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"Auswuchtmaschine, deren Antriebsmotor als träger für den aus-
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zuwuchtenden Drehkörper dient." sie erfindung betrifft eine Auswuchtmaschine
für Jrehkörper, wie Kraftfahrzeug-, Flügel- und Schwungräder, Schleifscheiben u.a.m.
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bekanntlich besteht eine Auswuchtmaschine für Drehkörper in der Regel
aus einem Antrieb, z.B. einem elektrischen rotor mit oder ohne Untersetzungsgetriebe,
der über eine Kupplung Jnib dem auszuwuchtenden Drchkörper verbunden ist, welcher
von einem aar dazu geeigneter Tragelemente erhalten wird, zwischen denen er angeordnet
ist.
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leistens erregen die durch die Unwuchten des Drehkörpers hervorgerufenen
Schwingungen die Meßgeräte der Schwingungsamplitude oder Kraftwandler, welche das
durch die schwingung erzeugteelektrische signal einer Meßvorrichtung zuleiten, in
der dasselbe elektrische Signal zweckentsprechend verarbeitet wird, um Größe und
Lage der Unwucht im Drehkörper zu erkennen.
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Die Konstruktionsart erscheint als die einzig mögliche, wenn der Drehkörper
zwischen beiden Tragelementen drehen mu(, wie es ewöhnlich bei axial ziemlich lang
ausgedehnten Drehkörpern, wie Turbinenläufern der Fall ist.
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enn jedoch die Drehkörper eine kleinere Axiallänge aufweisen, so daß
sie einseitig befestigt werden können, wie bei Kraftfahrzeug-, Hlügel- und Schwungrädern,
dchleifscheiben usw., ist es angebracht und zuweilen notwendig (etwa wenn die Nabenbohrung
des Drehkörpers blind ausgebildet ist) solche Drehkörper fliogend an den Tragelementen
anzubringen. In solchem Fall ist zwischen den Tragelementen nur eine rotierende
i.ilfswelle gelaert, die zwischen Antriebsmotor und Drehkörper als Verbindung dient.
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Den erwähnten Lösungen haftet der Nachteil an, daß die Verbindungsglieder
zwischen rotor und Drehkörper (z.3. Kardangelenk, Hiementrieb, Zahnräder, Hilfsträger
und Hilfswellen) parasitische Schwingungen hervorrufen, die eine störende Wirkung
auf die durch die Meßgeräte ermittelten Meßwerte ausüben.
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Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer Auswuchtmaschine für
Drehkörper, bei der keine Verbindungsglieder zwischen Antriebmotor und auszuwuchtendem
Drehkörper vorgesehen sind, so daß die durch dieselben verursachten Störungen beseitigt
sind.
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Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Auswuchtmaschine für
Drehkörper gelöst, die aus einem elektrischen Motor und einem Unterbau besteht,
welcher sotor mit einer Antriebswelle versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß
der auszuwuchtende Drehkörper auf dieser Welle fliegend aufgebracht ist und daß
zwischen dem Motor und dem Unterbau eine Verbindungs- und rrragbau gruppe eingebaut
ist, die als Ilauptbauglied zumindest einen Kraftwandler umfaßt, der dazu geeignet
ist, jede von einer Unwucht des aussuwuchtenden Drehkörpers verursachte Kraftänderung
in ein elektrisches Meßsignal umzuwandeln.
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Aufgrund der Eigenart des Kraftwandlers, der bekanntlich ein im wesentlichen
steifes Element darstellt, das daher dazu geeignet ist, ausschließlich relative
Bewegungen seiner Bestandteile zuzulassen, die eine äußerst geringe Amplitude aufweisen
(für ein typisches Beispiel eines Kraftwandlers, nämlich des piezoelek-'trischen,
kann auf die Abhandlung von L. 3uzzi, Equilibratura ("Auswuchtung"), CEMB Verlag,
Seite 311-313 verwiesen werden), ist jede Bewegung des Motors und gegebenenfalls
seines Gestells praktisch verhindert, so daß der Einfluß der Trägheitskräfte auf
das erzeugte Signal gleich Null ist. Da keine Verbindungsglieder zwischen Motor
und Drehkörper vorhanden sind, ist natürlic auch das Auftreten störender parasitischer
ochwingungen unmöglich. Demnach können ausschließlich die von dem auszuwuchtenden
Drehkörper verursachten Kraftänderungen - wie erwünscht -das elektrische IWIeßsignal
beeinflussen, das dann von einem dazu geeigneten, an sich bekannten Meßgerät verarbeitet
wird.
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Wenn auch manchmal ein einziger Kraftwandler ausreichen kann,
ist
meistens der einsatz von zwei zweckentsprechend angeordneten Kraftwandlern vorgesehen,
die genaue Informationen über die Art der Unwucht liefern und insbesondere die Ausbesserung
auf zwei oder mehr ebenen des Drehkörpers ermöglichen.
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Der bzw. die Kraftwandler können von jeder beliebigen, bekannten Bauart
sein, z.B. magnetostriktiv, mit piëzo elektrischen kristallen, mit Halbleitern u.a.m.
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Ihre Anordnung kann auf verschieaene Weisen vorgesehen werden.
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Eine bevorzugte Anordnung, die weiter unten näher beschrieben wird,
sieht die Aufstellung zweier wandler auf einer zur Drehachse des Motors parallel
verlaufenden Achse vor, wobei geeignete kittel für einen passenden Druck zwischen
ltlotor und Wandler sorgen. Somit ist bei jeglicher Betriebsbedingung der erforderliche
Kontakt gesichert.
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Die Lagerung des Motors kann an den Wellenlagern oder mittels der
Füße des Gehäuses oder auch mit einem zum Motor gehörenden Stirnflansch erfolgen.
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An der Antriebswelle des so gelagerten rotors kann schließlich ohne
weiteres ein Phasenerzeuger zur Bestimmung der Winkelstellung der Unwucht angeschlossen
werden, wie insbesondere in der in USA z.Zt. schwebenden, deutschen Patentanmeldung
Nr. 724.375 (r 26 39 268.7) beschrieben, die am 17. 9. 1976 (30. 8. 19'76) auf den
Namen des Anmelders der vorliegenden Patentanmeldung eingereicht wurde.
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Die Merkmale der erfindung gehen aus nachfolgender, ausführlicherer
Beschreibung einiger praktischer Ausführungsformen klarer hervor, die in der neiliegenden
Zeichnung als Beispiele dargestellt
werden.
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Es zeigt: Fig. 1 eine schematische Vorderansicht der erfindungsgemäßen
Auswuchtmaschine, Fig. 2 eine Seitenansicht derselben Auswuchtmaschine, Fig. 3 eine
Seitenansicht einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine,
Fig. 4 die Vorderansicht einer dritten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine,
Fig. 5 eine Seitenansicht der Auswuchtmaschine von Fig. 4, Fig. 6 die Vorderansicht
einer weitcren Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine, Fig. 7 eine
Seitenansicht der Auswuchtmaschine von Fig. 6, und Fig. 8 einen waagerechten schnitt
durch die Auswuchtmaschine von Fig. 6 und 7 nach Linie Vill - VIII I von Fig. 7.
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Die in Fig. 1 und 2 gezeigte Auswuchtmaschine umfaßt einen Slektromotor
1, der mit einer Antriebswelle 2 versehen ist, auf der der auszuwuchtende Drehkörper
3 fliegend aufgebracht ist.
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An der einen Seite des Elektromotors ruhen zwei der Füße 4 des Gehäuses
auf je einem Kraftwandler 5, welche oeide auf einem Untcrbau 6 liegen, während an
der anderen Seite zwei weitere, ähnliche Füße auf zwei Scharniergelenken ruhen,
die ebenfalls am Unterbau 6 befestigt sind.
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i;in elastisches blatt U ig. 2) verbindet den beweglichen Teil der
Scharniere 7 mit einem ausladenden Gestell 9 in Form eines
umgekehrten
L, an dem eine Feder 10 abgestützt ist, die auf das itotorgehäuse 1 einen Druck
ausübt.
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Dank dieser Anordnun dienen die beiden Kraftwandler 5 als hauptsachliche,
im wesentlichen steife Verankerungen für den Motor 1, so daß sie in der Lag sind,
die von der Unwucht des auszuwuchtenden Drehkörpers verursachten Kraftänderungen
in eine elektrisches Meßsignal zu verwandeln (das nachträglich von einer dazu geeigneten,
an sich bekannten Meßvorrichtung verarbeitet wird).
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Das federnde Blatt 8 hat lcdig-lich dit Aufgabe, eine Verschiebung
des gesamten Motors zu verhindern, während die Feder 10 die Ausgabe erfüllt, den
Elektromotor in dichter Berührung mit den lvraftwandlern 5 und den Gelenken 7 zu
halten, auch wenn zentrifugale Umwuchtkräfte bestrebt sein sollten, den Motor anzuheben.
Wenn das Motorgewicht höher ist als die Fliehkraft der voraussichtlich größten Unwucht,
ist diese Feder überflüssig.
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In der in Fig. 3 dargestellten Ausführungsform, bei der die entsprechenden
ähnlichen Bauteile mit gleichen Nummern wie in Fig.
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1 und 2 bezeichnet sind, ruhen zwei Füße des Motors 1 ebenfalls auf
einzelnen, am Unterbau 6 befestig-ten Kraftwandlern 5, während die weiteren zwei
Füße an einem Gelen befestigt sind, das aus einem in 12 angelenkten Arm 11 besteht,
auf welchen eine um einen am Unterbau angelenkten lialter 14 gewickelte Feder 13
cinwirkt. Ähnlich wie die bereits oben beschriebene Feder 10, erfüllt die Feder
13 den zweck, eine Bewegung des rotors zu verhindern, wobei jedoch der Motor frei
ist, die Unwuchtkräfte den Kraftwandlern 5 zu übertragen.
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Eine weitere mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine
wird
in Fig. 4 und 5 gezeigt, bei der die Füße 4 des Motors 1 seitlich an einem Rahmen
15 befestigt sind, der aus zwei steifen, ausladenden, die om eines umgekehrten L
aufweisenden Gestellen 16 besteht, die durch eine Lasche 17 miteinander verbunden
sind. uber ein Paar federnde blätter 18 ist der Rahmen 15 samt Motor 1 an einem
zweiten Tragrahmen 19 aufgehängt, welcher ebenfalls aus zwei steifen, ausladenden,
die Form eines umgekehrten L aufweisenden durch eine Lasche 21 miteinander fest
verbundenen Gestellen 20 besteht. Der tragrahmen 19 ist seinerseits an einer Grundplattc
22 befestigt, die auf dem Unterbau 6 liegt. Zwischen den Rahmen 15 und 19 sind zwei
am Tragrahmen 19 befestigte Kraftwandler 5 aneordnet, mit welchen der Rahmen 15
samt rotor 1 dank der Wirkung einer Feder 23 in Berührung gehalten wird.
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Diese Anordnung bietet den Vorteil, daß die beiden Kraftwandler das
Gewicht des rotors 1 und des Drehkörpers 3 nicht auszuhalten brauchen, sondern nur
die Unwuchtkräfte und die stetige elastische 3elastung durch die Federn 23.
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Die Blätter 18 sperren die stellung des Motors in Langs- und oenkrechtrichtung,
obgleich ihre Aufgabe dic eines Gelenks ist, das die Unwuchtkräfte auf' die Kraftwandler
überträgt. Ihre ederkraft muß so bemessen sein, daß die auf die .;raftwandler übertragenen
Unwuchtkräfte nicht in fühlbarem Maß gedämpft werden.
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In Fig. 4 ist auch ein Phasenerzeuger allgemein mit 24 bezeichnet,
dessen beweglicher eil 25 direkt auf einer Verlängerunfg der Motorwelle aufgebracht
ist, während der feste Teil 27 an der Grundplatte 22 befestigt ist. Dieser 1'hasenerzeuger
hat die
Aufgabe, ein von der Winkelstellung der Motorwelle 2 und
somit des Drehkörpers 3 abhängiges elektrisches signal zu erzeugen, das zusammen
mit dem Signal der Kraftwandler 5 die Möglichkeit bietet, auf bekannte Weise Wert
und Versetzung der Unwuchten des Drehkörpers zu bestimmen. Der Phasenerzeuger und
das diesen einschließende Meßgerät können nach der Bauart sein, die in der vorgenannten,
deutschen USA-Patentanmeldung Nr. 724.375 (P.26 39 268.7), eingereicht am 17. 9.
1976 (30. 8. 1976) auf den atmen desselben Anmelders der vorliegenden l'atentanmeldung
beschrieben ist.
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Schlieljlich wird eine weitere z.V't. bevorzugte Ausführungsform der
erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine in den itlig. 6, 7 und 8 dargestellt, bei der
die Füße 4 des Motors mittels Schrauben 28 an einer tragplatte 29 befestigt sind,
welche auf zwei Eraftwandlern liegt und mittels eines Schraubenbolzens 30 mit Gegenmutter
32 daran befestigt ist, welcher Schraubenbolzens den dritten Auflagepunkt bildet
und dank seinemEinbauspiel und seiner Tachsiebigkeit praktisch als elastisches Gelenk
arbeitet. Ein federndes Blatt 31 wirkt auf die latte 29 mit der Aufgabe, eine statische
Vorspannkraft auf die Kraftwandler 5 zu übertragen; sie kann aber entfallen, falls
das Motorgewicht höher ist als die Fliehkraft der größten vorsehbaren Unwucht.
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L e e r s e i t e