DE69006413T2

DE69006413T2 - Vorrichtung zum Auswuchten einer sich drehenden Masse, insbesondere für Schleifscheiben.

Info

Publication number: DE69006413T2
Application number: DE90113150T
Authority: DE
Inventors: Gianni Trionfetti
Original assignee: Balance Systems SRL
Current assignee: Balance Systems SRL
Priority date: 1989-07-20
Filing date: 1990-07-10
Publication date: 1994-05-11
Anticipated expiration: 2010-07-11
Also published as: EP0409050B1; ES2050313T3; EP0409050A3; JPH0368832A; EP0409050A2; IT1231292B; IT8921247A0; DE69006413D1; JP3122117B2

Description

Der Gegenstand dieser Erfindung ist eine dynamische Auswuchtvorrichtung für eine sich drehende Masse, vor allem für Schleifscheiben, wie er im Oberbegriff des beigefügten Anspruchs 1 definiert ist. Eine derartige Vorrichtung ist z.B. aus der US-A-3827193 bekannt.
Wie bekannt ist, werden zum Auswuchten der Schleifscheiben und anderer sich drehender Massen, die während der Rotation keine Vibrationen erlauben, normalerweise ein Vibrationstransducer, der dazu geeignet ist, die durch die Unwuchten bewirkten Vibrationen zu überwachen und entsprechende Signale der elektrischen Art auszugeben, ein elektronischer Apparat, der die von dem Transducer empfangenen Signale verarbeitet und an seinem Ausgang Antriebssignale erzeugt, und eine Auswuchtvorrichtung oder ein Auswuchtkopf verwendet, die durch die oben erwähnten Antriebssignale gesteuert werden.
Die Auswuchtvorrichtung oder der Auswuchtkopf können im Falle des Auswuchtens z.B. einer Schleifscheibe in Abhängigkeit von den Abmessungen des Auswuchtkopfs innerhalb der Schleifscheibenhaltespindel oder außen auf dem Schleifscheibenhalteflansch angebracht werden.
Der Auswuchtkopf verkleinert oder beseitigt die Unwuchten, indem er hinsichtlich der Rotationsachse die Lage geeigneter Ausgleichsmassen ändert, die von Flüssigkeitsmengen, die aus geeigneten Kammern eben dieses Auswuchtkopfes eingeführt oder ausgestoßen werden, oder von metallischen unwuchtigen Massen gebildet werden können, und die z.B. mit Hilfe von Elektromotoren bewegt werden können.
Ein größerer Nachteil, als daß sie Abmessungen aufweisen, die es unmöglich machen, daß sie im Innern der Spindel angeordnet werden können, liegt darin, daß die Flüssigkeitsauswuchtköpfe im allgemeinen der Kesselsteinbildung z.B. der Kalkart, wenn als die Flüssigkeit Wasser verwendet wird, und äußeren Einflüssen aufgrund von z.B. ungelenkten Strahlen von Kühlflüssigkeiten ausgesetzt sind.
Deshalb weisen diese Auswuchtköpfe eine nicht immer zufriedenstellende Funktionszuverlässigkeit auf und sind außerdem sehr teuer.
Die Auswuchtvorrichtungen oder Auswuchtköpfe, die im Innern Ausgleichsmassen umfassen, die von nicht ausgewuchteten metallischen Massen gebildet werden, weisen aufgrund ihres Aufbaus und der Positionierung dieser metallischen Massen Nachteile auf.
Diese zuletzt genannten Massen werden normalerweise nebeneinander und aufeinanderfolgend entlang der Rotationsachse der auszuwuchtenden Masse angeordnet.
Durch das Positionieren der Ausgleichsmassen wird es im großen und ganzen ermöglicht, eine resultierende Kraft zu erhalten, die die durch die auszuwuchtende Masse bedingte Fliehkraft aufhebt. Aber es ist in jedem Fall immer eine dynamische Unwucht vorhanden, die durch das Moment der Ausgleichskräfte, das nicht gleich Null ist, bewirkt wird, wobei die resultierende Kraft (Resultierende) durch die Summe dieser Ausgleichskräfte erzeugt wird.
In der Tat bewirkt eben dieser Auswuchtkopf eine dynamische Unwucht, die in keinem Fall aufgehoben werden kann, da die Ausgleichsmassen, die von den oben erwähnten metallischen Massen gebildet werden, unabhängig von ihrer eingenommenen Winkelposition Fliehkräfte bewirken, die in parallelen und beabstandeten Ebenen liegen und deshalb auch ein Unwuchtmoment bewirken.
Obwohl die dynamische Unwucht mechanisch von den Spindeln gut ausgehalten wird, bewirkt sie z.B. Qualitätseinschränkungen bezüglich des Schleifvorgangs, der mit Hilfe von Schleifscheiben durchgeführt wird, vor allem im Falle von hohen Rotationsgeschwindigkeiten.
Diese Versuche sind unternommen worden, um diesen Nachteil zu beseitigen.
Es ist bekannt, Auswuchtköpfe vorzusehen, die metallische Ausgleichsmassen aufweisen, die ineinander bewegt werden, um das Auswuchten zu erzielen.
Auf diese Art und Weise wird die dynamische Unwucht beseitigt, aber diese technische Lösung bewirkt komplexe Strukturen und breite Abmessungen, vor allem in der radialen Richtung. Außerdem sind die Auswuchtfähigkeiten aufgrund der verringerten Auswuchtkräfte, die verwendet werden, beschränkt.
Die US-A-3827193 offenbart ein Positionieren der Auswuchtvorrichtung oder des Auswuchtkopfes im Innern der sich drehenden Masse, die ausgewuchtet werden soll, auf deren Achse.
Diese Lage ist sehr zweckmäßig, da nur auf diese Art und Weise aufgrund einer resultierenden Ausgleichskraft, die hinsichtlich der Fliehkraft der auszuwuchtenden Masse verlagert ist, vermieden werden kann, daß die Vorrichtung durch ihre eigene Präsenz und unabhängig von ihrer inneren Struktur eine dynamische Unwucht verursacht.
Aber selbst dann, wenn die Auswuchtvorrichtung im Innern der sich drehenden Masse angeordnet wird, existiert ein dynamisches Ungleichgewicht, wenn die Ausgleichsmassen der Auswuchtvorrichtung nebeneinander angeordnet sind, wie dies bei der US-A-3827193 der Fall ist.
Das Einführen des Auswuchtkopfes ins Innere der auszuwuchtenden Masse ist nur möglich, wenn der Auswuchtkopf verringerte Abmessungen in der radialen Richtung aufweist.
Eine Lösung zur Reduzierung der dynamischen Unwucht auch in dem Fall, wenn die Auswuchtvorrichtung ausgedehnte Abmessungen aufweist und außerhalb der sich drehenden Masse angeordnet wird, ist in der SU 1083083 offenbart.
Gemäß diesem Patent weisen die Ausgleichsmassen Ausgleichsmassenmittelpunkte auf, die alle in der gleichen Schwerpunktsebene orthogonal zu der zentralen Achse der Auswuchtvorrichtung liegen.
Die Ausgleichsmassen liegen nahe bei der sich drehenden, auszuwuchtenden Masse und weisen eine kurze Länge und eine große radiale Abmessung auf, aber die Auswuchtvorrichtung der SU 1083038 bewirkt durch ihre eigene Präsenz eine dynamische Unwucht, da sie hinsichtlich der sich drehenden Masse verschoben ist.
In dieser Situation ist der technische Rahmen der vorliegenden Erfindung der, eine dynamische Auswuchtvorrichtung für eine sich drehende Masse vorzusehen, die sich dazu eignet, die oben genannten Nachteile im wesentlichen zu beseitigen, und die frei von inneren dynamischen Unwuchten ist, die radiale Abmessungen aufweist, die hinsichtlich ihrer Länge begrenzt sind, die auch für das Anlegen von hohen Auswuchtkräften geeignet ist, und die eine einfache Struktur aufweist.
Das technische Ziel wird im wesentlichen durch eine dynamische Auswuchtvorrichtung für eine sich drehende Masse, vor allem für Schleifscheiben, erreicht, wie sie im Anspruch 1 beansprucht ist.
Die Erfindung wird durch die Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform einer dynamischen Auswuchtvorrichtung gemäß der Erfindung besser verständlich, wie sie in den beigefügten Zeichnungen gezeigt ist. Es zeigen:
Figur 1 in einer Seitenansicht, teilweise in der Gesamtansicht und teilweise im Längsschnitt, die Vorrichtung gemäß der Erfindung, wobei auch elektrische Zuführelemente der Vorrichtung gezeigt werden,
Figur 2 den Schnitt II-II nach Figur 1,
Figur 3 den Schnitt III-III nach Figur 1,
Figur 4 eine mögliche Anwendung der Vorrichtung gemäß der Erfindung in Verbindung mit einer Schleifscheibe.
Unter Bezugnahme auf die oben erwähnten Zeichnungen ist die Vorrichtung mit der Bezugszahl 1 bezeichnet.
Sie umfaßt ein Stützgehäuse 2, das aus einem Paar von Endabschnitten 3a, 3b, die eine zylindrische Form aufweisen und die Enden und die maximale Abmessung in der radialen Richtung der Vorrichtung 1 bilden, und aus einem zentralen Abschnitt 3c gebildet wird, der länglich ist und eine im wesentlichen röhrenförmige Form aufweist und sich koaxial zwischen den Endabschnitten 3a, 3b befindet.
Dazwischenliegende Rollenlager 4 und Endantriebsringe 5a und 5b sowie dazwischenliegende Stützringe 6a und 6b stehen drehbar um den oben genannten zentralen Abschnitt 3c herum in Eingriff.
Zwei Ausgleichsmassen 7a und 7b sind jeweils auf den Ringen 5a und 6a und auf den Ringen 5b und 6b in Eingriff gebracht. Die Ausgleichsmassen 7a, 7b sind gleich groß und sind in einem gleichen Abstand von einer zentralen Achse 8 angeordnet, die die Längssymmetrieachse des Stützgehäuses 2 bildet, die mit der Rotationsachse einer sich drehenden, auszuwuchtenden Masse, die z.B. von einer Schleifscheibe 9 gebildet wird, zusammenfällt. Die Figur 4 zeigt, daß die Vorrichtung 1 im Innern eines zentralen Trägers 9a der Schleifscheibe 9, deren Schleifabschnitt mit 9b bezeichnet ist, in Eingriff steht.
Die Ausgleichsmassen 7a, 7b weisen Ausgleichsmittelpunkte auf, die im gleichen Abstand von der zentralen Achse 8 angeordnet sind und in der gleichen Schwerpunktebene 10 liegen, die orthogonal zu der zentralen Achse 8 liegt und mit der mittleren Ebene sowohl des Stützgehäuses 2 als auch der Schleifscheibe 9 zusammenfällt.
Wie in den Figuren 1 und 3 gezeigt ist, zeigen die Ausgleichsmassen 7a, 7b eine Hauptentwicklungsrichtung der Länge nach und parallel zu der zentralen Achse 8.
Jede der Ausgleichsmassen 7a, 7b greift in Abschnitte, die sich winkelmäßig hinsichtlich der zentralen Achse 8 unterscheiden, in einem Abschnitt orthogonal zu der zentralen Achse 8 ein. Es ist vor allem eine Form vorgesehen, die im wesentlichen die Form einer kreisförmigen Krone aufweist, die in einem Winkel von weniger als, aber beinahe 90º erweitert ist.
Wie in den Figuren 1, 3 und 4 gezeigt ist, weisen die Ausgleichsmassen 7a, 7b eine äußere radiale Abmessung auf, die nahe der maximalen radialen Abmessung der Endabschnitte 3a, 3b liegt, und kein Element ist zwischen die Ausgleichsmassen und die auszuwuchtende, sich drehende Masse eingeschoben, wie in Figur 4 offenbart ist.
Zur Bewegung der Ausgleichsmassen 7a, 7b gibt es eine Antriebseinrichtung 11. Die Antriebseinrichtung 11 bewirkt eine Bewegung der Ausgleichsmassen 7a, 7b zwischen den Auswuchtpositionen, in denen die Massen hinsichtlich der zentralen Achse einander diametral entgegengesetzt sind, und den Positionen der maximalen Unwucht, bei denen die Ausgleichsmassen 7a, 7b aneinander angrenzen. Zwischen diesen Endpositionen gibt es verschiedene dazwischenliegende, nicht ausgewuchtete Arbeitsstellungen.
Genauer gesagt umfaßt die Antriebseinrichtung 11 zusätzlich zu den oben erwähnten Antriebsringen 5a, 5b noch zwei Antriebselemente, die von reversiblen Elektromotoren 12a, 12b gebildet werden, die entlang der zentralen Achse 8 im Innern des zentralen Abschnitts 3c des Stützgehäuses 2 ausgebildet sind. Jedes Antriebselement eignet sich für die Handhabung einer entsprechenden Ausgleichsmasse.
Außerdem umfaßt die Antriebseinrichtung 11 Übertragungselemente 13a, 13b, die sich zwischen den Elektromotoren 12a, 12b und den Antriebsringen 5a und 5b befinden.
Die Übertragungselemente 13a werden in den Endabschnitt 3a des Stützgehäuses 2 eingeführt und befinden sich zwischen dem Elektromotor 12a und dem Antriebsring 5a zum Bewegen der Ausgleichsmasse 7a.
Die Übertragungselemente 13b, der Elektromotor 12b und der Antriebsring 5b entsprechen den jeweiligen Elementen, die mit 'a' bezeichnet sind, aber sie sind zum Bewegen der Ausgleichsmasse 7b voreingestellt und sind zusammen mit dem Endabschnitt 3b positioniert.
Wie in den Figuren 1 und 2 angegeben ist, sind die Übertragungselemente 13a und 13b von der mechanischen Art und werden im wesentlichen von Zahnradantrieben gebildet, die Kupplungen zwischen Zahnrädern und Schneckenschrauben umfassen.
Genauer gesagt gibt es erste Schneckenschrauben 14a, 14b, die jeweils koaxial zu den Elektromotoren 12a, 12b sind und jeweils mit ersten Zahnrädern 15a, 15b kämmen.
Die ersten Zahnräder 15a, 15b sind jeweils auf den Wellen 16a, 16b befestigt, die sich transversal zu der zentralen Achse 8 befinden und jeweils in den Endabschnitten 3a, 3b untergebracht sind. Diese ersten Wellen enden in zweiten Schneckenschrauben 17a, 17b, die in die zweiten Zahnräder 18a, 18b eingreifen. Ausgehend von den zweiten Zahnrädern 18a, 18b gibt es jeweils zweite Wellen 19a und 19b, die parallel zu der zentralen Achse 8 sind und mit Zähnen 20a, 20b enden, die jeweils mit innenverzahnten Rädern 21a, 21b kämmen, die jeweils mit den Antriebsringen 5a, 5b verbunden sind.
Die Figuren 1, 3, 4 zeigen, daß für die Speisung der Elektromotoren 12a, 12b elektrische Kabel 22 angeordnet sind, die mit einem Hauptkabel 23 verbunden sind, das wiederum mit einem Bürstenstromabnehmer 24 verbunden ist.
Die Figur 3 zeigt auch schematisch Sensoren 25, die zusammen mit den Ausgleichsmassen 7a und 7b installiert sind und sich dazu eignen, den Kontakt zwischen diesen zuletztgenannten Massen zu überwachen und ein Stoppsignal an die Elektromotoren 12a, 12b zu übertragen.
Die Vorrichtung 1 funktioniert folgendermaßen.
Zuerst wird die Vorrichtung 1 koaxial einer sich drehenden Masse zugeordnet, z.B. der Schleifscheibe 9, und vorzugsweise wird sie im Innern dieser sich drehenden Masse untergebracht, um so angeordnet zu werden, daß ihre Schwerpunktebene 10 mit der mittleren Ebene der sich drehenden Masse, die ausgewuchtet werden soll, zusammenfällt.
Wenn die sich drehende Masse 9 bereits ausgewuchtet ist, dann bleiben die Ausgleichsmassen 7a und 7b hinsichtlich der zentralen Achse 8 einander diametral entgegengesetzt angeordnet.
Die Fliehkräfte sowohl der Ausgleichsmassen 7a und 7b als auch der sich drehenden Masse befinden sich in der gleichen Ebene und weisen deshalb eine resultierende Kraft und ein Moment auf, die gleich Null sind.
Wenn die sich drehende Masse 9, wie es normalerweise vorkommt, eine Unwucht aufweist, dann erhält die Antriebseinrichtung 11 entsprechende Signale, die mit Hilfe der Antriebselemente 12a, 12b, mit Hilfe der Übertragungselemente 13a und 13b und mit Hilfe der Antriebsringe 5a, 5b bewirken, daß sich die Ausgleichsmassen 7a und 7b in Richtung auf die unwuchtige Arbeitsstellung drehen.
Wenn die Ausgleichsmassen 7a und 7b in der passenden Arbeitsstellung positioniert sind, erzeugen sie eine resultierende Fliehkraft, die dazu geeignet ist, die Unwucht der sich drehenden Masse zu beseitigen.
Die maximale Winkelrotation der Ausgleichsmassen kann einen Wert erreichen, der dazu geeignet ist, den reziproken Kontakt eben dieser Ausgleichsmsassen zu erlauben, und in diesem Fall sperren die Sensoren 25 die Elektromotoren 12a und 12b in der Annäherungsrichtung dieser Ausgleichsmassen, um auf diese Art und Weise gefährliche Überhitzungen zu vermeiden.
Wenn die Vorrichtung 1 nicht im Innern der sich drehenden und auszuwuchtenden Masse angeordnet werden kann, bewirken die Fliehkräfte, die dadurch entstehen, daß sich die Vorrichtung 1 und die sich drehende Masse nicht in der gleichen Ebene befinden, ein Moment, das sich von Null unterscheidet. Aber die Position der Ausgleichsmassen 7a, 7b bleibt durch das Zusammenfallen der Ausgleichsmittelpunkte in der gleichen Schwerpunktsebene gekennzeichnet, und deshalb ist die Vorrichtung 1 zweckmäßig darin, daß ihr eigenes Unwuchtmoment nicht zu dem Moment addiert wird, das notwendigerweise bei dieser außen angebrachten Art vorhanden ist.
Die Erfindung erzielt wichtige Vorteile.
Tatsächlich ist die Vorrichtung perfekt ausgewuchtet, aber außerdem ist ihre Struktur noch einfach und zeigt die Fähigkeit, auch hohe Unwuchtzustände zu korrigieren, wenn die Ausgleichsmassen so angeordnet sind, daß sie sich einander gegenüberliegen. Außerdem weist die Vorrichtung eine minimale radiale Abmessung auf, und es besteht die Möglicheit, mehr oder weniger schwere Ausgleichsmassen anzuordnen, ohne die Gesamtabmessungen dieser Vorrichtung in der radialen Richtung zu vergrößern, wodurch die Längsabmessungen verändert werden.
Außerdem ist die Konstruktion der Auswuchtvorrichtung einfach, da die Ausgleichsmassen, die im gleichen Abstand von der zentralen Achse 8 angeordnet sind, exakt identisch zueinander ausgelegt werden können.

Claims

1. Dynamische Auswuchtvorrichtung für eine sich drehende Masse, vor allem für Schleifscheiben, die in die sich drehende Masse eingeführt werden soll, mit: einem Stützgehäuse (2), das eine zentrale Achse (8) aufweist, zumindest einem Paar von Ausgleichsmassen (7a, 7b), die mit dem Stützgehäuse (2) in Eingriff stehen und hinsichtlich dieses Stützgehäuses (2) beweglich sind, und Antriebseinrichtungen (11), die für die Handhabung der Ausgleichsmassen (7a, 7b) geeignet sind,

- wobei die Ausgleichsmassen (7a, 7b) eine Entwicklungsrichtung parallel zu der zentralen Achse (8) und einen Abschnitt senkrecht zu der Entwicklungsrichtung aufweisen, der mit einem Teil des Raumes in Eingriff steht, der hinsichtlich der zentralen Achse (8) winkelförmig begrenzt ist,

- und wobei die Antriebseinrichtung (11) dazu geeignet ist, jede dieser Ausgleichsmassen (7a, 7b) in Winkelrichtung hinsichtlich der zentralen Achse (8) ausgehend von den Auswuchtpositionen zu verschieben, in denen die Ausgleichsmassen (7a, 7b) hinsichtlich der zentralen Achse (8) diametral entgegengesetzt zueinander liegen,

- dadurch gekennzeichnet, daß:

- das Stützgehäuse (2) koaxiale Endabschnitte (3a, 3b), die Zonen maximaler radialer Abmessungen der Vorrichtung in einer Richtung transversal zu der zentralen Achse (8) bilden, und einen zentralen Abschnitt (3c) umfaßt, der sich koaxial zwischen den Endabschnitten (3a, 3b) befindet,

- und daß jede dieser Ausgleichsmassen (7a, 7b) drehbar von dem zentralen Abschnitt (3c) gehalten wird und von den Endabschnitten (3a, 3b) flankiert wird,

- wobei die Ausgleichsmassen (7a, 7b) Ausgleichsmassenmittelpunkte aufweisen, die alle in einer gleichen Schwerpunktsebene (10) orthogonal zu der zentralen Achse (8) liegen, sich radial zwischen dem mittleren Abschnitt (3c) und der sich drehenden Masse (9) befinden, und eine maximale radiale Abmessung aufweisen, die nahe den maximalen radialen Abmessungen der Endabschnitte (3a, 3b) liegt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Antriebseinrichtung (11) Antriebselemente (12a, 12b) umfaßt, die in dem zentralen Abschnitt (3c) untergebracht sind und im wesentlichen entlang der zentralen Achse (8) ausgerichtet sind, wobei Antriebsringe (5a, 5b) drehbar auf dem Stützgehäuse (2) gelagert und mit den Ausgleichsmassen (7a, 7b) verbunden sind, und Übertragungselemente (13a, 13b) in den Endabschnitten (3a, 3b) untergebracht sind und die Antriebselemente (12a, 12b) mit den Antriebsringen (5a, 5b) verbinden, wobei jede der Ausgleichsmassen (7a, 7b) eigenen Antriebseinrichtungen (11) zugeordnet ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Übertragungseinrichtung (13a, 13b) aus Zahnradantrieben aufgebaut ist, die Kupplungen zwischen Zahnrädern (15, 18) und Schnekkenschraubengetrieben (14, 17) umfassen, wobei die Übertragungselemente (13a, 13b) zusammen mit den Antriebsringen (5a, 5b) einige Zähne (20) aufweisen, die in Innenzahnräder (21) eingreifen, die koaxial zu den Antriebsringen (5a, 5b) sind und damit verbunden sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2, bei der die Antriebseinrichtung (11) außerdem Sensoren (25) umfaßt, die sich in Verbindung mit den Ausgleichsmassen (7a, 7b) befinden und dazu geeignet sind, die Kontakte zwischen den zuletzt genannten Massen zu überwachen.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, bei der die Schwerpunktsebene (10) eine mittlere Ebene des Stützgehäuses (2) ist.