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Auswuchtmaschine mit Ausgleich der Störkräfte durch Gegenkräfte Die
Erfindung bezieht sich auf solehe Auswuchtmaschinen, bei denen die Störkräfte durch
umlaufende, während des Laufes nach Größe und Phase verstellbare Gegenkräfte ausgeglichen
werden.
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Bei den bekannten Maschinen dieser Art wird die Größe der Gegenkräfte
durch Änderung der Exzentrizität einer oder mehrerer umlaufenden Massen vergrößert
oder verkleinert. Diese Einstellung der Exzentrizität bei gleichzeitigem Umlauf
bedingt eine sehr komplizierte Einrichtung, zumal da die umlaufende Masse auch gleichzeitig
schwingbar gelagert ist und die Schwingungen während des Umlaufs nicht gestört werden
dürfen.
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Es sind ferner Maschinen dieser Art bekannt, bei denen mehrere Massen
axial verstellt werden, wobei Kräftepaare entstehen, die zum Ausgleich der Unwuchten
des Auswuchtkörpers dienen sollen. Auch diese Einrichtungen erfordern entweder verhältnismäßig
komplizierte Bedienungsorgane oder es treten Störungen des Auswuchtvorganges ein,
soweit diese Massen unmittelbar von außen her bedient werden, weil dadurch die Schwingungen
des Auswuchtkörpers beeinflußt werden.
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Schließlich ist noch vorgeschlagen worden, jeden der beiden Lagerböcke
mit einer Ausgleichsvorrichtung in Form einer umlaufendenj eine exzentrische Masse
tragenden Scheibe zu versehen, die an einer an den Schwingungen des Prüfkörperlagers
teilnehmenden, hebel artig auf dieses Lager einwirkenden Hilfswelle zwecks Veränderung
der Größe der Ausgleichskräfte verschiebbar angeordnet ist.
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Bei dieser Maschine sind demnach mindestens zwei derartige Ausgleichsvorrichtungen
notwendig, die unabhängig von ei nander betätigt werden müssen.
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Gemäß der Erfindung erfolgt der Ausgleich der Massenkräfte gleichfalls
durch eine umlaufende exzentrische Masse, die auf einer Hilfswelle verschiebbar
angebracht ist und bei der die Veränderung der Größe der Ausgleichskräfte durch
Verschiebung der Masse längs dieser Welle hervorgerufen wird. Die Vereinfachung
gegenüber dem Bekannten besteht darin, daß die für den beiderseitigen Ausgleich
vorgesehene Hilfswelle, die die verschiebbare Masse trägt, mit den beiden Wuchtkörperl
agerungen gelenkig verbunden ist. Diese Masse läuft mit gleichbleibender Exzentrizität
um und wird synchron mit dem NVuchtkörper angetrieben, wobei die Größe des oder
der Ausgleichsgewichte aus dem Ab stand der Masse von der ihr zugeordneten Schwingachse
bestimmt wird. Um die Größe des erforderhchen Ausgleiches für die Unwuchten des
Wuchtkörpers unmittelbar in bezug auf die Ausgleichsebene bestimmen zu können, kann
eine an sich bekannte Einstellvorrichtung zum Festlegen einer beliebigen
Schwingachse
für den Wuchtkörper vorgesehen werden, die gleichzeitig die Schwingachse für die
Hilfswelle bildet und damit deren Bezugspunkt für die Größe des Ausgleichs festlegt.
Für die Verwendung einer Masse gleichbleibender Exzentrizität sowie einer Einstellvorrichtung
für die Schwingachse wird nur im Zusammenhang mit dem Grundgedanken gemäß der Erfindung
Schutz bewehrt.
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Die Verstellung der exzentrischen Nasse läßt sich im Falle der Erfindung
im Gegensatz zu den bekannten Einstellvorrichtungen leicht und ohne die Schwingungen
zu beeinflusen bewerkstelligen. Darüber hinaus bietet der Erfindungsgedanke den
Vorteil, daß die Einstellung wesentlich feinfühliger ist; während bei den bekannten
Anordnungen für die Verstellung nur ein verllsiltnismäßig kleiner ÄVeg zur Verfügung
steht, kann die Verschiebung bei der Erfindung längs einem beliebig großen Weg vorgenommen
werden, woraus sich eine wesentlich genauere Meßbarkeit der aufgebrachten Gegenkräfte
ergibt.
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Zwei Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens sind in der Zeichnung
schematisch dargestellt.
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Abb. I stellt ein vereinfachtes Beispiel dar, bei dem die Ausgleichskräfte
unmittelbar der Lagerung zugeführt werden.
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Abb. 2 zeigt die für die Phasenverstellung notwendige Einrichtung,
die nicht Gegenstand der Erfindung ist.
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Abb. 3 zeigt eine Ausführung des Erfindungsgedankens, bei der die
Schwingachse in die Ausgleichsebene verlegt werden kann.
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Abb. 4 ist eine Ergänzung zu Abb. 3.
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Auf einem Fundament I sind mittels der Federn 2 und 3 die Lager 4
und 5 schwingbar angeordnet. In diesen Lagern ruht die Welle des auszuwuchtenden
Körpers 6. Die Drehung des Wuchtkörpers überträgt ein in der Zeichnung nicht dargestellter
Antrieb auf eine Welle 7 über eine Kardanwelle 8 auf einen Kupplungsteil 9, der
mit einem weiteren an der Welle des Wuchtkörpers 6 befindlichen Kupplungsteil 10
verbunden wird. Durch diese Anordnung werden die durch die Unbalancen hervorgerufenen
Schwingungen des Wuchtkörpers nicht gestört. An den Lagern 5 und 6 befinden sich
Bolzen o. dgl. 11 und 12, die in bekannter Weise mit einem am Fundament befindlichen
Teil verbunden werden können. Dadurch ist es möglich, die Schwingachse für die Schwingbewegungen
des Wuchtkörpers entweder in die Achse des Bolzens 11 oder des Bolzens 12 zu legen.
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An der Wuchtkörperwelle befinden sich beiderseits ringförmige Lager
13 und 14, die allen Schwingbewegungen, jedoch nicht den Drehbewegungen, dieser
Stelle folgen. Sie sind durch Stangen o. dgl. 15 und 16 mit ähnlichen Lagern 17
und 18 gelenkig verbunden. Letztere tragen eine Welle 19, die über ihre ganze Länge
mit einer Federnut ausgerüstet ist. Eine Scheibe 20 ist auf dieser Welle axial verschiebbar.
Sie trägt eine exzentrische Masse 21.
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Der Antrieb der Welle 19 erfolgt gleichzeitig von der ÄVelle 7 aus,
und zwar über Kegel räder 22 und 23, eine weitere Vorrichtung, die im folgenden
noch näher beschrieben wird, ferner die Kegelräder 24 und 25 und eine Kardanwelle
26 mit entsprechenden Kupplungsteilen, ähnlich wie bei der Übertragung des Antriebes
auf die Wuchtkörperwelle. Die Kegelräder sind so bemessen, daß die Welle 19 sich
synchron mit der Wuchtkörperwelle dreht.
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Wird der Bolzen 12 so festgehalten, daß er sich wohl drehen, jedoch
nicht mehr hin und her bewegen kann, so schwingt der Wuchtkörper 6 um die durch
den Bolzen hindurchgehende Drehachse als Schwingachse. Infolge der gelenkigen Verbindung
zwischen der Wuchtkörperwelle und der Welle 19 schwingt auch letztere um eine senkrecht
zu ihrer Drehachse liegende Schwingachse, die in dem dargestellten Beispiel senkrecht
über der Schwingachse des Wuchtkörpers, also in der strichpunktiert angedeuteten
Ebene liegt. Wird die Scheibe 20 mit ihrer exzentrischen Masse 21 in diese Ebene
eing-estellt und die ÄVelle 19 mit einer beliebigen Drehzahl gedreht, so können
sich die Fliehkräfte, mag der Wuchtkörper 6 schwingen oder nicht, auf diesen nicht
auswirken. wird dagegen die Scheibe 20 etwa in die dargestellte Lage verschoben-.
so wirken sich die Fliehkräfte aus, und zwar entsprechend der Fliehkraft mal dem
mit q bezeichneten Hebelarm.
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Die Fliehkraft ist zwar nicht nur von der Masse 21 und deren Halbmesser,
sondern auch von dem Quadrat der Winkelgeschwindigkeit, mit der die Welle umläuft,
abhängig.
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Da aber die Wuchtkörperwelle mit gleicher Geschwindigkeit umläuft
und die Unbalancen gleichfalls als Fliehkräfte wirken, so fällt bei der Berechnung
das Quadrat der Geschwindigkeit heraus, und es ergibt sich, daß die Größe der Unbalanc
in bezug auf die festgelegte Schwingachse umnittelbar proportional dein Hebelarm
a ist.
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Die Verstellung der Scheibe 20 längs der Welle 19 kann im einfachsten
Falle unmittelbar von Hand des Bedienenden erfolgen. Erschütterungen sind dadurch
nur in geringem Maße zu befürchten. Sollten dennoch solche auftreten, so hören sie
unmittelbar nach erfolgter Einstellung auf und machen sich dann als solche offenkundig
bemerkbar. Es bedarf dann normalerweise nur einer kleinen zusätzlichen
Verstellung,
um endgültig durch die aufgebrachten Fliehkräfte die Störkräfte der Unbalanc aufzuheben.
Die Verstellung der Scheibe 20 kann selbstverständlich auch auf maschinelle Art
vor sich gehen, indem beispielsweise eine mit Kugeln oder Rollen versehene Gabel
an der Masse 20 angreift. Diese Gabel kann durch eine Spindel verstellt werden,
die parallel zu der Welle 19 liegt. Eine andere einfache und zweckmäßige Verstellung,
die die Schwingungen nur in praktisch nicht erfaßbarem Maße beeinflussen kann, geschieht
mittels eines Fadens oder eines Bandes. Ein solches Band muß beiderseits der Masse
20 angebracht werden, jedoch unter Vermittlung von Kugellagern o. dgl., nämlich
in bei Steuerorganen bekannter Weise so, daß es zwar eine axiale Verschiebung der
Scheibe hervorrufen kann, jedoch an den Drehungen der Scheibe selbst nicht teilnimmt.
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Die Gegenkräfte, die in Form von Fliehkräften infolge der exzentrischen
Masse 21 auf den Wuch,tkörper wirken, können selbstverständlich nur dann einen vollkommenen
Ausgleich herbeiführen und damit einen daß stab für die Größe derUnbalanc bilden,
wenn sie nicht nur ihrer Größe, sondern auch ihrer Phase nach regelbar sind. Diese
Regelung der Phase, die selbst nicht Gegenstand der Erfindung ist, soll zum besseren
Gesamtverständnis an Hand der Abb. 2 erläutert werden. Die genannte Phasenverschiebung
muß zwischen der liVuchtkörperwelle und der Welle 19 stattfinden. Die hierzu dienende
Einrichtung belEndet sich demgemäß zwischen den Kegelrädern 23 und 24. Ersteres
ist auf einen Ävellenstnmpf aufgekeilt, der in eine Hohlwelle 27 ausläuft. In dieser
Hohlwdle ist eine Welle 28 axial verschiebbar gelagert.
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Durch Nut und Feder ist sie gezwungen, an den Drehungen der Welle
27 teilzunehmen.
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Der aus der Hohlwelle 27 herausragende Teil der Welle 28 ist mit einer
Schraubenwindung 29 versehen, die in eine entsprechende schraubenförmige Vertiefung
der Hohlwelle 30 hineinpaßt. Solange eine axiale Verschiebung zwischen der Welle
28 und der Hohlwelle 30 nicht stattfindet, sind beide gezwungen, sich stets miteinander
zu drehen. Verschiebt man dagegen die Welle 28 in axialer Richtung, während die
Hohlwelle 30 in der gezeichneten Lage bleibt, so tritt eine Relativverschiebung,
also eine Verschiebung ihrer Phase lage zueinander ein. Eine axiale Verschiebung
der Welle 28 ist durch Betätigung des Knopfes 3I leicht möglich. Man hat es dadurch
in der. Hand, die Phasenlage zwischen dem Kegelrad 23 und dem auf der Hohlwelle
aufgekeilten Kegelrad 24 beliebig bis zu 360 0 zu verändern Sollen die Unbalanoen
durch entgegengerichtete Fliehkräfte ausgeglichen werden, so bedarf es nach Festlegung
der Schwingachse nur einer Verschiebung der Scheibe 20 und gleichzeitig oder abwechselnd
einer Betätigung des Knopfes 3I für die Phasenverschiebung. Es findet sich dabei
sehr leicht die Stelle, in der der Ausgleich ein vollkommener ist. An einem in der
Zeichnung nicht dargestellten Maßstab ist sodann der Hebelarm a abzulesen, der unmittelbar
ein Maß für die Größe des anzubringenden Ausgleichsgewichtes ist, wenn dabei der
Hebel arm und der Radius des Ausgleichsgewichtes berücksichtigt wird. Die Phasenlage
des Ausgleichsgewichtes ergibt sich an einem zweiten gleichfalls nicht dargestellten
Maßstab, der mit der Welle 28 oder dem Knopf 3I in Verbindung steht und der je nach
dessen Stellung unmittelbar die Phasenlage des Ausgleichsgelichtes finden läßt.
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Es ist selbstverständlich, daß bei Ausführung einer Maschine nach
dem beschriebenen Ausführungsbeispiel dafür zu sorgen ist, daß seitliche Bewegungen
der einzelnen Teile (senkrecht zur Zeichenebene) nicht möglich sind. Diesem Zweck
können beispielsweise Lenker dienen, die senkrecht zur Zeichenebene stehen und infolgedessen
nur Bewegungen in Richtung der Zeichenebene zulassen.
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In Abb. 3 ist der Übersichtlichkeit wegen nur die eine Seite einer
Auswuchtinaschine dargestellt, in der der Wuchtkörper 32 mittels seiner Welle 33
auf Rollen 34 und 35 ruht. Diese Rollen stützen sich auf einen etwa T-förmig ausgebildeten
Lagerbock 36.
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Ein zu einem Schlitten 37 gehöriger Ständer 38 trägt den T-förmligen
Bock in einer Achse 39, so daß der Bock um diese Achse schwingen kann. Der Schlitten
37 ist längs dem Fundament 40 senkrecht zur Zeichenebene verschiebbar, so daß sich
die Entfernung zwischen dem Lagerbock 36 und dem jenseitigen nicht gezeichneten
Lagerbock den Abmessungen der Wuchtkörper anpassen kann.
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Durch Einschalten einer Feder 41 zwischen den Bock 36 und den festen
Teil der Maschine erhält man ein schwingungsfähiges System, dessen Resonanzlage
durch Verstellung der Feder regelbar ist. Dies geschieht dadurch, daß der Federfußpunkt
an einem Gleitstück 42 in einem Schlitz 43 verschiebbar ist, was dadurch ermöglicht
wird, daß das andere Ende der Feder an einer Spindel 44 befestigt ist, die sich
in einer Hülse 45 um den Bolzen 47 drehen kann. Durch das Handrad 48 kann die Vorspannung
der Feder geregelt werden.
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Die Ausbildung des Ständers 38 mit Schlittenführung 37 und Lagerbock
36 sowie die Abfederung 4I bilden nicht den Gegenstand der Erfindung.
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Die beiden Lagerböcke 36 sind durch Stangen 52 und 53 mit einer Stange
54 gelenkig verbunden. Letztere wird von einem verschiebbaren Lager 57 umfaßt, das
um eine senkrechte Achse 58 schwingen kann. Hierdurch wird in bekannter Weise nicht
nur der Schwingungsmittelpunkt für die Stange 5.b sondern auch in der gleichen senkrechten
Ebene eine Schwingachse für den auszuwuchtenden Körper geschaffen.
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Auf den beiden Lagerböcken 36 ist gelenkig in Lagern 49 eine Welle
50 gelagert, die der Welle 19 des in Abb. 1 dargestellten Ausfiihrungsbeispieles
entspricht. Sie trägt eine mit einer Unwucht versehene Scheibe 5I, die längs dieser
Welle verschiebbar ist und gemeinsam mit dem Wuchtkörper angetrieben wird. Durch
den Umlauf der Scheibe 51 werden die Gegenkräfte für den Ausgleich der Unwuchten
erzeugt und deren Größe wird wiederum durch Verschieben der Scheibe geregelt. Die
Größe dieser Gegenkräfte wird der Entfernung der Scheibe von der Schwingachse entnommen,
wobei die Schwingachse in der senkrecht durch die Achse 58 hindurchgehenden Ebene
liegt.
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An Stelle der Stoßstangen 52 und 53 kann auch eine beliebige andere
Verbindung treten, die die Lagerböcke 36 mit den entsprechenden Teilen der Welle
54 gelenkig verbindet. Bei entsprechender Bemessung der Federn 41 können diese Teile
auf Zug beansprucht werden, so daß an Stelle der Stoßstangen Drähte oder ähnliche
Zugorgane treten können. Unter Umständen kann auch die Anordnung beider Ubertragungsmöglichkeiten
für Zug- und Druckübertragung zweckmäBig sein. Es ist nicht notwendig, daß die Hilfswelle
50 mit den die Gegenkräfte hervorrufenden Scheiben unmittelbar auf den beiden Lagerböcken
36 gelagert ist. Es ist auch möglich, diese Teile selbständig schwiagbar zu lagern
und sie ähnlich wie die Stange 5+ mit den beiden Böcke in anderer Weise gelenkig
zu verbinden, wobei durch Zug- oder Stoßstangen die Schwingbewegung in geeigneter
Weise umgeleitet werden kann. Wesentlich ist, daß hierdurch eine Schwingachse in
bezttg auf die Hilfswelle 50 entsteht, während im übrigen die Ausführung, insbesondere
die Verbindung der Hilfswelle 50 mit der Antriebswelle in ähnlicher Weise wie in
Verbindung mit Abb. I beschrieben, ausgebildet werden kann.
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In der vorangehenden Beschreibung ist stets davon die Rede, daß die
die Gegenkräfte hervorrufenden Massen mit gleichbleibender Exzentrizität umlaufen
sollen. Darunter ist jedoch nur zu verstehen, daß diese Exzentrizität jeweils während
eines Laufes gleichbleiben soll. Es ist dagegen selbstverständlich in manchen Fällen
zweckmäßig, diese während des Laufes gleichbleibende Ezentrizität zu verkleinern
oder zu vergrößern.
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Sollen beispielsweise auf einer NIaschine verhältnismäßig kleine,
ein andermal veflältnismäßig große Wuchtkörper gewuchtet werden, so sind im ersten
Falle auch ziemlich kleine Unbalancen, im anderen merklich größere zu erwarten.
Verwendet man in beiden Fällen die gleiche Exzentrizität, so könnte es sein, daß
entweder der WIeßbereich für die großen Wuchtkörpler nicht. ausreicht oder für die
kleinen Wuchtkörper zu unempfindlich ist.
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Aus diesen Gründen wird in solchen besonderen Fällen ein Auswechseln
der exzentrischen Massen vorgesehen werden können.
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Wie dieses Auswechseln geschieht, ist an sich gleichgültig. Es kann
durch Hinzufügen oder Abnehmen von Massen oder in anderer bekannter Weise, beispielsweise
durch Verdrehen zweier unmittelbar nebeneinanderliegender mit Unbalancen versehener
Scheiben gegeneinander geschehen.