DE20108419U1

DE20108419U1 - Orientierungsmessvorrichtung

Info

Publication number: DE20108419U1
Application number: DE20108419U
Authority: DE
Original assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Current assignee: Prueftechnik Dieter Busch AG
Priority date: 2001-05-18
Filing date: 2001-05-18
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2011-05-19
Also published as: DE10219568B4; DE10219568A1

Description

..S · : : ; P381-DEGM

Prüftechnik Dieter Busch AG 85730 Ismaning

" 5 Orientierungsmessvorrichtung

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Orientierungsmessvorrichtung zum Bestimmen der räumlichen Orientierung von Körpern, wie beispielsweise Walzen, Stangen, Hohl- oder Vollzylindern und ähnlichem, mit kleinen bis großen Durchmessern.

Aus der WO 96/00623 ist eine Orientierungsmessvorrichtung bekannt, welche für das präzise Bestimmen einer tatsächlichen räumlichen Orientierung eines Zylinders oder einer Walze einer Druckmaschine oder Papierherstellungsmaschine oder ähnlichem ausgebildet ist. Um eine Mehrzahl solcher Zylinder parallel auszurichten, ist die Verwendung eines Satzes von zwei Wasserwaagen oder ähnlichem nicht ausreichend, da diese die Winkelorientierung bezüglich der Gierrichtung (bzw. Yaw-Richtung) nicht bestimmen können. Aufgrund der extrem hohen Präzision von laseroptischen Gyroskop-Orientierungsmessvorrichtungen kann die Ausrichtung solcher Zylinder mit sehr hoher Genauigkeit in erstaunlich geringer Zeit, verglichen mit früher verwendeten Techniken, erreicht werden. Um eine solche Ausrichtungsaufgabe für Zylinder gemäß dem Stand der Technik zu lösen, wird üblicherweise ein mit Präzisionswerkzeugen gefertigtes mechanisches (konkaves) Prisma an der Orientierungsmessvorrichtung befestigt. Mittels der Kombination eines Instruments und eines Prismas ist es möglich, eine Richtungsbestimmungsmessung dadurch auszuführen, dass einfach das Prisma mit der Zylinderfläche der Walze in Kontakt gebracht wird. Jedoch ist ein solches Verfahren nur für zu überprüfende oder auszurichtende Walzen in einem beschränkten Durchmesserbereich nützlich.

Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Vorrichtung zu schaffen, welche die präzise Überprüfung der Orientierung von Walzen, Zylindern, zylindrischen Öffnungen und ähnlichen zylindrischen Objekten in einem im Vergleich zum Stand der Technik wesentlich vergrößerten Durchmesserbereich erlaubt.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch eine Orientierungsmessvorrichtung gemäß Anspruch 1. Bei dem Gyroskop handelt es sich vorzugsweise um ein laseroptisches Gyroskop mit einem elektronischen Ausgang. Das Gehäuse weist vorzugsweise Blockform auf, wobei die Oberflächen aufeinander senkrecht stehen. Die Adapterkörper sind vorzugsweise von zylindrischer Form.

In weiterer vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung können die Adapterkörper von polygonalem Querschnitt sein und mittels einer Permanentmagnetanordnung lösbar an dem Gehäuse befestigt sein, das Gehäuse kann aus rostfreiem Stahl und/oder glasartigem Material oder Keramikmaterialien mit einem thermischen Ausdehnungskoeffizienten, der nahe bei Null liegt, gefertigt sein, wobei Quarzglas, Ceran, Zerodur, Jenaer Glas und Pyrex-Glas Beispiele solcher Materialien sind. Ferner kann das Gehäuse der Orientierungsmessvorrichtung mindestens eine Oberfläche aufweisen, die mit sehr hoher Präzision planar gefertigt ist, und/oder das Gehäuse kann mit mindestens einer Verankerungsstelle zur Anbringung eines Handgriffs versehen sein. Ferner kann die Orientierungsmessvorrichtung mit einer Vorrichtung zur Erzeugung eines optischen Strahls versehen sein, welche einen Lichtstrahl mit nahezu konstantem Querschnitt und in einer Richtung parallel zu zwei Seiten des Gehäuses erzeugt.

Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beispielhaft näher erläutert, wobei die einzige Figur eine perspektivische Ansicht einer erfindungsgemäßen Orientierungs-Messvorrichtung ist.

Ein würfelförmiges oder rechteckig geformtes Gehäuse 10 einer Orientierungsmessvorrichtung nimmt drei (nicht gezeigte) laseroptische Gyroskope mit sehr hoher Genauigkeit und Auflösung sowie die zugehörige Elektronik auf, welche in an sich bekannter Weise den Nick- (bzw. Pitch-)Winkel, den Gier- (bzw. Yaw-)Winkel und den RoIl-Winkel der Orientierung der Vorrichtung tatsächlich misst. Für weniger anspruchsvolle Aufgaben kann anstelle von drei laseroptischen Gyroskopen eine Kombination von zwei Klinometern oder Inklinometern und einem laseroptischen Gyroskop ausreichend sein.

Obschon die Gyroskope durchgehend arbeiten und von einer internen oder externen Stromversorgung, z.B. mittels Batterien, mit Strom versorgt werden, können interessierende

Messergebnisse durch Drücken eines Knopfs 40 aufgezeichnet werden. Eine Anzeige 30, deren Frontfläche unterhalb der präzisionsbearbeiteten Oberseite 20 des Gehäuses 10 angeordnet ist, kann einen aufgezeichneten Wert für eine gewisse Zeitdauer anzeigen und dann wieder eine kontinuierliche Anzeige der gemessenen Werte des Pitch-, Yaw- oder RoIl-Winkels aufnehmen. Nützliche Zusatzmerkmale sind ein Laserpointer 36, welcher in eine Richtung parallel zu zwei der Oberflächen des Gehäuses 10 zeigt, und eine vorzugsweise serielle Computerschnittstelle, wie beispielsweise eine bei PC's übliche RS 232- oder USB-Schnittstelle. Ein weiteres nützliches zusätzliches Merkmal ist ein Handgriff 70, der lösbar an einer von mehreren vordefinierten Verankerungsstellen (nicht gezeigt) befestigt werden kann, die an dem Gehäuse 10 vorgesehen sind.

Der wichtigste Aspekt der vorliegenden Erfindung wird von den Seitenwänden des Gehäuses 10 gebildet, welche vorzugsweise (jedoch nicht notwendigerweise) einen sehr hohen Planaritätsgrad aufweisen und welche mittels Nuten oder Vertiefungen 100, 102, 104, 200, 202, 204, 206 in Segmente HOA bzw. HOD und 210A bis 210D unterteilt sind. Die Nuten 100, 102, 104, 200, 20, 204, 206 weisen eine sehr hohe mechanische Qualität im Mikrometeroder Submikrometerbereich auf, d.h. sie sind mit außerordentlich geringer Toleranz bezüglich der vorbestimmten Form bearbeitet. Auf diese Weise ist es möglich, das Gehäuse bzw. die Vorrichtung 10 mit den segmentierten Flächen HOA bis 11OD bzw. 210A bis 210D an einer planaren Oberfläche anzubringen, welche als Referenz dienen kann. Ferner kann die Vorrichtung 10 zu Referenzzwecken auch mit drei eine Ecke bildenden Oberflächen an einer rechteckigen Ecke angebracht werden.

Bei der Anwendung der Erfindung werden zur einfachen Messung von Zylindern oder ähnlichen Körpern mit unterschiedlichen Durchmessern zwei Adapterkörper 300, 310 in zwei der vorbestimmten wählbaren Stellen, welche von den Nuten 100, 102, 104 bzw. 200 bis 206 gebildet werden, wie gezeigt eingeführt. Die Kontaktflächen der Adapterkörper 300, 310 sind mit gleicher Qualität und Genauigkeit wie die Nuten 100, 102, 104, 200, 202, 204, 206 gefertigt. In der Praxis bedeutet dies, dass diese Oberflächen auf eine Planarität von weniger als etwa 1 &mgr;&eegr;&igr; poliert sind.

• · &igr; *

Um die Adapterkörper 300, 310 an den gewählten Stellen zu halten, sind Permanentmagnete, wie beispielsweise Magnete 400, 402, unter den Oberflächen 11OA bis 1 IOD vorgesehen, d.h. vergraben, welche einen ferromagnetischen Teil der Adapterkörper 300, 310 anziehen. Während die Oberflächen der Adapterkörper 300, 310 vorzugsweise von zylindrischer Form sind, können sie jedoch auch eine andere Querschnittsform aufweisen. Im übrigen können die Adapterkörper 300, 310 aus rostfreiem Stahl, Keramikmaterial oder glasartigem Material gefertigt sein (wobei es sich tendenziell um nicht-ferromagnetische Materialien handelt). Es sind jedoch auch andere Verfahren zum temporären Befestigen der stangenförmigen Adapterkörper 300, 310 an dem Gehäuse 10 denkbar.

Vor der Messung wählt der Bediener entsprechend der Größe und des Durchmessers des zu vermessenden Zylinders diejenigen Nuten 100, 102, 104, 200, 202, 204, 206 aus, welche für die gestellte Messaufgabe am besten geeignet sind, und führt dann die beiden Adapterkörper 300, 310 entsprechend in die gewählten Nuten ein. Dabei werden für Zylinder mit kleinem Durchmesser (im Bereich von beispielsweise 3 bis 30 cm) benachbarte oder in relativ geringem Abstand voneinander liegende Nuten ausgewählt. Bei zu überprüfenden oder auszurichtenden Zylindern mit großem Durchmesser (z.B. im Bereich von einem bis mehreren Metern) wird der Bediener zwei geeignete Nuten auswählen, welche in der gleichen Fläche der Messvorrichtung 10 vorgesehen sind, jedoch hinreichend weit voneinander beabstandet sind. Beispielsweise sollten in letzterem Fall statt den Nuten 202 und 204 die Nuten 200 und 206 verwendet werden. Es sei angemerkt, dass in der Figur aus Gründen einer übersichtlichen Darstellung weniger Nuten gezeigt sind, als bei einem in der Praxis zu verwendenden Messgerät vorgesehen wären.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass es mit nur einem Typ von Adapterkörpern möglich ist, das gleiche Instrument zum Vermessen von Zylindern mit konvexer Oberfläche (z.B. Walzen) als auch zum Vermessen von Hohlzylindern mit konkaver Oberfläche (z.B. im Inneren von Turbinengehäusen, Bohrungen mit großen Durchmessern, Zylindern von großen Verbrennungsmaschinen usw.) zu verwenden.

Claims

1. Orientierungsmessvorrichtung mit einem Gehäuse (10), einer Mehrzahl von in dem Gehäuse angeordneten Orientierungssensoren, von denen mindestens einer ein Gyroskop ist, mindestens drei präzisionsgefertigten Nuten (100, 102, 104, 200, 202, 204, 206) in mindestens einer Außenfläche (110A, 110B, 110C, 110D, 210A, 210B, 210C, 210D) zur Aufnahme von mindestens zwei präzisionsgefertigten Adapterkörpern (300, 310), welche in den Nuten montierbar sind.

2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die mindestens zwei Adapterkörper (300, 310) röhrenartig oder zylindrisch geformt sind und in den Nuten lösbar befestigbar sind.

3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Adapterkörper (300, 310) von polygonalem Querschnitt sind.

4. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei die Adapterkörper (300, 310) an dem Gehäuse (10) mittels Permanentmagneten (400, 402) lösbar befestigt sind.

5. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (10) aus mindestens einem Material gefertigt ist, das einen thermischen Ausdehnungskoeffizienten von nahe Null aufweist und aus der aus rostfreiem Stahl und glasartigen oder keramischen Materialien bestehenden Gruppe ausgewählt ist.

6. Messvorrichtung gemäß Anspruch 5, wobei die glasförmigen oder keramischen Materialien aus der aus Quarzglas, Ceran, Zerodur, Jenaer Glas und Pyrex-Glas bestehenden Gruppe ausgewählt sind.

7. Messvorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (10) mindestens eine planare Oberfläche (20) aufweist, welche mit sehr hoher Präzision gefertigt ist.

8. Vorrichtung gemäß Anspruch 7, wobei die mit sehr hoher Präzision gefertigte planare Oberfläche (20) mit einer Genauigkeit im Bereich von 1 µm oder weniger gefertigt ist.

9. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei das Gehäuse (10) mit mindestens einer Verankerungsstelle zur Anbringung eines Handgriffs (79) versehen ist.

10. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei eine Einrichtung zum Erzeugen eines Lichtstrahls (36) vorgesehen ist, wobei diese Einrichtung so an dem Gehäuse angebracht ist, dass der von der Einrichtung erzeugte Lichtstrahl parallel zu zwei Seiten des Gehäuses verläuft.

11. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, ferner versehen mit einer Messelektronik, welche mit den Sensoren und einem Computeranschlußkabel (50, 60) zum Verbinden der Messelektronik mit einem separaten externen Computer verbunden ist.