DE2453292C2

DE2453292C2 - Unterkritisch abgestimmte Auswuchtmaschine

Info

Publication number: DE2453292C2
Application number: DE2453292A
Authority: DE
Inventors: Otfrid 6100 Darmstadt Maus
Original assignee: Carl Schenck AG
Current assignee: Carl Schenck AG
Priority date: 1974-11-11
Filing date: 1974-11-11
Publication date: 1982-09-30
Also published as: US3924473A; GB1456879A; ES436755A1; DE2453292A1; BR7501207A; CA1028874A

Description

Die Erfindung betrifft eine unterkritisch abgestimmte Auswuchtmaschine zum Auswuchten eines mit senkrechter Drehachse rotierenden Prüfkörpers in zwei Ebenen mit einem die Prüfkörperlagerung tragenden Rahmen, der als U-förmiger Bügel mit einem horizontalen, die Prüfkorperlagerung tragenden Steg ausgebildet ist, dessen senkrechte Schenkel federnd ausgeführt und mit dem Maschinengestell verbunden sind, und mit zwei gestellfest angeordneten Meßwertumformern.

Bei einer bekannten Auswuchtmaschine dieser Art (DE-PS 22 15 002) 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 dei 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

is gesamte Rahmen aus verhältnismäßig dicken Bauteilen f'ergestellt sein. Das Federungsverhalten dieser Auswuchtmaschine ist nicht isotrop, d. h. die Federsteifigkeit ist am Ankopplungspunkt des betreffenden Aufnehmers nicht in unterschiedlicher Wirkungsrichtung gleich.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Auswuchtmaschine der eingangs genannten Art so auszubilden, daß für die beiden gestellfesten Meßwertumformer (Unwuchtmoment und statische Unwucht) jeweils ein weitgehend isotropes Schwingungsverhalten erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst daß der die Prüfkörperlagerung tragende Steg als Torsionsfeder ausgebildet ist und daß die Prüfkörperlagerung über mindestens zwei zusätzliche, horizontal verlaufende Biegefedern mit den federnden Schenkeln verbunden ist Durch die Wahl der Größe und Anordnung der horizontalen Biegefedern läßt sich das Schwingungsverhalten, insbesondere die Resonanz bei Biegebeanspruchung und bei Drehmomentbeanspruchung gesondert derart beeinflussen, daß für beide Beanspruchungen annähernd gleiche Resonanzwerte erreicht werden. Vor allem läßt sich für die statische Unwucht eine weitestgehend vollständige Isotropie am betreffenden Meßwertumformer e-reichen; auch am Meßwertumformer für das Unwuchlmoment kann man eine gute Annäherung an die voüständige Isotropie erreichen. Auch in Querrichtung, d. h. in der Ebene des Federbügels, läßt sich die Resonanz durch die horizontalen Biegefedern 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

so 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 horizontal verlaufenden Biegefedern als hochkam stehende Blattfedern ausgeführt sind. Die Dicke der Blattfedern beeinflußt die Torsionsfederkonstante linear, während die Höhe der Blattfedern mit der dritten Potenz in die Federsleifigkeit 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 als Torsionsfeder ausgebildeten Steg angeordnet und die Biegefedern verlaufen parallel und im Abstand

zum Steg. Als besonders vorteilhaft hat sich eine Anordnung erwiesen, bei der jeweils zwei Paare von parallelen Blattfedern als Biegefedern die Prüfkörperlagerung mit den Schenkeln verbinden. Dadurch wird mit geringem Materialaufwand eine besonders wirksame Abstimmungsmöglichkeit für das Federungsverhalten in den drei Freiheitsgraden erzielt-

Vorteilhafterweise ist vorgesehen, daß die Blattfedern in ihrem mittleren Bereich mit der Prüfkörperlagerung fest verbunden sind. Dadurch werden die Beanspruchungen der Befestigungsstellen an eier Prüfkörperlagerung reduziert. ,,

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens ist vorgesehen, daß der als Torsionsfeder ausgebildete Steg eine in einer horizontalen. Ebene liegende Blattfeder ist und daß die Schenkel senkrecht verlaufende Blattfedern sind, deren Ebenen senkrecht zur erstgenannten horizontalen Ebene sind. Diese Federanordnung, die in allen Richtungen die erforderliche Steifigkeit bzw. Federung aufweist, ist sehr leicht und benötigt nur verhältnismäßig geringen Materialaufwand, so daß die gesamte Auswuchtmaschine sehr leicht gebaut werden kann. Durch Wahi der Höhe und Breite besteht die Möglichkeit, eine gewünschte Abstimmung des Federungsverhaltens jeder der Blattfedern in zwo: Ebenen herbeizuführen. Zweckmäßigerweise hat die Prüfkörperlagerung ein formsteifes Gehäuse, an dem der als Torsionsfeder ausgebildete Steg und die horizontal verlaufenden Biegefedern befestigt sind und an dem die gestellfesten Meßwertumformer angekoppelt sind. Dieses Gehäuse ist bei ausreichender Steifigkeit sehr leicht, an ihm kann außer der Lagerung für die Prüfkörperspindel auch der Antriebsmotor angebracht sein, so daß eine Antriebsübertragung vom Maschinengestell auf die Prüfkörperspindellagerung entfällt In noch weiterer Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes wird vorgeschlagen, daß der Abstand der Blattfedern zum Maschinengestell wesentlich geringer ist als deren Abstand zum Steg.

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

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

Fig.2 eine Vorderansicht der unterkritisch abgestimmten Auswuchtmaschine, teilweise aufgebrochen,

Fig.3 eine Seitenansicht der Auswuchtmaschine, teilweise im Schnitt und

F i g. 4 eine Draufsicht

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

Das Gehäuse 3 ist an einem flachen horizontalen Steg 6 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 Meßwertuinformer 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 6 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. Der Abstand der Blattfedern 12 zum Maschinengestell in Form eines Gestellrahmens 9 ist

ίο wesentlich geringer als zum Steg 6.

Die Dimensionierung des U-förmigen Federbügels 7 und der beiden horizontalen Blattfedern 12 wird so gewählt, daß die Resonanz sowohl bei Biegebeanspruchung als auch bei Drehmomentbeanspruchung mögliehst den gleichen Wert hat Querschwingungen oder Parallelbewegungen in der Ebene des U-förmigen Federbügels 7 sind in ihrer Resonanzfrequenz durch die Wahl der Höhenabmessung der hochkant stehenden Blattfedern 12 in der gewünschten Weise einstellbar.

Damit wird erreicht daß die Resonanz der Spindelbewegung in drei Freiheitsgraden einstellbar ist, außerdem wird eine annähernd isotrope Absetzung 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. Ist der Antriebsmotor frei schwingend zusammen mit der Prüfkörperspindel 2 angeordnet so können die für den Antrieb erforderlichen Kräfte nicht das Meßergebnis beeinflussen.

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 9 angebrachten Säule 16 getragen.
Bei einer Beanspruchung durch ein Unwuchtmoment wirkt der horizontale Steg 6 des U-förmigen F;-derbügels 7 als Torsionsfeder. Durch die hochkant stehenden Blattfedern 12 ist die Drehachse 14 (Fig. 1) bei reinem Urwuchtmoment etwas unter den Bügelsteg 6 verlegt und verläuft in Höhe des Meßweriaufnehmers 15, der somit auf ein Unwuchtmoment nicht anspricht und nur die Auslenkung infolge einer statischer. Unwucht erfaßt. Der Meßwertumformer 13 für das Unwuchtmoment ist in der Höhe angeordnet, in der die Tangente an die Biegelinie am oberen Ende der Federanordnung die Mittellinie im unausgelenkten Zustand schneidet. An diesem Ankopplungsort erfaßt der Meßwertumformer 13 keine Auslenkungen infolge einer statischen Unwucht.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispie! liegen die Ebenen der den Bügelsteg 6 bildenden Blattfeder und der die senkrechten Bügelschenkel 8 bildenden Blattfedern senkrecht z';r Ebene des Federbügels 7. Die Steifigkeit des Bügels 7 ist an sich in der Bügelebenc verhältnismäßig gering; sie wird jedoch durch die beiden parallelen, hochkant stehenden Blattfedern 12 wesentlich erhöh; 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 Frdereinheiten 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.

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 18 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.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Unterkritisch abgestimmte Auswuchtmaschine zum Auswuchten eines mit senkrechter Drehachse rotierenden Prüfkörpers in zwei Ebenen mit einem die Prüfkörperlagerung tragenden Rahmen, der als U-förmiger Bügel mit einem horizontalen, die Prüfkörperlagerung tragenden Steg ausgebildet ist, dessen senkrechte Schenkel federnd ausgeführt und mit dem Maschinengestell verbunden sind, und mit zwei gestellfest angeordneten MeBwertumformern, dadurch gekennzeichnet, daß der die Prüfkörperlagerung (3) tragende Steg (6) als Torsionsfeder ausgebildet ist und daß die Prüfkörperlagerung (3) über mindestens zwei zusätzliche, horizontal verlaufende Biegefedern (12) mit den federnden Schenkeln (8) verbunden ist

2. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die horizontal verlaufenden Biegefedern (12) als hochkam stehende Blattfedern ausgeführt Mud.

3. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkorperlagerung (3) unter dem als Torsionsfeder ausgebildeten Steg (6) angeordnet ist und daß die Biegefedern (12) parallel und im Abstand zum Steg (6) verlaufen.

4. Auswuchtmaschine nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils zwei Paare von parallelen Blattfedern als Biegefedern (12) die Prüfkörperlagerung (3) mit den Schenkeln (8) verbinden.

5. Auswuc!'maschine nach Anspruchs dadurch gekennzeichnet, daß die Blattfedern in ihrem mittleren Bereich mit der Prüfkorperlagerung (3) fest verbunden sind.

6. Auswuchtmaschine nach t<nem der Ansprüche 1—5, dadurch gekennzeichnet, daß der als Torsionsfeder ausgebildete Steg (6) eine in einer horizontalen Ebene liegende Blattfeder ist und daß die Schenkel (8) senkrecht verlaufende Blattfedern sind, deren Ebenen senkrecht zur erstgenannten horizontalen Ebene sind.

7. Auswuchtmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Prüfkörperlagerung ein formsteifes Gehäuse (3) aufweist, an dem der als Torsionsfeder ausgebildete Steg (6) und die horizontal verlaufenden Biegefedern (12) befestigt sind und an dem die gestellfesten Meßwertumformer (13, 15) angekoppelt sind.

8. Auswuchtmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand der Blattfedern zum Maschinengestell (9) wesentlich geringer ist als deren Abstand zum Steg (6).