DE2649652A1

DE2649652A1 - Wellen-fluchtungspruefer

Info

Publication number: DE2649652A1
Application number: DE19762649652
Authority: DE
Inventors: Albert E Finn; Haskell Ginns
Original assignee: INDIKON Co
Current assignee: INDIKON Co
Priority date: 1975-12-19
Filing date: 1976-10-29
Publication date: 1977-06-30
Also published as: JPS5277755A; US4148013A; DE2649652C2; JPS5856082B2

Description

The Indikon Company, Inc., Watertown (Massachusetts), V.St.A,

Wellen-Fluchtungsprüfer

Die Erfindung betrifft einen Wellen-Fluchtungsprüfer zum überwachen eines Fluchtungsfehlers (im folgenden Fehlausrichtung genannt) zwischen kollinearen Drehkörpern bzw. Wellen insbesondere während der Drehung.

In zahlreichen Antrieben ist ein Antriebselement, insbesondere die Kraftmaschine, wie z. B. eine Brennkraftmaschine oder eine elektrodynamische Maschine, vorgesehen, das mit einem Abtriebselement gekoppelt ist, das abhängig von der zu ihm vom Antriebselement eingekoppelten Leistung bestimmte Funktionen erfüllt. Die Kopplung hat vorzugsweise eine Zwischenwelle und zwei Naben, die biegsam die Zwischenwelle mit der Welle des Antriebs- bzw. des Abtriebselements

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verbinden, Bei einem Betrieb mit relativ hohen Leistungen im Bereich von einigen hundert oder tausend kW (PS) werden für die Kopplungsnaben Keilverbindungen, biegsame Membranen od. dgl. verwendet. Infolge der wellenabwärts übertragenen Leistung und des Aufbaues der Naben und Lager im Abtriebsund im Antriebselement kann lediglich eine geringe Fehlausrichtung zugelassen werden, ohne eine rasche Beschädigung der Naben oder Lager und deren frühzeitigen Ausfall hervorzurufen. Daher wird gewöhnlich versucht, bei derartigen Antrieben eine Ausrichtung innerhalb eines Bruchteiles eines Grades oder kleiner zu erzielen. Während eine derartige Ausrichtung oder Fluchtung im statischen oder ungekoppelten Zustand erzielt werden kann, wenn das Abtriebs- und das Antriebselement in Ruhe sind, ist ein derartiges Ausrichten oder Fluchten durch Bearbeitungsfehler und Änderungen der Temperatur, des Druckes, der Belastungen und der Lager leicht beeinflußbar, die auftreten, wenn die Anlage mit den sich drehenden Wellen arbeitet und insgesamt im thermischen Gleichgewicht ist. Daher sollte das Fluchtungsprüfen unter Betriebsbedingungen erfolgen.

Einige Fluchtungsprüfer für Wellen unter Betriebsbedingungen verwenden gewöhnlich bestimmte Fühler außerhalb der Wellen oder Kopplungen, um durch Fehlausrichten hervorgerufene periodische Änderungen bei der Drehzahl zu erfassen. Andere Fluchtungsprüfer prüfen die Fehlausrichtung von am Gehäuse des Antriebs- und des Abtriebselements befestigten ortsfesten Elemente aufgrund der Annahme, daß deren Fehlausrichtung genau die Wellen-Fehlausrichtung wiedergibt. Diese allgemein indirekten Methoden zum Fluchtungsprüfen erfordern extreme Genauigkeit und Kalibrierung bei Verwendung und Herstellung kritischer Teile, wie z. B. des Körpers, dessen periodische Bewegung erfaßt wird, oder der Fluchtungsprüfungs-Punkte der orts-

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festen Elemente.

Erfindungsgemäß ist ein Fluchtungsprüfer zum Erfassen einer Wellen-Fehlausrichtung bei der Kopplung zwischen einem Abtriebs- und einem Antriebselement vorgesehen, wobei die Fluchtungsfühler mit der Welle und Kopplung umlaufen, so daß lediglich die am .Fühlerausgang mit der Drehzahl auftretende Wechselstromkomponente zur Fehlausrichtung beiträgt. Energie zum Erregen der Fühler wird in die Welle gekoppelt, und die Fühlersignale werden von der Welle zu einer elektronischen Verarbeitungsschaltung gespeist, die zusammen mit einem die Phasenlage der Welle anzeigenden Signal eine Ausgangsanzeige der Fehlausrichtung zwischen den Antriebs- und den Abtriebselementen an der Kopplung entlang senkrechter Achsen liefert.

Vorzugsweise sind die Wellen des Antriebs- und des Abtriebselements über eine Zwischenwelle zur Leistungsübertragung oder ein Distanzstück mit einer biegsamen Kopplung oder Nabe an jedem Ende zwischen der Zwischenwelle und der Welle des Antriebs- oder des Abtriebselements vorgesehen. Es ist auch eine Kopplung aus einer einzigen Nabe möglich. Elektrische Energie wird vorzugsweise in die Zwischenwelle über einen Drehmelder eingespeist, der hier zum Erregen der Fühler auf der Zwischenwelle zur gemeinsamen Drehung dient. Jeder Fühler, der ein Näherungs-Richtungsgeber oder Differenzumformer sein kann, um lediglich zwei Beispiele anzugeben, erfaßt die periodische Bewegung einmal je Umdrehung zwischen fehlausgerichteten Wellen, die durch die biegsamen Naben erlaubt ist. Wenn alternativ eine geringe Fehlausrichtung erwartet wird, können die Wellen starr gekoppelt und mit Deformationsfühlern ausgestattet sein, um eine Wellenbiegung zu erfassen, die direkt eine Fehlausrichtung darstellt.

Da sich in allen Fällen die Fühler mit der Welle drehen, tritt kein Fehler durch ungenaue Bearbeitung auf, was der

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Fall ist, wenn sich die abtastenden und die abgetasteten Bauteile relativ zueinander drehen. Daher erzeugt Jeder Fühler ein Wechselstrom-Ausgangssignal, das direkt die Fehlausrichtung zwischen benachbarten, jedoch verbundenen Wellen angibt. Da zusätzlich die Fühler auf der Welle liegen, erfassen sie direkt die Biegebeanspruchung oder Biegung der Wellen und sind so gegenüber Fehlausrichtungs-Parametern noch stärker empfindlich.

Die Signale von den auf der Welle befestigten Fühlern werden dann von der Welle über einen Drehmelder zur elektronischen Verarbeitungsschaltung gespeist. Eine Markierungssonde erfaßt einen vorbestimmten Punkt in der Drehung der Welle, die zur Verarbeitung der beiden Fühlersignale verwendet wird, wobei die Fehlausrichtungsinformation in eine Fehlausrichtung bei jeder Nabe entlang senkrechter Achsen aufgelöst wird. Dieses Ausgangssignal liefert vollständige Daten über die Wellen-Fehlausrichtung bei Nenndrehzahl und die Bedingungen für Temperaturgleichgewicht, was ein Einstellen des Antriebs- und des Abtriebselements entweder bei Betrieb oder im Ruhezustand um einen Betrag ermöglicht, der durch dieses Ausgangssignal festgelegt ist, um die Fehlausrichtung unter tatsächlichen Betriebsbedingungen zu korrigieren oder stark zu verringern.

Die Erfindung sieht also einen Wellen-Fluchtungsprüfer zum überwachen einer Fehlausrichtung zwischen zwei kollinearen Wellen und zum Anzeigen der Richtung der Wellen-Fehlausrichtung vor, wobei Fluchtungsfühler drehfest auf den Wellen vorgesehen sind. Die Fühler erfassen Lage- oder Spannungs- bzw. Deformationsänderungen zwischen Elementen auf gekoppelten Wellen als Funktion der Drehlage der Welle, und Fehler, die gewöhnlich auftreten, wenn der Fühler außerhalb der Welle vorgesehen ist, werden vermieden. Eine Koppeleinrichtung, wie z. B. ein Drehmelder, dient zum Einspeisen von Energie in die Fühler und die

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zugeordnete Schaltung auf der Welle und zur Aufnahme von Signalen von der Welle, die eine erfaßte Pehlausrichtung anzeigen. Es wird ein Signal erzeugt, das die relative Phasenlage zwischen der Welle und den umgebenden Bauteilen anzeigt; dieses Signal wird in eine elektronische Verarbeitungsschaltung für die Fehlausrichtungssignale gespeist, um Ausgangssignale zu erzeugen, die die Richtung und den Sinn der Pehlausrichtung zwischen den Wellen auf senkrechten Achsen anzeigen. So werden .vollständige Daten über die erforderliche Bewegung einer oder beider Wellen erzeugt, um diese wieder auszufluchten.

Nachfolgend wird die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Welle mit Kopplung für die Ausgangswellen eines Abtriebs- und eines Antriebselements,

Fig. 2 das Schaltbild einer elektronischen Schaltung zum Erregen der in der Fig. 1 dargestellten Fühler auf der Welle und zum Verarbeiten der Signale von den auf der Welle befestigten Fühlern,

Fig. 3 ein Schaltbild einer elektronischen Schaltung auf der Welle,

Fig. 4 eine andere erfindungsgemäße Möglichkeit für

die Anordnung der Kopplung und der Fluchtungsfühler,

Fig. 5 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kopplung, Fig. 6 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kopplung und

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der Fühler,

Fig. 7 ein weiteres Ausführungsbeispiel der Kopplung und der Fühler für die Erfindung,

Fig. 8 eine Erregerschaltung für das Ausführungsbeispiel der Fig. 6, und

Fig. 9 eine Erregerschaltung für das Ausführungsbeispiel der Fig. 4.

Die Erfindung sieht einen Fluchtungsprüfer zum Messen einer Fehlausrichtung bei der Kopplung von Wellen eines Abtriebs- und eines Antriebselements während normalen Betriebs mit sich drehenden Wellen mittels Fühlern vor, die auf den Wellen und Kopplungen angebracht sind und sich mit diesen drehen, um Fehler auszuschließen, die durch überwachen der Fluchtung im Betrieb von äußeren Stellen oder unter stationären Bedingungen auftreten.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Fig. 1 näher erläutert, in der eine Welle 12 eines Antriebselements dargestellt ist, die mit einer Welle 14 eines Abtriebselements über eine Kopplung mit einer Zwischenwelle oder einem Distanzstück 16 gekoppelt ist, wobei eine Nabe 18 biegsam die Antriebswelle 12 mit dem Distanzstück 16 und eine Nabe 20 biegsam die Abtriebswelle 14 mit dem Distanzstück 16 koppeln. Die Naben und 20 können Keilverbindungen sein (wie dargestellt) oder andere Formen besitzen, wie z. B. eine biegsame Membrankopplung.

Die Wellen 12 und 14 vom Antriebs- bzw. Abtriebselement haben jeweils Endflansche 22 und 24. Näherungssonden 26 und 28 sind jeweils über Endflansche 30 und 32 des Abstandstückes 16 so befestigt, daß sie den Flanschen 22 und 24 auf der Antriebs- und der Abtriebswelle 12 und 14 gegenüberliegen, um

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eine Änderung im Spalt zwischen den beiden Polgen von Flanschen 22 und 30 einerseits und 24 und 32 andererseits zu erfassen. Die bei Drehung abgetastete Änderung im Spalt erlaubt ein genaues Erfassen der Fehlausrichtung, wie dies in Fig. 1 (zur Verdeutlichung stark vergrößert) dargestellt ist.

Wie aus der Fig. 1 folgt, schwingen die Flansche 22 und 30 sowie die Flansche 24 und 32 an der Stelle der Sonden 26 und 28 hin und zurück, wenn die Wellen 12, 16 und 14 zusammen umlaufen, wobei sie sich mit der Drehzahl periodisch nähern und voneinander entfernen. Die Phasenlage und Größe dieser Änderungen gibt das Ausmaß der Fehlausrichtung zwischen den Wellen 12 und 14, die Richtung der Fehlausrichtung sowie die Art der Fehlausrichtung wieder, d. h. reine Winkel-Versetzung, reine Parallel-Versetzung oder beides zusammen.

Um die Sonden 26 und 28 so zu erregen, daß ein elektrisches Ausgangssignal erzeugt wird, das diese Änderung wiedergibt, hat ein Drehmelder 34 ortsfest angebrachte Primärwicklungen 36, die auf der Welle befestigte Sekundärwicklungen umgeben, um Energie in die Welle einzukoppeln sowie um Sondensignale von der Welle zur äußeren elektronischen Verarbeitungsschaltung zu koppeln.

Zusätzlich ist eine Markierungssonde 40 vorgesehen, die außerhalb der Wellen befestigt ist, um einen Markierungsteil einer Drehfläche einer der Wellen, wie z. B. des Flansches auf der Welle 14, zu erfassen. Die Sonde 40 kann von herkömmlicher Art sein, und die Markierung kann z. B. optisch oder mechanisch erfolgen. Das Signal von der Sonde 40 erzeugt eine Bezugsmarkierung bei Drehung der Wellen, das die Auflösung der Signale von den Sonden 26 und 28 in senkrechte Fehlausrichtungs-Größen ermöglicht.

Aus der Fig. 1 folgt, daß der Betrieb der Sonden 26 und 28 gegenüber Oberflächenunregelmäßigkeiten unempfindlich ist,

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wobei die Plansche 22 und 24 kalibriert sind, da die Sonden bei allen Drehpunkten dem gleichen identischen Oberflächenpunkt zugekehrt sind. Zusätzlich kann das Ergebnis auf Fühlersignale von jeder axialen Lageverschiebung der Zwischenwelle 16 im endgültigen Ausgangssignal gelöscht werden, insbesondere wenn die Sonden oder Fühler 26 und 28 linear arbeiten. Das Ausmaß dieser Bewegung kann jedoch gegebenenfalls erfaßt werden.

Es kann gezeigt werden, daß der durch die Sonden 26 und 28 erfaßte Bewegungsgrad direkt eine Fehlausrichtung wiedergibt und mit dem Abstand der Sonde von den Biegungspunkten in den Naben 18 und 20 zunimmt, so daß die Sondenempfindlichkeit gesteuert werden kann.

Die in Fig. 1 dargestellte Kopplung hat zwei Naben 18 und 20 und ein Distanzstück 16. Die Erfindung ist jedoch auch mit einer einzigen Nabe und einer einzigen Sonde anwendbar, wenn die Umstände dies erlauben. Die weiter unten beschriebene elektronische Schaltung für zwei Sonden hat dann lediglich einen einzigen Kanal.

Die Fig. 2 zeigt die elektronische Schaltung außerhalb der Welle zur übertragung der Fühlerenergie zur Welle und zum Verarbeiten der von der Welle eingekoppelten Fühler-Antwort signale. Vorzugsweise speist ein bei z. B. einer Frequenz von 200 kHz arbeitender HF-Oszillator 42 ein Ausgangssignal zu einem Leistungsverstärker 44, dessen Ausgangssignal (vgl. Fig. 3) an der Primärwicklung 46 eines Drehmelders 34 zur Kopplung zur Sekundärwicklung 48 auf der Welle 16 liegt. Dieses Signal wird seinerseits zu einer Gleichstromquelle 50 gespeist, die die verschiedenen Bauteile auf der Welle erregt. Ein Rechteck-Generator 52 spricht auch auf das Signal von der Sekundärwicklung 48 an und arbeitet als Ampli-

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tudenbegrenzer, um ein Ausgangssignal konstanter Amplitude zur Erregung der Sonden 26 bzw. 28 zu erzeugen. Widerstände 54 und 56 liegen im Erregerstrompfad, um als Konstantstromquellen für die Sonden zu arbeiten. Kondensatoren 58 und 60 sind jeweils parallel zu den Sonden 26 und 28 vorgesehen, um diese auf einen Punkt gerade außerhalb der Resonanz für einen bevorzugten Betrieb abzustimmen.

Die Signale an den Sonden 26 und 28 werden zur Gleichrichtung zu Detektoren 62 bzw. 64 gespeist, und die gleichgerichteten Ausgangssignale dieser Detektoren liegen an Modulatoren 66 bzw. 68, wo sie zerhackt oder bei. verschiedenen Frequenzen P2 und P3 moduliert werden, die durch einen Zähler 70 erzeugt werden. Der Zähler 70 bewirkt eine Frequenzteilung des 200 kHz-Signales von der Sekundärwicklung 48. Vorzugsweise betragen diese beiden Frequenzen 25 und 12,5 kHz. Die zerhackten Signale werden zu einem Verstärker 72 bzw. 74 zur Verstärkung gespeist, bevor sie an die auf der Welle angebrachten Primärwicklungen 76 und 78 des Drehmelders abgegeben werden, wo sie zur Sekundärwicklung 80 bzw. 82 gekoppelt werden.

In der Fig. 2 werden die Signale von den Wicklungen 80 und 82 zu jeweiligen Filtern 84 und 86 gespeist, die auf verschiedene Zerhackerfrequenzen F2 und F3 abgestimmt sind, um alle Signale auszuschließen, die auf einem "übersprechen" zwischen den Wicklungen des Drehmelders beruhen. Hierzu sind zwei Frequenzen für die Sondensignale vorteilhaft. Die Ausgangssignale der Filter 84 und 86 liegen an Detektoren 88 bzw. 90, die die Signale im Zustand am Ausgang der Detektoren 62 und 64 wiedergewinnen, insbesondere ein sich mit der Drehzahl der Wellen und mit die gesamte Fehlausrichtung bei den Naben 18 und 20 wiedergebenden Größen änderndes Wechselstromsignal zu erzeugen.

Das Ausgangssignal des Detektors 88 kann zu einem Tief-

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paßfilter 94 gespeist werden, um an einem Ausgang E5 einen mittleren Gleichstrom zu erzeugen, der die Größe der axialen Pehlausrichtung allgemein angibt.

Zusätzlich ist der Ausgang der Detektoren 88 und 90 über jeweilige Reihenkondensatoren 96 und 98 und Nebenschlußwiderstände 100 und 102 zu Tiefpaßfiltern 104 und 106 wechselstromgekoppelt, die die zurückbleibenden Komponenten der Zerhackerfrequenz entfernen. Der Ausgang des Tiefpaßfilters 104 ist mit Multiplizierern 108 und 110 und folgenden Tiefpaßfiltern 109 und 111 verbunden, während der Ausgang des Tiefpaßfilters 106 an Multiplizierer 112 und 114 und folgende Tiefpaßfilter 113 und 115 angeschlossen ist. Die Multiplizierer 108, 110, 112 und 114 empfangen auch über einen Signalformer 116 und einen Sinus-Cosinus-Generator 118 Signale, die die Drehphase der Wellen 12, 14 und 16 angeben und von der Markierungssonde 40 erzeugt werden. Der Signalformer 118 erzeugt eine Reihe geformter Ausgangsimpulse bei jedem Durchgang der Markierung auf der Welle 14 zum Generator 118. Sinus- und Cosinus-Signale (90 -phasenverschobene Sinuswellen) auf jeweiligen Leitungen 120 und 122 vom Generator 118 werden jeweils zu Multiplizierern 108 und 114 für die Sinus-Punktion und Multiplizierern 110 und 112 für die Cosinus-Punktion gespeist. Diese Signale bewirken eine phasenempfindliche Demodulierung in den aktiven Filtern entsprechend üblichen Möglichkeiten, um Gleichstrom-Ausgangssignale El, E2, E3 und E4 zu erzeugen, die eine senkrechte Pehlausrichtung bei jeder Nabe darstellen. Insbesondere ist El eine Änderung in Richtung der X-Achse im abgetasteten Spalt bei der Sonde 26 (waagrecht); E2 eine Änderung in Richtung der Y-Achse im abgetasteten Spalt bei der Sonde 26 (senkrecht); E3 eine Änderung in Richtung der X-Achse im abgetasteten Spalt bei der Sonde 28 (waagrecht); und e4 eine Änderung in Richtung der Y-Achse im abgetasteten Spalt bei der Sonde 28 (senkrecht). Ungewollte oder zufällige

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Signale, die ζ. B. durch Getriebestörungen in der Kopplung zwischen den Wellen erzeugt werden können, werden ebenfalls durch ein derartiges Filtern ausgeschlossen.

Mittels der Größen dieser Ausgangssignale El bis E4 ist es möglich, zahlreiche andere Parameter der Fehlausrichtung abzuleiten. Der Winkel der Fehlausrichtung bei jeder Nabe in den zutreffenden Richtungen ist proportional zur Größe des entsprechenden Ausgangssignales, dividiert durch die Verschiebung oder Versetzung der entsprechenden abtastenden Sonde von der Achse der Biegung der Wellen. Auf ähnliche Weise ist der Gesamtwinkel der Verschiebung zwischen der Eingangs- und der Ausgangswelle in der X-Achse die Summe aus den Ausgangssignalen El und E3, dividiert durch diese Verschiebung, und in der Y-Achse die Summe der Signale E2 und Eil, dividiert durch diese Verschiebung. Ebenso können die Versetzungsabstände in der X- und der Y-Richtung auf ähnliche Weise (für kleine Winkel) wie der Winkel der Fehlausrichtung mal der Wellenlänge berechnet werden. Auf diese Weise ist die Versetzung der X-(Y-)-Achse der Nabe 20 von der Nabe 18 der X-(Y)-Achsenwinkel der Welle 16 von der Welle 12 mal der Länge der Welle 12. Für die GesamtVersetzung beim Abtriebselement wird der Wellenwinkel bei der Nabe 18 mal der Entfernung zu diesem Element von der Nabe plus dem Winkel der Wellen 16 und lH bei der Nabe 20 mal der Entfernung zu dem Element von dieser Nabe für jede Achse berechnet. Eine Schaltung 117 kann zum Erzeugen dieser Ausgangssignale verwendet werden, die die für eine Ausrichtung unter Laufbedingungen erforderliche Einstellung wiedergeben.

Es sei darauf hingewiesen, daß die oben erläuterte bestimmte Schaltung eine Anzahl gewünschter Eigenschaften hat, um bei der Verarbeitung der Ausgangssignale der jeweiligen Sonden Rauschsignale auszuschließen und Signalinterferenzen zu verhindern, wobei diese Eigenschaften für den Betrieb des er-

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findungsgemäßen Wellen-Fluchtungsprüfers vorteilhaft, jedoch nicht notwendig sind.

In der Fig. 4 ist ein weiterer Wellen-Fluchtungsprüfer zum Erfassen einer Fehlausrichtung dargestellt, wobei eine Antriebswelle 130 und eine Abtriebs- oder Zwischenwelle 132 in jeweiligen Lagern 134 und 136 gelagert und über eine starre Kopplung 138 verbunden sind. Auf jeder Seite der Kopplung I38 sind Dehnmeßstreifen l40 und l4l bzw. 142 und 143 auf entgegengesetzten Seiten der Wellen 130 bzw. 132 vorgesehen, um die durch Fehlausrichtung hervorgerufene Biegung oder Deformation der Wellen 130 und 132 abzutasten. Die Dehnmeßstreifen l40, 141, 142 und 143 werden über jeweilige Drehmelder 144 und 146 und Schaltungen 139 und 145 erregt. Entsprechende Ausgangssignale von den Fühlern (Dehnmeßstreifen) werden durch die Drehmelder 144 und 146 über die Schaltungen 139 und 145 zur Signalverarbeitung weitergegeben, wie diese im wesentlichen oben anhand der Fig. 2 erläutert wurde, um um 90°-phasenverschobene Biegesignale für jede Stelle der Dehnmeßstreifen 140, 141, 142 und 143 zu erzeugen, die gegebenenfalls für genaue Fehlausrichtungsdaten weiter analysiert werden können. Da mit einem Fluchtungsprüfer für eine Wellenkupplung eine Fehlausrichtung vermieden werden soll, ist es in zahlreichen Fällen ausreichend, wenn die relativen Größen und Richtungen der Fehlausrichtung an Stellen, wie z. B. durch die Dehnmeßstreifen 140 und 142 oder die Sonden 26 und 28 gegeben, ohne genaue Kalibrierung in Größen der Fehlausrichtungswinkel vorliegen.

In Fig. 5 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel der Erfindung zur Ausrüstung einer Wellen-Verbindungsnabe mit einer biegsamen Membran dargestellt. Die Fig. 5 zeigt einen Schnitt des Oberteiles einer Welle, wobei eine einzige Kopplung von einer oder zwei Naben zur Verbindung der Abtriebs- und der Antriebswelle dargestellt ist. Die erste Welle I50, von der lediglich die obere geschnitte Hälfte dargestellt ist, hat einen Näherungsfühler 152, der außerhalb auf einem Flansch 154 be-

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festigt ist. Eine Membrananordnung 156 mit einer biegsamen Membran 158, die auf der Innenseite durch einen Spannkopf festgelegt ist, ist über einen Plansch 162 mit dem Flansch verschraubt. Der Außenrand der scheibenförmigen biegsamen Membran 158 ist zwischen einem Flansch 164 und einem Flansch verschraubt, der sich nach innen erstreckt, um die durch den Näherungsfühler 152 geprüfte Oberfläche zu erzeugen. Der Fühler 152 wird über einen Drehmelder I70 mit einer an einer äußeren Halterung 17²I befestigten Primärwicklung 172 und mit einer Sekundärwicklung 176 erregt, die mit der ersten Welle 150 umläuft. Der Flansch 164 ist weiterhin mit einer Welle 168 verschraubt.

In der Fig. 6 ist ein weiteres Ausführungsbeispiel für den Fühler dargestellt, wobei ein Differenzumformer oder -meider I80 gezeigt ist, der am Flansch 154 befestigte Wicklungen I82 und einen Kern 184 aufweist, der gleitend im Teil 182 angebracht ist, der am Flansch I66 befestigt ist. Diese Form eines Verschiebungsfühlers erzeugt eine lineare Signal/Spalt-Beziehung, nicht wie in induktiven Näherungsfühlern vergleichbarer Abmessungen verfügbar. Gegebenenfalls kann der Näherungsfühler jedoch auf herkömmliche Weise linearisiert werden.

Bei einem weiteren Ausführungsbeispiel in Fig. 7 ist ein angeflanschter Kragen 190 dargestellt, der sich axial vom Flansch I66 erstreckt und eine Primärwicklung 192 eines Drehmelders 194 sowie eine Sekundärwicklung I96 aufweist, die an äußeren Bauteilen befestigt ist. Der Kragen I90 hat auch einen Näherungsfühler I98, der radial gegenüber zur Welle 150 liegt, um eine Änderung im Spalt zwischen dem Fühler I98 und einem Teil 200 der Welle I50 zu erfassen. Der Wellen-Fluchtungsprüfer dieses Ausführungsbeispiels ist im Spaltabstand gegenüber axialen Bewegungen der Kopplung und der Wellen weniger empfindlich.

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•//6.

In Pig. 8 ist die Schaltung zur Erregung des Differenzumformers l8O der Fig. 6 mit einem Drehmelder 202 dargestellt, dessen Sekundärseite die Primärseite des Differenzumformers l80 erregt. Doppel-Sekundärwicklungen 204 und 206 des Differenzumformers ISO sind in Reihe gegenüber zu einem Emitterfolger (oder Pufferverstärker) vorgesehen, der seinerseits die Primärseite eines Drehmelders 210 ansteuert, um das Signal vom Differenz umformer zur oben anhand der Fig. 2 erläuterten äußeren Schaltung, insbesondere zum Filter 84, zu koppeln. Der dort gezeigte Verstärker 44 kann zur Erregung der Primärseite des Umformers 202 verwendet werden. Wenn zwei Naben und eine Zwischenwelle verwendet werden, kann die in Fig. 8 dargestellte Schaltung für den zweiten Differenzumformer nochmals verwendet werden, wobei sie vorzugsweise mit einer verschiedenen Frequenz angesteuert wird.

In Fig. 9 ist die Schaltung zur Erregung der Dehnmeßstreifen 140, 141, 142 und 143 der Fig. 4 dargestellt, wie z. B. die Schaltung 139 und 145. Ein durch den Verstärker 44 versorgter Drehmelder 214 hat eine Doppel-Sekundärwicklung, deren Ausgangssignale durch Stromversorgungsglieder 216 und 218 gleichgerichtet und gefiltert werden, um eine Gleichstromerregung für entgegengesetzte Anschlüsse von den Meßbrücken 220 und 222 zu erzeugen. Dehnmeßwiderstände l40 und l4l sowie 142 und 143 bilden die oberen Bauelemente der Brücken 220 und 222. Die anderen entgegengesetzten Anschlüsse der Brücken 220 und 222 sind wiederholt über Schalter 224 und 226 in Reihe mit Widerständen 228 bzw. 230 nebengeschlossen. Die Schalter 224 und 226 werden durch verschiedene Ausgangssignale von vorzugsweise 25 kHz bzw. 12,5 kHz eines Zählers 232 gesteuert, wobei diese Frequenz das 200 kHz-Signal von einer Sekundärseite des Drehmelders 214 teilt. Die zerhackten Signale an den Schaltern 224 und 226 werden in Verstärkern 234 und 236 gepuffert und aus der Welle über Drehmelder 238 und 240 zu der in Fig. 2 dargestellten Schaltung eingekoppelt.

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Ein Gleichstrom-Versorgungsglied 242 ist für den Zähler 232 und die Verstärker 234 und 236 vorgesehen.

Bei den oben erläuterten Ausführungsbexspielen mit einer einzigen Näherungssonde oder einora Differenzumformer auf jeder Nabe kann auf der entgegengesetzten Seite der Nabe eine zweite derartige Sonde vorgesehen werden. Die Signale dieser Sonden werden dann differenziert, um ein für die axiale Bewegung bei jeder Nabe kompensiertes Ausgangssignal zu erzeugen.

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Claims

Patentansprüche

1. Wellen-Fluchtungsprüfer für Fluchtungsfehler von mindestens zwei mitumlaufenden, kollinearen Wellen,

gekennzeichnet durch

einen mit den Wellen (12, 14) umlaufenden Fühler (26, 28) zum Erfassen eines Parameters, der sich mit dem Drehwinkel der Wellen (12, 14) ändert und die Größe des Fluchtungsfehlers der Achsen der ersten und der zweiten Welle (12, 14) angibt,

eine mindestens einer der Wellen zugeordnete erste Einrichtung (38), die sich mit dieser dreht und den Fühler (26, 28) so erregt, daß dieser ein die Größe des Fluchtungsfehlers angebendes Signal erzeugt,

eine zweite Einrichtung, die das die Größe des Fluchtungsfehlers der ersten und der zweiten Welle (12, 14) darstellende Signal des Fühlers (26, 28) abnimmt, und

eine dritte Einrichtung (117), die aus dem abgenommenen Signal ein Ausgangssignal erzeugt.

2. Wellen-Fluchtungsprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (26, 28) aufweist:

eine Näherungssonde, und

eine der einen Welle (12 bzw. 14) zugeordnete vierte Einrichtung zum Positionieren der Näherungssonde, um eine Näherung an einen mitumlaufenden Teil der anderen Welle (14 bzw. 12) zu erfassen.

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3. Wellen-Pluchtungsprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (26, 28) wenigstens einen Dehnmeßstreifen an der ersten oder zweiten Welle (12, 14) hat, um deren Deformation abhängig von einem Pluchtungsfehler zwischen der ersten und der zweiten Welle (12, 14) zu erfassen.

4. Wellen-Pluchtungsprüfer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Fühler (12, 14) einen Differenzumformer hat.

5. Wellen-Pluchtungsprüfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine dritte Welle, die mit der ersten und der zweiten Welle umläuft,

wobei die zweite Welle (16) zwischen der ersten und der dritten Welle (12, 14) vorgesehen ist, und

wobei der Fühler ein erstes und ein zweites Fühlerglied (26, 28) hat, das die Pluchtung zwischen der ersten und der zweiten bzw. zwischen der zweiten und der dritten Welle erfaßt.

6. Wellen-Fluchtungsprüfer nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch

eine fünfte Einrichtung (40), die ein die Drehlage der ersten und der zweiten Welle (12, 14) angebendes Signal erzeugt, und

eine sechste Einrichtung, die entsprechend der Anzeige der Drehstellung am Ausgang die Größe des Pluchtungsfehlers zwischen der ersten und der zweiten Welle entlang senkrechter Achsen anzeigt.

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