DE4342667C2 - Vorrichtung zur schwingungsfähigen Abstützung einer Rotorlagerung für einen auszuwuchtenden Rotor in einer Auswuchtmaschine - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Vorrichtungen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 1, 2 und 3.

Bei einer Vorrichtung nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, welche aus der DE 37 16 210 C2 bekannt ist, wird eine Drehlagerung für den Rotor über eine schwing­ fähige Abstützung in Form von Stabfedern am Fundament abgestützt. Eine Kraft­ und/oder Schwingungsmeßeinrichtung zwischen Fundament und Drehlagerung dient zur Messung von Fliehkräften und/oder Schwingungen, die aus einer Rotorunwucht resultie­ ren. Eine derartige Vorrichtung kann als Vertikalmaschine mit vertikaler Spindellagerung oder als Horizontalmaschine mit horizontaler Spindellagerung ausgebildet sein.

Bei den Vorrichtungen nach den Oberbegriffen der Patentansprüche 2 und 3 erfolgt die schwingfähige Abstützung der Rotorlagerung am Fundament über Blattfedern. Aus der DE 27 30 439 A1, der DE-AS 10 58 279 und der DE 30 02 121 C2 sind derartige Vorrich­ tungen bei Horizontalauswuchtmaschinen bekannt. Die Blattfedern bilden hierbei die Stützfedern der Lagerständer.

Ferner ist aus der DE 40 28 656 C2 bekannt, für eine permanent kalibrierte kraftmessen­ de Auswuchtmaschine für das Erkennen von Resonanzüberhöhungen beim Auswuchten des Rotors die Rotormasse durch unter den Lagern angebrachte Kraftmeßzellen festzu­ stellen.

Ferner sind aus Ludwig Merz: Grundkurs der Meßtechnik, Teil II: Das elektrische Messen nichtelektrischer Größen, R. Oldenbourg Verlag München und Wien, 1968, Seiten 92-99 Dehnungsmeßstreifen und andere Kraftaufnehmer für Kraftmeßdosen bekannt.

Es gibt Anwendungsfälle, bei denen außer der Rotorunwucht auch die Rotormasse oder Rundlauffehler gemessen werden sollen. Beispielsweise bei der Klassifizierung von Kraftfahrzeugreifen wird die Unwucht auf den Außenradius bezogen und die Unwucht­ masse dann auf die Reifenmasse bezogen. Die Unwuchtmasse ergibt sich als ein be­ stimmter Bruchteil der Reifenmasse, der auch als Prozentwert der Reifenmasse darge­ stellt werden kann. Die Reifenklassifizierung erfolgt dann nach bestimmten Grenzwerten für zulässige derartige Prozentwerte.

Aufgabe der Erfindung ist es, Vorrichtungen der eingangs genannten Art zu schaffen, mit denen es möglich ist, die Rotormasse einfach zu bestimmen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß bei dem eingangs genannten Vorrichtungen durch die kennzeichnenden Merkmale der Patentansprüche 1, 2 und 3 jeweils gelöst.

In vorteilhafter Weise erübrigt sich eine zusätzliche Waage, auf der die Reifenmasse bestimmt wird. Es ist möglich, in einer einzigen Vorrichtung (Auswuchtmaschine) eine Information sowohl über die Rotorunwucht als auch über die Rotormasse zu erhalten. Hierzu werden an der schwingungsfähigen Abstützung vorhandene Bestandteile in Form von Stab- oder Blattfedern als Verformungskörper verwendet, die durch die Gewichtskraft des in der Drehlagerung angeordneten Rotors verformt werden. Die dabei stattfindende Verformung wird durch Dehnungsmeßstreifen (DMS) aufgenommen, so daß ein elektri­ scher Kraftaufnehmer entsteht. Es wird ein der Rotorgewichtskraft proportionales elektri­ sches Signal, welches für die Rotorbestimmung weiterverarbeitet wird, erzeugt.

Auf diese Weise läßt sich die eingangs erläuterte Klassifizierung von Rotoren, insbeson­ dere nach Unwuchten, die bestimmten Prozentwerden der Reifenmasse entsprechen, mit einer einzigen Maschine bzw. Meßanordnung durchführen. Ein weiterer Anwendungsfall besteht darin, daß aus der gemessenen Rotormasse und der zulässigen Annäherung an die Resonanzdrehzahl des Schwingungssystems die zulässige Rotordrehzahl ermittelt werden kann.

Ausführungsbeispiele, welche in den Figuren dargestellt sind, dienen zur weiteren Erläu­ terung der Erfindung. Es zeigt:

Fig. 1 ein erstes Ausführungsbeispiel;

Fig. 2 ein zweites Ausführungsbeispiel;

Fig. 3 einen Verformungskörper eines Kraftmeßelementes; und

Fig. 4 ein drittes Ausführungsbeispiel.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 1 ist eine Drehlagerung 2, in welcher ein zu messen­ der Rotor 1 in bekannter Weise drehbar mit Hilfe einer Meßspindel 14 dargestellt ist, ge­ lagert. Die Drehlagerung 2 ist über ein schwingungsfähiges System, welches aus beid­ seitig an der Drehlagerung 2 angebrachten Federpaaren mit den Stabfedern 6-8 besteht über einen Maschinenrahmen 15 an einem Fundament 3 schwingfähig abgestützt. Meß­ wandler, welche zwischen der Drehlagerung 2 und dem Fundament 3 angeordnet sind, dienen zur Erfassung von Fliehkräften und/oder Schwingungen, die aus einer Rotorunwucht resultieren. Eine derartige Meßanordnung ist aus der DE 37 16 210 C2 bekannt. Die von den Meß­ wandlern abgegebenen elektrischen Signale werden in einer Meßelektronik in bekannter Weise verarbeitet (Hofmann-News 5, Impressum 09.85 D oder Hofmann-News 19, Impressum 09 85 D).

Zur Bildung einer Gewichtskraftmeßeinrichtung wird zumindest eine der beiden Stabfedern 6, 7 als elek­ trischer Kraftaufnehmer, welcher mit Dehnungsmeß­ streifen 4a-d und 5a-d ausgestattet ist, verwen­ det. Die Dehnungsmeßstreifen (DMS) sind an solchen Stellen Stabfedern 6, 7 (oberes Federstab­ paar) angeordnet, an denen eine Verformung durch den in der Drehlagerung 2 angeordneten Rotor 1 durch des­ sen Gewichtskraft erfolgt. Es ist auch möglich, die DMS an den unteren Stabfedern 8, 9 anzuordnen. Bei dieser Meßanordnung werden die ohnehin in der schwin­ gungsfähigen Abstützung der Drehlagerung 2 vorhande­ nen Bauteile zur Erzielung der Gewichtskraftmeßein­ richtung für die Rotormassebestimmung ausgenützt.

Beim Ausführungsbeispiel der Fig. 2 sind zwischen der Drehlagerung 2 und der schwingungsfähigen Abstützung mit elektrischen Kraftaufnehmern, insbesondere Deh­ nungsmeßstreifen 18a-d (Fig. 3) bestückte Verfor­ mungskörper 10, 11, 12, 13 vorgesehen. Die Verfor­ mungskörper 10-13 befinden sich zwischen den vor­ deren Enden von Blattfedern 16, 17 der schwin­ gungsfähigen Abstützung und der Drehlagerung 2 für den Rotor 1. Die Blattfedern 16, 17 der schwin­ gungsfähigen Abstützung sind über den Maschinenrahmen 15 am Fundament 3, beispielsweise wie in Fig. 2 sche­ matisch dargestellt ist, abgestützt.

Durch die Gewichtskraft des in der Drehlagerung 2 angeordneten Rotors 1 werden die Verformungskörper 10-13 verformt, und die aufgebrachten Dehnungsmeß­ streifen 18a-d (Fig. 3) liefern entsprechende elek­ trische Signale an eine Auswerteeinrichtung zur Be­ stimmung der Rotormasse.

Die Fig. 3 zeigt einen Verformungskörper eines elek­ trischen Kraftmeßelements, auf dem sich die Dehnungs­ meßstreifen 18a-d befinden. Diese dienen zur Mes­ sung der Verformung, die sich aus einwirkenden Ge­ wichtskräften ergibt. Auch die anderen in der Fig. 2 gezeigten Verformungskörper sind mit den Dehnungsmeß­ streifen 18a-d ausgestattet.

Die Fig. 4 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel an einem Lagerständer einer Horizontalauswuchtmaschine. Bei diesem Ausführungsbeispiel sind Dehnungsmeßstrei­ fen 19 an den die Stützfedern des Lagerständers bildende Blattfedern 20 zur Gewichtskraftmessung und damit zur Massebestimmung des eingelagerten Rotors 1 vorgesehen. Die bei der Unwuchtmessung erfaßten Fliehkräfte werden durch ei­ nen Meßwandler 21 aufgenommen. Bei den in den Fig. 1 und 2 dargestellten Ausführungsbeispielen erfolgt die für die Unwuchtbestimmung erfolgende Fliehkraftmes­ sung beispielsweise in der Weise, wie es aus der DE 37 16 210 C2 bekannt ist.

Die Massenkräfte, welche auch ohne den eingelagerten Rotor 1 vorhanden sind und auf die Gewichtskraftmeß­ einrichtung einwirken, können durch sogenanntes "Nul­ len" kompensiert werden. Es erfolgt daher immer eine Anzeige der tatsächlichen Rotormasse.

Von der Kraftmessung kommt man zur gesuchten Masse durch Kalibrierung. Die Kalibrierung kann mit Hilfe von Kalibrierkörpern bekannter Masse durchgeführt werden.

Claims (3)

1. Vorrichtung zur schwingungsfähigen Abstützung einer Rotorlagerung für einen auszuwuchtenden Rotor in einer Auswuchtmaschine zur Messung der Auswir­ kungen der Rotorunwucht in zwei Ebenen mit zwei in parallelen Ebenen angeord­ neten Federpaaren, bestehend aus jeweils zwei parallelen Stabfedern sowie die beiden Stabfedern verbindenden Befestigungsleisten von denen jeweils eine an der Rotorlagerung und die jeweils andere am Maschinenrahmen befestigt sind, wobei die Stabfedern senkrecht zur Rotorachse angeordnet sind und jeweils glei­ chen Abstand zur Rotorachse aufweisen, wobei die zwei Federpaare die Rotorla­ gerung in einer die Rotorachse enthaltenden Schwingungsebene schwingfähig am Maschinenrahmen lagern und die beiden Ebenen, in welchen die zwei Feder­ paare angeordnet sind und die jeweiligen Befestigungsleisten der Federpaare parallel zur Rotorachse liegen, dadurch gekennzeichnet,
daß auf den Stabfedern (6, 7) Dehnungsmeßstreifen (4a-4d, 5a-5d) zur Bestimmung der Masse des in der Drehlagerung (2) angeordneten Rotors (1) aufgrund der Messung der durch das Rotorgewicht verursachten Verformung der Stabfedern (6, 7) angeordnet sind.

2. Vorrichtung zur schwingungsfähigen Abstützung einer Rotorlagerung für einen auszuwuchtenden Rotor in einer Auswuchtmaschine zur Messung der Auswir­ kungen der Rotorunwucht in zwei Ebenen mit zwei in parallelen Ebenen angeord­ neten Blattfedern, die jeweils an der Rotorlagerung und am Maschinenrahmen befestigt sind und gleichen Abstand zur Rotorachse aufweisen, wobei die Rotor­ lagerung in einer die Rotorachse enthaltenden Schwingungsebene schwingfähig am Maschinenrahmen gelagert ist und die Ebenen, in denen die beiden Blattfedern angeordnet sind, parallel zur Rotorachse liegend, dadurch gekennzeichnet, daß sich zwischen der Rotorlagerung (2) und den Blattfedern (16, 17) Verformungskörper (10-13) befinden, auf denen Dehnungsmeßstreifen (18a-18d) zur Bestimmung der Masse des in der Drehlagerung (2) angeordneten Rotors (1) aufgrund der Messung der durch das Rotorgewicht verursachten Verformung der Verformungskörper (10-13) angeordnet sind.

3. Vorrichtung zur schwingungsfähigen Abstützung einer Rotorlagerung für einen auszuwuchtenden Rotor in einem Lagerständer einer Horizontalauswuchtmaschi­ ne zur Messung der Auswirkungen der Rotorunwucht in zwei Ebenen mit zwei in parallelen Ebenen angeordneten Blattfedern, die mit gleichem Abstand zur Ro­ torachse zwischen der Rotorlagerung und einem Maschinenrahmen die Stützfe­ dern des Lagerständers bilden, wobei die Rotorlagerung in einer die Rotorachse enthaltenden Schwingungsebene schwingfähig am Maschinenrahmen gelagert ist und die Ebenen, in denen die beiden Blattfedern angeordnet sind, parallel zur Rotorachse liegen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Blattfedern (20) Dehnungs­ meßstreifen (19) zur Bestimmung der Masse des in der Hori­ zontalauswuchtmaschine angeordneten Rotors (1) aufgrund der Messung der durch das Rotorgewicht verursachten Verformung der Blattfedern (20) angeordnet sind.