Auswuchtmaschine Die Erfindung betrifft eine Auswuchtmaschine zum Messen und Ausgleichen der Unwucht von Rotoren, insbesondere von Kurbelwellen, mit einem Gleitlager zur drehbaren Lagerung eines auszuwuchtenden Rotors und einer Versorgungsein- richtung zur Versorgung des Gleitlagers mit einem Fluid, wobei das Gleitlager eine Lagerschale mit hohlzylindrischer Lagerfläche aufweist, in der ein Rotor- abschnitt mit einer zylindrischen Gleitfläche gelagert ist In Auswuchtmaschinen sind für den auszuwuchtenden Rotor je nach dessen Ausgestaltung und Größe unterschiedliche Lagereinrichtungen zur rotierbaren Abstützung vorgesehen. Übliche Lagereinrichtungen sind beispielsweise Trag- rollenlager, bei denen der Rotor auf Paaren von Tragrollen aufgelegt wird. Bei leichten Rotoren werden Prismenlager aus unterschiedlichsten Materialien einge- setzt, wobei jedoch nur geringe Flächenpressungen zulässig sind. Bei leichten Rotoren kann eine aerostatische oder aerodynamische Lagerung vorgesehen werden. Bei hohen Drehzahlen und schweren Rotoren kommen in der Regel Gleitlager zum Einsatz, beispielsweise hydrostatische oder hydrodynamische Gleitlager. Dabei werden vielfach ähnliche oder gleiche Lager verwendet wie im Betriebszustand, die genau auf den Lagerzapfen des jeweiligen Rotors ausge- legt sind.

Bei einer aus US 1,486, 115 bekannten Auswuchtmaschine der eingangs ange- gebenen Art weist das Gleitlager zwei in einem Abstand voneinander angeord- neten, segmentförmige Lagerschalen auf, die auf einer Abstützung derart befe- stigt sind, daß sie begrenzte Schaukelbewegungen ausführen können. Die Lagerschalen haben in der Lagerfläche mündende Bohrungen, die über flexible Leitungen an ein Versorgungssystem zur Zuführung von unter einem Druck stehenden Öl angeschlossen sind. Bei Drehung des gelagerten Rotors wird zwi- schen diesem und den Lagerschalen ein keilförmiges Ölpolster gebildet, welches den Rotor trägt.

Eine Auswuchtmaschine mit flüssigkeitsversorgten Gleitlagern ist außerdem aus der Firmendruckschrift B 1420"Auswuchtmaschinen für Kurbelwellen"der Carl Schenck AG, Darmstadt, bekannt. Bei dieser Maschine werden die Gleitlager

beim Meßlauf durch gefiltertes Kühlmittel geschmiert, welches zum Kühlen des Ausgleichswerkzeuges beim Ausgleichsvorgang verwendet wird.

In Auswuchtmaschinen erfordern die bekannten mit Flüssigkeit versorgten Gleit- lager einen erheblichen baulichen Aufwand, da besondere Einrichtungen zum Spritzschutz und zur Abkapselung des Flüssigkeitsversorgungssystems gegen- über der Umgebung erforderlich sind.

Es ist auch bekannt, die Gleit-oder Lagerflächen von Gleitlagern aus kerami- schen Werkstoffen herzustellen. In DE 195 26 497 A1 ist beispielsweise ein Gleitlager mit keramischen Gleitkörpern zur Bildung eines hydrodynamischen Schmierflüssigkeitskeils und einer durch eine Keramikschicht gebildete Gegen- lauffläche bekannt. Weiterhin sind gesinterte Verbundwerkstoffe zur Bildung von Gleitlagerpaarungen bekannt, wobei die Verbundwerkstoffe ein ausreichend großes Porenvolumen zur Speicherung von Öl zur Lagerschmierung dienen, ver- gleiche DE 38 22 919 A1, DE 42 14 877 A1. Bei den bekannten Keramiklagern oder Sinterlagern bestehen die zusammenwirkenden Gleitflächen der Lagerpart- ner jeweils aus dem gleichen oder gleichartigen Material.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Auswuchtmaschine der eingangs genannten Art zu schaffen, die einfach aufgebaut und dadurch kostengünstig herstellbar ist und die sich durch hohe Meßgenauigkeit auszeichnet.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist bei der Auswuchtmaschine nach der Erfindung das Gleitlager mit einer Lagerschale aus einem harten Keramikmaterial versehen, und die Versorgungseinrichtung zur Versorgung des Gleitlagers mit einem Fluid ist für die Zufuhr von minimalen Mengen des Fluids, insbesondere eines Aero- sols oder Ölaerosols, ausgelegt.

Die erfindungsgemäße Ausgestaltung sieht vor, daß anstelle eines z. B. bei der Einlagerung von schweren Rotoren und hohen Drehzahlen üblicherweise ver- wendeten hydrodynamischen Gleitlagers ein mit einer minimalen Fluidmenge versorgtes Gleitlager mit einer harten, verschleißfesten Keramiklagerschale mit geringer Freßneigung zum Einsatz kommt. Überraschenderweise hat sich her- ausgestellt, daß bei einer harten und glatten Keramik-Lagerschale eine sehr geringe Versorgungsmenge zu einer sicheren Schmier-und Kühlmittelversor-

gung ausreicht. Das Lager wird hierbei im Mischreibungsgebiet betrieben, es kommt also nicht zu einer vollständigen Trennung der Oberflächen von Rotor- zapfen und Lagerschale. Tribologisch besonders günstig ist die Kombination von metallischem Rotorzapfen und keramischer Lagerschale. Sie verhindert zuver- lässig adhäsiven Verschleiß ("Fressen"), obwohl die Lagerfläche mit einer mini- malen Schmiermittelmenge versorgt wird. Durch die Erfindung kann die Versor- gungseinrichtung für Schmier-und Kühlmittel auf ein einfaches Minimalmengen- system reduziert werden und die Probleme, insbesondere hinsichtlich der Umweltfreundlichkeit, die bei einer hydrodynamischen Flüssigkeitsschmierung auftreten, werden vermieden.

Die Versorgungsmenge für ein Gleitlager nach der Erfindung liegt im Bereich von wenigen Millilitern pro Stunde, wogegen bei z. B. hydrodynamischen Gleitlagern Mengen im Bereich von Litern pro Minute erforderlich sind. Bei einer Flüssig- keitsschmierung sind üblicherweise spezielle Betriebsmittelvorschriften des Anwenders zu beachten, die von Anwender zu Anwender oder auch fallweise differieren können, was bei der erfindungsgemäßen Versorgung in vorteilhafter Weise entfällt. Darüber hinaus entfallen die Probleme, insbesondere die Umwelt- probleme, die beim Einsatz von Ölen als Betriebsflüssigkeiten im Hinblick auf Brand-, Explosions-und Emissionsschutz oder auf Gewässerschutzvorschriften bestehen. Die Erfindung stellt damit ein umweltfreundliches Arbeiten sicher.

Besonders vorteilhaft ist im Hinblick auf die erzielbare Auswuchtgenauigkeit, daß ein Benässen des Rotors mit Schmier-und Kühlflüssigkeit, das insbesondere bei nicht rotationssymmetrischen Rotoren wie Kurbelwellen zu Verfälschungen des Meßergebnisses führt, sicher unterbunden ist. Vorteilhaft in Hinblick auf die erzielbare Auswuchtgenauigkeit ist ferner, daß die Lagersteifigkeit nicht durch einen Flüssigkeitsfilm und damit auch durch die Winkelgeschwindigkeit des Rotors beeinflußt wird. Außerdem kann eine Kosteneinsparung dadurch erzielt werden, daß die Versorgung z. B. mit Aerosol leicht an die unterschiedlichen Arbeitsbedingungen anpaßbar ist.

Als Aerosol wird vorteilhafterweise ein Ölaerosol eingesetzt, wobei mikroskopisch fein in Luft zerstäubtes Öl der Schmierzone zugeführt wird und dort die Schmie- rung und gegebenenfalls auch die Kühlung bewirkt. Da ein äußerst feiner Ölne- bel erzeugt wird, ist eine sparsame Verwendung von Öl sichergestellt. Das Aero-

sol kann aber auch Stoffe oder Zusatzstoffe aufweisen, die beispielsweise eine nicht haftende Festkörperschmierung erlauben oder die Einfluß auf eine homo- gene Vernebelung des Aerosols nehmen können.

Bei einer Ausgestaltung der Erfindung, bei der eine Aerosolapplikation innerhalb des Lagerbereichs der Lagerschale vorgesehen ist, können vorteilhaft Bauteile einer hydrodynamischen oder hydrostatischen Lagerung weiterhin verwendet werden. Dies ist auch bei Tropfapplikation möglich. Darüber hinaus sind die Lagerschalen durch das Einblasen des Aerosols vor Verunreinigungen geschützt oder lassen sich dadurch oder durch Einblasen von Luft bei Bedarf leicht säu- bern.

Eine besonders einfache Ausgestaltung sieht vor, daß die Fluidapplikation an der freiliegenden, nicht von der Lagerschale umgebenen Oberfläche des Rotorab- schnitts erfolgt. Bei einer Sprühapplikation kann die Austrittsöffnung einer Zer- stäubereinrichtung und bei einer Tropf-Applikation der Tropfenauslaß optimal positioniert werden. Die Sprühapplikation kann vorteilhaft durch einen bevorzugt zu Beginn des Meßlaufs vorgenommenen kurzen Sprühstoß erfolgen.

Um die Prozeßsicherheit des Gleitlagers der erfindungsgemäßen Auswuchtma- schine zu gewährleisten kann nach einem weiteren Vorschlag der Erfindung eine Temperaturüberwachung des Gleitlagers bzw. einer Lagerschale desselben vorgesehen sein. Ein eventuelles Versagen der Minimalmengenschmierung äußert sich aufgrund der zunehmenden Reibung zwischen Lagerschale und Rotorzapfen in einem Temperaturanstieg und kann daher durch die Temperatur- überwachung frühzeitig erkannt und zur Einleitung von Gegenmaßnahmen genutzt werden.

Bei einer Auswuchtmaschine mit einer Station, bei der der Rotor zwischen Meß- vorgang und Ausgleichsvorgang nicht umgelagert wird, kann die Austrittsöffnung z. B. einer Zerstäubereinrichtung oder einer Tropfeinrichtung in vorteilhafter Weise beim Meßvorgang an der Lagerstelle zwecks Lagerschmierung und Küh- lung und beim Ausgleichsvorgang zur Kühlung und Schmierung des Aus- gleichswerkzeugs positioniert sein. Da bei einer solchen Maschine mehrere Applikationsstellen zu versorgen sind, kann dadurch auf einfachste Weise ein sparsamer Verbrauch des Kühl-und Schmiermittels sichergestellt werden.

Um die Lagerstellen und die Ausgleichsstellen getrennt und zeitlich nacheinan- der z. B. mit Aerosol versorgen zu können, können bewegbare Versorgungslei- tungen vorgesehen werden, die sich an der jeweiligen Applikationsstelle positio- nieren lassen. Es können auch Versorgungsleitungen zu jeder Applikationsstelle vorgesehen sein, die zu-und abschaltbar ausgebildet sind.

Wenn nur bestimmte, aber auch wenn gleichzeitig alle Applikationsstellen mit z. B. Aerosol versorgt werden, ergibt sich der gravierende Vorteil einer"trocke- nen"Auswuchtmaschine, bei der Verkleidungen oder Auffangbehälter zum Schutz gegen z. B. Spritzflüssigkeit oder abtropfende Flüssigkeit entfallen kön- nen. Mit der Erfindung wird erstmals eine"trockene"Ausbildung der Fluidschmierung sowohl beim Unwuchtmeßvorgang als auch beim Ausgleichsvorgang erreicht.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden nachfolgend näher beschrieben. Es zeigen Figur 1 eine Schnittdarstellung einer erfindungsgemäßen Lagereinrichtung und Figur 2 eine erfindungsgemäße Unwuchtmeß-und-ausgleichsvorrichtung in Seitenansicht.

Die schematisch in Fig. 1 dargestellte Lagereinrichtung weist ein Gleitlager 1 für den Rotor 2, eine für die Zufuhr von Minimalmengen ausgelegte Fluidversor- gungseinrichtung 3, eine Steuereinrichtung 4 sowie einen Druckmittelanschluß 5 auf. Die Lagereinrichtung ist Teil einer in Fig. 2 schematisch dargestellten Unwuchtmeß-und-ausgleichsvorrichtung für den Rotor 2, in die der Rotor 2 mit seinen Lagerstellen 10,11 in zwei als Lagerständer 8,9 ausgebildeten Lagerein- richtungen eingelagert ist. Zum Auswuchten werden in bekannter Weise der Rotor 2 in Rotation versetzt, die Unwuchtschwingungen aufgrund der zu beseiti- genden Unwucht gemessen und ausgewertet und der Rotor 2 in vorher bestimmten Ausgleichsebenen 12,13 durch Materialentfernung an den Aus- gleichsstellen ausgewuchtet.

Die Lagereinrichtungen weisen Lagerschalen 6 auf, die den die Lagerstellen 10, 11 aufweisenden Lagerzapfen des Rotors 2 angepaßt sind. Die Lagerschale 6 hat zur Aufnahme des Lagerzapfens eine hohlzylindrische Ausnehmung 7 mit einer taschenförmigen Vertiefung 20 zur Applikation des Aerosols oder von Luft zum Durchblasen der Lagerstelle. Die taschenförmige Vertiefung 20 steht über eine Steuereinrichtung 4 in Form eines Wegeventils entweder mit dem Druck- mittelanschluß 5 oder der Minimalmengen-Fiuidversorgungseinrichtung 3 in Verbindung oder ist abgesperrt. Die Lagerschale 6 besteht aus zwei selbstaus- richtenden Lagerelementen aus sehr hartem Keramikmaterial und hat eine sehr glatte Lagerfläche. Die Schmiegung zwischen der Lagerschale 7 und dem Rotor 2 ist möglichst optimal.

Die Fluidversorgungseinrichtung 3 ist als Aerosol-Zerstäubereinrichtung ausge- bildet. Die Fluidversorgungseinrichtung 3 kann auch alternativ oder zusätzlich zur Abgabe von Minimalmengen eines Fluids an eine Tropfeinrichtung oder zur Ver- sorgung eines in seinem Volumen mit Fluid getränkten Schmierkörpers, der periodisch mit dem Rotorabschnitt 2 in Kontakt gebracht wird, ausgebildet sein.

Mit der Aerosol-Zerstäubereinrichtung wird beispielsweise Öl in Luft äußerst fein zerstäubt und so einer Austrittsöffnung in der taschenförmigen Vertiefung 20 der Lagerschale 6 zugeführt. Die Aerosol-Zerstäubereinrichtung steht dazu mit dem Druckmittelanschluß 5 für Druckluft und über die Steuereinrichtung 4 während der Rotation des Rotors 2 in der Meßphase mit der taschenförmigen Vertiefung 20 in Verbindung, wie dies der linke Abschnitt der Steuereinrichtung 4 schema- tisch wiedergibt. In Versuchen hat sich überraschend herausgestellt, daß schon kleine Aerosolmengen im Bereich von etwa 1 bis 100 ml/h auch beim Aus- wuchten schwerer Rotoren mit hohen Drehzahlen vollkommen ausreichen, um eine Beschädigung von Lagerflächen und eine übermäßige Erwärmung sicher zu verhindern ; hierzu ist lediglich zu Beginn des Meßlaufs ein Aerosol-Sprühstoß von ca. 1 Sekunde Dauer ausreichend. Der Druckmittelanschluß kann bei Bedarf, wie schematisch im rechten Abschnitt der Steuereinrichtung 4 wiedergegeben, direkt mit der taschenförmigen Vertiefung 20 zwecks Säuberung der Lagerstelle durch Durchblasen von Luft verbunden sein ; die Aerosolzufuhr ist dann unter- bunden. Die Säuberung der Lagerstelle kann jedoch auch mittels Aerosol vorge- nommen werden.

Zur Überwachung der Betriebstemperatur ist an der Lagerschale 7 ein Tempe- ratursensor 21 angebracht, der durch eine Leitung 22 mit der Maschinensteue- rung verbunden ist. Überschreitet die Betriebstemperatur des Lagers einen vor- gegebenen Grenzwert, so kann dadurch die sofortige Zuführung einer zusätzli- chen Fluidmenge zur Schmierung des Gleitlagers ausgelöst werden. Bei weite- rem Temperaturanstieg kann auch die Stillsetzung des Rotors veranlaßt werden.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Unwuchtmeß-und-ausgleichseinrichtung einer Auswuchtmaschine weist zur drehbaren Einlagerung des Rotors 2 zwei Lagerständer 8, 9 mit Lagerschalen 6 auf, die wie in Fig. 1 ausgebildet sind, und hat ein Schmier-und Kühlmittelversorgungssystem, das über Anschlüsse 30,30' mit einer Minimalmengen-Fluidversorgungseinrichtung zur Lieferung eines Aero- sols verbunden ist. Die Minimalmengen-Fluidversorgungseinrichtung entspricht prinzipiell der unter Bezugnahme auf Fig. 1 beschriebenen Einrichtung. Zum Ausgleich der ermittelten Unwucht sind Ausgleichswerkzeuge 32 vorgesehen, mit denen an den Ausgleichsstellen in den Ausgleichsebenen 12, 13 Rotormate- rial entfernt wird.

Das Schmier-und Kühlmittelversorgungssystem hat zwei Leitungssysteme 31 und 31'zur Versorgung unterschiedlicher Applikationsstellen. Mit dem Leitungs- system 31'werden die Lagerstellen 10 und 11 mit Aerosol versorgt, während das Leitungssystem 31 den Ausgleichsstellen und den Ausgleichswerkzeugen 32 und 33 Aerosol zuführt. Die Austrittsöffnungen der Versorgungsleitungen des Leitungssystems 31'sind nahe den nicht von den Lagerschalen 6 umgebenen Rotorabschnitten der Lagerstellen 10,11 angeordnet, während die Austrittsöff- nungen der-Versorgungsleitungen des Leitungssystems 31 nahe den Aus- gleichsebenen des Rotors 2 angeordnet sind.

Die Austrittsöffnungen der Versorgungsleitungen des Leitungssystems 31'kön- nen alternativ innerhalb der Lagerschalen 6 liegen, wie dies in Fig. 1 dargestellt ist.

Zwecks sparsamer Verwendung des Aerosols können die Versorgungsleitungen so geschaltet werden, daß während der Meßphase nur die Lagerstellen 10,11 mit Aerosol versorgt werden. Es hat sich herausgestellt, daß ein kurzer Aerosol- Sprühstoß zu Beginn des Meßlaufs ausreichend ist. Während des Ausgleichs-

vorgangs, bei dem der Rotor 2 stillsteht, wird ausschließlich die Ausgleichsstelle mit Aerosol versorgt, an der der Ausgleichsvorgang abläuft.

In einer nicht näher dargestellten Ausführungsform der Erfindung ist vorgesehen, daß das Leitungssystem 31 eine bewegbare Versorgungsleitung aufweist, die mit ihrer Austrittsöffnung jeweils an der Ausgleichsstelle positioniert wird, an der der Ausgleichsvorgang vorgenommen wird.

In einer weiteren Ausführungsform kann vorgesehen werden, daß nur ein Lei- tungssystem mit zwei bewegbaren Versorgungsleitungen vorgesehen ist, die jeweils entweder den beiden Lagerstellen 10,11 oder den beiden Ausgleichsstel- len zugeordnet werden und die in der Meßphase beide Lagerstellen 10,11 und beim Ausgleichsvorgang nur diejenige Ausgleichsstelle mit Aerosol versorgen, an der der Ausgleichsvorgang aktuell vorgenommen wird.

Mit der Erfindung wird es erstmals möglich, Auswuchtmaschinen, die aufgrund von Lagerschmierung und Werkzeugkühlung typischerweise mit Handhabungs- und Entsorgungseinrichtungen für Schmier-und Kühlmittel versehen sind, "trocken"auszuführen. Damit kann auf alle Maßnahmen verzichtet werden, die dem Schutz vor bzw. dem Sammeln von Spritzflüssigkeit oder abtropfender Flüssigkeit dienen. Das Auswuchtergebnis wird nicht von Flüssigkeitsansammlungen auf Bereichen des Rotors beeinflußt, was zu höherer Genauigkeit führt.