DE3226881C2

DE3226881C2 - Justierscheibe für hochgenaue Lagerung von Achsen und Wellen

Info

Publication number: DE3226881C2
Application number: DE19823226881
Authority: DE
Inventors: Gunther Dr. Dipl.-Phys. 8012 Ottobrunn Sepp; Korbinian 8050 Freising Thalmair; Helmut 8011 Kirchseeon Weiland
Original assignee: Messerschmitt Bolkow Blohm AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1982-07-17
Filing date: 1982-07-17
Publication date: 1986-04-03
Also published as: DE3226881A1

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Justierscheibe für eine hochgenaue Lagerung von Achsen und Wellen unter Verwendung eines HeNe-Laserstrahls, der die genaue Achslinie markiert und nach dem die einzelnen Lagerböcke eingerichtet werden, wozu in einer zylinderförmigen Hülse ein oder mehrere Detektoren angeordnet sind, denen Schalter zur automatischen Stromzuschaltung und Interferenzfilter zugeordnet sind und außerdem die Hülse mit einer Lochscheibe für den Laserstrahl und Mittel zur Justierung innerhalb des Lagerbocks versehen ist.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Justierscheibe für eine hochgenaue Lagerung von Achsen und Wellen unter Verwendung eines HeNe-Laserstrahls, eines positionsempfindlichen Detektors und einer elektronischen Auswertschaltung mittels welchen die Tatsache und Richtung der Abweichung des Leuchtdecke des Laserstrahls von der Figurenachse der Justlerschelbe angezeigt wird.

Justierscheiben für Lagerungen von Wellen und Achsen sind in zahlreichen Ausführungsformen allgemein bekannt. Bei der Justierung von Antriebswellen für die Heckrotoren von Drehflüglern wurde bisher ein sögenannter Spanndraht gezogen und zu diesem Spanndraht dann die Lagerböcke der Welle von Hand einjustiert und befestigt. Abgesehen von den zwangsläufig auftretenden Ungenauigkeiten In der Lagertoleranz der Böcke Ist auch der Arbelts- bzw. Meßaufwand viel zu hoch.

Durch DE-PS J 6 23 273 Ist eine Justierscheibe der eingangs genannten Art bekanntgeworden. Diese Ausführungsform ist jedoch anthropotechnisch ungünstig und In der Bedienbarkeit zu kompliziert.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Justierscheibe zu schaffen, mit de? für lange Achsen und Wellen In schneller, präziser und störsicherer Weise eine hochgenaue Lagerung geschaffen werden kann und die unkompliziert und wartungsarm zu bedienen ist.

Diese Aufgabe wird in einfacher und absolut zuverlässiger Weise durch die im Anspruch 1 angegebenen Maßnahmen gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind in den Unteransprüchen aufgezeigt. In der Beschreibung sind Ausführungsbeispiele abgehandelt und In der Zeichnung sind schematische Darstellungen gemäß der Beschreibung gegeben. Es zeigt

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Drehflüglers mit der zum Einbau vorgesehenen Übertragungswelle zum Heckrotor,

FIg 2 eine Prinzipskizze des Einbauverfahrens, in der der Laserstrahl die Achslage definiert,

Fig.3a eine Draufsicht auf die Stirnseite der vom Laser beleuchteten Justlerschelbe In einer asymmetrischen Stellung von SoIf- und Ist-Lage,

Fig. 3b eine Draufsicht auf die Stirnseite der vom Laser beleuchteten Justierscheibe in einer anderen Ablage von Soll- und. Ist-Lage,

Flg. 3c eine Draufsicht auf die Stirnseite der vom Laser beleuchteten Justierscheibe In justierter Lage, d. h. In deckungsgleicher Lage von Wellen- und Laserstrahlachse,

Fig.4 einen Querschnitt durch ein Ausführungsbeispiel der Justlerschelbe,

Fig. 5 ein Schaltbild für das AusfOhrungsbelsplel mit einem Quadrantendetektor.

Die FlIg 1 zeigt ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel bezüglich der Verwendung der nachfolgend beschriebenen Justierscheibe für die präzise Lagerung langer Wellen und Achsen. Es handelt sich um die absolut symmetrische Anordnung der Lagerungen für die Kraftübertragungswelle des Heckrotors bei Drehflüglern. Mit 10 ist die Kabine des Drehflüglers mit dem Hauptrotor bezeichnet, mit 12 die Übertragungswelle, mit 13 die einzelnen Lagerböcke für die Lagerungen der Welle 12, mit 12a die Wellenmittelachse und mit 11 der Heckrotor.

Die Lage der Kraftübertragungswelle 12 Ist durch ihre erste und letzte Lagerung eindeutig definiert. Mittels der nachfolgend beschriebenen Justlerschelbe werden nun die dazwischenliegenden Lagerböcke 13 einjustiert.

An die Stelle des Heckrotors bzw. an die letzte Lagerung 17 wird, wie die Fig. 2 schematisch zeigt, ein HeNe-Laser 15 angeordnet und dessen mit der Lagerung 17 konzentrischer Strahl 16 mittels einer In der Figur nicht gezeigten Justiereinrichtung Identisch mit der Soll-Lage der Wellenmittelachse 12a zum ersten Lagerbock 13 gerichtet. Hierzu wird nun die nachfolgend beschriebene Justlerschelbe 14 verwendet, die in die gegebene Bohrung des ersten Lagerbockes eingesetzt wird.

Anschließend wird die Justierscheibe 14 in den an den ersten sich anschließenden, justierbaren Lagerblock 13 eingesetzt und dieser bezüglich des von nun an festgehaltenen Justierlaserstrahls justiert. Hierzu kann der Lagerbock 13 z. B. mit Flxlerschraubcn 136 am Lagerbockaufnahmeteil 13a verschiebllch befestigt sein, wobei die Durchgangslöcher 13c für Fixlerschrauben 136 mit Übermaß bemessen sind. Dasselbe wird anschließend für alle

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weiteren zwischen erster und letzter Lagerung liegenden Lagerböcke 13 durchgeführt.

Die in FIg-4 gezeigte Ausbildung der Justierscheibe 14 Ist wie folgt gestaltet:

In einer zylindrischen, einseitig offenen Hülse 14Λ sind symmetrisch zur Mittelachse 14a eine Zentralbohrung 146 und im engen Abstand dazu je zwei Bohrungen 14c für die Horizontale und die Vertikale angeordnet. Die letzten Bohrungen decken sich mit den auf einer Platine 22 angeordneten LED-Dioden 18, die über diese Platine, welche ebenfalls eine elektronische Auswerteschaltung 22a (Fig. 5) trägt, mit der Stromversorgung im Beispiel sind es Batterien 23 - in Kontakt gebracht werden. Zur Einschaltung der Batterien bzw. ihrer Spannung sind Schalter 24 angeordnet, deren Schaltfedern 24a durch die Hülse 14Λ nach außen ragen, beim Einsetzen in den Lagerbock 17 in entsprechende Nuten 246 gedrückt werden und dabei die Stromversorgung einschalten. Im Zentrum des Hülsendeckels ist ein als Positionssensor dienender Detektor 19 mit einem Interferenzfilter 20 und der Halterung 21 angeordnet, der zum Zweck seiner nur einmal erforderlichen Justierung bezüglich der Figurenachse der Hülse 14/r verschtebllch ist, wobei mit dem Detektor 19 auch die Schaltplatine 22 tür die LED-Dioden 18 verbunden ist. Die Ausbildung der Einriebtungen 21a zur Verschiebbarkeit der Halterung 21 kann beispielsweise wieder gemäß dem Prinzip In Fig. 2., d. h. mit Fixierschrauben 21/» in die Halterung 21 und weiteren Durchgangslöchern 21a in der Hülse 14A erfolgen. In einer speziellen Ausführungsform können die Mittel 21a zur Detektorjustierung In Form einer elektronischen Offsetjustierung, z. B. Potentiometern P₁ und Pi in Fig. 5 ausgebildet sein.

Zur Detektorjustierung wird in beiden Füllen In die Zentralbohrung 14/» der Hülse 14Λ eine Lochscheibe 14c elneesetzt. die die Figurenachse der Jusllerscheibe 14 definiert. Während dieses zentrale. Im Verhältnis zum HeNe-Laserfleck kleine Loch 14a" von letzterem beleuchtet wird, wird der Detektor 19 mit Halterung 21 in die exakte M.Ue justiert. Bei elektronischer Offsetjustierung wird die exakte Mittenlage mittels der Potentiometer /Ί und Pi in Flg. 5 eingestellt.

Vor dem Detektor 19 1st ein Interferenzfilter 20 angeordnet, um das störende Hintergrundlicht aus der Umgebung zu reduzieren bzw. auszuschalten. Dieses InterferenzflWer kann auch durch eine entsprechende Farbfilterfolie ersetzt werden, was den Vorteil erbringt, daß durch die sehr dünne Folie Justierfehler durch Verkippen, wie sie bei den relativ dicken Filtern durch Parallelversatz des Laserstrahls auf den Detektor auftreten, entfallen.

Statt Jes Quadrantendeteklors können die wesentlich billigeren PIN-Dioden verwendet werden, die zu viert eng benachbart anzuordnen sind (nicht gezeichnet). Hierbei muli nur gewährleistet sein, daß der Leuchtfleck des HeNc-Lasers 15 Im richtigen Größenverhältnlsbercich zu dem Teilkreis steht, aui welchem die vier Photodioden angeordnet sind. Wegen der Gauß-förmigen Intensitätsverteilung des Laserstrahls 16 nimmt dessen Intensität vom Zentrum nach außen hin ab. Bei gegebener Empfindlichkeit der Photodioden darf der Leuchtfleck 16a des Lasers IS In Soll-Position daher nicht völlig Im zentralen, nicht von den vier Photodioden eingenommenen Teil liegen, sondern muß auch die Photodioden 18 beleuchten. Andererseits darf der Leuchtfleck nicht so groß sein, daß der Intensitätsgradient am Teilkreis der Photodioden 18 zu kli,1n wird, um eine Verschiebung des Leuchtflecks feststellen zu können.

Die Flg. 3a, 3b und 3c zeigen nun den Justiervorgang in seiner Wirkung. Nach dem Einsetzen der hülsenartigen JustHrschelbe 14 mit dem wie vorher beschrieben justierten Detektor 19 bzw. Detektoren -im ersten Falle handelt es sich um einen Quadrantendetektor- zeigen die LED-Dioden 18 die augenblickliche Lage der Lascrstrahlachse zur Figurenachse 14a der Justierschraube 14 und damit zur Ist-Achse der Rotorwelle 12 an. Der Laserstrahl 16 bildet auf dem Positionssensor 19 einen Leuchtfleck 16a. Je nach Lage dieses Heckes leuchtet nun keine, eine oder zwei LED-Dioden 18 auf und vermittelt dem Einstellenden die Position von Ist- zur Soll-Achse. Durch einfaches Verschieben des Lagerbocks 13 mit Justierscheibe 14 wird die Deckungsgleichheit von Soll- und Ist-Achse herbeigeführt. In dieser Lage wird der Lagerbock 13 dann mittels der Fixierschrauben 136 fixiert. Dieser Vorgang wiederholt sich von Lagerbock zu Lagerbock, bis alle genau justiert sißd. Spjbstverständllch können die Mittel 21a zur mechanischen oder elektronischen Detektorjustierung entfallen, wenn bei der Herstellung der Justierscheibe auf hc& Präzision geachtet wird und sichergestellt 1st, daß der Pösitionsscnor mechanisch und elektrisch exakt symmetrisch zur Figurenachse 14e der Justierscheibe 14 angeordnet ist und daß auch die Auswerteelektronik 22a (Fig. 5) keine Asyn,;netrie aufweist.

Zum Funktionstest der Justierscheibe 14 werden nacheinander je einer der beiden Schalter 24 von Hand betätigt. Dabei leuchtet je ein Paar der LED-Dioden 18 auf. Der Stromverbrauch der Justiersche&e, der im wesentlichen nur durch die Leuchtdioden 18 bestimmt wird, ist durch die oben beschriebenen Maßnahmen auf die eigentliche Justierzeit beschrankt, d. h. auf die Zeit, in welcher die Justierscheibe 14 In das zu justierende Teil 13 eingesetzt und In noch unjusUertem Zustand, also noch nicht exakt zentrisch, vom Leuchtfleck 16a des Jusileriasers 15 beleuchtet wird. Damit ist eine hohe Betriebsdauer der Justierscheibe gewährleistet.

Die vorgeschlagene Justierscheibe 14 ermöglicht so eine hochgenaue Justierung der Welle 12, vermindert £anz wesentlich den bisherigen Montageaufwand und reduziert erheblich die Lagertoleranzen, was sich nicht nur auf die Lebensdauer der Lager, sondern auch auf die Laufruhlgkelt des gesamten Flugkörpers auswirkt.

In der Flg. 5 1st ein Schaltbild für die vorbeschriebene Anordnung mit der elektronischen Auswerteschaltung 226 gegeben, das keiner weiteren Erläuterung bedarf. Es handelt sich hler um ein Ausführungsbeispiel mit einem Quadrantendetektor. Mit S, und S₂ sind die Schalter 24 bezeichnet, mit θ, und B₁ die Batterien 23, die die Spannung für die Leuchtdioden 18 LED, und LED₂ den Quadrantendetektor öi und die übrige Auswerteeiektronik geben. Weiterhin sinJ vier Differenzverstärker AR₁ bis AKa und die verschiedenen Wiederstände R, bis F₁* gezeigt. Als Schalter sind Federschalter oder Mikroschalter einsetzbar. Bei genauer Deckung von Soll- und Ist-Achse sind alle LED-Dioden 18 ausgeschaltet.

Durch die vorgeschlagenen Maßnahmen ist nun eine auf einen unkollltnterten HeNe-Laserstrahl (d. h. ohne Aufweisoptik) In einem großen Entfernungsbereich anspre ehende Justierscheibe geschaffen, die nicht nur kompakt und leicht bedienbar 1st, sondern störslcher und mit hoher Genauigkeit die effektive und optimale Achslagerung vermißt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Justlerschelbe für eine hochgenaue Lagerung von Achsen und Wellen unter Verwendung eines s HeNe-Laserstrahls, eines positionsempfindlichen Detektors und einer elektronischen Auswertschaltung mitteis welchen die Tatsache und Richtung der Abweichung des Leuchtflecks des Laserstrahls von der Figurenachse der Justierscheibe angezeigt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Justierscheibe

(14) derart einstückig ausgebildet ist, daß In der Achse (14a) einer zylindrischen Hülse (14A) der positionsempfindliche Detektor (19) und ein Interferenzfilter (20) auf einer Halterung (21) angeordnet Ist und vier Leuchtdioden (18) konzentrisch um die Achse gelagert sind und von der elektronischen Auswertschaltung (12a) angesteuert werden, wobei zur Stromversorgung Batterien (23) integriert sind, welche mittels Schaher (24)it_itomatlsch beim Einsetzen in die Hülse {14ΛΪ ir, das zu justierende Teil (13) eingeschaltet werden.

2. Justierscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zum Funktionstest der Justierscheibe (14) je einer der beiden Schalter (24) von Hund betätigbar ist.

3. Justierscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Detektor (19) vier unmittelbar aneinander im Quadrat um die Hülsenachse (14a) angeordnete handelsübliche PIN-Dloden verwendet werden.

4. Justierscheibe nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülse (14A) mit Mitteln (21a) zur zentrischen Detektorjustisrunp versehen Ist und hierzu eine konzentrische, aufstecxbare Lochscheibe (14c) zugeordnet ist.

5. Justierscheibe nach den Ansprüchen 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,daß die Detektorhalterung (21) innerhalb der Hülse (14A) mit Mitteln (21a) zur lagemäßigen Justierung versehen 1st. <to

6. Justierscheibe nach den Ansprüchen 1 bis S, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (21a, 216) zur Detektorjustierung als Fixlerschrauben mit weiten Durchgangslöchern ausgebildet sind.

7. Justlerschelbe nach einem oder mehreren der Ansprüche I bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Detektorjustierung In Form einer elektronischen Offsetjustierung ausgebildet sind.

8. Justlerschelbe nach einem oder mehreren -der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß anstelle des Interferenzfilters (20) eine Farbfilterfolie angeordnet Ist.