DE3234682C2

DE3234682C2 - Measuring device for contactless alignment control

Info

Publication number: DE3234682C2
Application number: DE19823234682
Authority: DE
Inventors: Jürgen Dipl.-Ing. 2000 Hamburg Albrecht
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1982-09-18
Filing date: 1982-09-18
Publication date: 1984-06-28
Also published as: DE3234682A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung zur berührungslosen Ausrichtkontrolle von zwei Oberflächen oder Achsen zweier Werkstücke, die einen an dem einen Werkstück befestigbaren Meßkopf mit zwei voneinander getrennten elektronischen Meßfühlern aufweist.The invention relates to a measuring device for contactless alignment control of two surfaces or axes of two workpieces that have a measuring head that can be fastened to one workpiece with two of each other has separate electronic sensors.

Zur Erzielung optimaler Laufruhe und Betriebssicherheit von rotierenden, über Kupplungen verbundenen Maschinen, zum Beispiel einer Kraft- und einer Arbeitsmaschine, wie Turbine und Generator, ist es erforderlich, daß die Achsen von deren Antriebs- und Abtriebswelle fluchten. Durch Messen des radialen und axialen Versatzes dieser Wellen wird die Ausrichtgüte beurteilt. Weichen die erfaßten Werte von den vorgegebenen Sollwerten ab, ist durch seitliches Verschieben und/oder Höhenänderung einer oder beider Maschinen eine Korrektur vorzunehmen. Üblicherweise werden hierbei tür die Grobausiichtung Fühlerlehren und die Feinausrichlung Mikrometeruhren eingesetzt. Für die wi Messung mit Mikrometeruhren wird eine Halterung für die Aufnahme der Uhren an einem der beiden WelleniMiden fest angebracht, während der Meßfühler der Uhr auf dem anderen Wellenende aufliegt. Durch Drehen der die Halterung der Mikrometeruhr tragenden Welle to wird diese Uhr um die andere Welle herumgeführt. Dabei wird durch radiale und axiale Anlage des Meßfühlers der Uhr an der stehenden Welle der Versatz der Maschinen aus der Fluchtrichtung ermittelt. Diese Meßmethode erfordert häufig die Anfertigung einer speziellen Meßuhrhalterung, die zum Ausschluß von Meßfehlern biegesteif sein muß, was bei großen Maschinensätzen nur mit einem erheblichen Aufwand erreicht werden kann. Eine weitere Fehlerquelle ist noch die Güte, ± h. Glätte der Fläche, über welche der Meßfühler der Uhr gleitet, da schon Unebenheiten von Bruchteilen eines Zehntelmillimeters in dieser Fläche das Ausrichtergebnis entscheidend beeinflussen.To achieve optimal running smoothness and operational safety of rotating machines connected by clutches, for example a prime mover and a working machine such as a turbine and generator, it is necessary that the axes of their drive and output shafts are aligned. The alignment quality is assessed by measuring the radial and axial misalignment of these shafts. If the recorded values deviate from the specified target values, a correction must be made by moving one or both machines sideways and / or changing the height. Usually feeler gauges are used for the rough alignment and micrometer clocks for the fine alignment. For wi measurement with micrometer clocks, a holder for holding the clocks is firmly attached to one of the two shaft imids, while the sensor of the clock rests on the other end of the shaft. By turning the shaft to carrying the holder of the micrometer clock, this clock is guided around the other shaft. The offset of the machines from the direction of escape is determined by the radial and axial contact of the measuring sensor of the clock on the stationary shaft. This measuring method often requires the manufacture of a special dial gauge holder, which must be rigid in order to exclude measuring errors, which can only be achieved with considerable effort in the case of large machine sets. Another source of error is the quality, ± h. Smoothness of the surface over which the sensor of the watch slides, since unevenness of a fraction of a tenth of a millimeter in this surface has a decisive influence on the alignment result.

Aus der DE-OS 24 33 130 ist zur Überwindung der vom Einsatz von Meßuhren beim Ausrichten von Maschinensätzen herrührenden Schwierigkeiten eine elektronische Meßeinrichtung zur berührungslosen Ausrichtkontrolle bekannt, bei der ein Meßfühler, in den zwei Magnetspulen eingebettet sind und der mit einer galgenförmigen Halterung an der einen Welle befestigbar ist, in geringem Abstand um die andere Welle ähnlich wie die Mikrometeruhr herumgeführt wird. Bei nicht fluchtenden Wellen variiert dabei der Abstand zwischen Meßfühler und Wellenoberfläche, wodurch der Stromfluß in jeder der Magnetspulen eine Änderung in Abhängigkeit von der Größe dieses Abstandes erfährt. Es hat sich gezeigt, daß die Größe des Stromflusses nicht nur eine Funktion des Abstandes des Meßfühlers von der Wellenoberfläche ist, sondern ebenfalls von der Güte der Wellenoberfläche sowie zusätzlich von der Homogenität und Permeabilität des Wellematerials sowie der Wellentemperatur am jeweiligen Meßpunkt beeinflußt wird, was zu Meßfehlern und damit zur ungenauen Ausrichtung führt.From DE-OS 24 33 130 is to overcome the use of dial gauges when aligning machine sets resulting difficulties an electronic measuring device for contactless alignment control known, in which a sensor in which two magnetic coils are embedded and the one with one Gallows-shaped bracket can be attached to one shaft, similar to a small distance around the other shaft how the micrometer clock is shown around. If the shafts are not aligned, the distance varies between the sensor and the shaft surface, causing the current flow in each of the solenoids to change depending on the size of this distance. It has been shown that the size of the current flow is not only a function of the distance of the probe from the shaft surface, but also on the quality of the wave surface and also on the homogeneity and permeability of the wave material as well as the shaft temperature at the respective measuring point is influenced, which leads to measurement errors and thus to inaccurate alignment results.

Aus der DD-PS 1 17 924 ist noch eine Einrichtung zur laufenden Erfassung der Längsachslage eines Rotationswerkzeuges an einer Werkzeugmaschine bekannt. Diese Einrichtung umfaßt Magnetspulen als Elektroinduktivaufnehmer, die rotationsymmetrisch zur Achse des Werkzeuges gegenüber einem Ringqueranker aus ferromagnetischem Werkstoff auf der Spindelnase des Adapters des Werkzeuges angeordnet sind. Der während der z. B. spanabhebenden Bearbeitung von Werkstücken sich ändernde Luftspalt zwischen den Elektroinduktivaufnehmern und dem rotierenden ferromagnetischen Ringqueranker ist ein Maß für die Abweichung der Schneiden des Rotationswerkzeuges von der vorgegebenen Soll-Lage am Werkstück.From DD-PS 1 17 924 is another device for ongoing detection of the longitudinal axis position of a rotary tool on a machine tool known. This device includes magnetic coils as electro-inductive transducers, which are rotationally symmetrical to the axis of the tool compared to a ring transverse anchor ferromagnetic material are arranged on the spindle nose of the adapter of the tool. The during the z. B. machining of workpieces changing air gap between the electrical inductive transducers and the rotating ferromagnetic ring cross armature is a measure of the deviation the cutting of the rotary tool from the specified target position on the workpiece.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Meßvorrichtung zur berührungslosen Ausrichtkontrolle zu schaffen, deren Meßwerte durch Temperatureinwirkungen, Oberflächengüte sowie Homogenität und Art des Werkstückmaterials nicht verfälscht werden.The object of the invention is now to create a measuring device for contactless alignment control, their measured values due to the effects of temperature, surface quality as well as homogeneity and type of Workpiece material are not falsified.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit einer Meßvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gelöst, daß der Meßkopf so an dem einen Werkstück befestigbar ist, daß die vorzugsweise als Magnetspulen ausgebildeten Meßfühler von Werkstückoberflächen wegweisen und in geringem Abstand über dieselben eine Ankerplatte hinwegragt, die auf der Oberfläche des anderen Werkstückes abstützbar ist. Dabei ist vorteilhafterweise zur Vermeidung von Fremdeinflüssen eine Aussparung um die Meßfläche jedes Meßfühlers in den Meßkopf eingearbeitet.This object is achieved according to the invention with a measuring device of the type described at the outset solved that the measuring head can be attached to the one workpiece that the preferably as magnetic coils Point trained probe away from workpiece surfaces and at a small distance over the same one Anchor plate protrudes, which can be supported on the surface of the other workpiece. This is advantageous to avoid external influences a recess around the measuring surface of each sensor in the Integrated measuring head.

Die Handhabung der Meßvorrichtung nach der Erfindung ist denkbar einfach, da hierzu nur der Meßkopf und die Halterung für die Ankerplatte auf den beiden Werkstücken unverrückbar zu befestigen sind, was bei ferromagnetischen Werkstücken zweckmäßigerweise mit Permanentmagneten erfolgt, die in den Melikupf und die Halterung eingefügt sind. Nach dem AnbringenThe handling of the measuring device according to the invention is very easy, because for this only the measuring head and the holder for the anchor plate on the two Workpieces are to be fixed immovably, what with Ferromagnetic workpieces are expediently carried out with permanent magnets, which are inserted into the Melikupf and the bracket are inserted. After attaching

dieser zwei Teile an den Werkstücken wird die Ankerplatte, die vorzugsweise in der Halterung parallel zur Werkstückoberfläche verschiebbar ist, unter Beibehaltung eines Luftspaltes über den Meßfühlern angeordnet, die an ein elektrisches Meßgerät angeschlossen werden, das zugleich eine Spannungsquelle ist. Durch Vergleich der Ströme, die durch jeden Meßfühler fließen und in der Größe dem Abstand, d. h. dem Luftspalt zwischen Meßfühler und Ankerplatte proportional sind, wird ein Maß sowohl nach Richtung als auch Größe, mit dem Veränderungen beim Korrigieren einer Ausrichtung unmittelbar sichtbar gemacht werden können, für die Abweichung der auszurichtenden Werkstücke aus der Fluchtlinie erhalten. Dadurch, daß erfindungsgemäß die benötigten Meßwerte nicht mehr unmittelbar an einem der auszurichtenden Werkstücke, sondern davon entfernt zwischen den Meßfühlern und der Ankerplatte abgenommen werden, ist die Gefahr von Fehlmessungen, die von der Güte der Oberfläche, der Temperatur und dem Material der Werkstücke ausgehen, sicher beseitigt. of these two parts on the workpieces is the anchor plate, which is preferably in the bracket parallel to the Workpiece surface is movable, while maintaining an air gap arranged over the sensors, which are connected to an electrical measuring device that is also a voltage source. By comparison the currents flowing through each probe and the distance in magnitude, i. H. the air gap between Sensor and anchor plate are proportional, becomes a measure both in direction and size with which Changes when correcting an alignment can be made immediately visible for the deviation of the workpieces to be aligned received from the alignment line. The fact that according to the invention required measured values no longer directly on one of the workpieces to be aligned, but removed from it are removed between the sensors and the anchor plate, there is a risk of incorrect measurements, which are based on the quality of the surface, the temperature and the material of the workpieces, safely eliminated.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird noch an Hand der Zeichnung beschrieben. Es stellen darAn embodiment of the invention will be described with reference to the drawing. It represent

F i g. 1 eine schematische Teilschnittansicht einer auf einer Wellenkupplung befestigten Meßvorrichtung,F i g. 1 is a schematic partial sectional view of a measuring device attached to a shaft coupling,

Fig.2 eine Draufsicht auf die Vorrichtung nach Fig. 1,2 shows a plan view of the device according to Fig. 1,

Fig. 3 eine Schnittansicht der Vorrichtung nach F i g. 1 längs der Linie A-A. 3 shows a sectional view of the device according to FIG. 1 along the line AA.

Auf den Scheiben 1 und 2 einer Wellenkupplung einer jn nicht dargestellten Kraft- bzw. Arbeitsmaschine sind der Meßkopf 5 und die Halterung 3 für die AnkerplatteOn the disks 1 and 2 of a shaft coupling of a jn The power and working machine, not shown, are the measuring head 5 and the holder 3 for the anchor plate

4 einer Meßvorrichtung zur berührungslosen Ausrichtkontrolle magnetisch befestigt. Die Auflageflächen der Halterung 3 und des Meßkopfes 5 auf den Scheiben 1 und 2 sind als U-förmige Rinnen 6, 7 ausgebildet, zwischen deren Seitenwänden in bezug auf deren Fuß höhenverstellbare Permanentmagnete 8,9 zur Erzeugung der magnetischen Haltekraft für die Halterung 3 und den Meßkopf 5 angeordnet sind. Die Permanentmagnete 8,9 weisen je ein Langloch 10 auf, durch das zu deren Höhenverstellung und damit zum Verändern von deren Haltekraft zum Lösen der Halterung 3 und des Meßkopfes 5 von den Scheiben 1, 2 eine in den Seitenwänden geführte Exzenterwelle 20 (Fig. 3) sich erstreckt, die einen Drehknopf 19 trägt.4 magnetically attached to a measuring device for contactless alignment control. The contact surfaces of the Bracket 3 and the measuring head 5 on the disks 1 and 2 are designed as U-shaped grooves 6, 7, between the side walls of which are height-adjustable permanent magnets 8, 9 with respect to their foot the magnetic holding force for the holder 3 and the measuring head 5 are arranged. The permanent magnets 8, 9 each have an elongated hole 10 through which to adjust their height and thus to change their Holding force for releasing the holder 3 and the measuring head 5 from the disks 1, 2 one in the side walls guided eccentric shaft 20 (Fig. 3) extends, which carries a rotary knob 19.

In den Meßkopf 5 sind zwei Meßfühler 11 eingesetzt, deren von einer Aussparung 21 im Meßkopf S umgebende Meßflächen 12 von der Scheibe 2 wegweisen und die über ein Kabel 13 mit einer Spannungsquelle und einem Anzeigegerät, die beide nicht gezeigt sind, verbunden sind.In the measuring head 5 two sensors 11 are used, whose measuring surfaces 12 surrounding by a recess 21 in the measuring head S point away from the disk 2 and the Connected via a cable 13 to a voltage source and a display device, both of which are not shown are.

Die Ankerplatte 4 ragt unter Bildung einer Luftspaltes 22 mit einer polierten Fläche über die Meßflächen 12 der Meßfühler 11 hinweg und ist an einer Stange 14 verschiebbar gehalten, um sie der Lage des MeßkopfesThe anchor plate 4 protrudes over the measuring surfaces 12, forming an air gap 22 with a polished surface the sensor 11 away and is held displaceably on a rod 14 to the position of the measuring head

5 und damit der Meßfühler 11 anzupassen. Die Stange 14 ist in einer Bohrung 15 der Halterung 3 geführt. Die Bohrung 15 wird von einem unter der Vorspannung einer Feder 16 stehenden und aus der Halterung 3 herausragenden Spannbolzen 17 gekreuzt, der eine mit der Bohrung 15 gleichgerichtete Durchgangsöffnung aufweist. Durch diese Durchgangsöffnung erstreckt sich die Stange 14 ebenfalls und wird aufgrund der von der Feder 16 auf den Spannbolzen 17 ausgeübten Kräfte n:> gegen die Wandung der Bohrung 15 gedruckt und dadurch in der Halterung 3 sicher befestigt. Zwei im liereich der Bohrung 15 auf die Stange 14 einwirkende Rändelschrauben 18 dienen zum Verändern des Abstandes der Ankerplatte 4 von den Meßflächen 12 der Meßfühler 11.5 and thus the sensor 11 to adapt. The pole 14 is guided in a bore 15 of the holder 3. The bore 15 is under the bias of one a spring 16 standing and protruding from the bracket 3 clamping bolt 17 crossed, the one with the Bore 15 has rectified through opening. Extends through this through opening the rod 14 also and is due to the forces exerted by the spring 16 on the clamping bolt 17 n:> printed against the wall of the bore 15 and thereby securely fastened in the holder 3. Two in the range the hole 15 acting on the rod 14 knurled screws 18 are used to change the distance the anchor plate 4 from the measuring surfaces 12 of the measuring sensors 11.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellte und beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondern schließt für den Fachmann geläufige Abwandlungen ein. So kann insbesondere die Befestigung der Halterung 3 und des Meßkopfes 5 an vorzugsweise zylindrischen Werkstücken mittels Spannschellen erfolgen.The invention is not limited to that shown and described Embodiment is limited, but includes modifications familiar to the person skilled in the art. In particular, the attachment of the holder 3 and the measuring head 5 to preferably cylindrical Workpieces by means of clamps.

Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Measuring device for contactless alignment control of two surfaces or axes of two Workpieces that have a measuring head that can be fastened to one workpiece with two separate measuring heads having electronic sensors, thereby characterized in that the measuring head (5) can be attached to the one workpiece (2) that the Point the sensor (11) away from the workpiece surface and at a small distance over the same (11) an anchor plate (4) protrudes on the surface the other workpiece (1) can be supported

2. Measuring device according to claim 1, characterized in that that the sensors (M) are designed as induction coils.

3. Measuring device according to claim 1 or 2, characterized in that in the measuring head (5) and / or the holder (3) of the anchor plate (4) for attaching it to ferromagnetic workpieces (1,

2) permanent magnets (8,9) are inserted.

4. Measuring device according to claim 3, characterized in that the permanent magnets (8, 9) in the measuring head (5) and the holder (3) are adjustable in height by means of an eccentric shaft (20).

5. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the Anchor plate (4) is slidably attached in the holder (3).

6. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that the on the measuring sensor (11) facing surface of the anchor plate (4) is polished.

7. Measuring device according to one of the preceding claims, characterized in that around the Measuring surface (12) of each measuring sensor (11) has a recess (21) incorporated into the measuring head (5).