DE2519356C3 - Schaltungsanordnung für Auswuchtmaschinen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung für Auswuchtmaschinen zur Beseitigung von Unwuchten an Rotoren, die einen Unwuchtausgleich nur in konstruktiv vorgegebenen Ausgleichsebenen und begrenzten Winkelbcreichen zulassen mit einem elektrischen Rahmen, der die Unwuchtwerte auf die konstruktiv vorgegebenen Ausgleichsebcnen umrechnet und bei Vorliegen von in einer Ausgleichscbene nicht ausglcichbaren Unwuchtwerten in Form von elektrischen Größen einer bestimmten Polarität diese auf mittlere Ersatzebenen und/oder die andere Austileichsebene umrechnet.

Iki bekannten Auswuchtmaschine!! sind in den l.agerebenen Meßwerlaufnehmer vorgesehen, die insbesondere kraftmussend oder wegmessend ausgebildet sein können. Durch die Mcl.iwerlaul'nehmer werden Wechselspannungen erzeugt, die der Größe und Phasenlage der Uinwidil proportional sind. Diese Wechselspanniiiigen werden auf die vorgewählten Unwuchtausglcichsehenen umgerechnet, und es wird ein Unwuchtausgleich anhand der Meßwerte in Koin-Ki ponenten oder polar durchgelührt.

Manche Rotoren, /. B. Kurbelwellen, lassen einen Unwuchtausgleich nur in begrenzten Winkelbereichen zu, so daß ein Ausgleich der Unwucht in mehreren Ausgleichsebcnen vorgenommen werden muß, deren Winkelbereiche sich gegenseitig ergänzen.

Hierzu sind schon mehrere Lösungen vorgeschlagen worden, die auch zum Teil eine Automatisierung der Auswuchtanlage ermöglichen.

Beispielsweise zeigt die deutsche Patentschrift 1 1 67 559 eine Einrichtung an einer Auswuchtmaschine, die es ermöglicht, Rotoren auszuwuchten, die mir einen Unwuchtausgleich in konstruktiv vorgesehenen Ausgleichsebencn und in begrenzten Winkelbercichen zulassen. Bei dieser Einrichtung werden die Unvvuchlwerte in Gleichspannungen umgewandelt und über stromrichtungsabhängige Schaltmittel, die zwischen den Umwandlungseinrichtungen und den Anzeige- bzw. Steuergeräten vorgesehen sind, den jeweiligen Ersatzebenen zugeleitet, wenn die den äußeren Ausgleichsebencn zugeordneten Gleichspannungen ein negatives Vorzeichen besitzen, welches besagt, daß ein Ausgleich in diesen Ebenen nicht durchgeführt werden kann.

Diese bekannte Schaltungsanordnung ist nur für einen Wuchtkörpertyp ausgelegt, und es ist nicht ohne weiteres möglich, beispielsweise auch für Rotoren, deren Mittelebene außermittig angeordnet ist, eine geeignete Umrechnung auf die Ersatzebenen und die Ausgleichsebenen durchzuführen, insbesondere dann, wenn Rotoren mit wechselnden Abmessungen des Abstandes der Ersatzmittelebene gegenüber den Ausgleichsebenen aufeinanderfolgend ausgewuchtet werden sollen, ergeben sich Schwierigkeiten. Das bedeutet, daß bei einer aufgrund einer andersartiger Kurbelwcllenausführung notwendigen Ebenenverschiebung ein großer Aufwand getrieben werden muß.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Schaltungsanordnung für Auswuchtmaschinen zum Beseitigen von Unwuchten an Rotoren, die den Unwuchtausgleich nur in konstruktiv vorgegebenen Ausgleichsebenen und begrenzten Winkelbereichen zulassen, zu zeigen, bei der die vorstehend genannter Nachteile vermieden sind und ohne großen Aufwand die gemessenen Unwuchtgrößen auf die entsprechenden Ausgleichsebenen und Ersatzmittelebenen, welche konstruktiv vorgegeben sind, umgerechnet werden können.

Diese Aufgabe wird bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art erfindungsgemäC dadurch gelöst, daß bei nicht für den Unwuchtausgleich in einer Ausgleichsebene geeignetem Ausgangswert eines ersten invertierenden Verstärkers der eine der einen Ausgleichsebene zugeordnete

6g einen nicht ausgleichbaren Unwuchtwert darstellende elektrische Meßgröße an seinem Eingang empfängt dieser Ausgangswert über einen zusätzlichen invertierenden Verstärker, dessen Ausgangswert in Ab-

liiim',ii;keil vom Abstand der I^:!sil/miii,·!,!,,·, . , ... L-iiiLi (ILi Ausgiui iisLbencn hcein flu Ki lsi miwoIiI

.;„„,„ r;;_r ,I_n, I !„,.,,,,,I,,,,,, I I ■ ι , ¹ "'

CHlCIIl Mil ClCIl I ¹IIW Ul Ih₁H SU C K μ 111 ι t'i IvM ί-μιι I

^L η Vc s^ η " T '""ι 'Τ¹¹"¹'¹"-

Ϊ ό Ι·,s Γ, "', Tl, ^r , ^{:ilKiCIUl Λΐ1>}-ίίΐ, ^k.nschen MeLiJ, ol.',e

1 iir den Ausgang m der anderen Air-ii e cliM-bi-n,· Ii > stimm, ist, zuaddier, wird. ' '^K ^"

/in HcL-inllussung der Ausgange der invertieren-,len Vers iirker m Abhanu.gkct vom Abstand dc, H,-sat/mmelcbene von emer der Ausgleichsebencn kam, >₅ cin Spannungsteiler, der in vorteilhafter Weise als Potentiometcr ausgebildet sein kann, vorgesehen

Die Vorteile der Erlindung sind darin zu sehen,

daß in einer ^elektrischen Recheneinheit die elektii- ao sehen Meßgroßen bzw. die elektrischen Spannungen. dic proportional den mechanischen Schwingungen der Lagersiandcr sind, ohne großen Aufwand auf die entsprechenden Ausgleichsebenen umgerechnet werden können. Beispielsweise bei Vorliegen eines =₅ negativen Vorzeichens tür diese Meßgrößen bzw. elektrischen Spannungen in einer Ausgleichsebene wird eine Umrechnung auf die anderen Ausgleichsebenen bzw. Ersatzmittelebencn durchgeführt.

Beispielsweise läßt sich mit Hilfe eines geeichten Potentiometers in einfacher Weise eine Ebenenschicbung durchführen, so daß unterschiedliche Kurbel-Wellenausführungen oder Rotorausführungen, bei deneu wechselnde Abstände der Ersatzmittelcbenen gegeni'iber den Ausgleichsebcnen auftreten, bcrücksichtigt werden können.

In den Figuren ist ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es soll anhand dieser Figuren die Erfindung noch näher erläutert werden. Es zeigt

Fig. 1 schematisch einen in einer Auswuchtmaschinc eingelagerten Unwuchtkörper,

Fig. 2 schematisch eine Meßwertverarbeitung und

Fig. 3 und 4 Schaltungsanordnungen zur Auswertung der Meßwerte gemäß der Erfindung.

In einer nicht näher dargestellten Auswuchtmaschine ist eine Aufnahmeeinrichtung 1 für den Unwuchtkörper, welcher im dargestellten Ausführungsbeispiel eine Vierzylinder-Kurbelwelle 6 ist, vorgesehen. Diese Aufnahmeeinrichtung weist zwei Lagerbocke 2, 3 auf, in denen in bekannter Weise Schwingungsaufnehmer 4, 5 angeordnet sind. Der Antrieb der Kurbelwelle 6 erfolgt über eine Gelenkwelle 7, wozu die Kurbelwelle in den Lagerböcken 2, 3 drehbar gelagert ist. Aufgrund der konstruktiven Gegebenheiten der Kurbelwelle ist ein Unwuchtausgleich nur in begrenzten Winkelbereichen und in bestimmten Ausgleichsebenen möglich. Hierzu sind zu den äußeren Ausgleichsebenen EL und ER Zusatzmittelebenen EM vorgesehen. Insbesondere bei einer Vierzylinder-Kurbelwelle erweist sich eine Zusatzmittelebene bekannterweise als wuchttechnisch günstiger. In bevorzugter Weise wird man daher die Unwuchtgröße an den beiden inneren Kurbelwangcn in gleicher Größe ausgleichen.

* Die Meßwerte der Schwingungsaufnehmer 4 und 5 werden einem in der F i g, 2 schematisch dargestellten elektrischen Rahmen 8 zugeführt, der die Un-

wuditwerte aul du· aul.Wen Aus_Uleichscbcncn /·.// im,I /■■/■· ι; μ , ι / "ι >· ■

^ϋΙΚ1 '-"■ 1'H: CUICH Abstand / VOIlCIIIaIH Cl I'll V₁ CISCIl, ι ·

umrechnet. Iu narhuesehallctcn phasenabhaniMuen lil^l'rid,.,m <> un.f 10 eriol_u! eic Aulteiluim der ^VOm -•l^i.i'.chcn Rahmen K gelieferten WcIc /,/.' "^{ΙκΙ EIV IÜr d}" Aus.luchschuicn π, Komponente,,, die den Kurbelwellen anlaßt ist, und /war ,eta-nut ''τ jede Ebene EE und ER. Diese Komponenten sind ^/-V. W-V, für die linke Ausoleiehsebce und EH,',

/·.«/für die rechte Ausuleich'ebene.

iv ι·· -> ■ ι- m · , · ,

_d " ^L, '' ' ^ ;\ ^! ^dlL' Weiterverarbeitung der von ^tlcil phasenabhaiH'jgcn Cileiehnchtem 9 und 10 nclieferten Komponenten, und zwar für die .v-Komponen.c in der Ausglcchscbcne EE. welche mil lL· hezeichnet ist, und für die Ausuleichsebene ER, welehe mil ERx' bezeichnet ist. Die Schallu.^sanordnung für die andere Komponenten, d. h/für die y-Komponenten der beiden Ausglciehscbencn, ist in Reicher Weise aufgebaut

" Über Verstärker 11. 12 wird, wie es in F i ι;. 3 dargestellt ist, vorzugsweise Über Dioden die PoIarität der Meßspannungen der Komponenten ELx' und ERx' für die rechte und linke Aus-leichsebene festgestellt. Bei negativer Spannung der Ausgan«swerte EL₁ und ER ,"der Verstärker Π und 12 werden diese direkt zu Verstärkern 13 bzw. 14 weitergelcitet. Das bedeutet, daß bei negativer Polarität der Ausgangswerte der Verstärker 11 und 12 ein Unwuchtausgleich in den äußeren Ausglcichsebcncn EL und ER möglich ist.

Haben jedoch diese Ausgangswerte der Verstärker 11 und 12 positive Polaritäten, so bedeutet dies, daß ein Ausgleich in diesen Ebenen nicht möglich ist. Diese positiven Spannungen werden dann einer Rerheneinhcit 15 zugeleitet, die die Umrechnung auf <ji_e jeweiligen Ersatzebenen, in denen ein Ausgleich möglich ist, durchführt.

In der Fig. 4 ist die Recheneinheit 15 im cinzclnen beschrieben.

Die positiven Spannungen EL., und ER.,, welche Unwuchtkomponenten in den Auselcichscbcnen EL' und ER' bedeuten, die in diesen "Ausgleichsebcnen nicht ausgeglichen werden können, werden der Rccheneinheit 15 eingegeben. Diese führt eine Umrechnung auf die jeweiligen Ersatzebenen nach dem folgenden Gleichungssystem durch:

EL., + ER₂ + EM₁ + ER₃ = 0
EM₁ · a + ER₃ ■ 1 + ER., -1=0

Für die Umrechnung werden Verstärker 16 und 17 verwendet, wobei der Abstand «, d. h. der Mittelabstand an einem Potentiometer 18 eingestellt werden kann. Die Ausgänge der beiden Verstärker 16 und 17 werden durch die Einstellung des Potentiometers 18 beeinflußt. Nach der Umrechnung liegt am Ausgang des Verstärkers 16 der Spannungswert EM₁ und am Verstärker 17 der Spannungswert £/?., an. Der Wert EM₁ wird direkt für den Ausgleich in der bzw. den Ersatzmittelebenen EM verwendet und wird über einen Verstärker 20 an einen entsprechenden Ausgang gelegt.

Wenn der Spannungswert ER_;l einen negativen Wert aufweist, d. h. eine ausgleichbare Größe darstellt, wird dieser Spannungswert ER_x über einen Verstärker 19 direkt als Spannungsvvert ER^ dem Wert EA₁ im Verstärker 14 (Fig. 3) hinzuaddiert. Es ergeben sich in diesem Fall sowohl für die Ersatz-

mittelebenen als auch für die Ausgleichsebene ER entsprechende elektrische Größen, mit denen im vorliegenden Beispiel die .v-Komponcnte der Unwucht ausgeglichen werden kann.

Bei den Verstärkern 16, 17, 19, 20, 22 und 23 handelt es sich um invertierende Verstärker.

Falls der Spannungswert £/?., eine positive Polarität aufweist, d. h. eine elektrische Größe darstellt, die anzeigt, daß die betreffende Unvvuchtkomponentc in der Ausgleichsebene ER nicht ausgeglichen werden kann, werden in der Recheneinheit 15 im Zusammenhang mit den Verstärkern 13 und 14 folgende Rechenvorgänge durchgeführt:

EM = EM₁ -I- ER_x ·

EL = EL_x + ER_x ■ 1

λ^α

ER = ER₁ I- ER₅

Die vorstehenden Beziehungen stellen die Spannungsvverte für die beiden äußeren Ausgleichsebenen EL und ER und für die Ausgleichsmitlelcbenen EM dar. Der Unwuchtausgleich erfolgt hierbei höchstens in zwei dieser Ebenen.

Der positive Spannungswert £/?., gelangt über den Verstärker 19 zu einem Verstärker 21, der mittels des Spannungsteilers 22, an dem der Wert α eingestellt werden kann, den Wert E/?, · — ermittelt.

Dieser umgerechnete Wert ER_x ■ —wird im Verstärker 20 dem Wert EM_x für die Ersatzmitlelebenen hinzuaddiert und kommt als endgültiger Wert für die Ersatzmittelebenen EM zur Anzeige. Außerdem wird der am Ausgang des Verstärkers 21 erscheinende

Wert ER,

über einen Verstärker 23 dem Wert

EL₁ für die linke äußere Ausgleichsebene hinzuaddiert. Am Ausgang des Verstärkers 23 liegt dann

ein Spannungswert ER_x ( l]. Dieser Wert wird

zusammen mit dem Spannungswert EL₁ in den Verstärker 13 (Fig. 3) eingegeben und für die Anzeige und den Wuchtausgleich in der linken äußeren Ausgleichsebene EL verwendet.

Auf diese Weise kann man für die beiden äußeren Ausgleichsebcnen EL, ER und für die beiden Ausgleichsmitielebcncn EM die entsprechenden Werte für den Ausgleich der .v-Komponente der Unwuchl gewinnen. Für die v-Komponente wird ein identi-

scher Aufbau der Schaltungsanordnungen in der F i g. 3 und 4 verwendet. Der Unwuchtausgleich kanr manuell oder automatisch anschließend durchgeführi werden.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

7 s IQ •y r r·,.) O \J Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung für Aiiswuchtmasehiiien zum Beseitigen von Unwucliten an Rotoren, die ilen Unwuchtausgleich nur in konstruktiv vorgegebenen Ausgleichsebenen und begrenzten Winkelbercichen zulassen, mil einem elektrischen Rahmen, der die Unwuchtwerte aui die konstruktiv vorgegebenen Ausgleichsebenen umrechnet und bei Vorliegen von in einer Ausgleichsebene nicht ausgleichbaren Unwuchtweiten in Form von elektrischen Größen einer bestimmten Polarität diese auf Ersatzmitldebenen und/oder die anderen Ausgleichsebenen umrechnet, dadurch gekennzeichnet, daß bei nicht für den Unwuchtausgleich in einer Ausgleichsebene geeignetem Ausgangswert (EIi_n) eines ersten invertierenden Verstärkers (17), der eine der einen Ausgleichscbene (EIi) zugeordnete, einen nicht ausgleichbaren Unwuchtwert darstellende elektrische Meßgröße (ER.,) an seinem Eingang empfängt, dieser Ausgangswert (ZT/?.j) über einen zusätzlichen invertierenden Verstärker (21), dessen Ausgangswert in Abhängigkeit vom Abstand der Ersatzmittelebcne (EM) von einer der Ausgleichsebenen (EL bzw. ER) beeinflußt ist, sowohl einem für den Unwuchtausgleich in der Ersatzmittelebene (EM) verwendeten Ausgangswert (EM₁) eines invertierenden Verstärkers (16), an dessen Eingang der den nicht ausgleichbaren Unwuchtwerten der anderen Ausgleichscbene (EL) darstellenden elektrischen Meßgröße (EL.,) der Ausgangswert (£/?.,) des ersten invertierenden Verstärkers (17) zugemischt wird, als auch gegebenenfalls über einen Verstärker (23) der elektrischen Meßgröße (EL₁), welche für den Ausgang in der anderen Ausglcichsebene (EL) bestimmt ist, zuaddiert wird.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Beeinflussung der Ausgänge der invertierenden Verstärker (16, 17, 21) in Abhängigkeit vom Abstand der Ersatzmittelebene (EM) von einer der Ausgleichsebenen (EL, ER) Spannungsteiler (18, 22) vorgesehen sind.

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungsteiler (18, 22) als Potentiometer ausgebildet sind.