DE4234852A1 - Schwingungsmeßeinrichtung - Google Patents
SchwingungsmeßeinrichtungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Schwingungsmeßeinrichtung für
kraftmessende Auswuchtmaschinen gemäß dem Oberbegriff des Pa
tentanspruchs 1.
Bei kraftmessenden Auswuchtmaschinen wird zur Feststellung der
Unwucht von Rotoren zunächst die von dem angetriebenen Rotor
erzeugten Schwingungen der Lagerbrücke erfaßt. Dazu werden in
der Regel Tauchspulen oder Piezoaufnehmer eingesetzt, deren
Ausgangssignal mit Hilfe von elektronischen Verstärkerschaltun
gen weiterverarbeitbar verstärkt wird.
Ein derartiger Tauchspulenaufnehmer ist aus dem Fachbuch von
Federn, Auswuchttechnik, Band 1, Berlin 1977, Seite 155, be
kannt. Dieser elektrodynamische Aufnehmer enthält einen starken
Permanentmagneten und einen angeschlossenen Eisenkreis, der
einen Ringspalt besitzt, in den eine Spule axial beweglich
angeordnet ist. Die Spule ist an einer Betätigungsstange befe
stigt, die an zwei axial beweglichen Membranen aufgehängt ist.
Nach der DE-PS 12 37 807 ist bekannt, den Aufnehmer so am star
ren Lagerständerfuß zu befestigen, daß der Aufnehmer sich in
Schwingungsrichtung nicht bewegt, während die Betätigungsstange
sich an der schwingfähigen Lagerbrücke abstützt. Dazu ist die
Betätigungsstange durch den Permanentmagneten hindurch nach
außen geführt und wird in Einbaulage über eine Hebelübersetzung
am starren Lagerständerfuß abgestützt.
Bei einer Unwuchtmessung wird die Lagerbrücke der Auswuchtma
schine entsprechend der Rotorunwucht in Schwingung versetzt, so
daß sich die Tauchspule im Magnetfeld bewegt und so eine Span
nung in der Spule induziert, die in einem nachfolgenden Span
nungsverstärker entsprechend verstärkt wird. Da bei kraftmes
senden Auswuchtmaschinen der Schwingweg in der Regel nur Bruch
teile von µm beträgt, ist zur Unwuchtmessung ein sehr empfind
licher Tauchspulenaufnehmer erforderlich. Die Empfindlichkeit
eines Tauchspulenaufnehmers als Spannung pro Schwinggeschwin
digkeit hängt dabei in erster Linie von der Flußdichte im
Ringspalt, der Windungszahl und dem mittleren Wicklungsdurch
messer der Spule ab. Dabei ergeben große Flußdichten, große
Windungszahlen und große Spulendurchmesser eine große Aufneh
merempfindlichkeit. Deshalb besitzen derartige Aufnehmer in der
Regel Tauchspulen von ca. 10 000 Windungen und ohm′sche Wider
standswerte von ca. 10 kΩ bei einem mittleren Spulendurchmesser
von ca. 5 cm. Dies hat aber den Nachteil, daß die äußeren Ab
messungen der Tauchspulenaufnehmer verhältnismäßig groß werden,
so daß es teilweise bei kleinen Auswuchtmaschinen zu Einbau
problemen der Tauchspulenaufnehmer an der Lagerbrücke oder am
Lagerständerfuß kommt.
Für bestimmte Auswuchtaufgaben ist es daher erforderlich, klei
ner bauende Aufnehmer zu verwenden. Klein bauende Aufnehmer
sind aus dem Rohrbach, Handbuch für elektrisches Messen mecha
nischer Größen, Düsseldorf, 1967, Seiten 211 bis 221, als pie
zoelektrische Geber bekannt. Diese Geber erzeugen bei einer
Krafteinwirkung auf das piezoelektrische Material eine Ladung,
die nur von der Größe der Krafteinwirkung und nicht von den
Abmessungen des piezoelektrischen Materials abhängig ist.
Ein derartiger Piezo-Keramiksensor ist aus dem Symposium "Sen
soren, Meßaufnehmer 1989" der Technischen Akademie Esslingen
vom 30.05.1989 bis 01.06.1989; Herausgeber: K. W. Bonfieg;
Kapitel 2.4, 3, 4; Seiten 10.6 bis 10.20 bekannt, der als Be
schleunigungssensor in Form eines Piezo-Keramikbiegebalkens
aufgebaut ist, und bei Durchbiegung des Balkens zu unterschied
lichen Ladungen führt, die mit einem Ladungsverstärker weiter
verarbeitbar verstärkt werden. Ein derartiger Ladungsverstärker
stellt einen Stromverstärker dar, der für die Signalverstärkung
vorgenannter Tauchspulenaufnehmer nicht geeignet ist.
Piezoaufnehmer sind in Auswuchtmaschinen so angeordnet, daß sie
nahezu die gesamte durch die Unwucht erzeugte Kraft aufnehmen,
deshalb müssen sie auch für den Kraftbereich der speziellen
Auswuchtmaschinengröße ausgelegt sein. Da Auswuchtmaschinen in
verschiedenen Baureihen für verschieden große Rotortypen herge
stellt werden, wäre mindestens für jede Baureihe ein speziel
ler Piezoaufnehmer erforderlich, der dann in kleinen kostenmä
ßig ungünstigen Stückzahlen hergestellt und als Ersatzteil
vorrätig gehalten werden müßte.
Aus der EP 0 461 278 A1 ist eine Federvorrichtung bekannt,
durch die bei verschiedenen Größen von Auswuchtmaschinen stets
der gleiche Kraftbereich in den Meßwertaufnehmer geleitet wird,
so daß für die verschiedenen Auswuchtmaschinen der gleiche
Aufnehmer verwendet werden kann. Dabei wird für jede Auswucht
maschinengröße eine speziell abgestimmte Federvorrichtung benö
tigt, was wiederum einen apparativen Mehraufwand erfordert.
Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, eine Schwin
gungsmeßkette zu schaffen, die möglichst in allen kraftmessen
den Auswuchtmaschinen universell einsetzbar ist, insbesondere
auch bei Auswuchtmaschinen kleiner Baugrößen.
Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebene
Erfindung gelöst. Weiterbildungen und vorteilhafte Ausführungs
beispiele sind in den Unteransprüchen angegeben.
Der Erfindung lag die Erkenntnis zugrunde, daß bei vorgegebener
Empfindlichkeit die Abmessungen eines Tauchspulenaufnehmers
dadurch erheblich verringert werden können, wenn dieser als
Stromquelle konzipiert wird. Bei bisherigen Schwingungsaufneh
mern wurden diese immer als Spannungsquelle ausgestaltet, wobei
der Aufnehmer bei vorgegebener Leerlaufempfindlichkeit
nach folgenden physikalischen Gesetzmäßigkeiten
bemessen werden mußte. Dabei bedeuten:
π : Faktor 3,14
D : mittleren Wicklungsdurchmesser
N : Windungszahl
B0: Flußdichte im Ringspalt
Ui : induzierte Spannung
v : Schwinggeschwindigkeit.
π : Faktor 3,14
D : mittleren Wicklungsdurchmesser
N : Windungszahl
B0: Flußdichte im Ringspalt
Ui : induzierte Spannung
v : Schwinggeschwindigkeit.
Bei Ausgestaltung eines Tauchspulenaufnehmers als Stromquelle
ergibt sich bei vorgegebener Leerlaufempfindlichkeit
der physikalische Zusammenhang
es bedeuten:
X : Leitwert des Wicklungsdrahtes
d : Windungsdrahtdurchmesser der Tauchspule
Ii : induzierter Strom
v : Schwinggeschwindigkeit
aus dem sich ergibt, daß die Empfindlichkeit nicht mehr von der Windungszahl N und dem mittleren Spulendurchmesser D abhängig ist, so daß theoretisch auch ein Tauchspulenaufnehmer mit einer Windung und sehr kleinem Wicklungsdurchmesser konstruierbar wäre. Dadurch könnten Tauchspulenaufnehmer hergestellt werden, die dann auch an sehr kleinen Auswuchtmaschinen eingesetzt werden könnten, so daß für diese nicht spezielle Piezoaufnehmer konstruiert werden müßten. Dies hat im übrigen den Vorteil, daß für derartige Tauchspulenaufnehmer die bisher für Piezoaufneh mer verwandten Stromverstärker eingesetzt werden können.
X : Leitwert des Wicklungsdrahtes
d : Windungsdrahtdurchmesser der Tauchspule
Ii : induzierter Strom
v : Schwinggeschwindigkeit
aus dem sich ergibt, daß die Empfindlichkeit nicht mehr von der Windungszahl N und dem mittleren Spulendurchmesser D abhängig ist, so daß theoretisch auch ein Tauchspulenaufnehmer mit einer Windung und sehr kleinem Wicklungsdurchmesser konstruierbar wäre. Dadurch könnten Tauchspulenaufnehmer hergestellt werden, die dann auch an sehr kleinen Auswuchtmaschinen eingesetzt werden könnten, so daß für diese nicht spezielle Piezoaufnehmer konstruiert werden müßten. Dies hat im übrigen den Vorteil, daß für derartige Tauchspulenaufnehmer die bisher für Piezoaufneh mer verwandten Stromverstärker eingesetzt werden können.
Da die Tauchspulenaufnehmer bei kraftmessenden Auswuchtmaschi
nen durch die Auslenkung der elastisch abgestützten Lagerbrücke
betätigt werden, sind diese durch entsprechende Auslegung des
Federsystems bei allen Größen von Auswuchtmaschinen einsetzbar,
wodurch sich kostengünstige Großserien ergeben. Im übrigen sind
dadurch alle bisher gebräuchlichen Unwuchtrecheneinrichtungen
und Anzeigeeinrichtungen verwendbar und durch Eingabe der ent
sprechenden Steifigkeit des Federsystems an jede Unwuchtmaschi
nengröße anpaßbar.
Bei einer besonderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen
Aufnehmers ist die Tauchspule, die aus einer 100 Ω Kupferdraht
wicklung besteht, mit einem 1000 Ω temperaturkonstanten Festwi
derstand in Reihe geschaltet. Dies hat den Vorteil, daß dadurch
auf einfache Art und Weise eine sehr wirkungsvolle Temperatur
konstanz erreicht wird, indem die temperaturempfindliche Kup
ferwicklung gegenüber dem temperaturkonstanten preiswerten
Festwiderstand nur zu einem Zehntel in den Gesamtwert eingeht
und damit für die erforderliche Meßgenauigkeit ausreichend ist.
Darüber hinaus hat eine spezielle Ausführungsform des erfin
dungsgemäßen Tauchspulensensors den Vorteil, daß durch die
überkragende Aufhängung der Tauchspule die Betätigungsstange
zur Abstützung am Lagerständerfuß keine Durchführung durch den
Dauermagneten erfordert, der aus einem harten magnetischen
Werkstoff besteht und daher nur sehr schwer zu bearbeiten ist.
Im übrigen wird für diesen Magneten ein Neodym-Eisen-Bor-Hoch
energiemagnet verwendet, der durch seine günstige Anordnung im
überkragenden Teil der Tauchspule lediglich auf Länge zuge
schnitten werden muß, so daß keine aufwendigen Bearbeitungsvor
gänge erforderlich sind, die auch nur geringe Materialverluste
des verhältnismäßig teuren Magnetwerkstoffs zur Folge hätten.
Bei einer weiteren speziellen Ausbildung der Schwingungsmeß
einrichtung wird der Tauchspulenaufnehmer über ein spezielles
Federsystem mit der Lagerbrücke verbunden. Dieses Federsystem
hat den Vorteil, daß es die Störungen oberhalb der Eigenfre
quenz des Aufnehmer-Feder/Masse-Systems filtert, so daß die be
trächtlichen Störungen von vornherein vom Aufnehmer ferngehal
ten werden, wodurch sich die Meßgenauigkeit beträchtlich er
höht.
Die Erfindung wird anhand eines Ausführungsbeispiels, das in
der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 die schematische Darstellung der Meßkette der
Schwingungsmeßeinrichtung;
Fig. 2 die Schnittdarstellung eines Tauchspulenaufnehmers
und
Fig. 3 ein Federsystem, das zwischen dem Tauchspulenauf
nehmer und der Auswuchtmaschine angeordnet ist.
Die Fig. 1 zeigt die schematische Darstellung einer Auswucht
maschine, an deren Lagerbrücke 2 ein Schwingungsaufnehmer 4
angeordnet ist, der mit einer Verstärkerschaltung 14 verbunden
ist.
Die Auswuchtmaschine besteht aus einer Lagerbrücke 2, die Trag
rollenlager 11 besitzt, auf denen ein Rotor 1 aufliegt. Die La
gerbrücke 2 ist über zwei Federn 12 schwingfähig gegenüber dem
Lagerständerfuß 13 angeordnet. An der Lagerbrücke 2 ist der
Schwingungsaufnehmer 4 über ein Federsystem 3 als mechanischer
Integrator befestigt. Andererseits enthält der Schwingungsauf
nehmer 4 eine Betätigungsstange 7 mit der er sich gegenüber dem
starren Lagerständerfuß 13 abstützt.
Der Schwingungsaufnehmer 4 ist über zwei Verbindungsleitungen
9, 10 mit der Verstärkerschaltung 14 elektrisch verbunden.
Dabei ist der Schwingungsaufnehmer 4 schematisch mit seinem
niederohmigen Innenwiderstand Ri 5 und einem Temperatur-Kom
pensationswiderstand R1 8 dargestellt. Der Innenwiderstand 5
stellt dabei den ohm′schen Widerstand der Tauchspule mit einem
Wert von 100 Ω und dem Kompensationswiderstand R1 aus einem
temperaturunabhängigen Widerstandsmaterial von 1000 Ω dar.
Die Verstärkerschaltung 14 enthält einen Operationsverstärker
16, der an seinem inversen Eingang beschaltet ist und über
einen Rückkopplungszweig 15 aus einem Kondensator C1 und einem
ohm′schen Widerstand R2 verfügt und somit einen stromverstär
kenden Integrationsverstärker darstellt. Ausgangsseitig ist die
Verstärkerschaltung 14 schematisch mit einer Anzeigeeinrichtung
17 verbunden, in der ein Wert anzeigbar ist, der der Schwingge
schwindigkeit der Lagerbrücke 2 proportional ist.
Die Fig. 2 der Zeichnung zeigt eine Schnittzeichnung des Schwi
ngungsaufnehmers 4, der als Tauchspulenaufnehmer ausgebildet
ist. Der Tauchspulenaufnehmer 4 besteht im unteren Teil aus
einem Befestigungsflansch 25, mit dem er an der Lagerbrücke 2
oder dem mechanischen Integrator 3 der Auswuchtmaschine befe
stigt wird. Der Befestigungsflansch 25 besitzt im Mittelpunkt
eine Bohrung 26, durch die eine Betätigungsstange 7 zum Lager
ständerfuß hindurchgeführt ist. Die Betätigungsstange 7 enthält
im Bereich der Bohrung 26 einen Gewindestutzen, an dem entspre
chende Verlängerungen, die dann einen Teil der Betätigungsstan
ge 7 darstellen, anschraubbar sind, die sich dann am Lagerstän
derfuß 13 abstützen. An der der Auswuchtmaschine zugewandten
Seite ist die Betätigungsstange 7 durch zwei parallel aufge
hängte Membranen 23, 24 gelagert, die am äußeren Rand des Auf
nehmers an einem Zwischenring 34 befestigt sind.
Die Darstellung des Aufnehmers 4 in Fig. 2 der Zeichnung ist
ungefähr im Maßstab 2 : 1 ausgeführt und besitzt im Original
einen Gehäusedurchmesser von ca. 35 mm und eine Einbaulänge von
ca. 70 mm Länge.
Die Betätigungsstange 7 besteht aus einer Aluminiumhülse 35 mit
einer eingegossenen Metallstange 36 und entsprechenden Verlän
gerungen. An dem oberen Teil der Betätigungsstange 7 - an der
der Auswuchtmaschine abgewandten Seite - ist eine überkragende
Tauchspulenhalterung 33 angeordnet, die die Tauchspule 21
trägt. Die Tauchspule 21 besteht aus einer Wicklung von N=900
Windungen aus Kupferdraht von 0,1 mm Durchmesser und besitzt
einen ohm′schen Widerstand von 100 Ω. Die Spule 21 könnte zur
besseren Temperaturkompensation auch aus Konstantandraht oder
anderen temperaturkonstanten Werkstoffen gewickelt werden, was
jedoch derzeit einen relativ hohen Kostenaufwand erfordert.
Die Spule 21 taucht mit ihrem auskragenden Teil in den Ring
spalt 32 eines Eisenkreises, der aus einem Permanentmagenten 20
und eine ihn ringförmig umschließende Eisenrückführung 30 be
steht. Der Permanentmagnet 20 ist zylinderförmig ausgebildet
und axial auf einer Längsachse 27 angeordnet und wird zumindest
von einem Teil der Tauchspule 21 koaxial umgeben. Der Perma
nentmagnet 20 besteht aus einer Neodym-Eisen-Bor-Legierung und
stellt mit der Eisenrückführung ein Hochenergiemagnetsystem
dar, das eine hohe Flußdichte B0 im Ringspalt 32 erzeugt. Das
Hochenergiemagnetsystem und das unterhalb angeordnete, an den
Membranen aufgehängte, axial bewegliche Spulensystem sind von
einem zylinderförmig geschlossenen Abschirmbecher 22 aus MU-
Metall (gerichtete Nickel-Basis-Legierung) umgeben, um eine
Beeinflussung von äußeren Magnetfeldern zu verhindern, die die
Aufnehmersignale verfälschen könnten. Die Tauchspule 20 ist an
der Stirnfläche mit zwei Anschlußpunkten 31 versehen, an der
die Anschlußdrähte 29 angelötet sind. Die Anschlußdrähte werden
zu einem axial darüber angebrachten Anschlußgehäuse 18 geführt,
in dem eine Anschlußbuchse 19 mit Steckkontakten vorgesehen
ist. Im Anschlußgehäuse 18 ist zusätzlich noch der Festwider
stand R1 28 aus temperaturkonstantem Widerstandsmaterial mit
einem Widerstandswert von 1000 Ω zur Temperaturkompensation
angeordnet, der mit der Spule 21 in Reihe geschaltet ist. An
die Anschlußbuchse 19 sind mit Hilfe eines Steckers die Ver
bindungsleitungen 9, 10 zur Verstärkerschaltung 14 anschließ
bar.
Die Fig. 3 der Zeichnung zeigt die Anordnung des Tauchspulen
aufnehmers 4 an einem als mechanischem Integrator ausgebildeten
Federsystem 38, der an der Lagerbrücke 46 der Auswuchtmaschine
37 befestigt ist. Der mechanische Integrator 38 besteht aus
einem plattenförmigen Metallteil, das an seinem unteren Teil
Befestigungsmittel 42, 44 zum Befestigen des Tauchspulenaufneh
mers 43 enthält und eine Bohrung besitzt, durch die die Ver
bindungsstange 48 des Aufnehmers 43 zum Lagerständerfuß 49
geführt ist. Im oberen Bereich enthält der mechanische Integra
tor 38 einen Anschlußflansch 39 mit einem Sockel 45, durch den
der mechanische Integrator 38 beabstandet an der Lagerbrücke 46
angeschraubt ist.
Zwischen dem unteren Teil mit dem Tauchspulenaufnehmer 43 und
dem oberen Teil mit dem Anschlußflansch 39 enthält der mechani
sche Integrator 38 zwei parallel angeordnete Blattfedern 40,
41, die auch parallel zur Lagerbrücke 46 verlaufen. Dabei ist
die Federkonstante des mechanischen Integrators 38 so festge
legt, daß die Eigenresonanz des Federmassesystems des Aufneh
mers 43 und des Federsystems 38 so niedrig ist, daß die hoch
frequenten Störungen ausgefiltert werden.
Die Funktion der in der Zeichnung dargestellten Schwingungsmeß
einrichtung wird nun näher erläutert. Dabei sei angenommen, daß
der Rotor 1 eine Unwucht U besitze und mit einer Winkelge
schwindigkeit ω umlaufe, die klein gegenüber der Eigenresonanz
des Systems sei. Da die Lagerbrücke 2, 46 horizontal biegeela
stisch und vertikal biegesteif gelagert ist, wird er mit einer
bestimmten Auslenkung f horizontal schwingen. Dadurch schwingt
auch der an der Lagerbrücke 2, 46 angebrachte Tauchspulenauf
nehmer 4, 43 mit. Da sich die Tauchspule 21 über die Betäti
gungsstange 7 gegen den starren Lagerständerfuß 13, 49 ab
stützt, bewegt sich die Spule 21 im Magnetfeld des Ringspaltes
32, wodurch in der Tauchspule 21 eine Spannung Ui induziert
wird, die proportional der Schwinggeschwindigkeit v ist. Aus
der Schwinggeschwindigkeit v kann mit bekannten Rechenschaltun
gen unter Berücksichtigung von rotor- und maschinenspezifischen
Daten die Unwucht U bzw. die Ausgleichsmassen errechnet werden.
Bei bisher gebräuchlichen Tauchspulenaufnehmern war man bisher
bestrebt, eine möglichst hohe Spannung zu erzeugen, um ein
möglichst großes Meßsignal und dadurch eine hohe Empfindlich
keit zu erhalten. Da bei derartigen Tauchspulenaufnehmern die
Meßspannung um so größer wird, je mehr Windungen N und je größer
der mittlere Wicklungsdurchmesser D ist, besitzen die bekannten
Aufnehmer in der Regel verhältnismäßig kleine Drahtdurchmesser
mit hohen Innenwiderständen, so daß diese Aufnehmer als Span
nungsquelle anzusehen sind.
Der Aufnehmer nach Fig. 2 der Zeichnung besitzt hingegen eine
Spule mit verhältnismäßig wenig Windungen und dickem Kupfer
draht, so daß er auch einen geringen Innenwiderstand Ri auf
weist und daher als Stromquelle geschaltet werden kann. Dazu
wird in vorteilhafter Weise dem Tauchspulenaufnehmer 21 eine
leistungsfähige Stromverstärkerschaltung 14 nachgeschaltet,
dessen Verstärkung nahezu minus unendlich erreicht. Da diese
Verstärkerschaltung 14 mit einem parallel geschalteten Rück
kopplungsnetzwerk 15 aus einem Widerstand R2 und einem Konden
sator C1 versehen ist, bildet die Verstärkerschaltung 14 einen
Integrationsverstärker, an dessen Ausgang ein Signal anliegt,
das der Schwinggeschwindigkeit v der Lagerbrücke 2, 46 propor
tional ist.
Allerdings besitzt die niederohmige Tauchspulenwicklung 21 aus
Kupferdraht eine geringe Temperaturkonstanz, die das Meßergeb
nis beträchtlich verfälschen kann. Dazu ist im Aufnehmer 43 ein
Festwiderstand R1 8, 28 von 1000 Ω nachgeschaltet, dessen Wi
derstandswerkstoff eine hohe Temperaturkonstanz aufweist. Die
ser Festwiderstand 8, 28 reduziert den Temperatureinfluß durch
die Kupferspule des Tauchspulenaufnehmers im Widerstandsver
hältnis 1 : 10, so daß eine Temperaturänderung am Schwingungsauf
nehmer 4, 49 praktisch vernachlässigbar ist. Allerdings könnte
die Spule auch dadurch temperaturkompensiert werden, daß sie
mit einem Widerstand geschaltet würde, der den umgekehrten
Temperaturverlauf besitzt. Es wäre auch denkbar, die Tauchspule
unmittelbar aus temperaturkonstanten Werkstoffen, wie z. B.
Konstantandraht, zu fertigen.
Für die Funktion der Schwingungsmeßeinrichtung kann der Auf
nehmer 4, 43 und die Verstärkerschaltung 14 auch anders bemes
sen sein, als dies im Ausführungsbeispiel beschrieben ist.
Allerdings haben sich bei praktischen Versuchen, die im vorge
nannten Ausführungsbeispiel beschriebenen Windungszahlen und
deren Drahtdurchmesser bei entsprechenden Hochenergiemangnet
system als vorteilhaft erwiesen, da hierdurch ein kompakter
kostengünstiger Aufnehmer mit höchster Meßempfindlichkeit her
stellbar ist.
In jedem Fall ist der Aufnehmer 4, 43 bei den heute verfügbaren
Verstärkerschaltungen nur dann als Stromquelle anwendbar, wenn
sein Innenwiderstand nicht wesentlich mehr als 2 kΩ beträgt,
wobei die Aufgabe nur bei Windungszahlen von unter 2000 und
einem mittleren Wicklungsdurchmesser von unter 2,5 cm als lös
bar erscheint.
Bei Auswuchtmaschinen mit Tragrollenlagern werden häufig hoch
frequente Störungen durch Rillen und Kratzer auf den Tragrollen
oder den Lagerzapfen erzeugt, die das Meßergebnis dadurch stark
verfälschen können, da sie die Verstärkereingänge übersteuern.
Derartige Störungen sollen durch den nach Fig. 3 der Zeichnung
beschriebenen mechanischen Integrator 38 ausgefiltert werden,
um diese von den aktiven Bauelementen der Verstärkereinrichtun
gen fernzuhalten, die in diesen zu Übersteuerungen führen. Dazu
ist zwischen der schwingenden Lagerbrücke 46 und dem Schwin
gungsaufnehmer 43 ein Federsystem 38 als mechanischer Integra
tor angeordnet. Dabei ist die Federkonstante des mechanischen
Integrators 38 so festgelegt, daß die Eigenresonanz des Feder
massesystems des Aufnehmers so niedrig ist, daß die hochfre
quenten Störungen ausgefiltert werden.
Claims (6)
1. Schwingungsmeßeinrichtung für kraftmessende Auswuchtmaschi
nen mit einem elektrodynamischen Tauchspulenaufnehmer und
einem nachgeschalteten elektrischen Verstärker, dadurch
gekennzeichnet, daß der Tauchspulenaufnehmer (4, 43) als
Stromquelle ausgebildet ist, deren Tauchspule (21) eine
niederohmige Wicklung mit geringer Windungszahl besitzt und
der Verstärker als Stromverstärkungsschaltung (14) ausge
bildet ist.
2. Schwingungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn
zeichnet, daß die Tauchspule (21) aus Kupferdraht besteht,
deren Ohm′scher Widerstand Ri unter 2 kΩ und deren Win
dungszahl N nicht über 2000 liegt, wobei der mittlere Wick
lungsdurchmesser D nicht größer als 2,5 cm ist.
3. Schwingungsmeßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch
gekennzeichnet, daß die Stromverstärkungsschaltung (14) aus
einem Operationsverstärker (16) besteht, der als Integra
tionsverstärker geschaltet ist.
4. Schwingungsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchspulenauf
nehmer (4, 43) eine Temperaturkompensation besitzt, bei der
die niederohmige Kupferwicklung (21) mit einem Kompensa
tionswiderstand (8, 28) in Reihe geschaltet ist, der aus
einem temperaturkonstanten Widerstandsmaterial besteht.
5. Schwingungsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Tauchspulenauf
nehmer (4, 43) in axialer Richtung an der der Auswuchtma
schine (37) zugewandten Seite zwei parallel angeordnete
Membranen (23, 24) enthält, an der eine Betätigungsstange (7)
zur Verschiebung der Tauchspule (21) befestigt ist, und an
deren Ende eine zu der Auswuchtmaschine (37) abgewandten
Seite überkragende Tauchspule (21) angeordnet ist, die in
einen Ringspalt (32) eines Permanentmagnetkreises ein
taucht, der einen zylinderförmigen Dauermagneten aus einer
Neodym-Eisen-Bor-Legierung enthält.
6. Schwingungsmeßeinrichtung nach einem der vorhergehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen dem Tauch
spulenaufnehmer (4, 43) und der Lagerbrücke (2, 46) der
Auswuchtmaschine (37) ein mechanischer Integrator angeord
net ist, der aus einem Blattfedersystem (38) besteht, des
sen Biegesteifigkeit so bemessen ist, daß die hochfrequen
ten Störungen ausgefiltert werden.
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1300665A2 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Hunter Engineering Company | Auswuchtvorrichtung für Fahrzeugräder mit Messung der Querkraft |
CN113899441A (zh) * | 2021-08-31 | 2022-01-07 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种六自由度超导位移探测器 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19705922A1 (de) * | 1997-02-17 | 1998-08-20 | Asea Brown Boveri | Verfahren zur Bestimmung des Festigkeitszustandes von Wickelköpfen elektrischer Maschinen und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB781106A (de) * | 1900-01-01 | |||
DE697640C (de) * | 1936-04-28 | 1940-10-18 | Aeg | Verfahren zur Bestimmung der Anteile einer Unwucht, insbesondere bei mehrfluegeligenPropellern |
DE834764C (de) * | 1950-12-21 | 1952-03-24 | Losenhausenwerk Duesseldorfer | Auswuchtmaschine mit elektrischer Anzeigevorrichtung, bei der die durch einen umlaufenden Unwuchtkoerper entstehenden mechanischen Schwingungen durch elektromechanische Geber in elektrische Schwingungen umgesetzt werden |
DE757777C (de) * | 1936-06-17 | 1954-09-27 | Aeg | Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Winkellage und Groesse von Unwuchten bei umlaufenden Koerpern |
DE970967C (de) * | 1953-03-19 | 1958-11-20 | Nils Goesta Hjalmar Lindholm | Messeinrichtung fuer mechanische Schwingungen |
CH430229A (de) * | 1963-12-18 | 1967-02-15 | Zeiss Jena Veb Carl | Induktiver Messwertgeber |
DE6609288U (de) * | 1968-03-14 | 1972-04-06 | Licentia Gmbh | Elektroinduktives lastmesssystem. |
AT343384B (de) * | 1972-03-28 | 1978-05-26 | Schenck Ag Carl | Unterkritisch abgestimmte auswuchtmaschine |
US4538203A (en) * | 1983-04-11 | 1985-08-27 | Systron Donner Corp. | Passive mass-spring type of sensing device having electronic damping |
DE9015229U1 (de) * | 1990-11-06 | 1991-01-24 | Knaebel, Horst, Dipl.-Ing., 4005 Meerbusch, De | |
DE3225822C2 (de) * | 1981-07-10 | 1991-05-02 | Lucas Industries P.L.C., Birmingham, West Midlands, Gb | |
EP0461278A1 (de) * | 1990-06-11 | 1991-12-18 | Carl Schenck Ag | Kraftmesseinrichtung |
-
1992
- 1992-10-15 DE DE19924234852 patent/DE4234852C2/de not_active Expired - Fee Related
-
1993
- 1993-10-15 JP JP25860393A patent/JPH06213702A/ja active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
GB781106A (de) * | 1900-01-01 | |||
DE697640C (de) * | 1936-04-28 | 1940-10-18 | Aeg | Verfahren zur Bestimmung der Anteile einer Unwucht, insbesondere bei mehrfluegeligenPropellern |
DE757777C (de) * | 1936-06-17 | 1954-09-27 | Aeg | Verfahren und Einrichtung zur Bestimmung der Winkellage und Groesse von Unwuchten bei umlaufenden Koerpern |
DE834764C (de) * | 1950-12-21 | 1952-03-24 | Losenhausenwerk Duesseldorfer | Auswuchtmaschine mit elektrischer Anzeigevorrichtung, bei der die durch einen umlaufenden Unwuchtkoerper entstehenden mechanischen Schwingungen durch elektromechanische Geber in elektrische Schwingungen umgesetzt werden |
DE970967C (de) * | 1953-03-19 | 1958-11-20 | Nils Goesta Hjalmar Lindholm | Messeinrichtung fuer mechanische Schwingungen |
CH430229A (de) * | 1963-12-18 | 1967-02-15 | Zeiss Jena Veb Carl | Induktiver Messwertgeber |
DE6609288U (de) * | 1968-03-14 | 1972-04-06 | Licentia Gmbh | Elektroinduktives lastmesssystem. |
AT343384B (de) * | 1972-03-28 | 1978-05-26 | Schenck Ag Carl | Unterkritisch abgestimmte auswuchtmaschine |
DE3225822C2 (de) * | 1981-07-10 | 1991-05-02 | Lucas Industries P.L.C., Birmingham, West Midlands, Gb | |
US4538203A (en) * | 1983-04-11 | 1985-08-27 | Systron Donner Corp. | Passive mass-spring type of sensing device having electronic damping |
EP0461278A1 (de) * | 1990-06-11 | 1991-12-18 | Carl Schenck Ag | Kraftmesseinrichtung |
DE9015229U1 (de) * | 1990-11-06 | 1991-01-24 | Knaebel, Horst, Dipl.-Ing., 4005 Meerbusch, De |
Non-Patent Citations (5)
Title |
---|
Bulletin S-310 d.Fa. Houston Technical Laborato- ries 2424 Branard, Houston 6, Texas USA, Mai 1956 * |
EVENDEN,B.S. * |
FEDERN, Klaus: Auswuchttechnik, Bd. 1, Berlin 1977, S. 155 * |
PIEUCHOT,M.: Seismic Prospecting Instruments,Vol.2, Instrument Performance and Testing, Gebrüder Borutraeger, Berlin, Stuttgart, 1984, S. 45-50, insbes. S. 50, Fig. 34b * |
Schrift d.Fa. Carl Schenck, Maschinenfabrik GmbH, 6100 Darmstadt: Schenck Meßtechnik, A1076/3-30.12.72,eingeg.i.DPA am 19.10.1977,insbes. "4. Techni- sche Daten..." auf Seite 7 * |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1300665A2 (de) * | 2001-09-28 | 2003-04-09 | Hunter Engineering Company | Auswuchtvorrichtung für Fahrzeugräder mit Messung der Querkraft |
EP1300665A3 (de) * | 2001-09-28 | 2006-01-11 | Hunter Engineering Company | Auswuchtvorrichtung für Fahrzeugräder mit Messung der Querkraft |
CN113899441A (zh) * | 2021-08-31 | 2022-01-07 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种六自由度超导位移探测器 |
CN113899441B (zh) * | 2021-08-31 | 2023-08-01 | 北京航空航天大学宁波创新研究院 | 一种六自由度超导位移探测器 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE4234852C2 (de) | 1997-04-10 |
JPH06213702A (ja) | 1994-08-05 |
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