CH622344A5 - - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes von Umfangspunkten eines Körpers, insbesondere eines Rotationskörpers, bezüglich seiner Achse.

Bei grossen Körpern, insbesondere Rotationskörpern, stellt 60 sich oft die Aufgabe, bestimmte Punkte oder Flächenpartien der Oberfläche auf einen bestimmten Abstand von einer Achse zu bringen oder deren Abstand von dieser Achse zu bestimmen.

Hierfür können konventionelle Messeinrichtungen verwendet werden, wie Koordinatenmessmaschinen, Parallelreissstök- 65 ke in Verbindung mit Drehbänken oder Messtischen mit einer Dreheinrichtung für den Prüfling.

Wird bei solchen Messungen eine grössere Genauigkeit verlangt, so erfordert die Bedienung der genannten Messeinrichtungen Sorgfalt und damit verhältnismässig viel Zeit und die Messgenauigkeit hängt vom Gefühl des Bedienungspersonals ab.

Letzteres spielt insbesondere dann eine Rolle, wenn bei Körpern der eingangs genannten Art mehrere Punkte oder Flächenteile mit gleichem Abstand von der Bezugsachse gemessen werden müssen und dabei infolge der Gestalt des Körpers für jeden Punkt die Zustellung des Messstiftes neu vorgenommen werden muss.

Ein Beispiel hierfür sind mit den Laufschaufeln bestückte Turbinenläufer. Infolge von Fertigungs- und Montageungenau-igkeiten besitzen die Spitzen der Laufschaufeln im eingesetzten Zustand unterschiedliche Abstände von der Drehachse, so dass sich im eingebauten Zustand auch unterschiedlich grosse Radialspiele zwischen Laufschaufelkranz und Gehäuseinnenwand ergeben würden. Zur Erzielung eines möglichst hohen Wirkungsgrades ist ein möglichst kleines Radialspiel anzustreben. Dies wird beim bisher angewandten Verfahren so erreicht, dass man den Läufer in den Gehäuseunterteil einlegt und einzelne Schaufeln radial so weit abfeilt, bis das gewünschte Spiel erreicht ist, worauf die übrigen Schaufeln auf das Mass dieser Referenzschaufeln nachgeschliffen werden. Dieses Verfahren ist mühsam und zeitraubend und muss unter Umständen einige Male wiederholt werden, bis die Sollspiele innerhalb der vorgeschriebenen Toleranzen liegen.

Um die mit diesem aufwendigen Verfahren verbundenen Kosten und Durchlaufzeit zu sparen, wurde nach einem Weg gesucht, die mit den Schaufelkränzen bestückten Läufer unabhängig vom Gehäuse auf das Fertigmass zu bearbeiten.

Zu diesem Zweck wurde eine Rotoregalisierbank geschaffen, für die eine Einrichtung zur Messung der Schaufelspitzenkreise gebraucht wurde. An eine solche Einrichtung musste die eingangs genannte Forderung nach schneller, problemloser Bedienung mit gleichbleibend genauen Messresultaten gestellt werden. Dabei wurde weiters verlangt, dass die Messmethode objektiv sei, Ungenauigkeiten infolge unterschiedlicher Messdrücke also ausgeschlossen sein sollten.

Das Ergebnis dieser Entwicklung war eine Einrichtung mit elektrischer Messkontaktanzeige gemäss vorliegender Erfindung.

Die erfindungsgemässe Einrichtung besitzt zwei Supporte, die in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar sind, und einen Messtastkopf, der mittels eines Auslegerarmes am oberen der beiden Supporte befestigt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messtastkopf einen unter mechanischer Spannung stehenden Messdraht aufweist, der einen Teil eines Stromkreises bildet, der so geschaltet ist, dass er bei Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper geschlossen wird, und in dem Anzeigemittel vorgesehen sind, die zur Anzeige der Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper dienen, und dass eine Niederspannungsstromquelle zur Speisung des besagten Stromkreises vorhanden ist.

Der Erfindungsgegenstand wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert. In dieser stellen dar:

Fig. 1 den Aufriss einer Rotoregalisierbank mit einer erfin-dungsgemässen Einrichtung,

Fig. 2 den zu Fig. 1 gehörigen Grundriss,

Fig. 3 eine Prinzipskizze des Messtastkopfes der Einrichtung,

Fig. 4 das elektrische Schaltschema des Messtastkopfes, und

Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel des Messtastkopfes.

Die in den Fig. 1 und 2 dargestellte Rotoregalisierbank besitzt als Hauptteile einen Spindelstock 1, zwei Lagerböcke 2 und 3, eine Messeinrichtung 4 und eine Schleifmaschine 5, die in Fig. 1 nicht dargestellt ist. Diese Hauptteile sind zwecks Anpas-

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sung an die Abmessungen des Prüflings, der hier ein mit den Laufschaufelkränzen 7 versehener Turbinenläufer 6 ist, längs Schienen 8,9,10 verschiebbar, die versenkt im Fussboden eingelassen sind. Zwischen den mittleren Schienen 8 ist eine abdeckbare Grube 11 vorgesehen, um auch grössere Läufer 5 zwischen den Lagerböcken 2 und 3 aufnehmen zu können. Der Läufer 6 ist mit seinen Lagerzapfen 12 und 13 in den beiden Lagerböcken 2 und 3 gelagert, wofür zwecks Anpassung an verschiedene Wellenzapfendurchmesser je ein im Unterteil der Lagerböcke senkrecht verstellbares, druckölgeschmiertes La- 10 gersegment 14 sowie zwei radial verstellbare Führungsbolzen 15 mit Gleitpilzen 16 vorgesehen sind.

Eine im Spindelstock 1 gelagerte, elektromotorisch antreibbare Spindel trägt eine Kardankupplung 18, mit der der linke Wellenflansch 17 der Turbinenwelle angetrieben wird. 15

Die Messeinrichtung 4 weist einen Sockel 19 mit Rundführungen 20 und einer Schraubenspindel 21 auf, die parallel zur Achse der Rotoregalisiereinrichtung angeordnet sind und zur Führung bzw. Längsverschiebung eines Längssupports 22 dienen, der seinerseits einen rechtwinklig zur Achse der Rotorega- 20 lisiereinrichtung verschiebbaren Radialsupport 23 trägt. Dieser ist ebenfalls auf Rundführungen mittels einer Schraubenspindel (beide nicht dargestellt) verschiebbar und trägt an seinem dem Turbinenläufer 6 zugewandten Ende einen Messtastkopf 24, der die Messelemente der Einrichtung enthält. 25

Die auf der anderen Seite der Rotoregalisierbank vorgesehene Schleifmaschine 5 ist von konventioneller Bauart mit einem drehbaren Rundtisch 25, der quer zur Achse der Rotoregalisierbank mittels einer Schraubenspindel auf Rundführungen verschiebbar ist und einen Support 26 mit einem Elektro- 30 motor 27 und einen gekapselten Riementrieb 28 zum Antrieb der Schleifscheibe 29 trägt.

Der Rundtisch 25 ist mit einer Gradskala versehen und um seine vertikale Achse schwenkbar, um den jeweiligen Kegelwinkel des am Umfang abzuschleifenden Schaufelkranzes 7 einstel- 35 Ien zu können.

Die Fig. 3 zeigt den prinzipiellen Aufbau des Messtastkopfes 24 mit einem Messbügel 30, an dessen beiden Schenkelenden Rollen 31 gelagert sind, über deren Rillen ein sehr dünner Messdraht 32, vorzugsweise ein Klaviersaitendraht, straff ge- 40 spannt ist. Dieser Draht ist mit seinem linken Ende an einem starren ösenblech 33 und seinem rechten Ende an der Öse 34 einer Schraubenzugfeder 35 befestigt und ist sehr stark gespannt, vorteilhaft auf ca. 80% seiner Bruchlast. Diese kann z.B. durch eine Federwaage 36 eingestellt werden, die bei 45 gelockerter Klemmschraube 37 an der oberen Öse des ösen-blechs 33 angesetzt wird. Nachdem der Draht auf den gewünschten Wert vorgespannt ist, wird die Schraube 37 angezogen.

In der Bügelmitte befindet sich eine Kontaktbürste 38, die 50 mittels zweier Isolierklötze 39 elektrisch isoliert am Messbügel 30 befestigt ist. Die Kontaktbürste 38 besteht aus einer Reihe dünner federnder Metallamellen, deren Spitzen etwas über den Draht 32 hinausragen und beim Heranführen des Tastkopfes an die zu messende Stelle des Umfangs diese zuerst berühren, 55 wodurch, wie aus dem in Fig. 4 dargestellten Schaltschema hervorgeht, ein elektrischer Kreis geschlossen wird und eine Warnlampe 41 aufleuchtet, die den Bedienungsmann auf die bevorstehende Berührung des Messdrahtes aufmerksam macht und ihn veranlasst, den Radialsupport vorsichtiger vorzu- 60

schieben.

Der elektrische Teil des Messtastkopfes, dessen Schaltschema Fig. 4 zeigt, weist einen Transformator 42 auf, der die

Netzspannung auf 12 Volt herunterspannt. Der Niederspannungskreis 43 bis 49 liegt einerseits an der Rotoregalisierbank und damit am Werkstück, im vorliegenden Falle also am Rotor 6, und andererseits am Messbügel 30 und damit auch am Messdraht 32 und an der am Messbügel elektrisch isoliert befestigten Kontaktbürste 38. In den beiden Leitungszweigen 44-45-46—4-7 und 44^-5^1-8—49 sind die erwähnte Warnlampe 41 bzw. eine Messkontrollampe 50 vorgesehen. Letztere liefert die Anzeige des Kontakts zwischen Messdraht 32 und Rotor 6.

Die Fig. 5 zeigt ein Ausführungsbeispiel des Messtastkopfes, bei dem auf die Kontaktbürste verzichtet wurde. Dieser Tastkopf wird in Verbindung mit einem Radialsupport verwendet, der neben dem Handantrieb auch motorisch antreibbar ist, wobei der Handantrieb während des Motorantriebs blockiert wird. Der motorische Antrieb wird, nachdem die Berührung stattgefunden hat, durch einen im Stromkreis der Messkontrollampe vorgesehenen Schalter ausgeschaltet. Als Sicherung für den Fall, dass diese Einrichtung versagt oder der Messdraht reisst, ist am oberen Ende des Messtastkopfes ein Mikroschalter 51 vorgesehen, dessen Schaltstift 52 vom Kopf 53 eines durch eine Feder 54 belasteten Führungsbolzens 55 betätigt wird. Die Feder 54 dient zum Spannen des Messdrahtes 56, der über zwei feststehende Rollenteile 57 und 58 geführt ist und dessen beide Enden 59 und 60 verspannungsfrei an schwenkbaren Gewindebolzen 61 und 62 verankert sind.

Bei einem Reissen des Messdrahtes 56 drückt die Feder 54 den Führungsbolzen 55 nach oben, wodurch der Mikroschalter 51 betätigt und der Hauptantrieb ausgeschaltet wird. Gleichzeitig wird eine Fehlermeldelampe eingeschaltet.

Die hier verwendete Form der Rollen 57,58 mit je zwei zueinander rechtwinklig stehenden Abflachungen 63 bis 66 hat den Vorteil, dass durch Abschleifen derselben eine genau rechtwinklige Lage des Messdrahtes 56 zur Längsachse des Radialsupports eingestellt werden kann.

Zum genauen Einstellen der Lage des Schaltstiftes 52 des Mikroschalters gegenüber dem Kopf 53 des Führungsbolzens 55 dient eine Rändelmutter 67, die auf dem Gewinde einer Führungshülse 68 verschraubbar ist, die mittels eines Keiles 69 gegen Verdrehung gegenüber einem am Messbügelkörper 70 angeschraubten Führungsklotz 71 gesichert ist.

Der Flansch 72 (aus Isoliermaterial), an dem der Messbügelkörper 70 befestigt ist, ist Teil eines Auslegerarms 73, mittels dessen der Messtastkopf am Radialsupport befestigt wird.

Die zwei Supporte 22 und 23 der Messeinrichtung 4 gestatten bei genau vertikaler Einstellung des Messdrahtes 56 eine genaue Positionierung und Massbestimmung des Berührungspunktes in einer horizontalen Mittelebene des zu prüfenden Bauteils, im vorliegenden Falle eines Rotors. Wie gesagt, kann der beim Berühren des Rotors ausgelöste Stromimpuls zur Steuerung der Zustellung des Radialsupports benützt werden. Eine gleiche Steuerung kann bei einer Antastung in Längsrichtung auch für den Längssupport angewendet werden, so dass die Antastung sowohl radial als auch axial erfolgen kann.

Die Wiederholgenauigkeit der Positionierung bzw. Messung liegt bei einigen |im. Die Messung kann auch bei rotierendem Werkstück und somit auch während des Bearbeitungsvorganges vorgenommen werden.

Neben der optischen Anzeige für die Berührung des Messdrahtes und dem automatischen Ausschalter für den motorischen Supportvorschub kann im Niederspannungskreis der Anlage auch eine akustische Signaleinrichtung vorgesehen werden, die im Augenblick des Messdrahtkontaktes ausgelöst wird.

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5 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

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1. Einrichtung zur Bestimmung des Abstandes von Um-fangspunkten eines Körpers, insbesondere eines Rotationskörpers, bezüglich seiner Achse, mit zwei Supporten, (22,23), die in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar sind, und 5 einem Messtastkopf (24), der mittels eines Auslegerarmes am oberen (23) der beiden Supporte befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtastkopf (24) einen unter mechanischer Spannung stehenden Messdraht (32,56) aufweist, der einen

Teil eines Stromkreises bildet, der so geschaltet ist, dass er bei 10 Berührung des Messdrahtes (32,56) mit dem zu messenden Körper (7) geschlossen wird, und in dem Anzeigemittel (50) vorgesehen sind, die zur Anzeige der Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper dienen, und dass eine Niederspannungsstromquelle (42) zur Speisung des besagten Strom- 15 kreises vorhanden ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass zwei Rollen (31) mit Umfangsrillen vorgesehen sind, über die der Messdraht (32) gespannt ist, und dass das eine Ende des Messdrahtes (32) an einer Feder (35) und das andere Ende an 20 einem Ösenblech (33) befestigt ist, das zwecks Einstellen der Messdrahtspannung gegenüber dem Messbügel (30) verschiebbar und festklemmbar ist.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass feststehende Rollenteile (57,58) mit Umfangsrillen vorge- 25 sehen sind, über die der Messdraht (56) gespannt ist, und dass das eine Ende (59) des Messdrahtes (56) mittels eines schwenkbaren Gewindebolzens (61) am Messbügelkörper (70) und das andere Ende (60) mittels eines schwenkbaren Gewindebolzens (62) an einem von einer Feder (54) belasteten Führungsbolzen 30 (55) befestigt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass als Signalmittel zur Berührungsanzeige eine Messkontrollampe (50) und/oder ein Relais zur Stillsetzung des Radialantriebs des Messupports im Stromkreis vorge- 35 sehen sind.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass als Vorsignal für die Berührungsanzeige eine Kontaktbürste (38) und eine Warnlampe (41) im Stromkreis vorgesehen sind. 40

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein motorischer Antrieb für die Schraubenspindel des Radialsupports (23) und ein Relais zur Unterbrechung dieses motorischen Antriebs vorgesehen sind, dass der von der Feder (54) belastete Führungsbolzen (55) einen Kopf 45 (53) aufweist, der dazu dient, den Schaltstift (52) des Mikro-schalters (51) zu betätigen und die Stromzufuhr zum Hauptantrieb zu unterbrechen, falls der Messdraht (56) gerissen ist.

7. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, gekennzeichnet durch eine im Stromkreis vorgesehene akustische Si- so gnaleinrichtung, die im Augenblick des Messdrahtkontaktes ausgelöst wird.