DE2101113B2

DE2101113B2 - Vorrichtung zum ausgleich der unwucht von rotoren

Info

Publication number: DE2101113B2
Application number: DE19712101113
Authority: DE
Inventors: Günther 6100 Darmstadt Himmler
Original assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Current assignee: Gebr Hofmann GmbH and Co KG Maschinenfabrik
Priority date: 1971-01-12
Filing date: 1971-01-12
Publication date: 1973-08-09
Also published as: IT940786B; FR2122176A5; DE2101113C3; DE2101113A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausgleich der Unwucht von Rotoren, insbesondere von an einer Schleifspindel befestigten Schleifscheiben, bei der zwei in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Koordinateneinrichtungen verschiebbare Ausgleichsgewichte vorgesehen sind, die während der Rotation des Rotors verschiebbar sind.

Bei der Erzielung sauberer Schliffbilder hoher Oberflächengüte ist es erforderlich, die verwendeten Schleifscheiben sowohl nach dem Aufsetzen auf die Schleifspindel als auch in gewissen Abnutzungsintervallen einer Feinstauswuchtung zu unterziehen. Eine solche Feinstauswuchtung wird durchgeführt, während die Schleifscheibe auf der Schleifspindel verbleibt, um Umwuchtfehler zu vermeiden, die beim Umspannen der Scheibe sonst entstehen könnten.

Die Auswuchtung der Schleifscheibe auf der Schleifspindel empfiehlt sich auch deshalb, weil beim Naßschliff, bei dem unter Zuführung von Flüssigkeit geschliffen wird, die Wuchtverhältnisse im Betriebszustand durch die zugeführte Flüssigkeit beeinflußt werden. Der Wuchtzustand der Schleifscheibe ist nämlich im Betriebszustand anders als im Stillstand oder gar als im demontierten Zustand. Auf Grund der Feuchtigkeitsaufnahme der Scheibe wird nämlich die Massenverteilung in der Schleifscheibe beeinflußt, so daß es nicht möglich ist, durch eine vorherige Auswuchtung, d. h. eine Auswuchtung der Schleifscheibe im detonierten Zustand, den gewünschten Unwuchtausgleich im Betriebszustand zu erzielen.

Aus der USA.-Patentschrift 2 659 243 ist eine Vorrichtung zum Auswuchten von Schleifspindeln einer Schleifmaschine bekannt, bei der Kugeln in Laufrillen, die konzentrisch zur Drehachse verlaufen, mit Hilfe eines Druckmittels verschoben werden können. In DruckmittelkaEälen sind des weiteren federbelastete Rückschlagventile angeordnet. Diese bekannte Vorrichtung besitzt ihre Genauigkeitsgrenze dort, wo die Rollreibung der Kugeln ins Spiel kommt. Eine Feinstauswuchtung ist mit der bekannten Vorrichtung nicht gewährleistet. Auch ergibt sich die Gefahr, daß, wenn die Laufrillen der Kugeln nicht exakt konzentrisch zur Drehachse verlaufen, die Auswuchtung in bezug auf ein falsches Zentrum erfolgt. Des weiteren ist zum selbsttätigen Auswuchten schnell umlaufender Rotoren aus der Patentschrift 47 075 des Amtes für Erfindungs- und Patentwesen in Ost-Berlin eine Einrichtung bekannt, bei der die Ausgleichsgewichte zwischen Federbälgen gehalten sind. Die Ausgleichsgewichte sollen hierbei mittels eines gasförmigen, unter Druck stehenden Mediums radial verschiebbar sein. Zui Einstellung des Drukkes dient ein mit dem rotierenden Körper fest verbundener Druckraum. Da nun der Druckraum mit dem Wuchtkörper umläuft und mit diesem eine Einheit bildet, werden alle Störschwingungen und Unrundheiten der Teile mit berücksichtigt. Daraus ergeben sich fehlerhafte Einstellungen der Ausgleichsgewichte. Die bekannte Vorrichtung ist lediglich dazu geeignet, einen Mittelwert bzw. eine Regelabweichung der Welle, auf welcher der umlaufende Körper sitzt, einzustellen.

Eine nennenswerte Verbesserung ist erst durch den durch die deutsche Patentschrift 1 218 754 bekannten Wuchtkopf gelungen, bei dem zwei in zwei Koordinatenrichtungen verschiebliche Ausgleichsgewichte vorgesehen sind, die während des Umlaufes des Rotationskörpers, insbesondere der Schleifscheibe, verstellbar sind. Die Ausgleichsgewichte sind mit in etwa radial im Wuchtkopf verlaufenden Zahnstangen verbunden, die über axial im Wuchtkopf verlaufende Zahnstangen mittels nicht umlaufender Einstellknöpfe von außen verstellbar sind. Der Wuchtkopf kann hierbei direkt an die Schleifscheibe oder die Schleifspindel angeflanscht werden. Der letztgenannte Wuchtkopf weist insbesondere den Vorteil auf, daß komplizierte kinematische Bauteile vermieden werden und daß insbesondere keine Zahnräder in Anwendung kommen, die mit der Umdrehungszahl miteinander kämmen, was eine Erhöhung der Lebensdauer und eine Herabsetzung der Wartungsanforderungen bedeutet. Gleichwohl ist jedoch ein gewisser Verschleiß der mechanisch arbeitenden Verstellorgane unvermeidbar. Als gewisser Nachteil ist ferner die Tatsache anzusehen, daß auf Grund der Anflanschung des Schleifkopfes an der Spindel der Schleifmaschine oder an der Schleifmaschine ein zusätzlicher Raum benötigt wird, der sodann beim Schleifvorgang, insbesondere beim Kegel-Schleifen, fehlt. Außerdem ist es möglich, daß die zum Verschieben der Ausgleichsgewichte erforderlichen Handkräfte relativ groß werden können, so daß ein genaues Dosieren schwierig ist.

Es ist nun Aufgabe der Erfindung, den letztgenannten Wuchtkopf zu verbessern und dessen zuvor

erwähnten Nachteile zu vermeiden, wobei insbeson- hend angeordnet, während der innere Teil zusammen dere eine einfache Konstruktion mit möglichst wenig mit der Schleifspindel rotiert. Zur Übertragung des beweglichen Teilen und kleinem Raumbedarf unter Druckmittels sind deshalb in den äußeren teststenenoerin«stmöglicher Einengung des Arbeitsbereiches den Teil Ringnuten eingedreht, die mit den tmiaii-Ineestrebtwird. 5 öffnungen der vier im Inneren der Schleifspindel 7

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- angeordneten Kanäle ständig in Veroindung stehen, löst daß die Ausgleichsgewicht^ "aus Kolben beste- Aus den Kanälen 6 gelangt das Druckmittel über vier hen von denen jeder in einer zylindrischen Ausneh- in F i g. 3 im einzelnen dargestellte Rückschlagventile munü abgedichtet und bezüglich des Rotors in radia- 15, 16, 17 und 18 in die Arbeitsraume 4 und a. Beler Richtung verschiebbar angeordnet ist. daß die zy- io züglich der Arbeitsräume des Kolbens 3 gilt entspre-Hndrischen Ausnehmungen an beiden Kolbenseiten chendes, wie sich dies aus dem rechten leil der mit einer Druckmittelquelle über einen Drehanschluß Fig. 3 ergibt. .

verbunden sind, wobei jeweils zwei in enigegenge- Wenn "in den Arbeitsräumen 4 und 5 ein untersetzter Richtung öffnende Rückschlagventile "einer "je- schiedlicher Arbeitsdruck herrscht, so hat dies eine den Kolbenseite zugeordnet sind, und daß ein äuße- 15 entsprechende Verschiebung des Kolbens-in seiner rer durch eine Meßanordnung gesteuerter Regelkreis zylindrischen Ausnehmung zur Folge. Wird der Lnvoroesehen ist, durch den die Druckmittelzufuhr zu terschied der Arbeitsdrücke, d. h. die Druckdifferenz. den°zylindrischen Ausnehmungen an den beiden KoI- unter Berücksichtigung der während der Rotation bense'iten derart gesteuert wird, daß unter entspre- der Schleifscheibe 9 gemessenen Unwucht gesteuer., chender Verschiebung der Kolben die Unwucht wäh- so so kann die Unwucht ausgeglichen werden, rend der Rotation allmählich ausgeglichen wird. Die Zufuhr des Druckmittels, welches bevorzugt

Eine Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, eine Hydraulikflüssigkeit ist, erfolgt über ein Punipendaß die Kolben in einem im auszuwuchtenden Rotor aggregat 12, welches mit seinen Bestandteilen im angeordneten Wuchtkopf untergebracht sind und daß einzelnen in F i g. 3 dargestellt ist. Lm eine möglichst die" beiden Kolben symmetrisch zur radialen Mittel- 25 genaue Dosierung der den Kolben 2 und 3 zugerunrebene des Rotors liegen. ten Menge an Hydraulikflüssigkeit zu ermöglichen.

Wie ohne weiteres ersichtlich, wird die erfindungs- ist hinter dem Pumpenaggregat 12 ein Mengenregler gemäße Vorrichtung den vorgenannten Forderungen 21 angeordnet, der eine gewisse Vorwahl der Hussigceitcht, denn der Verschleiß ist denkbar gering, die keitsmenge gestattet. .

Auswuchtgenauigkeit ist sehr hoch, der Kompensa- 30 Während des Schleifvorganges muß gewährleistet tionsbereich ist sehr groß, so daß in jedem Fall ein sein, daß sich die beiden Kolben 2 und 3 nicht ver-Vorwuchten nicht erforderlich ist, und der konstruk- schieben, da sonst Unwuchten entstehen wurden, uie u\ e Aufbau ist denkbar einfach. Rückschlagventile 15 und 18 des Kolbens 2 sowie die

Weitere Einzelheiten und Merkmale sind aus der entsprechenden Rückschlagventile des Kolbens .> nachstehenden Beschreibung des in der Zeichnung 35 sind deshalb während des Schleifvorganges geschlosdargestellten Ausführungsbeispiels ersichtlich. In der sen. Ferner sind auch zwei weitere \ entile 14 und ^ Zeichnung zeigt geschlossen sowie zwei weitere entsprechende \ cn-

Fic 1 einen Längsschnitt durch eine Schleifspin- tile 13 und 24. Das Ventil 14 ist mit zwei Behältern del mit eingebautem Wuchtkopf, 20 versehen, in welche das Öl zurückfließt, wenn das

Fi" 2 einen Querschnitt in vergrößerter Darstel- 40 Ventil 14 geschlossen ist. Entsprechendes gilt ninlung allein durch den Wuchtkopf, sichtlich des Ventils 13. Beide Ventile 14 und 13

Fig. 3 eine schematische Darstellung des Regel- sind bezüglich ihrer Einzelheiten genau in Hg. i, aikreises zur Steuerung des Wuchtkopfes. lerdings nur schematisch, dargestellt.

Wie Fi g 1 zu entnehmen, ist der dargestellte Wucht- Zu Beginn des Ausgleichsvorganges, wenn der

kopf der mit dem Bezugszeichen 1 bezeichnet ist, mit 45 Kolben 2 nach rechts verschoben werden soll, zwei Ausgleichsgewichten versehen, die als Kolben 2 schließt das als Sitzventil ausgebildete \ cntil M der und 3 ausgebildet sind. Die Kolben 2 und 3 sind axial um 90 versetzten Ausgleichsanordnung, und erst verschiebbar in zwei zylindrischen Ausnehmungen dann fährt das Ventil 14 in die rechte IOMtion. so angeordnet und gegenüber diesen abgedichtet, daß die Hydraulikflüssigkeit über den in Hg. Minks weiche mit ihren Längsachsen einen Winkel von W^D 50 dargestellten Drehanschluß 10 die Leitung .λ uno bilden. Durch die beiden Kolben 2 und 3 werden die daß Rückschlagventil 15 in den linken Arbeitsraum zylindrischen Ausnehmungen jeweils in zwei Kam- einströmen kann. Das Rückschlagventil 16 ist hierbei niern unterteilt. Die mit dem Kolben 2 zusammenar- auf Grund der Federeinwirkung geschlossen, uanun heilenden Kammern sind mit den Bezugszeichen 4 der D₁UCk in dem linken Arbeitsraum großer ist als und 5 bezeichnet 55 in dem rechten Arbeitsraum 5. wird der Kolben

Auf Grund einer nachstehend noch näher beschrie- nach rechts verschoben, wobei der Druck im Arbcitsbencn Druckmittelquelle gelangt ein Druckmittel raum 5 auf einen solchen Wert ansteigtι ^d™ ^dl* über Zuleitungen 11 und einen mit insgesamt vier Federkraft der dem Rückschlagventil 18 zugeordneten Einengen versehenen Drehanschluß zu" vier Hi₁IgS Ventilfeder überwunden wird. Die verdrängte Myveriaufenden Kanälen, die im Inneren einer Schleif- 60 draulikflüssigkeit fließt somit über die Leitung; 1», spindel 7 angeordnet sind, welche an ihrem vorderen den Drehanschluß 10 und das Ventil 14_ wieder in Ende eine Schleifscheibe 9 trägt und in einem Spin- den zugeordneten der beiden Behälter 20z"^rucK _ß delstockS gelagert ist. Wie Fig. 1 zu entnehmen, Das Rückschlagventil 17 bleibt hierbei naturgemäß liegt der Wuchtkopf 1 mit den beiden Kolben 2 und 3 geschlossen. wieder

genau in der Ebene der Schleifscheibe 9, was für eine 6₅ Nach diesem Ausgleich fahrt das Ventil 14 weder möglichst genaue Auswuchtung sehr vorteilhaft ist. in seine Ausgangsposition zurück, und das als b ζ

Wie dem rechten Teil von F i g. 1 zu entnehmen, ausgebildete Vent.l 24 öffnet wieder. ^ ^m™e ist der Drehanschluß mit seinem äußeren Teil festste- Druck, der in den Arbeitsraumen 4 und 5 benötigt

wird, um den Kolben 2, der ein bestimmtes Gewicht Schiebung ansteigt oder sich verringert. Im Falle aufweist, zu verschieben, wird durch die maximale einer Verringerung bleiben die Vorschubrichtung und Fliehkraft und die wirksame Fläche des Kolbens 2 die Vorschubgeschwindigkeit gleich, d. h. Vorschubbestimmt. Der öffnungsdruck des Rückschlagventils richtung und Vorschubgeschwindigkeit bleiben ein-15 liegt geringfügig unterhalb des Betriebsdruckes. 5 geschaltet, und zwar so lange, bis die Unwucht — zudamit der Hydraulikflüssigkeit, die mit hohem über- mindest in der betreffenden Koordinatenrichtung — atmosphärischem Druck in den Arbeitsraum 4 ein- völlig ausgeglichen und auf Null reduziert ist. In dieströmt, ein Gegendruck entgegenwirkt. Hierdurch scm Fall schaltet die automatische Programmsteuekann ein ruckweises Verschieben des Kolbens 2 ver- rung auf den anderen Kolben 3 um, der nun ebenfalls mieden werden. Wäre der genannte Gegendruck io mit einer bestimmten Geschwindigkeit nach rechts nicht vorhanden, so würde zwischen der mit dem Ar- bewegt wird. Auch hierbei fühlt die Unwuchtmeßanbeitsdruck beaufschlagten Kolbenseite in dem Ar- Ordnung ab, ob die Unwucht ansteigt oder sich verbeitsraum 4 und der anderen Kolbenseite im Arbeits- ringen. Für den Fall, daß die Unwucht größer wird, raum 5 ein solcher Druckunterschied entstehen, daß schaltet die Unwuchtmeßanordnung sofort den Vorein genaues feinfühliges Verschieben des Ausgleichs- 15 schub ab und schaltet auf die umgekehrte Vorschubkolbens 2 nicht möglich wäre. richtung um, wobei gleichzeitig festgestellt wird, ob

Wenn der Kolben 2 nicht, wie vorstehend be- nunmehr das erwünschte Reduzieren der Unwucht

schrieben, nach rechts, sondern nach links verschoben eintritt.

werden soll, so gelten die vorstehenden Darlegungen Auf die vorstehend beschriebene Art und WeNc entsprechend, und die Hydraulikflüssigkeit strömt ao kann somit ein schneller Ausgleich der Unwucht auf über das Ventil 14 und das Rückschlagventil 17 in Null erzielt werden. Der Ausgleichsvorgang läuft den Arbeitsraum 5 ein, wobei die aus dem Arbeits- hierbei sehr einfach und vollautomatisch ab.
raum 4 verdrängte Hydraulikflüssigkeit über das Wie ohne weiteres ersichtlich, kann die erfinRückschlagventil 16, den zugeordneten Drehan- dungsgemäße Ausgleichsvorrichtung bei beliebigen schluß 10 und das Ventil 14 in den zugeordneten Be- 25 Rotoren in Anwendung kommen, bei denen ein Unhälter 20 desselben einströmt. wuchtausgleich während der Rotation und im mon-

Die Regelung der Ventile 14, 23, 13 und 24 über- tierten Zustand gewünscht ist.

nimmt ein Regelkreis, der den IST- (vorhandene Un- An Stelle der Hydraulikflüssigkeit kann auch ein wucht) und den SOLL-Wert (Unwucht gleich Null) Druckgas als Druckmittel zur Steuerung und Vermiteinander vergleicht und die Ventile so steuert. 30 Schiebung der Ausgleichskolben benutzt werden,
daß die Unwucht allmählich vollständig ausgeglichen Auf Grund der Tatsache, daß die Rückschlagvenwird. Es bedarf hierbei lediglich einer Größeninfor- tile 15 bis 18 des Kolbens 2 und die entsprechenden mation. ohne daß ein Phasenbezug erforderlich ist. Rückschlagventile des Kolbens 3 direkt im Wucht-Für jeden Kompensations- und Ausgleichsvorgang kopf 1 angeordnet sind, ergibt sich der große Vorteil, müssen folgende Programmschritte durchlaufen wer- 35 daß jegliche Verschiebungen der Ausgleichskolben 2 den. und 3 während der Rotation vermieden werden.

Der Kolben 2 wird mit konstanter Geschwindigkeit Diese Gefahr würde nämlich dann bestehen, wenn

nach rechts bewegt. Ein elektronischer Fühler der z. B. die Rückschlagventile erst hinter den Drehan-

Unwuchtmeßanordnung, die den hydraulischen Re- Schlüssen 10 angeordnet wären, da die Abdichtung

gelkreis, der in F i g. 3 dargestellt ist, steuert, ermit- 40 im Bereich der sich drehenden Teile Schwierigkeiter

tels hierbei, ob die Unwucht durch die Kolbenver- bereitet.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zum Ausgleich der Unwucht von Rotoren, insbesondere von an einer Schleifspindel befestigten Schleifscheiben, bei der zwei in zwei rechtwinklig zueinander stehenden Koordinatenrichtungen verschiebbare Ausgleichsgewichte vorgesehen sind, die während der Rotation des Rotors verschiebbar sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgleichsgewichte aus Kolben (2, 3) bestehen, von denen jeder in einer zylindrischen Ausnehmung abgedichtet und bezüglich des Rotors in radialer Richtung verschiebbar angeordnet ist, daß die zylindrischen Ausnehmungen an beiden Kolbenseiieü mit einer Druckmittelquelle (12) über einen Drehanschluß (10) verbunden sind, wobei jeweils zwei in entgegengesetzter Richtung öffnende Rückschlagventile (15, 16; 17, 18) einer jeden Kolbenseite zugeordnet sind, und daß ein äußerer, durch eine Meßanordnung gesteuerter Regelkreis vorgesehen ist, durch den die Druckmittelzufuhr zu den zylindrischen Ausnehmungen an den beiden Kolbenseiten derart gesteuert wird, daß unter entsprechender Verschiebung der Kolben (2, 3) die Unwucht während der Rotation allmählich ausgeglichen wird.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kolben (2, 3) in einem im auszuwuchtenden Rotor (9) angeordneten Wuchtkopf (1) untergebracht sind und daß die beiden Kolben symmetrisch zur radialen Mittelebene des Rotors (9) liegen.