DE102008027327A1

DE102008027327A1 - Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils

Info

Publication number: DE102008027327A1
Application number: DE200810027327
Authority: DE
Inventors: Jörg BAUER
Original assignee: Schaeffler KG
Current assignee: Schaeffler Technologies AG and Co KG
Priority date: 2008-06-07
Filing date: 2008-06-07
Publication date: 2009-12-10

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils, umfassend eine Unwuchtausgleichsscheibe (1), die zumindest einen konzentrisch zur Drehachse (5) des Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlraum (6, 6', 6") aufweist, in welchem in Reihe angeordnete und längs des ringförmigen Hohlraums (6, 6', 6") frei bewegliche Ausgleichselemente angeordnet sind, die eine vorhandene Unwucht durch Einnahme einer Gegenlage ausgleichen. Um im Hinblick auf den Stand der Technik bei insbesondere gleichem oder gegebenenfalls sogar verringertem Bauraum die Anordnung einer höheren Auswuchtmasse zu ermöglichen, sind die Ausgleichselemente erfindungsgemäß durch den Füllgrad verbessernde Kugelrollen (9) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Stirnseiten (9a, 9b) gebildet.

Description

Gebiet der Erfindung
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils, umfassend ein Unwuchtausgleichsscheibe, die zumindest einen konzentrisch zur Drehachse des Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlraum aufweist, in welchem in Reihe angeordnete und längs des ringförmigen Hohlraums frei bewegliche Ausgleichselemente angeordnet sind, die eine vorhandene Unwucht durch Einnahme einer Gegenlage ausgleichen.
Hintergrund der Erfindung
Vorrichtungen zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils sind seit geraumer Zeit in unterschiedlichsten Ausführungsformen bekannt. So beschreibt die DE-PS 919 076 eine Einrichtung zur selbsttätigen Auswuchtung sich drehender Maschinenteile, bei welcher sich eine gewisse Anzahl von Ausgleichselementen in Form von Kugeln, die im Inneren einer Rollenbahn von der Form eines mit der Welle konzentrischen toroidförmigen Ringraumes liegen, bewegen lassen. Der Ringraum ist in über Kanäle untereinander verbundene Kammern unterteilt, in denen je ein kugelförmiges Ausgleichselement angeordnet ist. In den Kammern ist ferner eine Schmierflüssigkeit angeordnet, die strömungstechnisch mit einem Lager verbunden ist. Der Druck der Schmierflüssigkeit in den Lagern soll benutzt werden, um im Inneren der Rollenbahn eine angemessene Verschiebung der Ausgleichselemente herbeizuführen.
Aus der US 4,674,356 ist eine Vorrichtung der gattungsgemäßen Art bekannt, welche Ausgleichselemente in Form von Zylinderrollen vorsieht, die ihrerseits in einer Schmierflüssigkeit aufweisenden Rollenbahn geführt sind.
Die DE 693 05 988 T2 beschreibt des Weiteren eine mehrreihige Anordnung von kugelförmigen oder zylindrischen, scheibenartigen Ausgleichselementen, wobei benachbarte ringförmige Hohlräume für diese Ausgleichselemente sowohl axial als auch radial nebeneinander angeordnet sein können.
Aus der EP 1 174 537 B1 ist ferner eine Einrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils bekannt, bei dem innerhalb einer die Rotationsachse des Maschinenteils umgebenden, spanlos hergestellten Unwuchtausgleichsscheibe in einem ringförmigen Hohlraum frei bewegliche kugelförmige Ausgleichselemente angeordnet sind, welche die vorhandene Unwucht durch Einnahme einer Gegenlage ausgleichen. Es wird vorgeschlagen, dass die Unwuchtausgleichsscheibe aus einer ersten und aus einer zweiten Halbschale besteht, die zwei radial voneinander beabstandete, in axialer Richtung verlaufende Trennebenen aufweist, wobei die Halbschalen unlösbar miteinander verbunden sind.
Die Einrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils gemäß der DE 10 2006 030 163 A1 unterscheidet sich zur unmittelbar vorbeschriebenen Einrichtung dadurch, dass der ringförmige Hohlraum einen radial inneren Teilraum und einen radial äußeren Teilraum aufweist, wobei in jedem Teilraum Ausgleichselemente angeordnet sind.
Aufgabe der Erfindung
Ausgehend von den dargelegten Lösungen des bekannten Standes der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, eine weiter verbesserte Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils zu schaffen, welche bei insbesondere gleichem oder gegebenenfalls sogar verringertem Bauraum die Anordnung eine höhere Auswuchtmasse ermöglicht.
Beschreibung der Erfindung
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass Ausgleichselemente in Form von Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Stirnflächen im Hinblick auf herkömmliche Ausgleichselemente, insbesondere kugelförmigen Ausgleichselemente, aufgrund des verbesserten Füllgrades bei gleichem verfügbaren Bauraum eine wesentlich höhere Auswuchtmasse gestatten, da Kugelrollen im Vergleich mit herkömmlichen Kugeln eine deutlich geringere „Breite” bei gleichem Durchmesser aufweisen.
Die gestellte Aufgabe wird gemäß den Merkmalen des Hauptanspruchs durch eine Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils gelöst, umfassend eine Unwuchtausgleichsscheibe, die zumindest einen konzentrisch zur Drehachse des Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlraum aufweist, in welchem in Reihe angeordnete und längs des ringförmigen Hohlraums frei bewegliche Ausgleichselemente angeordnet sind, die eine vorhandene Unwucht durch Einnahme einer Gegenlage ausgleichen, deren Ausgleichselemente durch Kugelrollen mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Stirnflächen gebildet sind.
Die Unteransprüche beschreiben bevorzugte Weiterbildungen oder Ausgestaltungen der Erfindung.
Danach kann die Unwuchtausgleichsscheibe eine Mehrzahl von konzentrisch zur Drehachse des Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlräumen mit Ausgleichselementen in Form von Kugelrollen aufweisen, wobei benachbarte Hohlräume jeweils axial oder radial nebeneinander angeordnet sind.
Des Weiteren können die Kugelrollen vorteilhaft Geräusche reduzierend ausgebildet sein, indem beispielgebend dieselben auf ihrem Abrolldurchmesser einen O-Ring aus einem Elastomer aufweisen, welcher in einer Ringnut der Kugelrolle formschlüssig gehalten ist. Demgegenüber kann es auch sinnvoll sein, dass die Kugelrollen zumindest auf ihrem Abrolldurchmesser über eine Oberflächenbeschichtung aus einem Elastomer verfügen.
Weiter vorteilhaft kann die den oder die Hohlräume ausbildende Unwuchtausgleichsscheibe zumindest zweiteilig ausgebildet sein, wodurch eine einfache und kostengünstige Montage gestattet ist. Die Teile der Unwuchtausgleichsscheibe können dabei spangebend und/oder spanlos hergestellt sein.
Schließlich ist bevorzugt vorgesehen, dass die als Kugelrollen ausgebildeten Ausgleichselemente aus Stahl, Kupfer, Blei oder einem Kunststoff mit eingelagerten Metallpartikeln bestehen. Bei der Materialwahl wird demnach darauf geachtet, dass die Ausgleichselemente eine möglichst große Masse aufweisen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils eignet sich besonders für elektrisch oder pneumatisch angetriebene Winkel- oder Geradschleifmaschinen mit allen größeren Schleifscheibendurchmessern, beispielsweise größer als 100 mm. Ein weiterer Anwendungsfall ist gegeben bei Spindeln zum Aufwickeln von Garnen, die ebenfalls mit hoher Drehzahl rotieren und zumindest bei kostengünstiger Herstellung derselben eine Auswuchteinrichtung benötigen.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
Die Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert. Dabei zeigen:
1 eine Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils in einer Axialschnittdarstellung mit Ausgleichselementen als wesentliche Bestandteile der Vorrichtung gemäß einer ersten vorteilhaften Ausführungsform;
2 eine schematische Schnittdarstellung einer zweiten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils;
3 eine schematische Schnittdarstellung einer dritten vorteilhaften Ausführungsform der Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils;
4 eine Einzelteilansicht einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform eines Ausgleichselementes.
Ausführliche Beschreibung der Zeichnungen
Die in 1 gezeigte Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils, beispielsweise einer mit der Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten drehfest verbundenen, hier nicht näher dargestellten Schleifscheibe einer Winkel- oder Geradschleifmaschine, umfasst eine zweiteilige Unwuchtausgleichsscheibe 1, welche aus einer jeweils spangebend und/oder spanlos hergestellten ersten Halbschale 2 und eine zweite Halbschale 3 besteht.
Vorliegend ist die erste Halbschale 2 als spanlos umgeformtes Blechteil und die zweite Halbschale 3 als Drehteil ausgebildet und im Bereich ihres äußeren Umfanges durch eine Umbördelung 4 der ersten Halbschale 2 um den Randbereich der zweiten Halbschale 3 form- und/oder reibschlüssig fest verbunden.
Die beiden Halbschalen 2, 3 der Unwuchtausgleichsscheibe 1 bilden einen konzentrisch zur Drehachse 5 des nicht näher dargestellten Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlraum 6 aus, in welchem in Reihe angeordnete und längs desselben bewegliche sowie öl- oder fettgeschmierte Ausgleichselemente angeordnet sind, die bekanntermaßen eine vorhandene Unwucht durch Einnahme einer geeigneten örtlichen Gegenlage ausgleichen. Zur Abdichtung des gebildeten ringförmigen Hohlraums 6 sind als O-Hinge ausgebildete Ringdichtungen 7, 8 vorgesehen. Das genannte Öl oder Fett dient im Wesentlichen einer Reduzierung von Betriebsgeräuschen.
Die Ausgleichselemente sind vorliegend durch sogenannte Kugelrollen 9 mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Stirnflächen 9a, 9b gebildet. Wie bereits oben ausgeführt, ist im Hinblick auf herkömmliche Ausgleichselemente, insbesondere auf kugelförmige Ausgleichselemente, eine wesentlich höhere Auswuchtmasse bzw. bei gleicher Auswuchtmasse ein kleinerer benötigter Bauraum zu verzeichnen. Ferner kann bei gleichem verfügbarem Bauraum eine Bauteilreduzierung durch weniger Ausgleichselemente zu verzeichnen sein.
Die Unwuchtausgleichsscheibe 1' gemäß dem Ausführungsbeispiel nach 2 unterscheidet sich von der Unwuchtausgleichsscheibe 1 gemäß 1 weitgehend dadurch, dass zwei radial nebeneinander angeordnete ringförmige Hohlräume 6, 6' vorgesehen sind, wodurch im Hinblick auf den gewünschten Unwuchtausgleich eine Leistungssteigerung durch eine insgesamt erhöhte Auswuchtmasse gegeben ist. Von Vorteil kann hier auch bei gleicher Auswuchtmasse eine Bauhöhenreduzierung sein.
Weiter ist der 2 zu entnehmen, dass die Hohlräume 6, 6' im Wesentlichen allein durch die zweite Halbschale 3 ausgebildet sind, wogegen die erste Halbschale ausschließlich als ein die gebildeten Hohlräume 6, 6' verschlie ßendes und weitestgehend plan ausgebildetes Deckelelement fungiert und daher als Verschlussscheibe 2' ausgebildet ist, wodurch eine einfachere Herstellung bzw. Montage der Unwuchtausgleichsscheibe 1 möglich ist. Die feste Verbindung der Bauteile 2, 2' und 3 untereinander kann kraft-, form- und/oder stoffschlüssig, beispielsweise durch Klebung oder Schweißung erfolgen (nicht näher dargestellt).
Das Ausführungsbeispiel nach 3 zeigt demgegenüber zwei axial nebeneinander angeordnete ringförmige Hohlräume 6, 6'', wodurch im Hinblick auf den gewünschten Unwuchtausgleich ebenfalls eine Leistungssteigerung durch eine insgesamt erhöhte Auswuchtmasse erreicht wird. Von Vorteil kann hier auch bei gleicher Auswuchtmasse eine Durchmesserreduzierung sein.
Der Aufbau dieser Unwuchtausgleichsscheibe 1'' unterscheidet sich zu den beiden vorbeschriebenen Ausführungsbeispielen des Weiteren dadurch, dass dieselbe durch ein erstes radial außen liegendes und die ringförmigen Hohlräume 6, 6'' ausbildendes Ringelement 10 sowie ein zweites radial innen liegendes, zylindrisches und die genannten Hohlräume 6, 6'' verschließendes Ringelement 11 gebildet ist, wodurch ebenfalls eine einfache Herstellung und Montage der Unwuchtausgleichsscheibe 1'' gegeben ist. Die feste Verbindung der Ringelemente 10 und 11 untereinander kann ebenfalls kraft-, form- und/oder stoffschlüssig, beispielsweise durch Klebung oder Schweißungen erfolgen.
Die Erfindung beschränkt sich jedoch nicht auf Unwuchtausgleichsscheiben mit zwei axial oder radial nebeneinander angeordneten Hohlräume 6, 6', 6, 6'' zur Aufnahme von Ausgleichselementen in Form von Kugelrollen 9, sondern erfasst auch je nach Bedarf (Kundenwunsch, Bauraum, etc.) mehr als zwei derartiger Hohlräume 6, 6', 6, 6'', die sowohl axial und/oder radial nebeneinander angeordnet sein und die dort aufzunehmende Ausgleichsmasse erhöhen bzw. den notwendigen Bauraum reduzieren können (nicht näher dargestellt).
Wie bereits oben angedeutet, sind die Ausgleichselemente herkömmlich unter anderem zur Geräuschreduzierung ölgeschmiert ausgeführt, welches die vor stehend beschriebene O-Ringe bzw. Ringdichtungen 7, 8 erforderlich macht. In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Ausgleichselemente beziehungsweise die Kugelrollen 9 unter Vermeidung von Schmieröl und Ringdichtungen 7, 8 auch selbst Geräusche reduzierend ausgebildet sein, indem beispielsweise auf ihrem Abrolldurchmesser ein O-Ring 12 aus einem verschleißfestem Elastomer angeordnet ist, welcher in einer Ringnut 13 der Kugelrolle 9 formschlüssig gehalten ist (4).
Möglich ist es jedoch auch und durch die Erfindung somit mit umfasst, die Kugelrolle 9 statt mit dem genannten O-Ring 12 zumindest auf ihrem Abrolldurchmesser mit einer Oberflächenbeschichtung aus einem verschleißfesten Elastomer (nicht näher dargestellt) zu versehen, wodurch ebenfalls eine wirkungsvolle Geräuschminderung zu erzielen ist.
Besonders vorteilhaft bieten sich die vorstehend beschriebenen Ausführungsformen der Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils zur Verwendung an eingangs erwähnten elektrisch oder pneumatisch angetriebenen Winkel- und Geradschleifmaschinen mit Schleifscheiben an, die einen Durchmesser von beispielsweise größer als 125 mm aufweisen, da die für einen optimal ruhigen Betrieb einer solchen Maschine benötigte Ausgleichsmasse aufgrund von Bauraumbegrenzungen mit herkömmlichen Mitteln und Maßnahmen nicht erreichbar ist.

1: Unwuchtausgleichsscheibe
1': Unwuchtausgleichsscheibe
1'': Unwuchtausgleichsscheibe
2: Erste Halbschale
2': Verschlussscheibe
3: Zweite Halbschale
4: Umbördelung
5: Drehachse
6: Ringförmiger Hohlraum
6': Ringförmiger Hohlraum
6'': Ringförmiger Hohlraum
7: Ringdichtung, O-Ring
8: Ringdichtung, O-Ring
9: Kugelrollen
9a: Stirnfläche
9b: Stirnfläche
10: Erstes Ringelement
11: Zweites Ringelement
12: O-Ring
13: Ringnut

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

- DE 919076 [0002]
- US 4674356 [0003]
- DE 69305988 T2 [0004]
- EP 1174537 B1 [0005]
- DE 102006030163 A1 [0006]

Claims

Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils, umfassend eine Unwuchtausgleichsscheibe (1), die zumindest einen konzentrisch zur Drehachse (5) des Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlraum (6, 6', 6'') aufweist, in welchem in Reihe angeordnete und längs des ringförmigen Hohlraums (6, 6', 6'') frei bewegliche Ausgleichselemente angeordnet sind, die eine vorhandene Unwucht durch Einnahme einer Gegenlage ausgleichen, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausgleichselemente durch Kugelrollen (9) mit jeweils zwei symmetrisch von einer Kugelgrundform abgeflachten sowie parallel zueinander angeordneten Stirnflächen (9a, 9b) gebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Unwuchtausgleichsscheibe (1) eine Mehrzahl von konzentrisch zur Drehachse (5) des Maschinenteils angeordneten ringförmigen Hohlräumen (6, 6', 6'') mit Ausgleichselementen in Form von Kugelrollen (9) aufweist, wobei benachbarte Hohlräume (6, 6', 6'') jeweils axial oder radial nebeneinander angeordnet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (9) Geräusche reduzierend ausgebildet sind.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (9) auf ihrem Abrolldurchmesser einen O-Ring (12) aus einem Elastomer aufweisen, welcher in einer Ringnut (13) der Kugelrolle (9) formschlüssig gehalten ist.
Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Kugelrollen (9) zumindest auf ihrem Abrolldurchmesser über eine Oberflächenbeschichtung aus einem Elastomer verfügen.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die den oder die Hohlräume (6, 6', 6'') ausbildende Unwuchtausgleichsscheibe (1) zumindest zweiteilig ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Teile der Unwuchtausgleichsscheibe (1) spangebend und/oder spanlos hergestellt sind.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die als Kugelrollen (9) ausgebildeten Ausgleichselemente aus Stahl, Kupfer, Blei oder einem Kunststoff mit eingelagerten Metallpartikeln bestehen.
Verwendung der Vorrichtung zum selbsttätigen Auswuchten eines sich drehenden Maschinenteils nach einem der Ansprüche 1 bis 8 für elektrisch oder pneumatisch angetriebene Winkel- oder Geradschleifmaschinen oder für Spindel zum Aufwickeln von Garnen.