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Die
Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Auswuchten rotierender
Körper nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
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Vorrichtungen
zum Auswuchten rotierender Körper sind in einer Vielzahl
verschiedener Ausführungsformen aus dem Stand der Technik
bekannt.
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Beispielsweise
offenbart die
DE 197
16 768 A1 eine Vorrichtung zum Auswuchten von rotierenden
Körpern, bestehend aus einer mit dem Körper umlaufenden,
konzentrisch zu seiner Rotationsachse angeordneten kreisringförmigen
Laufbahn, innerhalb der mindestens zwei Gewichte oberhalb der kritischen
Drehzahl des Körpers oder seines Lagersystems frei beweglich
angeordnet sind, wobei allen Gewichten Fixiereinrichtungen zugeordnet
sind, und wobei die Fixiereinrichtung aus am Innenrand der Laufbahn
und an den dort anliegenden Flächen der Gewichte angeordneten
Rasteinrichtungen besteht, und dass die Federkonstanten der Lagerungen
und die Masse der Gewichte derart dimensioniert sind, dass bei einer
vorbestimmten ersten Rotationsgeschwindigkeit die von den Gewichten
aufgrund ihrer Zentrifugalkraft in radialer Richtung zurückgelegten Wegstrecken
zu deren Freigabe aus den Rasteinrichtungen ausreicht.
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In
der
EP 0640 192 B1 wird
vorgeschlagen, in der Laufbahn einen Mitnehmer in Form einer Feder-Masse-Anordnung
zu installieren, der bei zunehmender Rotationsgeschwindigkeit durch
die auf ihn ausgeübte Zentrifugalkraft in einer Nut in
der Laufbahn verschwinden soll.
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Nachteilig
an den aus dem Stand der Technik bekannten Vorrichtungen ist jedoch,
dass es sich zumeist um mechanisch sehr aufwändig ausgebildete Systeme
handelt, denen ein erhöhter Wartungsaufwand zugrunde liegt.
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Ausgehend
von diesem Stand der Technik besteht die Aufgabe der vorliegenden
Erfindung darin, eine Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Körper
bereitzustellen, welche eine einfache mechanische Ausgestaltung
aufweist und darüber hinaus einen nahezu wartungsfreien
Betrieb ermöglicht.
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Diese
Aufgabe wird durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Ausführungsformen der Erfindung sind in weiteren Ansprüchen
definiert.
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet,
dass das zumindest eine Wuchtsegment mit zunehmender Drehzahl des
Trägerelements mit einer zunehmenden Fliehkraft beaufschlagt
wird, wobei die Aufnahmenut und das Wuchtsegment miteinander in
Wirkverbindung stehende Keilflächen aufweisen, die derart
ausgebildet sind, dass bei zunehmender Fliehkraft die an den Keilflächen
erzeugte Keilwirkung zu einer radialen Selbsthemmung des Wuchtsegments
in der Aufnahmenut führt.
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Eine
bevorzugte Ausführungsform sieht vor, dass zwei bewegliche
Wuchtsegmente (siehe Figurenbeschreibung) vorgesehen sind, um eine
vorhandene Unwucht in Lage und Größe ausgleichen
zu können.
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Die
mit der Erfindung erreichbaren Vorteile resultieren daraus, dass
der Vorrichtung ein mechanisch äußerst einfacher
Aufbau zugrunde liegt, bedingt durch eine möglichst geringe
Anzahl an Bauteilen und bedingt durch ein sehr einfach wirkendes technisches
Funktionsprinzip. Die Selbsthemmung des Wuchtsegments in der Aufnahmenut
wird durch die miteinander in Wirkverbindung stehenden und im Wesentlichen
radial verlaufenden Keilflächen erzielt, mit denen sowohl
die Aufnahmenut als auch das zumindest eine Wuchtsegment versehen
sind. Die Keilflächen der Aufnahmenut und des zumindest
einen Wuchtsegments sind form- und/oder funktionskomplementär
zueinander ausgebildet. Eine Selbsthemmung des Wuchtsegments in
der Aufnahmenut wird somit durch die bei Beschleunigung erzielbare
Fliehkraft erreicht. Auf aufwändige zusätzliche
Mittel zur Positionsfixierung des Wuchtsegments wie umlaufende Verzahnungen
oder Raster und dergleichen kann somit verzichtet werden.
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Bevorzugt,
jedoch keinesfalls zwingend, kann vorgesehen sein, dass das ringförmige
Trägerelement aus zwei separaten ringförmigen
Trägerscheiben gebildet wird, wobei die Trägerscheiben über
Befestigungsmittel, insbesondere Schrauben und/oder Stifte, lösbar
miteinander verbunden sind. In jede der Trägerscheiben
kann ein Teilbereich der Kontur der Aufnahmenut eingearbeitet sein.
Durch Zusammenfügen der beiden Trägerscheiben
entsteht somit die vollständig ausgebildete Aufnahmenut.
Die Materialwahl zur Herstellung der Vorrichtung bzw. das Herstellungsverfahren
selbst kann variieren und beispielsweise von der Größe
bzw. den äußeren Gegebenheiten der zu schaffenden
Vorrichtung abhängen.
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Beispielsweise
kann vorgesehen sein, dass die Aufnahmenut radial umlaufend auf
der Umfangsfläche des ringförmigen Trägerelements
angeordnet ist. Es ist jedoch auch denkbar die Aufnahmenut axial umlaufend
auf zumindest einer Stirnfläche (axiale Seitenfläche)
des ringförmigen Trägerelements anzuordnen.
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Bevorzugt,
jedoch keinesfalls zwingend, ist die Aufnahmenut im Wesentlichen
T-förmig ausgebildet, dergestalt, dass die Aufnahmenut
einen radial innenliegenden ersten Aufnahmekanal und einen sich an
den ersten Aufnahmekanal anschließenden und dazu zumindest
geringfügig kleiner ausgebildeten radial außenliegenden
zweiten Aufnahmekanal aufweist, wobei an den Flanken des kleineren
zweiten Aufnahmekanals die sich radial nach außen verjüngenden
Keilflächen verlaufen.
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Das
Wuchtsegment ist im Wesentlichen formkomplementär zur Aufnahmenut
ausgebildet, wobei das Wuchtsegment einen zur Aufnahmenut geringfügig
kleineren Querschnitt (beispielsweise ebenfalls T-förmig)
aufweist, und wobei die am Wuchtsegment vorgesehenen Keilflächen,
mit den am zweiten Aufnahmekanal der Aufnahmenut vorgesehenen Keilflächen
in Wirkverbindung stehen.
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Das
Wuchtsegment kann radial stufenlos innerhalb von 360° in
der Aufnahmenut verstellt werden und so grundsätzlich jede
Radialposition innerhalb der Aufnahmenut einnehmen.
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Das
Wuchtsegment ist so ausgebildet, dass bisherige Klemm-Methoden zur
Fixierung von Ausgleichsmassen entfallen können, da das
Wuchtsegment über die mit den Keilflächen erzeugte
Keilwirkung fixiert wird. Dabei steigt mit zunehmender Fliehkraft
die Selbsthemmung des Wuchtsegments in der Aufnahmenut. In Ruhestellung
des Trägerelements kann das Wuchtsegment dennoch ohne Werkzeuge oder
dergleichen stufenlos verstellt, ausgerichtet und anschließend
durch die erzeugte Fliehkraft fixiert werden. Das Wuchtsegment bzw.
die Aufnahmenut können so aufeinander abgestimmt sein,
dass das Wuchtsegment in seiner Ruhestellung eine voreingestellte
Position selbständig hält, aber bei Bedarf unter leichter
Krafteinwirkung innerhalb der Aufnahmenut verschoben werden kann.
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Es
kann jedoch auch vorgesehen sein, am Wuchtsegment ein flexibles
Mittel zum Erzeugen eines Gegendrucks, insbesondere eine Feder oder dergleichen,
anzuordnen, wobei das Mittel das Wuchtsegment in Ruhestellung in
der Aufnahmenut fixiert. Durch leichten Druck und ein damit verbundenes
Stauchen des flexiblen Mittels, wird das Wuchtsegment „freigegeben"
und kann unter leichtem Druck in Richtung der horizontalen Drehachse
des Trägerelements radial um diese verstellt werden. Beispielsweise
kann das flexible Mittel auch in der Art eines flexiblen Belages
ausgestaltet sein.
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Beispielsweise
sind am Wuchtsegment Laufkörper, beispielsweise in der
Art einer Kugel oder eines Lagers, vorgesehen, wobei mittels der
Laufkörper eine Verstellung des Wuchtsegments in der Aufnahmenut
erfolgen kann. Das flexible Mittel und/oder der Laufkörper
können in einem Einsatz, beispielsweise einer Buchse oder
Hülse oder dergleichen, angeordnet sein, wobei der Einsatz
wiederum in einer entsprechenden Ausnehmung im Wuchtsegment angeordnet
ist. Der Einsatz einer Kugel und/oder eines gefederten Druckstücks/Federelement
ist insofern vorteilhaft, als dass es sich bei beiden Bauteilen
um kostengünstige Normteile handelt. Die Kugel kann beispielsweise
auch primär als Begrenzung/Lagerstelle für das
Federelement dienen und somit also nicht primär/zwingend
als Laufkörper.
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Die
Verstellung des Wuchtsegments innerhalb der Aufnahmenut und/oder
der grundsätzliche Auswuchtungsprozess der Vorrichtung,
kann automatisch, beispielsweise mittels eines entsprechenden stationären
Mittels, oder manuell, per Hand, erfolgen.
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Bei
mehreren Wuchtsegmenten, bevorzugt zwei Wuchtsegmenten, findet die
Verstellbewegung der einzelnen Wuchtsegmente in der gleichen Ebene statt
bzw. sind die einzelnen Wuchtsegmente radial hintereinander in einer
gemeinsamen Aufnahmenut angeordnet.
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Um
bei einer manuellen Verstellung der Wuchtsegmente, die genaue Position
des zumindest einen Wuchtsegments bestimmen bzw. entsprechend ausrichten
zu können, kann am Trägerelement im Bereich der
Aufnahmenut ein(e) optisch oder elektronisch ablesbare(r) Ablese-Skala
oder Maßstab vorhanden sein, mithilfe derer die Ist- und/oder
Sollposition des Wuchtsegments innerhalb der Aufnahmenut bestimmt
werden kann. Dazu kann vorgesehen sein, dass das Wuchtsegment mit
einer für die Ablese-Skala oder Maßstab geeigneten
Ablese-Markierung versehen ist, wobei die Ablese-Markierung mit
der am Trägerelement angeordneten Ablese-Skala oder Maßstab
zusammenwirkt. Beispielsweise kann die Ablese-Markierung in der
Art einer Einkerbung oder dergleichen ausgebildet sein.
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Das
Wuchtsegment kann ferner mit einer Ausnehmung oder dergleichen versehen
sein, in die ein Hilfs- oder Verstellmittel, beispielsweise ein
Stift oder dergleichen, eingeführt werden kann, um eine komfortablere
manuelle oder automatische Verstellung zu gewährleisten.
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Die
Vorrichtung kann grundsätzlich weitestgehend drehzahlunabhängig
betrieben werden.
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Ein
Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in den Zeichnungen
dargestellt und im Nachfolgenden näher beschrieben.
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Es
zeigen:
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1 eine
Vorrichtung zum Auswuchten rotierender Körper in einer
perspektivischen Darstellung;
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2 die
Vorrichtung gem. 1 in einer Explosionsdarstellung;
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3 die
Vorrichtung gem. 1 in einer Seitenansicht;
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4 die
Schnittansicht A-A gem. 3;
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5 eine
weitere Seitenansicht mit teilgeschnittenem Detailbereich C;
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6 der
Detailbereich C gem. 5 in einer vergrößerten
Ansicht.
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1 zeigt
eine Vorrichtung 1 zum Auswuchten rotierender Körper
in einer perspektivischen Darstellung. Die Vorrichtung 1 umfasst
ein ringförmiges Trägerelement 2, welches
wiederum aus zwei einzelnen lösbar miteinander verbundenen
Trägerscheiben 3 und 4 besteht. Die Trägerscheiben 3 und 4 bilden
im montierten Zustand eine auf der Umfängsfläche
U des Trägerelements 2 radial umlaufende Aufnahmenut 5.
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In
der Aufnahmenut 5 sind zwei um 360° stufenlos
verstellbare Wuchtsegmente 6, 7 angeordnet. Die
Wuchtsegmente 6, 7 können unter leichter
Krafteinwirkung, beispielsweise von Hand oder automatisch, in der
Aufnahmenut 5 verschoben werden.
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2 zeigt
die Vorrichtung 1 gem. 1 in einer
Explosionsdarstellung. Gut zu erkennen sind die Trägerscheiben 3, 4,
die Wuchtsegmente 6, 7 sowie die Befestigungsmittel,
in der Art einer Schraube 8 und eines Stiftes 9,
zur lösbaren Verbindung der Trägerscheiben 3 und 4 miteinander.
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Die
Trägerscheiben 3 und 4 weisen jeweils auf
ihren gegenüberliegenden Innenseiten 10, 11 einen
Teilabschnitt 12, 13 der Aufnahmenut 5 auf.
Die Teilabschnitte 10, 11 wurden beispielsweise
mittels eines spanabhebenden Verfahrens in die Trägerscheiben 3, 4 eingearbeitet.
Durch Zusammenfügen der einzelnen Trägerscheiben 3 und 4 entsteht
somit letztendlich die im Wesentlichen T-Förmige Kontur der
Aufnahmenut 5.
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Die
Wuchtsegmente 6 und 7 weisen eine im Vergleich
zur Aufnahmenut 5 formkomplementäre, also im Wesentlichen
ebenfalls T-Förmige, Ausgestaltung auf mit einem, aufgrund
der zu gewährleistenden Verstellbewegung, zumindest geringfügig kleineren
Querschnitt. Die Wuchtsegmente 6 und 7 sind so
konzipiert, dass der breitere Bodenabschnitt 14, 15 in
der breiteren Bodenbasis 16, 17 (gleich Teilabschnitt 10, 11)
der Aufnahmenut 5 zur Anlage kommt. Der im Vergleich zum
Bodenabschnitt 14, 15 kleiner ausgebildete obere
Steg 18, 19 der Wuchtsegmente 6, 7 verläuft
im Wesentlichen bündig zur Umfangsfläche U des
Trägerelements. Die Wuchtsegmente 6, 7 sind
leicht radial ausgebildet und weisen den im Wesentlichen gleichen
Radius auf wie die Aufnahmenut 5.
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Die
Wuchtsegmente 6, 7 weisen an ihrem oberen Steg 18, 19 nach
oben hin verjüngend verlaufende Keilflächen 29, 30, 31, 32 auf,
die mit den am zweiten Aufnahmekanal (gezeigt in 4)
der Aufnahmenut 5 vorgesehenen nach oben hin verjüngend
verlaufenden Keilflächen (gezeigt in 4)
in Wirkverbindung stehen und sich im Belastungszustand (Fliehkraft)
gegen diese abstützen und somit zu einer Selbsthemmung
der Wuchtsegmente 6, 7 in der Aufnahmenut 5 führen.
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Die
Wuchtsegmente 6, 7 verlaufen dabei auf (in) einer
gemeinsamen Ebene.
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Die
Wuchtsegmente 6, 7 sind ferner mit Ausnehmungen 20, 21 versehen,
in die ein Hilfsmittel eingeführt werden kann, um eine
komfortablere manuelle oder automatische Verstellung der Wuchtsegmente
in der Aufnahmenut 5 zu gewährleisten.
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Um
die Positionen der einzelnen Wuchtsegmente 6, 7 innerhalb
der Aufnahmenut 5 bestimmen zu können, ist auf
der Umfangsfläche U des Trägerelements zur Verdeutlichung
eine optisch ablesbare Ablese-Skala 22 vorgesehen.
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3 zeigt
die Vorrichtung 1 gem. 1 in einer
Seitenansicht und einer angedeuteten Schnittlinie A-A.
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4 zeigt
die Schnittansicht A-A gem. 3. Gut zu
erkennen ist die im Wesentlichen T-Förmige Aufnahmenut 5,
die durch Zusammenfügen der einzelnen Trägerscheiben 3 und 4 gebildet wird.
Die Aufnahmenut 5 weist einen radial innenliegenden ersten
Aufnahmekanal 23 auf, welcher durch die Bodenbasis 16, 17,
gebildet wird und einen sich an den ersten Aufnahmekanal 23 anschließenden und
dazu zumindest geringfügig kleiner ausgebildeten radial
außenliegenden zweiten Aufnahmekanal 24, wobei
an den Flanken 25, 26 des kleineren zweiten Aufnahmekanals 24 die
sich radial nach außen verjüngenden Keilflächen 27, 28 verlaufen.
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Diese
Keilflächen 27, 28 stehen in Wirkverbindung
mit den am Wuchtsegment 6, 7 vorgesehenen Keilflächen 29, 30, 31, 32 und
bewirken, dass bei zunehmender Fliehkraft die an den Keilflächen 27, 28, 29, 30, 31, 32 erzeugte
Keilwirkung zu einer radialen Selbsthemmung der Wuchtsegmente 6, 7 in
der Aufnahmenut 5 führt.
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5 zeigt
eine weitere Seitenansicht des Trägerelements 2 mit
einem teilgeschnittenen Detailbereich C. Der Detailbereich C zeigt
ein Wuchtsegment 6 in Schnittdarstellung.
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6 zeigt
den Detailbereich C in einer vergrößerten Darstellung.
Gut zu erkennen ist das Wuchtsegment 6 in Schnittdarstellung.
Das Wuchtsegment 6 weist zwei Ausnehmungen 33, 34 auf,
wobei in den Ausnehmungen 33, 34 zwei Einsätze 35,36,
in der Art einer zylindrischen Hülse ausgebildet, angeordnet
sind.
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In
der zylindrischen Hülse sind wiederum jeweils ein Laufkörper 37,38,
hier in der Art einer Kugel ausgebildet, sowie jeweils ein mit der
Kugel in Eingriff stehendes flexibles Mittel 39, 40,
hier in der Art einer Feder ausgebildet, angeordnet. Die Federn
sind zwischen dem Bodenbereich 41, 42 der Einsätze 35, 36 und
der Kugel angeordnet. Die Federn bewirken, dass zum einen die Kugeln
gegen die Lauffläche L der Aufnahmenut 5 gedrückt
werden und zum anderen das Wuchtsegment 6 mit seinen (hier
nicht sichtbaren) Keilflächen gegen die (hier nicht sichtbaren) Keilflächen
des radial außen liegenden zweiten Aufnahmekanals 24 gedrückt
werden. Durch den erzeugten Federdruck kann das Wuchtsegment 6 somit zu
Auswuchtvorgängen in der Aufnahmenut 5 positioniert
werden.
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Durch
leichten Druck auf den oberen Steg 17 des Wuchtsegments 6 und
einem damit verbundenen Zusammendrücken der Federelemente
kann das Wuchtsegment 6 jederzeit „freigegeben"
und neu positioniert werden.
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Durch
Verschieben der Wuchtsegmente 6, 7 in der Aufnahmenut 5 kann
somit eine eventuelle Unwucht eines rotierenden Körpers
mit einfacher mechanischer Ausgestaltung ohne großen technologischen
Aufwand zuverlässig ausgeglichen werden. Beispielsweise
kann jedoch in Verbindung mit der Vorrichtung ein geeignetes Messgerät
eingesetzt werden, um zu ermitteln, an welche Position die Gewichte
verschoben werden müssen, um eine eventuelle Unwucht auszugleichen.
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Die
Vorrichtung kann nahezu wartungsfrei betrieben werden, wobei die
Montage, Demontage und eventuelle Reinigung mit wenigen Handgriffen realisiert
werden kann.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- - DE 19716768
A1 [0003]
- - EP 0640192 B1 [0004]