DE19962166A1

DE19962166A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Ausrichten von Körpern

Info

Publication number: DE19962166A1
Application number: DE1999162166
Authority: DE
Inventors: Armin Wiblishauser
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1999-12-22
Filing date: 1999-12-22
Publication date: 2001-06-28
Also published as: WO2001046645A1; AU3537601A

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Ausrichten von Körpern (8), insbesondere rotationssymmetrischen Körpern (8), umfassend: eine Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10; 14, 16, 18, 32) zum Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Gerade (G¶x¶, G¶y¶) bestimmten, sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse eines auszurichtenden Körpers (8) durch diesen Körper (8) hindurch erstreckenden Bezugsebene (E); und eine Zieleinrichtung (12), die über eine Längsrichtung und eine senkrecht dazu verlaufende Zielachse (Z) verfügt, und die mit ihrer Längsrichtung parallel zu einer auszurichtenden Körperachse (A), insbesondere einer Körper-Rotationsachse (A), auf den auszurichtenden Körper (8) aufsetzbar, in Körperachsenrichtung (A) verschiebbar und um eine parallel zur Körperachse (A) verlaufende Schwenkachse (A) um einen Winkel (alpha) verschwenkbar ist. Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Ausrichten von Körpern.

Description

TECHNISCHES GEBIET

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ausrichten von Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern.

STAND DER TECHNIK

Die DE 197 33 919 A1 offenbart eine Vorrichtung und ein Verfahren zum gegenseitigen Ausrichten von Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder rotationssymmetrischen Körpern, mit Hilfe einer kombinierten Lagemess-Sonde, bestehend aus einem auf einem Stativ anzuordnenden Empfangsgerät mit eingebautem Gyroskop und einem Adapter, welcher auf einen auszurichtenden Körper aufsetzbar und mit einer einen Lichtstrahl emittierenden Einrichtung versehen ist. Die Anordnung der Lichtquelle und des Adapters ist hierbei derart, dass der Lichtstrahl parallel zu einer Körperachse, speziell einer Körper- Rotationsachse, orientiert ist. Das Empfangsgerät ermittelt eine Winkellage des Adapters und des Körper bezüglich eines vorgegebenen raumfesten Koordinaten-Systems (Laborsystems) durch die Ausführung folgender Schritte: a) Ermittlung der eigenen winkelmäßigen Ausrichtung des Empfangsgerätes relativ zu den Koordinaten des Laborsystems; b) Ermittlung der Empfangsrichtung eines Lichtstrahles relativ zu den eigenen Gehäusedimensionen des Empfangsgerätes; c) Errechnung der laborsystemmäßigen Winkellage des Adapters nach Maßgabe von Meßwerten, welche mittels der Schritte a) und b) gewonnen wurden, unter Verwendung einer im Empfangsgerät angebrachten Elektronik oder durch ein intern oder extern angebrachtes Rechengerät, d. h. einen Computer. Dieses Verfahren ist recht komplex, in der Regel nur von ausgebildetem Fachpersonal ausführbar und bedarf darüber hinaus sehr aufwendiger, hochtechnisierter und teurer Vorrichtungskomponenten. Das Empfangsgerät muss mit seinem Stativ stets seitlich des auszurichtenden Körpers aufgestellt werden, was einen nicht unerheblichen Mindestplatzbedarf neben der Maschine, welche den auszurichtenden Körper enthält, bzw. neben dem Körper selbst erfordert.

Aus der US-P 4 298 281 ist ein Verfahren zum gegenseitigen Ausrichten von rotierenden Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, bekannt, das mit einem komplexen optischen Meßsystem arbeitet, welches eine Lichtquelle zum Erzeugen eines parallel Lichtstrahles (z. B. einen Laser), einen die Lichtquelle umgebenden Schirm, eine an dem auszurichtenden Körper anzubringende Lichtstrahl- Reflexionseinrichtung, sowie eine Lichtstrahl- Umlenkeinrichtung zum Umlenken des von der Lichtquelle kommenden Lichtstrahls zur Lichtstrahl-Reflexionseinrichtung und zum Umlenken des von der Reflexionseinrichtung reflektierten Lichtstrahls auf den Schirm umfasst. Zumindest die Lichtstrahl-Umlenkeinrichtung sowie die Lichtquelle mit dem Schirm müssen auf mindestens zwei verschiedenen Stativen angeordnet und seitlich der Maschine, welche den auszurichtenden Körper enthält, aufgestellt werden. Zusätzlich dazu ist eine auf einem dritten Stativ angebrachte Visierpunkteinrichtung erforderlich, die mit den zwei anderen Stativen in Linie angeordnet wird, um sicherzustellen, das der von der Lichtquelle ausgehende Lichtstrahl parallel zu einer Mittellinie der Maschine verläuft. Zur Ausführung dieses Verfahrens ist es zwingend erforderlich, dass der auszurichtende Körper rotiert, was voraussetzt, das sich die Maschine, in welcher der Körper angeordnet ist, in einem weitgehend betriebsbereiten Zustand befindet. Dies verhindert nicht nur, das der Körper bereits während der nicht betriebsbereiten Montagephase einer solchen Maschine ausgerichtet wird, sondern birgt auch die Gefahr in sich, dass die Maschine oder der Körper selbst aufgrund des noch nicht ausgerichteten Zustands des Körpers und eines infolge dessen ggf. auftretenden kritischen Betriebszustandes beschädigt oder in Mitleidenschaft gezogen wird. Insgesamt ist das in der US-P 4 298 281 vorgeschlagene Verfahren daher sehr komplex und lediglich von speziell ausgebildeten Fachkräften auszuführen. Auch ist die zur Ausführung des Verfahrens erforderliche Vorrichtung recht kompliziert, teuer und benötigt eine Vielzahl von Einzelkomponenten, die größtenteils seitlich neben der Maschine, welche den auszurichtenden Körper enthält, bzw. neben dem Körper selbst, anzuordnen sind. Dadurch ist die Vorrichtung nicht nur sehr platzintensiv, sondern behindert auch den sicheren Durchgang neben der Maschine.

Aus der EP 0 842 393 B1 ist ein Verfahren zum gegenseitigen Ausrichten von mehreren Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, bekannt, das mit einem optischen Kreisel, einer Lagemess-Sonde sowie mehreren Messebenen arbeitet. Mit dem optischen Kreisel wird zunächst die Lage eines ersten auszurichtenden Körpers in einer vorgegebenen ersten Messebene als Referenzposition ermittelt. Dann wird mittels der Lagemess-Sonde die Lage eines nächsten Körpers in einer mit der ersten Messebene übereinstimmenden oder zu dieser parallelen Ebene ermittelt. Anschließend werden im Bedarfsfall weitere Lagemessungen entsprechend den zuvor beschriebenen Schritten an diesen zwei Körpern bzw. weiteren Körpern durchgeführt, und zwar bezüglich einer von der ersten Messebene verschiedenen zweiten Messebene, die mit der ersten Messebene einen Winkel von vorzugsweise 90° einschließt. Erst dann wird auf der Grundlage der mittels der Mess-Sonde in den verschiedenen Messebenen festgestellten Lagedifferenzen eine Ausrichten an einem oder beiden Körpern vorgenommen. Bei diesem Verfahren ist es also nicht möglich, einen einzelnen Körper unabhängig von den anderen Körpern auszurichten. Vielmehr ist stets eine Lagebeziehung zwischen mindestens zwei Körpern und mindestens zwei unterschiedlichen Messebenen herzustellen. Dadurch ist das Verfahren nicht nur relativ kompliziert und umständlich, sondern bedarf auch eines hohen apparativen Aufwandes.

DARSTELLUNG DER ERFINDUNG

Der Erfindung liegt die Aufgabe beziehungsweise das technische Problem zugrunde, ein neuartiges Verfahren sowie eine neuartige Vorrichtung zum Ausrichten von Körpern zu schaffen, das bzw. die auf relativ einfache und effektive Art und Weise und mit vergleichsweise simplen Mitteln bei einer möglichst hohen Genauigkeit arbeitet und auch von ungelernten Kräften leicht anwendbar ist; zudem soll die Vorrichtung möglichst platzsparend ausgestaltet und/oder auch unter relativ beengten räumlichen Gegebenheiten einsetzbar sein.

Diese Aufgabe wird gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1.

Dieses Verfahren zum Ausrichten, bzw. gegenseitigen Ausrichten, von Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfasst folgende Schritte, jedoch nicht zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:

a) Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden bestimmten Bezugsebene, die sich im senkrecht durch eine Körper-Sollachse eines auszurichtenden Körpers durch diesen Körper erstreckt,
b) Aufsetzen einer Zieleinrichtung, die über eine Längsrichtung und eine senkrecht dazu verlaufende Zielachse verfügt, auf den auszurichtenden Körper, derart, dass die Längsrichtung parallel zu einer auszurichtenden Körperachse, insbesondere einer Körper- Rotationsachse, verläuft und die Zieleinrichtung in einem Winkel annähernd in Richtung zu der ersten Geraden zielt,
c) Verschieben der Zieleinrichtung in Körperachsenrichtung auf dem Körper bis die Zielachse die erste Gerade schneidet bzw. trifft, wobei diese Position der Zielrichtung eine erste Schwenkposition definiert,
d) Verschwenken der Zieleinrichtung von der ersten Schwenkposition um eine parallel zur Körperachse verlaufende Schwenkachse um einen Winkel in eine zweite Schwenkposition, so dass die Zieleinrichtung in einem Winkel zu der zweiten Geraden zielt,
e) Ausrichten des Körpers um mindestens eine räumliche Achse bis die Zielachse die zweite Gerade schneidet bzw. trifft, und
f) Zurückschwenken der Zieleinrichtung in die erste Schwenkposition und Wiederholen der Schritte c) bis f) bis die Zielachse in der ersten Schwenkposition die erste Gerade und in der zweiten Schwenkposition die zweite Gerade schneidet bzw. trifft und somit die Zielachse in jeder Schwenkposition in der Bezugsebene liegt und der Körper ausgerichtet ist.

Für die obigen Verfahrensschritte wird angenommen, dass die Ausgangslage des auszurichtenden Körpers im Raum nicht bereits durch Zufall so genau ist, dass im Schritt d) die Zielachse bereits die zweite Gerade trifft. Sollte dies der Fall sein, sind die Schritte e) und f) natürlich nicht mehr notwendig. Der Körper wäre dann bereits fertig ausgerichtet. In der Praxis wird dies jedoch kaum vorkommen, so dass noch die Schritte e) und f) durchzuführen sind. Die im Schritt f) genannten Wiederholung der Schritte c) bis f) ist in der Regel auch aus dem Grunde erforderlich, weil bei dem Ausrichtvorgang im Schritt e) die Zielachse bezogen auf ihre erste Schwenkposition geringfügig aus ihrem Ziel (d. h. der getroffenen ersten Geraden) auswandert, was beim Zurückschwenken von der zweiten in die erste Schwenkposition leicht erkennbar bzw. kontrollierbar ist. Die Schritte c) bis f) werden also solange wiederholt, bis die Bezugsebene und die bei einer Schwenkung der Zieleinrichtung durch ihre Zielachse erzeugte imaginäre Ebene in Deckung gebracht sind. Die dafür erforderliche Wiederholungsrate ist relativ gering. Schon mit einer bis drei Wiederholungen kann ein ausreichend genaues Ergebnis erzielt werden.

Aufgrund der Tatsache, dass die Längsrichtung der Zielachse parallel zur Körperachse (d. h. der Körper-Istachse) verläuft, erstreckt sich die senkrecht zur Längsrichtung verlaufende Zielachse natürlich zwangsläufig auch senkrecht zur Körperachse. Da die Zieleinrichtung auf den jeweils auszurichtenden Körper aufgesetzt wird, fällt die Schwenkachse der Zieleinrichtung vorzugsweise mit der Körperachse, bzw. der Körper-Rotationsachse, zusammen. Das erfindungsgemäße Verfahren funktioniert jedoch auch dann, wenn Körperachse bzw. Körper-Rotationsachse und Schwenkachse voneinander verschieden aber parallel zueinander sind.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch ein erfindungsgemäßes Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 2.

Dieses Verfahren zum Ausrichten, bzw. gegenseitigen Ausrichten von Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfasst folgende Schritte, jedoch nicht zwingenderweise in der gegebenen Reihenfolge:

a) Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden bestimmten Bezugsebene, die sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse eines auszurichtenden Körpers durch diesen Körper erstreckt,
b) Aufsetzen einer Zieleinrichtungseinheit (die über eine Längsrichtung und mindestens zwei Zieleinrichtungen verfügt, deren Zielachsen sich schneiden, und von denen die Zielachse der ersten Zieleinrichtung senkrecht zur Längsrichtung [und damit senkrecht zur Körperachse] und von denen die Zielachse der zweiten Zieleinrichtung senkrecht zur Längsrichtung [und damit senkrecht zur Körperachse] und in einem Winkel zur Zielachse der ersten Zieleinrichtung verläuft) auf den auszurichtenden Körper, derart, dass
die Längsrichtung parallel zu einer auszurichtenden Körperachse insbesondere einer Körper-Rotationsachse, verläuft und
die erste Zieleinrichtung in einem Winkel annähernd in Richtung zu der ersten Geraden und
die zweite Zieleinrichtung in einem Winkel annähernd in Richtung zu der zweiten Geraden zielt,
c) Verschieben der Zieleinrichtungseinheit in Körperachsenrichtung auf dem Körper bis die Zielachse von zumindest einer der Zieleinrichtungen diejenige Gerade, auf die diese eine Zieleinrichtung im vorherigen Schritt v) annähernd zielte, schneidet bzw. trifft,
d) Ausrichten des Körpers um mindestens eine räumliche Achse bis die Zielachse der jeweils anderen Zieleinrichtung, die im vorherigen Schritt w) die jeweils andere Gerade nicht schnitt bzw. traf, diese andere Gerade nun schneidet bzw. trifft, und
e) Wiederholen der Schritte w) bis y) bis die Zielachse der ersten Zieleinrichtung die erste Gerade und die Zielachse der zweiten Zieleinrichtung gleichzeitig die zweite Gerade schneidet bzw. trifft und somit beide Zielachsen in der Bezugsebene liegen und der Körper ausgerichtet ist.

Für die o. g. Verfahrensschritte u) bis y) des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 wird angenommen, dass die Ausgangslage des auszurichtenden Körpers im Raum nicht bereits durch Zufall so genau ist, dass im Schritt w) beide Zielachsen gleichzeitig ihre jeweils anvisierte Gerade treffen. Sollte dies der Fall sein, sind die Schritte x) und y) natürlich nicht mehr notwendig. Der Körper wäre dann bereits fertig ausgerichtet. In der Praxis wird dies jedoch kaum vorkommen, so dass noch die Schritte x) und y) durchzuführen sind. Die im Schritt y) genannte Wiederholung der Schritte w) bis x) ist in der Regel auch aus dem Grunde erforderlich, weil bei dem Ausrichtvorgang im Schritt x) die Zielachse derjenigen Zieleinrichtung, welche ihre anvisierte Gerade im zuvor durchgeführten Schritt w) trifft, aus ihrem Ziel (d. h. dieser getroffenen Geraden) auswandert, was beim Ausrichtvorgang sofort erkennbar bzw. kontrollierbar ist. Auf gleiche Weise wird zumeist die im Schritt x) ins Ziel gebrachte Zielachse wieder geringfügig auswandern, wenn die erste Zielachse in einer Wiederholung des Schrittes w) erneut in ihr Ziel verschoben wird. Die Schritte w) bis y) werden also solange wiederholt, bis die Bezugsebene und die durch die Zielachsen der Zieleinrichtungen aufgespannte Ebene in Deckung gebracht sind. Die dafür erforderliche Wiederholungsrate ist relativ gering. Schon mit einer bis drei Wiederholungen kann ein ausreichend genaues Ergebnis erzielt werden.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 2 übernimmt die zweite Zielachse gewissermaßen diejenige Funktion, die in dem erfindungsgemäßen Verfahren nach Anspruch 1 durch das Verschwenken der einzelnen Zieleinrichtung bzw. deren Zielachse erreicht wird. Der zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens nach Anspruch 2 erforderliche apparative Aufwand ist dadurch gegenüber dem nach Anspruch 1 geringfügig höher, führt aber letztendlich zum gleichen Resultat.

Für beide erfindungsgemäße Verfahren gemäß den unabhängigen Ansprüchen 1 und 2 gilt, dass die Lage der Bezugsebene im Raum durch die zwei Geraden eindeutig bestimmt ist. Zur Erhöhung der erzielbaren Genauigkeit beim Ausrichten sind die Geraden jedoch möglichst weit von der(den) Zieleinrichtung(en) entfernt. Die oben genannten Zielwinkel betragen vorzugsweise ca. 90°, so dass die Zielachse, wenn sie eine jeweilige Gerade der Bezugsebene trifft, diese dann nahezu senkrecht schneidet und dadurch eine hohe Messgenauigkeit sicherstellt. Obwohl die erfindungsgemäßen Verfahren grundsätzlich auch bei kleineren Zielwinkeln funktionieren, würde ein solcher kleinerer Winkel doch die Messgenauigkeit und damit auch die beim Ausrichten erreichbare Genauigkeit herabsetzen. Die Zieleinrichtung kann während des Ausrichtens in den Schritten e) bzw. x) an dem auszurichtenden Körper verbleiben.

Die erfindungsgemäßen Verfahren sind auf eine sehr einfache Art und Weise und, wie nachfolgend noch näher geschildert wird, mit vergleichsweise simplen apparativen Mitteln mit einer dennoch erstaunlich hohen Genauigkeit durchführbar. Da die erfindungsgemäßen Verfahren nur eine einzige Bezugsebene und eine einzige Zieleinrichtung bzw. eine einzige Zieleinrichtungseinheit benötigten, und auch die für die einzelnen Verfahrensschritte notwendigen manuellen Tätigkeiten keine besondere Geschicklichkeit oder gar ein besonderes fachliches Können erfordern, sind die erfindungsgemäßen Verfahren selbst von ungelernten Kräften leicht, schnell und mit gutem Erfolg anwendbar. Die erfindungsgemäßen Verfahren sind sowohl für das von einen einzelnen Körper als auch für das Ausrichten bzw. gegenseitige Ausrichten einer Gruppe von gleichartigen und/oder unterschiedlich ausgebildeten Körpern durchführbar. Im Gegensatz zu einigen aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren ist es hierbei weder erforderlich, dass eine gewisse Mindestanzahl von Körpern vorhanden ist, noch dass der auszurichtende Körper rotiert oder sich eine Maschine, in welcher der auszurichtenden Körper angeordnet ist, bereits in einem betriebsbereiten Zustand befindet. Weil die zum Ausrichten verwendete Bezugsebene durch den auszurichtenden Körper selbst hindurchläuft und die Zieleinrichtung auf den Körper aufgesetzt wird, sind die erfindungsgemäßen Verfahren auch unter räumlichen sehr beengten Gegebenheiten einsetzbar. Hierbei kann von den die Bezugsebene eindeutig bestimmenden Geraden eine vorzugsweise oberhalb des auszurichtenden Körpers verlaufen, wo sie nicht stört; und die andere Gerade kann auf eine nachfolgend noch näher beschrieben Art und Weise derart seitlich neben dem Körper oder einer Maschine, in welcher der Körper angeordnet ist, verlaufen, dass sie ebenfalls keine räumliche Behinderung oder Einschränkung darstellt. Insgesamt bieten die erfindungsgemäßen Verfahren somit einfache eine einfache, effektive, schnell durchführbare und sehr wirtschaftliche technische Lösung zum Ausrichten von Körpern.

Weitere vorteilhafte Ausführungsmerkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens sind Gegenstand der Unteransprüche 3 bis 5.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird des Weiteren gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6.

Diese Vorrichtung bzw. Messvorrichtung zum Ausrichten von Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfasst: eine Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung zum Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden bestimmten, sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse eines auszurichtenden Körpers durch diesen Körper erstreckenden Bezugsebene; und eine Zieleinrichtung, die über eine Längsrichtung und eine senkrecht dazu verlaufende Zielachse verfügt, und die mit ihrer Längsrichtung parallel zu einer auszurichtenden Körperachse, insbesondere einer Körper-Rotationsachse, auf den auszurichtenden Körper aufsetzbar, in Körperachsenrichtung verschiebbar und um eine parallel zur Körperachse verlaufende Schwenkachse um einen Winkel verschwenkbar ist.

Schließlich wird die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe auch gelöst durch eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 7.

Diese Vorrichtung bzw. Messvorrichtung zum Ausrichten von Körpern, insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen, Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfasst: eine Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung zum Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden bestimmten, sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse eines auszurichtenden Körpers durch diesen Körper erstreckenden Bezugsebene; und eine mit mindestens zwei Zieleinrichtungen, deren Zielachsen sich schneiden, versehene Zieleinrichtungseinheit, die in ihrer Längsrichtung parallel zu einer auszurichtenden Körperachse, insbesondere einer Körper-Rotationsachse, auf den auszurichtenden Körper aufsetzbar und in Körperachsenrichtung verschiebbar ist; bei dieser Zieleinrichtungseinheit verläuft die Zielachse der ersten Zieleinrichtung senkrecht zur Längsrichtung (und damit senkrecht zur Körperachse), und die Zielachse der zweiten Zieleinrichtung verläuft senkrecht zur Längsrichtung und in einem Winkel zur Zielachse der ersten Zieleinrichtung.

Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen gemäß den unabhängigen Ansprüchen 6 und 7 besitzen im wesentlichen die bereits im Zusammenhang mit den erfindungsgemäßen Verfahren erläuterten Vorteile. Darüber hinaus können die erfindungsgemäßen Vorrichtungen äußerst klein und kompakt ausgestaltet sowie leicht transportiert und gehandhabt werden. Bedienungsfehler sind aufgrund des einfachen Aufbaus nahezu ausgeschlossen, was die Mess-Sicherheit erhöht und zu einem qualitativ hochwertigen Ausrichtungsergebnis beiträgt. Die erfindungsgemäßen Vorrichtungen besitzen zudem nur eine relativ geringe Anzahl von Einzelkomponenten, die äußert solide und kostengünstig hergestellt werden können.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungsmerkmale der erfindungsgemäßen Vorrichtung sind Gegenstand der Unteransprüche 8 bis 22.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung mit zusätzlichen Ausgestaltungsdetails und weiteren Vorteilen sind nachfolgend unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben und erläutert.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Draufsicht auf eine Messanordnung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausrichten von Körpern entsprechend einer ersten Ausführungsform verwendet;

Fig. 2 eine schematische Seitenansicht der Anordnung von Fig. 1;

Fig. 3 eine schematische, vergrößerte Perspektivansicht einer Zieleinrichtung sowie weiterer wesentlicher Komponenten der Vorrichtung von Fig. 1 und 2;

Fig. 4 eine schematische Seitenansicht einer Messanordnung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausrichten von Körpern entsprechend einer zweiten Ausführungsform verwendet;

Fig. 5 eine schematische Perspektivansicht einer Zieleinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform; und

Fig. 6 eine schematische Frontalansicht einer Zieleinrichtung einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform.

BESCHREIBUNG VON AUSFÜHRUNGSBEISPIELEN DER ERFINDUNG

In der nachfolgenden Beschreibung und in den Figuren werden zur Vermeidung von Wiederholungen gleiche Teile und Komponenten auch mit gleichen Bezugszeichen gekennzeichnet, sofern keine weitere Differenzierung erforderlich ist.

Fig. 1 zeigt eine schematische Draufsicht auf eine Messanordnung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausrichten von Körpern entsprechend einer ersten Ausführungsform verwendet. Fig. 2 ist eine schematische Seitenansicht der Anordnung von Fig. 1. Für die vorliegenden Ausführungsbeispiele wird angenommen, dass eine Maschine 2 auf ein Fundament 4 (vgl. Fig. 2) einer Fabrikhalle zu montieren ist. Derartige Fundamente werden in der Regel speziell auf die aufzustellende Maschine 2 abgestimmt. Die Maschine 2 besitzt eine Vielzahl von in Lagerböcken 6 gehaltenen Wellen 8, von denen in den Fig. 1 und 2 aus Gründen der besseren Übersichtlichkeit und zur Erleichterung der nachfolgenden Erläuterungen lediglich eine Welle 8 dargestellt ist. Diese Wellen 8 sollen mit ihren Körperachsen (d. h. hier: ihren Rotationsachsen A) jeweils präzise achsparallel zueinander ausgerichtet werden. Dies geschieht mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung bzw. dem mittels dieser Vorrichtung ausführbaren erfindungsgemäßen Verfahren.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung umfasst eine Bezugsebenen- Aufspanneinrichtung 10 zum Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden G_X, G_Y bestimmten, sich im wesentlichen senkrecht durch eine Körper-Sollachse A_S der jeweils auszurichtenden Welle 8 durch die Welle 8 hindurch erstreckenden Bezugsebene E. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Zieleinrichtung 12, die über eine Längsrichtung L und eine senkrecht dazu verlaufende Zielachse Z verfügt. Die Zieleinrichtung 12 ist mit ihrer Längsrichtung L parallel zur Körper-Rotationsachse A auf den Umfang der auszurichtenden Welle 8 aufsetzbar, bei Bedarf in Richtung der Körper- Rotationsachse A hin und her verschiebbar und um eine parallel zur Rotationsachse A verlaufende Schwenkachse (hier: A) um einen Winkel α verschwenkbar.

Die Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung 10 umfasst ein langgestrecktes, dünnes, fadenartiges Aufspannelement 14 in der Form einer reißfesten, dehnungsarmen Schnur 14 (auch ein Draht ist z. B. möglich) von ca. 1,5 mm Durchmesser und ausreichender Länge. Außerdem umfasst die Bezugsebenen- Aufspanneinrichtung 10 Aufspannelement-Befestigungsmittel 16, 18 zum Befestigen der Schnur 14 an zwei voneinander beabstandeten fixen Befestigungsstellen 20, 22. Diese befinden sich im vorliegenden Fall an zwei gegenüberliegenden Wänden 24, 26 der Fabrikhalle und weit oberhalb der Maschine 2 und der jeweiligen Welle 8. Bei den Aufspannelement- Befestigungsmitteln handelt es sich zum einen um einen in die erste Wand 24 oder einen dort angebrachten Dübel einschraubbaren Haken 16 und zum anderen um eine Umlenkeinrichtung 18, die an der zweiten, gegenüberliegenden Wand 26 zu befestigen ist.

Die Umlenkeinrichtung 18 dient zum Umlenken der Schnur 14 bzw. des Schnurverlaufs um ca. 90° (für praktische Anwendungen hat es sich bewährt, dass der Umlenkwinkel in einen Bereich von ca. 45°-135° liegt, wobei der genannte Wert von 90° bevorzugt ist). Die Umlenkeinrichtung 18 besitzt einen zylindrischen Körper 28, dessen Zylinderachse sich im montierten Zustand der Umlenkeinrichtung 18 bezogen auf die in Fig. 1 und 2 gezeigte Raumanordnung im wesentlichen in der Horizontalen erstreckt. In einem Mittelabschnitt des Zylinderkörpers 28 ist eine umlaufende Schnur-Führungsrille 30 in den Zylinderumfang vorgesehen, so dass die später zum Zwecke des Umlenkens über den Zylinderkörper 28 und in die Führungsrille 30 zu legende Schnur 14 nicht seitlich verrutschen kann. Ferner ist der Zylinderkörper 28 an einer Halterung 31 über ein Gewinde verdrehbar und damit nach links und rechts für Feineinstellungen in seiner Position justierbar. Über ein Feststellelement, wie z. B. eine Schraube oder eine Mutter, ist der Zylinderkörper 28 arretierbar, so dass sich seine Einstellung nicht ungewollt verändert. Die Befestigung der Umlenkeinrichtung 18 bzw. der Halterung 31 kann ebenfalls mittels Dübel oder auf eine andere geeignete Weise erfolgen. Die Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung 10 umfasst des Weiteren ein mit einem Ende der Schnur 14 verbundenes Lotgewicht 32.

In der Fig. 3 ist eine schematische, vergrößerte Perspektivansicht der Zieleinrichtung 12 sowie weiterer wesentlicher Komponenten der erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß der ersten Ausführungsform dargestellt. Bei der Zieleinrichtung 12 handelt es sich im vorliegenden Fall um eine kohärente, monochromatischen Lichtquelle, genauer gesagt, einen Laser 12 (hier: ein Halbleiterlaser), dessen Laserstrahlachse die Zielachse Z bildet. Der Laser 12 ist über eine Halterung 34 an der Oberseite eines Adapter 36 befestigt. Der Adapter 36 ist im wesentlichen ein vorzugsweise massiver Metall- oder Kunststoffblock, der an seiner Unterseite mit einem prismatischen oder V-förmigen, nutenartigen Adapterabschnitt 38 (nachfolgend kurz Prisma 38 genannt) versehen ist, dessen Prismaflächen 40, 40 sich in Längsrichtung L der Laser-Zieleinrichtung 12 und parallel dazu erstrecken.

Da der Laser 12 und der Adapter 36 eine im wesentlichen starre, zusammenhängende Funktionseinheit bilden, ist in der Fig. 3 die Längsrichtung L einfach durch den Adapter 36 hindurch gezeichnet. Wie in der Fig. 3 nochmals deutlicher zu erkennen, verläuft die Zielachse Z des Lasers 12 genau senkrecht zur Längsrichtung L. Zur Feinjustierung dieser Ausrichtung der Zielachse Z ist in der Halterung 34 ein entsprechender Verstellmechanismus 42 vorgesehen. Eine weitere Justierung der Laser-Zieleinrichtung 12 in anderen Raumachsen ist für die Funktion der erfindungsgemäßen Vorrichtung und des damit auszuführenden erfindungsgemäßen Verfahrens an sich nicht erforderlich.

Im Bereich des Prismas 38 bzw. der Prismaflächen 40, 40 ist der Adapter 36 aus einem magnetischen bzw. magnetisierbaren Werkstoff hergestellt, der als eine Adapter- Fixierungseinrichtung zum temporären, verschiebbaren und verschwenkbaren Fixieren des Adapters 36 an der Welle 8 fungiert. Bei der vorliegenden Ausführungsform ist der Adapter 36 an einer sich in Längsrichtung L erstreckenden Seitenfläche 44 zusätzlich mit einem Horizontalmessinstrument in Form einer Präzisionswasserwaage 46 ausgerüstet.

Es wird nun eine erste Ausführungsform eines zum Beispiel mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung auszuführenden erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben.

Vorzugsweise noch vor Aufstellung der Maschine 2 auf dem Fundament 4 wird mittels der Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung 10 eine Bezugsebene E in der Fabrikhalle aufgespannt, die später durch die Mittelebene oder eine andere geeignete Referenzebene und/oder Referenzlinie der Maschine 2 verläuft. Zu diesem Zweck werden der Haken 16 und die Umlenkeinrichtung 18 auf im wesentlichen gleichen Höhen h1, h2 an den gegenüberliegenden Wänden 24, 26 der Fabrikhalle befestigt, so dass sich zwei gegenüberliegende Befestigungspunkte bzw. -stellen 20, 22 bilden. Dann wird die Schnur 14 mit ihrem einen Ende an dem Haken 16 fixiert und mit einem sich zum anderen Ende erstreckenden Schnurabschnitt über den Zylinderkörper 28 der Umlenkeinrichtung 18 und in deren Führungsrille 30 gelegt, so dass die Schnur 14 von dem Haken 16 kommend durch die Umlenkeinrichtung 18 um ca. 90° umgelenkt wird und nach unten hängt. Mit Hilfe des an dem anderen Ende befestigten Lotgewichtes 32 wird die Schnur 14 relativ straff gespannt. Die Länge der Schnur 14 ist so gewählt bzw. eingestellt, dass das Lotgewicht 32 kurz über dem Fundament 4 hängt. Auf diese Weise bildet sich ein im wesentlichen horizontaler Schnurabschnitt 48 und ein vertikaler bzw. lotrechter Schnurabschnitt 50.

Die vertikale Projektion des horizontalen Schnurabschnitts 48 und der vertikale Schnurabschnitt 50, bzw. deren gedachte Verlängerungen, stellen zwei sich schneidende Geraden G_X, G_Y dar, welche die Bezugsebene E genau bestimmen. Es wird an dieser Stelle angemerkt, das der mit dem Bezugszeichen 6 angedeutete Schnittwinkel der Geraden G_X, G_Y nicht zwingenderweise 90° betragen muss. Das erfindungsgemäße Verfahren ist auch noch mit Schnittwinkeln zuverlässig ausführbar, die stark von diesem Wert abweichen. Auch kann der horizontale Schnurabschnitt 48 einen nicht unerheblichen Durchhang aufweisen, da dieser auf die Geradlinigkeit der vertikalen Projektion an sich keinen Einfluss hat. Da diesbezüglich also keine besonderen Anforderungen an die Genauigkeit gestellt sind, erleichtert dies das Aufspannen der Bezugsebene E und die Ausführung des Verfahrens.

Unter Orientierung an der aufgespannten Bezugsebene E wird nun die Maschine 2 aufgestellt und justiert. Anschließend werden die Wellen 8 in ihren Lagerböcken 6 befestigt. Aufgrund dieser vorangegangen Anordnung der Maschine 2 relativ zur Bezugsebene E ist die räumliche Lage der Wellen 8 in Bezug auf ihre genau senkrecht auf der Bezugsebene E stehende Körper-Sollachse A_S bzw. in Bezug auf die Bezugsebene E als solche bereits grob vorjustiert. Die Bezugsebene E erstreckt sich in diesem Zustand also nahezu senkrecht durch die Rotationsachse A der jeweiligen Wellen 8 und durch die Wellen 8 hindurch.

Zum eigentlichen Ausrichten der Wellen 8, von denen hier nur eine betrachtet werden soll, wird nun der die Laser- Zieleinrichtung 12 tragende Adapter 36 mit seinem Prisma 38 derart auf die Welle 8 aufgesetzt, dass der Laser 12 in einem Winkel β1 von ca. 90° nach oben in Richtung zu der ersten Geraden G_X bzw. dem horizontalen Schnurabschnitt 48 zielt. Die Längsrichtung L des Adapters 6 bzw. der Laser- Zieleinrichtung 12 verläuft hierbei parallel zur Rotationsachse A der Welle 8. Dann wird die Welle 8 zunächst mit Hilfe des Horizontalmessinstrumentes 46 in eine genaue horizontale Lage gebracht. Dieser Vorgang, der vorab auch mit einem separaten Horizontalmessinstrument ausgeführt werden kann, falls die Zieleinrichtung 12 bzw. der Adapter 36 über kein solches Messinstrument verfügt, erleichtert und beschleunigt die weiteren Ausrichtungsarbeiten, ist in diesem Stadium allerdings nicht zwingend erforderlich. Ein gleich gutes Ausrichtungsergebnis kann auch allein durch die nachfolgend beschriebenen Schritte erzielt werden.

Anschließend wird der Adapter mit dem Laser soweit in Richtung der Rotationsachse A, d. h. in Längsrichtung L, auf der Welle 8 verschoben, bis die Zielachse Z die erste Gerade G_X schneidet, also der Laserstrahl den horizontalen Schnurabschnitt trifft. Diese Position der Laser-Zielrichtung 12 definiert eine erste Schwenkposition P1. Ausgehend von der Schwenkposition P1 wird der Adapter 36 mit seiner Laser- Zieleinrichtung 12 nun, ohne dabei in Längsrichtung L verschoben zu werden, um einen Winkel α von ca. 90° in eine zweite Schwenkposition P2 geschwenkt, so dass der Laser in einem Winkel β2 von ca. 90° zu der zweiten Geraden G_Y zielt. Da das Prisma 38 bei diesem Vorgang auf der Mantelfläche der Welle 8 entlang gleitet, fällt die Schwenkachse des Adapters 36 bzw. der Laser-Zieleinrichtung 12 mit der Rotationsachse A der Welle 8 zusammen.

Wie in der Fig. 1 angedeutet, trifft die Zielachse Z in der zweiten Schwenkposition P2 die zweite Gerade G_Y bzw. den vertikalen Schnurabschnitt 50 nicht, sondern verläuft in einem Abstand daneben, was bedeutet, dass die Welle 8 noch nicht hinreichend ausgerichtet ist. Deshalb wird die Lage der Welle 8 solange um mindestens eine räumliche Achse ausgerichtet, bis die Zielachse Z in dieser zweiten Schwenkposition P2 die zweite Gerade G_Y schneidet, also den vertikalen Schnurabschnitt 50 trifft.

Zur Kontrolle der Ausrichtung wird der Adapter 36 mit der Laser-Zieleinrichtung 12, ohne dabei in Längsrichtung L verschoben zu werden, wieder in die erste Schwenkposition P1 zurückgeschwenkt. Diese "neue" erste Schwenkposition P1 muss nicht zwingenderweise mit der ursprünglichen ersten Schwenkposition P1 übereinstimmen. Eine dem gegenüber abweichende gekippte Anordnung des Adapters 36 bzw. der Laser-Zieleinrichtung 12 ist für das Ergebnis der Messung unerheblich. Trifft die Zielachse Z die erste Gerade G_X, ist die Welle 8 bereits fertig ausgerichtet. Trifft die Zielachse Z die erste Gerade G_X dagegen nicht, wird der Adapter 36 erneut in Längsrichtung L verschoben, bis sich die Zielachse Z und die erste Gerade G_X schneiden, dann wieder in die zweite Schwenkposition P2 verschwenkt (auch diese muss nicht zwingendermaßen der ursprünglichen zweiten Schwenkposition P2 entsprechen) und die Welle 8 erneut ausgerichtet. Dies wird solange wiederholt, bis die Zielachse Z in der ersten Schwenkposition P1 die erste Gerade G_X und in der zweiten Schwenkposition P2 die zweite Gerade G_Y schneidet bzw. trifft und somit die Zielachse Z in jeder Schwenkposition P1, P2 in der Bezugsebene E liegt. Damit ist die Welle 8 fertig ausgerichtet ist. Wenn, wie im vorliegenden Beispiel, die Welle 8 bereits zuvor horizontal vorjustiert wird, ist die bis zur vollständigen Ausrichtung der Welle 8 erforderliche Wiederholungsrate in der Regel äußerst gering.

Für die anderen Wellen 8 der Maschine 2 wird auf analoge Weise verfahren.

Fig. 4 zeigt eine schematische Seitenansicht einer Messanordnung, die eine erfindungsgemäße Vorrichtung sowie ein erfindungsgemäßes Verfahren zum Ausrichten von Körpern entsprechend einer zweiten Ausführungsform verwendet. Die erfindungsgemäße Vorrichtung dieser Variante entspricht im wesentlichen der gemäß Fig. 3, besitzt im Gegensatz dazu jedoch neben einer ersten Laser-Zieleinrichtung 52 eine zweite Laser-Zieleinrichtung 54, die seitlich an dem Adapter 36 angeordnet ist und mit der ersten, auf der Oberseite des Adapters 36 befindlichen Laser-Zieleinrichtung 52 und dem Adapter 36 selbst eine Zieleinrichtungseinheit 56 bildet. Beide Laser-Zieleinrichtungen 52, 54 sind derart zueinander ausgerichtet, dass sich ihre beide Zielachsen Z1, Z2 in einem im vorliegenden Fall im Adapter 36 liegenden Punkt schneiden, und dass die Zielachse Z1 der ersten Zieleinrichtung 52 senkrecht zur Längsrichtung L und die Zielachse Z2 der zweiten Zieleinrichtung 54 senkrecht zur Längsrichtung L und in einem Winkel γ zur Zielachse Z1 der ersten Zieleinrichtung 52 verläuft. Im vorliegenden Ausgestaltungsbeispiel beträgt der eine Winkel γ ca. 90°. In der Praxis führt ein Winkel γ, der in einem Bereich von ca. 45° bis ca. 135° liegt, zu einem zufriedenstellenden Ergebnis. Der Winkel γ kann auch einstellbar sein.

Es wird nun eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben, das zum Beispiel mit dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung realisierbar ist. Die vorbereitenden Schritte zum Aufstellen und Vormontieren der Maschine 2 sowie zum Aufspannen der Bezugsebene E entsprechen denen, die bereits weiter oben im Zusammenhang mit den Fig. 1 bis 3 beschrieben wurden, so dass von einer erneuten Erläuterung dieser Schritte an dieser Stelle abgesehen wird.

Zum Ausrichten einer Welle 8 wird die Zieleinrichtungseinheit 56 einschließlich des Adapters 36 mit dem Prisma 38 derart auf die Welle 8 aufgesetzt, dass die Längsrichtung L parallel zur Rotationsachse A der Welle 8 verläuft, die erste Laser- Zieleinrichtung 52 in einem Winkel β1 von ca. 90° annähernd vertikal nach oben in Richtung zu der ersten Geraden G_X und die zweite Laser-Zieleinrichtung 54 in einem Winkel β2 von ca. 90° annähernd horizontal in Richtung zu der zweiten Geraden G_Y zielt. Dann wird die Zieleinrichtungseinheit 56 bzw. der Adapter 36 in Richtung der Rotationsachse A auf der Welle 8 verschoben, bis die Zielachse Z1 bzw. Z2 von einer der beiden Laser-Zieleinrichtungen 52, 54 diejenige Gerade G_X bzw. G_Y, auf die diese eine Laser-Zieleinrichtung 52 bzw. 54 zuvor nur annähernd zielte, schneidet, also ihren anvisierten Schnurabschnitt 48 bzw. 50 trifft. Für das vorliegende Beispiel wird angenommen, dass bei diesem Verschieben die erste (obere) Laser-Zieleinrichtung 52 mit ihrer Zielachse Z1 den horizontalen Fadenabschnitt 48, d. h. die erste Gerade G_X, trifft. Falls in diesem Stadium die zweite (seitliche) Laser- Zieleinrichtung 54 mit ihrer Zielachse Z2 den lotrechten Schnurabschnitt 50, d. h. die zweite Gerade G_Y, treffen sollte, wäre die Welle 8 bereits fertig ausgerichtet.

Es wird für dieses Beispiel jedoch angenommen, dass die Zielachse Z2 der zweiten Laser-Zieleinrichtung 54 die zweite Gerade G_Y bzw. den vertikalen Schnurabschnitt 50 nicht trifft, sondern in einem Abstand daneben verläuft, ähnlich wie es in Fig. 1 dargestellt ist. Dies bedeutet, dass die Welle 8 noch nicht hinreichend ausgerichtet ist. Deshalb wird die Lage der Welle 8 solange um mindestens eine räumliche Achse ausgerichtet, bis die Zielachse Z2 der zweiten Laser- Zieleinrichtung 54 die zweite Gerade G_Y schneidet. Zur Kontrolle der Ausrichtung wird nun überprüft, ob die Zielachse Z1 der ersten Laser-Zieleinrichtung 52 noch immer die erste Gerade G_X trifft, oder aber aus dem Ziel ausgewandert ist. Falls die Zielachse Z1 die erste Gerade G_X schneidet, ist die Welle 8 fertig ausgerichtet. Falls die Zielachse Z1 hingegen ausgewandert ist, werden die zuvor genannten Schritte des Verschieben der Zielachse Z1 der ersten Laser-Zieleinrichtung 52 in die erste Gerade G_X, das Überprüfen der Zielachse Z2 der zweiten Laser-Zieleinrichtung 54 in Bezug auf die zweite Gerade G_Y, das erneute Ausrichten der Welle 8 und das Kontrollieren der Ausrichtung solange wiederholt, bis die Zielachse Z1 der ersten Laser- Zieleinrichtung 52 die erste Gerade G_X und die Zielachse Z2 der zweiten Laser-Zieleinrichtung 54 gleichzeitig die zweite Gerade G_Y schneidet bzw. trifft, also beide Zielachsen Z1, Z2 in der Bezugsebene E liegen und die Welle 8 fertig ausgerichtet ist. Die zur vollständigen Ausrichtung der Welle 8 erforderliche Wiederholungsrate ist in der Regel sehr gering.

Für die anderen Wellen 8 der Maschine 2 wird auf analoge Weise verfahren.

Fig. 5 zeigt eine schematische Perspektivansicht einer an einem Adapter 36 angeordneten Laser-Zieleinrichtung 12 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer dritten Ausführungsform. Diese Variante entspricht im wesentlich der gemäß Fig. 3. Im Gegensatz dazu, ist die Laser- Zieleinrichtung 12 mit ihrer Halterung 34 jedoch nicht im wesentlichen starr an dem Adapter 36 fixiert. Vielmehr ist die Laser-Zieleinrichtung 12 um eine sich parallel zur Längsrichtung L (die hier wieder durch den Adapter 36 gezeichnet ist) erstreckende Adapterachse 58 schwenkbar an dem Adapter 36 angeordnet. Anders als bei der in Fig. 1 und 2 gezeigten Anordnung, muss daher nicht der gesamte Adapter 36 einschließlich der Laser-Zieleinrichtung 12, sondern lediglich die Laser-Zieleinrichtung 12 selbst verschwenkt werden, wie durch einen Doppelpfeil und gestrichelte Linien angedeutet ist. Bei der Ausführungsform von Fig. 5 wäre es sogar denkbar, die Laser-Zieleinrichtung 12 in Richtung der Adapterachse 58 verschiebbar am Adapter bzw. dessen Achse 58 anzuordnen, so dass beim Ausrichten nicht der gesamte Adapter 36, sondern lediglich die Laser-Zieleinrichtung 12 verschoben werden muss. Der Adapter 36 könnte dann nicht-verschiebbar an der Welle fixiert werden. Um einen ausreichend großen Verschiebungsbereich für die Laser-Zieleinrichtung 12 zu gewährleisten, sollte der Adapter 36 dann allerdings relativ lang ausgebildet werden.

Fig. 6 zeigt eine schematische Frontalansicht einer Zieleinrichtung 12 einer erfindungsgemäßen Vorrichtung gemäß einer vierten Ausführungsform in einem auf eine auszurichtende Welle 8 aufgesetzten Zustand. Die Anordnung der Zieleinrichtung 12 auf dem Adapter 36 entspricht im wesentlichen der von Fig. 3, jedoch ist die Zieleinrichtung 12 liegend an oder auf der Oberseite des Adapters befestigt. Wenn der Adapter, wie in der Fig. 6 in der Position P1 dargestellt, auf die Welle 8 aufgesetzt ist, weist die Zielachse Z nicht, wie in der Fig. 2 für die dortige Schwenkposition P1 angedeutet, nach oben, sondern im wesentlichen horizontal zur Seite. Dies hat den Vorteil, das die Zielachse Z über etwaige benachbarte Wellen 8, deren Durchmesser im wesentlichen dem Durchmesser derjenigen Welle 8 entsprechen, auf welcher der Adapter 36 aufsitzt, hinweg ungehindert zur Geraden G_Y verlaufen kann. Die benachbarten Wellen können daher bereits vormontiert werden und behindern das Ausrichten nicht. Die zweite Schwenkposition P2 des Adapters 36, in der die Zieleinrichtung 12 zur Geraden G_X zielt, ist in der Fig. 6 durch gestrichelte Linien dargestellt. Eine ähnliche Zielanordnung könnte erreicht werden, wenn die Zieleinrichtung 12 in einem ausreichenden Abstand von der strichpunktierten Mittelachse des Adapters 36 mit ihrer Zielachse Z nach oben weisend an einer Adapterseiten angebracht wird.

Die Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele, die lediglich der allgemeinen Erläuterung des Kerngedankens der Erfindung dienen, beschränkt. Im Rahmen des Schutzumfangs können das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Vorrichtung vielmehr auch andere als die oben beschriebenen Ausgestaltungsformen bzw. Ausführungsformen annehmen. Die erfindungsgemäßen Verfahren und Vorrichtungen können hierbei insbesondere Merkmale aufweisen, die eine Kombination aus allen oder nur bestimmten der jeweiligen Einzelmerkmale der zugehörigen Ansprüche darstellen.

Obwohl ein Laser als Zieleinrichtung bevorzugt ist, da dieser bei geeigneter Wellenlänge die Zielachse durch den Laserstrahl optisch sichtbar und damit auch aus einer Entfernung erkennbar macht, umfasst die Erfindung auch andere Zieleinrichtungstypen, wie zum Beispiel ein Zielfernrohr oder allgemein eine Peileinrichtung. Falls ein Anwender bei schwer zugänglichen Maschinenanordnungen nicht selbst nahe genug an den auszurichtenden Körper und die darauf aufgesetzte Zieleinrichtung treten kann, um zuverlässig mit dieser zu arbeiten, ist es insbesondere bei den letztgenannten Zieleinrichtungstypen vorstellbar, diese mit einer Bilderfassungs- und Bildfernübertragungseinrichtung zu koppeln und das übertragene Zielbild auf einer dem Anwender zugeordneten Bildanzeige darzustellen, so dass dieser gewissermaßen aus der Ferne zielen kann.

Die erfindungsgemäße Vorrichtung kann zudem eine Zieltreffer- Anzeigeinrichtung umfassen, die anzeigt, wenn die Zielachse (z. B. ein Laserstrahl) die Gerade G_X bzw. G_Y trifft. Die Zieltreffer-Anzeigeinrichtung kann in ihrer einfachsten Ausführungsform als handlicher Projektionsschirm ausgebildet sein, der bei der obigen Variante gemäß den Fig. 1 und 2 beispielsweise in Zielrichtung hinter den jeweiligen Fadenabschnitt gehalten wird und den Laserstrahl bzw. eine Projektion des von dem Laserstrahl getroffenen Fadens deutlicher sichtbar macht. Ein Parallaxenfehler kann hierbei weitgehend vermieden werden, indem der Projektionsschirm möglichst nahe an den Faden gehalten wird. Als Zieltreffer- Anzeigeinrichtung kann jedoch auch ein Empfänger in der Form eines Sensors, insbesondere eines optoelektronischen Sensors, einer digitalen Standbildkamera oder einer Videokamera fungieren. Es ist zudem denkbar, diesen Empfänger mit einer Signalfernübertragungseinrichtung zu koppeln, welche wiederum Signale zu einem dem Anwender zugeordneten Signalempfänger überträgt und dort visuell oder akustisch anzeigt. Eine solche Ausführungsform ist besonders bei beengten Platzverhältnissen oder über weite Distanzen hinweg von Vorteil.

Sofern zum Aufspannen der Bezugsebene eine Schnur oder ein anderes fadenartiges Aufspannelement verwendet wird, ist es entgegen den obigen Ausführungsbeispielen auch grundsätzlich möglich, zwei separate Schnüre oder dergleichen zu verwenden, die ähnlich wie in Fig. 1 gezeigt aufgespannt werden und sich an einem Kreuzungspunkt berühren. Der daraus resultierende Achsenversatz der durch die Schnüre aufgespannten Geraden ist über größere Zieldistanzen hinweg vernachlässigbar, so dass für die meisten Anwendungen eine ausreichende Messgenauigkeit erreicht wird. Eine Bezugsebene kann auch mittels einer Bezugsebenen-Projektionseinrichtung, wie beispielsweise einem mit einem rotierenden Laserkopf ausgestatteten Gerät (ähnlich einer Laser-Nivelliereinrichtung) oder dergleichen, aufgespannt werden.

Für bestimmte Anwendungsfälle ist es auch von Vorteil, den oben beschriebenen verstellbaren Umlenkkörper 28 an beiden Befestigungsstellen 20, 22 vorzusehen, die Schnur an beiden Enden mit einem Lotgewicht auszustatten und dann gewissermaßen lose über die Umlenkkörper 28 zu hängen. Aufgrund der Verstellbarkeit der Umlenkkörper 28 ist die Ausrichtung der so aufgespannten Geraden (hier: Gerade G_X) dann in einem größeren Winkelbereich realisierbar.

Falls die Entfernung zwischen der Zieleinrichtung und mindestens einer der Geraden G_X bzw. G_Y sehr groß wird und/oder die Strahldivergenz der verwendeten Lasereinrichtung bei einer bestimmten Distanz einen vorbestimmten Grenzwert überschreitet, ist es auch möglich, zwischen der Zieleinrichtung und dieser Geraden G_X bzw. G_Y und genau in Zielrichtung mindestens eine weitere Bezugsgerade zu spannen, die gewissermaßen für eine Zwischenpeilung verwendet werden kann. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 wäre eine lotrechte Bezugsgerade beispielsweise dadurch realisierbar, dass in dem Bereich zwischen der gezeigten Walze 8 und der zweiten Befestigungsstelle 22 eine durch ein Lotgewicht gespannte weitere Schnur von einer Decke (oder sogar dem die Gerade G_X bildenden Schnurabschnitt 48) abgehängt wird, so dass diese Schnur dann im wesentlichen in der Bezugsebene E liegt.

Als Adapter-Fixierungseinrichtung zum temporären (verschiebbaren) Fixieren des Adapters an dem auszurichtenden Körper können auch Klemmeinrichtungen, Spanneinrichtungen, wie zum Beispiel Spannbacken, schlaufenförmige Gurtbänder, Haftelementbänder, sog. Klettbändern, und dergleichen dienen. Zudem ist es denkbar, einen Sohlenabschnitt der Zieleinrichtung bzw. des Lasers oder Zielfernrohrs selbst zu magnetisieren bzw. aus einem magnetischen Material herzustellen.

Ein Verschwenken der Zieleinrichtung und des Adapters kann bei hinreichender Fixierung dieser beiden Komponenten am auszurichtenden Körper auch durch eine Drehung des Körpers selbst erfolgen, was sich zum Beispiel bei Wellen und Walzen oder anderen drehbar gelagerten Körpern anbietet.

Bezugszeichen in den Ansprüchen, der Beschreibung und den Zeichnungen dienen lediglich dem besseren Verständnis der Erfindung und sollen den Schutzumfang nicht einschränken.

Bezugszeichenliste

2

Maschine

4

Fundament

6

Lagerböcke

8

Auszurichtender Körper/Welle

10

Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung

12

Laser-Zieleinrichtung

14

Aufspannelement/Schnur von

10

16

Befestigungsmittel/Haken für

14

18

Umlenkeinrichtung/Befestigungsmittel für

14

20

Befestigungsstelle

22

Befestigungsstelle

24

Wand

26

Wand

28

Zylindrischer Körper von

18

30

Führungsrille in

28

für

14

31

Halterung für

28

32

Lotgewicht für

14

34

Halterung von

12

36

Adapter

38

Prisma von

36

40

Prismaflächen

42

Verstellmechanismus zu Feinjustieren von Z

44

Seitenfläche von

36

46

Horizontalmessinstrument/Präzisionswasserwaage

48

Horizontaler Schnurabschnitt

50

Vertikaler bzw. lotrechter Schnurabschnitt

52

Erste Laser-Zieleinrichtung

54

Zweite Laser-Zieleinrichtung

56

Zieleinrichtungseinheit

58

Adapterachse
α Schwenkwinkel von

12

,

36

β1 Zielwinkel von

12

/Z in P1; Zielwinkel von

52

/Z1
β2 Zielwinkel von

12

bzw. Z in P2; Zielwinkel von

54

/Z2
δ Schnittwinkel zwischen G_X

und G_Y

bzw.

48

und

50

γ Winkel zwischen Z1 und Z2
A Rotationsachse, Körperachse von

8

/Schwenkachse von

12

A_S

Körper-Sollachse
E Bezugsebene
G_X

Erste, horizontale Gerade
G_Y

Zweite, lotrechte Gerade
h1 Höhe der Befestigungsstelle

20

h2 Höhe der Befestigungsstelle

22

L Längsrichtung von

12

,

36

P1 Erste Schwenkposition
P2 Zweite Schwenkposition
Z Zielachse/Laserstrahl von

12

Z1 Zielachse von

52

Z2 Zielachse von

54

Claims

1. Verfahren zum Ausrichten von Körpern (8), insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen (8), Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfassend folgende Schritte:

a) Aufspannen (10; 14, 16, 18, 32) einer durch zwei sich schneidende Geraden (G_X, G_Y) bestimmten Bezugsebene (E), die sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse (A_S) eines auszurichtenden Körpers (8) durch diesen Körper (8) erstreckt,
b) Aufsetzen einer Zieleinrichtung (12), die über eine Längsrichtung (L) und eine senkrecht dazu verlaufende Zielachse (Z) verfügt, auf den auszurichtenden Körper (8), derart, dass die Längsrichtung (L) parallel zu einer auszurichtenden Körperachse (A), insbesondere einer Körper- Rotationsachse (A), verläuft und die Zieleinrichtung (12) in einem Winkel (β1) annähernd in Richtung zu der ersten Geraden (G_X) zielt,
c) Verschieben der Zieleinrichtung (12) in Körperachsenrichtung (A) auf dem Körper (8), bis die Zielachse (Z) die erste Gerade (G_X) schneidet bzw. trifft, wobei diese Position der Zielrichtung (12) eine erste Schwenkposition (P1) definiert,
d) Verschwenken der Zieleinrichtung (12) von der ersten Schwenkposition (P1) um eine parallel zur Körperachse (A) verlaufende Schwenkachse (A) um einen Winkel (α) in eine zweite Schwenkposition (P2), so dass die Zieleinrichtung (12) in einem Winkel (β2) zu der zweiten Geraden (G_Y) zielt,
e) Ausrichten des Körpers (8) um mindestens eine räumliche Achse bis die Zielachse (Z) die zweite Gerade (G_Y) schneidet bzw. trifft, und
f) Zurückschwenken der Zieleinrichtung (12) in die erste Schwenkposition (P1) und Wiederholen der Schritte c) bis f), bis die Zielachse (Z) in der ersten Schwenkposition (P1) die erste Gerade (G_X) und in der zweiten Schwenkposition (P2) die zweite Gerade (G_Y) schneidet bzw. trifft und somit die Zielachse (Z) in jeder Schwenkposition (P1, P2) in der Bezugsebene (E) liegt und der Körper (8) ausgerichtet ist.

2. Verfahren zum Ausrichten von Körpern (8), insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen (8), Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfassend folgende Schritte:

a) Aufspannen (10; 14, 16, 18, 32) einer durch zwei sich schneidende Geraden (G_X, G_Y) bestimmten Bezugsebene (E), die sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse (A_S) eines auszurichtenden Körpers (8) durch diesen Körper (8) erstreckt,
b) Aufsetzen einer Zieleinrichtungseinheit (56),
- - die über eine Längsrichtung (L) und mindestens zwei Zieleinrichtungen (52, 54) verfügt, deren Zielachsen (Z1, Z2) sich schneiden und von denen die Zielachse (Z1) der ersten Zieleinrichtung (52) senkrecht zur Längsrichtung (L) und die Zielachse (Z2) der zweiten Zieleinrichtung (54) senkrecht zur Längsrichtung (L) und in einem Winkel (γ) zur Zielachse (Z1) der ersten Zieleinrichtung (52) verläuft,
auf den auszurichtenden Körper (8), derart, dass
- - die Längsrichtung (L) parallel zu einer auszurichtenden Körperachse (A), insbesondere einer Körper-Rotationsachse (A), verläuft und
  die erste Zieleinrichtung (52) in einem Winkel (β1) annähernd in Richtung zu der ersten Geraden (G_X) und
  die zweite Zieleinrichtung (54) in einem Winkel (β2) annähernd in Richtung zu der zweiten Geraden (G_Y) zielt,
c) Verschieben der Zieleinrichtungseinheit (56) in Körperachsenrichtung (A) auf dem Körper (8), bis die Zielachse (Z1) von zumindest einer (52) der Zieleinrichtungen (52, 54) diejenige Gerade (G_X), auf die diese eine Zieleinrichtung (52) im vorherigen Schritt v) annähernd zielte, schneidet bzw. trifft,
d) Ausrichten des Körpers (8) um mindestens eine räumliche Achse, bis die Zielachse (Z2) der jeweils anderen Zieleinrichtung (54), die im vorherigen Schritt w) die jeweils andere Gerade (G_Y) nicht schnitt bzw. traf, diese andere Gerade (G_Y) nun schneidet bzw. trifft, und
e) Wiederholen der Schritte w) bis y), bis die Zielachse (Z1) der ersten Zieleinrichtung (52) die erste Gerade (G_X) und die Zielachse (Z2) der zweiten Zieleinrichtung (54) gleichzeitig die zweite Gerade (G_Y) schneidet bzw. trifft und somit beide Zielachsen (Z1, Z2) in der Bezugsebene (E) liegen und der Körper (8) ausgerichtet ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass im Schritt a) bzw. u) die erste Gerade (G_X) im wesentlichen horizontal und die zweite Gerade (G_Y) lotrecht angeordnet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausrichten mittels der Zieleinrichtung (12) bzw. der Zieleinrichtungseinheit (56) eine räumliche Lage des Körpers (8) in Bezug auf seine Körper-Sollachse (A_S) und/oder in Bezug auf die Bezugsebene (E) grob vorjustiert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass vor dem Ausrichten mittels der Zieleinrichtung (12) bzw. der Zieleinrichtungseinheit (56) eine horizontale Lage des Körpers (8) mittels eines Horizontalmessinstrumentes (46) vorjustiert wird.

6. Vorrichtung zum Ausrichten von Körpern (8), insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen (8), Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfassend:

- eine Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10) zum Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden (G_X, G_Y) bestimmten, sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse (A_S) eines auszurichtenden Körpers (8) durch diesen Körper (8) erstreckenden Bezugsebene (E), und
- eine Zieleinrichtung (12), die über eine Längsrichtung (L) und eine senkrecht dazu verlaufende Zielachse (Z) verfügt, und die mit ihrer Längsrichtung (L) parallel zu einer auszurichtenden Körperachse (A), insbesondere einer Körper-Rotationsachse (A), auf den auszurichtenden Körper (8) aufsetzbar, in Körperachsenrichtung (A) verschiebbar und um eine parallel zur Körperachse (A) verlaufende Schwenkachse (A) um einen Winkel (α) verschwenkbar ist.

7. Vorrichtung zum Ausrichten von Körpern (8), insbesondere zum Parallelausrichten von Wellen (8), Walzen oder anderen rotationssymmetrischen Körpern, umfassend:

- eine Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10) zum Aufspannen einer durch zwei sich schneidende Geraden (G_X, G_Y) bestimmten, sich senkrecht durch eine Körper-Sollachse (A_S) eines auszurichtenden Körpers (8) durch diesen Körper (8) erstreckenden Bezugsebene (E), und
- eine mit mindestens zwei Zieleinrichtungen (52, 54), deren Zielachsen (Z1, Z2) sich schneiden, versehene Zieleinrichtungseinheit (56), die in ihrer Längsrichtung (L) parallel zu einer auszurichtenden Körperachse (A), insbesondere einer Körper-Rotationsachse (A), auf den auszurichtenden Körper (8) aufsetzbar und in Körperachsenrichtung (A) verschiebbar ist,
wobei bei dieser Zieleinrichtungseinheit (56) die Zielachse (Z1) der ersten Zieleinrichtung (52) senkrecht zur Längsrichtung (L) verläuft, und wobei
die Zielachse (Z2) der zweiten Zieleinrichtung (54) senkrecht zur Längsrichtung (L) und in einem Winkel (γ) zur Zielachse (Z1) der ersten Zieleinrichtung (52) verläuft.

8. Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10) mindestens ein langgestrecktes, dünnes, fadenartiges Aufspannelement (14) umfasst.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10) Aufspannelement-Befestigungsmittel (16, 18, 28) zum Befestigen des fadenartigen Aufspannelementes (14) an mindestens zwei voneinander beabstandeten fixen Befestigungsstellen (20, 22) umfasst.

10. Vorrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Aufspannelement-Befestigungsmittel eine Umlenkeinrichtung (18) zum Umlenken des fadenartigen Aufspannelementes (14) in einem Winkelbereich von 45°-135°, vorzugsweise 90°, umfasst.

11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Umlenkeinrichtung (18) einen Umlenkkörper (28) aufweist, der ein Führungselement (30) für das fadenartige Aufspannelement (14) besitzt.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10) mindestens ein Lotgewicht (32) zum lotrechten Spannen von zumindest einem Teilabschnitt (50) des fadenartigen Aufspannelementes (14) umfasst.

13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Bezugsebenen-Aufspanneinrichtung (10) eine Bezugsebenen-Projektionseinrichtung ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieleinrichtung (12, 52, 54) eine Einrichtung ist, die ausgewählt aus einer Gruppe von Einrichtungen bestehend aus: einer kohärenten, monochromatischen Lichtquelle, insbesondere einem Laser (12, 52, 54), einem Zielfernrohr, einer Peileinrichtung.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieleinrichtung (12, 52, 54) bzw. die Zieleinrichtungseinheit (56) in oder an einem Adapter (36) angeordnet ist, mit dem die Zieleinrichtung (12, 52, 54) bzw. die Zieleinrichtungseinheit (56) um die parallel zur Körperachse (A) verlaufende Schwenkachse (A) verschwenkbar und/oder in ihrer Längsrichtung (L) parallel zu der auszurichtenden Körperachse (A) auf den auszurichtenden Körper (8) aufsetzbar und in Körperachsenrichtung (A) verschiebbar ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass der Adapter (36) einen sich in Längsrichtung (L) und parallel dazu erstreckenden prismatischen oder V- förmigen Adapterabschnitt (38; 40, 40) aufweist, der zum Aufsetzen und/oder Verschieben und/oder Verschwenken des Adapters (36) und der daran angeordneten Zieleinrichtung (12, 52, 54) auf den auszurichtenden Körper (8) dient.

17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieleinrichtung (12) um eine sich parallel zur Längsrichtung (L) erstreckende Adapterachse (58) schwenkbar an dem Adapter (36) angeordnet ist.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 14 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass diese eine Adapter-Fixierungseinrichtung zum temporären Fixieren des Adapters (36) an dem auszurichtenden Körper (8) aufweist.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 18, dadurch gekennzeichnet, dass die Zieleinrichtung (12, 52, 54) und/oder der Adapter (36) mit einem Horizontalmessinstrument (46) versehen ist.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass diese mindestens eine Zieltreffer-Anzeigeinrichtung umfasst.

21. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γ) zwischen der ersten (52) und zweiten Zieleinrichtung (54) bzw. der Winkel (γ) zwischen deren Zielachsen (Z1, Z2) in einem Bereich von 45 bis 135°, vorzugsweise 45° bis 90°, liegt, und noch bevorzugter 90° beträgt.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass der Winkel (γ) einstellbar ist.