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Vorrichtung zur lichtelektrischen Längenmessung von stab- und plattenartigen
Festkörpern Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur lichtelektrischen Längenmessung
von stab- und plattenartigen Festkörpern, insbesondere von Rohren, mit einer Meßrolle,
einer damit kuppelbaren Registriereinrichtung (Zählwerk) und einer Lichtsperre.
Diese Lichtsperre löst beim Durchlaufen des zu messenden Fes,tkörpers durch sie
einen Steuerimpuls zur Betätigung einer zwischen der Meßrolle und der Registriereinrichtung
vorgesehenen Kupplung aus. Soweit im folgenden nicht ausdrücklich zwischen Rohren
und anderen noch in Betracht kommenden Festkörpern wie Stabeisen, Schienen, Holzstämmen,
Blechen oder Sperrholzplatten usw. unterschieden wird, sollen unter Rohren im Sinne
der Erfindung auch diese anderen Formkörper verstanden werden.
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Bei der bekannten Vorrichtung zur lichtelektrischen Längenmessung
von Rohren ist nur eine einzige Lichtsperre vorgesehen, die in der senkrechten Mittellängsebene
der Meß rolle liegt. Im gleichen Zeitpunkt, in dem das vordere Rohrende die Meßrolle
berührt, wird durch die Lichtsperre die Kupplung zwischen der Meßrolle und dem Zählwerk
eingerückt und das Zählwerk dadurch angelassen. Das Ausrücken der Kupplung erfolgt,
wenn das hintere Rohrende durch die Lichtsperre läuft und damit gleichzeitig die
Meßrolle verläßt. Die Meßgenauigkeit der bekannten Vorrichtung zur lichtelektrischen
Längenmessung von Festkörpern ist praktisch nicht größer als die anderer bekannter
Vorrichtungen, bei denen die Kupplung zwischen Meßrolle und Registriereinnchtung
nicht selbsttätig durch eine Lichtsperre, sondern durch Hand betätigt werden muß.
Bei allen bekannten mit Meßrolle arbeitenden Längenmeßvorrichtungen hängt die Meßgenauigkeit
davon ab, daß die vor der Berührung mit dem zu messenden Rohr still stehende Meßrolle
schlagartig eine der Vorschubgeschwindigkeit des Rohres gleichkommende Umfangsgeschwindigkeit
annimmt, sobald sie mit dem Rohr in Berührung kommt. Läuft die Meßrolle zu langsam
an, was bei einem schnell über sie hinweggleitenden und verhältnismäßig leichten
Rohr praktisch unvermeidlich ist, so wird eine zu kleine Rohrlänge registriert.
Des weiteren muß die Registriereinrichtung schlagartig stillgesetzt werden, wenn
das hintere Rohrende von der Meßrolle abläuft. Sonst würde durch die sich unter
dem Einfluß ihrer Massenträgheit noch weiterdrehende Meßrolle eine entsprechend
größere Rohr länge registriert werden, als in Wirklichkeit vorhanden ist. Diese
zweite Bedingung läßt sich bei den bekannten Längenmeßvorrichtungen durch aufmerk
sames Bedienen der Handkupplung zwischen Meßrolle und Registriereinrichtung bzw.
durch selbsttätiges Ausrücken dieser Kupplung mit Hilfe der eingangs erwähnten Lichtsperre
einigermaßen zufriedenstellend
erfüllen, die erste Bedingung dagegen nicht. Es gibt
praktisch kein technisches Mittel, um die verhältnismäßig große Masse der Meßrolle,
die den hohen Auflagedruck eines oft tonneuschweren Festkörpers aushalten und daher
entsprechend kräftig ausgeffihrt sein muß, schlagartig aus dem Stillstand auf die
Meßgeschwindigkeit zu beschleunigen.
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Demgegenüber hat sich die Erfindung zur Aufgabe gestellt, die eingangs
erwähnte bekannte Vorrichtung zur lichtelektrischen Längenmessung von stab- und
plattenartigen Festkörpern so umzubilden und zu verbessern, daß sie trotz der allmählichen
Beschleunigung der Meßrolle, z. B. vom Stillstand, bis auf die richtige Meßgeschwindigkeit
stets ganz genaue Meßergebnisse liefert und registriert. Erfindungsgemäß sind im
Wege des zu messenden Rohres oder sonstigen Festkörpers zwei ortsfeste Lichtsperren
vorgesehen, zwischen denen die Meßrolle liegt. Die hinter der Meßrolle angeordnete
Lichtsperre rückt, wenn das vordere Festkörperende in sie einläuft, die zwischen
der Meßrolle und der Registriereinrichtung vorgesehene Kupplung selbsttätig ein.
Zu diesem Zeitpunkt hat die Meßrolle mit Sicherheit bereits die richtige Meßgeschwindigkeit,
nämlich eine mit der Vorschubgeschwindigkeit des zu messenden Rohres übereinstimmende
Umfangsgeschwindigkeit, angenommen. Die vordere Lichtsperre rückt dagegen, sobald
das hintere Rohrende durch sie durchläuft, die vorerwähnte Kupplung wieder aus,
wodurch die RegistriervorriaShtung schlagartig stillgesetzt wird. Zu diesem Zeitpunkt
läuft die Meßrolle noch mit voller Meßgeschwindigkeit um und kann, nachdem das hintere
Rohrende sie verlassen hat, abgebremst werden oder allmählich auslaufen, ohne daß
dadurch der Registriervorgang in irgendeiner Weise
beeinflußt wird.
Die Registriereinrichtung zeigt somit stets eine Meßlänge an, die im Vergleich zur
wirklichen Rohrlänge um den festen Abstand der beiden Lichtsperren voneinander geringer
ist. Wenn dieser Abstand beispielsweise 100 cm beträgt, braucht man nur diese Abstandslänge-
einem von der Registriereinrichtung angezeigten Meßbetrag zuzuaddieren, um zu einem
genauen Meßergebnis zu gelangen. Es ist leicht, die Registriereinrichtung so auszubilden,
daß sie diesen Additionsvorgang jeweils selbsttätig vornimmt. Bei der angegebenen
Abstandslänge von 100 cm braucht zu diesem Zweck die Registriereinrichtung nur bei
Null-Stellung desjenigen Zählrades, das die Einerstellen der Meterlängen des zu
messenden Rohres registriert, bereits eine Rohrlänge von genau 1 m anzuzeigen.
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Für eine genaue Längenmessung ist es ferner notwendig, daß die Meßrolle
während des ganzen Meßvorganges mit dem über sie gleitenden, zu messenden Rohr in
ständiger Berührung bleibt. Bei der Längenmessung eines vorher nicht sauber gerichteten
Festkörpers kann aber die Meßrolle unter Umständen zeitweilig außer Berührung mit
dem Festkörper kommen und übermittelt dann der Registriefeinrichtung einen entsprechend
zu kleinen Meßbetrag. Zur Vermeidung dieser nachteiligen Möglichkeit ist nach einer
Weiterbildung der Erfindung oberhalb der Meßrollen eine achsgleiche und in ihrem
Achsenabstand einstellhare, zweckmäßig abgefederte Oberrolle vorgesehen.
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Diese Oberrolle drückt den zu messenden Festkörper während des gesamten
Meßvorganges auf die Meßrolle. Vorzugsweise steht die Oberrolle mit den vor und
hinter der Meßrolle angeordneten Lichtsperren in derartiger Verbindung, daß die
vordere Lichtsperre, wenn der zu messende Festkörper in sie einläuft, die Oberrolle
bis zum Aufsitzen auf den Festkörper abzusenken und die hintere Lichtsperre, wenn
der Festkörper durch sie durchgelaufen ist, die Oberrolle wieder in eine Ruhelage
anzuheben vermag. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung sind alle Fehlerquellen
der bisher bekannten Vorrichtungen zur Längenmessung von stab- und plattenartigen
Festkörpern mit Sicherheit ausgeschaltet.
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Gleichgültig, ob die Meßrolle der erfindungsgemäßen Vorrichtung als-
angetriebene oder als Schlepprolle ausgebildet ist, kann sie bis zum Beginn der
Längenmessung stets auf die richtige, d. h. auf eine mit der Srorschubgeschwindigkeit
des zu messenden Rohres genau übereinstimmende Umfangsgeschwindigkeit gebracht werden.
Denn es vergeht immerhin eine gewisse Zeit, bis das mit der Meßrolle bereits in
Berührung gekommene vordere Rohrende in die hinter der Meßrolle liegende Lichtsperre
einläuft und dadurch erst die Kupplung- zwischen Meßrolle und Registriereinrichtung
selbsttätig eingerückt wird. Diese Zeitspanne reicht vollkommen aus, um die Meßrolle
auf richtige Umfangsgeschwindigkeit zu beschleunigen, sei es bei ständig angetriebener
Meßrolle im positiven oder negativen Sinne, sei es bei frei drehbarer und anfänglich
still stehender Meßrolle nur im positiven Sinne. Es spielt ferner für die Meßgenauigkeit
der erfindungsgemäßen Vorrichtung keine Rolle, wenn zwischen dem Einlauf des vorderen
Rohrendes in die hintere Lichtsperre und dem Beginn des Registriervorganges sowie
zwischen dem Durchlauf des hinteren Rohrendes durch die vordere Lichtsperre und
der Beendigung des Registriervorganges je eine gewisse Zeit vergeht. Notwendig-
ist nur, daß diese beiden Zeiten einander genau gleich sind, was sich bei Verwendung
gleicher Steuerungsmittel für das Ein- und Ausrücken
der Kupplung zwischen Meßrolle
und Registriereinrichtung gewissermaßen zwangläufig ergibt.
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In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung in vereinfachter
Darstellung veranschaulicht, und zwar zeigt Fig. 1 eine Liingenmeßvorrichtnng für
stab- und plattenartige Festkörper in Draufsicht sowie in vergrößerem Maßstab, Fig.
2 Teile dieser Vorrichtung in Stirnansicht, in Vorschubrichtung des zu messenden
Festkörpers gesehen.
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In einen Rollgang 1, auf dem ein Rohr 2 als der zu messende Festkörper
durch die Meßvorrichtung geführt wird, ist eine Meßrolle 3 (Fig. 2) eingebaut.
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Auf der durch einen Motor 4 über ein Regelgetriebe 5 in Umdrehungen
versetzten Welle 6 der ortsfest gelagerten Meßrolle 3 sitzt eine mit einem Lochkranz
7 versehene lochscheibe 8, mit der eine Fotodiode 9 zusammenarbeitet. Die Lochfolge
des Kranzes 7 ist z. B. so-gewählt, daß der Weg von Loch zu Loch einem Vorschub
des Rohres 2 von einem Zentimeter auf der Meßrolle 3 entspricht, wobei also ein
Punkt des Rollenumfanges eine Kreisbogenstrecke von 1 cm zurücklegt. Die Fotodiode
9 überträgt die Lochfolge in bekannter Weise, z. B. nach dem Zählimpulsverfahren,
auf eine entsprechend ausgebildete (nicht gezeichnete) Registriereinrichtung. Diese
Einrichtung kann beispielsweise für zwei Zehnerstellen der zu messenden Festkörperlängen
eine transitorische Zähleinrichtung, für die weiteren Zeihnerstellen elektrisch-mechanische
Zählwerke aufweis en. Selbstverständlich kann das durch die Lochscheibe 8 und die
Fotodiode 9 gebildete Gangwerk, das die Drehbewegung der Meßrollenwelle 6 auf die
Registriereinrichtung zu übertragen hat, auch in anderer Weise ausgebildet sein.
Es muß nur in einem festen Ubersetzungsverhältnis zur Meßrolle stehen und geeignet
sein, den Umfangsweg der Meßrolle als Meßstrecke der Registriereinrichtung zu übermitteln.
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An das zum Antrieb der Meßrolle 3 dienende Regelgetriebe 5 ist über
eine Gelenkwelle 10 eine zur Meßrolle achsgleich, aber höhenverstellbar gelagerte
Oberrolle 11 angeschlossen, so daß die beiden Rollen 3 und 11 mit regelbarer und
jeweils gleicher Umfangsgeschwindigkeit umlaufen. Die heb- und senkbare Halterung
12 der Oberrolle 11, an der die Lagerstücke 13 dieser Rolle mittels kräftiger Federn
14 angehängt sind, steht mit einem (nicht gezeichneten) gesteuerten Antrieb in Verbindung,
der sie beim Eintreffen von Steuerimpulsen bis zum Aufsitzen der Rolle 11 auf den
ankommenden zu messenden Festkörper absenkt oder, umgekehrt, so weit anhebt, daß
die Rollen außer Berührung mit diesem Festkörper kommt. Außerdem kann die Halterung
12 mit einer weiteren Registriereinrichtung in Verbindung stehen, die den jeweiligen
lichten Abstand zwischen der Oberrolle 11 und der ortsfest gelagerten Meßrolle3
anzeigt. Diese weitere Einrichtung dient demzufolge zum Messen der Dicke des durch
das Rollenpaar 3, 11 laufenden Festkörpers bzw. bei einem Rohr zum Messen des äußeren
Rohrdurchmessers.
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Die Rollen 3 und 11 sowie zweckmäßig auch die ersten vor und hinter
ihnen befindlichen Rollen des Rollganges 1 sind zylindrisch ausgeführt. Die angetriebenen
Rollen 3 und 11 wirken als Zugwalzen und erteilen dem zwischen sie einlaufenden
zu messenden Festkörper eine mit ihrer Umfangsgeschwindigkeit genau übereinstimmende
Vorschubgeschwindigkeit.
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Die Federglieder 14 sorgen dafür, daß sich sowohl die Oberrolle 11
bei einem entsprechenden Absenken ihrer
Halterung 12 mit genügendem
Andruck auf den durchlaufenden Festkörper aufsetzt als auch gleichzeitig diesen
Festkörper mit entsprechendem Andruck auf die ortsfest gelagerte Meßrolle 3 preßt.
Etwa anfänglich vorhandene Unterschiede zwischen der Vorschubgeschwindigkeit dieses
Festkörpers und der durch entsprechende Einregelung des Getriebes 5 einstellbaren,
dann aber gleichbleibenden Umfangsgeschwindigkeit der Rollen 3 und 11 gleichen sich
somit innerhalb kürzester Zeit selbsttätig aus. Das Gangwerk 8,. 9 vermag daher
den einem bestimmten Umfangsweg der Meßrolle 3 entsprechenden Vorschub des Rohres
2 oder eines anderen zu messenden Festkörpers als Meßbetrag genau der Registriereinrichtung
zu übermitteln.
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In Vorschubrichtung des zu messenden Festkörpers ist vor dem Rollenpaar
3, 11 (Fig. 1) eine Lichtsperre 15 und hinter diesem Rollenpaar eine Lichtsperre
16 vorgesehen, wobei der feste AbstandS dieser beiden Lichtsperren voneinander zweckmäßig
einem dekadischen Maß von vorzugssveise 100 cm gleichkommt.
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Jeder der beiden durch je eine Lichtsperre gebildeten Anschläge 15
und 16 sendet einen Steuerimpuls aus, sobald der zu mes;sende Festkörper den betreffenden
Anschlag betätigt, bei einer Lichtsperre alsol in diese eintritt oder sie wieder
verläßt.
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Zwischen dem Gangwerk 8, 9 und der Registriereinrichtung ist eine
(gleichfalLs nicht gezeichnete) Kupplung vorgesehen, die durch die von den Anschlägen
15 und 16 ausgehenden Steuerimpulse selbsttätig ein- bzw. ausgerückt werden kann.
Die Verhältnisse sind dabei so gewählt, daß sich die Kupplung einrückt, sobald das
Vorderende des zu messenden Festkörpers mit dem hinteren Anschlag 16 in Berührung
kommt, und sich ausrückt, sobald das hintere Ende dieses Festkörpers den vorderen
Anschlag 15 verläßt. Das Gangwerk 8, 9 übermittelt somit der Registriereinrichtung
stets einen Meßbetrag, der genau um die AbstandslängeA der Anschläge 15 und 16 voneinander
kleiner ist als die genaue Rohrlänge. Durch entsprechende Ausbildung des Zählwerks
der Registriereinrichtung, bei der angenommenen Größe des Abstandes von 100 cm also
bei dem die Hunderterstelle der Meßlänge (in Zentimetern) anzeigenden Zählwerk,
kann das Abstandsmaß A jeweils selbsttätig dem vom Gangwerk 8, 9 bei eingerückter
Kupplung K übermittelten Meßbetrag zuaddiert werden.
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Die Registriereinrichtung beginnt die laufend vom Gangwerk 8, 9 ausgesandten
Zählimpulse somit erst dann zu registrieren, wenn das vordere Ende des Rohres 2
bereits zwischen dem Rollenpaar 3, 11 durchgelaufen ist und in die hintere Lichtsperre
16 eintritt, d. h. den durch diese gebildeten Anschlag zum Aussenden eines Stenerimpulses
zwecks Einrückens der Kupplung selbsttätig veranlaßt. Zu diesem Zeitpunkt stimmt
die Vorschub geschwindigkeit des Rohres 2, das ja schon vorher von den als Zugwalzen
wirkenden Rollen 3 und 11 erfaßt worden war, mit Sicherheit genau mit der Umfangsgeschwindigkeit
der Meßrolle 3 überein. Die vom Gangwerk 8, 9 zur Registriereinrichtung ausgesandten
Zählimpulse hören bereits auf, sobald das hintere Ende des Rohres 2 den durch die
vordere Lichtsperre 15 gebildeten Anschlag veranlaßt, einen das selbsttätige Ausrücken
der Kupplung verursachenden Steuerimpuls auszusenden. Zu diesem zweiten Zeitpunkt
befindet sich das Rohr 2 noch zwischen den Zugwalzen 3 und 11 und hat dementsprechend
unverändert die ihm von diesen erteilte Vorschubgeschwindigkeit.
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Es ist nun ohne weiteres möglich, die durch je eine Lichtsperre gebildeten
Anschläge 15 und 16 so auszu-
führen, daß der vordere Anschlag 15, sobald das vordere
Ende des zu messenden Festkörpers ihn berührt, den Steuermechanismus der Halterungl2
der Oberrolle 11 im Sinne eines Absenkens betätigt, der hintere Anschlag 16 diesen
Mechanismus aber im Sinne eines Anhebens, sobald er außer Berührung mit dem hinteren
Ende des durchgelaufenen Festkörpers kommt.
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Auf diese Weise wird ein selbsttätiges Absenken und Wiederanheben
der Oberrolle 11 gewährleistet, die den zu messenden Festkörper mit dem erforderlichen
Andruck auf die ortsfest gelagerte Meßrolle 3 preßt, so daß der Festkörper schlupflos
über diese Rolle läuft, auch wenn nacheinander die Längen von Festkörpern recht
unterschiedlicher Dicke bzw. Höhe gemessen werden sollen. Die erfindungsgemäße Längenmeßvorrichtung,
die in der vorbeschriebenen Weise auch zusätzlich als Dickenmeßvorrichtung ausgebildet
sein kann, arbeitet somit vollkommen selbsttätig. Wegen der übersichtlichen und
leicht zugänglichen Anordnung und der vergleichsweise robusten Ausführung ihrer
Teile bedarf diese Meßvorrichtung praktisch keiner Aufsicht und nur recht seltener
Wartung.