Maschine zum Auswuchten von für Uhrwerke bestimmten Unruhen
Es ist bekannt, an der für ein Uhrwerk bestimmten Unruh Anfräsungen oder Anbohrungen anzubringen, um eine zuvor ermittelte Unwucht abzutragen und dadurch die Unruh auszuwuchten. Dazu ist in der Regel die Kenntnis der Grösse und des Ortes der Unwucht erforderlich, und die üblichen Maschinen zum Auswuchten von Unruhen weisen dementsprechend eine Messeinrichtung zur Bestimmung der massgebenden Unwuchtdaten auf. Diese Messeinrichtung weist zwei gleichachsige Lager für die Unruhzapfen der einzusetzenden Unruh auf, wobei jedes dieser Lager aus zwei je zueinander V-förmig orientierten Lagerflächen besteht, vermittels welcher die Unruh bei horizontal liegender Unruhwelle drehbar gelagert wird.
Die beiden Lager sind hierbei zu einem Lagerbock vereinigt, der seinerseits am Maschinengestell vorzugsweise in vertikaler Richtung federnd gehalten ist. Zwischen dem Lagerbock und dem Maschinengestell ist noch ein elektromechanischer Wandler wirksam, an dessen Klemmen elektrische Spannungen entstehen, die ein Mass für die jeweilige Vertikalbewegung des Lagerbockes darstellen.
Die in die beiden V-förmigen Lager der Messeinrichtung eingesetzte Unruh wird nun etwa mittels eines Luftstrahles in Rotation versetzt. Eine an der Unruh befindliche Unwucht übt somit auf die Lager entsprechende Reaktionskräfte aus, die taktmässige Bewegungen der Lager zur Folge haben. An den Klemmen des elektro-mechanischen Wandlers entstehen Wechselspannungen, deren Frequenz der Drehzahl der Unruh gleich ist und deren Amplitude - bei einer vorgegebenen Drehzahl der Unruh - proportional ist der Grösse der Unwucht. Diese Amplitude kann als Messwert gespeichert, gegebenenfalls auf einem Instrurdent zur Anzeige gebracht und hernach dazu benützt werden, die Fräs- oder Bohrtiefe an der in der Maschine vorhandenen Abtragvorrichtung einzustellen, vermittels welcher am Unruhreif ein Materialabtrag gemäss der ermittelten Unwucht vorgenommen wird.
Bevor jedoch dieser Materialabtrag erfolgen kann, ist noch der Ort der Unwucht zu bestimmen. Bei einer bekannten Ausführung der Maschine wird nun der Ort der Unwucht in einfacher Weise dadurch festgestellt, dass man die in den V-förmigen Lagern der Messeinrichtung bereits befindliche Unruh auspendeln lässt, so dass sich hernach die Unwucht offenbar lotrecht unterhalb der Unruhwelle befindet. Vermittels Klemmbacken wird die ausgependelte Unruh sodann festgehalten, anschliessend der Bohrer oder Fräser der Abtragvorrichtung am Unruhreif lotrecht unterhalb der Unruhwelle angesetzt und die Unwucht nach Massgabe ihrer Grösse abgetragen.
Die solchermassen ausgewuchtete Unruh wird hierauf aus der Maschine entfernt, die nunmehr für die Aufnahme einer weiteren noch auszuwuchtenden Unruh bereit ist.
Die mit den bekannten Maschinen erzielte Genauigkeit des Auswuchtens kann indessen höheren Anforderungen noch nicht entsprechen, und es hat sich gezeigt, dass insbesondere die Bestimmung des Ortes der Unwucht mit erheblichen Fehlern behaftet ist. Zur Verbesserung der Ortsbestimmung der Unwucht hat man versucht, die V-förmigen Lager der Messeinrichtung während des Auspendelns der Unruh zu vibrieren, um dadurch eine verminderte Lagerreibung zu erhalten, die gerade bei V-förmigen Lagern vergleichsweise gross ist.
Die solchermassen erzielbaren Verbesserungen haben sich jedoch im Hinblick auf die praktischen Bedürfnisse noch als völlig unzureichend erwiesen.
Die vorliegende Erfindung betrifft demgemäss eine Maschine zum Auswuchten von für Uhrwerke bestimmten Unruhen, mit einer Messeinrichtung zur Bestimmung der Grösse und des Ortes der jeweils vorhandenen Unwucht, wobei die Grösse der Unwucht unter Anwendung eines dynamischen Verfahrens durch Rotation der Unruh und der Ort der Unwucht unter Anwendung eines statischen Verfahrens durch Auspendeln der Unruh erhalten wird, und mit einer Abtragvorrichtung für die Durchführung eines Materialabtrages am Unruhreif der Unruh gemäss den festgestellten Unwuchtdaten.
Eine erhebliche Verbesserung der praktisch erzielbaren Genauigkeit des Auswuchtens kann nun erfindungsgemäss dadurch erreicht werden, dass die Messeinrichtung zwei räumlich getrennte Messstellen für die nacheinander zu erfolgende Aufnahme der auszuwuchtenden Unruh aufweist, dass in einer ersten Messstelle ausschliesslich die Grösse der jeweils vorhandenen Unwucht und in der zweiten Messstelle ausschliesslich der Ort der jeweils vorhandenen Unwucht ermittelt wird, dass in der erstgenannten Messstelle Lager für die Unruhzapfen der Unruh vorgesehen sind, welche die Unruhzapfen gleichzeitig an wenigstens zwei am Zapfenumfang verteilt angreifenden Stellen führen, dass Mittel angebracht sind, welche die in der erstgenannten Messstelle festgestellte Grösse der Unwucht in Beziehung setzen zum Betrag des von der Abtragvorrichtung an der Unruh vorzunehmenden Materialabtrages,
dass die zweitgenannte Messstelle Lager für die Unruhzapfen der Unruh aufweist, welche die Unruhzapfen gleichzeitig an höchstens einer einzigen Stelle des Zapfenumfanges führen, und dass die zweitgenannte Messstelle hinsichtlich des ermittelten Ortes der Unwucht unmittelbar mit der Abtragvorrichtung zusammenwirkt.
Die sich hieraus ergebenden Vorteile sowie weitere Einzelheiten werden nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispieles der erfindungsgemässen Maschine näher erläutert, wobei auf die Zeichnung Bezug genommen wird, in welcher
Fig. 1 eine vereinfachte Gesamtansicht der massgebenden Teile der Maschine wiedergibt, während in
Fig. 2 und 3 Einzelheiten hinsichtlich der in den beiden Messstellen der Maschine benützten Lager in einem gegenüber der Fig. 1 grösseren Massstab gezeigt sind.
An einem plattenförmigen und vertikal sich erstrekkenden Teil des Maschinengestells 4 ist eine Schlittenführung 5 vorgesehen, vermittels welcher der Schlitten 6 in horizontaler Richtung beweglich gelagert ist. Um eine spiel- und klemmungsfreie Führung des Schlittens 6 zu erhalten, weisen die Führung 5 und der Schlitten 6 kreuzweise versetzte Führungsrollen auf, die jedoch in der Zeichnung aus Gründen der übersichtlicheren Darstellung nicht veranschaulicht sind. Die Verstellung des Schlittens 6 gegenüber dem Maschinengestell 4 kann mit Hilfe eines pneumatisch wirkenden Betätigungszylinders 7 erfolgen, der in der Fig. 1 indessen nur angedeutet ist. Der Schlitten 6 trägt eine Abtragvorrichtung 8, deren von einem Motor angetriebene Welle 9 mit einem Bohrer oder Fräser versehen ist, der in der Fig. 1 mit 10 bezeichnet ist.
Um den jeweils erforderlichen Vorschub der Abtragvorrichtung 8 einstellen zu können, ist am Schlitten 6 noch ein Taststift 11 angebracht, der an einer auf der Welle 12 sitzenden Kurvenscheibe 13 anstehen kann. Am Maschinengestell 4 ist ferner ein mit einer Ausnehmung 15 versehener Anschlag 14 angebracht, an welchem die zu bearbeitende ebene Fläche des Unruhreifs 16 zum Anliegen gebracht wird. Die vorerwähnte Ausnehmung 15 ist dabei derart bemessen, dass sowohl die Unruhwelle 17 einschliesslich eines sie stüzenden Lagers wie auch der Bohrer oder Fräser 10 hindurchragen kann. Das Andrücken des Unruhreifs 16 an den Anschlag 14 erfolgt mittels eines Stempels 18, der in einer weiteren am Maschinengestell 4 angebrachten Schlittenführung 19 in horizontaler Richtung beweglich geführt und von einem beispielsweise ebenfalls pneumatisch wirkenden Betätigungszylinder 20 verstellt wird.
In der Fig. list jedoch die noch nicht an den Anschlag 14 angedrückte Stellung der Unruh 16, 17 sowie die noch zurückgezogene Stellung des Stempels 18 veranschaulicht.
An einem bequem zugänglichen Ort des Maschinengestells 4 ist nun eine erste Messstelle angebracht, in welcher nach einem dynamischen Verfahren lediglich die Grösse der an einer Unruh vorhandenen Unwucht ermittelt werden soll. Zu diesem Zweck ist ein Joch 21 vorgesehen, dessen beide Jocharme an ihrem oberen Ende je mit einem Lagerstein 22 versehen sind. Gemäss der Fig. 2 hat ein solcher Lagerstein 22 eine V-förmige Ausnehmung, die von zueinander spitzwinklig orientierten Lagerflächen 23 begrenzt wird. Die Abmessungen der genannten Ausnehmung sind dabei derart getroffen, dass die Zapfen 17' einer in die beiden Lagersteine 22 des Joches 21 eingesetzten Uruh 16, 17 an je zwei am Zapfenumfang verteilt angreifenden Stellen geführt werden, wie dies die Fig. 2 zeigt.
Das Joch 21 ist am oberen Ende einer Stange 24 befestigt, die ihrerseits mit Hilfe von zwei am Maschinengestell 4 einseitig befestigten Blattfedern 25 parallelgeführt wird. Das untere Ende der Stange 24 ist schliesslich mit dem beweglichen Teil eines elektro-mechanischen Wandlers 26 versehen, welch letzterer in der Fig. 1 jedoch nur angedeutet ist. Der Wandler 26 kann von üblicher Bauart sein; er hat lediglich die bei einer Rotation der Unruh 16, 17 auftretenden Auf- und Abbewegungen der Stange 24 in elektrische Spannungen umzusetzen. Hinsichtlich der Resonanzfrequenz des beweglichen Teiles 21 bis 25 der Messstelle hat es sich als zweckmässig erwiesen, diese erheblich höher zu wählen als die Solldrehzahl der Unruh 16, 17, bei welcher die Grösse der Unwucht bestimmt werden soll.
Die übliche pneumatische Vorrichtung, mittels welcher die Unruh auf die Solldrehzahl gebracht wird, ist in der Fig. 1 nicht näher dargestellt. Die vom Wandler 26 bei der Solldrehzahl der Unruh 16, 17 erzeugte elektrische Wechselspannung stellt hinsichtlich ihrer Amplitude ein Mass für die an der Unruh 16, 17 vorhandene Unwucht dar und wird dazu benützt, den Vorschub der Abtragvorrichtung 8 zu ermitteln, der für die Beseitigung der Unwucht erforderlich ist. Zu diesem Zweck ist der Wandler 26 über ein Kabel 27 an ein Steueraggregat 28 angeschlossen. Das letztere kann ausser einem elektronischen Verstärker unter anderem noch einen Servomotor aufweisen, der die mit der Kurvenscheibe 13 versehene Welle 12 jeweils um den erforderlichen Winkel dreht.
Die Maschine nach Fig. 1 weist ferner eine zweite Messstelle auf, in welcher nach einem statischen Verfahren ausschliesslich der Ort der an der Unruh 16, 17 vorhandenen Unwucht zu ermitteln ist. Hierzu ist ein Joch 29 vorgesehen, dessen beide Jocharme oben seitlich auskragend ausgebildet und gemäss Fig. 3 je mit einem Lagerstein 30 versehen sind. Jeder der Lagersteine 30 besitzt eine hohl nach unten durchgewölbte Lagerfläche 31, deren Krümmungsradius ein Mehrfaches des Radius der aufzunehmenden Unruhzapfen 17' ist. Die Lagerfläche 31 kann somit den Unruhzapfen 17' gleichzeitig an höchstens einer einzigen Stelle seines Zapfenumfanges führen, und dies ist eine der Voraussetzungen dafür, dass lediglich durch Auspendeln der Unruh 16, 17 der Ort der an ihr befindlichen Unwucht mit der benötigten Genauigkeit erhalten werden kann.
Das Joch 29 ist ferner vermittels einer Mehrzahl von in der Fig. 1 nicht sichtbaren Blattfedern in vertikaler RicHtung beweglich an einem Schieber 32 befestigt, der seinerseits in der Schlittenführung 33 eines Kreuzkopfes 34 in vertikaler Richtung verstellbar ist. Der Kreuzkopf 34 ist hingegen in der im Maschinen gestell 4 angebrachten Schlittenführung 35 in horizontaler Richtung verschiebbar. Um das Joch 29 während des Auspendelns der Unruh 16, 17 in vertikaler Richtung vibrieren zu können, ist am Schieber 32 ein Vibrator 36 befestigt, dessen vibrierendes Organ 37 unmittelbar am Fuss des Joches 29 ansteht. Im übrigen wird das Anheben und Absenken des Schiebers 32 sowie die Hin- und Herbewegung des Kreuzkopfes 34 mit Hilfe von Exzentern bewerkstelligt, die indessen in der Fig. 1 nicht gezeigt sind.
Der Kreuzschlitten 32 bis 35 und das Joch 29 sind dabei derart ausgebildet, dass in der höchsten Stellung des Schiebers 32 die Achse des Bohrers oder Fräsers 10 sich lotrecht unterhalb der Achse der Unruhwelle 17 der in die Lager 30 des Joches 29 eingesetzten Unruh befindet und ausserdem den Unruhreif 16 der letzteren in seiner Mitte durchsetzt. In der aussen rechts befindlichen Endlage des Kreuzkopfes 34 soll ferner der Unruhreif 16 der erwähnten Unruh gerade am Anschlag 14 anstehen. In der Fig. 1 ist indessen die links von dieser Endlage befindliche Messstellung gezeigt.
Das Auswuchten einer Unruh geht mit Hilfe der beschriebenen Maschine beispielsweise wie folgt vor sich. Die Unruh 16, 17 wird zuerst in die Lager 22 des Joches 21 der ersten Messstelle 21 bis 26 eingesetzt und vermittels eines Luftstrahles auf eine Drehzahl gebracht, die etwas grösser ist wie die Solldrehzahl, bei welcher die Grösse der Unwucht gemessen werden soll. Infolge der an der Unruh befindlichen Unwucht wird der bewegliche Teil 21 bis 25 der ersten Messstelle oszillierende Auf- und Abbewegungen mit einer Frequenz ausführen, die gleich der jeweiligen Drehzahl der Unruh ist.
Sobald nun nach Abstellen des antreibenden Luftstrahles die Unruh 16, 17 die Solldrehzahl erreicht hat, wird selbsttätig die Amplitude der vom Wandler 26 erzeugteh Wechselspannung gemessen und dieser Messwert gegebenenfalls im Steueraggregat 28 gespeichert.
Nach Ablauf der Speicherzeit erfolgt im Steueraggregat 28 die dem gespeicherten Messwert entsprechende Verdrehung der mit der Kurvenscheibe 13 versehenen Welle 12. Damit ist der später vorzunehmende Vorschub für die Abtragvorrichtung 8 bereits festgelegt. Die letztere befindet sich dabei vorerst noch in der in Fig. 1 gezeigten Ausgangsstellung, in welcher der Fräser oder Bohrer 10 gegenüber der linken Anschlagfläche des Anschlages 14 nach rechts hin zurücksteht. Infolge der vorerwähnten Drehung der Kurvenscheibe 13 steht dann der Taststift 11 nicht mehr an der ersteren an.
Zwischenzeitlich ist der mit dem Joch 29 versehene Schieber 32 aus der in der Fig. 1 ersichtlichen Messstellung in eine tiefere Endlage und gegebenenfalls der Kreuzkopf 34 noch etwas nach links verschoben worden, so dass die Lager 30 des Joches 29 gut zugänglich sind. Die auszuwuchtende Unruh 16, 17 wird darauf von den Lagern 22 abgehoben, aus der ersten Messstelle 21 bis 26 entfernt und in die Lager 30 der zweiten Messstelle 29 bis 36 eingesetzt. Vermittels des Kreuzschlittens 32 bis 35 erfolgt nun ein Anheben und seitliches Verschieben des Joches 29, bis die in Fig. 1 gezeigte Messstellung erreicht ist. Der Vibrator 36 wird in Betrieb gesetzt und die Unruh 16, 17 zu Pendelschwingungen angestossen.
Nachdem die Pendelschwingungen der Unruh 16, 17 abgeklungen sind, wird der Vibrator abgestellt und der Kreuzkopf 34 so weit nach rechts verschoben, bis der Unruhreif 16 der ausgependel ten Unruh 16, 17 am Anschlag 14 ansteht. Anschliessend erfolgt durch Beaufschlagung des Betätigungszylinders 20 eine Verschiebung des Stempels 18 nach rechts, bis der Unruhreif 16 zwischen dem letzteren und dem Anschlag 14 festgehalten wird. Die Unruh 16, 17 ist damit in die Bearbeitungsstellung gebracht. Vermittels des weiteren Betätigungszylinders 7 findet darauf ein Vorschub der Abtragvorrichtung 8 nach links statt, bis der Taststift 11 an der Kurvenscheibe 13 ansteht.
Die Abtragung der Unwucht ist damit vollzogen. Nachdem die Abtragvorrichtung 8 nach rechts und der Stempel 18 nach links zurückgezogen und ferner das Joch 29 vermittels des Kreuzschlittens 32 bis 35 nach links und unten verstellt worden sind, wird die fertig gusgewuchtete Unruh 16, 17 aus den Lagern 30 der zweiten Messstelle 29 bis 36 herausgehoben, und die Maschine ist für die Bearbeitung einer weiteren Unruh bereit.
Die Betätigung der verschiedenen Hilfsmittel zur Durchführung der erläuterten Mess- und Arbeitsvorgänge kann bei der beschriebenen Maschine manuell erfolgen. Es ist aber auch möglich, etwa mittels eines Programmgebers eine weitgehende Automatisierung anzuwenden.