Master: Was ist das, wofür sinnvoll?

Diese Wissenssammlung rund um das Auswuchten ist umgezogen und wird hier nicht mehr gepflegt. Falls Sie mit den aktuellen Versionen arbeiten wollen, dann folgen Sie bitte hierher: https://pmb-bobertag.de/auswucht-guide/

Master?

Besonders bei der Serienwuchtung immer wieder auftauchende Fragen:

  • Was ist ein Master?
  • Wozu verwendet man einen Master?
  • Welche Eigenschaften sollte der Master haben?
  • Brauche ich einen Master? Wie viele?

Das ist ein vieldiskutiertes Thema, das wir individuell mit Ihnen besprechen werden und auf Ihre Prozesse in der Produktion abstimmen werden. Zu diesen grundlegenden Fragen erhalten Sie hier grundlegende Antworten.

Was ist ein Master? Wozu verwendet man ihn?

Auswuchten basiert auf Schwingungsanalyse. Aus den Schwingungen berechnen die Algorithmen der Auswuchtsoftware, durch welche Veränderungen am Werkstück dieses mit weniger Schwingungen läuft – was ist zu tun um es auszuwuchten.

Die Kalibrierung des Prüfstands auf das Werkstück wird mit dem Master durchgeführt. Für das 2-Ebenenwuchten werden 3 Testläufe gemacht. 1x ohne Testmasse, 1x Testmasse auf Ebene 1, 1x Testmasse auf Ebene 2. Damit kann danach eine Unwuchtmessung auf Knopfdruck gemacht werden. Diese Kalibrierung ist einfach und in wenigen Minuten durchführbar.

PMB Auswuchtanlagen können auf unterschiedliche Werkstücke eingerichtet werden. Hierzu sind Auflagerungen, Anschläge, Antriebe… einzurichten.

Mit dem Master kann die Einrichtung („Rüsten“) immer wieder identisch vorgenommen werden. Hat man bei wechselnden Serien einen Master in der Schublade, kann man diesen jederzeit zur Einrichtung verwenden und hat damit immer ein identisches Einrichtteil verfügbar.

All das kann bei geringen Stückzahlen oder der Wuchtung von Prototypen auch ohne Master gemacht werden. In einer Serienproduktion ist der Master aber die Basis für die Qualitätssicherung, da dann immer identisch eingerichtet und kalibriert wird.

Mit dem Master wird in Zyklen („alle 100 Stück“) die Anlage überprüft. Es wird zwischen der Wuchtung der Serienteile der Master aufgenommen und vermessen. Die Werte des Masters müssen dann in einem erlaubten Bereich liegen, ansonsten ist die Anlage zu überprüfen.

Welche Eigenschaften sollte der Master haben?

Er sollte mittlere Eigenschaften haben. Also möglichst in der Mitte aller Toleranzen der Fertigung liegen. Kein ausgesucht perfektes Teil und kein ausgesucht schlechtes Teil, ein typisches Werkstück.

Er sollte möglichst gut ausgewuchtet sein. Gezielte Unwucht können Sie dann definiert mit Testmassen (Kalibriergewichten) aufbringen.

Er sollte an den Wuchtebenen Möglichkeiten zum Anbringen definierter Kalibriermassen haben. Also z.B. Gewindebohrungen für Madenschrauben. Der Radius des Schwerpunkts dieser Kalibriergewichte darf dabei vom späteren Wuchtradius abweichen, das wird in der Auswuchtsoftware beachtet. Die Ebene („der Ort“) sollte möglichst identisch sein.

Brauche ich einen Master? Wie viele?

Wenn Sie Serienwuchtungen machen, ist der Einsatz von Mastern sehr empfehlenswert. Es ist ein QS Werkzeug, mit dem Sie einen wichtigen Schritt zur Sicherstellung konstanter Qualität ermöglichen. Für die Abnahmeprüfungen einer Maschine ist er letztlich auch für uns als Maschinenhersteller wertvoll, da wir am Master die Qualität der Maschine zeigen.

→ Ob Sie einen Master verwenden wollen, entscheiden Sie. Wir empfehlen es.

→ Falls Sie keinen Master verwenden wollen/können, können Sie auch mit Serienteilen kalibrieren und die Qualität in vergleichbaren Tests sicherstellen. Wie das geht besprechen wir mit Ihnen spätestens bei der Schulung bei Inbetriebnahme der Anlage in Ihrem Haus.

Falls Sie sich für den Einsatz von Mastern entscheiden, empfehlen wir mehr als einen zu haben. Ich persönlich empfehle gerne 3 Stück:

  • Master 1
    Liegt an der Anlage und wird vom Bediener verwendet, um bei Schichtbeginn und in Zyklen die Anlage zu überprüfen.
  • Master 2
    Ist bei der QS oder dem Maschineneinrichter, die damit umrüsten und Prozessfähigkeit überprüfen.
  • Master 3
    Ist als Reserve gelagert.

 

Montage-Toleranzen und Unwucht beim Auswuchten und im Betrieb –> Lassen Sie sich beraten!

Wir von PMB sind mehr als einfach nur Lohnwuchter und Hersteller von Auswuchtsystemen und Maschinen. Wir haben sehr viel Erfahrung mit den Anforderungen an rotierende Bauteile und werden Sie gerne dabei unterstützen mit individuell angepassten Methoden die Qualität Ihrer Produkte zu sichern.

In diesem Artikel beschreibe ich, an einem realen Auftrag der Lohnwuchtung, was ich damit meine. Es geht um ein Schwungrad als Energiespeicher einer Anlage. Dieses sollte gegenüber der beim Hersteller sonst üblichen Wuchtgüte G6,3 auf G2,5 gewuchtet werden, damit die Anlagen spürbar ruhiger laufen. Die Schwungscheibe können Sie sich als einfache Stahlscheibe mit folgenden Eckdaten vorstellen:

Da = Außendurchmesser = 240 mm
Di = Durchm. der Aufnahmebohrung der Welle = 48 mm
T = Dicke der Scheibe = 20 mm
Dw = Wuchtdurchmesser für die Massenkorrektur = 200 mm
m = Masse der Scheibe = 7,15 kg
n = Betriebsdrehzahl = 1.500 U/min
Passung auf der Antriebswelle im Produkt H7/h9

Mit diesen Angaben rechnen wir nun die Aufgabenstellung nach.

Wie können wir sicherstellen, dass Sie den gewünschten Effekt in Ihrer Anlage feststellen?

Wir stellen uns ein paar Fragen und sprechen mit Ihnen darüber.

Passt die Montagetoleranz zur geforderten Wuchtgüte?

Aus der Passungsbezeichnung ergibt sich ein max. Durchmesserdifferenz zwischen Welle und Schwungscheibe von 0,087 mm und damit eine max. Exzentrizität von 0,044 mm. Das sind durchaus vernünftige Werte, woraus sich aber ergeben:

U = 314,6 gmm Unwucht
u = 3,146 g Unwuchtmasse
G = 6,92 mm/s Wuchtgüte.

Selbst bei einer auf „0“ gewuchteten Schwungscheibe, kann diese nach der Montage wieder eine Wuchtgüte von G = 6,92 zeigen. Darauf werden wir Sie ansprechen, denn wir sollen ja auf G = 2,5 wuchten und das passt nicht zusammen. Wenn Sie uns dann bestätigen, dass das beachtet wurde, ist alles prima – falls nicht, unterstützen wir Sie dabei Ihr Ziel zu erreichen.

Können wir die Schwungscheibe so aufspannen, dass wir G = 2,5 zuverlässig und reproduzierbar erreichen?

Eine kritische Frage, die sich viele andere Lohnwuchter unserer Erfahrung nach nicht stellen.

Ja, wir können das. Über unsere Spannmethoden, Überprüfungsverfahren, das Umschlagverfahren und unser Know-How können wir sicher stellen, dass die Schwungscheibe unsere Lohnwuchtung mit G = 2,5 verlässt.

Was wäre unsere Anregung in diesem Fall?

Verlässt die Scheibe unsere Lohnwuchtung mit G = 2,5, dann würde aufgrund der Toleranz der Bohrung die Schwungscheibe, auf eine perfekte Welle (gibt es leider nicht) montiert, eine Wuchtgüte von G = 4,5 haben. Auf der laut Spezifikationen vorgesehenen Welle wird die Scheibe sogar G = 9,42 haben. Falls Sie das beachtet haben, ist alles i.O.

Soll die Scheibe auch eingebaut in die Anlage G = 2,5 haben, dann schlagen wir vor über die Montagepassung nachzudenken. Wenn möglich enger wählen, wenn das nicht geht kann evtl. über einen zentrierfähigen Spannsatz montiert werden. Wenn wir statt auf G = 2,5 auf „0“ wuchten, kommen Sie damit bei höherem Aufwand in die richtige Richtung. Ist die Laufruhe in der Anlage dann noch nicht da wo sie sein soll, dann können wir den Rest der Wuchtung als Betriebswuchtung im eingebauten Zustand machen. Oder wir zeigen Ihnen, wie Sie das mit einem Auswuchtsystem von uns selbst erledigen können.

Falls die Laufruhe sehr hohe Priorität hat und damit die Betriebsauswuchtung ohnehin durchgeführt wird, empfehlen wir die Wuchtung der Scheibe gemäß der Spezifikationen auf G = 2,5. Der Rest der Laufruhe wird dann nach Bedarf mit der Betriebswuchtung eingestellt. Mit unseren Auswuchtsystemen können Sie das komfortabel erreichen.

Sie sehen: Es gibt mehrere Optionen. Wir würden diese mit Ihnen besprechen, damit wir gemeinsam den besten Weg festlegen können.

Übrigens: Je schneller drehend, umso kritischer. Die 1.500 U/min aus dem Beispiel sind ja noch recht moderat.

Rechnet man z.B. mit dem Verdichterrad eines Turbos (30 Gramm, 220.000 U/min, perfekt auf „0“ gewuchtet) und einer angenommenen Exzentrizität aus der Montage von 0,001 mm, ergeben sich:

U = 0,03 gmm
G = 23
F = 15,9 N Unwuchtkraft!

Zur Erinnerung: Wir gehen von einem perfekt gewuchteten VR aus, das auf ±0,001 mm exakt auf die Welle gesetzt wird! Und selbst wenn man sich einbildet es so exakt aufsetzen zu können und die Mutter so mild und perfekt passend anzuziehen, entsteht für einen Turbo erhebliche Unwucht. Der Turbo wird also pfeifen und muss mit einer Betriebsauswuchtung ruhig gestellt werden.

Auch in diesem Beispiel sind wir von PMB die richtigen Ansprechpartner. Wir wuchten Verdichterräder, sodass man später mit dem Turbo auf Drehzahl gehen kann. Und sichern dann mit Betriebsauswuchtungen der Turbos in unseren Anlagen deren Laufverhalten. Und Sie können Anlagen für diese Aufgaben von uns erwerben.

Kennzahl: Unwucht U und Unwuchtmasse u

Nur um sicher zugehen: Die Unwucht U (Großbuchstabe) ist etwas anderes als die Unwuchtmasse u (Kleinbuchstabe).

Die intuitivste Kennzahl für den Unwuchtzustand eines Rotors ist die Unwuchtmasse u. Mit der Angabe u = 1 Gramm ist direkt klar, dass an einer Stelle des Rotors 1 Gramm zuviel oder zuwenig ist. Leider hat diese direkte Angabe der Unwuchtmasse einen Nachteil: Sie führt leicht zu Missverständnissen. Denn die Wirkung dieser Masse hängt vom Radius ab, auf dem sie sitzt. Je weiter außen am Rotor, desto größer die Fliehkraft und damit die Wirkung. Also sollte man dem Kollegen statt „mach mal 1 Gramm weg“ besser sagen „mach mal 1 Gramm auf dem Radius 100 mm weg“.

Und genau dafür gibt es die Angabe der Unwucht U=u*r. Sagen Sie nun dem Kollegen „mach mal 100 g*mm weg“, dann bohrt er eben 1 Gramm auf 100 mm Radius oder 2 Gramm auf 50 mm Radius weg.

Empfehlung: Wenn beim Radius Interpretationsspielraum ist, dann unbedingt in Unwucht [gmm] kommunizieren. In unserer Lohnwuchtung ist das aus gutem Grund die übliche Einheit.

Falls Sie mehr über U <-> u wissen wollen, dann schauen Sie mal hier rein.

Wie ändert sich die Genauigkeit der Winkelangabe für die Auswuchtanweisung mit der Drehzahl?

Kommt darauf an 😉

Genauer gesagt: Es kommt darauf an, ob Sie mir konstanter Festdrehzahl oder mit variabler Drehzahl („Rampenwuchten„) auswuchten.

Wuchten mit Festdrehzahl

In diesem Fall ist immer mit möglichst genau der Drehzahl auszuwuchten, mit der die Kalibrierung durchgeführt wurde. Je näher die Auswuchtdrehzahl und die Kalibrierdrehzahl liegen, umso genauer wird die Unwuchtmasse und deren Winkel berechnet.

Wie groß der Abstand zwischen Auswuchtdrehzahl und Kalibrierdrehzahl sein darf, wird praktisch ermittelt. Bei unserem Auswuchtsystem stellen Sie beispielsweise auf Dauermessung und variieren langsam die Drehzahl – Sie sehen dann direkt im Polardiagramm die Veränderung des Messwertes.

Übrigens: Falls Sie einen Prüfstand von uns haben, dann haben Sie mit sehr hoher Wahrscheinlichkeit auch unsere Antriebssteuerung eingebaut. Damit können Sie die von Ihnen erlaubte Drehzahlabweichung im Bereich „Arbeitsvorbereitung“ eingeben. Das System startet die Messung dann sobald der erlaubte Drehzahlbereich erreicht ist. In unseren Schulungen und im Consulting unterstützen wir Sie gerne bei der Ermittlung der erlaubten Drehzahlabweichung.

Wuchten im Rampenverfahren, also bei beschleunigendem
oder auslaufendem Rotor

Hier liegt für jede Drehzahl eine optimale Kalibrierung vor. Egal welche Drehzahl Sie verwenden, die Winkelangabe bleibt hochgenau.

Allgemein: Die passende Auswuchtdrehzahl

Es ist sinnvoll vor einer Wuchtung zu überprüfen, ob man bei der gewählten Drehzahl in oder in der Nähe einer Resonanz ist. Denn in diesem Fall macht man sich die Wuchtung unnötig schwer und muss die Drehzahl unnötig genau einhalten. Auch dieses Thema wird in unseren Anwenderschulungen vermittelt.

Breite der Nullmarkierung und Drehzahl

Die Frage nach der Genauigkeit der Winkelangabe für die Wuchtkorrektur wird uns gerne im Zusammenhang mit der Breite der Nullmarkierung gestellt. Falls Sie auch in diese Richtung denken, dann schauen Sie bitte in diesen Artikel rein.

Wenn ich eine Serie wuchte, was ist zu beachten?

Unser Auswuchtsystem wird sehr gerne für die Prototypenwuchtung in Entwicklungsabteilungen und ebenso in der Produktion für die Serienwuchtung verwendet. Beides kennen wir aus unserer PMB-Lohnwuchtung und von den vielen Systemen bei den Anwendern unserer Technologie. Was dabei auffällt:

Die Anforderungen in der Produktionsumgebung sind in vielen Dingen sehr ähnlich zu der Laborarbeit – Genauigkeit und deren Überprüfbarkeit, Flexibilität, einfache Bedienung, das wird in beiden Bereichen gewünscht und bereit gestellt. Natürlich wünschen sich Anwender bei der Serienwuchtung eine Automatisierung wiederkehrender Aufgaben, das ist keine Überraschung.

Interessanter wird es mit dem Thema…

Überprüfbarkeit und Reproduzierbarkeit

Die Überprüfbarkeit der Ergebnisse eines hochpräzisen Auswuchtsystems ist immer wieder ein wichtiges Thema in den Gesprächen mit unseren Kunden. Denn geometrische DImensionen eines Bauteils können einfach nachgemessen werden, die Unwucht nur auf einer Auswuchtanlage. Und da jeder Hersteller solcher Anlagen diesen bestimmte Eigenschaften mitgibt, ist ein direkter Vergleich der Ergebnisse schwierig.

Wie man die Ergebnisse im Einzelfall überprüft führt hier zu weit – dieses Thema gehen wir gerne in unseren Anwenderschulungen an. Denn darin können wir gezielt auf die passenden Vorgehensweisen eingehen. Für die Serienwuchtung ist zusätzlich wichtig:

  • Kalibrierservice für die Elektronik nutzen
    Die verwendeten Gerätschaften sollten regelmäßig (z.B. jährlich) überprüft werden. Wer ISO9001 zertifiziert ist, ist ohnehin dazu angehalten.
    Unsere Messelektronik (PMB-BALANCER…) wird bei der Kalibrierung komplett überprüft und mögliche Einflüsse der Elektronik auf das Ergebnis werden ausgeglichen.
  • Statistiken nutzen, „Augen offen halten“, Kennzahlen verfolgen
    Die statistische Auswertungsfunktion unserer Auswuchtsoftware hilft systematische Abweichungen zu verfolgen. Nimmt die mittlere Eingangsunwucht zu, dann ist das ein wichtiger Hinweis für die vorangehenden Produktionsschritte. Nimmt die Anzahl der Massenkorrekturen je Bauteil zu, dann ist auch das ein Hinweis, das etwas aus dem Ruder läuft. Schulen Sie die Bediener darin sich veränderndes Verhalten der Rotoren nicht einfach hinzunehmen, sondern zu überprüfen und zu melden. Legen Sie einfache Kennzahlen fest, die dem Bediener und Ihnen helfen, ungewollte Zustände rechtzeitig zu erkennen.
  • Kalibrierung regelmäßig kontrollieren
    Das Auswuchten ist immer ein vergleichender Arbeitsschritt. Über die Kalibrierung mit Testmassen wird mit einem Master für die Software ein Zusammenhang zwischen gemessenem Schwingungsbild und Unwuchtzustand hergestellt. Unsere Systeme führen Sie in einfach verständlicher Weise durch den kurzen Prozess der Unwuchtkalibrierung. Diese Kalibrierung wird dann für alle nachfolgenden Werkstücken verwendet und man geht davon aus, dass sich diese auf der Anlage identisch wie der Master verhalten.
    Bei der Serienanwendung empfehlen wir mehrere Master zu haben und diese bei der Kalibrierung miteinander zu vergleichen. Gilt jede Kalibrierung jedes Master auch für die anderen Master, können Sie loslegen. Und um Sicherheit zu schaffen, können wir bei PMB für jeden dieser Master Referenzwerte bestimmen.Sehr wichtig:
    Behandeln Sie Master sorgfältig und speichern Sie nach der Kalibrierung die aktuellen Werte des Masters ab. Legen Sie einen Überprüfungszyklus fest (z.B. alle 10 /100/1000 Werkstücke), in dem der Master zur Vermessung erneut aufgenommen wird. Sind die Werte innerhalb der Toleranz zur Kalibrierung, dann kann die Serie weiterlaufen, ansonsten liegt eine zu ergreifende Maßnahme an.
  • Prozesse davor/danach stabil halten
    Laufen die Prozesse vor dem Auswuchten aus dem Ruder, wird das häufig erst beim Auswuchten bemerkt, denn hier laufen viele der Rotoren das erste mal im Produktionsprozess. Stellt man also beim Auswuchten Abweichungen fest und mit dem Master ist bei einer Überprüfung alles in Ordnung, dann schauen Sie sich unbedingt die Prozesse vor dem Auswuchten an. Wenn Sie beispielsweise auf eine rechnerische Restexzentrizität von wenigen Nanometern auswuchten, dann kann eine Kleinigkeit in der Dreherei in der Auswuchterei zu Auffälligkeiten führen.
  • Dokumentieren Sie!
    Führen Sie im Sinne der Nachverfolgbarkeit Seriennummern ein und speichern Sie zu jedem Wuchtobjekt den Auswuchtverlauf. Dann können Sie im Fall der Fälle nachträglich wertvolle Hinweise zu Ihrem Prozess finden.
  • Pflegen Sie die Mechanik
    Unsere Prüfstände sind robust aufgebaut. Gehen Sie bitte sorgfältig damit um, reinigen Sie regelmäßig oder besser noch nach Bedarf, dann bleibt der Verschleiß gering. Und wenn ein Verschleißteil an seine Grenze kommt, dann tauschen Sie es aus. Abgelaufene Schuhe tauschen Sie ja auch aus ohne Ihre Beine in Frage zu stellen.

Da Auswuchtsysteme meist nur durch sich selbst überprüfbar sind, sind QM und QS in der Auswuchtserie unverzichtbar. Wie Sie das effizient und sicher organisieren, werden wir gerne gemeinsam festlegen – unsere Schulungen und das Consulting leisten das. Das Thema ist komplex und wir unterstützen Sie gerne darin.

Ist eine schwarze oder eine reflektierende Null-Markierung besser?

Die Phasengeber des hochpräzisen Auswuchtsystems PMB-CAROBA stellen sich im Zusammenspiel mit der CAROBA-Auswuchtsoftware in weiten Bereichen selbst ein, sodass ein stabiles und gutes Drehzahl- und Phasensignal abgeleitet werden kann. Wie ja schon in anderen Artikeln (siehe Inhaltsverzeichnis) geschrieben, verwendet unser System ja einen schwarzen oder weißen Strich, um die Phaseninformation zu bekommen.

Wie der aufmerksame Leser ja schon gemerkt hat, geht es in diesem Blog sehr oft um Fragen, die ich während meiner Seminare zuverlässig gestellt bekomme. Hier geht es um die Antwort zu: Wenn ich einen Strich aufbringen soll – ist eine schwarze oder eine reflektierende Null-Markierung besser?

Die einfache und schnelle Antwort:

Nehmen Sie einen schwarzen Edding, machen Sie einen Strich mit einer Mindestbreite → In den meisten Fällen ist das Thema damit vom Tisch.

Die Antwort mit ein wenig Hintergrundwissen:

Die Anwender unsere Auswuchtsystems setzen am liebsten unsere optischen Phasengeber ein, also den Lasertaster (einstellbare Empfindlichkeit, hoher Arbeitsabstand) und den Kontrasttaster (Empfindlich mit Teach-In, kleiner Arbeitsabstand). Beide optischen Taster brauchen einen möglichst guten Kontrast zwischen Strich und unmarkiertem Material.

  • Ist die Oberfläche also z.B. metallisch glänzend, dann werden sie mit einem schwarzen Strich sehr gute Ergebnisse erzielen.
  • Ist die Oberfläche metallisch matt, z.B. Gussoberflächen, funktionieren helle und dunkle Markierungen gleich gut, versuchen Sie zuerst einen schwarzen Strich.
  • Ist die Oberfläche sehr dunkel, z.B. schwarzer Kunststoff oder schwarz eloxiertes Aluminium, ist eine helle Markierung empfehlenswert.

Weitere Tips für Leute, die sich gerne viele Gedanken machen:

  • Reflektion vs. Streulicht:
    Für die erste Einstellung ist grundsätzlich der senkrechte Einfall des Tasterlichtes auf die Oberfläche zu empfehlen. Bei spiegelnden Oberflächen funktioniert das manchmal nicht zuverlässig, da generell zu viel Licht reflektiert wird und damit der Einstellbereich der Phasengeber verlassen wird.
    Nutzen Sie in diesem Fall das Streulicht des Striches! Lassen Sie den Lichttaster schräg auf die Oberfläche leuchten, wird auf unmarkierter Fläche das Licht vom Empfänger weg gespiegelt, die unmarkierte Fläche sieht also für den Lichttaster schwarz aus. Der Strich macht einen höheren Streulichtanteil und sieht für den Lichttaster also weiß aus – das funktioniert sehr oft auch bei schwarzen Strichen!
  • Gewicht:
    Wir wollen ja die Unwucht messen, also eine Ungleichverteilung von Gewicht bezogen auf die tatsächliche Drehachse. Damit sollte also eine Markierung auf dem Rotor möglichst leicht sein.
    Ein schwarzer Edding auf Farbstoffbasis (normaler Edding) ist sehr leicht.
    Ein Marker auf Pigmentbasis wiegt schon etwas mehr.
    Ein Marker auf Lackbasis ist für präzise Wuchtungen kleiner Rotoren bereits zu schwer.
    Aufkleber als Markierung (Isoband, Aluklebeband, Etiketten…) sind häufig noch schwerer als Marker auf Lackbasis.
    → Bei leichten Rotoren sollte auch die Markierung leicht sein. Besonders, wenn die Markierung auf großen Durchmessern aufgetragen wird.
  • Verschmutzungen:
    Falls Sie einen schwarzen Marker verwenden, ist es hilfreich, wenn der unmarkierte Bereich möglichst sauber ist. Bereits ein öliger Fingerabdruck, auch wenn er nicht schwarz aussieht, vermindert die Reflektion erheblich und kann daher zu Fehlinterpretationen („doppelte Drehzahl…“) führen. Halten Sie den Rotor sauber.

Und als abschließender Absatz: Diese Fragen wurden bisher immer vor dem ersten Einsatz des Systems gestellt. Haben die Anwender ein paar mal das System für verschiedene Aufgaben eingerichtet, kommen diese Fragen nicht mehr. Denn es ist in der Praxis tatsächlich recht einfach.

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Hat die Breite der Markierung einen Einfluss? Führt eine besonders schmale Markierung zu besonders genauen Messungen?

In unseren Schulungen und Lehrgängen fällt mir immer wieder auf, dass eine auf den ersten Blick ganz einfache Sache viele Fragen aufwerfen kann. Intuitiv machen sehr viele Teilnehmer den Strich der Markierung für den Phasengeber so schmal wie möglich. Und fragen dann: Muss ich die Markierung eigentlich so schmal wie möglich machen, um ganz genau auszuwuchten?

Wie immer zuerst die kurze Antwort für Anwender des PMB Auswuchtsystems CAROBA-BALANCER:

Nein, die Strichbreite hat nur minimalen Einfluss auf die Genauigkeit des Auswuchtsystems, solange der Strich breit genug ist, um überhaupt vom Phasengeber erkannt zu werden (dazu gleich mehr). Eine breite Markierung ist in aller Regel sogar von Vorteil.

Wie breit muss meine Markierung denn mindestens sein?

Das hängt von der Rotorgeschwindigkeit (Drehzahl), der Lichtschranke und davon, wo Sie den Rotor markieren können (an welchem Durchmesser), ab. Solange die Breite der Markierung nicht winzig im Vergleich zum Rotorumfang ist und der Rotor nicht rasend schnell dreht, ist in der Regel alles prima. Für die Anwender, die den Grenzbereich ausloten wollen oder müssen, die z.B. mit großen Rotoren bei sehr hohen Drehzahlen wuchten müssen, gebe ich hier Formeln zur Berechnung der Mindeststrichbreite an.

Mindeststrichbreite für den Lasertaster des Auswuchtsystems PMB CAROBA:

Trigger Formel Laser

 

 

Mindeststrichbreite für den Kontrasttaster des Auswuchtsystems PMB CAROBA:

Trigger Formel Kontrast

 

 

b = Breite des Striches [mm]
fDreh = Drehfrequenz der Spindel [1/s]
d = Durchmesser, auf dem sich der Strich befindet [mm]
π ≈ 3,14

Beispielrechnung
Wir machen zur Veranschaulichung eine Beispielrechnung für der Kontrasttaster mit folgenden Rotordaten:
Unser Rotor wird sich beim Auswuchten mit 60.000 U/min drehen. Das entspricht 1.000 Hz:

fDreh = 1.000 1/s

Unsere Markierung ist 10 mm von der Mitte der Rotationsachse entfernt, also auf einem Durchmesser von 20 mm:

d = 20 mm

Wir setzen ein:

Trigger Formel Strichbreite

 

 

Aufgerundet kommt man so auf einen Wert von 7 mm als absolutes Minimum, das entspricht ca. 1/9 des Umfangs – schmaler darf der Strich nicht sein. In der Praxis würde man hier einfach eine Breite von 20 mm (1/3 Umfang) wählen, um locker über den 7 mm zu liegen.

Richtlinien für die optimale Markierungsbreite

  • Je kleiner der Durchmesser ist, auf dem Sie markieren können, umso schmaler kann der Strich sein.
  • Je schneller der Rotor dreht, umso breiter muss der Strich sein
  • Lieber ein bischen zu breit als zu schmal
  • Aber: Wenn die Markierung merklich Masse auf den Rotor bringt übertreiben Sie es nicht mit der Breite. Schauen Sie bei Bedarf nach einem anderen Markierer. Ein Lack-Edding macht merklich schwere Striche, ein normaler Edding-Marker macht leichte Striche.

Wo ist die Null der Winkelzählung? Am Anfang, in der Mitte, am Ende der Markierung?

Auch das sind sehr häufig in Lehrgängen gestellte Fragen:

  • Wenn die Nullmarkierung („Triggerstrich“) verwendet wird, um die Winkellage der Unwucht zu berechnen, muss ich den Triggerstrich dann genau auf meine gewünschte „Null“ setzen?
  • Und wenn ich es ganz genau machen will: Ist dann in Drehrichtung die vordere oder hintere Kante der Markierung die „Null“? Oder die Mitte des Strichs?

Die kurze Antwort für Anwender des PMB Auswuchtsystems: Wo die „Null“ Ihres Rotors ist, legen Sie bei der Kalibrierung fest. Wo die Triggermarkierung ist, ist dabei in sehr vielen Fällen völlig unerheblich.

Das klingt paradox, wo doch nach der Markierung der Ort der Unwucht berechnet wird. Daher erkläre ich hier kurz die Hintergründe, deren Verständnis die Sache enorm erleichtert. Wie angedeutet, gilt das Folgende für das PMB-CAROBA, ob andere Hersteller es auch so flexibel und einfach gelöst haben, will ich hier nicht beurteilen.

Wohin kann ich den Nullpunkt der Winkelzählrichtung auf meinem Rotor legen?

Wohin sie wollen, beliebig auf dem Rotor.

Es bietet sich an einen vorhandenen Nullpunkt (Werkzeugpunkt, Körnung, Beschriftung, Passfedernut…) weiter zu nutzen. Die Messung wird damit zurückverfolgbar und kann zu beliebigen Zeitpunkten mit identischen Festlegungen wiederholt werden.

Sie legen den Nullpunkt bei der Kalibrierung fest, dazu jetzt mehr.

Nullpunkt wird bei Kalibrierung festgelegt!

Der Nullpunkt wird nicht durch die Triggermarkierung, sondern durch die Angabe des Winkels zwischen Kalibriergewicht und Triggermarkierung bei den Kalibrierläufen festgelegt. Das versteht man am schnellsten durch Unterscheidung folgender zwei Fälle:

  • Triggerstrich dort, wo „Null“ sein soll:
    So mache ich es immer, denn es ist am einfachsten. Einfach den Triggerstrich dahin machen, wo die Null sein soll. Beim Kalibrieren bringen Sie dann das Testgewicht „am Strich“ an, geben seine Position mit 0° ein und fertig. Beim Auswuchten werden die Winkel also ab Strich gezählt.
  • Kalibriermasse gegenüber Nullmarkierung verdreht:
    Das kommt beispielsweise vor, wenn man die Kalibriermassen nicht an einer bereits an einem Rotor vorhandenen Null anbringen kann, häufig bei Turboladern. Damit entstehen 2 weitere Fälle:

    • Triggerstrich soll die Null sein:
      Bringen Sie das Kalibriergewicht an und geben Sie in der Software den Winkel zwischen Triggerstrich und der Kalibriergewicht an. Damit rechnet die Software diese Verdrehung heraus und die Auswuchtanweisungen beziehen sich damit direkt auf die Triggermarkierung.
    • Ort des Kalibriergewichts soll die Null sein:
      Bringen Sie das Kalibriergewicht an und tragen Sie bei der Software den Winkel 0° ein. Ab jetzt werden Auswuchtanweisungen auf diesen Nullpunkt bezogen. Das ist praktisch, wenn der Triggerstrich „irgendwo“ ist, man den Winkel zum Kalibriergewicht nicht bestimmen kann oder will.

Ich empfehle entweder den Triggerstrich dorthin zu machen, wo die Null sein soll und auch das Kalibriergewicht dort anzubringen, es ist die einfachste Lösung.

Alternativ kümmern Sie sich einfach nicht um die Triggermarkierung und sagen der Software, das Testgewicht sei bei 0° – dann zählen Sie Winkel ab sofort ab der durch das Testgewicht definierten Null.

Und ist nun eine Kante oder die Mitte des Strichs die Null?

Ganz wie Sie wollen!

Wenn Sie nach einem oben genannten Weg vorgehen, zählen Sie einfach immer ab Mitte des Strichs oder ab Ihrer Lieblingskante. Solange Sie das immer so machen, ist alles in bester Ordnung.

Und wenn ich mehrere Teile zu wuchten habe, muss ich den Strich immer gleich machen?

Ja, falls Sie die Kalibrierung des ersten Werkstücks auch für die folgenden verwenden wollen.Ich gehe darauf in einem anderen Artikel genauer ein, hier als Zusammenfassung:

Der Strich ist die Null: Es reicht in der Praxis aus, wenn die Strichbreite halbwegs identisch machen. Die erste Kalibrierung kann weiter verwendet werden.

Der Strich ist nicht die Null, aber Sie kennen den Winkel zur Null: Machen Sie den Strich immer halbwegs identisch und an halbwegs identische Position. Die erste Kalibrierung kann weiter verwendet werden.

Der Strich ist nicht die Null und „irgendwo“: Ein sehr seltener Fall, bei der PMB-Lohnwuchtung noch nie aufgetreten. Sie müssten für jedes Werkstück neu kalibrieren.

Und nochmal für ganz Sicherheitsbewusste meine Empfehlung gegen Verwirrung mitten im Wuchtprozess: Wenn möglich Strich bei 0° machen, dort kalibrieren und als Winkel bei der Kalibrierung 0° eingeben. Dann ist der Strich der Nullpunkt.

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Nullmarkierung und Phasensignal

Bei meinen Schulungen und Optimierungen an Kundenanlagen werden mir Fragen rund um den Trigger, auch als Phasengeber bezeichnet, recht häufig gestellt. Der Phasengeber liest eine Markierung auf dem Werkstück (z.B. ein Turboläufer) ab und zusammen mit den Schwingungssignalen berechnet das PMB-CAROBA Auswuchtsystem daraus die Unwucht in Betrag und Winkel.

Damit hat der Phasengeber direkten Einfluss in die Qualität der Korrekturanweisung beim Auswuchten. Bei den Details, welche Einstellungen welchen Einfluss auf die Genauigkeit haben, gibt es anscheinend Klärungsbedarf. Glücklicherweise ist das schnell erklärt, denn softwareseitig haben wir von PMB beim Auswuchtsystem CAROBA die wichtigsten Grundlagen für höchste Präzision geschaffen. In den folgenden Artikeln gehe ich auf folgende Fragen ein, folgen Sie einfach den Links:

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Wie funktioniert der Phasengeber eigentlich?

Bei der dynamischen Unwuchtmessung werden die Schwingungen während einer Umdrehung des Werkstücks (z.B. ein Verdichterrad eines Turboladers) gemessen. Gleichzeitig tastet der Phasengeber eine Markierung auf dem Werkstück ab. Damit liegen dem PMB-CAROBA Auswuchtsystem Messwerte zu den Unwuchtschwingungen, der Drehzahl und der Zeit seit dem letzten Passieren der Markierung am Phasengeber vor.

Daraus wird die Unwucht U [gmm] und der Winkel, an dem diese sitzt, berechnet. Das wird zusammen mit einer Auswuchtanweisung zur Anzeige gebracht.

Die Markierung auf dem Werkstück (Welle, Verdichterrad…) sollte sich im Kontrast vom Werkstück unterscheiden. Werkstücke aus Metall versehen wir in unserer Lohnwuchtung fast immer mit einem Eddingstrich.

Triggermarkierung

Typische Triggermarkierung in einem PMB-internen Kalibrieraufbau.

Zum Zeitpunkt dieses Artikels (2.2014) steht das Auswuchtsystem mit 3 einfach zu bedienenden Phasengebern zur Verfügung. Auf Wunsch sind nahezu beliebige andere Phasengeber möglich. Alle Phasengeber können mit Montagematerial (Universalhalter, Gelenkarm…) bezogen werden.

Kontrasttaster mit Teach-in:

Der Kontrasttaster hat 12,5 mm Arbeitsabstand. Sensorlicht auf die Markierung auf dem zu wuchtenden Bauteil richten, den Teach-in-Knopf drücken, neben die Markierung richten, den Teach-in-Knopf erneut drücken, fertig eingerichtet.

Lasertaster

Der Lasertaster funktioniert bis zu einem Arbeitsabstand von 250 mm. Statt Teach-in wird hier die Empfindlichkeit manuell eingestellt, bis eine Kontroll-LED bei Passieren der Markierung kurz leuchtet oder aus geht (je nachdem ob hellere oder dunklere Markierung).

Induktiver Taster

Dieser Taster kann unter Öl und in extremen Umgebungen eingesetzt werden, da er nicht optisch funktioniert. Allerdings ist statt eines Striches auf dem Werkstück eine Nut oder eine Erhebung nötig. Der Arbeitsabstand beträgt 1,5 mm.

Die Sensoren sind ein sehr zuverlässiger Bestandteil des Auswuchtsystems. Bei der Einrichtung kann das Signal in der Signal-Anzeige („Signal-Tab“) kontrolliert werden. Es sollte bei drehendem Werkstück ein störungsfreies Rechtecksignal zu sehen sein. Über den Arbeitsabstand und die Empfindlichkeitseinstellung ist die Justage auf ein sauberes Signal schnell erledigt.

Triggersignal

Sauberes Triggersignal in der Signalanzeige des PMB-CAROBA Auswuchtsystems.

Sind in dieser Anzeige wie im Bild keine Störungen zu erkennen, ist alles richtig eingestellt und die Phasenmessung wird mit hoher Genauigkeit funktionieren

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Aus dem Support: Welche Auflagerung brauchen meine Rotoren?

Einleitung

Ich beschreibe hier einen aktuellen Fall aus unserem Support – die Mitarbeiter lagen mit Ihrer Meinung goldrichtig: Der Einfluss der Lagerung auf das Wuchtergebnis ist natürlich sehr wichtig. Mit kleinen und richtigen Veränderungen am Aufbau kann eine Grenze weit verschoben werden – wie unser Support das erreicht hat, schildere ich hier.

Einer unserer Kunden wuchtet relativ kleine Wellen für seine Produkte auf unserem Prüfstand CAROBA-WORKSTATION-L, ausgerüstet mit unseren Lagerböcken-S (Rollen montiert) und dem Bandantrieb-S. Er hat damit bisher sehr gute Erfahrungen gemacht und wuchtet seine Wellen zuverlässig und schnell auf G=2,5 mm/s. Das ist bereits sehr gut, bezieht sich diese Wuchtgüte doch auf die Einsatzdrehzahl von bis zu 40.000 U/min. Dieses gute Ergebnis überrascht uns bei PMB nicht besonders, genau für diese Aufgabe haben wir den Kundenprüfstand individuell optimiert.

Für eines seiner Produkte ist nun die Betriebsdrehzahl von 40.000 U/min auf 50.000 U/min erhöht worden. Gleichzeitig hat sich die Anforderung an die Wuchtgüte von G=2,5 mm/s auf G=1 mm/s verschärft.

Das Problem

Der Kunde kommt mit der Welle auf Lagerböcken mit Rollen nicht unter G=2,0 mm/s für 50.000 U/min. Das Ziel sind G=1 mm/s. Die angezeigten Korrekturvorschläge springen ab G=2,0 mm/s so stark, dass trotz der ausgefeilten Filtermechanismen des Auswuchtsystems-CAROBA sinnvolles Wuchten einfach nicht mehr möglich ist.

Polardiagramm: Springende PunkteAuch im Polardiagramm, in dem der Auswuchtverlauf dargestellt wird, verteilen sich die Unwuchten der Einzelmessungen ziellos (siehe Bild rechts: Die 5 Einzelmessungen für einen Mittelwert sind zufällig verteilt). Auswuchten ist bei solchen Messungen schwer oder gar unmöglich. Wir bewegen uns zwar schon im Bereich von einzelnen Milligramm, aber hier muss es eben noch besser werden.

Der Kunde hat alles richtig gemacht und uns sofort angerufen. Per Fernwartung haben wir uns mit seiner Erlaubnis in das System eingeklinkt und im ersten Schritt die Sensorsignale überprüft. Dazu haben wir übrigens eine in die CAROBA-Auswuchtsoftware eingebaute Funktion verwendet. Anwender unserer Systeme können das bei Bedarf auch, es ist eine Basisfunktion und in jedem Lieferumfang enthalten!

springende Punkte FFT

Bei der Drehfrequenz (236 Hz = 14.160 U/min) ist im Spektrum der Signale für beide Wuchtebenen ein deutlicher Peak zu erkennen. Aus dem unvermeidlichen Rauschen und Rappel der Rollen auf der Wellenoberfläche kann also durch das Programm ganz sicher ein Unwuchtsignal extrahiert werden. Daran kann das Springen der Punkte also nicht liegen.

Wir haben uns dann die Unwuchtsignale in Betrag und Phase angesehen und festgestellt, dass beides sehr stark schwankt. In diesem Fall sind daran die Rollen schuld: Sie übertragen die Unwucht, aber auch jede kleinste Störung auf der Oberfläche der Welle, sehr hart in die Lagerböcke. Bei diesen Wellen wird dann tatsächlich unter einer Wuchtgüte von G=2 mm/s das Unwuchtsignal so von den Störungen überlagert, dass Betrag und Phase springen.

Also: Für diese Aufgabe sind die Rollen „zu laut“. Störungen aus den Rollen und dem Kontakt Rolle zu Welle überlagern die Unwuchtsignale.

Die schnelle Lösung

Der Kunde hat aus unserem Modulbaukasten per Express Gleitprismen geliefert bekommen. Die Welle läuft darauf zwar mit etwas mehr Reibwiderstand als auf Rollen, dafür laufen die Wellen deutlich leiser. Das Signal sieht dadurch wesentlich klarer aus und besonders wichtig: Betrag und Phase sind nun auch unterhalb G=2 mm/s wieder stabil.

springende Punkte beseitigt

Das Polardiagramm zeigt den ersten manuellen Auswuchtlauf der kritischen Ebene. Der Bediener ist recht vorsichtig vorgegangen und hat daher viele Bearbeitungspunkte gesetzt. Bereits bei der nächsten Welle wird er sich trauen mehr als 0,2 Milligramm auf einmal zu korrigieren und dann wird er wieder in ca. 3 Bearbeitungsschritten das gewünschte Ergebnis erreichen.

Es ist immer wieder beeindruckend: Hier erreicht also eine angelernte Kraft zuverlässig eine Restunwucht von U=0,0009708 g*mm, bei dieser Welle bleibt damit eine Restunwuchtmasse von u=0,177 Milligramm, so wenig kann man kaum noch abschleifen. Ein weiterer Beleg dafür, wie leistungsfähig das Auswuchtsystem CAROBA und in diesem Fall der Universal-Auswuchtstand CAROBA-WORKSTATION-L ist. Ohne spezialisierte Aufbauten! Morgen wird der Bediener wieder ganz andere Wellen mit ganz anderen Anforderungen auf dem gleichen Auswuchtstand auswuchten.

Kritische Betrachtung

Man kann sich selbstkritisch die Frage stellen, ob eine Wuchtung auf G=1 mm/s oder besser auf Rollen oder Gleitlagerprismen wirklich sinnvoll ist. Folgende kleine Überschlagsrechnung ist in fast jedem Consulting von mir mehrfach in der Anwendung:

e bei Welle mit spr Punkten

Mit G=1 mm/s und n=50.000 U/min erhalten wir damit eine Exzentrizität e=0,191 µm. Zur  Vereinfachung teilen wir es jetzt nicht auch noch auf die Wellenenden auf, der Wert ist so schon klein genug. Und runden wir ihn zusätzlich noch auf, wir wollen hier nicht um Nanometer streiten (1 Nanometer ist ca. 7 Eisenatome).

Zielexzentrizität bei dieser Welle ist kleiner 0,2 µm

Grundsätzlich kann das Auswuchtsystem CAROBA das und noch viel mehr. Aber nehmen wir mal an, dass die Welle nicht perfekt rund sei. Tatsächlich ist die Rundheit auf den Zeichnungen mit 1 µm spezifiziert und nehmen wir mal an, dass die Fertigung das einhalten konnte. Dann ist die Form der Welle, die Rundheit, vereinfacht ausgedrückt um den Faktor 5 zu schlecht.

Die mittlere Rauheit Ra ist mit 0,8 µm spezifiziert. Und da das die MITTLERE Rauheit ist, sind einzelne Spitzen deutlich höher. Auch hier passen die Dimension nicht zu der gewünschten Wuchtgüte.

Direkt ausgesprochen:

  • Die Grenze der Wuchtbarkeit wird primär durch das Wuchtobjekt und die Auflagerung bestimmt. 
  • Man kann diese Welle nicht wirtschaftlich so herstellen, dass sie sich auf Gleitlagerprismen oder gar Rollen bis hin zu G=1 mm/s bei 50.000 U/min auswuchten lässt!
  • Wie diese Wuchtgüte zuverlässig erreicht werden kann, wird unten in „Die gute Lösung“ angesprochen. 

Die gute Lösung

Die Welle wird später in Wälzlagerungen betrieben, es werden also Lager aufgezogen. Dabei entsteht wieder eine Exzentrizität, denn die Montageungenauigkeit ist unvermeidlich. Hoffentlich hat der Konstrukteur daran gedacht und entsprechend die Wunschwuchtgüte mit Sicherheit angesetzt.

Die beste Lösung wäre eine Wuchtung mit bereits montierter Betriebslagerung! In diesem Fall wuchten wir sogar die Montageungenauigkeit gleich mit weg! Dann wäre G=1 mm/s eine Leichtigkeit für uns und die Anwender unserer Systeme. Leider wurde diese Lösung vom Endkunden verworfen, der Logistikaufwand sei zu groß. So ist das Leben, der Kunde hat immer Recht und muss nun mit einem diskussionswürdigem Wuchtergebnis leben.

Die zweitbeste Lösung wäre die Wuchtung in einem Luftlager oder Öllager. PMB kann das leisten und hat entsprechende Module im Auswuchtsystem CAROBA . In diesem Fall bleibt zwar die Montageungenauigkeit beim Aufziehen der Wälzlager, aber die kann ein Konstrukteur ja einplanen. Diese Lösung kam hier leider nicht in Frage, da die geringe Stückzahl den Aufwand nicht rechtfertigt.

Fazit

  • Nutzen Sie das PMB-CONSULTING möglichst schon in der Konstruktionsphase. Wenn das Auswuchten von vorneherein eingeplant wird, spart man in der Serie deutlich mehr ein, als man vorher an Überlegungen hereingesteckt hat.
  • Wir finden immer eine technisch und wirtschaftlich schöne Lösung, die auch in den Produktionsablauf passt. In diesem Beispiel liefert unser Kunde nun seinem Kunden wie gewünscht wieder Wellen innerhalb der Spezifikation. Das weitere Optimierungspotential ist vorhanden, der Endkunde braucht und will es nicht nutzen, alle sind glücklich.

Wie immer: Ich freue mich über Rückmeldung zu diesem Artikel. Falls Sie einen Fehler finden, Fragen haben… → Tragen Sie einen Kommentar ein oder nehmen Sie Kontakt mit mir auf, ich freue mich drauf!

Unwucht, Fliehkraft: Der Einstieg

Bisher ging es um allgemeine Themen rund um Unwucht und Auswuchten, jetzt verschaffen wir uns mit einfachen Grundlagenberechnungen ein Gefühl für die Zusammenhänge. Unwucht und Fliehkraft

Unwucht spüren wir in einer Vibration bei sich drehenden Rotoren. Ein Auto vibriert, weil ein Autoreifen eine Unwucht hat, ein Handschleifer (Flex) vibriert, weil der Motor oder die Flexscheibe eine Unwucht hat, unser Handy vibriert, weil man absichtlich einen kleinen Motor mit Unwucht eingebaut hat. Diese Vibrationen werden von der Fliehkraft einer ungleich über den Rotor verteilten Masse erzeugt. Auf der Abbildung rechts sehen wir eine Unwuchtmasse u, die auf einem Radius r mit der Kreisfrequenz ω umläuft und dabei eine Fliehkraft F erzeugt, die nach außen gerichtet ist. Diese Fliehkraft berechnet sich nach den beiden kleinen Formeln:

Fliehkraft

Bevor wir weitermachen, noch ein paar Worte zu den Konventionen und Begriffen:

  • u ↔ U: Der Kleinbuchstabe bezeichnet die Masse der Unwucht, also die Unwuchtmasse. Der Großbuchstabe bezeichnet die Unwucht selbst als das Produkt aus Unwuchtmasse und Radius.
    Vorteil der Verwendung der Unwucht U statt der Unwuchtmasse u: In der Kommunikation mit Kollegen und Partnern haben Sie mit der Unwucht U einen Begriff, der direkt mit anderen Rotoren vergleichbar ist. Teilen Sie den Wert einfach durch den Radius, an dem korrigiert werden soll, und Sie erhalten die dazugehörige Masse.
    Der Vorteil wird an einem Beispiel schnell deutlich: Ein Kollege sagt Ihnen, er habe einen Rotor bis auf 1g (g=Gramm) ausgewuchtet, ob das gut genug wäre. Hat er die Restunwuchtmasse u=1g auf dem Radius r=5mm, hat er also eine Restunwucht von U=5gmm erreicht. Hat er dagegen auf einem Radius von r=100mm gearbeitet, hat er eine Restunwucht von U=100gmm erreicht. Das ist ein riesiger Unterschied!Sprechen Sie immer in U[gmm], sowohl intern, wie auch mit den Partnern und Kunden! Dann wird es die Fehlerquelle „Welcher Radius?“ nicht geben!
  • Einheiten: Unsere PMB-CAROBA Auswuchtsysteme werden zur Verbesserung einer riesigen Bandbreite von Rotoren eingesetzt. Die gewünschten Restunwuchten variieren dabei von mg*mm bis kg*mm oder gar kg*m (5 Gramm Mikroturbine als Wasserstoffpumpe bei 500.000 U/min bis 25 Tonnen Sammeltrommel bei 30 U/min für die Herstellung von Steinwollematten). Auswuchten können wir das alles, aber jede dieser Branchen verwendet gerne zur Vereinfachung eigene Einheiten.
    Geben Sie grundsätzlich die verwendeten Einheiten mit an, damit Sie gemeinsam über die gleiche Größenordnung reden!
    Die NASA hat schon Sonden am Mars vorbei geschossen, weil es in der Kommunikation keine Klarheit über verwendete Einheiten gab! Ein vergleichbares Missgeschick bei einer Serienlieferung an VW … ist ein ordentliches Problem.Fliehkraft

In den oben stehenden Gleichungen für die Fliehkraft wird diese sowohl aus der Unwucht U, wie auch aus der Exzentrizität e berechnet. Rechts greifen wir diese Gleichungen nochmal auf. Stellen Sie sich bitte eine dünne Scheibe mit dem Durchmesser D=1.000mm (r=500mm) und einem Gewicht von m=1.000g vor. Im Ausgangszustand sei diese Scheibe perfekt ausgewuchtet, die Masse ist ideal gleichmäßig verteilt. Sie erhalten die gleiche Fliehkraft, wenn Sie auf der Außenseite eine Unwuchtmasse u=1g auf r=500mm (U=500gmm) aufbringen, oder wenn Sie die perfekte Lagerung der Scheibe um e=0,5mm aus der Mitte bewegen! Rechnen Sie es aus U=m*e=u*r einfach nach.

Unwucht U aus m*e oder u*rDiese Gleichung ist eine der wichtigsten Gleichungen für den Auswuchter, daher wiederhole ich Sie auf der rechten Seite nochmal. Sie können damit z.B. die Massenkorrektur zwischen verschiedenen Radien umrechnen. Beispiel: Sie wollen die U=500gmm an der Schreibe ausgleichen, haben aber kein u=1g Klebegewicht für die Anbringung auf dem r=500mm. Sie finden in Ihrer Auswuchtkiste dafür ein u=5g Klebegewicht, das Sie dann eben auf r=500[gmm]/5[g]=100mm aufbringen und damit den gleichen Effekt erreichen.

Praxisbeispiel: Diese Werte sind übrigens aus unserer Praxis als Lohnwuchter. Eine vergleichbare Schwungscheibe wird bei uns in der Serie ausgewuchtet. Die genauen, auf einem unserer PMB-CAROBA Auswuchtstände ermittelten Werte, sind:

Anlieferzustand

U=3.450 gmm; u=15 g; r=230 mm (im Mittel über die gesamte bisherige Serie) n=3.000 1/min
m=7.500 g

Fliehkraft Praxisbeispiel Schwungscheibe

Diese Fliehkraft von 340 N entspricht bei 3.000 U/min also der Gewichtskraft einer Masse von 34 kg. Man kann sich vorstellen, was diese Kraft bewirkt! Ziehen und drücken Sie 3.000 mal pro Minute an Ihrem Schreibtisch mit einer Kraft von 340 N (entspricht 34 kg)! Es ist sofort verständlich, dass diese heftige Vibration unerwünscht ist.

Auslieferzustand

Unser Kunde gibt uns als Vorgabe eine Restunwucht von U=400 gmm nach dem Auswuchten vor, er wünscht also eine Verbesserung um den Faktor 8,625. Das entspricht dann also (rechnen Sie es nach, ob Sie auf die gleichen Ergebnisse kommen):

u = 1,7 g (Wir bringen zur Korrektur also mindestens 13,3 g auf oder entfernen diese)
F = 39,5 N

Meiner Meinung nach ist das immer noch eine sehr deutliche Unwucht. Der Kunde hat berechnet, dass ihm diese Restunwucht ausreicht, also wird er uns für eine bessere Wuchtung auch nicht mehr bezahlen. Wir wuchten trotzdem auf U=200gmm und  damit doppelt so gut wie benötigt, denn für uns bedeutet es in diesem Fall durch unser sehr effektives CAROBA-System den gleichen Aufwand und der Kunde gewinnt Reserve für Montageungenauigkeiten.

Damit haben wir jetzt einen schönen Einstieg gefunden. Was wir nun wissen:

  • Die Fliehkraft ist prinzipiell sehr einfach zu berechnen.
  • Die Fliehkraft ist linear von Radius r oder Exzentrizität e abhängig. Verdoppeln wir den Radius unserer Massenkorrektur, müssen wir nur noch die Hälfte der Masse entfernen/aufbringen.
  • Die Fliehkraft ist quadratisch von der Drehzahl abhängig. Verdoppeln wir die Drehzahl, wird sich die Fliehkraft vervierfachen. Je schneller ein Rotor dreht, umso besser muss er also im Allgemeinen ausgewuchtet werden.
  • Wir kennen den Unterschied zwischen Unwuchtmasse und Unwucht. Wir können die Unwuchtmasse auf verschiedene Radien umrechnen.

Im nächsten Artikel wird es dann um den Unterschied zwischen scheibenförmigen Rotor und allgemeinem Rotor gehen. Also um den Unterschied zwischen statischem und dynamischen Auswuchten, bzw. zwischen Auswuchten in einer Ebene und in zwei Ebenen.

Was ist Ihre Meinung zu diesem Artikel? Genau richtig, zu schnell, zu langsam, besondere Wünsche oder Fragen? Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung!

Fragen und Antworten mit denen Sie als Lohnwuchter sicherstellen, dass Sie die gewünschte Qualität abliefern können

Im letzten Artikel ging es um Fragen, mit denen sich Auftraggeber darauf vorbereiten können, dass der Lohnwuchter optimale Qualität sicherstellen kann (Fragen des Auftraggebers zur Vorbereitung).  Selbstverständlich stellen Sie als Lohnwuchter genau diese Fragen, damit Sie möglichst viel über die Aufgabenstellung erfahren. Zusammengefasst ist die wichtigste Aufgabe für einen Lohnwuchter:

Verstehen, wie das Bauteil eingesetzt wird

Denn dann können Sie bei sich als Lohnwuchter genau die Maßnahmen treffen, die Ihren Auftraggeber glücklich machen werden. Hier nun einige Punkte, die wir bei der PMB-Lohnwuchtung für optimale Ergebnisse anwenden.

Einspannung gelagerter Objekte (z.B. Spindeln mit eigener Lagerung): Identische oder bessere Einspannung, als im späteren Einsatz. Hier ist natürlich ein Kompromiss zu finden – die Werkstücke müssen schnell gewechselt werden können, aber auch sicher befestigt sein. Bei PMB setzen wir dafür entsprechende Module aus unserem Baukastensystem ein, in einigen Fällen stellen wir angepasste Systeme her. Je höher die Stückzahl, umso sinnvoller ist der Einsatz speziell dafür optimierter Einspannungen.

Durch Sie zu lagernde Objekte: Sprechen Sie die Lagerung unbedingt mit Ihrem Auftraggeber ab. Die besten Ergebnisse werden erzielt, wenn auch Sie an den Lagerstellen auflagern, die später beim Einsatz des Produkts verwendet werden. Also an den Lagerpassungen oder den Flächen der Öl-/Luftlagerung. 
Häufig kann Ihnen Ihr Auftraggeber einen Stator liefern, den Sie zur optimalen Lagerung im Wuchtstand modifizieren können. Häufig ist dieser Aufwand gar nicht nötig und Sie kommen mit einem Systemmodul schneller auf sehr gute Ergebnisse. Gerade in diesen Punkten der Einspannung, Lagerung und des Antriebs übernehmen wir für die Partner im PMB-Lohnwuchtnetzwerk gerne die technische Lösung, damit sich der wuchtende Partner voll auf seine Aufgabe konzentrieren kann: Die schnelle und effektive Wuchtung.

Spannung/Lagerung auf Wuchtspindel: Wuchtobjekte mit Bohrung, also ohne Welle oder Wellenzapfen, können der effektiv auf Wuchtspindeln aufgenommen werden. Bei PMB haben wir für diesen Zweck mehrere Spindelgrößen entwickelt, die mit Adaptern eine schnelle und besonders flexible Lösung bieten.
Zur weiteren Genauigkeitssteigerung kann das Umschlagverfahren eingesetzt werden. Das System-CAROBA bietet auch hier eine besonders effektive Lösung.

Qualitätssicherung: Kontrollieren Sie grundsätzlich die ersten Teile mit zusätzlichen Messungen, beispielsweise Schwingungsanalyse, Umschlagverfahren, Statistikfunktionen…
Bei Großserien ist es sehr empfehlenswert, Stichpunktkontrollen der Ergebnisse durchzuführen. Sprechen Sie die Zyklen mit der QS Ihres Auftraggebers ab!
Sprechen Sie die Grenzwerte des Arbeitsergebnisses eindeutig ab, halten Sie diese Grenzwerte unbedingt ein!  Wir gehen bei PMB einen Schritt weiter, um unseren Kunden mehr Sicherheit zu bieten: Wir wuchten mindestens 25% besser als nötig. Wo es wirtschaftlich ist, wuchten wir z.B. grundsätzlich 2,5x besser als nötig, also bei vereinbarten G6,3 mm/s wuchten wir auf G2,5 mm/s. Diesen Sicherheitsabstand können wir durch unser optimiertes System bieten, da es in diesen Gütebereichen für uns nur einen geringen Mehraufwand bedeutet.

Zusatznutzen Statistik: Falls Ihr Auswuchtsystem statistische Auswertungen beherrscht, das PMB-System-CAROBA leistet das:

  • Setzen Sie die Nullmarkierung möglichst für alle Teile einer Serie identisch. Also im gleichen Winkel zu einem Merkmal des Wuchtguts. Beispiel KFZ Schwungscheibe: Der Zahnkranz für den Drehgeber des Motors hat eine Lücke – setzen Sie dort die Nullmarkierung. 
  • Vorteil: Zeigt die statistische Auswertung eine Systematik, können Sie mit dieser Angabe dem Auftraggeber und damit auch sich eine Freude mit dieser Information machen. Oft kann Ihr Auftraggeber mit minimalen konstruktiven Änderungen oder angepassten Montagen die Grundunwucht so verringern, dass Ihnen die Wuchtung leichter und damit günstiger gelingt.
  • Bonus: Legen Sie den Statistikbericht den Wuchtprotokollen einer Charge bei. Die QS Ihres Auftraggebers wird sich darüber freuen und Sie als vertrauenswürdigen Partner sehen. Machen Sie die QS Ihres Auftraggebers zu Ihrem Verbündeten, Sie haben ohnehin die gleichen Ziele!

Dokumentation: Dokumentieren Sie alles. Technische Klärung, Durchführung, Ergebnis. Speichern Sie zu jedem Werkstück ein aussagefähiges Wuchtprotokoll!
Bei Erstwuchtungen ist ein physikalischer Beleg der Verbesserung empfehlenswert. Speichern Sie die Schwingungssignale und das Spektrum vorher/nachher in hoher Auflösung und unbearbeitet ab.
Legen Sie alle Daten nach einem bei Ihnen standardisierten System ab. Wir bei PMB speichern z.B. die Daten (cal, rot, Wuchtverlauf, Signale, Berichte) in entsprechenden Unterordnern zum Auftrag auf unseren Servern. 

Arbeitsanweisungen: Geben Sie Ihren Mitarbeitern klare und vollständige Arbeitsanweisungen. Stellen Sie sich vor, dass wegen eines Missverständnisses eine Kundenserie zu Ausschuss wird – das würde Sie als Auftraggeber auch maßlos ärgern. Dokumentieren Sie die Arbeitsanweisung und stellen Sie die Umsetzung sicher. Dann brauchen Sie sich auch keine Gedanken über Folgen eines solchen Fehlers machen.

Was meinen Sie, wie sind Ihre Erfahrungen?
Habe ich einen typischen Punkt vergessen?
Ist der Artikel zu lang? Genau richtig?

Welche weiteren Informationen wünschen Sie zu diesem Thema der Absprache und technischen Klärung einer Lohnwuchtung?

Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung und Ihre Kommentare!

Im nächsten Artikel wirds dann technisch/physikalisch: Fliehkraft, Unwucht, Kennzahlen und so weiter. Also schauen Sie mal in das Inhaltsverzeichnis, ob der nächste Artikel schon veröffentlicht ist!

Fragen und Antworten, mit denen Sie sicherstellen, dass Ihr Lohnwuchter optimale Qualität abliefert

Wir alle kennen diese Situation: Wir wissen, dass ein Bearbeitungsschritt die Qualität unserer Produkte verbessern kann – aber wie finden wir den richtigen Partner und welche Informationen braucht er, um mit der gewünschten Präzision das Ergebnis zu bringen?

Aus meiner Sicht als Lohnwuchter (und Entwickler/Hersteller von Auswuchtsystemen) sind die wichtigsten Stichwörter jeder Zusammenarbeit

  • Vorbereitung,
  • offener Informationsaustausch,
  • Vertrauen und
  • Verbindlichkeit.

Vorbereitung

Die wichtigsten Eckdaten für die zu lösende Auswuchtaufgabe kennen Sie natürlich, sonst gäbe es ja keine Aufgabe. Ihr Lohnwuchter wird Ihnen am schnellsten eine fundierte Aussage geben können, wenn Sie auf einige Fragen vorbereitet sind. Falls Sie diese (und weitere) Fragen noch nicht beantworten können, wird Sie ein guter Lohnwuchter durch die Themen lotsen. Falls Sie Ihrem Ansprechpartner eine Zeichnung zukommen lassen können, werden sich viele Fragen ohnehin schnell erledigen.

  • Anzahl der Korrekturebenen? (1-Ebenen bei z.B. scheibenförmigen Rotoren, 2-Ebenen für vollen dynamischen Ausgleich, 3-Ebenen für den getrennten Ausgleich von statischer Unwucht und Momentenunwucht…)
  • Maße des Rotors, wichtige Durchmesser, Längen/Abstände
  • Gesamtgewicht des Objektes, Gewicht der drehenden (Rotor) und stehenden (Stator) Teile
  • Betriebsdrehzahl, wie schnell dreht sich der Rotor im Betrieb. Gibt es kritische Drehzahlen?
  • Zu erreichende Qualität? (Wuchtgüte oder Restunwucht…)
  • Falls Sie es angeben können: Wie unwuchtig wird der Rotor beim Lohnwuchter ankommen?
  • Lagerung und Antrieb
    • Eigene Lagerung oder durch den Lohnwuchter zu lagern?
    • Welche Art der Lagerung falls vorhanden? Besonderheiten z.B. vorzuspannende Wälzlagerung, zu versorgende Öl-/Luftlagerung?
    • Falls ohne vorhandene Lagerung: Wo kann der Lohnwuchter den Rotor lagern? Gibt es mögliche weitere Lagerstellen, die mit guter Genauigkeit zu den Originallagerstellen laufen?
    • Treibt sich der Rotor selbst an, ist er durch den Lohnwuchter anzutreiben? Gibt es Besonderheiten, z.B. „Flügel“ für einen geregelten Luftantrieb?
  • Wie soll ausgewuchtet werden?
    • Additiv (Aufkleben, Schraubgewichte an festen Orten, Aufschweißen…)
    • Subtraktiv (Bohren, Schleifen, Flexen, Fräsen…)
  • Gibt es Besonderheiten, z.B. verbotene Zonen, zu erhaltende Mindestwandstärken?

Offener Informationsaustausch

Sprechen Sie offen alles an, was Ihnen Kopfschmerzen bereitet. Ist der Lohnwuchter ebenso offen, werden Sie gemeinsam schnell feststellen, wie es weitergeht. Sollten Sie ein schlechtes Gefühl haben, sprechen Sie Ihre Bedenken an. Ein guter Lohnwuchter wird darauf kompetent eingehen. Und besser beide Seiten merken möglichst früh, falls man technisch oder persönlich nicht zusammen passt.

Vertrauen

Bei oben genanntem offenen Austausch wird sich ein vertrauensvolles Verhältnis von alleine einstellen. Falls Sie eine Geheimhaltungsvereinbarung wünschen, wird Ihr Lohnwuchter das verstehen. Falls Sie noch kein Vertrauen haben, die Verbesserung dem Lohnwuchter aber zutrauen: Geben Sie sich gegenseitig einfach eine Chance bei einem kleinen „Testauftrag“ zueinander zu finden.

Verbindlichkeit

Zu diesem Stichwort muss ich nichts sagen, Verbindlichkeit ist die Basis jeder Zusammenarbeit. Es ist oftmals hilfreich, wenn Sie bei terminlichen Verschiebungen beide tolerant bleiben und nicht auf verbindliche Termine bestehen. Natürlich ist der Kunde König, der Lohnwuchter freut sich über eingehaltene Anliefertermine dennoch sehr, seine gesamte Anlagenplanung beruht darauf. Und umgekehrt: Bittet der Lohnwuchter um mehr Zeit, ist das ein Zeichen, dass er statt schlampiger Schnellpfuscherei die Qualität und Ihr Produkt in den Vordergrund stellt. Sprechen Sie einfach alle Änderungen frühzeitig an, dann können beide Partner in der Verbindlichkeit bleiben.

Was meinen Sie, wie sind Ihre Erfahrungen?
Habe ich einen typischen Punkt vergessen?
Ist der Artikel zu lang? Genau richtig?

Welche weiteren Informationen wünschen Sie zu diesem Thema der Absprache und technischen Klärung einer Lohnwuchtung?

Ich freue mich auf Ihre Rückmeldung und Ihre Kommentare!

Einleitende Worte oder „Hallo Welt“

Wenn sich etwas dreht und nicht oder schlecht ausgewuchtet ist, funktioniert es nicht optimal. Reifen lassen das ganze Auto vibrieren, Elektromotoren brummen und Maschinen verschleißen schneller. Natürlich kann man in der Fertigung darauf achten, dass so wenig Unwucht wie möglich entsteht – eine perfekte Drehmaschine könnte perfekt rund laufende Teile herstellen. Leider gibt es keine perfekte Drehmaschine. Und baut man mehrere „perfekte“ Teile zusammen, entsteht durch die unvermeidbare Montagetoleranz wieder Unwucht.

Dieses Blog geht das Thema von der praktischen Seite an. Die dahinter stehende Mathematik und Physik wird so einfach wie möglich behandelt. Wer ein fundamentales Werk über Rotordynamik sucht, möge bitte weitersuchen. Wer wissen möchte, was man gegen dieses lästige Brummen machen kann und welche Qualitätssteigerung effektiv erreichbar ist, ist hier richtig.

Wir bei PMB sind alle damit beschäftig perfekte Auswuchtsysteme und -maschinen zu bauen. Wir entwickeln bei PMB die Hardware, Software und Mechanik, aus denen wir zu unseren Kunden passende Lösungen erstellen. Und dabei stelle ich regelmäßig fest, dass es bei vielen unserer Kunden um sehr ähnliche Fragen geht. Genau diese Fragen werden hier beantwortet. Meine Koautoren und ich wollen und werden die Dinge dabei einfach halten. Dann funktionieren sie.

Wenn Sie weiter gehende Unterstützung wünschen, können Sie gerne anrufen oder schreiben.  Bei Info und im Impressum finden Sie innerhalb dieses Blogs Kontaktmöglichkeiten.

Von 5 mm Mikroturbinen über Turbolader, Kreiselkompasse bis hin zu riesigen Zentrifugen, wir bei PMB sind die Experten. Und weil es mir sehr großen Spaß macht technisch zu arbeiten und zu unterstützen, erzähle ich nicht nur gerne wie wir bei PMB unsere Ergebnisse erreichen, ich höre Ihnen sogar aufmerksam zu. Also sagen Sie mir, welches Thema rund um Auswuchten Sie interessiert und ich werde es in meinen Zeitplan aufnehmen.

Also auf gehts! Der Plan ist hier eine wachsende Infoplattform über das Auswuchten mit dem PMB-Auswuchtsystem CAROBA zu schaffen. Sie können durch die Artikel blättern, ebenso können Sie sich sehr gerne auch strukturiert über das Inhaltsverzeichnis bewegen.

Ich wünsche Ihnen viel Spaß auf diesen Seiten, auch wenn das Thema manchmal trocken erscheinen mag. Unwucht und Auswuchten ist interessant, überzeugen Sie sich bei YouTube :