DE2459282A1

DE2459282A1 - Auswuchtverfahren und anordnung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2459282A1
Application number: DE19742459282
Authority: DE
Inventors: Alfred Dipl Ing Giers
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1974-12-14
Filing date: 1974-12-14
Publication date: 1976-06-16
Also published as: FR2294438B1; FR2294438A1; DE2459282C2; GB1472392A; US4015480A; JPS5649292B2; JPS5187089A

Description

4.1-99

Carl Schenck AG
10. Dezember 1974

Auswuchtverfahren und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Die Erfindung betrifft ein Auswuchtverfahren mit elektrischer Erfassung und Verarbeitung der Meßwerte mittels elektro-mechanischer Meßwertgeber, Bezugssignalgeber und Multiplikationseinrichtung und eine Anordnung zur Durchführung des Verfahrens.

Bei bekannten Auswuchtverfahren werden die vom auszuwuchtenden Körper herrührenden und bei Rotation auf seine Lagerstellen übertragenen Unwuchtsignale meist in zwei Meßebenen elektrisch erfaßt, ausgewertet und verarbeitet. Als Aufnehmer für die Meßwerterfassung kommen z. B. Kraftaufnehmer, Wegaufnehmer und Geschwindigkeitsaufnehmer in Frage. Die von den Aufnehmern gelieferten Meßsignale, die im allgemeinen aus einem Schwingungsgemisch bestehen und auch die Unwuchtinformation enthalten, werden in analogen elektrischen Schaltungen verarbeitet. Die Meßwertverarbeitung liefert üblicherweise Werte für die Unwucht des zu prüfenden Rotors nach Größe und Winkellage oder in Komponenten, meistens für zwei Meßebenen. Die Unwuchtwerte können auf Ausgleichsebenen am Rotor umgerechnet, angezeigt, registriert und für die Weiterverarbeitung oder den Unwuchtausgleich bereitgestellt werden. Der Unwuchtausgleich kann durch die Auswuchtmaschine selbsttätig eingeleitet und gesteuert werden.

Herkömmliche Auswuchtverfahren arbeiten verhältnismäßig langsam, insbesondere wenn komplizierte Auswuchtaufgaben vorliegen und wenn hohe Anforderungen an die Genauigkeit gestellt werden und sie verursachen einen nicht unerheblichen Bedienungs- und Zeitaufwand. Bei umfangreichen und schwierigen Auswuchtaufgaben sind komplizierte elektrische Schaltungen erforderlich ß_ej_ ^_er {-[_er-

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stellung und im Betrieb können sich an den Schaltungen Fehler ergeben, die die Meßergebnisse verfälschen oder zu Störungen im Prüfablauf führen. In Betrieben mit Datenverarbeitungsanlagen und zentraler Datenerfassung ist eine unmittelbare Anschlußmöglichkeit an solche Anlagen, beispielsweise zum Zwecke der Produktionsüberwachung, nicht gegeben.

Weiterhin bekanntgeworden ist eine Einrichtung, bei der eine Digitalisierungsanordnung zur Steuerung der Verarbeitungswerkzeuge für den Unwuchtausgleich verwendet wird (DAS 1 29B 735). Auch bei dieser Einrichtung wird jedoch die Unwucht zunächst nach analogen Verfahren ermittelt und verarbeitet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Auswuchtverfahren zu schaffen, das die Unwuchtinformation unmittelbar und ohne den Umweg über analoge Verfahren in digitaler Form liefert, das mit hoher Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit arbeitet, das auch für komplizierte Anwendungsfälle vorteilhaft eingesetzt werden kann und das die Bedienung vereinfacht und Bedienungsfehler weitgehend vermeidet. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß Augenblickswerte des von den Meßwertgebern gelieferten und mit Störschwingungen überlagerten Meßsignals für die Unwuchtschwingung mindestens dreimal innerhalb einer Periode des Bezugssignals mit Bezugswerten multipliziert werden, wobei die Bezugswerte die zum jeweiligen Multiplikationszeitpunkt gehörenden Sinus- und Kosinuswerte einer der Unwuchtschwingung frequenzgleichen Schwingung sind, daß das Ergebnis der einzelnen Multiplikationen getrennt nach Sinus- und Kosinuswerten über mindestens eine Periode des Bezugssignals aufsummiert und der Mittelwert aus den beiden Summen gebildet wird, wobei die Einzeloperationen digital ausgeführt werden.

Durch das erfindungsgemäße Auswuchtverfahren mit jeweils mehrfacher Multiplikation von Augenblickswerten des Meßsignals und Bezugswerten, Aufsummierung und Mittelwertbildung durch digitale Verfahrensschritte, wird die Unwuchtinformation unmittelbar in digitaler Form gewonnen. Hierdurch ergibt sich zunächst

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eine hohe Verarbeitungsges.Qhwindigkeit bei der Ermittlung der Unwucht, die sich mit den bisher üblichen■Verfahren - nicht erreichen ließ und die vor allem bei automatisch arbeitenden Aus— wuchtmaschinen. von Vorteil ist, Gleichzeitig kann die Auswuchtgenauigkeit durch Wahl geeigneter Verfahrensschritte, beispielsweise durch eine große Anzahl von Multiplikationen innerhalb, eines Summierungszeitraumes, gesteigert werden. Durch entsprechende Wahl der Bezugswerte kann die Genauigkeit unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden. Auch komplizierte Auswueht" aufgaben, die mit herkömmlichen Verfahren nur unter großem Aufwand zu lösen sind, können, nach dem vorgeschlagenen Auswyohtverfahren schnell und zuverlässig gelöst werden. Darüber hinaus wird es, bedingt durch den technischen Fortschritt bei elektronischen Bauelementen und Recheneinrichtungen., in vielen Fällen möglich sein, mit dem vorgeschlagenen Verfahren preisgünstiger zu arbeiten als bisher.

Zweckmäßigerweise werden die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren gebildeten Mittelwerte., die die Unwuchtkomponenten in dem durch das Bezugssignal· gegebenen Bezugssystem darstellen, in digitaler Form für die weitere Verwendung verfügbar gemacht. Dies kann geschehen durch digitale Anzeige, durch Speicherung oder durch Registrierung der ermittelten Werte.

Wenn das von den Meßwertgebern gelieferte und mit Störschwingungen überlagerte Meßsignal für die Unwuchtschwingung mehrmals innerhalb einer Periode der Störschwingung mit der höchsten Frequenz mit den zugehörigen Bezugswerten multipliziert wird, können auch die mit dieser Frequenz auftretenden periodischen Störanteile im Meßsignal ausgeschieden werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß das von den Meßwertgebern gelieferte Meßsignal für die Unwuchtschwingung in gleichen zeitlichen Abständen mit den Bezugswerten multipliziert wird.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung sind die zur Multiplikation verwendeten Sinus- und Kosinuswerte den exakten Werten beliebig angenähert. Wenn anstelle der Sinus- und Kosinuswerte beispielsweise die Werte einer Rechteckfunktion oder einer gestuften Treppenfunktion verwendet werden, kann die Multiplikation und die Mittelwertbildung vereinfacht und der Aufwand hierfür verringert werden.

Ein weiteres Merkmal der Erfindung wird darin gesehen, daß der Zeitraum, über den die Summen - und Mittelwertbildung erfolgt, für die Meßwertermittlung variiert wird und daß der Mittelwert des Zeitraumes gleich einer Periode des Bezugssignals ist. Durch diesen Verfahrensschritt ist es möglich, nicht-periodische Störanteile im Meßsignal zu unterdrücken.

Wenn bei dem erfindungsgemäßen Verfahren die Summenbildung innerhalb eines Summierungszeitraumes in einer Reihenfolge vorgenommen wird, die kleine Zwischensummen ergibt, läßt sich eine Verminderung der erforderlichen Speicherkapazität in der Recheneinrichtung erreichen. Das Gleiche trifft zu, wenn innerhalb eines Summierungszeitraumes jeweils solche Multiplikationswerte addiert werden, die sich zeitlich um eine halbe Umdrehung des Prüfkörpers auseinander befinden. Zweckmäßigerweise werden hierzu Einzelmultiplikationen innerhalb eines Summierungszeitraumes zwischengespeichert.

Als vorteilhaft wird es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren angesehen, wenn die Bezugswerte in digitaler Form vorgegeben, abgerufen oder aus analogen Werten in digitale Werte umgewandelt werden.

Bei dem vorgeschlagenen Auswuchtverfahren wird zweckmäßigerweise das Bezugssignal in Form eines Einzelimpulses pro Periode, durch den jeweils Periodenbeginn und -ende festgelegt wird, vorgegeben. Eine weitere Ausgestaltung besteht darin, daß das Bezugssignal durch eine sinus- und eine kosinusförmige Wechselspannung vorgegeben wird, die auch als Bezugswert verwendet und zur Multiplikation mit dem Meßsignal in digitale Werte umgewandelt wird.

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Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung werden die jeweiligen Multiplikationszeitpunkte durch mindestens drei gleichmäßig über eine Periode des Bezugssignals verteilte Impulse vorgegeben, wobei die Impulse zweckmäßigerweise durch einen Impulsgeber und/oder einen Frsquenzvervielfacher oder durch einen Taktgeber erzeugt werden. Durch die Anzahl der Multiplikationen innerhalb eines Summierungszeitraumes kann dabei die Genauigkeit des Meßergebnisses in vorteilhafter Weise beeinflußt werden.

Zweckmäßigerweise wird das Meßsignal vor der Umwandlung in digitale Form an den Aussteuerbereich der nachfolgenden Schaltungen angepaßt. Auf diese Weise wird die Übersteuerung von Schaltungen vermieden und mögliche Meßfehler werden ausgeschaltet .

In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden Störschwingungen höherer Frequenz im Meßsignal durch ein Filter abgeschwächt. Hierdurch kann das zu verarbeitende Verhältnis zwischen Störsignalen und Nutzsignal klein gehalten werden.

Zweckmäßigerweise wird die Unwuchtinformation vor der Anzeige oder Weiterverarbeitung durch mindestens einen aus einem Speicher abzurufenden Korrekturwert beeinflußt. Bei dieser Korrektur der Meßwerte können insbesondere systematische Fehler im mechanischen oder meßtechnischen Teil der Auswuchtmaschine berücksichtigt werden, z. B. frequenzabhängige Meßspannungen oder Phasenfehler der Schwingungsaufnehmer, Frequenzgang von Filtern, Vergrößerung der mechanischen Amplituden bei Annäherung an die Resonanz und dergleichen mehr.

Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung wird die Unwuchtinformation digital in beliebige Bezugssysteme umgerechnet und in digitaler Form angezeigt oder digital zur weiteren Verarbeitung verfügbar gemacht. Durch die digitale Umrechnung in andere Bezugssysteme, z. B. in Ausgleichsebenen oder auf Ausgleichsradien, durch digitale Speicherung der Meßwerte, durch digitale Steuerung von Operationen zum Unwuchtausgleich usw. ergeben

sich vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten des erfindungsgemäßen Verfahrens.

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Eine vorteilhafte Anordnung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird darin gesehen, daß die Multiplikationseinrichtung einen digitalen Multiplikator, einen digitalen Summen- und Mittelwertbildner sowie einen Taktgeber zur Steuerung der Multiplikationsfolge von Meßsignalen und Bezugswerten aufweist. Durch eine solche Anordnung, die überwiegend aus digitalen Bausteinen oder Baugruppen aufgebaut ist, kann die Heßwertverarbeitung an Auswuchtmaschinen vereinheitlicht werden, wobei gleichzeitig eine weitgehende Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Auswuchtaufgaben gegeben ist. Weiterhin ist es möglich, mehrere Auswuchtmaschinen an eine erfindungsgemäße Anordnung anzuschliessen. Darüber hinaus ist auch der Anschluß an zentrale EDV-Anlagen möglich, womit beispielsweise eine Kontrolle und Überwachung der Produktion bei Herstellung von größeren Stückzahlen gegeben ist.

Es wird als vorteilhaft angesehen, wenn die Multiplikationseinrichtung digitale Speicher für die Meßwerte und für die Bezugswerte aufweist. Hierdurch kann beispielsweise der Aufwand für die Bereitstellung der Bezugswerte niedrig gehalten werden. Weiterhin können beliebige Korrekturwerte gespeichert werden.

Eine vorteilhafte Ausgestaltung der Erfindung wird weiterhin darin gesehen, daß vor der Multiplikationseinrichtung Haltekreise für die gleichzeitige Erfassung und Speicherung der analogen Meßsignale der Meßwertgeber und analoger Bezugswerte angeordnet sind. Hierdurch können die Augenblickswerte der analogen Meßsignale der Meßwertgeber und die analogen Bezugswerte auf einfache Weise nacheinander in digitale Werte umgewandelt werden. Für die Umwandlung der analogen Meßwerte und der Bezugswerte genügt in diesem Falle ein Analog-Digital-Wandler. Zweckmäßigerweise wird mindestens ein solcher Wandler vor der Multiplikationseinrichtung angeordnet und nach den Haltekreisen und vor dem Wandler ein Meßstellenumschalter vorgesehen.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert. Die Ausfüh-

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rungsbeispiele beziehen sich auf den allgemeinen Fall des Auswuchtens starrer Rotoren in zwei Ebenen. Der ersten Ebene wird in der Beschreibung und den Figuren der Index a, der zweiten
Ebene der Index b zugeordnet. Das erfindungsgemäße Verfahren
kann ohne weiteres auch für das Auswuchten in einer oder in mehr als zwei Ebenen angewendet werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild (Funktionsschema) mit den
erfindungsgemäßen Verfahrensschritten und
Anordnungen

Fig. 2 Ausschnitt aus dem Blockschaltbild nach
Figur 1 mit Meßstellenumschalter

Fig.·3 Gewinnung des Bezugssignals und der Bezugswerte durch Impulsgeber in Verbindung mit
einem Speicher.

In Figur 1 werden die von den Meßwertgebern 1a, 1b einer nicht dargestellten Auswuchtmaschine kommenden Meßsignale 2a, 2b, die hier Wechselspannungen sind, zunächst Abschwächern 3a, 3b zugeführt. Diese Abschwächer können in Stufen oder stufenlos arbeiten und von Hand oder automatisch betätigt werden. Zur Betätigung der Abschwächer sind Signalverfolger 4a, 4b vorgesehen.
Diese werden an einer geeigneten Stelle nach dem Abschwächer
eingebaut und messen die maximal an dieser Stelle auftretende
Spannung. Überschreitet die gemessene Spannung ein Maß, das
darauf schließen läßt, daß die nachfolgenden Schaltungen übersteuert werden könnten, so werden die Abschwächer 3a, 3b durch die Signalverfolger 4a, 4b automatisch solange verstellt, bis
diese Übersteuerungsgefahr aufgehoben ist. Die Signalverfolger können in geeigneter Form z. B. auch hinter dem Korrekturrechner 18 eingebaut werden.

Nach dem Signalverfolger 4a, 4b ist ein analoges Filter 5a, 5b vorgesehen Cdas Filter kann auch vor dem Signalverfolger angeordnet werden). Db ein Filter notwendig ist, hängt insbesondere

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von der Größe der Störspannungen in den Meßspannungen im, Verhältnis zur Nutzspannung ab. Die nachfolgenden Schaltungsanordnungen sind nicht ohne weiteres in der Lags, ein beliebiges Stör-/ Nutzverhältnis zu verarbeiten. Deshalb werden z. B. bei harten Auswuchtmaschinen die höherfrequenten Störanteile in einem Tiefpass abgeschwächt. An die Filtercharakteristik werden keine besonderen Anforderungen hinsichtlich des Frequenzganges gestellt, da eine Korrektur des Übertragungsfaktors des Filters bei einer späteren Korrekturrechnung vorgesehen werden kann.

Die vorbehandelten Meßspannungen Ba, Bb werden der Eingangsseite eines Analog-Digital-Wandlers (A/D-Wandler) 7a, 7b zugeführt. Der A/D-Wandler hat die Aufgabe, das analoge Meßsignal, das aus Nutzsignalen und Störsignalen besteht, zu bestimmten Zeitpunkten in Digitalwerte umzuwandeln. Die Umwandlungszeitpunkte werden durch einen Taktgeber vorgegeben. Der Taktgeber kann im A/D-Wandler eingebaut sein. Er kann auch mit einem Bezugssignalgeber 9 gekuppelt sein, wobei von dem Geber eine bestimmte Anzahl von Impulsen bei jeder Umdrehung des auszuwuchtenden Körpers erzeugt wird. Jeder Impuls löst eine Umwandlung der augenblicklichen Analogwerte in Digitalwerte aus (siehe auch Beschreibung Fig. 3).

Der Bezugssignalgeber 9 wird auf bekannte Weise mit dem auszuwuchtenden Körper gekuppelt. Der Geber kann z. B. ein mechanisch gekuppelter Phasengeber, der pro Umdrehung einen oder mehrere Impulse oder eine Sinusspannung abgibt oder ein anderer Geber bekannter Art sein. Der Bezugssignalgeber erzeugt ein Signal, durch das die Winkellage des auszuwuchtenden Körpers festgelegt wird

Zur Bestimmung der Unwucht eines Rotationskörpers werden bei multiplikativen Verfahren die Meßspannungen mit sinus- und kosinusförmigen analogen Bezugsspannungen multipliziert. Beim vorliegenden Verfahren werden Augenblickswerte der Meßspannungen mit Bezugswerten multipliziert. Die Bezugswerte sind die zum

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jeweiligen Multiplikationszeitpunkt gehörenden digitalen Sinus- und Kosinuswerte oder diesen beliebig angenäherte Werte einer der Unwuchtschwingung frequenzgleichen Schwingung.

Der Bezugssignalgeber 9 liefert beim vorliegenden Ausführungsbeispiel je eine sinus- und kosinusförmige Bezugsspannung sin u, cos u, die als Bezugssignal verwendet wird und die gleichzeitig zur Gewinnung der Bezugswerte dient. Diese beiden Spannungen werden ebenfalls A/D-Wandlern 10,1, 10,2 zugeführt und jeweils gleichzeitig mit den Meßspannungen 6a, 6b in Digitalwerte umgewandelt. Die Umwandlungsfrequenz bzw. die Umwandlungszeitpunkte werden durch den Taktgeber vorgegeben, wobei mindestens drei Umwandlungen je Periode des Bezugssignals vorgenommen werden.

Nach der Umwandlung in digitale Form wird jeder Meßwert und jeder Bezugswert einem Multiplikator 11 zugeführt, in dem Meßwerte und Bezugswerte miteinander multipliziert werden. Der augenblickliche digitale Meßwert für jede Meßebene wird dabei mit dem zugehörigen digitalen Sinus- und Kosinusbezugswert multipliziert, so daß sich bei zwei Meßebenen insgesamt 4 Multiplikationswerte ergeben. Dies ist im Funktionsschema durch die Aufspaltung in die 4 Kanäle 11a1, 11a2, 11b1 und 11 b-2 dargestellt. Die Kanäle 1la1 und 11a2 sind dabei der ersten Meßebene, die Kanäle 11bi und 11b2 der zweiten Meßebene zugeordnet. In den Kanälen 11a1 und 11b1 wird jeder Meßwert mit den Sinusbezugswerten und den Kanälen 11a2 und 11b2 mit den Kosinusbezugswerten multipliziert. Die Ergebnisse der einzelnen Multiplika-

en .

tiorP für einen Summierungszeitraum werden für jeden Kanal getrennt in Zwischenspeicher 12 übertragen und dort aufsummiert. Aus den vier Summen werden in einem Mittelwertbildner 13 die Mittelwerte durch Division mit der Anzahl der Abtastungen bzw. Multiplikationen für jeden Summierungszeitraum gebildet.

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Zur Ermittlung der Unwuchtschwingung nach GröBe und Phasenlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind mindestens drei Abtastungen des Meßsignals bzw. 3 Multiplikationen je Periode des Bezugssignals notwendig. Die Zahl der Abtastungen kann jedoch, beispielsweise zur Erhöhung der Genauigkeit, beliebig erhöht werden. Eine solche Erhöhung ist auch dann zweckmäßig, wenn keine gleichmäßige Verteilung der Abtastungen bzw. Multiplikationen über einer Periode des Bezugssignals erzielt werden kann, weil z. B. das Bezugssignal und das Signal des Taktgebers zur Steuerung der Abtastungen nicht genau synchronisiert sind. Aus dem gleichen Grund kann es vorteilhaft sein, die Mittelwertbildung über eine möglichst große Zahl von Perioden vorzunehmen.

Eine große Zahl von Abtastungen je Periode des Bezugssignals ist auch dann zweckmäßig, wenn Störschwingungen höherer Frequenz ausgeschaltet werden sollen. Zur Unterdrückung einer Störschwingung bestimmter Frequenz ist es erforderlich, daß mindestens zwei Abtastungen je Periode dieser Störschwingung vorgenommen werden.

Für die Mittelwertbildung ist eine weitere Abwandlung dadurch möglich, daß die Mittelwerte nicht über einer Periode oder einem ganzzahligen Vielfachen einer Periode gebildet werden, sondern daß die Länge des Zeitraumes, über den- die Summen- und Mittelwertbildung erfolgt variiert wird und daß der Mittelwert des gesamten Zeitraumes gleich einer Periode des Bezugssignals ist. Diese Art der Mittelwertbildung kann in ähnlicher Weise erfolgen wie bereits beschrieben. Dabei kann es vorteilhaft sein, nicht den arithmetischen Mittelwert zu bilden, sondern mit den kleinsten Fehlerquadraten zu arbeiten.

Als Ergebnis der Multiplikation und der Mittelwertbildung liegen jetzt 4 Digitalwerte vor, die die Komponenten des umlauffrequenten Schwingungsanteils in den heiden Meßebenen in einem rechtwinkligen Koordinatensystem darstellen. Die vier Digitalwerte werden einem Ebenenrechner 14 zugeführt, der die Aufgabe hat, aus den beiden Schwingungskomponenten die beiden Unwuchtkomponenten am Rotor bezogen auf bestimmte Ausgleichsebenen am Rotor zu er-

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rechnen. Dies ist bekanntlich bei kraftmessenden Auswuchtmaschinen unter Berücksichtigung der Abstände der Meßebenen und der Ausgleichsebenen auf einfache Weise möglich. Die Parameter können z. B. über eine Tastatur in geeignete periphere Geräte eingegeben oder auf eine andereVÄrt fur die Ebenenrechnung verfügbar gemacht werden. Nach der Rechnung liegen die Unwuchtkomponenten bezogen auf zwei vorgegebene Ausgleichsebenen in digitaler Form vor. Falls die erfindungsgemäße Einrichtung an einer weichen Auswuchtmaschine (wegmessende Maschine) eingesetzt wird, muß die Einstellung des Ebenenrechners experimentell ermittelt werden.

Hierzu ist es eine wesentliche Erleichterung, wenn während des Einstellvorganges ein ausgewuchteter Rotor simuliert werden kann. In diesem Fall werden zwischen den Mittelwertbildnern und dem Ebenenrechner 14 Löschrechner 15 eingebaut, die während des Meßlaufs vom Ausgang dar Mittelwertbildner 13 einen genau gleich großen Digitalwert abziehen, so daß das Ausgangssignal

bzw. Null ist. Die Löschimpulse können z. B. von Löschgebern 16/von den in digitaler Form vorliegenden Bezugssignalen abgeleitet werden.

In den meisten praktischen Anwendungsfällen interessiert nicht die Unwucht, sondern die Größe der Korrektur, also eine Masse bezogen auf einen Ausgleichsradius. In einem Radiusrechner 17 werden daher die von den Ebenenrechnern 14 kommenden Meßwerte durch einen von außen einzugebenden oder aus einem Speicher abzurufenden Radius für jede Ausgleichsebene geteilt und mit einem Maßstabsfaktor multipliziert. Als Ergebnis erhält man die Komponenten der Ausgleichsmassen für die beiden Ausgleichsebenen in den durch den Maßstabsfaktor festgelegten Einheiten.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, das Unwuchtsignal vor der Anzeige oder Weiterverarbeitung zu beeinflussen. Dies kann durch einen Korrekturrechner 18 geschehen. Hier können insbesondere pehler in den mechanischen oder meßtechnischen Teilen der Auswuchtmaschine, die systematisch sind, berücksichtigt werden. Bei den meisten dieser Fehler handelt es sich um frequenzabhängige Glieder. Die Größe dieser Fehler muß ainmal aufgenommen und

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in einem geeigneten Speicher 19 bereitgestellt werden. Als Beispiele werden genannt:

Die Meßspannung der Schwingungsaufnehmer, die für gleiche Unwucht frequenzabhängig ist, z. B. bei Kraftaufnehmern quadratisch abhängig. In diesem Fall wird durch einen nicht dargestellten Drehzahlgeber die Drehzahl gemessen, ein zur gemessenen Drehzahl gehörender Korrekturwert aus dem Speicher abgerufen und das Ergebnis entsprechend beeinflußt; Phasenfehler der Schwingungsaufnehmer. Auch hier wird das Meßergebnis durch einen drehzahlabhängigen und aus einem geeigneten Speicher zu entnehmenden Korrekturwert beeifnlußt? Frequenzgang des Filters 5a, 5b. Der inverse Frequenzgang kann abgespeichert und drehzahlabhängig als Korrektur benutzt werden; Annäherung an mechanische Resonanz des Prüfkörpers. Die Vergrößerung der mechanischen Amplitude bei kraftmessenden Maschinen kann berücksichtigt werden.

An nicht-frequenzproportionalen Einflußgrößen ist besonders die Stellung des Abschwächers 3a, 3b zu nennen. Die vor Eingang in den Korrekturrechner 18 digital vorliegenden Meßwerte werden mit dem inversen Wert der Abschwäerstellung multipliziert. Damit wird der durch den Abschwächer entstehende Fehler aufgehoben .

Als Ergebnis der bisherigen Verfahrensschritte stehen an den Ausgängen des Korrekturrechners 1Θ in digitaler Form die beiden Komponenten der Korrekturmassen bezogen auf zwei vorgegebene Ausgleichsebenen und vorgegebene Ausgleichsradien in einem rechtwinkligen Koordinatensystem zur Verfugung. Die vorliegenden Digitalwerte können nun in weiteren digitalen Recheneinrichtungen beliebig weiterverarbeitet, umgerechnet sowie für Steuerungsfunktionen verwendet werden. Als Beispiele werden angeführt: Umrechnung der Komponenten in Polarkoordinaten. Nach der Umrechnung liegen die Werte nach Größe und Winkel vor. Diese Werte können digital oder nach entsprechender Umwandlung auch analog angezeigt werden;

Umrechnung der Komponenten in beliebige Koordinatensysteme, z. B. für den georteten Ausgleich;
Umrechnung in mehr als zwei Ausgleichsebenen mit jeweils be-

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stimmten Sektoren zur Durchführung des ünwuchtausgleiches; Steuerung des Unwuchtausgleiches an der Auswuchtmaschine.; Schlagsubtraktian bei Unwuchtkörpern mit Hilfswelle durch eine geeignete Rechenschaltung, bei der der Schlag der Hilfswelle von der Unwuchtanzeige abgezogen wird; Verzerrung des.Ausganges in Abhängigkeit von der Größe der größten Ausgangskomponente, ζ. B. im logarithmischen Maßstab.

Die in Fig. 1 beschriebenen Operationen und Anordnungen können von Verfahrensschritt 11 an (mit Ausnahme der Löschgeber 16) auch in einer digitalen Recheneinrichtung 20 zusammengefaßt und von dieser gesteuert werden. Dabei können die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auch abweichend von der beschriebenen. Form in anderen, in der digitalen Rechentechnik bekannten Verfahren ausgeführt werden, z. B. durch zeitmultiplexe Arbeitsweise, mit AblaufProgrammen usw. Darüber hinaus können die- Verfahrens^ schritte bzw. Anordnungen 14, 17 und 18 auch in einer anderen Reihenfolge, durchgeführt bzw, angeordnet werden-. Beispielsweise kann die Korrekturrechnung nach der Mittelwertbildung und vor der Ebenen- und Radiusrechnung ausgeführt werden. -"...-

Wenn die Bezugswerte, wie bei Fig. 1 beschrieben, aus sinus- und kosinusförmigen Wechselspannungen gewonnen werden, die zusammen mit den Meßwerten aus analogen Werten in digitale Werte umgewandelt werden müssen, kann es zweckmäßig sein, einen Meßstellenumschalter zu verwenden. Damit genügt ein A/D-Wandler für die Umwandlung der Meß- und Bezugswerte'." Ein Blockschaltbild einer solchen Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.'

Die Meßspannungen Ba, Bb und die Bezugsspannungen sin u, cos u werden zunächst vier Haltekreisen 30, 31, 32 und 33 zugeführt. Diese Halte,-kreise erfassen jeweils vier gleichzeitige Augenblickswerte der Meß- und Bszugsspannungen und speichern sie wahrend der Umwandlungszeit. Über einen Meßstellenumschalter 34 werden die jeweiligen Augenblickswerte in einen A/D-Wandler 35 gegeben, der die Werte nacheinander umwandelt. Die Steuerung der Abtastungen und der Umwandlungen erfolgt über einen Taktgeber

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in Verbindung mit einer Recheneinrichtung 37, Diese steuert auch die Weiterleitung der Digitalwerte zum Multiplikator 11. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen der Fig. 1.

In Fig. 3 ist die Gewinnung des Bezugssignals und der Bezugswerte durch einen Impulsgeber in Verbindung mit einem Speicher dargestellt. Der Impulsgeber 40 gibt bei jeder Umdrehung des auszuwuchtenden Körpers an einem Ausgang 41 einen Einzelimpuls ab, durch den Periodebeginn und -ende festgelegt und damit der Phasenbezug hergestellt wird. An einem Ausgang 42 des Gebers werden η zusätzliche, gleichmäßig über eine - Umdrehung bzw. eine Periode verteilte Impulse abgegeben. Aus einem Speicher 43 für Sinus- und Kosinuswerte, der sich in einer Recheneinrichtung befindet, werden für jeden der η Zeitpunkte innerhalb einer Periode die zugehörigen digitalen Sinus- und Kosinuswerte entnommen und an den Multiplikator 11, der ebenfalls in der Recheneinrichtung 44 angeordnet ist, weitergegeben. Gleichzeitig werden zu jedem der durch den Impulsgeber vorgegebenen η Zeitpunkte die analogen Meßwerte Ba, 6b in den A/D-Wandlern 7a, 7b in Digitalwerte umgewandelt und ebenfalls dem Multiplikator 11 zugeführt, wo sie mit den zugehörigen digitalen Sinus- und Kosinusbezugswerten multipliziert werden. Der Impulsgeber 40 steuert also mit seinem Ausgang 42 als Taktgeber sowohl die Abtastungen und Umwandlungen der analogen Meßwerte als auch die Entnahme der Sinus- und Kosinusbezugswerte aus dem Speicher 43 und damit die Multiplikation zwischen Meß- und Bezugswerten. Die weitere Verarbeitung der einzelnen Werte erfolgt wie in Fig. 1 beschrieben.

Je nach der gewünschten Qualität des Meßergebnisses ist bereits eine mehr oder minder grobe Annäherung der Bezugswerte an die genauen Sinus- und Kosinuswerte ausreichend. Beispielsweise können anstelle von Sinus-oder Kosinuswerten die Werte einer Rechteckfunktion oder einer Treppenfunktion verwendet werden.

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Die vom Ausgang 42 des Gebers 40 gelieferten Impulse können .auch durch einen am Ausgang 41 angeschlossenen Frequenzvervielfacher [nicht dargestellt) erzeugt werden. Einfache Schaltungen für solche Vervielfacher sind bekannt. Sie können bei mittleren und hohen Auswuchtdrehzahlen angewendet werden, während am auszuwuchtenden Körper angebaute Impulsgeber zur Steuerung der Abtastungen besonders bei niedrigen Drehzahlen zweckmäßig sind.

Eine weitere Möglichkeit, die Abtastzeitpunkte und die Entnahme der Bezugswerte aus dem Speicher zu steuern besteht darin, einen asynchronen Taktgeber z. B. 36 in Fig. 2 zu verwenden. Dieser Taktgeber steuert in Verbindung mit der Recheneinrichtung 44 die A/D-Wandler 7a, 7b und die Entnahme der Bezugswerte aus dem Speicher.43.

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Claims

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Patentansprüche :

ζ 1 .)Äuswuchtverfahren mit elektrischer Erfassung und ^-^ Verarbeitung der Meßwerte mittels elektro-mechanischer Meßwertgeber, Bezugssignalgeber und Multiplikationseinrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß Äugenblickswerte des von den Meßwertgebern Ma, 1b) gelieferten und mit Störschwingungen überlagerten Meßsignals C2a, 2b) für die Unwuchtschwingung mindestens dreimal innerhalb einer Periode des Bezugssignals mit Bezugswerten multipliziert werden, wobei die Bezugswerte die zum jeweiligen Multiplikationszeitpunkt gehörenden Sinus- und Kosinuswerte einer der Unwuchtschwingung frequenzgleichen Schwingung sind, daß das Ergebnis der einzelnen Multiplikationen getrennt nach Sinus- und Kosinuswerten über mindestens eine Periode des Bezugssignals aufsummiert und der Mittelwert aus den" beiden Summen gebildet wird, wobei die Einzeloperationen digital ausgeführt werden.
2. Äuswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die gebildeten Mittelwerte, die die. Unwuchtkomponenten in dem durch das Bezugssignal gegebenen Bezugssystem darstellen, in digitaler Form für die weitere Verwendung verfügbar gemacht ward en,

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3. Äuswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Meßwertgebern (ta, 1b] gelieferte und mit Störschwingungen überlagerte Pfeifsignal C2a, 2b3 für die Unwuchtschwingiang mehrmals innerhalb einer Periode der StSrschwioguog mit der höchsten Frequenz mit den zugehörigen Bezugswerten multipliziert wird.
4. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Meßwertgebern (1a, 1bD gelieferte Meßsignal (2a, 2b) für die Unwuchtschwingung in gleichen zeitlichen Abständen mit den Bezugswerten multipliziert wird.
5. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Multiplikation verwendeten Sinus- und Kosinuswerte den exakten Werten beliebig angenähert sind.
6. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeitraum, über den die Summen- und Mittelwertbildung erfolgt, für die Meßwertermittlung variiert wird und daß der Mittelwert des Zeitraumes gleich einer Periode des Bezugssignals ist.
7. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Summenbildung innerhalb eines Summierungszeitraumes in einer Reihenfolge vorgenommen wird, die kleine Zwischensummen ergibt.

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8. Auswuchtverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Summierungszeitraumes jeweils solche Multiplikationswerte addiert werden, die sich zeitlich um eine halbe Umdrehung des Prüfkörpers auseinander befinden.
9. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Einzelmultiplikationen innerhalb eines Summierungszeitraumes zwischengespeichert werden.
10. Auswuchtverfahrsn nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugswerte in digitaler Form vorgegeben, abgerufen oder aus analogen Werten in digitale Werte umgewandelt werden.
11. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal in Form eines Einzelimpulses zu Beginn jeder Periode vorgegeben wird.
12. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Bezugssignal durch eine sinus- und eine kosinusförmige Wechselspannung (sin u^ cos u] vorgegeben wird, die auch als Bezugswert verwendet Und zur Multiplikation mit dem Meßsignal in digitale Werte umgewandelt wird.
13. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweiligen Multiplikationszeitpunkte durch mindestens drei gleichmäßig über eine Periode des Bezugssignals verteilte Impulse vorgegeben werden.

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14. Auswuchtverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse durch einen Impulsgeber (40) und/oder einen Frequenzvervielfacher erzeugt werden.
15. Auswuchtverfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse durch einen Taktgeber (36, 403 erzeugt werden.
16. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Meßsignal C2a, 2b) vor der Umwandlung in digitale Form an den Aussteuerbereich der nachfolgenden Schaltungen angepaßt wird,
17. Auswuchtverfahren nach Anspruch 1 und 16, dadurch gekennzeichnet, daß Störschwingungen höherer Frequenz im Meßsignal durch ein Filter [5a, 5b) abgeschwächt werden.
18. Auswuchtverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtinformation vor der Anzeige oder Weiterverarbeitung durch mindestens einen aus einem Speicher (19) abzurufendem Korrekturwert beeinflußt wird.
19. Auswuchtverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Unwuchtinformation digital in beliebige Bezugssysteme umgerechnet und in digitaler Form angezeigt oder digital zur weiteren Verarbeitung verfügbar gemacht wird.

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20. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikationseinrichtung einen digitalen Multiplikator (11), einen digitalen Summen- und Mittelwertbildner C1-2, 13) sowie einen Taktgeber (36, 40) zur Steuerung der Multiplikationsfolge von Meßsignal und Bezugswerten aufweist.
21. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikationseinrichtung digitale Speicher [12, 19) für die Meßwerte aufweist.
22. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß die Multiplikationseinrichtung digitale Speicher C43) für die Bezugswerte aufweist.
23. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Multiplikationseinrichtung Haltekreise [30, 31, 32, 33) für die gleichzeitige Erfassung und Speicherung der analogen Meßsignale (Ba, Bb) der Meßwertgeber (1a, 1b) und analoger Bezugswerte [sin u, cos u) angeordnet sind.
24. Anordnung nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Multiplikationseinrichtung mindestens ein A/D-Wandler (7a, 7b, 35) zur Umwandlung der.analogen Meßsignale (6a, 6b) der Meßwertgeber (1a, 1b) und der analogen Bezugswerte (sin u, cos u) angeordnet ist.
25. Anordnung nach. Anspruch. 23 und 24, dadurch, gekennzeichnet, daß nach den Haltekreisen C30, 31, 32, 33) und vor dem A/D-Wandler C35) .Meßstellenumschalter (34) angeordnet sind.

$09US/ OX XS

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