Verfahren zum Einstellen einer dynamischen Auswuchtmaschine und Auswuchtmaschine zur Ausführung des Verfahrens.
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Einstellen einer dynamischen Auswuchtmaschine vor ihrer Inbetriebsetzung zum Auswuchten eines rotierenden Körpers, wobei diese Maschine von derjenigen Art ist, bei welcher ein Körper, der dazu bestimmt ist, sich schnell um eine Achse zu drehen, wenigstens an zwei Stellen entweder durch seine eigenen Lager oder durch speziell für den Zweck in der Maschine vorgesehene Lager gestützt ist, und bei welchen der so angeordnete Körper um diese Achse gedreht wird, wobei der Betrag der Vibration an dem einen oder andern Lager gemessen und dazu benützt wird, die Masse zu bestimmen, welche in einer von zwei oder mehreren gewählten zur Drehachse rechtwinkligen Ebenen, welche im folgenden als Auswuchtebenen bezeichnet werden, hinzuzufügen oder abzunehmen ist, und wobei die Vibration der Stützen auch veranlasst wird,
eine Winkelanzeige der Lage in dieser Ebene relativ zu einer Bezugsmarke an dem Körper herbeizuführen, wo dieses Zufügen oder Abnehmen erfolgen sollte, wobei die Maschine einen elektrischen Pick-up je Stützpunkt aufweist, welcher von dem zugehörigen Stützpunkt betätigt wird und mit einem elektrischen Anzeigeinstrument verbunden werden kann, wobei die von den Pick-ups erzeugten Spannungen in einem durch die Lage der Auswuchtebenen bestimmten Verhältnis miteinander kombiniert werden, bevor sie das Anzeigeinstrument erreichen, welches die Grösse der Unausgeglichenheit in einer Auswuchtebene anzeigt.
Bei solchen Maschinen ist es üblich, die Stützen derart anzuordnen, dass, wenn der Körper mit der gewünschten Geschwindigkeit rotiert, die an den Stützpunkten infolge Mangels an Ausgeglichenheit in den gewählten Auswuchtebenen erzeugten Kräfte diese Stützen veranlassen, in einer Richtung rechtwinklig zur Drehachse zu schwingen, wobei die Bewegung an den beiden Stützen und die Achse sich in einer gemeinsamen, gewöhnlich horizontalen Ebene befinden.
Bei einer bekannten Ausführungsform einer solchen Maschine weisen die Stützen Tragmittel für die Lager auf, welche so ausgebildet sind, dass die Eigensehwingungsfre- quenz des Körpers an seiner Stütze beträcht lich geringer ist als die aufgezwungene Vibrationsfrequenz infolge der Rotation der unausgewuchteten Massen, und jedes der Lager betätigt einen elektrischen Pick-up, welcher eine Spule in einem magnetischen Feld, wie in einem Lautsprecher mit beweglicher Spule aufweist, wobei die Spannungen in diesen Spulen miteinander in einem durch die Lage der Auswuchtebenen bestimmten Verhältnis kombiniert werden, bevor sie die die Grösse der Unausgeglichenheit in einer bestimmten Auswuchtebene anzeigende Vorrichtung erreichen.
Es ist klar, dass die Bewegung an einer gegebenen Stütze von der kombinierten Wir kung aller unausgewuchteten Massen in ihren zugehörigen Ebenen herrührt, wobei in dem zu betrachtenden Fall, in welchem zwei Lager und zwei derartige Ebenen vorhanden sind, es wünschbar ist, dass die Ablesung des Anzeigeinstrumentes, welches beispielsweise mit der linken Stütze verbunden ist, nur den Betrag der erforderlichen Korrektion in der linken Auswuchtebene anzeigen soll, und entsprechend für Stütze, Anzeigeinstrument und Auswuchtebene rechts, und es ist möglich, dies dadurch zu erreichen, dass man zu dem angenähert sinusförmigen Spanomgsausgang, beispielsweise des linken Pick-ups, einen gewissen Bruchteil der Spannung, welche von dem rechten Pick-up erzeugt wird, addiert oder von ihm subtrahiert,
bevor er dem Anzeigeinstrn- ment, das mit der linken Seite verbunden ist, weitergeleitet wird und entsprechend, jedoch mit einer verschiedenen Bruchteilübertragung für das Anzeigeinstrument, das mit der rechten Seite verbunden ist.
Im allgemeinen ist es nun nicht leicht, den geeigneten Wert dieses Bruchteils entweder theoretisch oder praktisch zu bestimmen, und ein Zweck der Erfindung besteht darin, diese Einstellung von einem ungelernten Arbeiter ausführbar zu machen.
Es ist klar, dass die Wirlct:tng einer rotierenden unausgewuchteten Masse auf die Be wiegung des Körpers in einer bestimmten Ebene diejenige einer sinusförmigen Kraft in dieser Ebene ist, welche rechtwinklig zur Drehachse und in der Ebene der Freiheit dieser Achse auf ihren Stützen wirkt. Ferner soll, wenn diese die einzig wirkende Kraft ist das Anzeigeinstrument, welches der Aus wuchtebene zugeordnet ist, in welcher diese Kraft vorhanden ist, das einzige sein, welches eine Anzeige ausführt.
Gemäss der Erfindung wird beim Einstellen einer dynamischen Auswuchtmaschine der erwähnten Art vor ihrer Inbetriebsetzung zum Auswuchten eines rotierenden Körpers der Zustand einer rotierenden unausgewuchteten Masse in einer der Auswuchtebenen dadurch nachgeahmt, dass man den Körper um seine Drehachse stationär hält, entweder direkt oder, wie im folgenden beschrieben, indirekt, eine wechselnde Kraft in dieser Auswuchtebene zur Wirkiutg bringt und den Bruchteil der in dem dieser Ebene zugeordneten Pick-up erzeugten Spannung, welcher auf das der andern Auswuchtebene zugeordnete Anzeigeinstrument übertragen wird, einregelt, bis seine Anzeige Null ist.
Dieses Verfahren wird für die andere Auswuehtebene und das der ersterwähnten Auswuehtebene zugeordnete Anzeigeinstrument wiederholt.
Es ist nicht notwendig, dass die Frequenz dieser künstlich angewandten Kraft diejenige ist, welche man erhalten würde, wenn der Körper rotieren würde, vorausgesetzt, dass die Frequenz nicht so niedrig ist, dass sie der Resonanzfrequenz nahe ist. Ferner muss die Kraft nicht eine bestimmte Grösse haben.
Im allgemeinen ist es nicht praktisch, die Kraft unmittelbar auszuüben und gemäss einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens wird die genannte wechselnde Kraft in der gewünschten Auswuchtebene dadurch indirekt ausgeübt, dass man auf dem Körper zwei wechselnde Kräfte an den beiden Stützen und in der Ebene der Freiheit der Rotationsachse des Körpers wirken lässt, wobei der Körper um diese Achse stationär gehalten wird, und wobei diese Kräfte reehtwinklig zur Achse gerichtet von gleicher Frequenz und, je nach Bedarf, von gleicher oder entgegengesetzter Phase und ihre Grössen so eingeregelt sind, dass kein resultierendes Moment in der gewünschten Auswuchtebene vorhanden ist.
In diesem Fal] wird genau die gleiche Wirkung auf den Körper ausgeübt, wie im vorgenannten Fall.
Die Auswuchtmaschine der vorgenannten Art ist gemäss der Erfindung gekennzeichnet durch die Anordnung von Mitteln zum Wirkenlassen zweier Wechselkräfte auf den drehbaren Körper an den beiden Stützen durch Mittel zum Einstellen der relativen Grösse dieser beiden Kräfte und Mittel zum Einregeln des Verhältnisses der zu messenden Ausgangsspannungen der Pick-ups, wobei die - Einstel lung der Messspannung eines Pick-up unabhängig von derjenigen des andern ist.
Bei einer Ausführungsform weist eine elektromagnetische Vorrichtung an jedem der beiden Stützen eine Spule auf, welche in einem magnetischen Statorfeld in der gleichen Richtung wie das sich bewegende Glied des angeschlossenen Piek.ups beweglich ist, und welche mit einstellbaren Mittdn verbunden ist, um sie mit einem der gewünschten Kraft proportionalen Strom zu speisen.
Die erforderlichen Ströme stehen im um gekehrten Verhältnis zu den Abständen der hetreffenden Stützpunkte von der betreffenden Auswuchtebene, und sie können von einer konstanten Stromquelle beispielsweise von 50 Perioden mittels eines veränderlichen Wi- derstandes erhalten werden, dessen Skala in Einheiten des Abstandes kalibriert ist.
Wenn die beiden Regelmittel so eingestellt sind, dass sie mit den gemessenen Abständen übereinstimmen, so verhält sich der Körper, obwohl er nicht rotiert, genau so, als wenn er rotieren würde, und nur in einer Ebene, d. h. derjenigen Ebene, für welche die Einstellung ausgeführt wurde, unausgewuchtet wäre. Die geeignete Pick-up- ü'bertragtingsregehing wird nun eingestellt, so dass die Anzeige des Instrumentes für die andere Ebene Null ist. Die ganze Prozedur wird dann für die andere Ebene wiederholt.
Auf der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung zur Ausführung des erfindungsgemässen Verfahrens schematisch dargestellt.
Ein Rotor 1 sitzt auf einer Welle 2, deren Achse mit 3 bezeichnet ist und welche durch ein linkes und ein rechtes Lager 4 bzw. 5 gestützt ist. Diese Lager sind in bekannter Weise so montiert, dass sie sich in einer horizontalen Ebene bewegen können, wobei die Eigenschwingungsfrequenz des Rotors in diesen Lagern beträchtlich kleiner ist, als die aufgezwungene Schwingungsfrequenz infolge Drehung des unausgewuchteten Rotors, wie auch erheblich kleiner als die Frequenz irgendeines verwendeten Wechselstromes, welcher, wie im folgenden beschrieben, verwendet wird, um die Wirkungen der Unausgeglichenheit infolge Rotation nachzuahmen, während der Rotor feststeht. Die Lager 4 und 5 sind mittels Stangen 6 und 7 mit schematisch angedeuteten Antriebsmitteln 8 bzw. 9 verbunden, durch welche auf sie eine Kraft in horizontaler Ebene ausgeübt wird.
Diese Antriebsmittel bestehen aus Spulen und Mfttehi, wie z. B. permanenten Magneten, welehe magnetische Felder erzeugen, wobei die Spulen befähigt sind, sieh in den magnetisehen Feldern zu bewegen, wenn in ihnen ein Wechselstrom fliesst. Es sind Mittel zum Speisen jeder Spule mit einem zweckmässig sinusförmigem Wech- selstrom regelbarer Stärke vorgesehen, wobei beide Ströme gleiche Frequenz und je nach Bedarf entweder gleiche oder entgegengesetzte Phase aufweisen. Beispielsweise können die Klemmen 10 und 11 mit üblichen Wechsel- strom-*Speiseleitungen verbunden sein. Durch regulierbare Widerstände 12 und 13 sind die den Spulen in den Antriebsmitteln 8 und 9 zugeführten Ströme unabhängig voneinander regelbar.
Falls es notwendig ist, die Phase des in der Spule der Antriebsmittel 8 oder 9 flie ssenden Stromes umzukehren, wird ein auf der Zeichnung nicht dargestellter Umkehrschalter betätigt. Der Fall, in welchem dies erforder lich ist, wird später beschrieben.
Angenommen, die beiden gewählten Auswuchtebenen seien 14 und 15, so dass der Abstand der rechten Auswuchtebene 14 von der rechten und der linken Lagerstelle des Rotors 1 gleich A14 bzw. B14 ist. Es wird dann, um die Einregelung hinsichtlich der Auswueht- ebene 14 vorzunehmen, eine Einstellung der Widerstände 12 und 13 derart vorgenommen, dass die in den Spulen der Antriebsmittel 8 und 9 fliessenden Ströme im Verhältnis von Bt4 : At4 stehen, so dass also der stärkere Strom in der der Auswuchtebene 14 näher gelegenen Spule fliesst.
Der Rotor 1 verhält sich dann, obwohl er nicht rotiert, genau so, als wie wenn er rotieren würde, und nur in der Ebene 14 lmausgewuehtet ist, weil die Kräfte, welche an den Stützpunkten ausge übt werden, Kräften äquivalent sind, welche in der Ebene 14 ausgeübt werden, plus zwei entgegengesetzten Momenten, von denen jedes proportional der Kraft ist, welche an einem der Lager ausgeübt wird, multipliziert mit dem Abstand dieses Lagers von der Ebene 14.
Da die an den Stützpunkten ausgeübten Kräfte den in den betreffenden Spulen flie ssenden Strömen proportional sind, folgt daher, dass die beiden entgegengesetzten Momente dnrch Einregeln der Ströme in der angegebenen Weise gleich gemacht werden, und sich daher aufheben, wobei eine in der : Ebene 14 wirkende Kraft übrigbleibt. Falls die Ebene 14 rechts ausserhalb des Lagers 4 liegt, müssen die Ströme in den Antriebsmitteln 8 und 9 in Phasenopposition angewendet werden, um die beiden Momente aufzuheben.
Die Lager 4 und 5 sind ferner durch Stangen 16 und 17 mit Pick-ups 18 bzw. 19 verbunden, welche nach einem ähnlichen Prinzip wirken wie die Antriebsmittel 8 und 9, und welche permanente Magnete, die magnetische Felder erzeugen, sowie Spulen aufweisen, in welchen infolge der ihnen durch die Stangen 16 und 17 erteilten Bewegungen Wechselspannungen erzeugt werden. Die von diesen Bewegingen abhängenden Wechselspannungen werden zwei Anzeigeinstrtunenten 20, 21 (oder einem Anzeigeinstrument, welches befähigt ist, in irgendeinen der Kreise der dargestellten Anzeigeinstrumente 20 und 21 eingeschaltet zu werden) mittels einer Verteilungsanordnung, welche aus Potentiometern 22, 23 besteht, und durch Gleichrichter 24, 25 zugeführt.
In dem Potentiometer 22 fliesst im wesentlichen Strom, welcher in der Spule des Pick-up 18 induziert wird, und in dem Potentiometer 23 fliesst im wesentlichen der Strom, welcher in der Spule des Pick-up 19 induziert wird. Das Anzeigeinstrument 20 mit seinem Gleichrichter 24 liegt zwischen dem einen Ende des Potentiometers 22 und dem Abgriff des Potentiometers 23, und das Anzeigeinstrument 21 mit seinem Gleichrichter 25 zwischen dem einen Ende des Potentiometers 23 und dem Abgriff des Potentiometers 22.
Nachdem die Ströme in den Antriebsmitteln 8 und 9, wie oben beschrieben, eingeregelt sind, so dass sie eine Unausgeglichenheit in der Ebene 14 allein nachahmen, wird der Abgriff am Potentiometer 22 so eingestellt, dass die Anzeige am Instrument 21 Null ist.
Die ganze Prozedur wird dann für die linke Ebene 15 wiederholt. Dies bedeutet, dass wenn der Abstand dieser Ebene von den rechten und linken Lagerpunkten des Rotors 1 gleich Air bzw. B15 ist, die Widerstände 12 und 13 so eingestellt werden, dass das Verhältnis der in den Spulen der Antriebsmittel 8 und 9 fliessenden Ströme gleich B15 : A1 ist, wobei wieder der stärkere Strom in der der Auswuchtebene 15 näheren Spule fliesst, und der Abgriff des Potentiometers 23 wird so eingestellt, dass die Anzeige am Instrument 20 Null wird.
Die Potentiometer 22 und 23 verbleiben in der so gefundenen Einstellung für das Auswuehten irgendeines Rotors der gleichen Type wie des für die Einregelungen verwendeten. Die Lagen und die Beträge der Unausgeglichenheit können dann in üblicher Weise mittels Stroboskoplampen 26, 27, an deren Stelle auch eine einzige Lampe verwendet werden kann, welche in die beiden Stromkreise nach Bedarf einschaltbar ist, und durch die Anzeigeinstrumente 20 und 21 bestimmt werden, welche entsprechend durch ein einziges Instrument ersetzt sein können und üblicherweise die Beträge in einer willkür- liehen Einheit angeben, wobei die Einstellungen der Potentiometer 22 und 23 Sicherheit geben, dass die Anzeigen jedes Instrumentenpaares 20, 26 einerseits und 21, 27 anderseits sich ausschliesslich auf eine der beiden gewählten Auswuehtebenen 14 bzw.
15 beziehen. Auf diese Weise wird der Erfindungszweck in einfacher Weise und durch einfache Mittel erreicht.
Während das Ausführungsbeispiel eine Vorrichtung ist, bei welcher die Bewegung der Drehachse auf eine Ebene beschränkt ist, gibt es auch Vorrichtungen, wo diese Be sehränkung nicht vorhanden ist und die Achse eine konische Bewegung ausführt, wenn der unausgewuchtete Körper rotiert. Selbstver ständlich kann das Verfahren : l auch auf solche Fälle erstreckt werden, beispielsweise dadurch, dass man zwei Antriebseinheiten an jedem Lager anordnet, deren Achsen einen rechten Winkel miteinander und je einen rechten Winkel mit der Rotorachse bilden und indem man sie mit Strömen in Phasenquadratur antreibt, um eine kreisförmige Bewegung zn erzielen.
PATENTANPRttCllE:
I. Verfahren zum Einstellen einer dynamischen Auswuchtmaschine vor ihrer Inbetriebnahme zum Auswuchten eines drehbaren Körpers, wobei die Maschine von derjenigen Art ist, bei welcher ein Körper, der dazu bestimmt ist, um eine Achse schnell zu rotieren, an wenigstens zwei Punkten gestützt ist, und bei welcher der so angeordnete Körper um diese Achse gedreht wird, wobei der Betrag der Vibration an dem einen oder andern Stützpunkt gemessen und dazu verwendet wird, die in einer von wenigstens zwei Auswuchtebenen zuzufügenden oder fortzunehmenden Ablassen zu bestimmen, und wobei die Vibration der Stützpunkte auch veranlasst wird, eine Anzeige der Winkellage relativ zu einer Bezugsmarke auf dem Körper zu erzeugen,
wo in dieser Ebene dieses Zufügen oder Entfernen zu erfolgen hat, wobei diese Ma- schine einen elektrischen Pick-up je Stützpunkt besitzt, welcher von dem zugehörigen Stützpunkt angetrieben wird, sowie mindestens ein elektrisches Anzeigeinstrurnent, wobei die durch die Pick-ups erzeugten Span nungen iD einem durch l die Lage der Ans- wuchtebenen bestimmten Verhältnis mitein- ander kombiniert werden, bevor sie dem Anzeigeinstrument zugeführt werden, welches die Grösse der Unausgegliehenheit in einer bestimmten Auswuchtebene anzeigt, dadurch gekennzeichnet, dass der Zustand einer rotieren den unausbalaneierten Masse in einer der Auswuchtebenen dadurch nachgeahmt wird,
dass man den Körper um seine Rotationsachse stationär hält, eine wechselnde Kraft in dieser Auswuchtebene ausübt und den Bruchteil der durch den dieser Ebene zugeordneten Pick-up erzeugten Spannung, welcher dem mit der andern Auswuchtebene zugeordneten An zeigeinstrument zugeführt wird, so eingere gleit, bis dessen Anzeige Null ist, und dass diese Prozedur für die andere Auswueht- ebene und das der ersten Auswuchtebene zugeordnete Anzeigeinstrument wiederholt wird.