 cos α K (12) F2 = b2 -2 cos α (13) F3 = K In Fig. 12 verläßt der Unwuchtvektor OB4 das Sechseck.
• Die aus Fig. 11 gezogene Schlußfolgerung ergibt zwei Komponenten: in Richtung D1 ............... b1 - b2 in Richtung D3 ............... K denen man zweckmäßigerweise zur Korrektur des restlichen Unwuchtvektors HB4 zwei Teilkomponenten in Richtung D1 K und D2 mit dem gleichen Absolutwert (b2 - ) zu-2 cos α fügt. Im Fall der Fig. 12 ist nun nur die Teilkomponente in Richtung D2 möglich: Die Teilkomponente in Richtung D1 ist auf HA4 begrenzt und die unkorrigierte Unwucht IB4 ist tatsächlich etwas größer als die minimale restliche Unwucht KB4.
• Die drei Korrekturkomponenten sind somit: (14) F1 = K (15) F2 = b2 -2 cos α (16) F3 = K d) b1 - B2 > K und 2 b2 cos α > K (siehe Fig. 12) Die Komponenten sind: in Richtung D1 ............... K in Richtung D3 ............... K Von den beiden Teilkomponenten der restlichen Unwucht A4 B5 ist nur der Vektor A4M möglich und er ergibt die unkorrigierte Unwucht ht MB5. Die Korrekturkomponenten sind somit: (17) F1 = K K (18) F2 = b2 -2 co (19) F3 = K Wie Fig. 8 zeigt und wenn man als Achse von X die gerichtete äußere Winkelhalbierende des Winkels D1OD2 und Achse von A die gerichtete innere Winkelhalbierende des gleichen Winkels D1OD2 nimmt, ergeben die obigen Berechnungen die folgenden Werte: Y X (20) b1 = + 2 cos α 2 sin α Y X (21) b2 = -2 cos α 2 sin α daraus folgt: X (22) 2 b1 cos α = Y + tgα X (23) 2 b2 cos α = Y -tgα Und für α = 60°: Man leitet hieraus folgende allgemeine Ausdrücke ab; K (28) F1 = b1 - b2 wenn b2 # (29) F1 3 b1 - wenn b2 # 2 cos α 2 cos α K (30) F2 = b2 - b1 wenn b1 # 2 cos α (31) F2 = b2 - wenn b1 2 cos α 2 cos α mit der folgenden Definition:

  / tag 1 j

  X Absolutwert von tgα In den Ausdrücken 28 bis 31 wird bl entsprechend seiner Größe gewertet, wenn es positiv ist und als Null gewertet, wenn es negativ ist, und ebenso wird b2 entsprechend seiner Größe gewertet, wenn es positiv ist und als Null gewertet, wenn es negativ ist.
• In dem Ausdruck 32 wird 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 für α = 600 verwendeten Korrekturkomponenten ableiten: (34) F1 = bl - h2 wenn b2 4 K (35) F1 = bY - K wenn b2 # K (36) F2 2 b2 2 b1 wenn b1 # K (37) F2 = b2 - K wenn b1 # K In dem besonderen Fall, in dem « = 600, zeigt Fig. 14 ein logisches Schema zur Berechung der Korrekturkomponenten und die Fig. 15 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. 15 ermöglicht es, diese vier Gruppen von Beziehungen ohne Umschaltung und ohne Änderung der Anordnung des Schaltkreises zu berechnen.
• Jede Größe F1, F2 und F3 wird durch eine Rechenkette mit Rückführung der Größe b2 der Kette F1 zur Kette F2 und von bl der Kette F2 zur Kette F1 bestimst. Jede Kette F1, F2, F3 weist Gegenkopplungsverstärker 14 bis 17 fr die Kette F1, 18 bis 21 für die Kette F2 und 22 bis 25 für die Kette F3 auf.
• In Fig. 15 sind die Ein- und Ausgangsspannungen der Hauptteile eingetragen.
• In der Kette F1 ist eine Diode 26 nach dem zweiten Verstärker 15 derart eingeschaltet, daß die Größe b2 nur berücksichtigt wird, wenn sie positiv ist. Nach dem dritten Verstärker 16 in der Kette F1 weist der Schaltkreis einen NPN-Transistor 27 und einen PNP-Transistor 28 (Fig. 15a) auf, die es ermöglichen, die Spannung, die b2 wiedergibt, auf Werte K und Null zu begrenzen, In der Kette F2 ist nach dem zweiten Verstärker 19 eine Diode 29 eingeschaltet, die nur die Größe bl berücksichtigt, wenn sie positiv ist. Wie zuvor weist die Kette F2 einen NPN-Transistor 30 und einen PNP-Transistor 31 (Fig. 15a) auf, die es ermöglichen, die bl 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. UnabhAnqiq von dem Vorzeichen von X ist die Ausqancrsspannung des zweiten Verstärkers 23 gleich Nach dem vierten Verstärker 25 weist die Kette F3 einen NPN-Transistor 32 und einen PNP-Transistor 33 auf, die es ermöglichen, die wiedergebende Spannung auf Werte K und Null zu begrenzen.
• Die eventuellen negativen Werte von F1 und F2 werden durch einen Analog-Digital-Wandler beseitigt, der die positiven Werte nicht berëcksichtigt.
• Aus diesem Beispiel für einen Winkel von α α = 60° ist es möglich, leicht eine Rechenkette und einen elektrischen Schaltkreis für einen beliebigen Winkel Ct abzuleiten.

Claims (17)

Patentansprüche

1. Verfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen in Richtung von Komponenten, die einen beliebigen bestimmten Winkel einschließen, bei welchem die Messung der Unwucht durch Meßwertgeber zur Messung der Bewegung des Lagergestells des Drehteils in wenigstens einer zur Drehachse des Drehteils senkrechten Meßebene erfolgt, wobei die Unwucht in Form eines Vektors in wenigstens einer Korrekturebene umgewandelt und durch lineare Kombination der Anzeigegrößen der Meßwertgeber des Lagergestells bestimmt wird, der Unwuchtvektor(OB)durch seine senkrechten Projektionen auf zwei Meßachsen bestimmt ist, die durch die Drehachse des Drehteils verlaufen und in jeder Korrekturebene enthalten sind, die Projektionen durch die Speicherung in einem Speicher für Signale gespeichert werden, die die Unwucht in dem Moment messen, in dem die Projektionsachse, in deren Richtung man die Projektion der Unwucht kennenlernen will, einen bestimmten Winkel mit der Schwingungsebene des Lagergestells des Drehteils einschließt, und wobei die Korrekturkomponenten in Richtung der Korrekturachsen(OD1, OD2),die in den Korrekturebenen liegen, von den Projektionsgrößen der Unwuchten auf die Meßachsen abgeleitet werden, dadurch gekennzeichnet, daß man in jeder zur Drehachse des Drehteils senkrechten Korrekturebene den beiden Korrekturachsen (OD1, OD2),die einen beliebigen Winkel einschließen, zwei Unwuchtmeßachsen (OX, OY)zuordnet, von denen die eine OY die innere Winkelhalbierende des von den beiden Korrekturachsen(OD1, OD2) gebildeten Winkels und die andere OX die äußere Winkelhalbierende ist, und daß man die Projektion(OJ, OM)der Unwucht infolge der Abtastoperation aufnimmt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (6 und 7) g diMessung der Bewegung des das Drehteil tragenden Lagergestells (2) die Geschwindigkeit der Verstellung des Lagergestells messen.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßwertgeber (6 und 7) für die Messung der Bewegung des das Drehteil tragenden Lagergestells (2) die Stellung des Lagergestells messen.

4. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der Unwuchtsignale für eine bestimmte Meßachse (OX oder OY) in dem Moment durchgeführt wird, in dem die Achse senkrecht zu der Schwingungsebene des das Drehteil tragenden Lagergestells (2) ist.

5. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicherung der Unwuchtsignale für eine bestimmte Meßachse (OX oder OY) in dem Moment durchgeführt wird, in dem die Achse mit der Schwingungsebene des das Drehteil tragenden Lagergestells zusammenfällt.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Winkelbestimmung der Achse (OX oder OY) der Korrekturebene, in die man die Unwucht projezieren will, mittels eines Impulsgenerators durchgeführt wird, der jedesmal einen Impuls erzeugt, wenn die Achse in einer bezüglich der Schwingungsebene des Lagergestells (2) genau definierten Ebene ist, das das auszuwuchtende Drehteil trägt, und der durch einen Näherungskontakt ausgelöst wird, der durch die Drehbewegung des auszuwuchtenden Drehteils gesteuert wird.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der faherungskontakt von der Außen form des Drehteils ausgelöst wird.

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Unwucht in Richtung der Meßachsen (OX, OY) durch Abtastung der Geschwindigkeit des das Drehteil tragenden Lagergestells (2) in dem-Moment erhalten wird, in dem die Meßachse senkrecht zu der Schwingungsebene des Lagergestells ist, und daß die beiden Materialkorrekturkomponenten in Richtung der beiden Korrekturachsen(ODl, OD2)eine lineare Kombination der Projektionen der Unwucht in Richtung der beiden Meßachsen(OX, OY)sind.

9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Projektion der Unwucht auf jede der Meßachsen(OX, OY)durch Abtastung der Stellung des Lagergestells (2) in dem Moment erhalten wird, in dem die Meßachse mit der Schwingungsebene des Lagergestells zusammenfällt, und daß die beiden Materialkorrekturkomponenten in Richtung der beiden Korrekturachsen(ODl, OD2) eine lineare Kombination der Projektionen der Unwucht in Richtung der beiden Meßachsen(OX, OY)sind.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn in der Korrekturebene die Korrekturachsen(OD1 , OD2) einen Winkel von 900 bilden, die Meßachsen OX, OY zusammenfallend mit den Korrekturachsen gewählt werden.

11. Verfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen in Richtung von Komponenten, die einen beliebigen Winkel einschließen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man in jeder Korrekturebene, die senkrecht zur Drehachse des Drehteils verläuft, den beiden Korrekturachsen (OD1, OD2# , die einen beliebigen Winkel einschließen, zwei Unwuchtmeßachsen (OX, OY) zuordnet, von denen die eine die innere Winkelhalbierende des Winkels ist, der von den beiden Korrekturachsen gebildet wird, und die andere die äußere Winkelhalbierende ist, und daß Signaleinrichtungen vorgesehen sind, die auf die Achsen dX, OY) die Unwuchtprojektionssignale übertragen, die bei der Abtastoperation abgetastet werden.

12. Verfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen in Richtung von Komponenten, die einen bestimmten beliebigen Winkel einschließen und in wenigstens einer Korrekturebene liegen, die senkrecht zu der Drehachse des Drehteils verlaufen, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Unwuchtvektor (OB) der betrachteten Korrekturebene in Unwuchtkomponenten in Richtung von drei gerichteten Achsen (D1' D2, D3) zerlegt wird.

13. Verfahren zur dynamischen Auswuchtung von Drehteilen nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Korrekturebene, die diedrei@gerichteten Auswuchtachsen einschließt, die dritte Achse (D3)die innere Winkelhalbierende des Winkels ist, der von den beiden Achsen (D1, D2) gebildet wird.

14. Verfahren nach Anspruch 12 und 13, 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 (D3) und die andere (F1, F2) in Richtung der winkelmäßig nächstliegenden äußeren Achse (D1, D2) derart verläuft, daß, wenn diese Komponenten höchstens gleich der maximalen zulässigen Grenze sind, sie Korrekturkomponenten (F1, F2, F3) bilden.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn nur die Komponente in Richtung der äußeren Achse (D1, D2) die zulässige Grenze überschreitet, die Korrekturkomponenten gleich dem Grenzwert in Richtung der äußeren Achse (D1, D2) und die tatsächliche Komponente in Richtung der dritten Achse (D3) sind.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn die Komponente in Richtung der dritten Achse (D>) den zulässigen Grenzwert überschreitet, dieser Grenzwert als Korrekturkomponente in Richtung der dritten Asche 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 Korrekturkomponente in Richtung der nächstliegenden äußeren Achse (D11 D2) des Unwuchtvektors (OB) die Summe der anfangs auf dieser Achse bestimmten Komponente und der Teilkomponente ist, die von der dritten Achse (D3) stammt, wobei die Summe auf den zulässigen Grenzwert auf der äußeren Achse (D1, D2) begrenzt 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.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 12 bis 16, dadurch gekennzeichnet, daß die Korrekturkomponenten entsprechend einem elektrischen Schaltkreis bestimmt werden, der für jede Größe (F1, 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) verwendet werden, wobei die Ketten durch Rückführungsleitungen verbunden werden können.

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