DE2453292A1

DE2453292A1 - Unterkritisch abgestimmte auswuchtmaschine

Info

Publication number: DE2453292A1
Application number: DE19742453292
Authority: DE
Inventors: Otfrid Maus
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1974-11-11
Publication date: 1976-05-13
Also published as: BR7501207A; DE2453292C2; CA1028874A; ES436755A1; GB1456879A; US3924473A

Description

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CARL SCHENCK AG . "= ' . -■ ' '· '''X^ ^; ^l" '^: "" 8. November 1974 ■■') V

Unterkritisch abgestimmte Auswuchtmaschine

Die Erfindung betrifft eine unterkritisch abgestimmte Auswuchtmaschine zum Auswuchten eines mit senkrechter Drehachse rotierenden Prüfkörpers in zwei Ebenen mit einem die Prüfkörperlagerung tragenden Rahmen, dessen senkrechte Schenkel federnd ausgeführt und mit dem Maschinengestell verbunden sind und mit zwei gestellfest angeordneten Meßwertumformern.

Bei einer bekannten Auswuchtmaschine dieser Art CDT-PS 2 215 002] werden die beiden senkrechten Schenkel des Rahmens durch Federstäbe gebildet, die mit einem möglichst steifen horizontalen Träger, der die Prüfkörperlagerung trägt, verbunden sind. Sowohl ein Unwuchtmoment als eine einfache Unwuchtkraft (statische Unwucht) bewirken eine Verformung der Federstäbe, nicht jedoch des steifen horizontalen Trägers, so daß eine getrennte Abstimmung des Schwingungsverhaltens für ein Unwuchtmoment und eine statische Unwucht nicht möglich ist. Damit der Rahmen auch in der Rahmenebene, d.h. in der Ebene quer zur Meßrichtung eine ausreichende Steifigkeit besitzt, müssen die senkrechten Federstäbe verhältnismäßig steif ausgeführt sein. Da der die Federstäbe verbindende Träger möglichst steif sein soll, muß der gesamte Rahmen aus verhältnismäßig dicken Bauteilen hergestellt sein. Das Federungsverhalten dieser Auswuchtmaschine ist nicht isotrop, d.h. die Federsteifigkeit ist am Ankopplungsort des betreffenden Aufnehmers nicht in unterschiedlicher Wirkungsrichtung gleich.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Auswuchtmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für die beiden Meßwertaufnehmer (Unwuchtmoment und statische Unwucht) jeweils ein weitgehend isotropes Schwingungsverhalten erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Rahmen als U-förmiger Bügel gestaltet ist, dessen horizontaler,

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die Prüfkörperlagerung tragender Steg als Torsionsfeder- ausge-, bildet ist, und daß die Prüfkörperlagerung über mindestens zwei zusätzliche horizontale Biegefedern mit den Schenkeln des Federbügels verbunden ist. Durch die Wahl der Größe und Anordnung der horizontalen Biegefedern läßt sich das Schwingungsverhalten, insbesondere die Resonanz, bei Biegebeanspruchung und bei Drehmoment-Beanspruchung gesondert derart beeinflussen, daß für. . . beide Beanspruchungen annähernd gleich Resonan.zwerte erreicht werden. Vor allem läßt sich für die statische Unwucht eine weitesigehend vollständige Isotropie am betreffenden Meßwertaufnehmer erreichen; auch am Meßwertaufnehmer für das Unwuchtmoment kann man eine gute Annäherung an die vollständige Isotropie erreichen. Auch in Querrichtung, d.h. in der Ebene des Federbügels läßt sich die Resonanz durch die horizontalen Bie_;gefedern auf eine gewünschte Frequenz einstellen. Durch die Wahl der Gestaltung und Anordnung, der horizontalen Biegefedern läßt sich daher die Resonanz in drei Freiheitsgraden einstellen; außerdem ist eine annähernd isotrope Abstützung des oberen Lagers der Prüfkörperspindel,, d.h. des dem Prüfkörper am nächsten liegenden Lagers zu erreichen.

In besonders vorteilhafter Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß die horizontalen Biegefedern als hochkant stehende Blattfedern ausgeführt sind. Die Dicke, der Blattfedern beeinflußt die Torsionsfederkonstante linear, während die Höhe der Blattfedern mit der dritten Potenz in die Federsteifigkei.t in der Ebene des U-förmigen Bügels eingeht. Dadurch, ist eine Abstimmung des Federungsverhaltens in den einzelnen Freiheitsgraden nahezu ohne gegenseitige Beeinflußung möglich. Auch durch Veränderung des Abstandes der horizontalen Blattfedern vom Maschinengestell läßt sich in sehr einfacher Weise die Steifigkeit in bezug auf die Bewegung in der Bügelebene einstellen.

Zweckmäßigerweise ist die Prüfkörperlagerung unter dem Federbügelsteg angeordnet und die horizontalen Biegefedern verlaufen parallel und im Abstand zum Federbügelsteg. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung erwiesen, bei der jeweils zwei Paare von parallelen Blattfedern dfe Prüfkörperlagerung mit den

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Federbügelsehenkeln verbinden. Dadurch wird mit geringem Materialaufwand eine besonders wirksame Abstimmungsmöglichkeit für das Federungsverhalten in den drei Freiheitsgraden erzielt.

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Biegefedern als zwei Paare von Blattfedern ausgeführt sind, die jeweils von einem zum anderen Schenkel durchlaufen und in ihrem mittleren Bereich mit der Prüfkörperlagerung fest verbunden sind. Dadurch werden die Beanspruchungen der Befestigungsstelle an der Prüfkörperlagerung reduziert.

In Weiterbildung'des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der Federbügelsteg eine in einer horizontalen Ebene liegende Blattfeder ist und daß die Federbügelschenkel senkrechte Blattfedern sind, deren Ebenen senkrecht zur Ebene des U-förmigen Federbügels liegen. Diese Federanordnung, die in allen Richtungen die erforderliche Steifigkeit bzw. Federung aufweist, 1st sehr leicht und benötigt nur verhältnismäßig geringen Materialaufwand, so daß die gesamte Auswuchtmaschine sehr leicht gebaut werden kann. Durch Wahl der Höhe und Breite besteht die Möglichkeit, eine gewünschte Abstimmung des Federungsverhaltens jeder der Blattfedern in zwei Ebenen herbeizuführen. Zweckmäßigerweise hat die Prüfkörperlagerung ein formsteifes GeIHaUSe₇ an dem der Federbügelsteg und die horizontalen Biegefedern befestigt sind und an dem gestellfeste Meßwertaufnehmer angekoppelt sind. Dieses Gehäuse ist bei ausreichender Steifheit sehr leichtj an ihm kann außer der Lagerung für die Prüfkörperspindel auch der Antriebsmotor angebracht sein, so daß eine Antriebsübertragung vom Maschinengestell auf die Prüfkörperspindellagerung entfällt.

Die Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert. Es zeigen:

Figur 1 in vereinfachter räumlicher Darstellungsweise die federelastische Aufnahme der Prüfkörperlagerung am Maschinengestell,

-A-

0 9 8 2 0 / 0 1 9

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Figur 2 eine Vorderansicht der erfindungsgemäßen Maschine, teilweise aufgebrochen,

Figur 3 eine Seitenansicht der Auswuchtmaschine, teilweise im Schnitt und

Figur 4 eine Drauf sieht.

Der auszuwuchtende Prüfkörper 1 ,. beispielsweise ein Fahrzeugrad, ist an einer Prufkörperspindel 2 mit senkrechter Drehachse angebracht, die in einem im wesentlichen rechteckigen Gehäuse 3 oben und unten in Lagern 4 und 5 (Figur 3) gelagert ist.

Das Gehäuse 3 ist an einem flachen horizontalen Steg B eines U-förmigen Federbügels 7 befestigt, der mit senkrechten, ebenfalls als Flachfedern ausgebildeten Schenkeln 8 am Maschinengestell 9 befestigt ist. Der U-förmige Federbügel 7 kann aus einem Teil bestehen oder aus mehreren Teilen zusammengeschweißt sein.

Der Kasten 3 trägt einen Antriebsmotor 10 zum Antrieb des Prüfkörpers 1; der Motor 10 ist über einen Riementrieb 11 mit der Prüfkörperspindel 2 verbunden. Am Gehäuse 3 sind zwei Meßwertumformer 13, 15 angekoppelt, wobei der obere Meßwertumformer 15 zum Erfassen der statischen Unwucht und der untere Meßwertumformer 13 zum Erfassen des Unwuchtmoments dient.

Am unteren Ende des unter der horizontalen Blattfeder B hängenden Gehäuses 3 sind zwei Blattfedern 12 angeschweißt oder angeschraubt, die hochkant stehen und mit ihren Enden mit den senkrechten Schenkeln 8 des Federbügels 7 verbunden sind, ebenfalls beispielsweise durch Schweißen oder Schrauben. Vorzugsweise ist der Abstand der Blattfedern 12 zum Gestellrahmen 9 wesentlich geringer als zum Federbügelsteg B.

Die Dimensionierung des U-förmigen Federbügels 7 und der beiden horizontalen Blattfedern 12 wird so gewählt, daß die Resonanz

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sowohl bei'Biegebeanspruchung als auch.ibei Drehmomentbean- ' ', spruchung möglichst den gleichen Wert hat, Querschwingüngen oder Parallelbewegungen in der Ebene des U-förmigen Federbügels 7 sind in ihrer Resonanzfrequenz durch'die Wahl der Höhenab- . " messung der hochkant stehenden Blattfedern 12 in der "-gewünschten Weise einstellbar. Damit wird erreicht, daß die Resonanz der Spindelbewegurig in drei Freiheitsgraden einstellbar ist,· außerdem wird eine annähernd isotrope Abstützung des oberen Lagers 4 erreicht.. -

Da die Spindel in dem Gehäuse 3 gelagert ist, kann der Antriebsmotor 10 ohne Beeinflussung der Meßgenauigkeit an diesem Gehäuse in beliebiger Weise angeordnet werden. Besonders vorteilhaft ist, daß der Antriebsmotor freischwingend zusammen mit der Prüfkörperspindel 2 angeordnet ist und; daß die für den Antrieb erforderlichen Kräfte nicht das Meßsergebnis beeinflussen können.

Zur Messung der Unwuchtkräfte werden die -Verformungen der Federanordnung in den drei Freiheitsgraden herangezogen. Diese Verformungen werden von den Meßwertumformern 13 und 15 aufgenommen, die die Relativbewegung zwischen dem Spindellagergehäuse 3 und ■ dem Maschinengestell 9 erfassen. Die Meßwertumformer 13"-und 15 werden von einer steif am Maschinengestell GT angebrachten Säule 1B getragen. -

Bei einer Beanspruchung durch ein Unwuchtmoment wirkt der horizontale Steg 6 des U-förmigen Federbügels 7 als Torsionsfeder. Durch die hochkant stehenden Blattfedern 12 ist die Drehachse 14 CFigur 1] bei reinem Unwuchtmoment etwas unter den Bügelsteg 6 verlegt und verläuft in Höhe des Meßwertaufnehmers 15, der somit auf ein Unwuchtmoment nicht anspricht und nur die Auslenkung infolge einer statischen Unwucht erfasst. Der Meßwertumformer 13 für das Unwuchtmoment ist in der Höhe angeordnet, in der die Tangente an die Biegelinie am oberen

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Ende der Federanordnung die Mittellinie imMausgelenkten Zustand schneidet. An diesem Ankopplungsort erfasst der Meßwerten
umformer 13 keine AuslenkungVinfolge einer statischen Unwucht.

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Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel liegen, die _. Ebenen · ··. ~ der den Bügelsteg 6 bildenden Blattfeder und der die senkrechten Bügelschenkel-8 bildenden Blattfedern senkrecht zur· Ebene des /.. Federbügels· 7. Die Steifigkeit des Bügels 7 ist an. sich. in_: der Bügelebene verhältnismäßig ■ gering; sie wird jedqeh durch -die. beiden parallelen, hochkant stehenden Blattfedern 12 wesentlich erhöht und kann in einfacher Weise durch Wahl des Abstandes . zwischen den Blattfedern und dem Gestellrahmen 9 eingestellt . werden, um auch in dieser Richtung die gewünschte.Resonanzfrequenz zu erreichen, so daß man eine isotrope Lagerung der Prüfkörperspindel 2 am oberen Ende des Gehäuses 3' erhält.

Es ist auch möglich, mehrere U-förmige Federbügel' zu einem; Paket zu vereinigen oder die einzelnen Federeinheiten an Stelle der gezeigten flachen Ausführung als Rundstab- oder Hohlfedern auszuführen. In jedem Fall läßt sich bei ausreichender Steifheit in allen gewünschten Richtungen ein sehr leichter Aufbau der Maschine erreichen.
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Die Auswuchtmaschine wird von einem geschlossenen Gehäuse umgeben, aus dem nur die Prüfkörperspindel 2 herausragt. Zum Schutz des auf die Spindel aufgesetzten. Prüfkörpers 1 ist beiderseits des geschlossenen Gehäuses jeweils ein senkrechter Träger 17 angeordnet, an dem eine Schutzhaube 1B schwenkbar gelagert ist. Außerdem ist an einem Träger zugleich ein Auswuchtmeßgerät 19 befestigt, sowie eine Schale 20 mit mehreren Fächern., für die verschiedenen Ausgleichsgewichte bzw. die erforderlichen Werkzeuge. Vor Inbetriebnahme der Auswuchtmaschine wird die Schutzhaube 18 in die gezeigte waagerechte Lage geschwenkt, so daß eine Gefährdung durch weggeschleuderte Teile des Prüfkörpers verhindert wird.

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Claims

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P at e nt a n&p rü c h e

f 1.^Unterkritisch abgestimmte Auswuchtmaschine zum Auswuchten eines mit senkrechter Drehachse rotierenden Prüfkörpers in zwei Ebenen mit einem die Prüfkörperlagerung tragenden Rahmen, dessen'senkrechte Schenkel federnd ausgeführt und mit dem Maschinengestell verbunden sind und mit zwei gestellfest angeordneten Meßwertumformern, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmen als U-förmiger Bügel (7] gestaltet ist, dessen horizontaler, die Prüfkörperlagerung (3) tragender Steg (6] als Torsionsfeder ausgebildet ist, und daß die Prüfkörperlagerung (3] über mindestens zwei zusätzliche horizontale Biegefedern (12] mit den Schenkeln (8) des Federbügels (7) verbunden ist.
2. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontalen Biegefedern als hochkant stehende Blattfedern (12] ausgeführt sind.
3. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkörperlagerung (3] unter dem Federbügelsteg (6] angeordnet ist und daß die horizontalen Biegefedern (12] parallel und im Abstand zum Federbügelsteg (6] verlaufen.
4. Auswuchtmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Parre von parallelen Blattfedern (12] die Prüfkörperlagerung (3] mit den Federbügelschenkeln (B] verbinden.
5. Auswuchtmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Biegefedern als zwei Paare von Blattfedern ausgeführt sind, die jeweils von einem zum anderen Schenkel (B] durchlaufen und in ihrem mittleren Bereich mit der Prüfkörperlagerung (3] fest verbunden sind.
6. Auswuchtmaschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Federbügelsteg eine in einer horizontalen Ebene liegende Blattfeder (B] ist und daß die Federbügelschenkel senkrechte Blattfedern (8] sind, deren

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Ebenen senkrecht zur Ebene des U-förmigen Federbügels (7) liegen.
7. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkörperlagerung ein formsteifes Gehäuse (3) aufweist, an dem der Federbügelsteg (6) und die horizontalen Biegefedern (12) .befestigt sind und an dem die gestellfesten Meßwertumformer (13, 15) angekoppelt sind.

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