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Verfahren und Einrichtung zum Prüfen der Lage zweier Achsenrichtungen.
Beim Bau von Kolbenmaschinen, deren Getriebeteile hin und her gehende und dreliendeBewegungen
ausführen (z.B.Dampftnaschinen, Pumpen, Gasmotor en usw. ), begegnet matt immer
von neuem der Aufgabe, die gegenseitige Lage der Getriebeachsen, also allgemein
die Lage zweier Achsenrichtungen prüfen zu müssen. Zwei solche in Beziehung zueinander
stehende Achsen gehören in der Regel einer gemeinsamen Ebene all, und zwar sind
sie mit wenig Ausnahmen entweder parallel mit endlichem oder unendlich kleinem Abstande,
oder sie schneiden sich unter einem Winkel von 9o'. Die Erfindung betrifft eitle
weitere Ausbildung des in der Patentschrift 428413 beschriebenen Verfahrens, welches
insbesondere im letztgenannten Falle mit Vorteil anzuwenden ist. Anstatt gemäß der
genannten Patentschrift zu verfahren und den Verlauf einer Geraden festzustellen,
die einer der zu prüfenden Achsenrichtungen parallel ist, wird bei dem neuen Verfahren
eine Gerade benutzt, deren Lage gegenüber der Achsenrichtung beliebig ist und durch
Messung festgelegt wird, indem erfindungsgemäß mittels eines Fernrohrs, dessen optische
Achse durch eine in einer Bildebene gelegene Marke bezeichnet ist und sich in bestimmter
Lage zu einer der Achsenrichtungen befindet, der Verlauf einer Gerarlen festgelegt
wird, deren Lage gegenüber einer anderen Achsenrichtung gemessen wird und die die
Verbindungslinie zweier durch eilte Marke bezeichneter Punkte ist. Man konstruiert
sich also unter Zuhilfenahme optischer Mittel die Sollage einer zweiten Achsenrichtung
(oder eine zu dieser Sollage in möglichst einfacher Beziehung stehende Gerade) und
stellt durch in beliebiger Weise auszuführende Messungen die Abweichung der wirklichen
Lage der Achsenrichtung voll der Sollage fest.
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Die die Gerade bestimmenden Marken müssen nicht in jedem Falle körperliche
Marken sein; es kann im Gegenteil zuweilen angebracht sein, als Marken die optischen
Bilder körperlicher Marken zu benutzen, die bei der Abbildung durch gekrümmte Flächen
oder durch Spiegelung an ebenenFlächen entstehen, wobei eins der Bilder in sehr
großer Entfernung liegen kann.
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Um dem Fernrohre die entsprechende Lage geben zu können, ist es notwendig,
die optische Achse, die an sich in einem Fernrohre nicht erkennbar ist, zu bezeichnen.
Bei einer zur Ausübung des neuen Verfahrens geeigneten Einrichtung ist demnach das
Fernrohr, dessen optische Achse in bekannter Weise durch eine in einer Bildebene
gelegene 1.Iarke bezeichnet ist, mit Mitteln auszustatten,
um seine
optische Achse in bestimmter Lage gegenüber einer der Achsenrichtungen festzuhalten,
und mit einem Markenträger zu versehen, an welchem durch zwei Marken eine Gerade
bestimmt ist, wobei ferner Mittel vorzusehen sind, um die Lage der Geraden gegenüber
einer anderen Achsenrichtung messen zu können.
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Ist die eine der zu prüfenden Achsen die Achse einer Bohrung, dann
läßt man zweckmäßig die optische Fernrohrachse mit dieser Achse zusammenfallen,
indem man das Fern rohr zentrisch in die Bohrung einsetzt. Bei passendem Durchmesser
der Bohrung kann man das Fernrohr unmittelbar einsetzen, während man andernfalls,
wenn es sich um eine Bohrung mit nichtpassendem Durchmesser oder einen Vollkörper
(z. B. einen Zapfen o. dgl.) handelt, Zwischenkörper zur Lagerung des Fernrohrs
zu Hilfe nehmen muß. Unter Umständen ist es jedoch erwünscht, daß man bei Ausführung
der Prüfung mit der optischen Fernrohrachse von der Lage abweichen kann, bei welcher
sie mit der zu prüfenden Achsenrichtung zusammenfällt oder ihr parallel ist. Man
kann dann die Einrichtung so ausbauen, daß das Fernrohr in zwei Zwischenkörpern,
deren jeder drei nach Art von Endmaßen ausgeführte, als Stützen dienende Stäbe trägt,
so gelagert ist, daß der Schnittpunkt seiner optischen Achse mit der durch die Stützpunkte
der drei Stäbe des einen Zwischenkörpers bestimmten Kreisfläche in zwei zueinander
senkrechten Richtungen verschieblich ist. Dabei können die beiden Zwischenkörper
auch aus einem Stück bestehen, oder es kan ein beiden Auflagerstellen gemeinsamer
Zwischenkörper, beispielsweise von rohrförmiger Gestalt, seinerseits wieder mit
Hilfe zweier getrennter Zwischenkörper an dem Getriebeteil gelagert sein.
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Die Ausbildung des Markenträgers ist den jeweils vorliegenden Verhältnissen
anzupassen. Im allgemeinen kann angenommen werden, daß die Achsenrichtung, zu der
die durch die Marken des Markenträgers bestimmte Gerade in meßbare Beziehung zu
bringen ist, einer Bohrung angehört; denn auch, wenn es sich um einen Zapfen oder
dergleichen Vollkörper handelt, kann meist ohne Schwierigkeit eine zur Lagerung
dieses Vollkörpers dienende Bohrung mit gleicher Achsenr ichtung für die Prüfung
benutzt werden. Es empfiehlt sich daher, den Markenkörper rohrförmig auszubilden
und die von den beiden Marken bezeichnete Gerade in die Rohrachse zu legen, wobei
dann die Rohrwandungen Zylinderflächen darstellen, deren Erzeugende der Geraden
parallel sind und- als Richtlinien für die Messung dienen können, die mit Hilfe
von Tastern, Stichmaßen, Fühllehren und dergleichen Meßgeräten vorgenommen werden
kann.
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Vielfach ist es auch erwünscht, die durch die Gerade dargestellte
Sollage der Achsenr ichtung so an der Maschine zu bezeichnen, daß sie auch nach
längerem Arbeiten der Maschine, welches eine unvermeidliche, nicht zentrische Abnutzung
der Lagerflächen zur. Folge hat, ohne Umstände wieder festgelegt werden kann. Das
geschieht am einfachsten, indem man an den Stirnflächen der Lagerbohrungen Kreise
angibt, bei denen die Verbindungslinie ihrer Mittelpunkte die Gerade und damit die
Sollage der Achsenrichtung bestimmt. Zu diesem Zwecke kann man den Markenträger
mit einer um die Rohrachse schwenkbaren Anzeichenvorrichtung ausrüsten, welche einen
um einen Punkt der Geraden geschlagenen Kreis auf der Maschine anzuzeichnen gestattet.
Es genügt dabei, daß mit Hilfe der Anzeichenvorrichtung wenigstens drei in einer
zur Geraden senkrechten Ebene gelegene, gleich weit von der Geraden entferntePunkte
angezeichnet werden können, durch die bekanntlich ein Kreis vollständig bestimmt
ist. Die Anzeichenvorrichtung kann demnach beispielsweise unmittelbar um das Rohr
drehbar oder in verschiedenen gegeneinander um die Rohrachse verschwenkten Lagen
auf das Rohr aufsteckbar sein.
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Sind an der Maschine Getriebeteile mit einander parallelen Achsenrichtungen
vorhanden, deren Prüfung mit vorgenommen werden soll, dann läßt sich die neue Einrichtung
gleichfalls mit Vorteil benutzen. Man hat dabei so vorzugehen, daß man von der durch
vorhergehende Prüfung ermittelten Sollage einer Achsenrichtung ausgeht, die eine
der beiden parallelen Achsenrichtungen senkrecht schneidet, und nunmehr die zweite
parallele Achsenrichtung gegenüber der genannten Sollage prüft, um auf diese Weise
die Fehler in der Lage der zueinander parallelen Achsenrichtungen zu ermitteln.
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In der Zeichnung ist eine Einrichtung zum Prüfen der Lage der Getriebeachsen
einer Lokomotive als Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Abb. i gibt
einen Teil des Lokomotivrahmens mit der Einrichtung im Aufriß wieder, Abb. 2 einen
Schnitt nach der Linie A-A der Abb. i im Grundriß. Abb. 3 bis 5 zeigen die vom Beobachter
im Fernrohre wahrgenommenen Bilder.
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Der Lökomotivrahmen ist mit i bezeichnet. In diesem befinden sich
Aussparungen 2 für die Triebachsenlager, die finit Hilfe von Lagerbacken 3 einzusetzen
sind. Außerhalb des Rahmens liegen zwei Zylinder d. und 5. Zur Prüfeinrichtung gehört
ein- Fernrohr 6, dessen optische Teile ein Objektiv 7 und ein einstellbares Okular
8 mit einer in dessen
Brennebene angebrachten Markenplatte 9 sind.
Diese Markenplatte 9 trägt ein die optische Achse des Fernrohrs 6 bezeichnendes
Strichkreuz i o. Das Fernrohr 6 ist in einem rohrförmigen Zwischenkörper i i einerseits
mit einem kugeligen Bunde 12, anderseits auf zwei Schrauben 13 nebst Gegenfedern
14 so gelagert, daß es mit Hilfe dieser Schrauben 13 um einen Punkt seiner optischen
Achse in zwei zueinander senkrechten Richtungen schwenkbar ist. Der Zwischenkörper
i i ist an seinen Enden mit zwei Hülsen 15 ausgerüstet, die mit Klemmschrauben i6-befestigt
sind. In jeder der beiden Hülsen 15 sind in entsprechenden Bohrungen drei nach Art
von zylindrischen Endmaßen ausgeführte Stäbe 17 festgeklemmt, welche radial unter
einem gegenseitigen Winkel von i2o angeordnet sind und die genau geschliffene Außenfläche
des Zwischenkörpers ii gegenüber der Bohrung des Zylinders -. stiitzen.
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Am Rahmen i sind zwei Ringe 18, i 9 vor den Lageraussparungen 2 auf
Streben 2o gelagert. Diese Ringe 18 und i9 tragen, ähnlich wie der Zwischenkörper
i i, je zwei senkrecht zueinander stehende Schrauben 21 bzw. 22 nebst Gegenfedern
23 bzw. 24., welche ein die Aussparungen 2 durchquerendes Rohr 25 stützen. Im Innern
dieses Rohres 25 sind zwei gleichschenklig-rechtwinklige Prismen 26 und 27 gegenüber
Lichteintr ittsstutzen 28 und 29 untergebracht. Diese Prismen sind auf den nach
außen gekehrten Flächen mit Strichkreuzen 30 und 31 versehen, die so angeordnet
sind, daß der gegenseitige Abstand ihrer Kreuzungspunkte dem Abstande der beiden
Zylinderachsen entspricht und die Spiegelbilder 32 und 33 der Kreuzungspunkte die
Achse des Rohres 25 bezeichnen. Die beiden Zweige des Strichkreuzes 31 sind mit
Längenteilungen 34 ausgestattet.
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Das Rohr 25 trägt entsprechend der Breite des Lokomotivrahmens i zwei
Ansätze 35 und 36 von quadratischem Ouerschnittc, deren Flächen zur Rohrachse genau
ausgerichtet sind. Die Einrichtung wird durch ein Feinmeßgerät 37, ein entsprechend
langes Stichmaß 38 und einen auf die Ansätze 35 und 36 passenden Anschlag 39 vervollständigt,
der zur Führung eines Körnerstiftes .fo zum Anzeichnen von Punkten 41 auf dem Rahmen
i dient, die auf zur Achse des Rohres 25 konzentrischen Kreisen liegen.
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Es sei vorausgesetzt, daß die Zylinder .I und 5 an der Lokomotive
des Beispiels wagerecht liegen. Bei der Prüfung wird zuerst da: Fernrohr 6 mit Hilfe
einer Wasserwaage in bekannter Weise in der in= Abb. 2 gezeichneten Lage wagerecht
eingerichtet und nacheinander so eingestellt, daß die Spitze des in verschiedener
Entfernung vorn Objektive 7
am Rahmen i oder den Lagerbacken 3 angesetzten
Stichmaßes 38 scharf auf der Markenplatte 9 abgebildet wird. Wird dabei das Fernrohr
6 mit Hilfe der wagerechten der beiden Schrauben 13 geschwenkt, bis die Abbildung
der Stichmaßspitze ihre seitliche Lage im Gesichtsfelde bei wechselnder Entfernung
des Stichmaßes 38 nicht mehr ändert, dann ist die optische Achse des Fernrohrs ö
parallel zum Rahmen i ausgerichtet. Die Achse des Zylinders 4. hat die richtige
Lage, wenn die optische Achse des ausgerichteten Fernrohrs 6 mit der Achse des rohrförmigen
Zwischenkörpers i i zusammenfällt. Ist die Ganghöhe der Schrauben 13 bekannt, dann
kann aus ihrer Stellung der Wert etwaiger Abweichungen der Zylinderachse von der
richtigen Lage bestimmt «-erden. -Nunmehr wird das Rohr 25, gleichfalls unter Zuhilfenahme
einer Wasserwaage, so eingerichtet, daß die quer zur Rohrachse auf die Flächen der
Ansätze 3 5 lind 36 aufgesetzte Wasserwaage einspielt, worauf man das Fernrohr 6
auf das Strichkreuz 30 einstellt. Dabei dienen die senkrechten Schrauben
21 und 22 dazu, Höhenabweichungen der Rohrachse gegenüber dem Fernrohr 6 auszugleichen,
während die seitliche- Einstellung des Strichkreuzes 30 durch Verschiebung des Rohres
25 längs seiner Achse zu erfolgen hat, bis der Einblick in das Fernrohr 6 das in
Abb.3 dargestellte Bild erkennen läßt, bei welchem die Kreuzungspunkte der Strichkreuze
io und 30 zusammenfallen. Nach Einstellung des .Fernrohrs 6 auf das Strichkreuz
31 wird sich im allgemeinen das in Abb. d. dargestellte Bild ergeben. Schwenkt
man darauf das Rohr 25. mit Hilfe der Schrauben 22, bis auch bei diesemBilde dieKreuzungspunkte
beider Strichkreuze io und 31 sich decken, dann ist damit die Rohrachse zur optischen
Fernrohrgchse ausgerichtet. Dieses Verfahren führt man für alle für die Prüfung
in Betracht kommenden Lagerstellen 2 des Rahinen: i durch und kann jeweils mit Hilfe
des Feinmeßgerätes 37 Ungenauigkeiten der Lagerbacken 3 nachweisen soxvie mit Hilfe
des Körnerstiftes .4o Punkte 41 auf dem Rahinen i anzeichnen, durch welche die genaue
Lage der Lagerachsen bestimmt ist. Dabei ist natürlich vorausgesetzt, daß die Rohrachse
entweder mit Hilfe des Feinmeßgeräts 37 und der wagerechten Schrauben 21 und 22
genati in die den Zwischenraum zwischen den Backen 3 halbierende Ebene gelegt wurde
oder die genaue Entfernung der Lagerachse vom Zylinder .4 auf beliebige Weise festgelegt
wurde.
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Um die Achse des zweiten Zylinders 5 zu. Prüfen, setzt man das Fernrohr
6 nebst dem auf den Stäben 17 ruhenden Zwischenkörper=
i i in diesen
Zylinder ein und stellt das Fernrohr 6 (in gestrichelter Lage) auf das Strichkreuz
31 ein. Mit Hilfe der Strichmarke io kann man auf den Teilungen 34 (Abb.
5) die Werte der etwa vorhandenen Abweichungen der Achse des Zylinders 5 von der
richtigen Lage unmittelbar ablesen, wenn das Fernrohr 6 im Zwischenkörper ii so
eingestellt war, daß sich die optische Fernrohrachse mit der Achse des Zwischenkörpers
i i deckte.