DE4124392C2 - Umlaufbiegeprüfmaschine zum Einleiten eines Biegemomentes in einen Prüfling - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Umlaufbiegeprüfmaschine zum Einleiten eines umlaufenden Biege­ momentes in einen Prüfling gemäß dem Oberbegriff des Hauptanspruches.

Eine solche Umlaufbiegeprüfmaschine ist aus der GB 1 438 200 bekannt. Bei dieser Maschine sind das Unwuchtgewicht und das Ausgleichgewicht an der gleichen Welle angeordnet. Die beiden Gewichte sind, in Längsrichtung der Welle betrachtet, im Abstand I₁ voneinander in unterschiedlichen Ebenen angeordnet. Durch diese Anordnung ergibt sich, daß zwar bei einer Versetzung der beiden Gewichte um 180° und deren gleicher Masse die Radialkräfte null sind, jedoch ist das Maschinengestell immer noch mit einem Biegemoment belastet, und zwar mit dem gleichen, mit dem der Prüfling beaufschlagt wird. Dies ist nachteilig.

Daneben sind z. B. aus der DE 37 16 215 C2 oder der DE 33 21 827 C1 weitere Umlaufbiege­ prüfmaschinen bekannt. Bei diesen Maschinen wird das Umlaufbiegemoment durch ein rotie­ rendes Unwuchtgewicht erzeugt. Das Unwuchtgewicht ist an einem senkrecht verlaufenden Wellenteil angeordnet. Das eine Ende des Wellenteiles ist mit der Antriebswelle eines Elek­ tromotors und das andere Ende fest mit dem Prüfling verbunden. Der Prüfling ist fest am Ma­ schinengestell angeordnet. Die Einleitung eines Biegemomentes in den Prüfling erfolgt durch das Wellenteil, in welches das Umlaufbiegemoment durch das an seinem einen Ende ange­ ordnete, rotierende Unwuchtgewicht eingeleitet wird. Die durch dieses Unwuchtgewicht ent­ stehenden Kräfte werden in das Maschinengestell bzw. Fundament eingeleitet. Dadurch wer­ den Maschinenschwingungen hervorgerufen, die den Betriebsbereich solcher Prüfmaschinen erheblich einschränken.

Aufgabe der Erindung ist es, eine gattungsgemäße Umlaufbiegeprüfmaschine so auszugestal­ ten, daß die bei der Erzeugung der Umlaufbiegebeanspruchung entstehenden Unwuchtkräfte auf ein Minimum reduziert bzw. ganz vermieden werden.

Diese Aufgabe ist durch die im Hauptanspruch angegebene Erfindung gelöst. Die Unteran­ sprüche stellen vorteilhafte Weiterbildungen dar.

Zur Folge dieser Ausgestaltung ist eine Umlaufbiegeprüfmaschine verwirklicht, welche den Einsatz von hohen Biegemomenten erlaubt. Dies ist durch die Anordnung eines Ausgleichge­ wichtes in der Rotationsebene des Unwuchtgewichtes und die unmittelbare Lagerung am Ma­ schinengestell erreicht. Das Ausgleichgewicht rotiert mit der gleichen Geschwindigkeit und um die gleiche Rotationsachse wie das Unwuchtgewicht. Aufgrund derartiger Anordnung der bei­ den Gewichte wirken während deren Rotation die verursachten Fliehkräfte genau in entge­ gengesetzter Richtung, wodurch sie sich bei gleichen Beträgen, welche durch einfache Kon­ struktionsmaßnahmen realisiert werden können, aufheben. Es findet ein Fliehkraftausgleich statt, wodurch das Maschinengestell keine Schwingungsanregung in radialer Richtung erfährt.

Das Ausgleichsgewicht ist vorteilhafterweise auf einer fliegend und konzentrisch zu der An­ triebswelle gelagerten Hohlwelle angeordnet. Der Innendurchmesser der Hohlwelle ist so ge­ wählt, daß er die radiale Auslenkung der Antriebswelle der Maschine erlaubt.

Die Hohlwelle ist fest mit der Antriebswelle verbunden, welche Verbindung die gleiche Umdre­ hungszahl beider Wellen garantiert.

Gemäß der Ausgestaltung nach Anspruch 4 ist das Ausgleichsgewicht an einem Innenring ei­ nes Lagers, das in der Rotationsebene des Unwuchtgewichtes konzentrisch zu dessen Lage­ rung angeordnet ist, befestigt. Dabei ist das Lagergehäuse des Ausgleichsgewichtes mit dem Maschinengestell verbunden.

In einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß das Ausgleichsgewicht so ange­ ordnet ist, daß seine drehzahlabhängige Auslenkung möglich ist. Eine Auslenkung des Un­ wuchtgewichtes bewirkt eine Radienänderung, d. h. eine Änderung der Fliehkraft und dadurch ist bei fester Anordnung des Ausgleichsgewichtes ein exakter Fliehkraftausgleich nur für eine bestimmte Drehzahl der Maschine gegeben. Wo ein absolut exakter Fliehkraftausgleich bei je­ der Drehzahl stattfinden soll, bewirkt die Anordnung des Ausgleichsgewichtes derart, daß eine drehzahlabhängige Auslenkung möglich ist, einen exakten Fliehkraftausgleich. Vorteilhaft ist, wenn das Ausgleichsgewicht dabei radial und axial geführt ist. Die Auslenkung des Aus­ gleichsgewichtes kann vorteilhafterweise durch ein Federelement realisiert sein.

In den Zeichnungen ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Es zeigen:

Fig. 1 einen Schnitt durch die erfindungsgemäße Umlaufbiegeprüfmaschine mit der Anord­ nung des Ausgleichsgewichtes auf einer Hohlwelle;

Fig. 2 einen Schnitt durch eine andere Variante der Anordnung des Ausgleichsgewichtes;

Fig. 3 eine Draufsicht auf die Ausführungsform der Fig. 2.

Die Umlaufbiegeprüfmaschine weist einen Elektromotor 1, eine Antriebswelle 2, ein Wellenteil 3, einen Prüfling 4, ein Unwuchtgewicht 5, ein Ausgleichsgewicht 6 sowie ein Maschinenge­ stell 7 auf. Das Ausgleichsgewicht 6 ist an einem Tragarm 8 befestigt, welcher mit einer Rechtecknabe 9 fest verbunden ist. Die Rechtecknabe 9 befindet sich auf dem unteren Ende einer fliegend gelagerten Hohlwelle 10. Die Hohlwelle 10 ist konzentrisch zu der Antriebswelle 2 angeordnet, über die die Umlaufbiegeprüfmaschine von dem Elektromotor 1 angetrieben wird. Die Hohlwelle 10 ist über Wälzlager 11, die am Außendurchmesser der Hohlwelle 10 befestigt sind, im Lagergehäuse 12 drehbar gelagert angeordnet. Das Lagergehäuse 12 ist mit zwei Lagerböcken 13 am Maschinengestell 7 befestigt. Somit ist das Ausgleichsgewicht 6 unmittelbar am Maschinengestell 7 gelagert. Die Hohlwelle 10 und die Antriebswelle 2 sind an ihren oberen Enden über einen Flansch 14 fest miteinander verbunden, so daß sich das Aus­ gleichsgewicht 6 bei jedem Betriebszustand um den Winkel von 180° versetzt zu dem Un­ wuchtgewicht 5 der Prüfmaschine befindet. Das Ausgleichsgewicht 6 rotiert mit der gleichen Winkelgeschwindigkeit wie das Unwuchtgewicht 5 um die gleiche Achse, die Achse A-A der Prüfmaschine. Aufgrund dieser Anordnung wirken die vom Unwuchtgewicht 5 und dem Aus­ gleichsgewicht 6 verursachten Fliehkräfte genau in entgegengesetzter Richtung. Sind die Be­ träge der Fliehkräfte gleich, so erfährt das Maschinengestell 7 bzw. das Maschinenfundament durch den stattgefundenen Fliehkraftausgleich keine Schwingungsanregung.

In Fig. 2 ist eine andere Lagervariante des Ausgleichsgewichtes 6 dargestellt. Das Aus­ gleichsgewicht 6 ist am Innenring eines Lagers 15 befestigt, das in der Rotationsebene des Unwuchtgewichtes 5 konzentrisch zu dessen Lagerung 16 angeordnet ist. Dieses Lager 15 ist in einem Lagergehäuse 17 angeordnet, das mit dem Maschinengestell 7 fest verbunden ist. Das Unwuchtgewicht 5 der Prüfmaschine befindet sich bei dieser Ausführungsform zwischen zwei Führungen 18, die fest mit dem Lagerinnenring 15a verbunden sind, so daß sich dieser und das um den Winkel von 180° versetzte Ausgleichsgewicht 6 mit der gleichen Winkelge­ schwindigkeit wie das Unwuchtgewicht 5 drehen. Auch bei dieser Ausführungsform werden al­ so die auf das Maschinengestell 7 wirkenden Fliehkräfte ausgeglichen. Die Führungen 18 für das Unwuchtgewicht 5 sind so ausgestaltet, daß sie im Betrieb die radiale und axiale Auslen­ kung desselben nicht behindern. Zwischen dem Lagerinnenring 15a und dem Unwuchtgewicht 5 besteht ein freier Raum 19 für die Auslenkung des Unwuchtgewichtes 5 bei Betrieb der Um­ laufbiegeprüfmaschine.

Claims (6)

1. Umlaufbiegeprüfmaschine zum Einleiten eines umlaufenden Biegemomentes in einen Prüfling, welches durch ein rotierendes, drehbar gelagertes und an dem dem Prüfling abge­ wandten Ende eines Wellenteiles angeordnetes Unwuchtgewicht erzeugt und über das Wellenteil in den Prüfling eingeleitet wird und der Prüfling einerseits fest mit dem Wel­ lenteil und andererseits fest mit dem Maschinengestell verbunden ist, und mit einem um die gleiche Rotationsachse und mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Un­ wuchtgewicht rotierenden, um 180° zu diesem versetzt angeordneten Ausgleichsge­ wicht, wobei eine Antriebswelle der Maschine gleichzeitig die beiden Gewichte antreibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (6) in der Rotationsebene des Unwuchtgewichtes (5) angeordnet und unmittelbar am Maschinengestell (7) gelagert ist.

2. Umlaufbiegeprüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus­ gleichsgewicht (6) auf einer fliegend und konzentrisch zu der Antriebswelle (2) der Umlaufbiegeprüfmaschine gelagerten Hohlwelle (10) angeordnet ist.

3. Umlaufbiegeprüfmaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die An­ triebswelle (2) und die Hohlwelle (10) fest miteinander verbunden sind.

4. Umlaufbiegeprüfmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Aus­ gleichsgewicht (6) an einem Innenring eines Lagers (15) befestigt ist, das in der Rotati­ onsebene des Unwuchtgewichtes konzentrisch zu dessen Lagerung angeordnet ist und das ein Lagergehäuse (17) aufweist, das mit dem Maschinengestell (7) fest verbunden ist.

5. Umlaufbiegeprüfmaschine nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprü­ che, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgleichsgewicht (6) in radialer und axialer Richtung so angeordnet ist, daß eine drehzahlabhängige Auslenkung desselben er­ möglicht wird.

6. Umlaufbiegeprüfmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die dreh­ zahlabhängige Auslenkung durch ein Federelement realisiert ist, wobei das Aus­ gleichsgewicht (6) radial und axial geführt ist.