DE955829C

DE955829C - Equipment on dynamic balancing machines with wattmeter display for setting the machine before it is put into operation or to compensate for the imbalance effect of the auxiliary devices used during the balancing process

Info

Publication number: DE955829C
Application number: DESCH2046A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Klaus Federn
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1950-05-05
Filing date: 1950-05-05
Publication date: 1957-01-10

Description

Einrichtung an dynamischen Auswuchtmaschinen mit Wattmeteranzeige zum Einstellen der Maschine vor ihrer Inbetriebnahme oder zur Kompensation der Unwuchtwirkung der beim Auswuchtvogang etwa benutzten Hilfsvorrichtungen Bei dynamischen Xuswuchtmaschinen mit elektrischer Anzeige nach der Wattmetermethode kann man im elektrischen Stromkreis einen vollkommen ausgewuchteten Umlaufkörper dadurch vortäuschen, daß die Unwuchtwirkungen des Umlaufkörpers auf die Scwingungsaufnehmerspulen durch Einschalten gleich großer aber entgegengesetzter Spannungen in Reihe mit den Schwingungsaufnehmerspamlungen ausgeglichen werden.Setup on dynamic balancing machines with wattmeter display to adjust the machine before it is put into operation or to compensate for the imbalance effect the auxiliary devices used in the balancing process With dynamic Xus balancing machines with electrical display according to the wattmeter method one can in the electrical circuit simulate a perfectly balanced recirculating body by the fact that the unbalance effects of the recirculating body on the vibration pick-up coils by switching on the same size but opposite tensions in series with the vibration pickup circuit be balanced.

Bei einer bekannten Einrichtung werden diese, die Nullung der Wattmeteranzeige bewirkenden, entgegengesetzten Spannungen durch mehrere mit dem Prüfkörper umlaufende Generatoren erzeugt und vermittels in die Schwingungsaufnehmerzuleitung eingeschalteter Transformatoren in Reihe mit den Schwingungsaufnehmerspannungen geschaltet.In one known device, these are the zeroing of the wattmeter display causing opposite tensions through several rotating with the test body Generators generated and switched on by means of the vibration sensor supply line Transformers connected in series with the vibration sensor voltages.

Die Erfindung bezieht sich auf dynamische Auswuchtmaschinen mit Wattmeteranzeige und einer Einrichtung zum Einstellen der Maschine vor ihrer Inbetriebnahme oder zur Kompensation der Unwuchtwirkung der beim Wuchtvorgang etwa benutzten Hilfsvorrichtungen, wie rotierende Käfige, Hilfswellen od. dgl. Hierfür hatte sich der Erfinder die Aufgabe gestellt, die Nullung der Wattmeteranzeige zum Vortäuschen eines ausgewuchteten Umlaufkörpers auf dynamischen Auswuchtmaschinen so durchzuführen, daß keine die Meßgenauigkeit beeinträchtigenden, zusätzlichen Kontakt- und Schaltglieder in den empfindlichen Meßspannungskreis eingesetzt werden müssen. The invention relates to dynamic balancing machines with a wattmeter display and a device for setting the machine before it is put into operation, or to compensate for the imbalance effect of any auxiliary devices used during the balancing process, like rotating cages, auxiliary shafts or the like inventor set the task of zeroing the wattmeter display to simulate a balanced one Recirculating body to perform on dynamic balancing machines so that none of the Accuracy impairing, additional contact and switching elements in the sensitive measuring voltage circuit must be used.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung ist infolgedessen dadurch gekennzeichnet, daß die Drehspule oder Drehspulen eines Wattmeters bzw. The device according to the invention is therefore characterized in that the moving coil or coils of a wattmeter resp.

Doppelwattmeters mit zusätzlichen Wicklungen zur Erzeugung eines Gegendrehmornentes gegenüber der Grundwicklung versehen und diese zusätzlichen Wicklungen an die zum Mruchtkörperumlauf synchrone Wechselspannung eines Phasengebers angeschlossen sind, gegebenenfalls unter Zwischenschaltung von Einstellpotentiometern.Double watt meter with additional windings to generate a counter torque provided opposite the basic winding and these additional windings to the Synchronous alternating voltage of a phase encoder are connected to the circulating body, possibly with the interposition of setting potentiometers.

Hierdurch wird erreicht, daß jedes von einer Unwuchtkomponente auf die Zeigerachse eines hochempfindlichen Wattmeters übertragene Drehmoment durch eine zusätzliches, jedoch entgegengesetzt gerichtetes Drehmoment mechanisch kompensiert wird und daß dieses Drehmoment proportional zur Drehzahl des Umlaufkörpers ist.This ensures that each of an unbalance component on torque transmitted by the pointer axis of a highly sensitive wattmeter an additional, but oppositely directed torque is mechanically compensated and that this torque is proportional to the speed of the rotating body.

Weitere Merkmale der Erfindung enthalten die Unteransprüche.The subclaims contain further features of the invention.

Mit der neuen Einrichtung erreicht man also die Nullung der Wattmeteranzeige auf mechanischem Wege durch Verwendung eines Gegendrehmomentes auf die Zeigerachse des Anzeigeinstrumentes und nicht, wie bisher, auf elektrischem Wege durch Spannungszuschaltungen im Stromkreis der Schwingungsaufnehmer (Tauchspulen). Angewandt auf die Eichung von Auswuchtmaschinen mit in den Ausgleichsebenen des auszuwuchtenden Umlaufkörpers angebrachten Tariergewichten ergibt sich, daß das Wattmeter mit einem durch die erfindungsgemäße Nullung als ausgewuchtet vorgetäuschten Körper zum Ansprechen nur auf die Tariergewichte gebracht werden kann. Nach einem Merkmal der Erfindung läßt sich die Eigenschaft des Wattmeters, die Unwucht nach Komponentenrichtungen getrennt anzeigen zu können, ausnutzen, um die Eichung in einem einzigen Lauf mit Tariergewichten in beiden Ebenen auszuführen. Die bisher in den beiden Ausgleichsehenen nacheinander eingesetzten Tariergewichte werden jetzt gleichzeitig, und zwar das eine in der einen Komponentenrichtung und das andere in der anderen Komp onentenrichtung eingesetzt. With the new device you can zero the wattmeter display mechanically by using a counter-torque on the pointer axis of the display instrument and not, as before, by electrical means by switching on the voltage in the circuit of the vibration sensor (plunger coils). Applied to the calibration of balancing machines with in the balancing planes of the rotating body to be balanced attached tare weights shows that the wattmeter with a through the zeroing according to the invention as a balanced simulated body for response only can be brought to the tare weights. According to one feature of the invention, can the property of the wattmeter, the unbalance separated according to component directions to be able to use the calibration in a single run with tare weights to be carried out in both planes. So far in the two compensatory marriages one after the other tare weights used are now simultaneously, one in the one component direction and the other used in the other component direction.

In jeder der beiden Radial- oder Ausgleichsebenen und der beiden Axial- oder Komponentenebenen liegt dabei nur ein Tariergewicht. Bei der Anzeige in Komponenten macht sich dann in jeder Komponentenrichtung stets nur eines der beiden Tariergewichte bemerkbar. Zum Einstellen auf die beiden Ausgleichsebenen nach der vorausgegangenen Nullung genügt ein einziger Eichlauf.In each of the two radial or compensation planes and the two axial or component levels, there is only one tare weight. When displaying in components then only one of the two tare weights is used in each component direction noticeable. For setting on the two compensation levels after the previous one A single calibration run is sufficient for zeroing.

Die neue Einrichtung gibt die Möglichkeit, für Umlaufkörper, die auf Hilfswllen gewuchtet werden müssen, wie z. B. Schwungscheiben und Ventilatoren, das bisherige langwierige Auswuchten der Hilfswellen dadurch überflüssig zu machen, daß sich die Unwuchtanzeige der Hilfswelle vor dem Auswuchten durch Gegendrehmomente nullen läßt. Das gleiche gilt beispielsweise für Kurbelwellen, die in Käfigen gewuchtet werden, in bezug auf eine Unwuchtanzeige des Käfigs. The new facility gives the option for recirculating units that must be balanced on auxiliary shafts, such as B. flywheels and fans, to make the previous tedious balancing of the auxiliary shafts superfluous, that the unbalance display of the auxiliary shaft before balancing by counter torques can be zeroed. The same applies, for example, to crankshafts that are balanced in cages with respect to an imbalance display of the cage.

Die neue Einrichtung und ihre Handhabung wird an Hand der Zeichnung näher erläutert. The new facility and its handling is based on the drawing explained in more detail.

Es bezeichnet I den auszuwuchtenden Umlaufkörper, 2 und 3 die bekannten, schwingenden Lager desselben in einer Auswuchtmaschine, 4 und 5 die permanentdynamischen Schwingungsaufnehmer zur Umwandlung der mechanischen Schwingungen in elektrische Wechselspannungen. It denotes I the recirculating body to be balanced, 2 and 3 the known, oscillating bearings of the same in a balancing machine, 4 and 5 the permanently dynamic ones Vibration pick-up for converting mechanical vibrations into electrical ones Alternating voltages.

Die Wechselspannungen der Schwingungsaufnehmer 4 und 5 werden ohne zwischengeschaltete Kontaktstellen und voneinander getrenntunmittelbar auf zwei Drehspulen 6 und 7 geleitet, deren Drehmomente additiv auf die Welle 8 mit dem Zeiger 9 eines Doppelwattmeters wirken. Die den Drehspulen 6 und 7 zugeordneten Feldspulen 10 und ii erhalten ihren Erregungsstrom vom Phasengeber 12, der synchron mit dem Umlaufkörper I über die Welle 13 vom Antrieb 14 angetrieben wird. Der Stator des Phasengebers ist, in an sich bekannter Weise, mit zwei senkrecht aufeinanderstehenden Wicklungen oder zwei senkrecht zueinanderstehenden Schleifbürstenpaaren versehen, die für die beiden, zweckmäßig senkrecht zueinanderstehenden Meß-IÇomponentenrichtungen (senkrecht: S und waagerecht: W) in den beiden Ausgleichsebenen (rechts: ER und links: EL) zwei um 900 phasenverschobene Wechselströme in die vier Leitungen 15 abgeben. Durch den Umschaltern6 wird jeweils eine der beiden Komponentenrichtungen S oder W auf die beiden Feldspulen 10 und II geschaltet. Durch die Potentiometer I7 und 18 im Stromkreis der Feldspulen erfolgt die Einstellung des sogenannten elektrischen Rahmens, d. h. die wahlweise Ausschaltung je einer von zwei Ausgleichsebenen, und durch den Schalter 19 die dabei gegebenenfalls nötige Umpolung, um entweder Addition oder Subtraktion der Drehmomente der Spulen 6 und 7 zu erreichen.The alternating voltages of the vibration sensors 4 and 5 are without intermediate contact points and separated from each other directly on two Moving coils 6 and 7 passed, their torques additively to the shaft 8 with the pointer 9 of a double watt meter act. The field coils assigned to the rotating coils 6 and 7 10 and ii receive their excitation current from the phase generator 12, which is synchronous with the Recirculating body I is driven by the drive 14 via the shaft 13. The stator of the The phase encoder is, in a manner known per se, with two mutually perpendicular Windings or two pairs of sanding brushes perpendicular to each other, those for the two measuring component directions, which are expediently perpendicular to one another (vertical: S and horizontal: W) in the two compensation levels (right: ER and left: EL) two alternating currents out of phase by 900 in the four lines 15 hand over. The switch 6 switches one of the two component directions S or W switched to the two field coils 10 and II. Through the potentiometer I7 and 18 in the circuit of the field coils are used to set the so-called electrical Frame, d. H. the optional deactivation of one of two compensation levels, and by the switch 19 the possibly necessary polarity reversal to either addition or subtract the torques of the coils 6 and 7 to achieve.

Die Erzeugung der erfindungsgemäß anzuwendenden Gegendrehmomente erfolgt durch die Zusatzspulen 20 und 2I zu den Grundspulen 6 und 7. The generation of the counter torques to be used according to the invention takes place through the additional coils 20 and 2I to the basic coils 6 and 7.

Die Zusatzspulen werden von einem vom Phasengeber I2 mittels Leitung 23 abgenommenen Wechselstrom über Potentiometer 24 und 25 mit den Angriffen 26, 27 und 26a, 27a sowie über Ztlleitungen 22, 29 und Rückleitung 28 gespeist. Der Nullpunkt der Potentiometer 24 und 25 ist zweckmäßig so gewählt, daß positive und negative Wechselströme abgegriffen werden können, also Wechselströme, die jeweils um I800 gegenüber den von den Tauchspulen 4 und 5 den Grundspulen 6 und 7 zugeführten Wechselströmen phasenverschoben sind. Da die Ströme in den Gruntdspulen in der Größenordnung von wenigen Mikroampere liegen, diese Spulen aber eine hundertfach höhere Belastung, also von Milliampere aushalten und solche Ströme auch ohne weiteres vom Phasengeber 12 abgezweigt werden können, dessen Stromstärke um zwei weitere Zehnerpotenzen höher liegt, so kann die Wicklung der Zusatzspule 20 und 21 sich auf verhältnismäßig wenige Windungen beschränken. Unter Umständen kann es vorteilhaft sein, in den Stromkreis 23-22/29-28 Transformatoren einzuschalten.The additional coils are from one of the phase generator I2 by means of a line 23 AC current drawn via potentiometers 24 and 25 with attacks 26, 27 and 26a, 27a as well as fed via fuel lines 22, 29 and return line 28. Of the The zero point of the potentiometers 24 and 25 is expediently chosen so that positive and negative alternating currents can be tapped, i.e. alternating currents, respectively around 1800 compared to the plunger coils 4 and 5 fed to the basic coils 6 and 7 Alternating currents are out of phase. Since the currents in the base coils are of the order of magnitude of a few microamps, but these coils have a hundred times higher load, So withstand milliamperes and such currents easily from the phase encoder 12 can be branched off can, its amperage by two more Powers of ten is higher, the winding of the additional coil 20 and 21 can be limit to relatively few turns. It can be beneficial in certain circumstances be to connect in the circuit 23-22 / 29-28 transformers.

Sowohl in den Zusatzdrehspulen 20 und 21 wie auch in den Feldspulen 10 und d II wird das elektrische Feld vom Phasengeberstrom im Takte der Wwchtkörperumdrehungen beaufschlagt. Die auf die gemeinsame Zeigerwelle 8 wirkenden Drehmomente können durch Einstellung der vom Phasengeber I2 abgenommenen Feldströme beliebig verändert werden. Dadurch wird beim Einstellen auf die Ausgleichseblen, en die gewünschte Überlagerung der Wirkung der Tauchspulen erreicht. Zum Beispiel kann der Feldstrom in dem einen System auf den vollen Wert und in dem anderen System auf den Wert Null gebracht werden. Dadurch erzeugen nur die Schwingungen an einer Lagerseite durch Vermittlung der ihr zugeordneten Tauchspule ein Drehmoment auf den Zeiger 9. Der elektrische Rahmen ist dann auf dieses Lager eingestellt. Der elektrische Rahmen wird also durch die Regelung der magnetischen Feldstärken in beiden Systemen eingestellt. Die Drehmomente, die die Amperewindungen der Zus atz spulen hervorrufen, werden dabei in gleicher Weise beeinflußt. Hierdurch geht eine einmal erreichte Nullung erfindungsgemäß nicht wieder durch eine Änderung der magnetischen Feldstärken verloren, und die im Körper ursprünglich vorhandene Unwucht kann bei der Einstellung des Rahmens nicht in Erscheinung treten, da sie stets durch die Wirkungen der Zusatzspulen kompensiert wird. Both in the additional rotating coils 20 and 21 as well as in the field coils 10 and d II is the electric field from the phase generator current in the cycle of the guard body revolutions applied. The torques acting on the common pointer shaft 8 can changed as required by setting the field currents taken from the phase encoder I2 will. This means that when you adjust to the compensation bubbles, the desired Superposition of the action of the moving coils is achieved. For example, the field current in one system to the full value and in the other system to the value zero to be brought. This only generates the vibrations on one side of the bearing Conveying the moving coil assigned to it a torque on the pointer 9. The electrical frame is then set to this camp. The electric frame is therefore set by regulating the magnetic field strengths in both systems. The torques that cause the ampere turns of the additional coils are influenced in the same way. This results in a zeroing that has been achieved once according to the invention not lost again by a change in the magnetic field strengths, and the unbalance originally present in the body can be caused by the adjustment of the frame do not appear, since it is always compensated by the effects of the additional coils will.

Zum Prktischen Betrieb erhält ein erfindungsgemäßmit Zusatzspulen ausgestattetes Wattmeter oder Doppelwattmeter durch die Einstellpotentiometer 24, 25 zusätzliche Wechselspannungen in jeder Zusatzspule für die Meßstellungen der vier Unwuchtkomponenten Ls, LW, Rs, RW. Auf diese Weise wird in jeder Meßstellung das Drehmoment auf die Zeigerachse 9, das von der Unwucht ausgeht, durch ein Drehmoment dler Zusatz spule kompensiert und dadurch ein bereits ausgewuchteter Umlaufkörper vorgetäuscht. Da unter Umständen erwünscht ist, daß diese Kompensation bei Veränderung der Drehzahl erhalten bleibt, und da die Tauchspulen 4 und 5 eine Spannung etwa proportional der Drehzahl abgeben, so muß unter diesen Umständen die gleiche Charakteristik auch für die Spannung gefordert werden, die an die Znsatzspulen angelegt wird. Zum Auswuchten von Urnlaufkörpern, die auf Hilfswellen oder in einem rotierenden Käfig der Wuchtmaschine angeordnet sind, wird die Unwucht, die der Hilfswelle bzw. dem Käfig anhaften möge, zuerst durch Gegendrehmomente am Wattmeter genullt. Dann zeigt das Wattmeter beim Wuchtlauf des Umlaufkörpers nur dessen Unwucht an. For practical operation, an according to the invention is provided with additional coils equipped wattmeter or double wattmeter through the setting potentiometer 24, 25 additional alternating voltages in each additional coil for the measuring positions of the four unbalance components Ls, LW, Rs, RW. In this way, in every measuring position the torque on the pointer axis 9, which originates from the imbalance, by a torque The additional coil is compensated and therefore a recirculating unit that is already balanced faked. Since it may be desirable to have this compensation in the event of a change the speed is maintained, and since the plunger coils 4 and 5 have a voltage approximately output proportionally to the speed, the same characteristic must under these circumstances are also required for the voltage that is applied to the auxiliary coils. To the Balancing of flow bodies on auxiliary shafts or in a rotating cage the balancing machine are arranged, the imbalance that the auxiliary shaft or the The cage may stick, first zeroed by counter-torques on the wattmeter. Then shows the wattmeter only shows its imbalance during the balancing cycle of the recirculating unit.

Bei einem Ausgleich in drei Ebenen, wie er bei wellenelastischen Körpern, z. B. Kardanwellen, notwendig ist, wenn der Körper nicht nur bei einer bestimmten Drehzahl, sondern in einem größeren Drehzahlbereich ruhig laufen soll, der die erste Biegekritische einschließt oder ihr nahe kommt, läßt sich die Einrichtung der Erfindung zur Anzeige der Durchbiegung derartiger Körper in vorteilhafter Weise verwenden. Durch die Gegendrehmomente wird zunächst eine Nullung der Anzeige bewirkt solange bei niedriger Wuchtdrehzahl der Körper noch starr ist. Bei erhöhter Drehzahl bleibt die Nullung so lange bestehen, wie der Wuchtkörper sich absolut starr verhält. With a balance in three planes, as is the case with wave elastic Bodies, e.g. B. cardan shafts, is necessary when the body is not only at one a certain speed, but should run smoothly in a larger speed range, which includes the first critical bending point or comes close to it, the device of the invention for displaying the deflection of such bodies in an advantageous manner use. The counter torques initially cause the display to be zeroed as long as the body is still rigid at low balancing speed. At increased speed the zeroing remains as long as the balancing body behaves absolutely rigidly.

Tritt dann beim Steigern der Umlaufkörperdrehzahl wieder eine Anzeige auf, so kann diese Anzeige nur von einer Durchbiegung des Körpers herrühren und dadurch die Erfindung zur Messung der Durchbiegung und ihrer Verhinderung durch Anbringen von Ausgleichsgewichten herangezogen werden.If the revolving body speed rises again, a display appears on, this indication can only come from a sagging of the body and thereby the invention for measuring the deflection and its prevention Attaching counterweights can be used.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Installation on dynamic balancing machines with wattmeter display for setting the machine before commissioning or for Compensation of the imbalance effect of any auxiliary devices used during the balancing process, such as rotating cages, auxiliary shafts or the like, characterized in that the rotating coil or rotating coils (6, 7) of the wattmeter or double wattmeter with additional windings (20, 2I) for generating a counter torque with respect to the basic winding and these additional windings to the alternating voltage, which is synchronous with the rotating body a phase encoder (I2) are connected, if necessary with interconnection of setting potentiometers (24, 25).

2. Device according to claim I, characterized in that the zero point the setting potentiometer is chosen so that positive and negative as desired Alternating currents can be tapped.

3. Use of a wringing machine with the device according to claim I for balancing shaft elastic bodies in three planes, characterized by that the effects of actual imbalances, d. H. of the imbalances that apply while the body is still rigid, apply counter-torques to the wattmeter first be compensated and the wattmeter the deflection at higher speeds and expediently also the size of the necessary counterweights for prevention this deflection indicates.

4. Procedure for setting a balancing machine with the device according to claim 1 or 2 using an unbalanced calibration body, characterized characterized that after the zeroing of the wattmeter output caused by the calibration body blows serving barrel in the two compensation levels each a tare weight attached in this way is that the two weights are offset by 90 ° in the direction of rotation of the calibration body.

Considered publications: German Patent No. 710 883; U.S. Patent Nos. 2,165,024, 2,315,578; Journal Fanklin Inst., Vol. 222 (1936), pp. 183 to I96.