DE7732866U1

DE7732866U1 - Einrichtung zur Bestimmung der geometrischen Lage von Umfangspunkten beliebiger Körper, insbesondere von Rotationskörpern, bezüglich einer Achse derselben

Info

Publication number: DE7732866U1
Application number: DE7732866U
Authority: DE
Original assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Current assignee: BBC Brown Boveri AG Switzerland
Priority date: 1977-09-23
Publication date: 1979-09-06

Description

Mü/dh I

BBC Aktiengesellschaft Brown, Boveri & Cie., Baden (Schweiz)

Einrichtung zur Bestimmung der geometrischen Lage von Umfangspunkten beliebiger Körper, insbesondere von Rotationskörpern,bezüglich einer Achse derselben.

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Bestimmung der Lage von Umfangspunkten beliebiger Körper, insbesondere von Rotationskörpern, bezüglich einer Achse derselben.

Bei grossen Körpern, insbesondere Rotationskörpern stellt 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, Parallelreissstöcke in Verbindung mit Drehbänken oder Messtischen mit einer Dreheinrichtung für den Prüfling.

BBC Baden 82/77

• 9

• *

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 RoIIe₅ 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 Montageungenauigkeiten 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 wurden. 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

BBC Baden " 82/77 M

• ·

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

f 15 objektiv sei, Ungenauigkeiten infolge unterschiedlicher Messdrücke also ausgeschlossen sein sollten.

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

20 Die erfindungsgemässe Einrichtung besitzt zwei Supporte,

die in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar sind, und einen Messtastkopf, der mittels eines Aus-

• ·

- 4 - 82/77

legearmes am oberen der beiden Supporte befestigt ist, und ist dadurch gekennzeichnet, dass der Messtastkopf Führungselemente mit Umfangsrillen aufweist, über die ein Messdraht gespannt ist, der zwecks Anzeige der Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper an eine Niederspannungsstromquelle anschliessbar ist, und dass elektrische Anzeigemittel vorgesehen sind, die zur Anzeige der Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper dienen.

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

Fig. 1 den Aufriss einer Rotoregalisierbank mit einer erfindungsgemässen Einrichtung,

Fig, 2 den zu Fig. 1 gehörigen Grundriss,

Fig. 3 eine Prinzipskizze des Messtastkopfes der Einrichtung,

Fig. 4 das elektrische Schaltschema des Messtastkopfes, Fig. 5 ein Ausführungsbeispiel des Messtastkopfes.

BEG Baden ,. ,,

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 Anpassung 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 zwischen den Lagerböcken 2 und 3 aufnehmen zu können. Der Läufer 6 is+" mit seinen Lagerzapfen 12 und in den beiden Lagerböcken 2 und 3 gelagert, wofür zwecks Anpassung an verschiedene Wellenzapfendurchmesser je ein im Unterteil der Lagerböcke senkrecht verstellbares, druckölgeschmiertes Lagersegment 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.

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 Rotoregalisier-

BBC Baden

··· Bill

82/77 All·

ill b C I \ß \

einrichtung verschiebbaren Radialsupport 23 trägt. Dieser ist ebenfalls auf Rundführungen mitteln einer Schraubenspindel (beide nicht dargestellt) verschiebbar und trägt an seinem dem Turbinenläufer 6 zugewandten Ende einen Messtastkopf 24, der die Messelemente der Einrichtung enthält .

Die auf der anderen Seite der Rotoregalisierbank vorgesehene Schleifmaschine 5 ist von konventioneller Bauart mit einem drehbaren Rundtisch 25, der quer zur Ach ε der Rotoregalisierbank mittels einer Schraubenspindel auf Rundführungen verschiebbar ist und einen Support 26 mit einem Elektromotor 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 ein-= stellen 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 gespannt ist. Dieser Draht ist mit seinem linken Ende an einem starren Oesenblech 33 und seinem rechten Ende an der

BBC Baden

-¹'

Oese 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 gelockerter Klemmschraube 37 an der oberen Oese des

Oesenblechs 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 mittels zweier Isolierklötze 39 elektrisch isoliert am Messbügel 40 befestigt ist. Die Kontaktbürste 39 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, 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 vorzuschieben.

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

^{BBC Badß}n _ft0/7V A

andererseits am Messbügel 24 und damit auch am Messdraht und an der am Messbügel elektrisch isoliert befestigten Kontaktbürste 38. In den beiden Leitungszweigen 44-45-46-47 und 44-45-48-49 sind die erwähnte Warnlampe 4l bzw. eine Messkontrollampe 50 vorgesehen. Letztere liefert die Anzeige des Kontakts zwischen Messdraht 32 und Rotor 6.

Die Fig. 5 zeigt ein Ausfüh rungsbeispiel 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 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 gefüh rt ist und dessen beide Enden 59 und 60 verspannungsfrei an Gewindebolzen 6l und 62 verankert sind.

Bei einem Reissen des Messdrahtes 56 drückt die Feder 54 den Führungsbolzen 55 nach oben, wodurch der Mikroschalter

BBC Baden .. .. . ... Jl

«· ·· I I I Q _ J J, »7· ' I ' '

ι · · c ί e θ2/7 Γ*

···· Cl ti· t

■ ft · lit · {

*«···· ILCIt I I

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 |

s 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 Strom-

BBC Baden ' _Λ,

, , , .. . Hal I f' · ^flU

- 10 -

impuls 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 achsial erfolgen kann.

Die Wiederholgenauigkeit der Positionierung bzw. Messung liegt bei einigen /um. 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 Signalrichtung vorgesehen werden, die im Augenblick des Messdrahtkontaktes ausgelöst wird.

BBC Baden

- 1 - 82/77

Ö2/77 Λ/

• at

Bezeichnungsliste

1	ι	Spindelstock
OJ	Lagerbock
3	Lagerbock
H	Messeinrichtung
5	Schleifmaschine
6	Turbinenläufer
7	Laufschaufelkranz
8	Schienen
9	Schienen
10	Schienen
11	Grube
12	Lagerzapfen
13	Lagerzapfen
14	Lagersegment
15	Führungsbolzen
16	Gleitpilz
17	Wellenflansch
18	Dreibackenfutter
19	Sockel
20	Rundführungen
21	Schraubenspindel
22	Längssupport
23	Radialsupport
2λ	Messtastkopf
• · ■ i< -iit** • · t · ι ill*

BBC Baden

■ ι »

Bezeichnungsliste

25	•	Rundtisch
26	Support
27	Elektromotor
28	Riementrieb
29	Schleifscheibe
30	Messbügel
31	Rollen
32	Messdraht
33	Oesenblech
34	Oese
35	Schraubenzugfeder·
36	Federwaage
37	Klemmschraube
38	Kontaktbürste
39	Isolierklötze
40	Messbügel
41	Warnlampe
42	Transformator
43	Niederspannungsleitung
44	Niederspannungsleitung
45	Niederspannungsleitung
46	Niederspannungsleitung
47	Niederspannungsleitung

BBC Baden - 3 -

Bezeichnungsliste

48	Niederspannungsleitung
49	Nieder3pannungsleitung
50	Messkontrollampe
51	Mikroschalter
52	Schaltstift
53	Kopf des Führungsbolzens
54	Feder
55	Führung?: bol zen
56	Messdraht
57	Rollenteil
58	Rollenteil
59	Messdrahtende
60	Messdrahtende
61	Gewindebolzen
62	Gewindebolzen
63	Abflachung
64	Abflachung
65	Abflachung
66	Abflachung
67	Rändelmutter
68	Führungshülse
69	Keil
70	Messbügelkörper
	• · · ' ' " ' I ■ > · ι t I (1If(I _a ¹ · < iltiiittt
	■ «II I I I I t ·

BBC Baden - 4 - ,'*..·· ,; 82^77 ·-··

Bezeichnungsliste

71	Pührungsklotz
72	Plansch
73	Auslegerarm

Claims

Ansprüche

1. Einrichtung zur Lagebestimmung von Umfangspunkten beliebiger Körper, insbesondere von Rotationskörpern, bezüglich einer Achse derselben, mit zwei Supporten, die in zwei zueinander senkrechten Richtungen verschiebbar sind, und einem Messtastkopf, der mittels eines Auslegearmes am oberen der beiden Supporte befestigt ist, dadurch gekennzeichnet, dass der Messtastkopf Führungselemente mit Umfangsrillen aufweist, über die ein Messdraht gespannt ist, der zwecks Anzeige der Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper an eine Niederspannungsstromquelle anschliessbar ist, und dass elektrische Anzeigemittel vorgesehen sind, die zur Anzeige der Berührung des Messdrahtes mit dem zu messenden Körper dienen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Führungselemente aus zwei drehbar gelagerten Rollen (31) bestehen und dass das eine Ende des Messdrahtes (32) an einer Feder (35) und das andere Ende an einem Oesenblech (33) befestigt ist, das zwecks Einstellensder mechanischen Messdrahtspannung gegenüber dem Messbügel (30) verschiebbar und festklemmbar ist.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Führungselemente feststehende Rollenteile (57₃ 58) vorgesehen sind und dass das eine Ende des Messdrahtes (56) mittels eines schwenkbaren Gewinde-

ψ, 1» ' · » I i ff«

- 2 - 82/77

bolzens (6l) am Messbügelkörper (70) und das andere Ende mittels eines schwenkbaren Gewindebolzens (60) an einem von einer Feder (54) belasteten Führungsbolzen (55) befestigt ist.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet j dass als Signalmittel zur Berührungsanzeige eine Messkontrolllampe (50) und/oder ein Re- lais zur Stillsetzung des Radialantriebs des Mess-

f supports vorgesehen sind.

5· Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch

gekennzeichnet, dass als Vorsignal für die Berührungs

anzeige eine Kontaktbürste (38) und eine Warnlampe (41)

vorgesehen sind.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5_Λ dadurch

. gekennzeichnet, dass ein motorischer Antrieb für die

Schraubenspindel des Radialsupports (23) und ein Re

lais zur Unterbrechung dieses motorischen Antriebs vorgesehen sindjyaass ^{der von} der Feder (54) belastete Führungsbolzen (55) einen Kopf (53) aufweist, der dazu dient, den Schaltstift (52) des Mikroschalters (51)

jj 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 akustische Signaleinrichtung, die dazu dient, im Augenblick des Messdrahtkontaktes ausgelöst zu werden und/oder den Spindelantrieb des Radialsupports stillzusetzen, womit die Messposition abgelesen werden kann.