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Auswuditmaschine für hochtourige Wuchtung
Bei den neuzeitlichen Wuchtmaschinen
mit elektrischer Anzeige, auf denen hochtourig, beispielsreise mit 30 ovo Umdrehungen
pro Minute gewuchtet wird, muß die Forderung möglichst geringer Masse aller in der
Maschine mitscbwingender Teile nicht nur der Meßempfindlichkeit wegen, sondern auch
im Hinblick auf die Schonung der Lager gestellt werden. Die hochtourige Wuchtung
derartiger Schwungkörper (beispielsweise Kreisel) wird meist im fertig montierten
Zustand im Gehäuse, d. h. also in den I3etriebskugellagern, durchgeführt, weil sonst
der Kugell agerschlag bei der Wuchtung nicht erfaßt werden kann und folglich die
Auswuchtgenauigkeit nicht ausreicht. Es ist deshalb notwendig, daß beim hochtourigen
Wuchtlauf, bei dem anfangs erhebliche Unwuchtkräfte auftreten können, die Lager
vor Überbeanspruchungen geschont werden. Die Lagerbeanspruchung ist aber um so größer,
je schwerer die Massen sind, die vom Schwungkörper im Takte der Schwingung beschleunigt
werden miissen.
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Die Forderung nach geringster Masse in der Meßrichtung kann in bekannter
Weise dadurch erfüllt werden, daß der Wuchtkörper auf leichte Lagerbrücken aufgesetzt
wird, an die lediglich kleine Tauchspulen gekuppelt sind, die im Magnetfeld eines
elektrodynamischen oder permanentdynamischen Schwingungsaufnehmers bewegt werden.
Mit diesen Meßeinrichtungen, bei denen ledig-
lich die Tauchspule
im Magnetfeld bewegt wird, kann man der erwähnten Forderung wesentlich besser gerecht
werden, afs beispielsweise mit Meßeinrichtungen, bei denen der vollständige Schwingungsaufnehmer
mit frei schwingender Spule (als Absolutgebe bekannt) umittelbar an den Wuchtkörper
angekuppelt ist. Bei leichten Wuchtkörpern bringen derartige absolut messende, unmittelbar
angekuppelte Schwingungsmesser ein Mehrfaches des Wuchtkörpereigengewichtes mit
sich. Die Anwendung von relativ messenden Schwvingungsaufnehmein, bei denen nur
die Tauchspule bewegt wird und das Magnetsystem in einen feststehenden Teil der
Maschine angeschraubt ist, bedingen zum Schutze des empfindlichen Meßsysitems eine
Führung des Wuchtkörpers in der Meßrichtung Diese Führung wird beispielsweise durch
Anschrauben der Lagerbrücken an Federbleche oder Flachstabfedern oder sonstige Lenkerfedern
erreicht.
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Diese Bauart gibt sehr übersichtliche Verhältnisse bei der Wuchtung.
Sie hat aber bei der hochtourigenWuchtung den großen Nachteil, daß durch die Lenkerfedern
der auf die Brücken aufgespannte Wuchtkörper fast starr an das Maschinenbett angekuppelt
ist, also Imechanisch ausgedrückt einer unendlich großen Masse verbunden ist. Senkrecht
zur Meßrichtung ist daher die Forderung nach geringster Masse keinesfalls erfüllt.
Hinzu kommt noch, daß bei der hohen Drehzahl das Gehäuse oder die Achse des Wuchtkörpers
schon nicht mehr als absolut starr angesehen werden können. Daher fällt die hochtolurige
Wuchtung meist in einen Bereich, in dem sich unter der Wirkung der schwingen den
Massen und der harten Federkonstanten der Lenkerfedern oder der Achse Eigenfrequenzen
ausbilden, die nahe an der Wuchtfrequenz liegen.
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Dadurch können außerordentlich hohe Lagerkräfte auftreten, weil bei
derartigen Resonanzschwingungszuständen die periodische Umsetzung von Schwingungsenergie
in elastische Formänderungsenergie über das Lager erfolgt.
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Gegenstand der Erfindung ist, die Gefahr der Überheanspruchung der
Lager dadurch zu beheben, daß in denFällen, in denen im hochtourigenWuchtlauf Überbeanspruchung
zu befürchten wäre, der Wuchtkörper nicht nur in der durch die Messung gegebenen
Schwingungsebene, sondern auch senkrecht dazu elastisch gelagert wird. Es ist bei
Auswuchtmaschinen bekannt, den Wuchtkörper allseitig elastisch zu lagern, so daß
er unter dem Eirifluß der Umwuchten kreis- oder ellipsenförmige Schwingungen ausführt.
Für die Zwecke der Erfindung, bei der der hochtourigen Wuchtung im allgemeinen eine
niedrigtourige Vorwuchtung vorausgeht, sind aber Maschinen mit derartiger Federung
nicht brauchbar. Deshalb werden gemäß der Erfindung die Federkonstanten in zwei
vorzugsweise senkrecht zueinander stehenden Schwingungsrichtungen so bemessen, daß
bei einer niedrigtourigen Vorwuchtung die eine (harte) Federung nahezu unelastisch
bleibt, so daß der Wuchtkörper nur in der Schwingungsrichtung der anderen Federung
schwingen kann, von der die Messung abgeleitet wird, während bei der hochtourigen
Wuchtung beide Federungen überkritisch und damit den allseitigen Schwingungen des
Ävuchtkörpers elastisch nachgebend arbeiten. Die Verwirklichung dieses Gedankens
kann beispielsweise dadurch geschehen, daß elastische Zwischenglieder zwischen Wuchtkörper
und dem gleichzeitig als Anschlußteil für die Übertragung der Meßschwingungen dienenden
Stützkörper eingeschaltet werden, wobei aber in der Meßrichtung die einwandfreie
Übertragung der Unwuchtschwingungen auf die Schwingungsaufnehmer gewährleistet sein
muß.
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Im Interesse der Lagerschonung ist es außerdem geboten, unausgewuchtete
Schwungkörper nicht unmittelbar auf Betriebsdrehzahl zu bringen, sondern zunächst
niedrigtonrig, beispielsweise bei ein Fünftel oder ein Zehntel der Betriebs drehzahl,
vorzuwuchten und sie erst auf Betriebsdrehzahl hochzufahren, wenn ein Massenausgleich
bei niederer Drehzahl erreicht worden ist. Bei der niedrigtourigen Wuchtung ist
aber eine allseitig weiche Aufhängung des Wuchtkörpers von Nachteil. Deshalb ist
die Federkonstante der erwähnten ellastischen Zwischenglieder auch nach dem Gesichtspunkt
zu bemessen, daß die Elastizität bei niedrigtourigem Wuchten praktisch aufgehoben
ist.
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Dlie Eigenfrequenz dieser elastisclien Zwischenglieder bzw. ihre
beiden Eigenfrequenzen, die unter Berücksichtigung der Wuchtkörpermasse senkrecht
zur Schwingungsebene der niedrigtonigen Wuchtung auftreten, sollen also zwischen
der niedrigtourigen und der hochtourigen Wuchtfrequenz liegen und müssen von beiden
Seiten genügend weit entfernt sein, damit eine Resonanzvergrößerung der Schwingungsausschläge
im Wuchtlauf verhindert wird. Weiterhin ist zu fordern, daß die, senkrecht zur Meßrichtung
liegenden elastischen Übertragungsglieder so gut gedämpft sind, daß beim Durchfahren
des Drehzahlbereichs zwischen niedrigtourigelr und hochtouriger Wuchtung sich keine
störenden Resonanzschwingungen ausprägen können.
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Ein Ausführungsbeispiel des Erfindungsgedankens zeigt die Abbildung
und stellt schematisch die eine Seite eines Wuchtkörpers dar. Mit I ist der Wuchtkörper,
mit 2. seine Lagerung, mit 3 das vertikalelastische Übertragungselement, mit 4 die
Lagerbrücken mit der Aufspannung und mit 5 die Lenkerfedern zur Führung der Lagerbrücken
bezeichnet. 6 bedeutet die leichte Obertragungsstange zur Tauchspule 7, die im Magnetfeld
schwingt.
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Die allseitig weich gefederte Aufhängung des hochtourig laufenden
Wuchtkörpers hält während des überkritischen Laufes die im Lager übertragenen Kräfte
möglichst klein. Bei der niedrigtourigen Vorwuchtung sind die Lagerbeanspruchungen
ohnedies klein, da sie mit dem Ouadraht der Drehzahl absinken.
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Deshalb können die elastischen Übertragungsglieder zwischen Wuchtkörperlager
und Lagerbrücke in ihrerFederkonstanten und damit in ihrer Eigenfrequenz senkrecht
zur Schwingungsebene
des Wuchtkc>rpers derart bemessen werden,
daß sie für die niedrigtourige Vorwuchtung als starr angesehen werden können.
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Eine weitere Ausführungsmöglichkeit der Erfindung besteht darin,
daß ein und dasselbe Organ oder mehrere solcher Organe gemeinsam die Schwingungen
in den beiden vorzugsweise aufeinander senkrecht stehenden Schwingungsrichtungen
ermöglichen. Auch hierbei müssen natürlich die Federkonstanten in den beiden Richtungen
verschieden sein.
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Beispielsweise können die Lenkerfedern so ausgebildet und bemessen
werden, daß sie senkrecht zur Schwingungsebene bei der niedrigtourigen Wuchtung
als starr wirken, für dile hochtonrige Wuchtung aber als elastisch, so daß bei der
hochtourigen Wuchtung die Wuchtkörperachse räumlich frei schwingen kann, bei der
niedrigtourigen Wuchtung hingegen in einer Ebene geführt wird.