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Einrichtung zur Umformung von Schwingungs-Meßergebnissen, vorzugsweise
bei Auswuchtmaschinen Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Umformung von
Schwingungsmeßergebnissen. Insbesondere bei Auswuchtmaschinen ist es allgemein bekannt,
die Schwingungsmeßergebnisse derart umzuformen, daß die Unwuchtgröße und 4auge entweder
direkt angezeigt oder zur Steuerung von Maschinen zur Beseitigung der Unwucht des
Prüfkörpers verwendet werden.
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Bei einer bekannten derartigen Einrichtung wird eine der Unwucht
nach Größe und Lage entsprechende Meßwechselspannung gleichzeitig zwei von einem
Phasengeber gesteuerten, frequenzgleichen, gegeneinander um 900 versetzen, Hilfswechselspannungen
multiplikativ überlagert, wobei jede der Hilfswechseispannungen einem Modulator
mit Gleichstrominstrument zugeführt wird.
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Weiter ist ein Verfahren zur Bestimmung der Größen- und der Phasenlage
der Unwucht eines Prüflings bei Auswuchtmaschinen bekannt, bei dem zunächst die
Wechselspannung eines Gebers im Rhythmus zweier um 900 phasenverschobener Rechteckspannungen
zerhackt wird. Die so gewonnenen beiden Zwischenspannungen werden daraufhin jede
für sich mittels eines RC-Gliedes integriert. Ferner werden weitere proportional
zu den erwähnten gespeicherten Spannungen gegeneinander phasenverschobene Rechteckspannungen
mit einer von der Umlauffrequenz des Prüflings unabhängigen Frequenz gebildet, aus
deren Mischspannung die Unwucht des Prüflings nach Größe und Phase ermittelt wird.
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Sowohl die bekannte erwähnte Einrichtung als auch das genannte Verfahren
zeigen insofern Nachteile, als beide an die Verwendung von Siebgliedern gebunden
sind, da es bei dem bekannten erwähnten Verfahren erforderlich ist, aus den von
der Umlauffrequenz des Prüflings unabhängigen Rechteckspannungen sowohl vor als
auch nach der Mischung derselben die Sinusgrundwelle auszusieben.
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Es ist auch grundsätzlich schon vorgeschlagen worden, zur Umformung
von Schwingungsmeßergebnissen bei Maschinen an sich bekannte Hallgeneratoren zu
verwenden.
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Jedoch erfolgte die Verwendung der Hallgeneratoren bei den bekannten
Einrichtungen nicht in der Weise, daß seine Vorteile, insbesondere die Vermeidbarkeit
von Siebgliedern, ausgenutzt wurden.
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Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorteile des
Hallgenerators bei einer Einrichtung der erwähnten Art voll zum Tragen zu bringen.
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Zur Lösung dieser Aufgabe sieht die Erfindung vor, bei einer Einrichtung
zur Umformung von Schwingungsmeßergebnissen, vorzugsweise bei Aus-
wuchtmas6hinen,
bei der zwei durch einen Phasengeber erzeugte, um 900 gegeneinander phasenverschobene,
frequenzgleiche Wechselspannungen über ein Multiplikationselement mit von einem
Geber kommenden Spannungen verknüpft sind, die so gewonnenen Gleichspannungen gespeichert,
in zwei um 900 versetzte Wechselspannungen umgewandelt und zusammengeführt sind,
daß als Multiplikationselement zwei Hallgeneratoren verwendet, die Hallspannungen
vorzugsweise nach einer Speicherung und/oder Verstärkung zwei weiteren Hall generatoren
zugeführt sind, die von zwei um 900 phasenverschobenen, frequenzgleichen Hilfsspannungen
gesteuert und die Ausgangswechselspannungen beispielsweise durch Serienschaltung
vektoriell addiert sind.
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Auf diese Weise wird die erforderliche Umwandlung von Wechsel- in
Gleichstrom, und umgekehrt, auf eine einfache und elegante Art gelöst. Die Hallgeneratoren
sind klein. Die Modulation mit einer beliebig wählbaren Hilfswechselspannung erfolgt
derart, daß die Ausgangswerte als Sinus- und Cosinuswerte mit der Frequenz der Hilfsspannung
vorliegen. Störende Oberwellen, wie sie bei Wechselrichtung mit gesteuerter Gleichrichtung
auftreten, werden durch die erfindungsgemäße Einrichtung vermieden.
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Durch die einfache vektorielle Addition wird dann an den Ausgangsklemmen
eine Wechselspannung erhalten, die gegenüber der Hilfswechselspannung die
gleiche
Phasenlage besitzt, die die Unwucht gegenüber dem Phasengeber aufweist.
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Ein weiterer wesentlicher Vorteil der erfindungsgemäßen Einrichtung
besteht in der Möglichkeit, mit einer Hilfsspannung leicht zu handhabender Frequenz
zu arbeiten.
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Ferner wird eine gut sinusförmige Ausgangsspannung erhalten, wie
dies mit den bekannten Einrichtungen nicht möglich ist.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird die Ausgangsspannung
der erfindungsgemäßen Einrichtung in bei Auswuchtmaschinen an sich bekannter Weise
zur Anzeige sowohl der Unwuchtgröße als auch der Unwuchtlage oder zur Steuerung
von Maschinen oder Vorrichtungen zur Beseitigung der Unwucht des Prüfkörpers verwendet.
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Der Betrag der Ausgangsspannung der erfindungsgemäßen Einrichtung
ergibt dabei allein ein direktes Maß für die skalare Größe der Unwucht, wogegen
die Ausgangsspannung in Verbindung mit der erfindungsgemäß vorgesehenen Hilfsspannung
zur Anzeige der Winkellage der Unwucht verwendet wird oder zum Eindrehen des Prüfkörpers
in die Winkellage zum Zweck der Unwuchtbeseitigung.
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In besonders zweckmäßiger Weise erfolgt diese Eindrehung eines Prüfkörpers
in die der Unwucht entsprechenden Winkellage bei Auswuchtmaschinen dadurch, daß
zwei um 900 versetzte Statorwicklungen eines Drehmelders von zwei um 900 phasenverschobenen
Spannungen des Hilfsgenerators gespeist sind.
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Der Rotor dieses Drehmelders, dessen Stator feststeht, ist durch ein
mechanisches Glied, beispielsweise eine Welle, mit dem in die Winkellage einzudrehenden
Prüfkörper und, vorzugsweise über ein Getriebe, auch mit einem Gleichstrommotor
verbunden. Ferner ist ein phasenabhängiger Gleichrichter einerseits mit der zusammengeführten
Spannung und andererseits mit der Rotorspannung des Drehmelders verbunden, wobei
der Gleichrichter über einen Verstärker den Gleichstrommotor speist.
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Im nachfolgenden wird an Hand einer schematischen Zeichnung ein Ausführungsbeispiel
der erfindungsgemäßen Einrichtung beschrieben.
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Die Figur zeigt ein Prinzipschaltbild für Auswuchtmaschinen.
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Mit 1 ist ein von der Wuchtspindel angetriebener Phasengeber bezeichnet,
der zwei um 900 gegeneinander phasenverschobene frequenzgleiche Wechselspannungen
V und H erzeugt, die mit dem Steuerfeld zweier Hallgeneratoren 4 und 5 verbunden
sind. Von einem Geber 2, der als Tauchspuleneinrichtung ausgeführt ist und die Unwuchtschwingungen
in der Umlaufdrehzahl entsprechende Wechselspannungen mit der Unwuchtgröße entsprechende
Amplituden umsetzt, werden über den Verstärker 3 die beiden Hallgeneratoren 4 und
5 gesteuert. Infolge der Multiplikation der Steuergröße mit den beiden frequenzgleichen
um 900 phasenverschobenen Wechselspannungen in den Hallgeneratoren werden Hallgleichspannungen
erzeugt, die den beiden Speichern 6 und 7 zugeleitet werden. Von da aus werden die
beiden den Unwuchtkomponenten verhältnisgleichen Spannungen über Verstärker 11 und
12 z. B. den Steuerfeldern von zwei weiteren Hallgeneratoren 8 und 9 zugeführt,
deren zweite Eingänge mit zwei um 900 phasenverschobenen frequenzgleichen Hilfsspaunungen
des Hilfsgenerators 10 in Verbindung stehen. Die hierdurch erzeugten beiden Wechselspannungen
sind zusammengeführt
und können am Instrument 18 unmittelbar die Größe der Unwucht
anzeigen oder eine Maschine zur Beseitigung der Unwucht steuern. Beispielsweise
kann die Vorschubbegrenzung einer Bohrmaschine hiervon beeinflußt werden.
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Der Rotor eines Drehmelders 13, dessen Stator feststeht, ist durch
die Welle 17 mit dem in die Winkellage einzudrehenden Prüfkörper 12 und, vorzugsweise
über ein Getriebe, auch mit dem Gleichstrommotor 14 verbunden. Die beiden um 900
versetzten Statorwicklungen des Drehmelders 13 werden von den zwei um 900 phasenverschobenen
Spannungen des Hilfsgenerators 10 gespeist, so daß im Stator ein Drehfeld entsteht.
Der phasenabhängige Gleichrichter 16 wird einerseits von der zusammengeführten Spannung
18 und andererseits von der Rotorspannung des Drehmelders 13 gespeist und liefert
an seinem Ausgang 19 einen Gleichspaunungsmittelwert, der in Größe und Polarität
von der relativen Winkellage zwischen Wuchtkörper und Unwucht abhängt. Diese Spannung
dient nach Verstärkung mittels des Verstärkers 15 zum Betrieb des Motors 14, der
sich je nach Polarität der Spannung vorwärts oder rückwärts so lange dreht, bis
infolge der durch ihn bewirkten Drehung des Wuchtkörpers 12 und des damit verbundenen
Rotors des Drehmelders 13 die Ausgangsspannung des phasenabhängigen Gleichrichters
16 zu Null geworden ist.
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Der Prüfkörper hat dann eine der Phasenlage der Unwucht entsprechende
Winkellage.