устройство для закрепления противовесов на роторах, в частности на шарнирных или карданных валах, и способ его осуществления

Формула изобретения

1. Устройство для закрепления противовесов на роторах (2) с несколькими уравновешивающими плоскостями, в частности на шарнирных или карданных валах, используемое преимущественно в балансировочном станке (1), который имеет, по меньшей мере, одно позиционируемое вдоль оси ротора цангообразное устройство (5), с помощью которого противовес размещен и закреплен по периферии ротора (2), отличающееся тем, что цангообразное устройство (5) выполнено с возможностью размещения в нем нескольких противовесов.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что цанговое устройство (5) содержит два плавающих в направлении подачи цанг цанговых узла (6, 7), которые имеют возможность перемещения до упора одного из них (6 или 7) в ротор (2) и что другой цанговый узел (7 или 6) может примыкать к ротору (2) в результате относительного перемещения к первому цанговому узлу (6 или 7).

3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что преимущественно нижний цанговый узел (7) содержит опорную деталь для размещения нескольких противовесов, способную перемещаться к этому узлу и поперечно продольному направлению ротора.

4. Устройство по п.3, отличающееся тем, что оба цанговых узла (6, 7) имеют возможность совместного перемещения в продольном направлении ротора.

5. Устройство по п.3, отличающееся тем, что опорная деталь имеет гнезда (7а, 7b, 7с) для противовесов в форме матрицы, расположенные поперечно продольному направлению ротора и вдоль его продольного направления.

6. Устройство по п.5, отличающееся тем, что опорная деталь и другой цанговый узел (6) имеют возможность перемещения по отношению друг к другу в продольном направлении ротора, а также преимущественно имеют возможность совместного перемещения поперечно продольному направлению ротора.

7. Устройство по п.2, отличающееся тем, что предпочтительно нижний цанговый узел (7) содержит гнезда (7а, 7b, 7с) для противовесов, расположенные одно за другим и поперечно продольному направлению ротора, которым соответствует в направлении цанговой подачи соответствующее количество ответных элементов (6а, 6b, 6с) на другом цанговом узле (6).

8. Устройство по п.2, отличающееся тем, что цангообразное устройство (5) выполнено в виде сварочного устройства с электродами на обоих цанговых узлах (6, 7).

9. Способ закрепления противовесов на роторах (2) посредством цангообразного устройства (5), в котором несколько противовесов размещают в этом устройстве, несколько противовесов перемещают поперечно продольному направлению ротора и в котором выбранный противовес размещают на балансировочном участке по периферии ротора и закрепляют.

10. Способ по п.9, отличающийся тем, что в цангообразном устройстве (5) предусмотрено наличие двух цанговых узлов (6, 7), установленных плавающими в направлении подачи цанг, и, что предпочтительно, на нижнем цанговом узле (7) размещают несколько противовесов.

11. Способ по п.10, отличающийся тем, что для размещения выбранных противовесов оба цанговых узла (6, 7) перемещают совместно поперечно продольному направлению ротора.

12. Способ по п.10, отличающийся тем, что при размещении выбранного противовеса одно из расположенных предпочтительно на нижнем цанговом узле (7) гнезд для противовесов перемещают поперечно продольному направлению ротора.

13. Способ по п.11, отличающийся тем, что для размещения выбранного противовеса цанговыи узел, не несущий противовесов, не перемещают поперечно продольному направлению оси ротора.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к устройству для закрепления противовесов на роторах с несколькими уравновешивающими плоскостями, в частности на шарнирных или карданных валах, используемому преимущественно на балансировочном станке и содержащему, по меньшей мере, одно позиционируемое вдоль оси ротора цангообразное устройство, с помощью которого противовес размещен и закреплен по периферии ротора, а также к способу закрепления противовесов на роторах с помощью цангообразного устройства.

Устройства и способы указанного типа применяются в серийном производстве для экономичной балансировки большого количества роторов с несколькими уравновешивающими плоскостями, например шарнирных или карданных валов.

Из DE 4440812 A1 известен способ расположения ротора, например карданного вала, на балансировочном станке, определения дисбаланса, его величины и углового положения, расположения и закрепления противовесов в уравновешивающих плоскостях карданного вала с помощью, по меньшей мере, одного цангообразного устройства балансировочного станка. Для этого противовес размещают на узле цангообразного устройства, который приводят в уравновешивающее положение, и поворачивают ротор на необходимый угол. Затем закрепляют противовес, например, посредством приклеивания или сварки. Для балансировки в нескольких уравновешивающих плоскостях предусмотрено отдельное цангообразное устройство для каждой из этих плоскостей. Вместо этого может быть предусмотрено только одно цангообразное устройство, подвижное продольно оси ротора и смещаемое в соответствующую уравновешивающую плоскость. Независимо от того, предусмотрено ли одно или несколько цангообразных устройств, при каждой операции балансировки проводится трудоемкое размещение противовеса на цангообразном устройстве, которое необходимо для данного уравновешивающего участка.

В основу изобретения положена задача обеспечить для устройства и способа указанного выше типа простое и дешевое применение необходимых противовесов.

Эта задача решается согласно изобретению в результате того, что в устройстве указанного выше типа цангообразное устройство выполнено с возможностью размещения в нем нескольких противовесов. Для закрепления посредством цангообразного устройства несколько противовесов перемещают поперечно продольному направлению ротора, выбранный противовес размещают и закрепляют по периферии ротора.

Благодаря изобретению простым способом возможно полностью автоматизировать балансировку, при которой все противовесы, предназначенные для полной балансировки ротора, закрепляют на роторе только с помощью одного цангообразного устройства без необходимости промежуточного оснащения противовесами. Это включает при необходимости также вторую дополнительную операцию по балансировке, проводимую в уравновешивающей плоскости ротора, смежной с продольной осью ротора. Предпочтительно, чтобы цангообразное устройство оснащалось противовесами только на одной соответствующей загрузочной позиции. Это может выполняться либо с помощью автоматического загрузочного приспособления, либо оператором. Частота и/или длительность операции оснащения уменьшается, в результате чего могут обслуживаться, например, два уравновешивающих станка для шарнирных или карданных валов одним оператором в чередующемся ритме. Это особенно имеет место в том случае, когда для оснащения нескольких уравновешивающих станков предусмотрена только одна загрузочная позиция, расположенная оптимально с точки зрения эргономики, например, между уравновешивающими станками или на их концах. Вследствие снижения конструкционных затрат благодаря применению только одного цангообразного устройства и упрощенному оснащению противовесами уменьшаются и издержки производства.

Конструктивно оптимальным является вариант выполнения изобретения, в котором при использовании цангообразного устройства для закрепления с двумя цанговыми узлами предпочтительно нижний цанговый узел содержит опорную деталь для расположения нескольких противовесов, способную смещаться к нижнему цанговому узлу и поперечно продольному направлению ротора, так как здесь могут применяться обычные салазки и необходимо перемещать лишь незначительные инерционные массы. Благодаря применению нижнего цангового узла в принципе можно отказаться от устройства для закрепления противовесов.

Очень простым является вариант выполнения изобретения, в котором оба цанговых узла могут совместно перемещаться вдоль оси ротора.

В варианте выполнения изобретения, в котором опорная деталь содержит гнезда для противовесов, расположенные в виде матрицы поперечно продольному направлению ротора, могут применяться противовесы разной формы и из разных материалов, например стальные листы или алюминиевые полосы для сварки. В результате возможно балансировать в смешанном режиме также роторы, различающиеся между собой формой и материалом изготовления. Установка, т.е. размещение и последующее закрепление противовесов, дополнительно упрощается в варианте выполнения, в котором опорная деталь и другой цанговый узел выполнены с возможностью смещения по отношению друг к другу вдоль продольного направления ротора и преимущественно совместного смещения поперечно продольной оси ротора, так как гнездо с выбранным противовесом и ответный элемент другого цангового узла могут быстрее устанавливаться друг против друга.

В другом предпочтительном варианте выполнения изобретения предусмотрено, чтобы преимущественно нижний цанговый узел содержал гнезда для противовесов, расположенные одно за другим и поперечно продольному направлению ротора, которым соответствуют в направлении подачи цанг соответствующее количество ответных элементов на другом цанговом узле. В результате каждому гнезду соответствует соосно противоположный ответный элемент и возможен выбор и приложение противовесов благодаря простому совместному смещению обоих цанговых узлов поперечно продольному направлению ротора без применения дополнительных подвижных элементов.

С помощью цангообразного устройства, выполненного в виде сварочного устройства, оба цанговых узла которого содержат электроды, может применяться точечная и рельефная сварки. Для алюминиевых материалов до настоящего времени применяется сварка в инертных газах с неплавким и плавким электродами, однако и здесь стало возможным применение рельефной сварки для предварительно отформованных листовых противовесов.

Особенно простым образом размещения противовесов является способ, в котором при использовании цангообразного устройства с двумя цанговыми узлами несколько противовесов располагают преимущественно на нижнем цанговом узле. Они могут быть захвачены и через опорную деталь смещены по направлению к нижнему цанговому узлу или вместо этого непосредственно на нижнем цанговом узле расположены таким образом, что их перемещение происходит совместно с этим узлом.

При использовании способа неподвижного размещения противовесов на нижнем цанговом узле ответные элементы предусмотрены в количестве, соответствующем количеству противовесов на верхнем цанговом узле, и оба цанговых узла перемещаются совместно и поперечно продольному направлению ротора, а после размещения выбранного противовеса этот противовес и соответствующий противоположно расположенный ответный элемент перемещаются к периферии ротора до упора и закрепляются.

При размещении, сопровождающемся смещением опорной детали, выбранный противовес располагают напротив единственного ответного элемента на верхнем цанговом узле и закрепляют. При наличии только одного ряда противовесов, расположенных на опорной детали поперечно продольному направлению ротора, опорная деталь смещается на нижнем цанговом узле только поперечно продольному направлению ротора, при этом имеется в виду только размещение в уравновешивающей плоскости.

Если противовесы расположены в несколько последовательных рядов по продольному направлению ротора, т.е. в виде матрицы на опорной детали на нижнем цанговом узле, то в предпочтительном способе верхний цанговый узел, который не несет противовесов, не перемещается при установке выбранного противовеса, т.е. сохраняет свое положение напротив балансировочного участка. При размещении выбранного противовеса опорная деталь может смещаться поперечно продольному направлению ротора и вдоль нее. Однако может быть также предусмотрено, чтобы ответные элементы были расположены на верхнем цанговом узле в поперечном направлении в количестве, соответствующем количеству противовесов одного ряда нижнего цангового узла, и чтобы происходило смещение опорной детали по продольной оси ротора на нижнем цанговом узле и совместное смещение нижнего и верхнего цанговых узлов в поперечном направлении. Наконец, возможно еще одно расположение ответных элементов на верхнем цанговом узле в продольном направлении ротора, количество которых соответствует количеству последовательно расположенных рядов противовесов на нижнем цанговом узле; в этом случае совместное смещение происходит в продольном направлении ротора, а смещение опорной детали на нижнем цанговом узле - в поперечном направлении.

В рамках изобретения предусмотрено расположение противовесов на верхнем цанговом узле или на верхнем и нижнем цанговых узлах.

Ниже изобретение поясняется подробнее с помощью примеров выполнения, изображенных на чертеже.

При этом изображено на:

фиг.1 - устройство для закрепления противовесов, вид сбоку;

фиг.2 - устройство на фиг.1, вид спереди;

фиг.3 - часть устройства на фиг.1;

фиг.4 - другой вариант выполнения части устройства на фиг.1.

На фиг.1 схематически показан балансировочный станок 1, в котором размещен подвергаемый балансировке ротор 2. Балансировочный станок 1 включает подробно не показанные опорные устройства для подвергаемого балансировке ротора 2, по меньшей мере, один привод вращения, датчики для регистрации вращения ротора 2 и вызванной дисбалансом вибрации, а также блок обработки результатов для определения дисбаланса ротора 2. Кроме того, в указанном станке 1 предусмотрено устройство 3 для закрепления противовесов в нескольких уравновешивающих плоскостях ротора 2. Устройство 3 имеет возможность перемещения в направлении "х" прямоугольной координатной системы, как это показано на фиг.2 двойной стрелкой "х", по закрепленному на раме балансировочного станка 1 направляющему рельсу 4 продольно оси ротора, которая согласно изображению на фиг.2 лежит в плоскости листа. Направляющий рельс 4 проходит в балансировочном станке по продольной оси ротора и смещен назад к оси ротора по отношению к стороне поста обслуживания. Следовательно, устройство 3 может перемещаться по направляющему рельсу 4 в разные уравновешивающие плоскости и затем блокироваться.

Кроме того, устройство 3 может перемещаться в направлении "у", как показано двойной стрелкой "у" на фиг.1, перпендикулярно оси ротора для размещения ротора 2 на опорах балансировочного станка 1 или его удаления. Для размещения или удаления ротора 2 устройство 3 перемещают со стороны поста управления на установленный со смещением направляющий рельс 4. Для закрепления противовесов после размещения ротора 2 устройство 3 снова отводят назад по оси ротора.

Устройство 3 содержит цангообразное устройство 5, посредством которого противовес размещаем и закрепляем в соответствующей выравнивающей плоскости по периферии ротора 2. Цангообразное устройство 5, как подробно показано на фигурах 3 и 4, содержит два цанговых узла 6, 7, расположенных плавающими по отношению друг к другу в отмеченном двойной стрелкой "z" направлении подачи цангового и перемещающихся относительно друг друга с помощью узла 8 подачи для увеличения или уменьшения расстояния между ними.

Для закрепления противовесов цангообразное устройство 5 вместе с его цанговыми узлами 6, 7 располагается по обеим сторонам ротора 2 с возможностью его частичного захвата таким образом, что направление подачи пересекает ось ротора. Цанговые узлы 6, 7 имеют возможность совместного перемещения посредством узла 8 подачи упора одного из этих узлов о периферию ротора, в изображенном примере выполнения, до упора верхнего цангового узла 6 в ротор 2. Как только верхний цанговый узел 6 будет прилегать к ротору 2, нижний цанговый узел 7 войдет в контакт с ротором 2 под действием силы реакции узла 8 подачи. Движение нижнего цангового узла 7 обеспечивается в этом случае плавающим в направлении "z" подачи цанг расположением цангообразного устройства 5 на опоре 12. Для компенсации своего веса цангообразное устройство 5 опирается на опору 12 преимущественно через пневматический цилиндр 9. Давление в цилиндре 9 поддерживается пониженным для компенсации веса. В нем может создаваться также полное давление в том случае, когда цангообразное устройство 5 необходимо поднять при отсутствующем роторе настолько, чтобы измерительные опорные стойки для размещения ротора могли переместиться в направлении "х".

Нижний цанговый узел 7 выполнен с возможностью захватывания нескольких противовесов.

В варианте выполнения на фиг.3 три гнезда 7а, 7b и 7с расположены одно за другим и поперечно продольной оси ротора 2, на нижнем цанговом узле 7 они способны совместно перемещаться посредством приводного устройства 11. Для совместного перемещения гнезда 7а, 7b и 7с могут быть расположены на детали 10, однако гнезда 7а, 7b и 7с имеют возможность перемещения одно за другим в направляющем профиле. Для приложения противовеса, расположенного в гнезде 7с, выбранного для данной уравновешивающей плоскости и соответствующего своей конфигурацией периферии ротора в этой уравновешивающей плоскости, гнезда 7а, 7b и 7с из показанного на фиг.3 расположения, при котором гнездо 7а соосно ротору, вместе перемещаются в изображенное на фиг.1 положение, в котором гнездо 7с с выбранным противовесом расположено соосно ротору. Затем цангообразное устройство 5 перемещается в направлении подачи до упора верхнего цангового узла 6 в ротор 2. После этого происходит подача нижнего цангового узла 7, при этом верхний цанговый узел 6 служит контропорой. Находящийся в гнезде 7с противовес прижимается к периферии ротора и закрепляется сваркой, причем верхний и нижний цанговые узлы 6, 7 служат в качестве электродов. После раскрытия цангообразного устройства 5 устройство 3 перемещается на следующую уравновешивающую плоскость и там устанавливается следующий противовес, причем перед каждой операцией установки противовеса ротор 2 поворачивается в уравновешивающее угловое положение, которое было определено на измерительной стадии. После установки противовесов во все уравновешивающие плоскости устройство 3 вместе с цангообразным устройством 5 отводится назад к направляющему рельсу 4, ротор 2 удаляется и вместо него в балансировочный станок поступает следующий подвергаемый балансировке ротор, определяется дисбаланс и проводится балансировка, как описано выше.

В варианте выполнения цангообразного устройства 5 на фиг.4 на нижнем цанговом узле 7 расположено три гнезда 7а, 7b, 7с, выполненные стационарными. Трем гнездам 7а, 7b, 7с нижнего цангового узла 7 соответствуют ответные элементы 6а, 6b, 6с верхнего цангового узла 6, расположенные соосно в направлении подачи цанг. Для установки противовеса, выбранного из трех предназначенных для соответствующей уравновешивающей плоскости противовесов, например противовеса гнезда 7а, на участке ротора с минимальным диаметром, показанном на фиг.4 штрихпунктирной линией, цангообразное устройство 5 полностью, т.е. нижний и верхний цанговые узлы 6, 7 вместе со стационарно расположенными на них гнездами 7а, 7b, 7с и ответными элементами 6а, 6b и 6с, смещается таким образом, что ротор 2 устанавливает между верхним ответным элементом 6а и нижним гнездом 7а соосно с ними. Затем происходит установка и сварка, как подробно описано выше.

В описанных вариантах выполнения противовесы выполнены в виде листовых противовесов, форма которых соответствует периферии ротора в соответствующей уравновешивающей плоскости. После балансировки ротора 2 цангообразное устройство 5 отводится на загрузочную позицию для заполнения гнезд 7а, 7b, 7с нижнего цангового узла 7 противовесами для нового подвергаемого балансировке ротора. Само собой разумеется, что при необходимости может быть предусмотрено более или менее трех одно за другим расположенных гнезд для противовесов.

В развитие изображенного на фиг.3 варианта выполнения может быть предусмотрено (без подробного пояснения), что в продольном направлении ротора последовательно расположены дополнительные ряды, например, из трех гнезд. В результате образуется в целом матричное расположение гнезд, причем последние целесообразно расположить на опорной детали, выполненной подвижной на нижнем цанговом узле. Такие гнезда, расположенные на опорной детали, подвижной как в направлении, поперечном продольной оси ротора, так и вдоль продольной оси, могут загружаться листовыми противовесами таким образом, чтобы, например, роторы разной конфигурации или из разного материала могли уравновешиваться в смешанном режиме. Для этого устройство располагают прежде всего в необходимой уравновешивающей плоскости и затем перемещают, например, опорную деталь вдоль продольной оси ротора и в соответствии с типом подвергаемого балансировке ротора до тех пор, пока тройной ряд соответствующих листовых противовесов не расположится в плоскости, в которой находится и ответный элемент верхнего цангового узла. Установка выбранного из этого тройного ряда листового противовеса производится, как подробно описано выше со ссылкой на фиг.3, при смещении опорной детали на нижнем цанговом узле.

Также может быть предусмотрено, чтобы на верхнем цанговом узле применялось количество отдельных ответных элементов, соответствующее количеству тройных рядов на нижнем цанговом узле, в результате чего для установки потребуется лишь перемещение опорной детали на нижнем цанговом узле в поперечном направлении, несмотря при этом на движение в направлении подачи цанг и перемещение устройства в соответствующую уравновешивающую плоскость. При таком варианте выполнения также значительно упрощается корректирующая балансировка посредством второй дополнительной операции балансировки, проводимой в уравновешивающей плоскости, непосредственно примыкающей по продольному направлению ротора, так как необходимо выбирать только другую пару "ответный элемент - тройной ряд".

Также само собой разумеется, что вместо описанного сварочного устройства или дополнительно к нему могут применяться также другие известные крепежные устройства, такие как устройства для клеевого крепления.

В объем изобретения входит также пространственное разделение устройства для закрепления противовесов и балансировочного станка в том случае, когда это оказывается оптимальным, например при использовании поточной линии. В этом случае ротор перекладывается из балансировочного станка в устройство, при этом передаются информация об обнаруженном дисбалансе и вытекающие отсюда балансировочные данные.