DE3232542A1 - Method and circuit arrangement for controlling the unbalance compensation operation on rotary bodies - Google Patents

Method and circuit arrangement for controlling the unbalance compensation operation on rotary bodies

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DE3232542A1 DE19823232542 DE3232542A DE3232542A1 DE 3232542 A1 DE3232542 A1 DE 3232542A1 DE 19823232542 DE19823232542 DE 19823232542 DE 3232542 A DE3232542 A DE 3232542A DE 3232542 A1 DE3232542 A1 DE 3232542A1
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Abstract

A method and a circuit arrangement for controlling the unbalance compensation operation on rotary bodies, in which material for the compensation is available only at compensating points present within certain angular ranges, by polar material removal by means of a material-removal tool, e.g. a concave milling cutter, put onto the rotary body as a function of the unbalance angular position determined and fed radially or axially as a function of the size of the unbalance, in the course of which, in order to correct the non-linear interrelationship between the feed of the material-removal tool and the material removal in different angular positions, the feed path is controlled as a function of the angular difference between the unbalance angular position and the compensating points, which angular difference is formed in a difference former (12) connected downstream of an electronic measuring system (3). <IMAGE>

Description

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung des Un- Method and circuit arrangement for controlling the

wuchtausgleichsvorgangs an Rotationskörpern Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs I und eine Schaltungsanordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 5. Balancing process on bodies of revolution The invention relates to a method according to the preamble of claim I and a circuit arrangement according to the preamble of claim 5.

Durch die Veröffentlichung der Firma Schenck vom April 1982 "Auswuchtmaschine für Kollektoranker - baureihe 400 KBTU" Bild 7 ist es bekannt, bei Rotationskörpern, bei denen nur begrenzt Material für den Ausgleich zur Verfügung steht, einen polaren Unwuchtausgleich mittels eines Konkavfräsers durchzuführen ohne Rücksichtnahme auf die Nutteilung des Rotors.Through the publication of the Schenck company in April 1982 "Balancing machine for collector anchors - series 400 KBTU "Fig. 7 it is known that with bodies of revolution, for which only limited material is available for compensation, a polar one Carry out unbalance compensation by means of a concave cutter without taking into account the slot pitch of the rotor.

Hierbei bleibt unberücksichtigt, dal3 in Umfangsrichtung des Rotationskörpers, insbesondere wenn es sich um Elektromotorenanker handelt, bei gleichem Vorschubweg bzw. gleicher Frästiefe eine Nichtlinearität der Ausgleichswirkung in unterschiedlichen Winkelpositionen, in denen das Ausgleichswerkzeug auf den Rotationskörper aufgesetzt wird, auftritt.It does not take into account that in the circumferential direction of the body of revolution, especially if it is an electric motor armature, with the same feed path or the same milling depth, a non-linearity of the compensation effect in different Angular positions in which the compensation tool is placed on the body of revolution will occur.

Aus den deutschen Patentschriften 2 031 177 und 1 965 090 sind Anordnungen zur Steuerung und Beendigung des Unwuchtausgleichsvorganges an Rotationskörpern in radialer Richtung bekannt, die den nichtlinearen Zusammenhang zwischen radialem Vorschub des Ausgleichswerkzeugs und die Wirkung des Unwuchtausgleichsvorganges in radialer Richtung durch entsprechende Schaltungen berücksichtigen.Arrangements are made in German patents 2,031,177 and 1,965,090 for controlling and ending the unbalance compensation process on rotating bodies known in the radial direction, the non-linear relationship between radial Feed of the compensation tool and the effect of the unbalance compensation process take into account in the radial direction by appropriate circuits.

Diese Anordnungen sind jedoch nicht geeignet, die Ungenauigkeiten beim polaren Unwuchtausgleich durch Materialabnahme bei Rotationskörpern, bei denen nur begrenzt Material für den Ausgleich zur Verfügung steht, zu beseitigen, weil hier die Nichtlinearität in Umfangsrichtung des Rotationskörpers auftritt, die zu einem ungenauen Unwuchtausgleich führt.However, these arrangements are not suited to the inaccuracies in the case of polar unbalance compensation through material reduction in rotating bodies, in which only limited material is available for compensation, because of eliminating here the non-linearity occurs in the circumferential direction of the rotation body, which too leads to inaccurate unbalance compensation.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren und eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Unwuchtausgleichsvorgangs an Rotationskörpern der eingangs genannten Art zu schaffen, bei denen die Ausgleichswirkung bei gleichem radialem oder achsialem Vorschubweg des Ausgleichswerkzeugs unabhängig von der Winkelposition des Ausgleichswerkzeugs gegenüber den Ausgleichsstellen und somit ein genauer Unwuchtausgleich gewährleistet wird.The object of the invention is therefore to provide a method and a circuit arrangement to control the unbalance compensation process on the rotating bodies of the aforementioned Creation of a type in which the compensating effect is equal to the radial or axial Feed path of the compensation tool independent of the angular position of the compensation tool with respect to the compensation points and thus an exact unbalance compensation is guaranteed will.

Diese Aufgabe wird bei dem dem eingangs genannten Verfahren und bei der eingangs genannten Schaltungsanordnung durch die Merkmale der kennzeichnenden Teile der Ansprüche 1 und 3 gelöst.This task is carried out in the method mentioned at the beginning and in the circuit arrangement mentioned above by the Features of the characterizing parts of claims 1 and 3 solved.

In den Unteransprüchen sind vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung angegeben.The subclaims contain advantageous developments of the invention specified.

Durch die Erfindung wird die Unwucht unabhängig von der Winkelpositionierung des Ausgleichswerkzeugs bzw. der Ausgleichswerkzeuge in bezug auf die für den Ausgleich geeigneten Ausgleichsstellen am Rotationskörper in ausreichender Genauigkeit ausgeglichen.The invention makes the imbalance independent of the angular positioning of the compensation tool or tools with respect to the compensation suitable compensation points on the rotating body balanced with sufficient accuracy.

Die Schaltungsanordnung zur Durchführung des zuvor genannten Verfahrens zeichnet sich dadurch aus, daß eine Steuerung vorhanden ist, die abhängig von der Winkeldifferenz zwischen den für den Ausgleichsstellen und der Unwuchtwinkellage eine Korrekturgröße bereithält, die der errnittelten Unwuchtgröße und/ oder der Unwuchtphasenlage hinzuaddiert wird.The circuit arrangement for carrying out the aforementioned method is characterized by the fact that there is a control that depends on the Angular difference between the compensation points and the unbalance angle position provides a correction variable that corresponds to the imbalance size and / or the The unbalance phase position is added.

Die Erfindung wird anhand der beiliegenden Figuren näher erläutert. Es zeigt: Fig. 1 einen auf einen Rotationskörper aufgesetzten Konkavfräser und Fig. 2 in vereinfachter Form eine Schaltungsanordnund zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.The invention is explained in more detail with reference to the accompanying figures. It shows: FIG. 1 a concave milling cutter placed on a body of revolution and FIG Fig. 2 shows, in simplified form, a circuit arrangement for implementing the invention Procedure.

In der Figur 1 ist als Ausgleichswerkzeug ein Konkavfräser 18 auf einen Rotationskörper, der als Elektromotoranker 19 ausgebildet ist, aufgesetzt. Aus dieser Figur ist zu ersehen, daß in unterschiedlichen Winkellagen bei gleichem Vorscnubweg in radialer oder achsialer Richtung an den die Ausgleichsstellen bildenden Polen des Elektromotorankers 19 unterschiedliche Materialmengen, welche in der Figur schraffiert dargestellt sind, abgetragen werden. Hieraus ergibt sich eine tSinkelabhängigkeit der Unwuchtausgleichswirkung für Ausgleichswerkzeuge, deren auf den Rotationskörper aufgesetzte Materialabtragungsfläche ein Profil aufweist, das eine andere Form aufweist als der Umriß des Rotationskörpers.In FIG. 1, a concave milling cutter 18 is used as a compensating tool a rotary body, which is designed as an electric motor armature 19, is placed. From this figure it can be seen that the same in different angular positions Vorscnubweg in the radial or axial direction at the compensation points Poles of the electric motor armature 19 different amounts of material, which in the figure are shown hatched, are removed. This results in a t angle dependence the unbalance compensation effect for compensation tools, their on the rotating body applied material removal surface has a profile that has a different shape than the outline of the solid of revolution.

In der Figur 2 ist eine Schaltungsanordnung zur Steuerung des Unwuchtausgleichsvorgangs als Ausführungsbeispiel der Erfindung schematisch in einem Blockschaltbild dargestellt, wobei die Meßwertverarbeitung mit analogen oder digitalen Mitteln erfolgen kann.FIG. 2 shows a circuit arrangement for controlling the unbalance compensation process as an embodiment of the invention shown schematically in a block diagram, the measured value processing can be done with analog or digital means.

In einer nicht näher dargestellten Auswuchtmaschine werden die Unwuchtwerte für eine oder mehrere Ebenen mittels bekannter Meßwertaufnehmer 1 und 2 aufgenommen und einer Meßelektronik 3 weitergeleitet, die die Unwucht nach Größte und Richtung errnittelt. Eine Abtasteinrichtung 4, z. B. ein Induktivgeber, tastet die Ausgleichsstellen des Rotationskörpers in bekannter Weise ab und leitet die Werte der Meßelektronik 3 weiter. Einer dieser Impulse oder ein zu ihm in festem Phasenbezug stehendes Signal wird als Phasenbezugssignal zur Ermittlung der Unwuchtwinkellage herangezogen.In a balancing machine, not shown in detail, the unbalance values recorded for one or more levels using known transducers 1 and 2 and a measuring electronics 3 forwarded, the unbalance according to size and direction figured out. A scanning device 4, e.g. B. an inductive sensor, scans the compensation points of the rotating body in a known manner and transmits the values of the measuring electronics 3 next. One of these impulses or a signal with a fixed phase relation to it is used as a phase reference signal to determine the unbalance angle position.

6Nm Ausgang 5 der Meßelektronik 3 steht die Unwuchtgröße und dm Ausgang 6 die Unwuchtphasenlage an. Die Unwuchtgröße kann an einem Anzeigegerät 7 und die Unwuchtphasenlage an einem snzeigegerät 8 analog oder digital angezeigt werden.6Nm output 5 of the measuring electronics 3 is the unbalance size and the output 6 indicates the unbalance phase position. The unbalance size can be on a display device 7 and the The unbalance phase position can be displayed in analog or digital form on a display device 8.

I)ie Gröl3e und Phasenlage der Unwucht werden einem Komponentenrechner 9 weitergeleitet. An einem Wahischalter 10 kann die Komponentenzahl abhängig von der Lamellenzahl, wenn es sich beim Rotationskörper um einen Elektromotorenanker handelt, z. b. von 3 bis 99 eingestellt und einem Speicher 11 eingegeben werden. Abhängig von dem eingestellten Wert werden Komponenten K und K des Unwuchtvektors im Komponen-1 2 tenrechner ermittelt. Die Unwuchtphasenlage befindet sich innerhalb des durch die Komponenten K1 und K2 gebildeten Sektors.I) The size and phase position of the imbalance are recorded in a component computer 9 forwarded. On a selector switch 10, the number of components can depend on the number of lamellas if the rotating body is an electric motor armature acts, e.g. b. from 3 to 99 and entered into a memory 11. Components K and K of the unbalance vector are dependent on the set value determined in the component computer. The unbalance phase position is within that formed by components K1 and K2 Sector.

Die Phasenlage der errechneten Komponenten K und 1< 1 2 werden einem Differenzbildner 12 eingegeben, dem gleichzeitig die Phasenlage der Unwucht zugeleitet wird.The phase position of the calculated components K and 1 <1 2 will be entered a difference generator 12, which at the same time the phase position of the imbalance is forwarded.

Aus der Winkeldifferenz von Sektormitte zur Unwuchtphasenlage wird in dem Differenzbildner 12 der Absolutwert nach der Gleichung: errechnet, wobei U die Winkel- bzw. Phasen lage der Unwucht bedeutet.From the angular difference from the center of the sector to the phase position of the unbalance, the absolute value is obtained in the difference calculator 12 according to the equation: calculated, where U the angular or phase position of the unbalance means.

Aus diesem Wert wird über eine nichtlineare Funktion, in welche die Form, z. b. konkave Form, des Ausgleichswerkzeugs, die Abmessungen des Rotationskörpers und die Anzahl und Form der Ausgleichsstellen des Rotationskörpers eingehen, in dem Rechner 13 eine für die Vorschu-bgröße uld/oder der Winkelpositionierungseinrichtung der Materialab7ahmeeinrichtung zu berücksichtigende Korrekturgröße gewonnen und in dem nachgeordneten Addierer 14 dem Betrag der Unwuchtgrt 3e bzw. in dem Addierer 17 dem Betrag der Unwuchtphasenlage hinzuaddiert. Zur Ermittlung der Korrekturgröße für die Winkelpositionierung des Ausgleichswerkzeugs wird noch del ermittelte Winkelwert der Unwucht dem Rechner 13 eingegeben.From this value a non-linear function is used, in which the Shape, e.g. b. concave shape, the compensation tool, the dimensions of the rotational body and the number and shape of the compensation points of the rotational body are included in the computer 13 one for the feed size uld / or the angular positioning device the correction variable to be taken into account by the material removal device and in the downstream adder 14 the amount of the unbalanced mass 3e or added in the adder 17 to the amount of the unbalance phase position. For investigation the correction variable for the angular positioning of the compensation tool is still del entered angular value of the unbalance into the computer 13.

Da sich die Werte von Unwuchtgröße und -phasenlage gegenseitig beeinflussen, werden in einem Iterationsverfahren die Korrekturgrößen in dem Rechner 13 so lange errechnet, bis die gegenseitige Beeinflussung einen vorgegebenen, kleinsten Grenzwert erreicht hat. Dieser kleinste Grenzwert wird vorgegeben in Abhängigkeit von der zugelassenen Toleranz.Since the values of the unbalance size and phase position influence each other, the correction variables in the computer 13 are so long in an iteration process calculated until the mutual influence has reached a specified, smallest limit value has reached. This smallest limit value is specified as a function of the permitted tolerance.

Der Betrug des Addierers 14 kann nachfolgend z. B. noch einem be:annten Fräskurvenentzerrer 15 und einer RadiusreduzierJng-Schaltung 16 weitergeleitet werden, die den nichtlinearen Zusammenhang der Ausgleichswirkung bei unterschiedlichen Frästiefen herstellen.The fraud of the adder 14 can subsequently e.g. B. another famous one Milling curve equalizer 15 and a RadiusreduzierJng circuit 16 are forwarded, the non-linear correlation of the compensation effect with different milling depths produce.

Der Ausgangswert der Schaltung 16 dient dann in bekannter Weise zur Steuerung einer nicht näher dargestellten Materiallbnahmeeinrichtung und der Ausgangswert des Addierers 17 zur Steuerung der Winkelpositionierungseinrichtung.The output value of the circuit 16 is then used in a known manner Control of a material removal device, not shown, and the output value of the adder 17 for controlling the angular positioning device.

Der aus der Unwuchtphasenlage relativ zur Komponentenlage gewonnene Korrekturfaktor kann auch so aufbereitet werden, daß er anstatt dem Betrag der Unwuchtgröße auch direkt dem Vorschub der Materialabnahmeeinrichtung hinzuaddiert wird.The one obtained from the unbalance phase position relative to the component position Correction factor can also be prepared in such a way that it is used instead of the amount of the unbalance size is also added directly to the feed rate of the material removal device.

Des weiteren ist es möglich, direkt aus der Winkeldifferenz der von der Abtasteinrichtung 4 gewonnenen Impulse und der Unwuchtwinkellage Korrekturwerte zu errnitteln, die dann nachfolgend der Unwuchtgröße bzw. dem Vorschub der Materialabnahmeeinrichtung und/oder der Unwuchtphasenlage hinzuaddiert werden.It is also possible to calculate directly from the angle difference of the scanning device 4 obtained pulses and the unbalance angle position correction values to calculate, which then follows the unbalance size or the advance of the material removal device and / or added to the unbalance phase position.

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Claims (7)

Verfahren und Schaltungsanordnung zur Steuerung des Unwuchtausgleichsvorgangs an Rotationskörpern Patentansprüche: 1. Verfahren zur Steuerung des Unwuchtausgleichsvorgangs an Rotationskörpern, bei denen nur an in bestimnten Winkelbereichen vorhandenen Ausgleichsstellen Material für den Ausgleich zur Verfügung steht, durch polare Materialabnahme mittels eines in Abhängigkeit von der ermittelten Unwuchtwinkellage auf den Rotationskörper aufgesetzten und in Abhängigkeit von der Unwuchtgröße radial oder achsial verschobenen Materialabnahmewerkzeugs, z. B. eines Konkavfräsers, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß zur Korrektur des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen dem Vorschub des Materialentnahmewerkzeugs und der Materialentnahrne in unterschiedlichen Winkellagen der Vorschubweg in Abhängigkeit von der Winkeldifferenz zwischen der Unwuchtwinkellage und den Ausgleichsstellen gesteuert wird. Method and circuit arrangement for controlling the unbalance compensation process on rotating bodies Patent claims: 1. Method for controlling the unbalance compensation process on solids of revolution, which only exist in certain angular ranges Compensation points Material for compensation is available through polar material decrease by means of a depending on the determined unbalance angle position on the rotational body attached and shifted radially or axially depending on the size of the unbalance Material removal tool, e.g. B. a concave cutter, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that for Correction of the non-linear relationship between the advance of the material removal tool and the material removal in different angular positions of the feed path depending on the angular difference is controlled between the unbalance angle position and the compensation points. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zusätzlich die Winkelpositionierung in Abhängigkeit von der Winkeldifferenz zwischen der Unwuchtwinkellage und den Ausgleichsstellen gesteuert wird.2. The method according to claim 1, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that, in addition, the angular positioning as a function of the angular difference is controlled between the unbalance angle position and the compensation points. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß iterativ die Winkelpositionierung und der Vorschubweg des Materialentnahmewerkzeugs so lange errechnet werden, bis die gegenseitige Beeinflussung eines vorgegebenen kleinsten Grenzwerts erreicht ist.3. The method according to claim 1 or 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t that the angular positioning and the feed path of the material removal tool iteratively are calculated until the mutual influence of a given smallest limit value is reached. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der Unwuchtvektor in zwei Komponenten zerlegt wird und die Winkeldifferenz aus der Winkellage der Sektormitte der beiden Komponenten und der Unwuchtwinkellage gebildet wird.4. The method according to any one of claims 1 to 3, d a d u r c h g e k It is noted that the unbalance vector is broken down into two components and the angular difference from the angular position of the sector center of the two components and the unbalance angle position is formed. 5. Schaltungsanordnung zur Steuerung des Unwuchtausgleichvorgangs an Rotationskörpern, bei denen nur an in bestimnten Winkelbereichen vorhandenen Ausgleichsstellen Material für den Ausgleich zur Verfügung steht zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 mit einer über eine Meßeinrichtung für die Unwuchtwinkellage und Unwuchtgröße an Meßwertaufnehmer angeschlossenen Auswerteschaltung, die in Abhängigkeit von den vorhandenen Ausgleichsstellen, der Unwuchtwinkel lage und uer Unwuchtgröße eine Winkelpositioniereinrichtung und Vorschut einrichtung für das Mater ialabnahrnewerkzeug steuert, d a d u r c n g e k e n n z e i c h n e t, daß sowohl die Vorschubeinrichtung als auch die Winkelpositioniereinrichtung über jeweils einen Addierer (14, 17) angesteuert sind, die beide über einen Korrekturrechner (13) an einen mit der Meßeinrichtung verbundenen Differenzbildner (12) angeschlossen sind, der die Winkeldifferenz zwischen den Ausgleichsstellen und der Unwuchtwinkellage ermittelt.5. Circuit arrangement for controlling the unbalance compensation process on solids of revolution, which only exist in certain angular ranges Compensation points Material for compensation is available for implementation a method according to claim 1 with a measuring device for the unbalance angle position and the size of the unbalance to the evaluation circuit connected to the transducer, which are dependent on of the existing compensation points, the position of the unbalance angle and the size of the unbalance an angular positioning device and feed device for the material removal tool controls that both the feed device and the angular positioning device are each controlled via an adder (14, 17) are both via a correction computer (13) to one with the measuring device connected difference generator (12) are connected, the angle difference between the compensation points and the unbalance angle position determined. 6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t , daß zwischen der Meßeinrichtung (3) und dem Differenzbildner (12) ein Komponentenrechner (9) geschaltet ist, der in Abhängigkeit von der an einem Speicher (11) entsprechend der Ausgleichsstellenanzahl eingestellten Komponentenzahl den gemessenen Unwuchtvektor in zwei Ausgleichskomponenten zerlegt.6. Circuit arrangement according to claim 5, d a d u r c h g e -k e n n z e i c h n e t that between the measuring device (3) and the difference generator (12) a component computer (9) is connected, which depends on the one Storage (11) set according to the number of compensation points Number of components The measured unbalance vector is broken down into two compensation components. 7. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5 oder 6,d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , das der Differenzbildner (12) den Absolutwert aus der Winkeldifferenz zwischen der Sektormitte der Komponenten ( K , K )und der Unwuchtwinkellage 1 2 bildet.7. Circuit arrangement according to claim 5 or 6, d a d u r c h g e k It is noted that the difference generator (12) calculates the absolute value from the angular difference between the sector center of the components (K, K) and the unbalance angle position 1 2 forms.
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