DE3244083A1

DE3244083A1 - Auswuchtmaschine

Info

Publication number: DE3244083A1
Application number: DE19823244083
Authority: DE
Inventors: Kiyoshi Tokyo Inoue
Original assignee: Inoue Japax Research Inc
Current assignee: Inoue Japax Research Inc
Priority date: 1981-11-30
Filing date: 1982-11-29
Publication date: 1983-06-16
Also published as: GB2111725B; FR2517428A1; JPS5892924A; GB2111725A; IT1148682B; FR2517428B1; US4506133A; DE3244083C2; IT8249594A0

Description

Auswuchtmaschine

Die Erfindung betrifft eine Maschine für dynamisches Auswuchten (kurz dynamische Auswuchtmaschine genannt), insbesondere mit einer erfindungsgemäß vorgesehenen vollautomatischen Unwuchtausgleich-Vorrichtung für beliebige Zwecke»

Bei einer weit verbreiteten dynamischen Auslichtmaschine wird ein Prüfling zwischen zwei federnd gelagerten Lagereinheiten über Laufzapfen mit hoher Drehzahl drehbar gelagert. Ein Auswerter wertet die in den Lagereinheiten entstehenden Schwingungen aus, um so die Größe örtlicher Unwucht oder Abweichung und ihre entsprechenden Winkellagen zu berechnen. Diese Größen und Lagen werden im allgemeinen durch eine Sichtanzeige angezeigt.

Es ist auch eine dynamische Auswuchtmaschine mit einer voll- oder halb-automatischen Unwuchtausgleich-Vorrichtung erwogen worden. Derartige Maschinen sind jedoch sämtlich nur für begrenzte Zwecke oder für ausschließliche Verwendung mit bestimmten oder besonderen Werkstücken entwickelt worden. Ferner benutzen derartige Maschinen üblicherweise ein mechanisches Schneidwerkzeug oder einen Bohrer zum Unwuchtausgleich am Werkstück» Dadurch sind weitgehende Beschränkungen von Ort und Geometrie der Werkstücke bedingt, an denen der Unwuchtausgleich vorzunehmen ist„ aber auch des Ausmaßes des Unwuchtausgleichs, ferner ergeben sich Schwierigkeiten bei der Erzielung einer Oberflächengüte ohne Unstetigkeiten. Aus diesen Gründen ist eine derartige Maschine äußerst aufwendig und kostenungünstig und meistens auch schwierig bedienbar.

Es ist daher Aufgabe der Erfindung, eine dynamische Auswuchtmaschine für Allzweck-Einsatz zu schaffen, die mit einer neuartigen, vollautomatischen Unwuchtausgleich-Vorrichtung versehen ist, die mit einer Unwuchtprüfeinrichtung zusanunengebaut ist, um die bisher aufgetretenen Schwierigkeiten zu überwinden.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe erfolgt durch die Lehre nach dem Kennzeichen des Anspruchs 1. 10

Anhand der aus einer einzigen Figur bestehenden ZEICHNUNG wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert*

Eine in der Zeichnung abgebildete dynamische Auswuchtmaschine 1 besitzt eine automatische Unwuchtausgleich-Vorrichtung 2 mit Bearbeitung durch elektrische Entladung bzw. Elektroerosion (kurz EDM-Bearbeitung).

In der Auswuchtmaschine 1 ist ein zylindrisches Werkstück 3, das zu prüfen und an dem der Unwuchtausgleich vorzunehmen ist, horizontal durch zwei gleichachsige Lagerzapfen 4 und 5 gelagert, die mit dem Werkstück 3 gleichachsig befestigt sind. Die Lagerzapfen 4 und 5 erstrecken sich horizontal frei durch zwei öffnungen 6 und 7, die in gegenüberliegenden Seitenwänden 8 und 9 eines Gehäuses 10 vorgesehen sind, die das Gestell der Auswuchtmaschine 1 bilden. Ferner sind die Lagerzapfen 4 und 5 in Schwing-Lagereinheiten 11 bzw. 12 drehbar gelagert, die ihrerseits durch Federn 13 federnd gelagert sind.

Der Lagerzapfen 5 ist über ein Universalgelenk 14 mit einer weiteren gleichachsigen Welle 15 gekuppelt. Die Welle 15 wird angetrieben über ein Getriebe 16 von der Abtriebswelle eines Elektromotors 17, der von einer Antriebssteueran-Ordnung 18 erregt wird. Der Elektromotor 17 wird angetrieben, um das Werkstück 3 und die Lagerzapfen 4 und 5 mit hoher Drehzahl um ihre horizontale gleiche Achse zu drehen.

Wenn eine Unwucht in der Gewichtsverteilung des Werkstücks 3 vorhanden ist, d„h. eine Abweichung in der Geometrie des Werkstücks 3 von einem gewünschten genauen Zylinder, werden die Lagereinheiten 11 und 12 in Schwingungen versetzt. Diese Schwingungen werden von Fühlern 19 und 20 erfaßt, die in der Nähe der Lagereinheiten 11 "bzw.12 angeordnet sind,und dadurch in entsprechende elektrische Signale 21a und-21b umgesetzt.« Die momentane Winkelphase der Drehung des Werkstücks 3 wird von einem Phasendetektor 22 erfaßt,der in Wirkverbindung mit der Welle 15 steht,, und dadurch in ein entsprechendes elektrisches Signal 23 umgesetzt« Die Signale 21a und 21b sowie das Signal 23 werden in einen Unwucht-Rechner 24 eingespeist, der derart programmiert ist, daß er aus diesen Signalen, die die Größe der örtlichen Unwucht und ihre entsprechende Winkellage darstellen, die Metallmengen, die dem Werkstück 3 durch die Unwuchtausgleich-Vorrichtung 2 zugeführt oder von ihm abgeführt werden müssen, sowie die entsprechenden Koordinatenlagen berechnet.

Zur Metallzufuhr zum Unwuchtausgleich des Werkstücks 3 können elektrolytisches Beschichten, Funkenbeschichten oder laser-aktiviertes elektrolytisches oder chemisches Beschichten eingesetzt werden. Die Entfernung von Metall zum Unwuchtausgleich des Werkstücks 3 kann durch elektrische oder elektroerosive Bearbeitung erfolgen. Die gezeigte Unwuchtausgleich-Vorrichtung 2 ist derart konstruiert, daß sie örtlich Metall vom Werkstück 3 mittels Bearbeitung durch elektrische Entladung (EDM) entfernt.

Die Unwuchtausgleich-Vorrichtung 2 besitzt daher eine EDM-Werkzeugelektrode 25, die hier über ein Futter 26 an einem Kolben 27 befestigt ist, der verstellbar von einem Zylinder 28 vorspringt, der an einem Schlitten 29 gesichert ist. Der Schlitten 29 ist von einer Leitspindel 30 und einer Führungsstange 3 getragen, damit er durch die Leitspindel 30 in horizontaler Richtung bewegt werden kann. Die Leitspindel 30 wird von einem Schrittmotor 32 angetrieben.

Die Werkzeugelektrode 25 ist elektrisch über einen Widerstand 33 an den negativen Pol einer Gleichstromquelle 34 angeschlossen, deren positiver Pol über einen Leistungsschalter 35 mit einem elektrisch leitfähigen Kolben 36 verbunden ist, der an einer Endfläche des Lagerzapfens 4 anliegt. Der Lagerzapfen 4 ist elektrisch leitfähig und elektrisch mit dem Werkstück 3 verbunden. Es ist ersichtlich, daß die Gleichstromquelle 34, der Leistungsschalter 35 und der Widerstand 33 eine EDM-Stromversorgung zur Abgäbe einer Folge von EDM-Impulsen zwischen der Werkzeugelektrode 25 und dem Werkstück 3 bilden.

Der von einem Zylinder 37 vorspringende Kolben 36 wird eingefahren gehalten, während das Werkstück 3 geprüft wird.

Der Zylinder 37 wird durch ein Druckfluid betätigt, das von einem Fluidbehälter 38 über eine Pumpe 39 zugeführt wird. Ein 4/2-Wegeventil 40 (d.h. mit vier gesteuerten Anschlüssen und zwei Schaltstellungen) ist zwischen dem Fluidbehälter 38 und dem Zylinder 37 vorgesehen sowie derart gesteuert, daß es den Kolben 36 in den und aus dem Zylinder 37 fahren kann. Der Kolben 36 wird vorbewegt, um sich an den Lagerzapfen 4 zur Durchführung des Unwuchtausgleichs des Werkstücks 3 anzulegen, wodurch einerseits der elektri-■ sehe Stromkreis geschlossen wird, der das Werkstück 3 mit der EDM-Stromversorgung 33, 34 und 35 und der Werkzeugelektrode 25 verbindet, und andererseits die Drehachse für das Werkstück 3 festgelegt wird, so daß dieses schwingungsfrei rotiert.

Der Zylinder 28 zum Positionieren der Werkzeugelektrode 25 wird ebenfalls durch das Druckfluid betätigt, das vom Behälter 38 durch die Pumpe 39 zugeführt wird. Ein 4/3-Wegeventil 41 ist zwischen dem Zylinder 28 und dem Behälter 38 vorgesehen und derart gesteuert, daß es die vertikale Lage des Kolbens 27 und damit der Werkzeugelektrode 25 steuert. Die vertikale Lage des Kolbens 27 und damit der Werkzeugelektrode 25 wird von einem Codierer 42 erfaßt.

Zum Unwuchtausgleich wird ein EDM-Fluid 43 von einer Versorgung 44 in das Gehäuse oder den Behälter 10 eingespeist, um das Werkstück 3 teilweise in ihm einzutauchen. Ein Sumpf 45 ist ebenfalls vorhanden, um das erschöpfte EDM-Fluid 43 aus dem Gehäuse 10 aufzunehmen.

Die Werkzeugelektrode 25 kann rohrförmig sein, um innen eine Bohrung zu schaffen, die zum Werkstück 3 hin offen ist. Die EDM-Fluid-Versorgung 44 kann dann direkt an die Bohrung angeschlossen werden, um eine Strömung von druckbeaufschlagtem EDM-Fluid direkt dem Werkstück 3 zuzuleiten.

Die Unwuchtausgleich-Vorrichtung 2 besitzt auch eine Unwuchtausgleich-Steuerschaltung 46, die abhängig von einem Ausgangssignal des Unwucht-Sechners 24 auf den Motor 17, den Motor 32, das Wegeventil 41 und den Leistungsschalter 35 einwirkt.

. Die Unwuchtausgleich-Steuerschaltung 46 besitzt Daten für die Form und die Abmessungen des Werkstücks 3, die dort im voraus gespeichert sind. Diese Daten werden in der Unwuchtausgleich-Steuerschaltung 46 verarbeitet, um entsprechende Steuersignale zu erzeugen, die in den Motor 17, den Motor und das Wegeventil 41 eingespeichert werden. Auf diese Weise wird der Motor 17 von der Ansteuerschaltung 18 angesteuert, in die ein entsprechendes Signal eingespeist ist, um langsam das Werkstück zu drehen, bis jede gegebene Winkellage von ihm durchlaufen ist. Der Schrittmotor 37 wird angetrieben,-um die Leitspindel 30 zu drehen, bis die Achse der Werkzeugelektrode 25, die von ihr getragen ist, jede gegebene horizontale Lage von ihr erreicht. Das Wegeventil 41 wird gesteuert, um den Kolben 27 im Zylinder 28 zu betätigen, bis die Werkzeugelektrode 25 jede gegebene vertikale Lage zum Bearbeiten des Werkstücks 3 an einem EDM-Spalt G erreicht.

32U083

Die Oberfläche des Werkstücks 3, an dem der Unwuchtausgleich vorzunehmen ist, wird vorher in. eine Anzahl von gleichmäßicj ο η Abschnitten unt ort.ü i 1 t, die jeweils eine gegebene kleine Fläche besitzen, die mit der Flache der aktiven Endfläehe der WerkzeugeIcktrodo 25 verqLeichbar ist.

Jede einzelne EDM-abgetragene Materialmenge, die durch den Unwucht-Rechner 24 für einen gegebenen derartigen Abschnitt angezeigt wird, wird dargestellt durch das Produkt des Materialabtrags je einzelne Entladung und der Anzahl der Entladungen, wobei der Materialabtrag je einzelne Entladung durch den Spitzenstrom und die Dauer jedes Entladungsimpulses bestimmt ist, die so eingestellt werden können, daß nur die Anzahl der Entladungsimpulse ein variabler Parameter ist.

Die Lage aller dieser Teil-Abschnitte, die einem Unwuchtausgleich unterzogen werden müssen, sind - wie bereits erwähnt - durch den Unwuchtrechner 24 identifiziert, und zwar zusammen mit dem Ausmaß des Unwuchtausgleichs, der für jede derartige Lage erforderlich 1st. Die Lagesignale werden vom Unwucht-Ifcchnor 24 in die Unwucht abg Le ich-S teuerschaltung 46 eingespeist und dort Ln Antr i.obssteuersignale für den Motor 17 und den Motor 32 umgesetzt, so daß die Werkzeugelektrode 25 nacheinander in eine EDM-Bearbeitungslage in bezug auf diese Abschnitte am Werkstück 3 gebracht wird.

In jeder Stufe, in der die Werkzeugelektrode 25 nahe zu einem gegebenen Abschnitt beabstandet ist, wird die Steuerschaltung 4G beitätigt, damit der Leistungsschalter 35 in der EDM-S.tromvcr.sorgung intermittierend eingeschaltet werden kann, um eine FoLgo von Meta I1-abtragenden elektrischen Ent ladungen zwischen der Werkzeuge Iektrode 25 und diesem Abschnitt ties Werk.stücks 3 abzugeben, während die Werkzeug-

3') elektrode 25 kontinuierlich über das Wegeventil 41 und den Zylinder 48 einen Vorschub erfährt. Dann wird die Anzahl

BAD ORIGINAL

der elektrischen Fintladungen, die <im Bearbeitungsspa.lt: G durch die EDM-Stromversorgung 33 - 35 stattgefunden haben, gezählt. Zu diesem Zweck ist ein Schmitt-Trigger 47 im Stromkreis mit dem KDM-Spalt G vorgesehen, um die aufeinanderfolgenden elektrischen Entladungen zu' erfassen. Entsprechende Ausgangssigna Ic des Schmitt ^-Triggers 47 werden über einen Frequenzteilor 48 in einen Vorwahlzähler 49 mit variablen Zählerständen eingespeist. Die Unwuchtausgleich-Steuerschaltung 46 wirkt auf den Vorwahlzähler 49 derart ein, daß er seinen Zählerstand auf einen Wert einstellt, der dem Metall-Abtrag entspricht, der durch den Unwucht-Rechner 24 für die Lage des gegebenen Abschnitts am Werkstück 3 bestimmt worden ist. Wenn die Anzahl der elektrischen Entladungen diesen bestimmten Wert des Zählers 4 9 erreicht, wird von eier Steuerschaltung 46 der Leistungsschalter 35 in der EDM-Stromversorgung entregt und gleichzeitig der axiale Vorschub der Werkzeugelektrode 25 angehalten, der bisher angedauert hatte. Auf diese Weise können alle einzelnen Unwuchten beseitigt werden.

BAD ORIGINAL

Leerseite

Claims

Dynamische Auswuchtmaschine mit .

- zwei Schwing-Lagern (11-13)

- zum federnden Haltern eines Werkstücks (3) , - das um eine horizontale Achse drehbar ist, - einem Drehantrieb (14-18)

- für das Werkstück (3) um die Achse„

- einem Rechner (24), .

- der in Abhängigkeit von der Drehung, und den Schwingungen des rotierenden Werkstücks um die Achse Größe und Lage der örtlichen ünwuchten des Werkstücks '(3) berechnet, und

- einer Justiereinrichtung (36; 38, 39, 40, 37)

- zum Justieren der Drehachse des Werkstücks (3) in Fluchtlinie mit der horizontalen Achse, um das Werkstück schwingungsfrei zu drehen, gekennzeichnet durch

- eine nicht-mechanische Werkzeugeinheit (25),

- die in Bearbeitüngsstellung in bezug auf einzelne . Abschnitte der berechneten Lagen zum Unwuchtausgleich des Werkstücks (3) bringbar ist,

- einen Antrieb (26 - 32),

- der, vom Rechner (24) gesteuert, die Werkzeugeinheit (25) verfährt, um sie nacheinander in Bearbeitungsstellung zu den Abschnitten des Werkstücks zu bringen, bei Drehung um die justierte Drehachse, und

- eine Steuereinrichtung (46) ,

- die, vom Rechner (24) gesteuert, die Parameter der Bearbeitung durch die Werkzeugeinheit (25) steuert, die in Bearbeitungsstellung zu jedem der Abschnitte gebracht ist, um die entsprechende berechnete Menge zu Kompensationszwecken zu entfernen und damit den Unwuchtausgleich des Werkstücks vorzunehmen.
2. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet,

- daß die Werkzeugeinheit besitzt:

- eine Elektrode (25) für elektroerosive Bearbeitung, - eine Einrichtung (44) zur Zufuhr von Bearbeitungs-Fluid (43) in einen Spalt (G) zwischen der Bearbeitungs-Elektrode (25) und dem Werkstück (3), und

- eine Stromversorgung (33 - 35) für elektroerosive Be arbeitung,

- um einen Strom für elektroerosive Bearbeitung zwischen der Bearbeitungs-Elektrode (25) und dem Werk stück (3) durchzuschicken und damit elektroerosiv Material vom Werkstück am Spalt (G) in Gegenwart des Bearbeitungs-Fluids (43) zu entfernen, und - daß die Steuereinrichtung (46)

- auf die Stromversorgung (33 - 35) einwirkt, um die Parameter des Bearbeitungs-Stroms zu steuern.

3". Auswuchtmaschine nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, - daß die Stromversorgung (33 - 35)

- eine Stromversorgung für Bearbeitung durch elektrische Entladungen ist, um den Bearbeitungs-Strom als Folge elektrischer Impulse abzugeben, und

- eine Stelleinrichtung zum Einstellen des Spitzenstroms und der Dauer der elektrischen Entladungen am Spalt (G) aufgrund der elektrischen Impulse besitzt, und

- daß die Steuereinrichtung (46)

- eine Einrichtung (49) zur Vorgabe der Anzahl der elektrischen Bearbeitungs-Entladungen besitzt, die für jeden der Abschnitte zusammen mit einer zugehörigen der berechneten Größen durchzuführen sind.