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Anordnung zur Feststellung der Unwuchtlage für Auswuchtmaschinen Die
Feststellung der Unwuchtlage bei Auswuchtmaschinen ist in den Fällen nicht mit besonderen
Schwierigkeiten verbunden, in denen der Antrieb des Prüflings, dessen Unwucht zu
bestimmen ist, über eine starre Kupplung erfolgt. Es kann dann leicht über diese
Kupplung zugleich eine Abtasteinrichtung für die Unwuchtlage, z. B. in Form einer
kleinen Wechselstrommaschine, angetrieben werden. Die von dieser Wechselstrommaschine
abgenommene Wechselspannung gibt die Lage des Prüflings wieder, und durch Vergleich
ihrer Phasenlage mit der vom Unwuchtgeber gelieferten Wechselspannung kann die Unwuchtlage
bestimmt werden. Dies geschieht z. B. bei der wattmetrischen Methode, indem man
die beiden Spannungen einem Dynamometer zuführt.
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Schwieriger ist das Problem der Unwuchtlagenbestimmung bei solchen
Auswuchteinrichtungen, bei denen der Antrieb des Prüflings nicht durch starre Kupplungen
erfolgt. In diesem Fall verbietet sich auch meist der Anschluß einer Wechselstrommaschine
zur Bestimmung der Unwuchtlage. Es handelt sich hier meist um solche Auswuchtmaschinen,
bei denen der Prüfling über umlaufende endlose Bänder angetrieben wird. In diesen
Fällen würden die Vorteile dieses Antriebes, nämlich den Prüfling sehr schnell auswechseln
zu können, durch eine zusätzliche Ankupplung einer Abtasteinrichtung für die Unwuchtlage
verlorengehen. Man ist daher in diesen Fällen dazu übergegangen, auf dem Prüfling
eine abtastbare Marke anzubringen, der gegenüber die Lage der Unwucht bestimmt wird.
Als eine solche Marke kommt in erster Linie eine optisch abtastbare Marke, z. B.
ein heller oder dunkler Strich, auf dem Prüfling in Frage. Aber auch elektrisch
oder magnetisch abtastbare Marken sind brauchbar.
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Sehr einfach gestaltet sich die Feststellung der Unwuchtlage beim
Vorhandensein einer optisch sichtbaren Marke mit dem sogenannten stroboskopischen
Verfahren. Bei diesem Verfahren wird durch den Unwuchtgeber eine -Lichtblitzlampe
zum Aufblitzen gebracht, und aus der Lage der Marke auf dem Prüfling im Augenblick
der Beleuchtung durch den Lichtblitz kann auf die Lage der Unwucht geschlossen werden.
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Es ist jedoch nicht einfach, diese nur optisch wahrnehmbare Phasenbeziehung
zu speichern, so daß dieses Verfahren insbesondere für automatische Ausgleichseinrichtungen
nicht geeignet ist.
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Es sind deshalb auch schon Anordnungen geschaffen worden, um mit
auf dem Unwuchtkörper angebrachten Marken ein wattmetrisches Verfahren zu betreiben.
Diese bekannten Anordnungen setzten jedoch erhebliche elektronische Mittel voraus,
um die
für das wattmetrische Verfahren notwendigen Spannungen zu erzeugen. So müssen
in einem Fall durch komplizierte Sägezahnschaltungen aus den von der Abtasteinrichtung
für die Marke erzeugten Impulsen zwei um 900 gegeneinander phasenverschobene Rechteckspannungen
erzeugt werden; die synchron und phasengetreu zu dem Umlauf des Prüflings sind.
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Bei einer anderen bekannten Anordnung mit einer Abtasteinrichtung
für eine auf dem Prüfling angebrachten Marke werden ebenfalls recht komplizierte
elektronische Einrichtungen mit Sägezahngeneratoren zur Erzeugung einer Sinusspannung
benutzt, welche synchron und phasengetreu mit dem Umlauf des Prüflings ist. Bei
dieser Einrichtung werden die von der Abtasteinrichtung abgegebenen Impulse zunächst
einer Torschaltung zugeführt und von dieser ein konstanter Gleichstrom ein- und
ausgeschaltet, so daß die erzeugten Rechteckimpulse in ihrer Zeitdauer einem Umlauf
des Prüflings entsprechen. Diese Reckteckimpulse dienen dann weiter zur Steuerung
von Sägezahngeneratoren zur Erzeugung sägezahnförmiger Wechselspannungen, die in
ihrer Frequenz der Umlauffrequenz des Prüflings entsprechen. Schließlich werden
diese sägezahnförmigen Wechselspannungen in sinusförmige Wechselspannungen umgeformt.
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Die Anordnung nach der Erfindung zeichnet sich gegenüber den bekannten
Anordnungen durch einen wesentlich einfacheren Aufbau und einen wesentlich geringeren
Aufwand für die elektronischen Mittel aus.
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Sie hat weiterhin den Vorteil, daß sie die Lage der Unwucht gegenüber
der auf dem Prüfling angebrachten Marke unmittelbar als elektrischen Strom oder
Spannung wiedergibt.
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Die Erfindung geht entsprechend dem vorstehend wiedergegebenen Stand
der Technik von einer Anordnung zum Feststellen der Unwuchtlage für Auswuchtmaschinen
aus, die einen elektrischen Geber zur Bestimmung der Unwuchtkräfte bzw. -bewegungen
und eine elektrische Abtasteinrichtung zur Abtastung
einer auf dem
umlaufenden Prüfling angeordneten Marke sowie einer Torschaltung für einen konstanten
Gleichstrom aufweist. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß die Torschaltung
sowohl an die Abtasteinrichtung für die Marke als auch an den Unwuchtgeber angeschlossen
ist, derart, daß die von beiden abgenommenen Impulse für die Lage der Marke und
der Unwucht den konstanten Gleichstrom nacheinander ein- und ausschalten und daß
der Mittelwert des Gleichstromes bzw. einer entsprechenden Spannung zur Anzeige
einem Anzeigegerät oder Steuergerät zugeführt wird.
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Die Erfindung sei im einzelnen an zwei Ausführungsbeispielen beschrieben.
A b b. 1 zeigt eine Einrichtung zur Anzeige der Unwuchtlage. Dabei ist 9 der Prüfling,
der wie üblich auf einem schwingungsfähigen Lager 10 gelagert ist. Mit 1 ist eine
optische Abtasteinrichtung bezeichnet, die beim Vorbeigehen einer auf dem Prüfling
angebrachten Marke einen elektrischen Impuls abgibt. An Stelle der optischen Abtasteinrichtung
können induktive oder kapazitive oder auch andere Einrichtungen zur Abtastung einer
vorbeigehenden Marke treten. Die von der Abtasteinrichtung l abgegebenen Impulse
mögen z. B. die in Abb. 2,1 dargestellte Form haben. Sie werden einem an sich bekannten
Impulsformer2 zugeführt und erhalten dadurch die in A b b. 2,2 gezeigte Nadelform.
Der elektrische Unwuchtgeber ist in A b b. 1 mit 3 bezeichnet. Er erzeugt die in
Abb. 2,3 dargestellte Sinusspannung durch die Wirkung der Unwucht des Prüflings
9. Diese Sinusspannung wird in dem nachgeschalteten Impulsformer 4 für eine bestimmte
Lage des Prüflings ebenfalls in einen Nadelimpuls (A b b. 2,4) umgewandelt. Die
Lage der von den Impulsformern2 und 4 abgegebenen Nadelimpulse auf der Zeitachse
ist ein Maß für die Lage der Marke und der Unwucht. Beide Nadelimpulse werden dem
Rechteckumformer 5, der als Torschaltung für einen konstanten Gleichstrom ausgebildet
ist, zugeführt. Bei dem Beispiel ist angenommen, daß der von der Abtasteinrichtung
1 abgenommene Impuls den Gleichstrom einschaltet und der durch den Unwuchtgeber
erzeugte Impuls den Gleichstrom ausschaltet. Es entsteht also der in A b b. 2,5
dargestellte Rechteckstrom bei jeder Umdrehung des Prüflings.
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Der Mittelwert dieses Rechteckstromes ist ein Maß für die Lage der
Unwucht im Prüfling. Fallen beide Impulse zeitlich zusammen, so wird der Rechteckstrom
zu Null. Er vergrößert sich mit dem zeitlichen Abstand der Impulse. Dabei ist aber
der Mittelwert des Rechteckstromes unabhängig von der Drehzahl des Prüflings, denn
der bei einer Drehzahländerung geänderte zeitliche Abstand der Impulse wird durch
eine entsprechende Änderung der Schalthäufigkeit der Rechteckimpulse kompensiert.
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Es ist außerdem durch eine entsprechende Verlagerung des Zeitpunktes
der Impulsgabe durch den Unwuchtgeber innerhalb der abgenommenen Sinusschwingung
möglich, den Nullwert für den Anzeigestrom auf bestimmte Winkelwerte gegenüber der
Marke auf dem Prüfling zu legen. Zum Beispiel ist es bei der dargestellten Verdrehung
der Abtasteinrichtung gegenüber dem Unwuchtgeber um 900 unter Umständen zweckmäßig,
den vom Unwuchtgeber über den Impulsformer4 abgenommenen Impuls für die Unwuchtlage
ebenfalls um 900 gegenüber der Unwuchtlage zu drehen, so daß ! der Strom J = O 0
einer Übereinstimmung der Marke mit der Unwuchtlage ent-
spricht. Es können aber
auch je nach dem Aufbau der Auswuchteinrichtungen andere Zusammenhänge zweckmäßig
sein. Welchen der beiden Impulse man zum Eine oder Ausschalten benutzt, hängt ebenfalls
von den gewünschten Zusammenhängen zwischen dem gemessenen Strom und der Unwuchtlage
gegenüber der Marke und auch von der Drehrichtung des Prüflings ab.
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In A b b. list dargestellt, wie die Anzeige der Unwuchtlage durch
eine an sich bekannte Kompensationseinrichtung erfolgt. Diese Kompensationseinrichtung
führt nicht eine Strom-, sondern eine Spannungsmessung durch, was aber auf dasselbe
hinauskommt. Im Kompensationsglied 6 wird die mittelbare Gleichspannung der Rechteckspannungen
mit einer zweiten Gleichspannung verglichen, die in einem Kompensationsspannungserzeuger
11 erzeugt wird.
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Diese zweite Spannung kann durch die Einstellung des Kompensationsspannungserzeugers
11 durch einen Stellmotor 8 verändert werden, z. B. indem der Abgriff an einem Spannungsteiler
verschoben wird. Dieser Einstellmotor 8 wird über einen Verstärker 7 durch das Kompensationsglied
6 so lange verstellt, bis die von 11 abgegebene Spannung mit der von 5 abgegebenen
Spannung übereinstimmt. Die Stellung des Kompensationsspannungserzeugers 11, also
z. B. die Stellung des Abgriffes an einem Spannungsteiler, ist dann ein Maß für
die bei 5 abgegebene Spannung und wird an einer Skala 12 angezeigt.
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Eine solche Nachsteuereinrichtung kann dazu benutzt werden, um unmittelbar
eine Ausgleichseinrichtung zu steuern. Es wird z. B. nach dem Meßlauf durch eine
automatische Nachführeinrichtung der Prüfling so gestellt, daß die auf ihm angebrachte
Marke der Abtasteinrichtung 1 gegenübersteht. Dann gibt die Anzeigeeinrichtung 12
die Lage der Unwucht gegenüber der Abtasteinrichtung wieder, und es kann durch eine
automatische Steuereinrichtung die Ausgleichseinrichtung entsprechend dieser Anzeige
eingedreht werden.
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Für den automatischen Ausgleich ist es oft erwünscht, daß die Ausgleichseinrichtung
eine feste Lage beibehält und der Prüfling ihr gegenüber entsprechend der Unwuchtlage
verstellt wird. Eine hierfür besonders geeignete Einrichtung zeigt Abb. 3.
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Die gezeigte Schaltung entspricht im wesentlichen derjenigen nach
A b b. 1 und deshalb sind auch in beiden Abbildungen die gleichen Bezugszeichen
verwendet. Die vom Rechteckumformer 5 abgenommene Spannung wird in diesem Fall einem
Kompensationsglied 6 zugeführt, das den von 5 abgegebenen Strom bzw. die abgegebene
Spannung mit einem festen Strom bzw. einer festen Spannung vergleicht. Die Differenzspannung
steuert über den Verstärker 7 den Servomotor 8, welcher die Abtasteinrichtung so
lange entlang dem gestrichelten Kreisbogen verstellt, bis der vom Rechteckumformer
abgegebene Strom Null ist, bis also die von der Abtasteinrichtung und dem Unwuchtgeber
abgegebenen Impulse aufeinanderfallen.
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Hierdurch wird erreicht, daß beim anschließenden automatischen Eindrehen
des Prüflings 9 mit seiner Marke auf die Abtasteinrichtung durch eine entsprechende
Vorrichtung die Winkellage der Unwucht im Raum immer die gleiche ist, und es ist
möglich, die Einrichtung für den automatischen Ausgleich fest, z. B. in senkrechter
Stellung, anzuordnen. Zum vollen automatischen Ausgleich braucht dann nur noch die
Ausgleichseinrichtung, z. B. ein Fräser, entsprechend
der vom Unwuchtgeber
gemessenen Unwuchtgröße in seiner Bearbeitungstiefe gesteuert zu werden.
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Sollen Meß- und Ausgleichsvorgang in zwei getrennten Maschinen erfolgen,
so wird der von der Meßeinrichtung für die Lage abgegebene elektrische Wert zur
Steuerung der Stellung für eine getrennte Abtasteinrichtung auf der Ausgleichsmaschine
benutzt und der Prüfling automatisch mit seiner Marke auf diese Abtasteinrichtung
eingedreht.