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Verfahren und Einrichtung zum Bestimmen oder Nachprüfen der Schwerpunktlage
von zylindrischen Dreh- oder ähnlichen Körpern Es ist bekannt, den Schwerpunkt von
Körpern dadurch festzustellen, daß sie beiderseits auf Waagen gelegt werden, wobei
sich die Lage des Schwerpunktes aus den Gewichtsangaben ermitteln läßt. Ferner ist
es bekannt, beliebige Körper zum Zwecke der Schwerpunktsermittelung oder der Nachprüfung
in Einrichtungen zu prüfen, die nach Art von Wuchtmaschinen gebaut sind. Die Abweichung
der Schwerpunktslage ergibt sich hierbei aus den beim Umlauf entstehenden Schwingungen.
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Die Erfindung enthält ein besonderes einfaches Verfahren zur Ermittlung
oder Nachprüfung der Schwerpunktiage sowie die hierzu notwendigen Einrichtungen.
Das Verfahren besteht darin, daß die zu untersuchenden Körper nach einem eigenen
Freiheitsgrad kippbar oder pendelnd auf einer umlaufenden oder schwingenden Scheibe
angeordnet sind.
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Bei dem Umlauf entstehen Fliehkräfte, die im allgemeinen das Bestreben
haben, den Körper um seine Aufhängeachse zu kippen. Nur dann, wenn der Körper genau
in einer Achse aufgehängt ist, die durch seinen Schwerpunkt hindurchgeht, tritt
ein Kippen nicht ein, da sich die Massenkräfte in bezug auf diese Achse aufheben.
Es ist dabei in den meisten Fällen zweckmäßig, den Körper nicht unmittelbar in Schneiden
oder einer Lagerung aufzuhängen, sondern eine besondere, in ihrer Massenverteilung
ausgeglichene Tragvorrichtung zu benutzen, in die der Körper hineingesteckt wird
und die so ausgebildet ist, daß
die Pendelachse. wenn der Körper
an der Tragvorrichtung richtig anliegt, durch den voraussichtlichen Schwerpunkt
desselben hindurchgeht.
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Beim Hinundherschwingen der Schein wird der Körper (mit oder ohne
Tragvorrichtung) in einem Schlitten pendelnd aufgehängt. -Auch hierbei treten Massenkräfte
auf, die nur dann ein Kippen des Körpers bewirken können, wenn die Aufhängeachse
durch seinen Schwerpunkt hindurchgeht.
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Da aus der GröRe des Kippwinkels in vielen Fällen die Größe der Abweichung
des Schwerpunktes von der vorgesehenen Stelle nicht ohne weiteres entnommen werden
kann, ist es zweckmäßig (sofern es sich nicht nur um eine Nachprüfung handelt),
den Schwerpunkt des Körpers hinsichtlich der Aufhängeachse verschiebbar zu machen.
Dies kann beispielsweise dadurch geschehen, daß die Tragvorrichtung oder ein an
ihr befindlicher An- -schlag für den Körper in bezug auf ihre Aufhängeachse höhenverstellbar
ist, eine Maßnahme, die jedoch nicht den Gegenstand der Erfindung bildet. Dadurch
kann der Körper in verschiedenen Lagen untersucht werden, und die Verschiebung kann
so lange vorgenommen werden, bis sich der Schwerpunkt tatsächlich mit der Aufhängeachse
deckt, was dadurch zum Ausdruck kommt, daß der Körper nicht mehr kippt.
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In vielen Fällen mag es zweckmäßig sein, besonders dann, wenn mehrere
Körper auf derselben Scheibe oder demselben Schlitten geprüft werden, solche Körper,
die kippen, irgendwie zu kennzeichnen. Das kann selbstverständlich dadurch geschehen,
daß irgendeine Markiereinrichtung entweder auf dem Schlitten oder der Scheibe selbst
oder an dem festen Teil der Maschine angebracht wird, die den Körper bei seinem
Umlauf oder seinem Hinundhergang nicht berührt, solange er in seiner Lage bleibt,
die ihn aber dann heispielsweise mit Farbe 0. dgl. kennzeichnet, sobald er kippt.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
schematisch dargestellt.
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Abb. I zeigt eine solche Einrichtung, bei der der Körper auf einer
Drehscheibe angeordnet ist. Abb. 2 stellt eine Einrichtung dar, bei der der Körper
auf einem Schlitten angebracht ist.
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In Abb. I ist a eine Scheibe, deren Welle b drehbar gelagert ist.
Auf der Scheibe befinden sich zwei Böcke c und d, in denen je eine Tragvorrichtung
c und f mittels Schneiden, Kugellagern o. dgl. g bzw. lt aufgehängt ist.
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In diese Tragvorrichtung werden die zu untersuchenden Körper i und
k eingestzt, ferner ist am festen Teil der Maschine eine Markiereinrichtung 1 in
Form eines Farbpinsels angeordnet. Wird die Scheibe in schnelle Umldrehungen versetzt,
dann wirken Flieh-:räfte auf säíntliche - auf ihr befindlichen Teile.
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Da die Tragvorrichtungen mit den darin befindlichen Körpern pendelnd
oder drehbar aufgehängt sind, können diese den Fliehkräften bei Fehlern in der Schwerpunktlage
nachgeben. Um Fehlmessungen zu vermei den, ist es zweckmäßig, die Massen der Tragvorrichtungen
e und f so zu verteilen, daß ihr Schwerpunkt bzw. ihre Schwerachse sich mit den
Achsen g und lt deckt. Bei dieser Anord nung wird die Tragvorrichtung den Flieht
kräften in keiner Weise nachgeben, da sich die gesamten auf sie wirkenden Fliehkräfte
(zunächst ohne Berücksichtigung des darin befindlichen Körpers) in bezug auf die
Schwerachsen das Gleichgewicht halten. Die Einrichtung wirkt dann so, als ob allein
der zu untersuchende Körper in den Achsen g bzw. lt aufgehängt wäre. Deckt sich
auch der Schwerpunkt bzw. die Schwerachse des zu untersuchenden Körpers mit diesen
Achsen, dann wird auch der Körper in der einmal eingestellten, beispielsweise senkrechten
Lage bleiben. Liegt dagegen der Schwerpunkt beispielsweise höher, wie dies bei dem
rechten Körper durch den Schwerpunkt nt angedeutet ist, dann erhält die resultierende
Fliehkraft entsprechend dem eingezeichneten Pfeil ein Moment in bezug auf die Aufhängeachse,
was ein Drehen oder ein Kippen des Körpers zur Folge hat.
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Bei dem Umlauf der Drehscheibe kommt der Körper in seiner Kippstellung
in Berührung mit der Markiereinrichtung 1, so daß das Kippen auch noch jederzeit
nachträglich nach dem Ausbau des Körpers festgestellt werden kann. Soll auch die
entgegengesetzte Kipplage, wenn der Schwerpunkt unterhalb der Aufhängung liegt,
angezeichnet werden, dann ist selbstverständlich noch eine weitere Markiereinrichtung
unterhalb der Ebene der Aufhängeachse oder auf der anderen Seite des Körpers vorzusehen.
Die Anzahl der zu untersuchenden Körper auf der Drehscheibe ist beliebig. Es können
bei entsprechend großer Scheibe beliebig viele Körper gleichzeitig untersucht bzw.
geprüft werden.
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In Abb. 2 ist lt eine Platte, auf der die Böcke o angeordnet sind,
in denen mittels der Schneiden oder Kugellager p die Tragvorrichtung q hängt. In
diese wird der zu untersuchende Körper r hineingesteckt. Die Platte n ruht auf Lenkern
s und t und kann infolge der Nachgiebigkeit dieser Lenker durch einen Kurbeltrieb
u hin und her bewegt werden.
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Die Einrichtung arbeitet in grundsätzlich gleicher Weise wie die
vorbeschriebene. Bei
schneller Hinundherbewegung der Platte entstehen
Massenkräfte, die ebenso wie die Fliehkräfte wirken und ein Kippen des Körpers dann
zur Folge haben, wenn sein Schwerpunkt bzw. seine Schwerachse nicht mit der Achse
p übereinstimmt. Das etwa erfolgte Kippen kann auch hier durch eine Markiereinrichtung
angezeigt werden.
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Das Arbeiten der Einrichtung kann erfindungsgemäß dadurch unterstützt
werden, daß die Tragvorrichtung mit an der Platte lt befestigten Federn v verbunden
wird, so daß dadurch ein Schwingungssystem, bestehend aus dieser Federung und den
Massen der Tragvorrichtung und des zu untersuchenden Körpers, entsteht. Wird die
Antriebsdrehzahl so gewählt, daß sie mit der Eigenfrequenz dieses Schwingungssystems
übereinstimmt, dann bekommt man eine außerordentlich empfindliche Anzeige. Schon
bei den geringsten Abweichungen des Schwerpunktes von der Achse p werden die daran
aufgehängten Kräfte das System in Resonanzschwingungen versetzen, uud ein deutliches
und dauerndes Pendeln des Körpers ist die Folge hiervon. Dieses Pendeln kann gleichfalls
in der obenbeschriebenen Weise markiert werden.
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An Stelle der in Lenkern geführten Platte kann selbstversändlich
eine beliebige Gleitführung treten, an deren Schlitten die Böcke o befestigt sind.
Auch bei dieser Einrichtung sowie bei den vorhergehenden ist es möglich, gleichzeitig
eine größere Anzahl Körper zu untersuchen. In manchen Fällen, in denen sich der
zu untersuchende Körper seiner Form nach dafür eignet, kann er unmittelbar in die
Lagerung eingehängt werden. In solchen Fällen kann auf die Tragvorrichtung verzichtet
werden.