DE1131919B

DE1131919B - Balancing machine

Info

Publication number: DE1131919B
Application number: DESCH22790A
Authority: DE
Inventors: Heinrich Hack
Original assignee: Carl Schenck Maschinenfabrik GmbH
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1957-09-14
Filing date: 1957-09-14
Publication date: 1962-06-20

Description

Auswuchtmaschine Die Erfindung bezieht sich auf eine Auswuchtmaschine, zu der eine elektrische, multiplikativ wirkende Unwuchtmeßeinrichtung, eine elektrische Schwingungsaufnahmeeinrichtung und eine mit dem Rotor, der ausgewuchtet werden soll, synchron und phasentreu umlaufende Phasen- oder Winkellagengebereinrichtung gehört, so daß die Unwucht sowohl nach Größe wie auch, durch Einstellung der Phasengleichheit zwischen Schwingungsaufnehmerstrom und Phasen- oder Winkellagengeberstrom, nach ihrer Lage feststellbar ist.Balancing machine The invention relates to a balancing machine, to which an electrical, multiplicatively acting unbalance measuring device, an electrical one Vibration absorption device and one with the rotor that is to be balanced, synchronous and phase-true rotating phase or angular position encoder device belongs, so that the imbalance both by size and by setting the phase equality between vibration sensor current and phase or angular position sensor current, according to their location can be determined.

Das Kennzeichen der Erfindung besteht darin, daß Drehfeldsysteme vorgesehen sind, nämlich ein erstes, funktionell zwischen einer zusätzlichen Schwingungsaufnahmeeinrichtung und der Phasen- oder Winkellagengebereinrichtung angeordnetes Drehfeldsystem, das durch Phasenvergleich eine Unwuchtlagenfeststellung automatisch herbeiführt, wie auch ein zweites, funktionell zwischen der Lagefeststellungseinrichtung des ersten Drehfeldsystems und einer ortsfesten Unwuchtausgleichsbearbeitungs-, -markier- oder dergleichen Einrichtung angeordnetes Drehfeldsystem, das ein die Unwuchtausgleichsbearbeitung, -markierung od. dgl. zulassendes, bewegliches Organ automatisch einstellt. Eine andere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Auswuchtmaschine ist mit einem als Phasen- oder Winkellagengeber eingesetzten Drehfeldsystem, einem als Stellmotor dienenden Drehfeldsystem und einem mit letzterem gekuppelten Drehfeldsystem versehen, das in die Unwuchtwinkellage gestellt wird. The characteristic of the invention is that rotating field systems are provided, namely a first, functionally between an additional vibration receiving device and the phase or angular position encoder arranged rotating field system, the automatically establishes an unbalance position through phase comparison, such as also a second, functionally between the position detection device of the first Rotary field system and a stationary unbalance compensation processing, marking or the same device arranged rotating field system, which allows the unbalance compensation processing, -marking od. The like. Allowing, movable organ automatically adjusts. One Another embodiment of the balancing machine according to the invention is with a than Phase or angular position encoder used rotating field system, one as a servomotor rotating field system and a rotating field system coupled to the latter, which is placed in the unbalance angle position.

Weitere Erfindungsmerkmale sind der Beschreibung zweier durch die Zeichnung veranschaulichter Ausführungsbeispiele und aus den übrigen Unteransprüchen zu entnehmen. Further features of the invention are the description of two by the Drawing of illustrated embodiments and from the remaining subclaims refer to.

Abb. 1 zeigt in schematischem Aufriß, teilweise geschnitten, eine Auswuchtmaschine mit zwei elektrischen Drehfeldsystemen und dem üblichen Phasen-oder Winkellagengeber, der die Feldspule eines Meßinstrumentes erregt. Der Rotor oder Wuchtkörper 1, z. B. ein Gummireifen für Kraftfahrzeuge, ist in der Aufnahmevorrichtung 2 am oberen Ende der lotrechten Auswuchtmaschinenwelle 3 festgespannt. Die Antriebsweise der Welle 3 kann der Fachmann beliebig auswählen, sie braucht deshalb nicht näher angegeben zu werden. Die Welle 3 läuft in Kugellagern 4 und 5. Zwei Blattfedern6 und 7 halten die Welle schwingfähig. Die während des Meßlaufs vom Rotor 1 infolge vorhandener Unwucht erzeugten Schwingungen werden nicht nur von einem, sondern von zwei Schwingungsaufnehmern, z. B. bekannten elektrodynamischen Tauchspulen 8 und 9, aufge- nommen und in elektrische Wechselspannungen umgesetzt. Fig. 1 shows in schematic elevation, partially in section, a Balancing machine with two electric rotating field systems and the usual phase or Angular position transmitter which excites the field coil of a measuring instrument. The rotor or Balancing body 1, z. B. a rubber tire for motor vehicles is in the receiving device 2 clamped at the upper end of the vertical balancing machine shaft 3. The way of driving The expert can choose any of the shaft 3, so it does not need any further details to be specified. The shaft 3 runs in ball bearings 4 and 5. Two leaf springs6 and 7 keep the shaft oscillatable. The during the measurement run from the rotor 1 as a result Any vibrations generated by an unbalance are not only caused by one, but by two vibration sensors, e.g. B. known electrodynamic plunger coils 8 and 9, recorded and converted into electrical alternating voltages.

An ihrem unteren Ende ist die Welle 3 über eine Gelenkwelle 10 zu synchronem und phasentreuem Lauf mit zwei Drehfeldsystemen 11 und 19 gekuppelt. Das System 11 ist von der Art eines Drehwinkelgebers, das System 19 ein üblicher Unwuchtphasen- oder -winkellagengeber mit verstellbarem Stator. At its lower end, the shaft 3 is closed via a cardan shaft 10 synchronous and phase-true running with two rotating field systems 11 and 19 coupled. The system 11 is of the type of a rotary encoder, the system 19 a common one Unbalance phase or angle position encoder with adjustable stator.

Die bekannte Einstellung des Stators am Phasengeberl9, um die Unwuchtwinkellage zu ermitteln, vollzieht automatisch das Drehfeldsystem 22 z. B. über einen Schneckentrieb 20, 21 od. dgl. so lange, bis die vom Phasengeber an das multiplikative Meßinstrument 27 abgegebene Spannung phasengleich mit der vom Schwingungsaufnehmer 8 dorthin abgegebenen Spannung ist. Zu diesem Zweck ist das System 22 feldseitig über Leitung 28 mit dem System 11, drehkörperseitig mit dem Schwingungsaufnehmer 9, und zwar vorteilhafterweise über den Verstärkr 29 und den Schalter 30 verbunden. Auf Grund dieser Erregung stellt sich der (nicht gezeichnete) Drehkörper des Systems 22 entsprechend der Unwuchtwinkellage ein. In dieser Stellung läßt er sich in einer dem Fachmann geläufigen Weise arretieren. The well-known setting of the stator on the phase encoder 19 to adjust the unbalance angle position to determine, the rotating field system 22 automatically completes z. B. via a worm drive 20, 21 or the like. So long until the phase transmitter to the multiplicative measuring instrument 27 output voltage is in phase with that output from the vibration sensor 8 there Tension is. For this purpose, the system 22 is on the field side via line 28 with the System 11, on the rotating body side with the vibration sensor 9, advantageously connected via the amplifier 29 and the switch 30. Because of this excitement poses the (not shown) rotating body of the system 22 according to the unbalance angle position a. In this position it can be locked in a manner familiar to the person skilled in the art.

Durch Skala 31 und Zeiger 32 kann die Unwuchtwinkellage sichtbar angezeigt werden.The unbalance angle position can be visibly indicated by scale 31 and pointer 32 will.

Die Unwuchtgröße wird beispielsweise durch ein wattmetrisches Instrument 27 festgestellt, dessen Feldspulen 24 über die Leitung 23 vom Ph asengeb er 19 und dessen Drehspule 26 über die Leitung 25 vom Schwingungs aufnehmer 8 erregt werden. The unbalance size is determined, for example, by a wattmetric instrument 27 found whose field coils 24 via line 23 from the Ph asengeb he 19 and whose moving coil 26 are excited via line 25 from the vibration sensor 8.

Unterhalb der Aufnahme 2 ist ein mechanisches Differentialgetriebe 12 auf der Welle 3 drehbar angeordnet, dessen Primärteil 12 a fest mit der Welle 3 verbunden ist. Der um die Welle 3 drehbare Sekundärteill2b trägt die als Hilfselement für die Steuerung eines Unwuchtausgleichs- oder -markierwerkzeugs wirkende Scheibe 13. Mit Hilfe des Motors 15 und seines Ritzels 16 läßt sich das Gehäuse 14 des Differentialgetriebes 12 und dadurch auch die Lage der Scheibe 13 relativ zum Rotor 1 verändern. Das Ritzel 16 kämmt außerdem mit dem Zahnrad 17, wodurch die Welle 18a der beweglichen Spule eines zweiten elektrischen Drehfeldsystems 18 verstellbar ist. Below the receptacle 2 is a mechanical differential gear 12 rotatably arranged on the shaft 3, the primary part 12 a fixed to the shaft 3 is connected. The secondary part 2b rotatable about the shaft 3 carries the as an auxiliary element for control an unbalance compensation or marking tool acting disk 13. With the help of the motor 15 and its pinion 16 can be Housing 14 of differential gear 12 and thereby also the position of disk 13 change relative to rotor 1. The pinion 16 also meshes with the gear 17, whereby the shaft 18a of the movable coil of a second rotating electrical field system 18 is adjustable.

Sobald Größe und Winkellage der Unwucht im Rotor 1 in bekannter Weise, wie vorstehend kurz angegeben, mittels Schwingungsaufnehmers 8, Phasengebers 19 und Meßinstruments 27 festgestellt sind, wird der Schalter 30 in die gestrichelt gezeichnete Lage 30b gelegt. Dadurch ist über Leitung 33, Verstärker 34 und Leitung 35 ein Vergleich zwischen dem Erregungsgrad und damit der Drehkörperstellung in den beiden Systemen 22 und 18 ermöglicht. Bei ungleicher Erregung und Drehkörperstellung tritt der über Leitung 36 in den Stromkreis eingeschlossene Einstellmotor 15 automatisch so lange in Tätigkeit. bis Gleichheit der Erregung und Drehkörperstellung erreicht ist. Damit ist gleichzeitig das Gehäuse des Differentialgetriebes 12 mit verdreht und die rotierende Scheibe 13 so gegenüber dem Rotor 1 in Stellung gebracht worden, daß zwei Öffnungen 37 und 38 in der Scheibe 13 gegenüber der zu leichten oder zu schweren Stelle des Rotors 1 liegen. As soon as the size and angular position of the unbalance in the rotor 1 in a known manner, as briefly stated above, by means of vibration sensor 8, phase sensor 19 and measuring instrument 27 are established, the switch 30 is shown in dashed lines Drawn layer 30b placed. This is via line 33, amplifier 34 and line 35 a comparison between the degree of excitation and thus the rotating body position in the two systems 22 and 18 allows. With unequal excitation and rotating body position the adjusting motor 15, which is included in the circuit via line 36, occurs automatically in action for so long. until equality of excitation and rotary body position is reached is. So that the housing of the differential gear 12 is rotated at the same time and the rotating disk 13 has been brought into position with respect to the rotor 1, that two openings 37 and 38 in the disc 13 opposite the too light or too heavy point of the rotor 1.

Zum Zweck des automatischen Unwuchtausgleichs oder der Unwuchtmarkierung an einer dieser beiden Stellen des Rotors 1 wird vom Meßinstrument 27 aus ein, gegebenenfalls eine Mehrzahl feststehender Bearbeitungs- oder Markierwerkzeuge, gemäß Zeichnung zwei Farbspritzdüsen 39 und 40, betätigt, die durch ebenfalls feststehende Blenden 41 Material durch die Öffnungen 37 und 38 in der rotierenden Scheibe 13 auf den Rotor 1 auftragen können. Je nach der Größe der vom Wattmeter festgestellten Unwucht werden ein oder zwei Markierzeichen (Farbpunkte) auf dem Rotor 1 angebracht. For the purpose of automatic unbalance compensation or unbalance marking At one of these two points on the rotor 1, the measuring instrument 27 turns on, if necessary a plurality of fixed machining or marking tools, according to the drawing two paint spray nozzles 39 and 40, actuated by also fixed panels 41 material through the openings 37 and 38 in the rotating disk 13 on the Rotor 1 can apply. Depending on the size of the imbalance detected by the wattmeter one or two markings (colored dots) are attached to the rotor 1.

Durch die an Hand des Ausführungsbeispiels der Abb. 1 erläuterten Einrichtungen wird zunächst mittels des Schwingungsaufnehmers 9 und des Drehfeldsystems 11-22 die Phasengleichheit zwischen Schwingungsaufnehmerspannung und Phasengeberspannung hergestellt, d. h. die Unwuchtlage ermittelt und, wenn erwünscht, auch angezeigt. Danach kommt ein zweites Drehfeldsystem 22-18 automatisch zum Zuge, das den gefundenen Winkelwert der Unwuchtlage für die Einstellung eines die Ausgleichs- oder Markierarbeit zulassenden Organs 13 besorgt, wobei das oder die Werkzeuge 39, 40 für ihre Arheitsausführung automatisch vom Instrument 27 in Übereinstimmung mit der gemessenen Unwuchtgröße in Tätigkeit gebracht werden. By using the embodiment of Fig. 1 explained Facilities is initially by means of the vibration sensor 9 and the rotating field system 11-22 the phase equality between the vibration sensor voltage and the phase encoder voltage manufactured, d. H. the unbalance position is determined and, if desired, also displayed. Then a second rotating field system 22-18 automatically comes into play, the one found Angular value of the unbalance position for setting one of the compensation or marking work permitting organ 13 concerned, with the tool or tools 39, 40 for their work execution automatically by the instrument 27 in accordance with the measured unbalance size be brought into action.

Abb. 2 zeigt in schematischem Aufriß, teilweise geschnitten, eine Auswuchtmaschine mit drei elektrischen Drehfeldsystemen, aber ohne mechanisches Differential, und dem üblichen Phasen- oder Winkellagengeber, der die Feldspule eines Meßinstruments erregt. Die Elemente 39, 40, 41, 13 und 27 der Ausgleichs- oder Markiereinrichtung sind die gleichen wie beim Ausführungsbeispiel nach Abb. 1. Fig. 2 shows in schematic elevation, partly in section, a Balancing machine with three electrical rotating field systems, but without a mechanical one Differential, and the usual phase or angular position encoder that controls the field coil of a meter excited. The elements 39, 40, 41, 13 and 27 of the compensation or marking device are the same as in the embodiment according to Fig. 1.

Der Rotor 1 in einer nicht nochmals dargestellten lotrechten Auswuchtmaschinenaufnahme und das als Phasen- oder Winkellagengeber dienende Drehfeldsystem 11 sind zu synchronem Lauf gekuppelt; diese Tatsache soll die Linie alb andeuten. The rotor 1 in a vertical balancing machine holder, not shown again and the rotating field system 11 serving as a phase or angular position encoder are to be synchronized Barrel coupled; this fact is intended to suggest the line foolishly.

Der Drehkörper dieses Systems erhält Gleichstrom (=) aus einer beliebigen Quelle, so daß dem Stator während des Wuchtkörpernleßlaufs durch die Leitung 50 ein Dreiphasenstrom (///) entnommen werden kann, der sowohl über Leitung52 an das zweite Drehfeldsystem 53 wie über Leitung 64 an das dritte Drehfeldsystem 59, wenn erwünscht über einen Schalter 51, zufließt. Der Drehkörper des Systems 53 wird über Leitung 54, Verstärker 29 und Leitung 55 mit der einem besonderen elektrody3lamischen Schwingungsaufnehmer 9 a entnommenen Spannung erregt. Zur I Kupplung der Systeme 53 und S9 ist am Ende 53 a der Drehkörperwelle das Zahnrad 56 angebracht, das mit dem Zahnrad 57 am drehbaren Stator 59 a des Drehfeldsystems 59 kämmt. The rotating body of this system receives direct current (=) from any Source, so that the stator during the balancing body drain through line 50 a three-phase current (///) can be drawn, which is sent to the second rotating field system 53 as via line 64 to third rotating field system 59, if desired via a switch 51, flows in. The rotating body of the system 53 is over Line 54, amplifier 29 and line 55 with the one special electrodynamic Vibration sensor 9 a removed voltage excited. For coupling the systems 53 and S9, the gear 56 is attached to the end 53 a of the rotating body shaft, which with the gear 57 on the rotatable stator 59 a of the rotating field system 59 meshes.

Die Drehkörperwelle 59b dieses Systems trägt am oberen Ende die aus Abb. 1 bekannte Lochscheibe 13 und am anderen Ende den Rotor eines normalen Hilfsgenerators 66, der mit verdrehbarem Stator in das System 59 eingebaut sein kann. Sowohl dem Stator 66 a des Hilfsgenerators 66 wie dem Stator 59 a kann vom System 53 eine bestimmte Stellung gegeben werden. Zur Vermeidung größerer Reibungswiderstände läuft das Gehäuse der beiden Statoren auf Kugellagern 61 und 62 an einem Auswuchtmaschinenteil 63.The rotating body shaft 59b of this system carries out at the upper end Fig. 1 known perforated disk 13 and at the other end the rotor of a normal auxiliary generator 66, which can be built into the system 59 with a rotatable stator. Both that Stator 66 a of the auxiliary generator 66 as the stator 59 a can from the system 53 a certain Position to be given. The housing runs to avoid greater frictional resistance of the two stators on ball bearings 61 and 62 on a balancing machine part 63.

Sofern die Feld- und die Drehkörperspannung in dem als Stellmotor verwendeten Drehfeldsystem 53 unterschiedlich sind, entsteht ein Drehmoment, für das automatisch über die Verstellung des Stators 59 a im System 59 und des Stators 66 a zum Hilfsgenerator 66 mittels der Zahnräder 56 und 57 ein Ausgleich gesucht wird. Die Lochscheibe 13 verstellt sich dabei wie der Stator 66 a. Provided that the field and the rotating body voltage are used as a servomotor Rotating field system 53 used are different, a torque is created for this automatically via the adjustment of the stator 59 a in the system 59 and the stator 66 a to the auxiliary generator 66 by means of the gears 56 and 57 sought a compensation will. The perforated disk 13 is adjusted like the stator 66 a.

Am anderen Wellenende des Drehkörpers im System 53 ist eine irgendwie geartete Arretiervorrichtung 58 vorgesehen, die nach erfolgter Einstellung die Welle 53 a und damit gleichzeitig die Statoren 59a und 66 in der Einstellage festhält. Die Statorspulen des Drehfeldsystems 11a sind mit dem Stator 59 a über die Leitung 64 verbunden, während der Drehkörper des Systems 59 dabei über die Leitung 65 automatisch Gleichstrom (=) erhält. Nunmehr rotieren die Läuferspule des Systems 59 und die Lochscheibe 13 synchron und phasentreu mit dem Wuchtkörper 1. Die Öffnungen 37 und 38 in der Scheibe 13 treffen bei jeder Umdrehung einmal mit der Stelle der Unwucht im Rotor 1 vor den feststehenden Spritzdüsen 39, 40 zusammen. Somehow there is one on the other end of the shaft of the rotating body in system 53 type locking device 58 is provided which, after setting, the shaft 53 a and thus at the same time holds the stators 59 a and 66 in the setting position. The stator coils of the rotating field system 11a are connected to the stator 59a via the line 64 connected, while the rotating body of the system 59 automatically via the line 65 Direct current (=) receives. Now the armature coil of the system 59 and the rotate Perforated disk 13 synchronous and in phase with the balancing body 1. The openings 37 and 38 in the disk 13 hit the point of unbalance once for each revolution in the rotor 1 in front of the stationary spray nozzles 39, 40 together.

Die vom Schwingungsaufnehmer 8 abgegebene Spannung gelangt durch die Leitung 25, wie üblich, zur Drehspule 26 des multiplikativen Meßinstruments 27, dessen Feldspulen 24 vom Hilfsgenerator 66 in bekannter Weise über die Leitung 23 gespeist werden. The voltage emitted by the vibration sensor 8 passes through the line 25, as usual, to the moving coil 26 of the multiplicative measuring instrument 27, whose field coils 24 from the auxiliary generator 66 in a known manner via the line 23 are fed.

Entsprechend dem Ausschlag des Instruments 27 werden über die Leitungen 67 und/oder 68 die ortsfesten Spritzdüsen 39, 40, wie an Hand der Abb. 1 beschrieben, automatisch zum Zwecke des Unwuchtausgleichs oder der Unwuchtmarkierung betätigt.According to the deflection of the instrument 27, the lines 67 and / or 68 the stationary spray nozzles 39, 40, as described with reference to Fig. 1, automatically actuated for the purpose of balancing or marking the imbalance.

Für die Wirkungsweise der Maschine nach Abb. 2 gilt im wesentlichen dasselbe wie für die andere Ausführungsform, worüber am Ende der Beschreibung der Abb. 1 eine Zusammenfassung steht. Äußerlich unterscheiden sich beide Ausführungsformen unter anderem dadurch, daß die erste ein konzentrisch zur Wuchtkörperdrehachse angeordnetes mechanisches Differential besitzt. Bei der anderen Ausführungsform ist ein elektrisches Differential vorgesehen. The following essentially applies to the mode of operation of the machine according to Fig. 2 the same as for the other embodiment, about which at the end of the description of Fig. 1 provides a summary. Externally, the two embodiments differ inter alia in that the first one is arranged concentrically to the axis of rotation of the balancing body mechanical differential possesses. The other embodiment is electrical Differential provided.

Gegenüber dem Stand der Technik hat die erfindungsgemäße Auswuchtmaschine den Vorteil, daß die dem Phasenvergleich dienenden Elemente dynamometrischer Art sind und somit die für die Verstellung der Differentiale notwendigen Drehmomente aufbringen. Die verwendeten Hilfsmittel sind einfacher und sicherer im Betrieb, ihre Steuerzeiten wesentlich kürzer als bei den bisher benutzten oder vorgeschlagenen Servoregelsystemen. Compared to the prior art, the balancing machine according to the invention has the advantage that the elements used for phase comparison are of a dynamometric type and thus the torques required for adjusting the differentials raise. The aids used are simpler and safer in operation, their control times are much shorter than those previously used or proposed Servo control systems.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Balancing machine to which an electrical, multiplicative acting unbalance measuring device, an electrical vibration recording device and one that rotates synchronously and in phase with the rotor that is to be balanced Phase or angular position encoder is part of the so that the unbalance both after Size as well, by setting the phase equality between the vibration sensor current and phase or angular position encoder current, which can be determined according to its position, is identified by a first functionally between an additional vibration absorption device (9) and the phase or angular position transmitter device (19) arranged rotating field system (11-22), which automatically detects the unbalance position through phase comparison, as well as by a second, between the position detection device (22) of the first Rotary field system and a stationary unbalance compensation processing, marking or the same device (39, 40) arranged rotating field system (22-18), which a Imbalance compensation processing, marking or the like permitting movable organ (13) automatically adjusts.

2. Balancing machine according to claim 1, characterized by a with the rotor (1) coupled to synchronous running first, direct current fed. as Phase or angular position encoder used rotating field system (ills), which together with a rotating field system (53) used as a servomotor, which is controlled by an additional Moving coil (9a) is fed on the rotor side, the setting of a coupled with it third rotating field system (59) according to the unbalance angle position.

3. Balancing machine according to claim 2, characterized in that a compensation processing, marking od. The like. Permitting organ (13) on the Shaft (59b) of the third rotating field system (59) is arranged.

4. balancing machine according to claim 2, characterized in that the rotating field system (53) used as a servomotor is provided with a device (58) is that allows it to be locked in a certain angular position.

5. balancing machine according to one or more of claims 1 to 4, characterized by a switching device (30, 51), with the help of which the rotating field systems can be used.

6. balancing machine according to claim 1, characterized in that the unbalance measuring device (27) via lines (67, 68) with the unbalance compensation, -marking or the like device (39, 40) for the purpose of actuating the same accordingly is connected to the measured unbalance value.

Considered publications: German Patent Specifications No. 845 422, 944 899; German Auslegeschrift No. 1 007 522; Patent No. 9547 of the Office for Inventions and Patents in the Soviet zone of occupation in Germany; Austrian Patent No. 177,939; Swiss Patent No. 305 805; U.S. Patent Nos. 2,322,561, 2,346,975.

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