DE2459282C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Ermittlung der Unwucht nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Durch die DE-OS 21 33 508 ist eine Einrichtung der ein­ gangs genannten Art bekannt geworden, bei der entspre­ chend der wattmetrischen Messung die Unwuchtwerte mit frequenzgleichen sinus- und kosinusförmigen Bezugssi­ gnalen diskontinuierlich im Takt einer Frequenz von ca. 10 KHz multipliziert und die Mittelwerte über mehrere Produkte gebildet werden. Der hierbei verwendete Be­ zugssignalgeber besteht aus einem digitalen und einem ausgangsseitigen analogen Schaltungsteil, wobei digital vorliegende Bezugswerte vor der Verknüpfung mit den Un­ wuchtwerten in analoge Werte umgewandelt werden.

Durch die DE-OS 21 07 790 ist ferner eine Einrichtung zur Bestimmung der Unwuchtgröße und der Unwuchtwinkel­ lage bekannt geworden, bei der die Größe und die Win­ kellage der Ausgleichsgewichte zum Unwuchtausgleich in digitaler Form angezeigt werden. Die Signalverarbeitung der Unwuchtmeßsignale zu sinusförmigen Spannungen, de­ ren Amplitude das Ausgleichsgewicht und deren Phasen­ winkel die Lage des Ausgleichsgewichts repräsentieren, erfolgt rein analog.

Die Ermittlung der Unwucht mit diesen Einrichtungen er­ folgt verhältnismäßig langsam, insbesondere wenn kom­ plizierte Auswuchtaufgaben vorliegen und wenn hohe An­ forderungen an die Genauigkeit gestellt werden, und sie verursachen einen nicht unerheblichen Bedienungs- und Zeitaufwand. Für die umfangreichen und schwierigen Aus­ wuchtaufgaben werden die in den oben genannten Druck­ schriften offenbarten komplizierten elektrischen Schal­ tungen benötigt. Bei der Herstellung und im Betrieb können sich an den Schaltungen Fehler ergeben, die die Meßergebnisse verfälschen, oder die zu Störungen im Prüfablauf führen. In Betrieben mit Datenverarbeitungs­ anlagen und zentraler Datenerfassung ist eine unmittel­ bare Anschlußmöglichkeit an solche Anlagen, beispiels­ weise zum Zwecke der Produktionsüberwachung, nicht ge­ geben.

Bei den bekannten Auswuchtverfahren werden die vom aus­ zuwuchtenden Körper herrührenden und bei Rotation auf seine Lagerstellen übertragenen Unwuchtsignale meist in zwei Meßebenen elektrisch erfaßt, ausgewertet und ver­ arbeitet. Als Aufnehmer für die Meßwerterfassung kommen z. B. Kraftaufnehmer, Wegaufnehmer und Geschwindig­ keitsaufnehmer in Frage. Die von den Aufnehmern gelie­ ferten Meßsignale, die im allgemeinen aus einem Schwin­ gungsgemisch bestehen und auch die Unwuchtinformation enthalten, werden zunächst analog weiter verarbeitet.

Ausgehend hiervon liegt der Erfindung die Aufgabe zu­ grunde, eine Einrichtung zu schaffen, die die Unwucht­ information unmittelbar und ohne den Umweg über analoge Verfahrensweise in digitaler Form liefert, die mit ho­ her Geschwindigkeit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit arbeitet, die auch für komplizierte Anwendungsfälle vorteilhaft eingesetzt werden kann, und die die Bedie­ nung vereinfacht und Bedienungsfehler weitgehend ver­ meidet. Diese Aufgabe wird gemäß den erfinderischen Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Durch die Anordnung eines Filters zur Abschwächung von Störsignalen hoher Frequenz und durch die Festlegung der Mindestanzahl und Zeitpunkte der Multiplikationen wird die Genauigkeit und Schnelligkeit der Unwuchtmessung entscheidend be­ einflußt. Der Einfluß des Filters wird nach der Ermitt­ lung des digitalen Mittelwerts durch aus einem Speicher abrufbare Korrekturwerte kompensiert. Durch diese Aus­ gestaltung wird das zu verarbeitende Verhältnis zwi­ schen Störsignal und Nutzsignal klein gehalten. Die eingangs genannte Druckschrift erfordert eine große An­ zahl von Multiplikationen, die zwar zu einer hohen Meß­ genauigkeit führen, aber eine untragbar lange Meßzeit benötigen. Dieser Druckschrift ist nicht die Festlegung der Anzahl und Zeitpunkte der Multiplikationen zur Er­ zielung einer ausreichenden Meßgenauigkeit bei vorgege­ benem Verhältnis von Stör- und Nutzspannung in mög­ lichst kurzer Meßzeit und die Anwendung eines Filters und eines Korrekturwertspeichers zu entnehmen.

Die Erfindung, die durch mehrfache Multiplikation von Augenblickswerten des gefilterten Meßsignals und Be­ zugswerten, Aufsummierung und Mittelwertbildung, also digital die Unwuchtinformation unmittelbar in digitaler Form gewinnt, bringt zunächst überraschenderweise eine hohe Verarbeitungsgeschwindigkeit bei der Ermittlung der Unwucht, die sich mit den bisherigen Einrichtungen nicht erreichen ließ und die vor allem bei automatisch arbeitenden Auswuchtmaschinen von Vorteil ist. Gleich­ zeitig kann die Auswuchtgenauigkeit, beispielsweise durch eine große Anzahl von Multiplikationen innerhalb eines Summierungszeitraums gesteigert werden. Durch entsprechende Wahl der Bezugswerte kann die Genauigkeit unterschiedlichen Anforderungen angepaßt werden. Auch komplizierte Auswuchtaufgaben können mit der erfin­ dungsgemäßen Einrichtung schnell und zuverlässig gelöst werden. Nicht zuletzt wird bedingt durch den Einsatz elektronischer Bauelemente und Recheneinrichtungen in vielen Fällen ein preisgünstigeres Arbeiten als bisher möglich.

Zweckmäßigerweise werden die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung gebildeten Ergebnisse, die die Unwuchtkom­ ponenten in dem durch das Bezugssignal gegebenen Be­ zugssystem darstellen, in digitaler Form für die wei­ tere Verwendung verfügbar gemacht. Dies kann geschehen durch digitale Anzeige, durch Speicherung oder durch Registrierung der ermittelten Werte.

Periodische Störanteile im Meßsignal werden ausgeschie­ den, wenn die von den Meßwertgebern gelieferten und mit Störschwingungen überlagerten Meßsignale für die Un­ wuchtschwingung mehrmals innerhalb einer Periode der Störschwingung mit der höchsten Frequenz mit den zuge­ hörigen Bezugswerten multipliziert werden.

Eine zweckmäßige Ausgestaltung der Erfindung wird darin gesehen, daß das von den Meßwertgebern gelieferte Meß­ signal für die Unwuchtschwingung in gleichen zeitlichen Abständen mit den Bezugswerten multipliziert wird.

Eine weitere Ausgestaltung der Erfindung besteht darin, daß die zur Multiplikation verwendeten Sinus- und Ko­ sinuswerte den exakten Werten beliebig angenähert werden können. Wenn anstelle der Sinus- und Kosinuswerte bei­ spielsweise die Werte einer Rechteckfunktion oder einer gestuften Treppenfunktion verwendet werden, kann die Multiplikation und die Mittelwertbildung vereinfacht und der Aufwand hierfür verringert werden. Auch können die Bezugswerte in digitaler Form vorgegeben, abgerufen oder aus analogen Werten in digitale Werte umgewandelt werden.

Das Bezugssignal kann auch in Form eines Einzelimpulses pro Periode, durch den jeweils Periodenbeginn und -ende festgelegt wird, vorgegeben sein oder in Form einer sinus- und einer kosinusförmigen Wechselspannung vor­ liegen, die auch als Bezugswert verwendet und zur Mul­ tiplikation mit dem Meßwertsignal in digitale Werte um­ gewandelt wird.

In noch weiterer Ausgestaltung der Erfindung wird vor­ geschlagen, daß die jeweiligen Multiplikationszeitpunk­ te durch gleichmäßig über eine Periode des Bezugssi­ gnals verteilte Impulse vorgegeben werden, wobei die Im­ pulse zweckmäßigerweise durch einen Impulsgeber und/ oder einen Frequenzvervielfacher oder durch einen Takt­ geber erzeugt werden. Durch die Anzahl der Multiplika­ tionen innerhalb eines Summierungszeitraums kann dabei die Genauigkeit des Meßergebnisses in vorteilhafter Weise beeinflußt werden.

Eine weitere wesentliche Ausgestaltung des Erfindungs­ gegenstandes ist den kennzeichnenden Merkmalen des An­ spruchs 6 zu entnehmen. Durch diese wesentliche Ausge­ staltung kann die Meßwertverarbeitung an Auswuchtma­ schinen vereinheitlicht werden, wobei gleichzeitig eine weitgehende Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Auswuchtaufgaben gegeben ist und womit auch mehrere Auswuchtmaschinen an eine einzige Multiplikationsein­ richtung angeschlossen werden können, und es ist auch möglich, mittels Anschluß an eine zentrale EDV-Anlage beispielsweise eine Kontrolle und Überwachung der Pro­ duktion bei Herstellung von größeren Stückzahlen durch­ zuführen. Durch Integration von Haltekreisen für die gleichzeitige Erfassung und Speicherung der analogen Meßsignale der Meßwertgeber und analoger Bezugswerte in die Einrichtung können die Augenblickswerte der analo­ gen Meßsignale der Meßwertgeber und die analogen Be­ zugswerte auf einfache Weise nacheinander in digitale Werte umgewandelt werden. Für die Umwandlung der analo­ gen Meßwerte und der Bezugswerte genügt in diesem Falle ein Analog-Digital-Wandler. Zweckmäßigerweise wird min­ destens ein solcher Wandler vor der Multiplikationsein­ richtung angeordnet sowie nach den Haltekreisen und vor dem Wandler ein Meßstellenumschalter vorgesehen.

Weiterhin wird in Ausgestaltung des Erfindungsgegen­ standes vorgeschlagen, das Meßsignal vor der Umwandlung in digitale Form an den Aussteuerbereich der nachfol­ genden Schaltung anzupassen. Auf diese Weise wird die Übersteuerung von Schaltungen vermieden und mögliche Meßfehler ausgeschaltet.

Als eine zweckmäßige Ausgestaltung wird es angesehen, wenn die Unwuchtinformation vor der Anzeige oder Wei­ terverarbeitung durch mindestens einen weiteren aus einem Speicher abzurufenden Korrekturwert beeinflußt wird. Bei dieser Korrektur der Meßwerte können insbe­ sondere systematische Fehler im mechanischen oder meß­ technischen Teil der Auswuchtmaschine berücksichtigt werden, z. B. neben dem Frequenzgang von Filtern fre­ quenzabhängige Meßspannungen oder Phasenfehler der Schwingungsaufnehmer, Vergrößerung der mechanischen Amplituden bei Annäherung an die Resonanz und dgl. mehr.

Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Einrichtung wird es möglich, die Unwuchtinformation digital in beliebige Bezugssysteme umzurechnen, in digitaler Form anzuzeigen oder digital zur weiteren Verarbeitung verfügbar zu ma­ chen. Durch die digitale Umrechnung in andere Bezugs­ systeme, z. B. in Ausgleichsebenen oder auf Ausgleichs­ radien, durch digitale Speicherung der Meßwerte, durch digitale Steuerung von Operationen zum Unwuchtausgleich usw., ergeben sich vorteilhafte Anwendungsmöglichkeiten der erfindungsgemäßen Einrichtung.

Sind in dem zu multiplizierenden Meßsignal nicht perio­ dische Störanteile vorhanden, so kann die erfindungs­ gemäße Einrichtung Verwendung finden für die Summen­ und Mittelwertbildung mit zeitlich variierbaren Meß­ wertermittlungen, deren Mittelwert gleich einer Periode des Bezugssignals ist. Eine hierzu geeignete Ausgestal­ tung besteht darin, daß innerhalb eines Summierungs­ zeitraums jeweils solche Multiplikationswerte addiert werden, die sich zeitlich eine halbe Umdrehung des Prüfkörpers auseinander befinden. Als zweckmäßig hat es sich hierbei erwiesen, die Einzelmultiplikationen in­ nerhalb eines Summierungszeitraums zwischenzuspeichern. Es läßt sich auch eine Verminderung der erforderlichen Speicherkapazität der Recheneinrichtung erreichen, wenn die Summenbildung innerhalb eines Summierungszeitraums in einer Reihenfolge vorgenommen wird, die kleine Zwi­ schensummen ergibt.

Die Erfindung wird anhand von in den Zeichnungen sche­ matisch dargestellten Ausführungsbeispielen näher er­ läutert. Die Ausführungsbeispiele beziehen sich auf den allgemeinen Fall des Auswuchtens starrer Rotoren in zwei Ebenen. Der ersten Ebene wird in der Beschreibung und den Figuren der Index a, der zweiten der Index b zugeordnet. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann ohne weiteres auch für das Auswuchten in einer oder in mehr als zwei Ebenen angewendet werden.

Es zeigen:

Fig. 1 Blockschaltbild (Funktionsschema) einer erfin­ dungsgemäßen Einrichtung

Fig. 2 Ausschnitt aus dem Blockschaltbild nach Fig. 1 mit Meßstellenumschalter

Fig. 3 Gewinnung des Bezugssignals und der Bezugswerte durch Impulsgeber in Verbindung mit einem Spei­ cher.

In Fig. 1 werden die von den Meßwertgebern 1 a, 1 b einer nicht dargestellten Auswuchtmaschine kommenden Meßsi­ gnale 2 a, 2 b, die hier Wechselspannungen sind, zunächst Abschwächern 3 a, 3 b zugeführt. Diese Abschwächer können in Stufen oder stufenlos arbeiten und von Hand oder au­ tomatisch betätigt werden. Zur Betätigung der Abschwä­ cher sind Signalverfolger 4 a, 4 b vorgesehen. Diese wer­ den an einer geeigneten Stelle nach dem Abschwächer eingebaut und messen die maximal an dieser Stelle auf­ tretende Spannung. Überschreitet die gemessene Spannung ein Maß, das darauf schließen läßt, daß die nachfolgen­ den Schaltungen übersteuert werden könnten, so werden die Abschwächer 3 a, 3 b durch die Signalverfolger 4 a, 4 b automatisch solange verstellt, bis diese Übersteue­ rungsgefahr aufgehoben ist. Die Signalverfolger können in geeigneter Form, z. B. auch hinter dem Korrektur­ rechner 18 eingebaut werden.

Nach dem Signalverfolger 4 a, 4 b ist ein analoges Filter 5 a, 5 b vorgesehen (das Filter kann auch vor dem Signal­ verfolger angeordnet werden). Ob ein Filter notwendig ist, hängt insbesondere von der Größe der Störspannun­ gen in den Meßspannungen im Verhältnis zur Nutzspannung ab. Die nachfolgenden Schaltungsanordnungen sind nicht ohne weiteres in der Lage, ein beliebiges Stör-/Nutz­ verhältnis zu verarbeiten. Deshalb werden z. B. bei harten Auswuchtmaschinen die höherfrequenten Störantei­ le in einem Tiefpass abgeschwächt. An die Filtercharak­ teristik werden keine besonderen Anforderungen hin­ sichtlich des Frequenzganges gestellt, da eine Korrek­ tur des Übertragungsfaktors des Filters bei einer spä­ teren Korrekturrechnung vorgesehen werden kann.

Die vorbehandelten Meßspannungen 6 a, 6 b werden der Ein­ gangsseite eines Analog-Digital-Wandlers (A/D-Wandler) 7 a, 7 b zugeführt. Der A/D-Wandler hat die Aufgabe, das analoge Meßsignal, das aus Nutzsignalen und Störsigna­ len besteht, zu bestimmten Zeitpunkten in Digitalwerte umzuwandeln. Die Umwandlungszeitpunkte werden durch einen Taktgeber vorgegeben. Der Taktgeber kann im A/D- Wandler eingebaut sein. Er kann auch mit einem Bezugs­ signalgeber 9 gekuppelt sein, wobei von dem Geber eine bestimmte Anzahl von Impulsen bei jeder Umdrehung des auszuwuchtenden Körpers erzeugt wird. Jeder Impuls löst eine Umwandlung der augenblicklichen Analogwerte in Di­ gitalwerte aus (siehe auch Beschreibung Fig. 3).

Der Bezugssignalgeber 9 wird auf bekannte Weise mit dem auszuwuchtenden Körper gekuppelt. Der Geber kann z. B. ein mechanisch gekuppelter Phasengeber, der pro Umdre­ hung einen oder mehrere Impulse oder eine Sinusspannung abgibt oder ein anderer Geber bekannter Art sein. Der Bezugssignalgeber erzeugt ein Signal, durch das die Winkellage des auszuwuchtenden Körpers festgelegt wird.

Zur Bestimmung der Unwucht eines Rotationskörpers wer­ den bei multiplikativen Verfahren die Meßspannungen mit sinus- und kosinusförmigen analogen Bezugsspannungen multipliziert. Beim vorliegenden Verfahren werden Au­ genblickswerte der Meßspannungen mit Bezugswerten mul­ tipliziert. Die Bezugswerte sind die zum jeweiligen Multiplikationszeitpunkt gehörenden digitalen Sinus­ und Kosinuswerte oder diesen beliebig angenäherte Werte einer der Unwuchtschwingung frequenzgleichen Schwin­ gung.

Der Bezugssignalgeber 9 liefert beim vorliegenden Aus­ führungsbeispiel je eine sinus- und kosinusförmige Be­ zugsspannung sin u, cos u, die als Bezugssignal verwen­ det wird und die gleichzeitig zur Gewinnung der Bezugs­ werte dient. Diese beiden Spannungen werden ebenfalls A/D-Wandlern 10.1, 10.2 zugeführt und jeweils gleich­ zeitig mit den Meßspannungen 6 a, 6 b in Digitalwerte um­ gewandelt. Die Umwandlungsfrequenz bzw. die Umwand­ lungszeitpunkte werden durch den Taktgeber vorgegeben, wobei mindestens drei Umwandlungen je Periode des Be­ zugssignals vorgenommen werden.

Nach der Umwandlung in digitale Form wird jeder Meßwert und jeder Bezugswert einem Multiplikator 11 zugeführt, in dem Meßwerte und Bezugswerte miteinander multipli­ ziert werden. Der augenblickliche digitale Meßwert für jede Meßebene wird dabei mit dem zugehörigen digitalen Sinus- und Kosinusbezugswert multipliziert, so daß sich bei zwei Meßebenen insgesamt 4 Multiplikationswerte er­ geben. Dies ist im Funktionsschema durch die Aufspal­ tung in die 4 Kanäle 11 a 1, 11 a 2, 11 b 1 und 11 b 2 darge­ stellt. Die Kanäle 11 a 1 und 11 a 2 sind dabei der ersten Meßebene, die Kanäle 11 b 1 und 11 b 2 der zweiten Meßebene zugeordnet. In den Kanälen 11 a 1 und 11 b 1 wird jeder Meßwert mit den Sinusbezugswerten und in den Kanälen 11 a 2 und 11 b 2 mit den Kosinusbezugswerten multipli­ ziert. Die Ergebnisse der einzelnen Multiplikationen für einen Summierungszeitraum werden für jeden Kanal getrennt in Zwischenspeicher 12 übertragen und dort aufsummiert. Aus den vier Summen werden in einem Mit­ telwertbildner 13 die Mittelwerte durch Division mit der Anzahl der Abtastungen bzw. Multiplikationen für jeden Summierungszeitraum gebildet.

Zur Ermittlung der Unwuchtschwingung nach Größe und Phasenlage nach dem erfindungsgemäßen Verfahren sind mindestens drei Abtastungen des Meßsignals bzw. drei Multiplikationen je Periode des Bezugssignals notwen­ dig. Die Zahl der Abtastungen kann jedoch, beispiels­ weise zur Erhöhung der Genauigkeit, beliebig erhöht werden. Eine solche Erhöhung ist auch dann zweckmäßig, wenn keine gleichmäßige Verteilung der Abtastungen bzw. Multiplikationen über einer Periode des Bezugssignals erzielt werden kann, weil z. B. das Bezugssignal und das Signal des Taktgebers zur Steuerung der Abtastungen nicht genau synchronisiert sind. Aus dem gleichen Grund kann es vorteilhaft sein, die Mittelwertbildung über eine möglichst große Zahl von Perioden vorzunehmen.

Eine große Zahl von Abtastungen je Periode des Bezugs­ signals ist auch dann zweckmäßig, wenn Störschwingungen höherer Frequenz ausgeschaltet werden sollen. Zur Un­ terdrückung einer Störschwingung bestimmter Frequenz ist es erforderlich, daß mindestens zwei Abtastungen je Periode dieser Störschwingung vorgenommen werden.

Für die Mittelwertbildung ist eine weitere Abwandlung dadurch möglich, daß die Mittelwerte nicht über einer Periode oder einem ganzzahligen Vielfachen einer Peri­ ode gebildet werden, sondern daß die Länge des Zeitrau­ mes, über den die Summen- und Mittelwertbildung er­ folgt, variiert wird und daß der Mittelwert des gesam­ ten Zeitraumes gleich einer Periode des Bezugssignals ist. Diese Art der Mittelwertbildung kann in ähnlicher Weise erfolgen wie bereits beschrieben. Dabei kann es vorteilhaft sein, nicht den arithmetischen Mittelwert zu bilden, sondern mit den kleinsten Fehlerquadraten zu arbeiten.

Als Ergebnis der Multiplikation und der Mittelwertbil­ dung liegen jetzt 4 Digitalwerte vor, die die Komponen­ ten des umlauffrequenten Schwingungsanteils in den bei­ den Meßebenen in einem rechtwinkligen Koordinatensystem darstellen. Die vier Digitalwerte werden einem Ebenen­ rechner 14 zugeführt, der die Aufgabe hat, aus den bei­ den Schwingungskomponenten die beiden Unwuchtkomponen­ ten am Rotor, bezogen auf bestimmte Ausgleichsebenen am Rotor, zu errechnen. Dies ist bekanntlich bei kraftmes­ senden Auswuchtmaschinen unter Berücksichtigung der Ab­ stände der Meßebenen und der Ausgleichsebenen auf ein­ fache Weise möglich. Die Parameter können z. B. über eine Tastatur in geeignete periphere Geräte eingegeben oder auf eine andere geeignete Art für die Ebenenrech­ nung verfügbar gemacht werden. Nach der Rechnung liegen die Unwuchtkomponenten bezogen auf zwei vorgegebene Ausgleichsebenen in digitaler Form vor. Falls die er­ findungsgemäße Einrichtung an einer weichen Auswucht­ maschine (wegmessende Maschine) eingesetzt wird, muß die Einstellung des Ebenenrechners experimentell ermit­ telt werden.

Hierzu ist es eine wesentliche Erleichterung, wenn wäh­ rend des Einstellvorganges ein ausgewuchteter Rotor si­ muliert werden kann. In diesem Fall werden zwischen den Mittelwertbildnern 13 und dem Ebenenrechner 14 Lösch­ rechner 15 eingebaut, die während des Meßlaufs vom Aus­ gang der Mittelwertbildner 13 einen genau gleich großen Digitalwert abziehen, so daß das Ausgangssignal Null ist. Die Löschimpulse können z. B. von Löschgebern 16 bzw. von den in digitaler Form vorliegenden Bezugs­ signalen abgeleitet werden.

In den meisten praktischen Anwendungsfällen interes­ siert nicht die Unwucht, sondern die Größe der Korrek­ tur, also eine Masse bezogen auf einen Ausgleichsradi­ us. In einem Radiusrechner 17 werden daher die von den Ebenenrechnern 14 kommenden Meßwerte durch einen von außen einzugebenden oder aus einem Speicher 19 abzuru­ fenden Radius für jede Ausgleichsebene geteilt und mit einem Maßstabsfaktor multipliziert. Als Ergebnis erhält man die Komponenten der Ausgleichsmassen für die beiden Ausgleichsebenen in den durch den Maßstabsfaktor fest­ gelegten Einheiten.

In vielen Fällen ist es wünschenswert, das Unwuchtsi­ gnal vor der Anzeige oder Weiterverarbeitung zu beein­ flussen. Dies kann durch einen Korrekturrechner 18 ge­ schehen. Hier können insbesondere Fehler in den mecha­ nischen oder meßtechnischen Teilen der Auswuchtmaschi­ ne, die systematisch sind, berücksichtigt werden. Bei den meisten dieser Fehler handelt es sich um frequenz­ abhängige Glieder. Die Größe dieser Fehler muß einmal aufgenommen und in einem geeigneten Speicher 19 bereit­ gestellt werden. Als Beispiele werden genannt:
Die Meßspannung der Schwingungsaufnehmer, die für glei­ che Unwucht frequenzabhängig ist, z. B. bei Kraftauf­ nehmern quadratisch abhängig. In diesem Fall wird durch einen nicht dargestellten Drehzahlgeber die Drehzahl gemessen, ein zur gemessenen Drehzahl gehörender Kor­ rekturwert aus dem Speicher abgerufen und das Ergebnis entsprechend beeinflußt,
Phasenfehler der Schwingungsaufnehmer. Auch hier wird das Meßergebnis durch einen drehzahlabhängigen und aus einem geeigneten Speicher zu entnehmenden Korrekturwert beeinflußt;
Frequenzgang des Filters 5 a, 5 b. Der inverse Frequenz­ gang wird abgespeichert und drehzahlabhängig als Kor­ rektur benutzt;
Annäherung an mechanische Resonanz des Prüfkörpers. Die Vergrößerung der mechanischen Amplitude bei kraftmes­ senden Maschinen kann berücksichtigt werden.

An nicht-frequenzproportionalen Einflußgrößen ist be­ sonders die Stellung des Abschwächers 3 a, 3 b zu nennen. Die vor Eingang in den Korrekturrechner 18 digital vor­ liegenden Meßwerte werden mit dem inversen Wert der Ab­ schwächerstellung multipliziert. Damit wird der durch den Abschwächer entstehende Fehler aufgehoben.

Als Ergebnis der bisherigen Verfahrensschritte stehen an den Ausgängen des Korrekturrechners 18 in digitaler Form die beiden Komponenten der Korrekturmassen bezogen auf zwei vorgegebene Ausgleichsebenen und vorgegebene Ausgleichsradien in einem rechtwinkligen Koordinaten­ system zur Verfügung. Die vorliegenden Digitalwerte können nun in weiteren digitalen Recheneinrichtungen beliebig weiterverarbeitet, umgerechnet sowie für Steuerungsfunktionen verwendet werden. Als Beispiele werden angeführt:
Umrechnung der Komponenten in Polarkoordinaten. Nach der Umrechnung liegen die Werte nach Größe und Winkel vor. Diese Werte können digital oder nach entsprechen­ der Umwandlung auch analog angezeigt werden,
Umrechnung der Komponenten in beliebige Koordinaten­ systeme, z. B. für den georteten Ausgleich;
Umrechnung in mehr als zwei Ausgleichsebenen mit je­ weils bestimmten Sektoren zur Durchführung des Unwucht­ ausgleiches;
Steuerung des Unwuchtausgleiches an der Auswuchtmaschi­ ne;
Schlagsubtraktion bei Unwuchtkörpern mit Hilfswelle durch eine geeignete Rechenschaltung, bei der der Schlag der Hilfswelle von der Unwuchtanzeige abgezogen wird;
Verzerrung des Ausganges in Abhängigkeit von der Größe der größten Ausgangskomponente, z. B. im logarithmi­ schen Maßstab.

Die in Fig. 1 beschriebenen Operationen und Anordnungen können von Verfahrensschritt 11 an (mit Ausnahme der Löschgeber 16) auch in einer digitalen Recheneinrich­ tung 20 zusammengefaßt und von dieser gesteuert werden. Dabei können die erfindungsgemäßen Verfahrensschritte auch abweichend von der beschriebenen Form in anderen, in der digitalen Rechentechnik bekannten Verfahren aus­ geführt werden, z. B. durch zeitmultiplexe Arbeitswei­ se, mit Ablaufprogrammen usw. Darüber hinaus können die Verfahrensschritte bzw. Anordnungen 14, 17 und 18 auch in einer anderen Reihenfolge durchgeführt bzw. angeord­ net werden. Beispielsweise kann die Korrekturrechnung nach der Mittelwertbildung und vor der Ebenen- und Ra­ diusrechnung ausgeführt werden.

Wenn die Bezugswerte, wie bei Fig. 1 beschrieben, aus sinus- und kosinusförmigen Wechselspannungen gewonnen werden, die zusammen mit den Meßwerten aus analogen Werten in digitale Werte umgewandelt werden müssen, kann es zweckmäßig sein, einen Meßstellenumschalter zu verwenden. Damit genügt ein A/D-Wandler für die Umwand­ lung der Meß- und Bezugswerte. Ein Blockschaltbild ei­ ner solchen Anordnung ist in Fig. 2 dargestellt.

Die Meßspannungen 6 a, 6 b und die Bezugsspannungen sin U, cos U werden zunächst vier Haltekreisen 30, 31, 32 und 33 zugeführt. Diese Haltekreise erfassen jeweils vier gleichzeitige Augenblickswerte der Meß- und Be­ zugsspannungen und speichern sie während der Umwand­ lungszeit. Über einen Meßstellenumschalter 34 werden die jeweiligen Augenblickswerte in einen A/D-Wandler 35 gegeben, der die Werte nacheinander umwandelt. Die Steuerung der Abtastungen und der Umwandlungen erfolgt über einen Taktgeber 36 in Verbindung mit einer Rechen­ einrichtung 37. Diese steuert auch die Weiterleitung der Digitalwerte zum Multiplikator 11. Die weiteren Verfahrensschritte entsprechen der Fig. 1.

In Fig. 3 ist die Gewinnung des Bezugssignals und der Bezugswerte durch einen Impulsgeber in Verbindung mit einem Speicher dargestellt. Der Impulsgeber 40 gibt bei jeder Umdrehung des auszuwuchtenden Körpers an einem Ausgang 41 einen Einzelimpuls ab, durch den Periodenbe­ ginn und -ende festgelegt und damit der Phasenbezug hergestellt wird. An einem Ausgang 42 des Gebers 40 werden n zusätzliche, gleichmäßig über eine Umdrehung bzw. eine Periode verteilte Impulse abgegeben. Aus einem Speicher 43 für Sinus- und Kosinuswerte, der sich in einer Recheneinrichtung 44 befindet, werden für je­ den der n Zeitpunkte innerhalb einer Periode die zuge­ hörigen digitalen Sinus- und Kosinuswerte entnommen und an den Multiplikator 11, der ebenfalls in der Rechen­ einrichtung 44 angeordnet ist, weitergegeben. Gleich­ zeitig werden zu jedem der durch den Impulsgeber vorge­ gebenen n Zeitpunkte die analogen Meßwerte 6 a, 6 b in den A/D-Wandlern 7 a, 7 b in Digitalwerte umgewandelt und ebenfalls dem Multiplikator 11 zugeführt, wo sie mit den zugehörigen digitalen Sinus- und Kosinusbezugswerten multipliziert werden. Der Impulsgeber 40 steuert also mit seinem Ausgang 42 als Taktgeber sowohl die Abta­ stungen und Umwandlungen der analogen Meßwerte als auch die Entnahme der Sinus- und Kosinusbezugswerte aus dem Speicher 43 und damit die Multiplikation zwischen Meß­ und Bezugswerten. Die weitere Verarbeitung der einzel­ nen Werte erfolgt wie in Fig. 1 beschrieben.

Je nach der gewünschten Qualität des Meßergebnisses ist bereits eine mehr oder minder grobe Annäherung der Be­ zugswerte an die genauen Sinus- und Kosinuswerte aus­ reichend. Beispielsweise können anstelle von Sinus­ oder Kosinuswerten die Werte einer Rechteckfunktion oder einer Treppenfunktion verwendet werden.

Die vom Ausgang 42 des Gebers 40 gelieferten Impulse können auch durch einen am Ausgang 41 angeschlossenen Frequenzvervielfacher (nicht dargestellt) erzeugt wer­ den. Einfache Schaltungen für solche Vervielfacher sind bekannt. Sie können bei mittleren und hohen Auswucht­ drehzahlen angewendet werden, während am auszuwuchten­ den Körper angebaute Impulsgeber zur Steuerung der Ab­ tastungen besonders bei niedrigen Drehzahlen zweckmäßig sind.

Eine weitere Möglichkeit, die Abtastzeitpunkte und die Entnahme der Bezugswerte aus dem Speicher zu steuern, besteht darin, einen asynchronen Taktgeber z. B. 36 in Fig. 2 zu verwenden. Dieser Taktgeber steuert in Ver­ bindung mit der Recheneinrichtung 44 die A/D-Wandler 7 a, 7 b und die Entnahme der Bezugswerte aus dem Spei­ cher 43.

Claims (12)

1. Einrichtung zur Ermittlung der Unwucht, mit elek­ tromechanischen Meßwertgebern und einem Bezugs­ signalgeber, bei der die von den Meßwertgebern und dem Bezugssignalgeber kommenden Signale elektrisch erfaßt und verarbeitet werden, wobei Augenblicks­ werte der von den Meßwertgebern gelieferten, mit Störschwingungen überlagerten Meßsignale für die Unwuchtschwingung innerhalb einer Periode der mit der Unwuchtschwingung frequenzgleichen Bezugssi­ gnale diskontinuierlich multipliziert werden, und mit einem Mittelwertbildner, dadurch gekennzeich­ net, daß das mit Störschwingungen überlagerte Meß­ signal einem Filter (5 a, 5 b) zur Abschwächung von Störschwingungen hoher Frequenz zugeführt wird, daß die Meßsignale und die Bezugssignale vor einer digitalen Multiplikation soweit erforderlich in digitale Signale umgeformt werden, daß die Anzahl der Multiplikationen und deren Zeitpunkte inner­ halb einer Periode so festgelegt werden, daß ei­ nerseits die durch die diskontinuierliche Multi­ plikation der Unwuchtschwingung entstehenden Feh­ ler vernachlässigbar sind und andererseits der di­ gitale Mittelwert in möglichst kurzer Zeit vor­ liegt, wobei die Anzahl der Multiplikationen min­ destens drei beträgt, und daß in einem Speicher (19) der inverse Frequenzgang des Filters (5 a, 5 b) als ein Korrekturwert für den digitalen Mittelwert abrufbar gespeichert ist und mit dem Mittelwert digital verknüpft wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß das von den Meßwertgebern (1 a, 1 b) gelie­ ferte und mit Störschwingungen überlagerte Meßsi­ gnal (2 a, 2 b) für die Unwuchtschwingung mehrmals innerhalb einer Periode der Störschwingung mit der höchsten Frequenz mit den zugehörigen Bezugswerten multipliziert wird.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 und/oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das von den Meßwert­ gebern (1 a, 1 b) gelieferte Meßsignal (2 a, 2 b) für die Unwuchtschwingung in gleichen zeitlichen Ab­ ständen mit den Bezugswerten multipliziert wird.

4. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Multiplikation digitalisierten Bezugswerte deren exakten Sinus- und Kosinuswerten beliebig angenähert sind und daß sie abrufbar sind.

5. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die von einem Taktgeber (36), einem Impulsgeber (40) und/oder einem Frequenzvervielfacher erzeug­ ten Impulse als Multiplikationszeitpunkte gleich­ mäßig über eine Periode des Bezugssignals verteilt sind.

6. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor einem digitalen Multiplikator (11), digitalen Summenbildner (12) und digitalen Mittelwertbildner (13) Haltekreise (30, 31, 32, 33) für die gleich­ zeitige Erfassung und Speicherung analoger Meßsi­ gnale (6 a, 6 b) der Meßwertgeber (1 a, 1 b) und ana­ loger Bezugswerte (sin U, cos U) sowie ein Takt­ geber (36) angeordnet sind, und daß mindestens ein Analog-Digital-Wandler (7 a, 7 b, 35) zur Umwandlung der analogen Meßsignale (6 a, 6 b) der Meßwertgeber (1 a, 1 b) und der analogen Bezugswerte (sin U, cos U) vorgesehen ist.

7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeich­ net, daß zwischen Haltekreisen (30, 31, 32, 33) und vor dem A-D-Wandler (35) Meßstellenumschalter (34) angeordnet sind.

8. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Meßsignale (2 a, 2 b) Abschwächer (3 a, 3 b) vorgesehen sind.

9. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß im Speicher (19) mindestens ein weiterer Korrektur­ wert abrufbereit gespeichert ist.

10. Verwendung der Einrichtung nach einem oder mehre­ ren der vorhergehenden Ansprüche für die Summen­ und Mittelwertbildung mit einer Meßwertermittlung über ein variables Zeitintervall, dessen mittlere Länge gleich der Dauer einer Periode des Bezugssi­ gnals ist.

11. Einrichtung nach einem oder mehreren der vorher­ gehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß innerhalb eines Summierungszeitraums jeweils sol­ che Multiplikationswerte addiert werden, die sich zeitlich um eine halbe Umdrehung des Prüfkörpers auseinander befinden.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeich­ net, daß Einzelmultiplikationen innerhalb eines Summierungszeitraums in einem Speicher (12) zwi­ schengespeichert werden.