DE1113314B

DE1113314B - Vorrichtung zur Messung des Schlagens eines rotierenden oder schwingenden Koerpers

Info

Publication number: DE1113314B
Application number: DEL33761A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Phys Dr Oskar Koenig; Dr Reinhart Schulze
Original assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Current assignee: Ernst Leitz Wetzlar GmbH
Priority date: 1959-07-18
Filing date: 1959-07-18
Publication date: 1961-08-31

Description

Vorrichtung zur Messung des Schlagens eines rotierenden oder schwingenden Körpers Es tritt häufig das Problem auf, den sogenannten Schlag eines drehbar gelagerten Körpers zu messen, z. B. den Schlag von Maschinenspindeln aller Art.
Hierbei interessiert nicht nur der statische, sondern auch der dynamische Schlag und insbesondere auch die Größe des Schlages im Bereich kritischer Drehzahlen.
Ein bekanntes Verfahren zur Schlagmessung beruht auf der Verwendung einer Meßuhr. Dieses Verfahren ist jedoch sehr ungenau und führt bei größeren Drehzahlen zu Schwierigkeiten. Es sind auch elektrische und elektronische Meßverfahren bekanntgeworden. Diese sind jedoch aufwendig und teuer.
Als optisches Meßverfahren ist das normale Hellfeldbeobachtungsverfahren zu nennen, bei dem der rotierende Körper tangential betrachtet wird. Die Schwingungsamplitude ist für den Beobachter als Helligkeitsabfall sichtbar. Beginn und Ende des Helligkeitsabfalles sind jedoch für subjektive Beobachtung nicht hinreichend genau definiert.
Auch ist es bekannt, die Schwingungen eines Körpers mittels optischer Ablesemarken großer Schärfe zu betrachten. Zu diesem Zwecke ist ein mit einer scharfen Schneide versehenes, unter einem optischen Betrachtungssystem liegendes Plättchen quer zu dem nicht parallel zur Betrachtungsrichtung laufenden, die quer zur Betrachtungsrichtung liegende Schneide beleuchtenden Strahlengang einer Lichtquelle und zu dieser hin so geneigt angeordnet, daß die der Lichtquelle zugekehrte Seite des Plättchens für die Betrachtungsvorrichtung nicht sichtbar ist. Mit dieser Vorrichtung lassen sich auch kleine Schwingungsamplituden noch gut bestimmen.
Nach der Erfindung ist für die exakte Messung des Schlagens eines rotierenden Körpers eine Einrichtung vorgesehen, die aus einer Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung und einer Ableseeinrichtung, beispielsweise einem Meßmikroskop, besteht. Die Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung besteht aus einer vorzugsweise linearen Lichtquelle, der eine zur Drehachse des rotierenden Körpers parallel ausgerichtete Spaltblende nachgeordnet ist. Im Falle eines schnell rotierenden Körpers ist dann ein heller Streifen auf dunklem Grunde sichtbar. Die Streifenbreite ist ein Maß für den dynamischen Schlag des rotierenden Körpers.
Bei langsam rotierendem Körper wandert ein heller Strich im Gesichtsfeld hin und her, und die Distanz zwischen seinen beiden Umkehrstellen ist ein Maß für den statischen Schlag des betreffenden Körpers.
In manchen Fällen interessiert nicht nur die Größe des Schlages, sondern auch die Winkelstellung der Unwucht. In diesem Fall sieht die vorliegende Er- findung vor, daß die Lichtquelle aus einer üblichen Stroboskoplampe besteht, wobei die Blitzfolge synchron dem Umlauf des rotierenden Körpers gesteuert wird. Mittels üblicher Phasenverschiebungsmittel wird die Blitzfolge relativ zum rotierenden Körper so weit phasenverschoben, bis der im Gesichtsfeld erscheinende leuchtende Strich eine Extremstellung erreicht hat. Die Größe der Phasenverschiebung ist dann ein Maß für den Sitz der Unwucht, und die Auswuchtung des Körpers kann auf die übliche Art und Weise vorgenommen werden.
Eine Weiterbildung der Erfindung sieht vor, daß die Spaltbacken eine Lichtdurchlässigkeit besitzen, die weniger als 25 °/o der Lichtintensität im Spalt trägt. Durch diese Maßnahme wird eine gewisse Aufhellung des Gesichtsfeldes in der Ableseeinrichtung gewährleistet, so daß eine dort befindliche Strichmarke mühelos abgelesen werden kann. Die Aufhellung des Gesichtsfeldes kann auch auf andere Weise erfolgen; z.B. kann die Vorderseite mindestens eines der Spaltbacken grau oder farbig getönt und von einer Lichtquelle angestrahlt sein.
Eine andere Ausgestaltung des Erfindungsgedankens besteht darin, daß vor der Ableseeinrichtung ein gegebenenfalls teilverspiegeltes Ablenkprisma angeordnet ist. Die Dunkelfeldbeleuchtung ist durch einen Bügel an der Ableseeinrichtung gehaltert. Dieser Bügel kann um eine senkrecht auf den optischen Achsen des Ablenkprismas stehende Achse schwenkbar sein. Durch diese Ausgestaltung wird es ermöglicht, auch schwer zugängliche rotierende Körper in bequemer Beobachtungsstellung zu erreichen.
Bei schwer zugänglichen Körpern ist es in manchen Fällen vorteilhaft, die Dunkelfeldbeleuchtungsworrichtung derart auszubilden, daß die Lichtquelle in der Nähe des Meßmikroskops angeordnet ist und ihr Licht durch den in diesem Fall hohl ausgebildeten Bügel über ein geeignetes Spiegel- oder Prismensystem dem Spalt zugeleitet wird.
Da die bei starker Vergrößerung des Profils des rotierenden Körpers die Fassung des Objektivs hinderlich ist, ist es vorteilhaft, wenn das Objektiv der Ablesevorrichtung teilweise längs der optischen Achse abgefräst ist. Durch Verwendung kurzbrennweitiger Objektive läßt sich dann eine erhebliche Genauigkeitssteigerung erreichen.
Die erfindungsgemäße Vorrichtung eignet sich nicht nur für Messungen des Schlagens rotierender Körper, sondern auch für Vibrationsmessungen.
Wenn der vibrierende Körper keine geeignete Fläche für die Dunkelfeldbeleuchtung aufweist, ist es zweckmäßig, an diesem vibrierenden Körper einen mitschwingenden Stift, Bolzen od. dgl. anzuordnen. Ferner kann die vorliegende Vorrichtung auch für Profilmessungen an zylindrischen oder scheibenartigen Körpern verwendet werden.
In der Zeichnung sind Ausführungsbeispiele der Erfindung dargestellt.
Fig. 1 zeigt ein Ausführungsbeispiel mit festem Bügel, teilweise im Schnitt, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem aufsetzbaren Ablenkprisma und einem Bügel, der um 90° schwenkbar ist, ebenfalls teilweise im Schnitt, Fig. 2 a das aufsetzbare Ablenkprisma im Schnitt und Fig. 3 ein zur Hälfte abgefrästes Objektiv, das in Meßstellung angeordnet ist.
Nach Fig. 1 ist die Beleuchtungsanordnung 1, welche die Lichtquelle 2, die Spaltblende 3 und die Kondensorlinse 4 enthält, durch den Bügel 5 mit dem Meßmikroskop 6 derart verbunden, daß die optische Achse 7 der Beleuchtungsanordnung zur optischen Achse 8 des Meßmikroskops 6 leicht geneigt ist. Die Neigung muß so groß sein, daß kein direktes Licht in das Meßmikroskop fällt, sondern nur am rotierenden Körper 9 gestreutes. Das Meßmikroskop 6 enthält das Objektiv 10, das Ablenkprisma 11, die Strichplatte 12 und das Okular 13.
Das durch die Spaltbiende 3 tretende Lichtband fällt tangential teilweise auf den Körper 9, wo es reflektiert bzw. gestreut wird, teilweise geht es an diesem und an dem Meßmikroskop vorbei. Das an der Stelle 14 gestreute Licht wird in das Meßmikroskop 6 abgelenkt und erscheint dem Beobachter als leuchtender Saum, der bei rotierendem Körper 9 zu einem mehr oder weniger breiten hellen Streifen auseinandergezogen erscheint. Die Breite dieses Streifens, die durch eine auf der Strichplatte 12 befindlichen Skala gemessen werden kann, ist ein Maß für das Schlagen des rotierenden Körpers.
Nach Fig. 2 ist vor dem Meßmikroskop 6 mittels der Halterung 15 ein halbdurchlässig verspiegeltes Ablenkprisma 16, das in Fig. 2 a sichtbar ist, angeordnet. Die Halterung 15 trägt den Schwenkbügel 17, der die Lichtquelle 2, die Kondensorlinse 4, das Ablenkprisma 18 und die Spaltblende 3 enthält. Der Schwenkbügel 17 ist um die Achse 19 um 900 aus der Stellung 1 in die teilweise gestrichelt gezeichnete StellungII und umgekehrt schwenkbar. Diese Anordnung ist geeignet für die Messung des Schlagens eines rotierenden Körpers, der sich an schwer zugänglichen Stellen befindet.
In Fig. 3 ist ein teilweise abgefrästes Objektiv 20 dargestellt, das kurzbrennweitig sein kann und daher eine erhebliche Genauigkeitssteigerung zuläßt.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: 1. Vorrichtung zur Messung des Schlages eines rotierenden oder schwingenden Körpers, gekennzeichnet durch die Verwendung einer Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung mit einer Beobachtungs-und/oder einer Meßeinrichtung.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung aus einer vorzugsweise linearen Lichtquelle (2) besteht, der eine zur Drehachse des rotierenden Körpers (9) parallel ausgerichtete Spaltblende (3) nachgeordnet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Lichtquelle eine Stroboskoplampe dient, deren Blitzfolge synchron zum Umlauf des rotierenden Körpers steuerbar ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Backen der Spaltblende (3) eine Lichtdurchlässigkeit besitzen, die weniger als 25t)/o der Lichtintensität im Spalt beträgt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorderseite mindestens eines der Backen der Spaltblende (3) grau oder farbig getönt und von einer Lichtquelle angestrahlt ist.
6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß objektseitig vor der Ableseeinrichtung (6) ein gegebenenfalls teilverspiegeltes Ablenkprisma (18) angeordnet ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Dunkelfeldbeleuchtungseinrichtung (1) und die Ableseeinrichtung (6) durch einen Bügel (5,17) miteinander verbunden sind.
8. Vorrichtung nach den Ansprüchen 6 und 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Bügel (17) um eine senkrecht auf den optischen Achsen des Ablenkprismas (18) stehenden Achse (19) schwenkbar ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle in der Nähe des Meßmikroskops angeordnet und ihr Licht durch den hohl ausgebildeten Bügel über ein Spiegel-oder Prismensystem dem Spalt zugeleitet ist.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ableseeinrichtung(6) ein teilweise längs der optischen Achse abgefrästes Objektiv (20) enthält.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 841 511.