CH662654A5

CH662654A5 - Leitringanordnung fuer eine messvorrichtung zum bestimmen der abweichung der achse eines koerpers von einer vorgegebenen achse.

Info

Publication number: CH662654A5
Application number: CH201483A
Authority: CH
Inventors: Otto Graul
Original assignee: Messwandler Bau Gmbh
Priority date: 1982-04-17
Filing date: 1983-04-14
Publication date: 1987-10-15
Also published as: DE3214253C2; DE3214253A1

Description

Die Erfindung betrifft eine Leitringanordnung mit einem Leitring und zumindest einer Sender- und Empfängereinheit für eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse eines zum Leitring koaxial angeordneten langgestreckten, kantigen Körpers in Bezug auf eine vorgegebene Mittelpunktsachse.

Messeinrichtungen zum Bestimmen der Mittenabweichung von einer vorgegebenen Mittelpunktsachse von beispielsweise durch Fördereinrichtungen bewegten Körpern sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.

So befasst sich die EP-OS 0 004 265 mit einer solchen Messeinrichtung, um die Mittenabweichung eines auf einen Förderer aufgesetzten Blechbundes oder dergleichen von der Förderachse zu bestimmen. Hierbei wird der Blechbund geradlinig durch ein in der Normalprojektion auf die Förderebene sich schneidendes Lichtschrankenpaar geführt, wobei die Förderweglänge des Bundes vom Abdecken bzw. Freigeben der einen Lichtschranke bis zum Abdecken bzw. Freigeben der anderen Lichtschranke gemessen und diese Weglänge zur Bestimmung der Mittenabweichung ausgewertet wird.

Nachteilig an dieser bekannten Messeinrichtung zum Bestimmen der Mittenabweichung eines auf einen Förderer aufgesetzten Blechbundes ist, dass die Mittenabweichung nur in einer Ebene bestimmt und entsprechend korrigiert werden kann. Es können hier praktisch nur Mittenabweichungen von der Förderachse, die in der Förderebene liegen festgestellt und entsprechend korrigiert werden.

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Leitringanordnung für eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse eines zum Leitring koaxial angeordneten langgestreckten, kantigen Körpers so auszugestalten, dass Mittenabweichungen von der Mittelpunktsachse des zu vermessenden Körpers in beliebigen Ebenen bestimmt und entsprechende Korrekturen vorgenommen werden können.

Diese Aufgabe wird gemäss der Erfindung dadurch gelöst, dass die zumindest eine Sender- und Empfängereinheit auf dem kreisringförmigen Leitring angeordnet ist, der für einen Messzyklus mindestens eine volle Umdrehung um seine Symmetrieachse ausführt, und dass die von dem zumindest einen Sender ausgehenden Strahlen von der Symmetrieachse des Leitringes einen solchen Abstand haben, dass sie während der vollen Umdrehung des Leitringes auf jede Kante des Körpers einmal oder zweimal auftreffen.

Durch die Koaxialanordnung des Leitringes und des zu vermessenden Körpers können Mittenabweichungen in beliebigen Ebenen erfasst und korrigiert werden.

Die Erfindung eignet sich zum Bestimmen der Mittenabweichung langgestreckter, kantiger Körper von einer vorgegebenen Mittelpunktsachse beliebiger Art. Ein bevorzugtes Einsatzgebiet ist insbesondere das Bandagieren langgestreckter, gekrümmter oder gekröpfter Leiter wie U-Rohr-Primärleiter von Messwandlern. Aber auch zur Oberflächenbestimmung beliebiger anderer langgestreckter, kantiger Körper kann die Erfindung mit Vorteil eingesetzt werden. Günstig ist, dass der Leitring nicht nur um seine Mittelachse drehbar, sondern auch zu dieser längsverschiebbar ausgebildet ist. Damit kann die Bestimmung der Mittenabweichung in beliebig eng aufeinanderfolgenden Messebenen vorgenommen und somit ein hinreichend genaues Profil des zu vermessenden Körpers gewonnen werden.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. la bis 1 i verschiedene Winkelstellungen des um seine Symmetrieachse drehbaren Leitringes mit unterschiedlichen

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Lichtpositionierungen unter Verwendung von zwei Senderund Empfängereinheiten bei der Vermessung eines rechtek-kigen Körpers,

Fig. 2 verschiedene Winkelstellungen des um seine Symmetrieachse drehbaren Leitringes unter Verwendung lediglich einer Sender- und Empfängereinheit bei der Vermessung eines quadratischen Körpers,

Fig. 3 die Zuordnung der auf dem Leitring angeordneten Sender- und Empfängereinheit in verschiedenen Messebenen bei einem S-förmig abgewinkelten Leiter ohne automatische Korrektur der Mittenabweichung,

Fig. 4 die Zuordnung der auf dem Leitring angeordneten Sender- und Empfängereinheit in verschiedenen Messebenen bei einem S-förmig abgewinkelten Leiter mit automatischer Korrektur der Mittenabweichung.

Die Figuren 1 a bis 1 i zeigen den nur schematisch dargestellten Leitring 11 in einer bestimmten Messebene in der Ausgangslage der beiden auf dem Leitring angebrachten Sender- und Empfängereinheiten 12,13, die aus den Sendern 12a, 12b und den Empfängern 13a, 13b bestehen. Bei einer Leiterbreite von 30 mm und einer Leiterhöhe von 150 mm beträgt der Abstand der von dem Sender 12a ausgesandten Strahlen 15a von der in der Mittelpunktsachse des hinsichtlich seiner Mittenabweichung zu vermessenden Körpers 14 liegenden Symmetrieachse des Leitringes 11 zum Beispiel 30 mm, während der entsprechende Abstand der von dem Sender 12b ausgesandten Strahlen 15b von dieser Symmetrieachse zum Beispiel 50 mm beträgt. Die beiden Sender- und Empfängereinheiten 12, 13 sind auf dem Leitring 11 so nebeneinander angeordnet, dass die von den Sendern 12a, 12b ausgesandten Strahlen 15a, 15b in zueinander parallelen Ebenen liegen, die auch parallel zur Hauptmittelebene HME des zu vermessenden Körpers 14 verlaufen. Die Hauptmittelebene HME ist diejenige Ebene, die sich einerseits in Richtung der grössten Ausdehnung der Querschnittsfläche des Körpers 14 und andererseits in dessen Längsrichtung erstreckt. Die Kanten des hinsichtlich seiner Mittenabweichung zu vermessenden Körpers 14 sind entgegen dem Uhrzeigersinn mit 1,2,3,4 bezeichnet. Die Positionierungen «Licht 30» und «Licht 50» symbolisieren den Abstand der Strahlen 15a, 15b der Sender 12a, 12b von der Symmetrieachse des Leitringes 11 und somit auch von der Hauptmittelebene HME für den Fall, dass keine Mittenabweichung des Körpers 14 vorliegt. Wie bereits erwähnt, zeigt Fig. la die Ausgangsposition des Leitringes 11 mit den Sender- und Empfängereinheiten 12,13 in Bezug auf den zu vermessenden Körper 14.

Die Fig. 1 b zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 12° im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles P versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Senderund Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage unterbricht die Kante 1 des rechteckigen Körpers 14 den Strahl 15a des Senders 12a auf seinem Weg zu dem Empfänger 13a.

Die Fig. lc zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 30° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage unterbricht die Kante 1 des rechtek-kigen Körpers 14 den Strahl 15b des Senders 12b auf seinem Weg zu dem Empfänger 13b. Auch der Strahl 15a von dem Sender 12a zu dem Empfänger 13a ist noch unterbrochen.

Die Fig. ld zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 151° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage unterbricht die Kante 1 des rechtek-kigen Körpers 14 den Strahl 15b des Senders 12b auf seinem

Weg zu dem Empfänger 13b nicht mehr. Der Strahl 15a von dem Sender 12a zu dem Empfänger 13a ist jedoch nach wie vor durch den Körper 14 unterbrochen.

Die Fig. le zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 168° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage sind die Strahlen 15a, 15b der Sender 12a, 12b auf ihren Wegen zu den Empfängern 13a, 13b nicht mehr unterbrochen.

Die Fig. 1 f zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 192° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage unterbricht die Kante 3 des rechte k-kigen Körpers 14 den Strahl 15a des Senders 12a auf seinem Weg zu dem Empfänger 13a. Der Strahl 15b von dem Sender 12b zu dem Empfänger 13b ist nicht unterbrochen.

Die Fig. lg zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 210° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage unterbrechen die Kanten 2 und 3 des rechteckigen Körpers 14 die beiden Strahlen 15a, 15b der Sender 12a, 12b auf ihren Wegen zu den Empfängern 13a,

13b.

Die Fig. 1 h zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 330° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage ist die Verbindung des Senders 12b zu dem Empfänger 13b wieder frei, während der Strahl 15a durch den Körper 14 noch unterbrochen ist.

Die Fig. Ii zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gemäss Fig. la um 348° im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes 11 bzw. der Sender- und Empfängereinheiten 12,13. In dieser Lage erreichen die beiden Strahlen 15a, 15b der Sender 12a, 12b wieder ungehindert ihre zugehörigen Empfänger 13a, 13b.

Die Hinweise «Licht 30 aus», «Licht 30 ein», «Licht 50 aus» «Licht 50 ein» in den Figuren la bis Ii kennzeichnen die jeweiligen Unterbrechungszeitpunkte bzw. die Aufhebung der Unterbrechungszeitpunkte für die Strahlen 15a, 15b der Sender 12a, 12b auf ihren Wegen zu den Empfängern 13a, 13b, wobei die Ziffern «30» bzw. «50» jeweils den Abstand der Strahlen 15a, 15b von der Symmetrieachse des Leitringes 11 bzw. von der Hauptmittelebene HME in der Ausgangslage gemäss Fig. la symbolisieren.

Nach dem Vollzug einer vollen Umdrehung des Leitringes 11 um 360° liegen die Messdaten in Form von Übergangswinkelwerten fest, die von den jeweiligen Unterbrechungsstellungen zu den Freigabestellungen bzw. umgekehrt gemessen werden, um das Profil bzw. die Lage, insbesondere die Mittenabweichung des zu vermessenden Körpers 14 in einer bestimmten Messebene zu ermitteln. Diese Übergangswinkelwerte werden in einem geeigneten Rechner gespeichert, um nachfolgend zur Berechnung des Profils und/oder der Lage, insbesondere der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse des zu dem Leitring 11 koaxialen Körpers 14 herangezogen zu werden.

Die Verwendung von zwei Sender- und Empfängereinheiten 12,13 bietet den Vorteil, dass im Falle der Vermessung von Körpern 14 mit stark unterschiedlichen Seitenverhältnissen, beispielsweise einer Breite von 30 mm und einer Höhe von 150 mm, je Kante zwei ausgeprägte Messpunkte gegeben sind, die eine exakte Bestimmung der für die spätere Auswertung notwendigen Übergangswinkelwerte ermöglichen.

Falls langgestreckte, kantige Körper 24 mit im wesentlichen quadratischen Abmessungen zu vermessen sind, so genügt, wie Fig. 2 zeigt, die Verwendung nur einer Senderund Empfängereinheit 22,23, die auf dem Leitring 21 wie-

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derum mit einem vorgegebenen Abstand A ihrer Strahlen 25 von der Symmetrieachse des Leitringes 21 bzw. von der Hauptmittelebene HME angeordnet ist.

In Fig. 2 sind die Messstellungen eingezeichnet, bei denen die Strahlen bzw. Verbindungslinien 25 zwischen dem Sender 22 und dem Empfänger 23 jeweils auf die vier Körperkanten 1,2,3,4 des quadratischen Körpers 24 treffen. Die zugehörigen Übergangswinkelwerte dienen, wie im Falle des Ausführungsbeispiels gemäss Fig. la bis Ii, wiederum zur Bestimmung des Profils und/oder der Lage, insbesondere der Mittenabweichung der Mittelpunktachse des zu vermessenden Körpers 24.

Fig. 3 zeigt die Zuordnung des auf dem Leitring 11 angebrachten Senders 12a bzw. Empfängers 13a zu dem zu vermessenden Körper 14 in verschiedenen Messebenen MEI bis ME4, wobei in der ersten Messebene MEI die Hauptmittelebene HME des Körpers 14 noch zentrisch zur Symmetrieachse MP des Leitringes 11 liegt. In der Messebene ME2 ist aufgrund der beginnenden Krümmung des Körpers 14 die Koinzidenz zwischen der Hauptmittelebene HME und der Symmetrieachse MP des Leitringes 11 bereits nicht mehr gegeben. In den weiteren Messebenen ME3 und ME4 liegt die Symmetrieachse MP in noch grösserem Masse ausser-mittigzu der Hauptmittelebene HME.

Da in jeder dieser Messebenen MEI bis ME4 der Leitring 11 eine volle Umdrehung um seine Symmetrieachse MP vollzieht, erhält man in allen diesen Messebenen die früher beschriebenen Übergangswinkelwerte und damit ein Mass dafür, wie weit die Symmetrieachse MP des Leitringes 11 in jeder dieser Messebenen in Richtung auf die Hauptmittelebene HME verschoben werden muss, um in allen Messebenen MEI bis ME4 die notwendige Koinzidenz zwischen der Symmetrieachse MP und der Hauptmittelebene HME wieder herzustellen. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt.

Die Fig. 4 zeigt also bereits den Endzustand des vorzunehmenden Mess- und Justiervorganges, bei dem nach der Erfassung der Mittenabweichung der Symmetrieachse MP des Leitringes 11 dieser bereits wieder in die jeweils richtige Lage nachgeführt worden ist, d.h. also, dass die Symmetrieachse MP des Leitringes 11 in allen Messebenen MEI bis ME4 mit der vorgegebenen Hauptmittelebene HME des zu vermessenden Körpers wieder zusammenfällt.

Durch eine genügende Anzahl von Messebenen MEI bis MEx in stärker gekrümmten, gekröpften oder sonstwie gestalteten Leiterbereichen kann gewährleistet werden, dass man eine ausreichend genaue Profil- bzw. Lageerkennung erhält, d.h., dass die Verbindungslinien aller Leitringmittelpunkte in den Messebenen MEI bis MEx wenigstens weitgehend in der Hauptmittelebene HME des zu vermessenden Körpers liegen.

Um den Leitring 11,21 für eine Messvorrichtung gemäss der Erfindung für verschiedene Lageerkennungsaufgaben vielseitig einsetzen zu können, ist es vorteilhaft, wenn der Abstand bzw. die Abstände zwischen den von dem zumindest einen Sender 12a, 12b; 22 bzw. den beiden Sendern 12a, 12b ausgehenden Strahlen 15a, 15b; 25 und der Symmetrieachse des Leitringes 11,21 einstellbar ist bzw. sind.

Für exakte Messvorgänge in den verschiedenen Messebenen ist es günstig, wenn die nachfolgend definierten Grenzwerte in Bezug auf den zu vermessenden Körper 14,24 nicht unter- bzw. nicht überschritten werden. Zum einen sollten der Abstand bzw. die Abstände zwischen den von dem zumindest einen Sender 12a, 12b; 22 bzw. den beiden Sendern 12a, 12b ausgehenden Strahlen 15a, 15b; 25 und der Symmetrieachse des Leitringes 11,21 grösser sein als die halbe Breite der Querschnittsfläche des Körpers 14,24 (Mindestabstand); zum anderen sollten der Abstand bzw. die Abstände zwischen den von dem zumindest einen Sender 12a, 12b; 22 bzw. den beiden Sendern 12a, 12b ausgehenden Strahlen 15a, 15b ; 25 und der Symmetrieachse des Leitringes 11,21 kleiner sein als die halbe Diagonale der Querschnittsfläche des Körpers 14,24 (Maximalabstand).

Bei dem früher bereits erwähnten Ausführungsbeispiel eines kantigen rechteckigen Körpers 24 mit einer Breite von 30 mm und einer Höhe von 150 mm ist es günstig, wenn der von dem einen Sender 12a zu dem einen Empfänger 13a gelangende Strahl 15a von der Symmetrieachse des Leitringes 11 einen Abstand von 30 mm aufweist. Im Falle der Verwendung von zwei Sender- und Empfängereinheiten 12, 13 ist es vorteilhaft, wenn der von dem ersten Sender 12a ausgehende Strahl 15a einen Abstand von 30 mm und der von dem zweiten Sender 12b ausgehende Strahl 15b einen Abstand von 50 mm von der Symmetrieachse des Leitringes 11 aufweist.

Als Sender- und Empfängereinheiten 12, 13 eignen sich an sich bekannte optische Systeme bis hin zu Laserstrahlen. Aber auch akustische Systeme mit Ultraschall, Infrarot- oder pneumatische Systeme sind als Sender- und Empfängereinheiten grundsätzlich einsetzbar.

Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, dass mit nur geringem mechanischen und gegebenenfalls auch optischen Aufwand Mittenabweichungen der Mittelpunktsachse beliebig ausgerichteter langgestreckter, kantiger Körper in Bezug auf eine vorgegebene Mittelpunktsachse in beliebigen Richtungen erfasst und die gemessenen Abweichungen über eine geeignete Programmsteuerung selbsttätig korrigiert werden können.

Soll beispielsweise der in den Figuren 3 und 4 dargestellte langgestreckte Körper 14 mit einer elektrisch festen Isolierbandage umgeben werden, so ist durch die Selbstprogrammierung des Leitringes 11 in Bezug auf den Körper 14 in den verschiedenen Messebenen sichergestellt, dass längs der gesamten Erstreckung des Leiters 14 eine gleichmässig dichte Bandagierung von der entsprechend programmierten Bandagiermaschine selbsttätig aufgebracht wird.

Die Leitringanordnung gemäss der Erfindung eignet sich zur Profil- und Lageerkennung beliebiger geometrischer Gebilde. Auch wenn Bahnsteuerungen, wie vorstehend im Zusammenhang mit Bandagiermaschinen erläutert, ein bevorzugtes Anwendungsgebiet darstellen, so ist die Erfindung grundsätzlich zur Vermessung beliebiger Formen bis hin zu Reproduktionen vorgegebener Modelle geeignet.

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Claims

662654 PATENTANSPRÜCHE

1. Leitringanordnung mit einem Leitring und zumindest einer Sender- und Empfängereinheit für eine Messvorrichtung zum Bestimmen der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse eines zum Leitring koaxial angeordneten langgestreckten, kantigen Körpers in Bezug auf eine vorgegebene Mittelpunktsachse, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Sender- und Empfängereinheit (12,13 ; 22,23) auf dem kreisringförmigen Leitring (11,21) angeordnet ist, der für einen Messzyklus mindestens eine volle Umdrehung um seine Symmetrieachse ausführt, und dass die von dem zumindest einen Sender (12a, 12b; 22) ausgehenden Strahlen (15a, 15b; 25) von der Symmetrieachse des Leitringes (11,21)

einen solchen Abstand haben, dass sie während der vollen Umdrehung des Leitringes (11,21) auf jede Kante ( 1 bis 4) des Körpers (14,24) einmal oder zweimal auftreffen.

2. Leitringanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Sender- und Empfängereinheiten (12,13) vorgesehen sind, wobei die beiden Sender (12a, 12b) und Empfänger (13a, 13b) so nebeneinander auf dem Leitring (11) angeordnet sind, dass die von den beiden Sendern (12a,

12b) ausgehenden Strahlen (15a, 15b) parallel zueinander verlaufen.

3. Leitringanordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand bzw. die Abstände zwischen den von dem zumindest einen Sender ( 12a, 12b ; 22) bzw. den beiden Sendern (12a, 12b) ausgehenden Strahlen (15a, 15b; 25) und der Symmetrieachse des Leitringes (11,21) einstellbar ist bzw. sind.

4. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand bzw. die Abstände zwischen den von dem zumindest einen Sender

( 12a, 12b ; 22) bzw. den beiden Sendern ( 12a, 12b) ausgehenden Strahlen ( 15a, 15b ; 25) und der Symmetrieachse des Leitringes (11,21) grösser ist bzw. sind als die halbe Breite der Querschnittsfläche des Körpers (14,24).

5. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand bzw. die Abstände zwischen den von dem zumindest einen Sender (12a, 12b; 22) bzw. den beiden Sendern (12a, 12b) ausgehenden Strahlen (15a, 15b ; 25) und der Symmetrieachse des Leitringes (11,21) kleiner ist bzw. sind als die halbe Diagonale der Querschnittsfläche des Körpers (14,24).

6. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 1,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem einen Sender

( 12a) zu dem einen Empfänger ( 13a) gelangende Strahl ( 15a) von der Symmetrieachse des Leitringes (11) einen Abstand von 30 mm aufweist.

7. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 2,4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, dass der von dem ersten Sender (12a) ausgehende Strahl (15a) einen Abstand von 30 mm und der von dem zweiten Sender ( 12b) ausgehende Strahl (15b) einen Abstand von 50 mm von der Symmetrieachse des Leitringes (11) aufweist.

8. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Leitring (11,21) optische Sender- und Empfängereinheiten (12,13) angeordnet sind.

9. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf dem Leitring (11,21) im Ultraschallbereich arbeitende akustische Sender- und Empfängereinheiten (12,13) angeordnet sind.

10. Leitringanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Leitring (11,21) nicht nur um seine Symmetrieachse drehbar, sondern zu dieser auch längsverschiebbar ausgebildet ist.