Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Querschnittsfläche von Rund- oder Ovalprofilstäben
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Messung der Querschnittsfläche von Rund- oder Ovalprofilstäben vermittels einer Messvorrichtung, welche in zwei senkrecht zueinander stehenden Koordinaten die Durchmesser des Profilquerschnitts einzeln misst.
Unter Profilstäben sind hierbei und nachfolgend nicht nur Stäbe im gewöhnlichen Sinne, sondern auch Drähte zu verstehen.
Es sind Messvorrichtungen bekannt, mit denen die Durchmesser eines Rund- oder Ovalprofilstabes, beispielsweise eines runden oder ovalen Walzdrahtes, in zwei senkrecht zueinander stehenden und in einer Ebene liegenden Koordinatenrichtungen fortlaufend abgetastet und die beiden gemessenen Durchmesserwerte auf elektrischem Wege gesondert angezeigt oder aufgezeichnet werden können. Bei der Herstellung von Walzdraht kommt es aber häufig nur darauf an, dass die Querschnittsfläche innerhalb gewisser Toleranzen bleibt, wobei es auf die Abweichungen im Durchmesser weniger ankommt und eine leicht elliptische Querschnittsform anstelle der kreisrunden durchaus zulässig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, unmittelbar die Querschnittsfläche eines Rund- oder Ovaiprofilstabes, der sich fortlaufend relativ zu einer Messstelle in seiner Längsrichtung bewegt, zu ermitteln und in einem gewöhnlichen Messgerät anzuzeigen oder in einem schreibenden Messgerät auf einem Kontrollstreifen, dessen Vorschubgeschwindigkeit in einem bestimmten Verhältnis zur Geschwindigkeit des sich bewegenden Profilstabes steht, fortlaufend aufzuzeichnen.
Die Erfindung löst diese Aufgabe dadurch, dass die mit der Messvorrichtung aufgenommenen Messwerte summiert werden und diese Summe in einem Messgerät als Querschnittsflächenmass angezeigt oder registriert wird.
Aus der Grösse der Summe der beiden Messwerte, welche der Summe der Abweichungen der beiden einzeln gemessenen, senkrecht zueinander stehenden Durchmesser vom Solldurchmesser proportional ist, ist unmittelbar die Grösse der Querschnittsfläche des Profilstabes an dem Messgerät mit einer für die Praxis hinreichenden Genauigkeit abzulesen.
Das Messgerät kann derart geeicht sein, dass es den Absolutwert der Querschnittsfläche oder die Abweichung der Querschnittsfläche vom Sollquerschnitt anzeigt oder aufzeichnet. Die Eichung der Messvorrichtung erfolgt vorzugsweise mit einem in Stufen abgedrehten Eichstab. Die Registrierung der Summe der den Durchmesseränderungen entsprechenden Messwerte kann auch zur automatischen Nachstellung der Walzen zum Zwecke der Regelung des gewalzten Querschnittes benutzt werden. Hierzu finden vorzugsweise Messvorrichtungen Anwendung, bei denen die Summenbildung auf elektrischem Wege erfolgt, sowie Anzeige- oder Registriergeräte, die mit Schaltkontakten versehen sind.
Zur Durchführung des Verfahrens besteht gemäss der Erfindung eine vorteilhafte Vorrichtung, bei der in einem Gehäuse zwei im rechten Winkel zueinander stehende Tasterpaare angeordnet sind, deren mit Rollen an dem Profilstab anliegende Taster in dem Gehäuse senkrecht zur Längsrichtung des Profilstabes verschiebbar gelagert sind und von denen der eine Taster in seiner Lage feststellbar ist und der andere Taster mit einer induktiven Messeinrichtung verbunden ist und von einer Feder gegen die Oberfläche des Profilstabes gedrückt ist, und bei der das Gehäuse an mehreren Federn in einem Rahmengestell aufgehängt ist, wobei die Kraft der auf die Taster einwirkenden Federn grösser ist als die bei Querbewegungen des Profilstabes im Betrieb auftretenden Massenkräfte des Messgerätes und Reaktionskräfte der das Gehäuse in dem Rahmengestell haltenden Federn, darin,
dass die induktiven Messeinrichtungen über mindestens eine Brückenschaltung, in deren Brückeneingang sie liegen, derart miteinander verbunden sind, dass die in den Messeinrichtungen durch die Verlagerung der Taster hervorgerufenen, den Durchmesseränderungen des Profilstabes entsprechenden Veränderungen der Stromstärke summiert werden und diese Summe in einem Anzeige- oder Registriergerät, das an den Brückenausgang der Brückenschaltung(en) angeschlossen ist, als Querschnittsflächenmass gemessen wird.
Es wurde gefunden, dass bei den beim Walzen von runden Profilstäben mit einem Solldurchmesser von etwa 5 bis 26 mm in der Praxis auftretenden Durchmesserabweichungen die Messung der Querschnittsfläche durch die Summenbildung der Durchmesserabweichungen im ungünstigsten Fall einen Fehler von etwa nur 0,02 bis 0,5 % der tatsächlichen Querschnittsfläche des Profilstabes aufweist. Die Erfindung ermöglicht daher in einfacher Weise eine rasche und unmittelbare Ermittlung der Querschnittsfläche von Rundprofilstäben, ohne dass ein nennenswerter Fehler in dem ermittelten Querschnittsbetrag verursacht wird.
Selbstverständlich ist das erfindungsgemässe Verfahren mit für die Praxis ausreichender Genauigkeit auch bei vom Kreisquerschnitt abweichenden ovalen Profilquerschnitten anwendbar, wobei jedoch die Abweichung des gemessenen Wertes der Querschnittsfläche vom wahren Wert um so grösser ist, je stärker der Ovalquerschnitt vom Kreisquerschnitt abweicht. Es hat sich gezeigt, dass sich ein Walzdraht beim Aufhaspeln in bestimmten Haspelvorrichtungen je Umgang um 3600 verdrallt, so dass bei einem Walzdraht, der einen elliptischen Querschnitt besitzt, viermal je Umgang die Ellipsenachsen mit den Tastkoordinaten zusammenfallen müssen und der Drahtquerschnitt wenigstens viermal je Umgang richtig gemessen wird.
Dies ist für die Erfordernisse der Praxis ausreichend, zumal die Abweichungen des Querschnittes zwischen den richtig erfassten Messpunkten prozentual viel kleiner sind als die Durchmesserabweichungen.
In der Zeichnung sind zwei Ausführungsbeispiele einer Vorrichtung gemäss der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt Fig. 1 eine Vorrichtung ausschliesslich zur Messung der Querschnittsfläche in schematischer Darstellung,
Fig. 2 eine Vorrichtung zur Messung der Querschnittsfläche und der Durchmesser in schematischer Darstellung.
Die Vorrichtung besitzt einen vertikalen induktiven Geber 1 und einen horizontalen induktiven Geber 2, deren verschiebbare Kerne 9 und 10 mit den (nicht dargestellten) beweglichen Tastern je eines vertikalen und eines horizontalen Tasterpaares verbunden sind. Die Geber 1 und 2 besitzen zwei in axialer Richtung des Gebers hintereinanderliegende Spulen 3 und 5 bzw. 4 und 6.
Bei der Vorrichtung der Fig. 1 sind die Spule 3 des Gebers 1 und die Spule 4 des Gebers 2 hintereinander in den einen Brückenzweig einer Brückenschaltung 7 angeschlossen, und die Spule 5 des Gebers 1 und die Spule 6 des Gebers 2 sind hintereinander in den anderen Brückenzweig der Brückenschaltung 7 angeschlossen. Der Ausgang der Brückenschaltung 7 ist mit einem Registriergerät 8 verbunden, in welchem die Summe der durch die Verschiebung der Kerne 9 und 10 in den Gebern 1 und 2 hervorgerufenen Stromstärkenveränderungen angezeigt wird. Diese Vorrichtung, bei der die Summenbildung im Eingang der Brückenschaltung 7 erfolgt, ist nur zur Ermittlung der Querschnittsfläche geeignet.
Bei der Vorrichtung der Fig. 2, die zur Ermitt- lung der Querschnittsfläche und der beiden Durchmesserwerte geeignet ist, erfolgt die Summenbildung im Ausgang der Brückenschaltungen. Die Geber 1 und 2 sind in üblicher Weise mit Brückenschaltungen 11 und 12 verbunden. An den Ausgang der Brückenschaltungen 11 und 12 sind Anzeigegeräte 13 und 14 oder Kanäle eines gemeinsamen Registriergerätes angeschlossen, welche den vertikalen bzw. den horizontalen Durchmesser anzeigen. Die Ausgänge der Brückenschaltungen 11 und 12 sind mit den Primärspulen 15 und 16 eines mit zwei getrennten Eisenkernen bestückten Ubertragers 17 verbunden, dessen Sekundärspulen 18 und 19 hintereinander an ein Anzeigegerät 20 oder einen Kanal eines gemeinsamen Registriergerätes angeschlossen sind.
Das Ubertragungsverhältnis der Spulen 16 und 19 bzw. 15 und 18 beträgt beispielsweise 1:1. Das Messgerät 20 zeigt eine Summe der Stromstärkeveränderungen an, die bei geeigneter Phasenlage der beiden Teilströme zueinander dem Querschnitt des Profilstabes eindeutig zugeordnet werden können.
Anstelle der mit Tastern verbundenen Induktivgeber können auch solche induktive Aufnehmer an sich bekannter Art verwendet werden, die berührungslos die Durchmesserabweichungen in den beiden senkrecht zueinanderstehenden Koordinatenrichtungen erfassen, wobei die Durchmesserschwankungen eine Anderung des Wechselstromwiderstandes der induktiven Aufnehmer verursachen und die Aufnehmer derart miteinander verbunden sind, dass die in ihnen hervorgerufenen Stromstärkeänderungen summiert werden. Aus der in einem Messgerät angezeigten oder registrierten Summe kann nach einer entsprechenden Eichung unmittelbar die Querschnittsfläche des Profilstabes ermittelt werden.
Selbstverständlich setzt diese Methode der Ermittlung der Querschnittsfläche mittels berührungslos messender induktiver Aufnehmer voraus, dass der Profilstab aus einem ferromagnetischen Material besteht.