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Anordnung zur Phasenaufdeckung von Unwuchtschwingungen Die Erfindung
bezieht sich auf eine Anordnung zur Bestimmung der Unwuchtrichtung an Auswuchtmaschinen,
bei der die der Unwucht entsprechende Wechselspnnung eines elektromechanischen Wandlers
und ferner eine einer mit dem Prüfkörper rotierenden Marke entsprechender Spannungsimpuls
auf einen kathodenstrahloszillographen gegeben werden, so daß auf dessen Bil (dschirm
die Phasenlage zwischen der Uwuchtspannung und er der Marke entsprechenden Spannung
angezeigt wird.
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Es sind derartige Geräte bekanntgeworden. Bei einer Ausführungsart
wiird durch ein vom Prüfenden betätigtes Handrad die Phase der Unwuchtspannung,
in einer anderen Ausführungsart die Phase des Spannungsimpulses durch Verdrehen
des Lichtstrahlenganges verschoben. Bei beiden Geräten wird diese Änderung der gegenseiltigen
Phasenlage so lange vorgenemmen, bis auf dem bildschirm eine bestimet Figur (L)
erscheint. Die dazu erforderliche Verdrehung des Handrades wird an einer gegenüber
dem Handrad angebrachten Winkel skala abgelesen, woraus sich die Lage der Unwucht
gegenüber der auf dem Prüfkörper angebrachten Marke ergibt. Bei. einer dritten bekanntgewordenen
Anordnung wird die Unwuchtspannung an das eine Plattenpaar eines Katho-(lenstrahloszillographen
gelegt und der einer auf dem Prüfkörper angebrachten Marke entsprechende Spannungsimpuls
auf den Wehneltzylinder des Oszillographen gegeben. Auf der auf dem Bildschirm erscheinenden
sinusförmigen unwuchtspannungskurve erscheint dann entweder durch Hell- oder Dunkelsteuerung
ein haller oder dunkler Punkt, wobei dieser Punkt zur Unwuchtspannungskurve phasenstarr
ist.
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Um daraus die Lage der Unwucht zur Marke bestimmen zu können, muß
die Lage dieses Punktes und die Lage des Maximums der Sinuskurve abgelesen und aus
der Differenz der beiden Ablesewerte die gegenseitibge lage bestimmt werden. die
ablesung von zwei Werten erschwert nicht nur diese Bestimmung, sondern wird auch
ungenau, besonders dann, wenn wegen einer geringen Unwucht die Kurve flach verläuft.
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Gegenüber diesen bekannten Geräten bestand die durch vorliegende
Erfindung zu lösende Aufgabe darin, unter Vermeidung der Notwendigkeit ein Handrad
zu betätigen oder die ungenaue Bestimmung des Maximums einer sinusförmigen Kurve
vornehmen zu müssen, die Anordnung so zu treffen, daß die Unwuchtrichtung unmittelbar
als scharf begrenzte Hell ; oder Dunkelstelile auf dem Bildschirm der Katlhodenstrahlröhre
relativ zu einer auf dem Bildschirm fest angebrachten Winkelgradskala abgelesen
werden kann.
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Die Lösung dieser Aufgabe besteht darin, daß die an sich sinusförmige
Unwuchtspannung durch an sich
bekannte Mittel (übersteuerte Verstärker, elektrische
differentiatoren) in Spannungsspitzen umgewandlelt wird und der der Marke entsprechende
Spannungsim puls einen unselbständigen Sägezahngenerator so steuert, daß die Sägezahnspannung
mit dem Markenimpuls beginnt. Beide Impulse werden den beiden Ablenkplatten eines
Kathodenstrahloszillographen zugeführt. Aus diesen Maßnahmen ergibt sich auf dem
Leuchtschirm des kathodenstrahloszillographen, der eine geradlinige Skala mit Winkelgraden
aufweist, unmittelbar die Lage der Unwucht zur Marke.
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In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Anordnung schematisch dargestellt.
Es bedeutet t einen Rotor, der sich in den beiden lagern 2 und 3 dreht und der an
der mit 4 bezeichneten Stelle eine Unwucht besitzt.
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Das Lager 2 sei in der Richtung des einfach gefiederten Pfeiles quer
zur Drehachse des Rotors sehr weich gefedert, ferner möge das Lager 3 um eine durch
den doppelt gefiederten Pfeil angedeutete Achsrichtung frei drehbar sein, so daß
diie Unwucht 4 das Lager 2 zu Schwingungen in Richtung des einfach gefiederten Pfeiles
erregt. Die mechanischen Schwingungen werden durch den elektromechanischen Wandler
5 in elektrische Wechsel spannungen umgesetzt, die über die Leitung 6 einem Verstärker
7 zugeführt werden. Die verstärkten Spannungen. werden über Leitung 8 einem weiteren
Gerät 9 an sich bekannter Art, das bei spielsweise ein übersteuerter Verstärker
sein kann, zugeleitet, welches die Wechselspannungen in Spannungen mit rechteckigem
Zeitverlauf verzehrt. Die Rechtsspannungen
gelangen über Leitung
10 an ein elektrisches Differenzierglied 11, an dessen Ausgang in an sich bekannter
Weise kurze Spannungsimpulse wechselnder Polarität entstehen. Pro Umdrehung des
Rotors entsteht so je ein positiver und ein negativer Impuls. Eine über Leitung
12 an das Differenzierglied angeschlossene weitere Vorrichtung 13 dient zur wahlweisen
Unterdrückung entweder der positiven oder der negativen Impulse. Vorrichtungen dieser
Art sind beispielsweise als Gleichrichterschaltungen bekannt. die so entstehend;en
Impulse werden über Leitung 14 wahlweise entweder dem Wehneltzylinder einer Kathodenstrahlröhre
16 zugeführt, wobei der Impuls den Kathodenstrahl je nach seiner Polarität rhythmisch
im Takt der Drehzahl dunkel oder hell schaltet, oder sie werden den vertikalen Ablenkplatten
des Ozsillographen zugeführt und bewirken so eine Auslenkung des Strahles nach unten
oder oben. In der Figur ist der letztere Fall dargestellt, es bedeutet 17 das senkrechte
Plattenpaar.
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Der Rotor ist an beliebiger Stelle, beispielsweise auf der einen
Stirnseite, mit einer Marke 18 versehen.
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Die optische Markierung kann auch durch ein phasenstarr mit dem Prüfköper
rotierendes durchleuchtetes Diaphragma oder eine mitlaufende Blende ersetzt werden.
Eine in der Nähe des Rotors raumfest angebrachte Photozelle 19 spricht bei Drehung
des Rotors auf die Marke 18 an und erzeugt pro Umdrehung des Rotors je einen elektrischen
Spannungsimpuls. Der Spannungsimpuls wird einem unselbständigen Sägezahugenerator
an sich bekannter Art 20 zugeführt und dient zur Synchronisierung der von diesem
erzeugten Sägezahnspannung. Die in ihrer Größe zweckmäßigerweise regelbare Sägezahnspannung
wird über Leitung 21 dem waagerechten Plattenpaar des Oszillographen 16 zugeführt
und zieht dessen Leuchtfleck in bekannter Weise zu einer waagerechten, Linie aus.
ein ander. Durch Regelung der Größe der Sägezahuspannung wird dafür gesorgt, daß
diese Linie eine vorgeschriebene Länge erhält. Durch die getroffene Anordnung ist
sichergestellt, daß die Sägezahnspannung mit dem Marken impuls beginnt. Es bewegt
sich also der Leuchtfleck pro Umdrehung des Rotors je einmal über den Bildschirm
des Oszillographen. Der aus der CEeberspannung abgeleitete Impuls erzeugt nun -
je nach Phasenlage der Geberspannung bzw. der Unwucht -an einer bestimmten Stelle
der waagerechten Leuchtlinie auf dem Bildschirm des Oszillographen eine senkrechte,
scharf markierte Auslenkung des Strahles.
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Für den Fall, daß die Impullsspaninung dem Wehneltzylinder zugeführt
wird, entsteht an der gleichen Stelle der Leuchtline eine punktförmige Verdunkelung
oder Aufhellung des Strahles. Versieht man den Bildschirm mit eine wasserecht angeordneten,
in Winkelgraden geteilten Skala, so kann man an dieser die Unwuchtrichtung relativ
zur Winkellage der Marke 18 auf dem Rotor direkt ablesen.
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Die Anordnung ist in folgender Weise abwandelbar: An Stelle einer
geraden, waagerechten Linie kann auf dem Bildschirm der Braunschen Röhre auch ein
Krebs geschrieben werden. Die Ablesegenauigkeit wird hierdurch etwa dreimal so groß
wie im Fall einer geraden Linie. Dabei kann der aus der Geberspannung abgeleitete
Impuls entweder als Dunkel- oder Hellpunkt eingeblendet werden, oder es kann unter
Verwendung einer Polarkoordinatenröhre eine radiale Auslenkung bewirkt werden. Eine
Möglicheit zur Erzeugung einer kreisförmigen, synchron- und phasenstarr zur Rotordrehung
erfolgenden kreisförmigen leuchtlinie auf dem Kathodenstrabloszillographen besteht
darin,
den Prüfkörper mit einer Marke zu versehen, die die Hälfte des Prüfkörperumfanges
umfaßt, wie dies Fig. 2 schematisch zeigt. die Photozelle wird dann bei Drehung
des Rotors eine Spannung mit rechteckigem Zeitverlauf abgeben (s. Fig. 3). Durch
mehrmaliges Integrieren entstehen hieraus nacheinander Spannungen, die sich immer
mehr der Sinulsform nähern. nämlich zunächst eine Spannung mit Dreiecksverlauf gemäß
Fig. 4, dann ein aus aneinandergesetzten Parabelbögen bestehender Zeitverlauf wie
in Fig. 5, usw.
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Die Spannungsverlute, die beim Integrieren auftreiten, können durch
Verstärkungs mittels Röhren wieder ausgeglichen werden. Dimensioniert man die Integration
der letzten Stufe sehr kräftig, so besteht mit genügender Näherung zwischen der
Spannung der letzten und der vorletzten Stufe eine Phasenverschiebung von 900. Führt
man diese beiden Spannungen getrennt dem senkrechten und waagerechten Plattenpaar
des Osziillographen zu und sorgt dafür, daß die beiden Spannungen gleiche Größe
besitzen, so entsteht auf dem Bildschirm in bekannter Weise ein Kreis.
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Es ist nicht unbedingt erforderlich, daß im Fall der Linearablenkung
die durch den Sägezalingenerator 20 erzeugte Ablenkung auf dem Bildschirm waagerecht
erfolgt. Es ist ebensogut eine Anordnung möglich, bei welcher die Sägezahnspannung
dem senkrechten Plattenpaar des oszillographen 16 zugefgührt wird und so eine senkrechte
Linie erzeugt, wobei die Winkelskala auf dem Bildschirm ebenfalls senkrecht verläuft
und die aus der Vorrichtung 13 kommenden Impulse entweder dem waagerechten Plattenpaar
oder dem Wehneltzylinder des Oszillographen zugeleitet werden.
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Bei Verwendung von Oszillograph en röhren, die ganz oder teilweise
mit magnetischer Strahlablenkung arbeiten, ist die Erfindung ebenfalls anwendbar.
Es sind in diesem Falle an Stelle der den betreffenden Ablenkplatten zugeführten
Spannungen entsprechende Ströme mit gleichartigem Zeitverlauf bereitzustellen bzw.
zu erzeugen und den betreffenden ablenkspulen zuzuführen. Schaltungen zur Umwandlung
von Spannungen mit bestimmtem zeitverlauf in Ströme mit gleichartigem Zeitvgerlauf
sind bekannt.