DE3919450A1 - Messvorrichtung zum messen von periodisch sich aendernden kraeften und/oder momenten an sich drehenden rotoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zum Messen von periodisch sich ändernden Kräften und/oder Momenten an sich drehenden Rotoren, insbesondere von Unwuchten oder Ungleich­ förmigkeiten des Rotors, z. B. Reifenungleichförmigkeiten bei Luftreifen, die als Radial-, Lateral- und/oder Tangen­ tialkraftschwankungen ermittelt werden, einer die Kräfte und/oder Momente erfassenden Meßeinrichtung, einer Lagerung für die drehbare Lagerung des Rotors, und einem an einem Fundament ortsfest gelagerten Maschinenbett, welches als gemeinsames tragendes Bauteil für die Meßeinrichtung und die Lagerung des Rotors dient.

Bei Meßvorrichtungen zum Messen von Unwuchten an auszuwuch­ tenden Rotationskörpern oder auch bei Prüfmaschinen zur Prüfung der Gleichförmigkeit von Rotoren, beispielsweise von Luftreifen für Kraftfahrzeugräder, besteht das Maschinenbett, welches als gemeinsamer tragender Bauteil für die Meßeinrich­ tung und die Rotorlagerung dient, in herkömmlicher Weise aus einer hohlen kastenförmigen Schweißkonstruktion aus Stahl, an der auch die Führungs- und Befestigungsmittel für die Bauteile der Meßeinrichtung und Rotorlagerung angeschweißt sind.

Bei den in Rede stehenden Meßvorrichtungen werden Schwingun­ gen von Kräften und/oder Momenten durch die Meßwertaufnehmer der Meßeinrichtungen erfaßt. Diese Schwingungen enthalten neben der Schwingung, die aus der Ungleichförmigkeit bzw. Unwucht des sich drehenden Rotors herrührt, noch eine Reihe von anderen Schwingungsanteilen, die sich störend auswirken. Diese störenden Schwingungssanteile kommen vor allem von außen über das Maschinenbett in die Meßwertaufnehmeranord­ nung. Außerdem erregen während des Meßlaufs der zu überprü­ fende Rotor und mitrotierende Teile Eigenschwingungen des Maschinenbetts, die von dort wiederum in die Meßwertauf­ nehmeranordnung weitergeleitet werden.

Bei den bekannten Meßvorrichtungen der eingangs genannten Art hat daher das Maschinenbett zwar eine Funktion als gemeinsames tragendes Bauteil für die Meßeinrichtung und die Rotorlagerung erfüllt, jedoch wurden dabei Nachteile inso­ fern in Kauf genommen, daß die Weiterleitung von störenden Schwingungen bis in das Meßwertaufnehmersystem nicht unter­ bunden wurden, so daß von außen und auch durch erregte Eigen­ schwingungen des Maschinenbetts Störschwingungen in das Meßwertaufnehmersystem weitergeleitet bzw. induziert wurden.

Aufgabe der Erfindung ist es demgegenüber, eine Meßvorrich­ tung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der durch die Ausgestaltung des Maschinenbetts eine wirkungsvolle Unterdrückung von auf die Meßwertaufnehmer einwirkenden Störschwingungen, die aus Eigenschwingungen des Maschinen­ betts und aus Störschwingungen von außen resultieren, er­ reicht wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Maschinenbett als blockförmiger Formgußkörper, bestehend aus gehärtetem, hochgefülltem Reaktionsharz (Gießharzbeton, Polymerbeton), ausgebildet ist.

Derartige hochgefüllte Reaktionsharze finden als sogenannter Polymerbeton seit Jahrzehnten Anwendung im Hoch- und Tief­ bau, vor allem als Brückenlager, Kabelkanäle und auch im Sanitärbereich sowie in der Abwassertechnik und als Isolato­ ren von Hochspannungsmasten. Gegenüber dem Zementbeton ist beim Polymerbeton der aus dem Zement und Wasser gebildete Zementleim, welcher die Zuschlagsstoffe bzw. Füllstoffe zu­ sammenhält, ersetzt durch das Reaktionsharz und Mehlkorn.

Aus "Werkstatt und Betrieb 115" (1982)5, Seiten 311 bis 316, H. Schulz und R.-G. Nicklau, "Konstruktives Gestalten von Werkzeugmaschinengestellen aus Polymerbeton," ist es zwar bekannt, daß man Polymerbeton bei Werkzeugmaschinengestellen, insbesondere für Schleifmaschinen und Hochgeschwindigkeits­ fräsen, verwendet. Hierbei spielen vor allem Überlegungen hinsichtlich ausreichender Festigkeit, und insbesondere Biege-und Torsionssteifigkeit, sowie das Gewicht eine Rolle.

Bei den in Rede stehenden Meßvorrichtungen, insbesondere Prüfmaschinen, wie Reifenprüfmaschinen und Auswuchtmaschi­ nen, besteht jedoch die Problematik darin, daß Störschwin­ gungen unterdrückt werden, die über das Maschinenbett in die Meßeinrichtung eingeleitet werden. In überraschender Weise hat sich nun gezeigt, daß durch das erfindungsgemäß ausgebildete Maschinenbett in Form eines Gußblocks aus Poly­ merbeton bzw. Gießharzbeton derartige Schwingungen wirkungs­ voll unterdrückt werden können. Es handelt sich hier insbe­ sondere um Schwingungen, die von außen her wirken und um durch den Rotor und mitrotierende Teile erregte Eigenschwin­ gungen des Maschinenbetts. Das erfindungsgemäße Maschinen­ bett hat in den Drehzahlbereichen, welche beim Prüfen und Messen der Rotore zur Anwendung kommen, keine kritischen Resonanzstellen, so daß keine Eigenschwingungen des Maschi­ nenbetts auftreten. Außerdem gewährleistet das erfindungs­ gemäße Maschinenbett für die Meßwertaufnehmer eine praktisch gegen Unendlich gehende Gegenmasse, und ferner besitzt es aufgrund seiner Blockform und seiner Materialeigenschaft eine hohe Steifigkeit und, wie sich gezeigt hat, im Gegensatz zu herkömmlichem Beton sehr gute Schwingungsdämpfungseigen­ schaften. Außerdem ist das Schwingungsverhalten beim Aushär­ ten des Polymerbetons gegenüber Stahl günstig.

Damit wirkt sich das erfindungsgemäße Maschinenbett im Gegen­ satz zu herkömmlichen Maschinenbetten bei der Durchführung der Prüf- und Meßläufe nicht beeinträchtigend aus. Die Wahl der geeigneten Drehzahlen für die Prüf- und Meßläufe ist durch das Resonanzverhalten des erfindungsgemäßen Maschinen­ betts nicht behindert. Das erfindungsgemäße Maschinenbett liefert vielmehr im Gegensatz zu den herkömmlichen Maschinen­ betten einen aktiven Beitrag zur Gewinnung des Nutzsignals beim Prüfen und Messen von sich drehenden Rotoren, da es eine wirkungsvolle Unterdrückung von Störschwingungen gewähr­ leistet.

Anhand der Figuren wird ein Ausführungsbeispiel der Erfin­ dung noch näher erläutert. Es zeigt:

Fig. 1 eine Reifenprüfmaschine als Ausführungsbeispiel der Erfindung; und

Fig. 2 eine Auswuchtmaschine als Ausführungsbeispiel der Erfindung.

Fig. 3 eine Auswuchtmaschine der Fig. 2 von der Seite.

Bei der in der Fig. 1 dargestellten Reifenprüfmaschine ist ein zu prüfender Reifen 1 zwischen zwei Reifenaufnahmen 7 und 8, nämlich einer unteren Reifenaufnahme 7 und einer oberen Reifenaufnahme 8 eingelagert. Diese Reifenaufnahmen besitzen Meßfelgen, welche in axialer Richtung des Reifens 1 aufeinander zu und voneinander weg bewegt werden können. Ein Antriebsmotor 11 dient zum Antrieb des zu prüfenden Reifens 1 auf die gewünschte Prüfdrehzahl.

Ferner besitzt die Reifenprüfmaschine ein Druckrad 2, das an einem Druckradschlitten 3 gelagert ist. Der Druckradschlit­ ten 3 kann in radialer Richtung des Reifens 1, d. h. beim dargestellten Ausführungsbeispiel in horizontaler Richtung, bewegt werden. In der Achse des Druckrades 2 sind Meßwert­ aufnehmer 9a und 9b vorgesehen. Diese Meßwertaufnehmer messen während des Prüflaufs, während welchem das Druckrad 2 gegen den zu prüfenden Reifen 1 angedrückt ist, Radial­ kraftschwankungen und/oder Lateralkraftschwankungen und/oder Tangentialkraftschwankungen, die in der Aufstandsfläche, mit welcher der Reifen 1 und das Druckrad 2 sich berühren, zur Wirkung kommen. Diese Kraftschwankungen liefern nach Auswer­ tung in einer nicht näher dargestellten Auswerteschaltung eine Aussage über die Gleichförmigkeit des zu prüfenden Rei­ fens 1.

Damit das Druckrad 2 mit einer bestimmten Kraft gegen den zu prüfenden Reifen 1 gedrückt wird, ist eine Anpreßeinrich­ tung 6 vorgesehen, mit der der Druckradschlitten 3 in hori­ zontaler Richtung verschoben wird und gegen den Reifen 1 ge­ drückt wird.

Als gemeinsames tragendes Bauteil für die Reifenaufnahme 7, 8 und den Druckradschlitten 3 sowie die Anpreßeinheit 6 dient ein Maschinenbett 4, das am Fundament 5 befestigt ist. Das Maschinenbett 4 besteht aus einem blockförmigen Formguß­ körper aus Gießharzbeton bzw. Polymerbeton. Befestigungs­ mittel 12 für die untere Reifenaufnahme 7 sind kraft- und formschlüssig in den Gußblock des Maschinenbetts 4, welcher aus einem Stück besteht, eingegossen. Ferner sind form- und kraftschlüssig Führungsschienen 13 für den Druckradschlitten 13 an der Oberseite des Gußblocks des Maschinenbetts 4 ein­ gegossen. Ferner können Kanäle, von denen ein Kanal 10 beim Ausführungsbeispiel gezeigt ist, in den Gußblock des Maschi­ nenbetts 4 eingegossen sein. Diese Kanäle können zum Unter­ bringen von elektrischen Leitungen für beispielsweise die Anpreßeinheit 6 oder auch Hydraulik- oder Pneumatikleitungen dienen. Es können jedoch auch Kanäle für elektrische Leitun­ gen, welche von den Meßwertaufnehmerns 9a und 9b kommen und zu einer elektronischen Auswerteeinrichtung geführt sind, vorgesehen sein.

Zur Herstellung des Gußblocks, der das Maschinenbett 4 bil­ det, wird eine Füllstoffmischung, welche die erforderliche Menge an Mehlkorn, z.B. Calcit und Kristallquarze, z.B. Gra­ nit enthält und welcher für das Reaktionsharz ein Starter beigegeben ist, sowie das Reaktionsharz, welches bevorzugt ein Harz auf Methacrylbasis ist und eine wasserähnliche Vis­ kosität aufweist, in einer Mischeinrichtung gemischt. Die Mischung wird dann in eine Gießform eingebracht, in welcher die Mischung durch geeignete Vibratoren verdichtet und aus­ gehärtet wird. Es entsteht dann der für das Maschinenbett 4 gewünschte Gußblock. Gleichzeitig werden beim Gießen die Befestigungsmittel beispielsweise in Plattenform für Säulen und Verstrebungen der Meßvorrichtung und auch die schon erwähnten Befestigungsmittel 12 und 14 sowie die Schienen­ führungen 13 in den aus einem Stück bestehenden Gußblock eingegossen.

Bei dem dargetellten Ausführungsbeispiel ist der zu prüfen­ de Reifen 1 horizontal in der Meßvorrichtung angeordnet. Es ist natürlich auch möglich, das Maschinenbett 4 aus dem Polymerbetongußblock bei einer Meßvorrichtung, insbesondere Reifenprüfmaschine, anzuwenden, bei welcher der Reifen ver­ tikal angeordnet ist.

Bei dem in den Fig. 2 und 3 dargestellten Ausführungs­ beispiel handelt es sich um eine Unwuchtmeßvorrichtung, bei der ein Rotor 25 in horizontaler Anordnung um eine Drehachse D drehbar in einer Rotorlagerung, welche aus zwei Lagerständern 16 und 17 besteht, gelagert werden kann. Die Fig. 2 zeigt eine Frontansicht und die Fig. 3 eine Seitenansicht mit Blickrichtung in der Fig. 2 von links nach rechts. Jeder der beiden Lagerständer 16 und 17 besteht aus einem unteren Lagerständerteil 23, der mit Hilfe von Befestigungsmitteln 24 am Maschinenbett 4 befestigt ist. Die Lagerständer 16 und 17 sind in horizontaler Rich­ tung am Maschinenbett 4 verschiebbar in Führungen gelagert, die kraft- und formschlüssig an der Oberseite mit dem Maschi­ nenbett 4, welches ebenfalls aus einem Gußblock aus Polymer­ beton besteht, eingegossen sind.

Am unteren Lagerständerteil 23 ist über vertikale Stütz­ federn 18 und 19 ein Schwinger 15 mit Rotorlagerung abge­ stützt. Periodische Kraftänderungen bzw. Schwingungen, welche während der Drehung des Rotors aufgrund von Unwuchten erzeugt werden, werden von einem Meßwertaufnehmer 20, der wegmessend oder kraftmessend sein kann, erfaßt und in einer nicht näher dargestellten Auswerteeinrichtung ausgewertet.

Zum Antrieb des Rotors 25 dient ein Antriebsmotor 22. Dieser ist auf einem Antriebsbock 21, welcher am Maschinenbett 4 befestigt ist, gelagert.

Bei beiden Ausführungsbeispielen, die in den Fig. 1, 2 und 3 dargestellt sind, werden Störschwingungen, welche vom Fundament 5 herkommen, sowie Störschwingungen, welche an mitrotierenden Teilen, insbesondere an der Antriebsseite für die Rotore entstehen und in die Meßwertaufnehmer 9a, 9b bzw. 20 über das Maschinenbett 4 bei den bekannten Vorrich­ tungen eingeleitet werden, bei den erfindungsgemäßen Meß­ vorrichtungen durch die erfindungsgemäße Ausbildung des Maschinenbettes 4 unterdrückt. Das Maschinenbett 4 hat somit eine aktive Funktion zur Unterdrückung von unerwünsch­ ten Schwingungen.

Claims (5)

1. Meßvorrichtung zum Messen von periodisch sich ändernden Kräften und/oder Momenten an sich drehenden Rotoren, ins­ besondere von Unwuchten oder Ungleichförmigkeiten des Rotors, z. B. Reifenungleichförmigkeiten von Luftreifen für Kraft­ fahrzeuge, die als Radial-, Lateral- und/oder Tangential­ kraftschwankungen ermittelt werden, mit einer die Kräfte und/oder Momente erfassenden Meßeinrichtung, einer Rotor­ lagerung für die drehbare Lagerung des Rotors und einem an einem Fundament ortsfest gelagerten Maschinenbett, welches als gemeinsames tragendes Bauteil für die Meßeinrichtung und die Rotorlagerung dient, dadurch gekennzeichnet, daß das Maschinenbett (4) als blockförmiger Formgußkörper, bestehend aus gehärtetem, hochgefülltem Reaktionsharz (Gießharzbeton, Polymerbeton), ausgebildet ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem blockförmigen Formgußkörper Kanäle (10) für elek­ trische Leitungen ausgespart sind.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß zur Befestigung und Führung der vom Maschinen­ bett (4) gelagerten Meßeinrichtung (9a, 9b; 20) und Rotor­ lagerung (7, 8; 16, 17) Führungsbahnen und Befestigungsmittel (12, 13, 14; 24) aus Metall kraft- und formschlüssig in den blockförmigen Formgußkörper eingegossen sind.

4. Meßvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Füllung des gehärteten Reaktions­ harzes eine Füllstoffmischung aus Calcit und Kristallquarzen ist und das Reaktionsharz ein Harz auf Methacrylatbasis ist.

5. Meßeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsstoffe für das ausgehärtete hochgefüllte Reaktionsharz so aufeinander eingestellt sind, daß etwa 100 kg Füllstoffmischung, die auch den Starter für das Reaktionsharz enthält und etwa 7 bis 8 Liter Reaktions­ harz mit Wasser gleicher Viskosität verwendet sind.