DE1095526B - Verfahren und Vorrichtung zur Dickenmessung an beliebigen Profilen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Dickenmessung an beliebigen Profilen mittels eines Meßgerätes, zu dem das Profil in seiner Längsrichtung fortlaufend relativ bewegt wird und dessen die Oberfläche des Profils berührende Taster mit einer induktiven Meßeinrichtung verbunden sind, deren von der Bewegung der Taster hervorgerufene, den Dickenänderungen des Profils entsprechende Veränderungen der Stromstärke gemessen werden.

Bei der Herstellung von gewalzten Profilen können unregelmäßige Dickenschwankungen auftreten, welche die von den Verbrauchern verlangten Maßtoleranzen überschreiten. Insbesondere bei gewalztem Draht, der kontinuierlich und mit hoher Geschwindigkeit aus der Walzenstraße austritt, ist man bisher darauf beschränkt gewesen, die Kontrolle des Drahtes durch punktweise Messungen am aufgehaspelten Drahtring oder an einer abgeschnittenen Drahtprobe mit Hilfe von Mikrometerschrauben oder Meßuhren durchzuführen. Es sind auch Meßgeräte bekannt, bei denen ein Taststift, der mit einer stromdurchflossenen, induktiven Meßeinrichtung verbunden ist, an der zu messenden Stelle auf die Oberfläche eines Prüflings, der auf einer Meßschneide eines Meßtisches ruht, aufgesetzt wird. Die infolge der Verschiebung des Tasters und der damit verbundenen Änderung des induktiven Widerstandes der Meßeinrichtung hervorgerufenen Veränderungen der Stromstärke werden in einem Zeigermeßgerät gemessen. Derartige Meßgeräte sind in der gleichen Art wie Meßuhren nur für punktweise Messungen an ruhenden Objekten geeignet und haben den Nachteil, daß sie nicht die Häufigkeit und Größe aller auftretenden möglichen Dickenschwankungen längs des gesamten gewalzten Profils erfassen.

Es sind ferner Meßgeräte zur fortlaufenden direkten Abtastung und Dickenmessung eines durchlaufenden Bandes bekannt. Diese Meßgeräte besitzen Lagerzapfen, mit denen sie in Lageraugen eines Tragbügels ruhen, und bestehen aus zwei Gehäuseteilen, die mit als Taster wirkenden Gleitkufen versehen sind. Das zu messende Band wird zwischen den Gleitkufen, deren Auflagedruck durch das Eigengewicht des Gehäuseoberteils erzeugt wird, hindurchgeführt, wobei durch die Dickenschwankungen des Bandes in einer induktiven Meßeinrichtung, mit der die beiden Gehäuseteile verbunden sind, meßbare Veränderungen der Stromstärke hervorgerufen werden. Derartige Meßgeräte sind nur zur Dickenmessung von Bändern verwendbar, bei denen der Abstand zweier paralleler Ebenen zu messen ist. Zur Dickenmessung an runden Profilen sind diese Meßgeräte nicht geeignet.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Dicke von beliebigen Profilen, insbesondere den Querschnitt von runden Profilen, wie z. B. runden Drähten, Verfahren und Vorrichtung
zur Dickenmessung an beliebigen Profilen

Anmelder:

Hüttenwerk Rheinhausen

Aktiengesellschaft,

Rheinhausen

Dipl.-Phys. Dr.-Ing. Günter Beck, Rheinhausen,
ist als Erfinder genannt worden

zu messen, die sich fortlaufend relativ zu einer Meßstelle in ihrer Längsrichtung bewegen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Profil zwischen Tastern mehrerer Tasterpaare, denen je eine Meßkoordinate zugeordnet ist und deren Meß-

a5 koordinaten in einer einzigen, zur Längsrichtung des Profils senkrechten Ebene liegen und in beliebigen Winkeln zueinander stehen, relativ zum Meßgerät bewegt und gleichzeitig in mehreren Koordinatenrichtungen gemessen wird, während das Meßgerät in der zur Längsrichtung des Profils senkrechten Ebene bewegbar in einer weichen Federaufhängung gehalten wird und die Taster von harten Federn, deren Federkraft größer ist als die im Meßgerät vorkommenden Massenkräfte, gegen das Profil gedrückt werden. Die Anordnung der Taster richtet sich nach der Art des Profils und nach den Koordinatenrichtungen, in denen die Dicke bzw. der Querschnitt des Profils gemessen werden soll. Vorteilhafterweise werden die harten Federn der Taster zusätzlich mit verstellbaren Anschlä-

♦o gen versehen, so daß die Kraft, mit der die Taster gegen das Profil gedrückt werden, größer als die vorkommenden Massenkräfte in dem Gerät oder Trägheitskräfte des Gerätes mühelos einstellbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß ein Profil von gleichbleibender Dicke nicht die Taster verschiebt und zu falschen Meßergebnissen führt, wenn es sich infolge von Knicken oder Wellen quer zur Längsrichtung bewegt oder schwingt, sondern nur das Meßgerät in seiner weichen Federaufhängung seitlich verschoben wird.

Das Verfahren gemäß der Erfindung ermöglicht, durch Messungen an beliebigen Walzprofilen, die mit hoher Geschwindigkeit aus den Walzen austreten, in gleichzeitig mehreren Koordinatenrichtungen die Form jeweils eines einzigen Profil querschnitts fort-

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laufend zu ermitteln. Dabei finden entsprechend der Geschwindigkeit des Profils und der Art der Registrierung trägheitsfreie, schnell schreibende oder anzeigende Geräte Anwendung, beispielsweise Lichtstrahloder Elektronenstrahloszillographen. Die bei den Dickenmessungen von Walzprofilen erzeugten Veränderungen der Stromstärke können auch nach entsprechender Verstärkung zur Betätigung von Sortiervorrichtungen oder zur automatischen Steuerung der Walzenzustellung benutzt werden. Das Verfahren ermöglicht ferner fortlaufende Messungen an ruhenden Profilen, beispielsweise an einer in eine Zerreißmaschine eingespannte Probe, wobei das von seiner weichen Federaufhängung getragene Meßgerät über die Probe hin und her bewegt wird. Durch fortlaufendes Schreiben der Meßwerte in einem Schreiber kann die Veränderung des Einschnürkegels der Probe während des Zugversuches sichtbar gemacht werden. Ebenso können die Gestaltsveränderungen eines Profils bei der spanenden Bearbeitung sowie bei der Umformung fortlaufend verfolgt werden.

Eine vorteilhafte Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, insbesondere zur Dickenmessung an Rundprofilen, besteht darin, daß in einem Gehäuse mehrere, vorzugsweise zwei im rechten Winkel zueinander stehende Tasterpaare angeordnet sind, deren in an sich bekannter Weise mit Rollen an dem Profil anliegende Taster in dem Gehäuse senkrecht zur Längsrichtung des Profils verschiebbar gelagert sind und von denen der eine Taster in seiner Lage feststellbar ist und der andere Taster, der mit einer an sich bekannten induktiven Meßeinrichtung verbunden ist, von einer starken und die in der Vorrichtung auftretenden Massenkräfte überwindenden, vorzugsweise verstellbaren Federkraft gegen die Oberfläche des Profils gedruckt wird, und daß das Gehäuse an mehreren im Vergleich zu den vorgenannten Federn weichen Federn in einem Rahmengestell aufgehängt ist. Zur Messung der Dickenschwankungen von rundem Walzdraht werden zweckmäßigerweise in dem Meßgerät zwei Tasterpaare rechtwinklig zueinander angeordnet. Mit einer derartigen Tasteranordnung sind alle Dickenschwankungen des Drahtes erfaßbar, die den Drahtquerschnitt beispielsweise zur ovalen Form verändern. Zur Erzielung einer rollenden Reibung der Taster auf dem Profil werden die Taster mit Rollen versehen, die auf dem Profil abrollen. Vorteilhafterweise werden als Rollen übliche Wälzlager verwendet, deren Außenring auf dem Profil abrollt und deren Innenring auf einer Achse angeordnet ist, die in dem Taster fest steht und leicht auswechselbar ist. Dies hat den Vorteil', daß die Wälzlager mühelos durch neue, in Walzwerken stets zur Verfugung stehende Wälzlager ersetzt werden können, wenn der Außenring verschlissen ist. Ein Verschleiß der Außenringe ist gerade bei Walzdraht, der mit hoher Geschwindigkeit durch das Meßgerät gezogen wird, unvermeidbar.

Eine besonders vorteilhafte Vorrichtung zur Messung von Rundprofilen besteht gemäß der Erfindung darin, daß in dem Meßgerät zwei senkrecht zueinander stehende Tasterpaare angeordnet sind, deren induktive Meßeinrichtungen über an sich bekannte Brückenschaltungen mit den Ablenkplattenpaaren eines Elektronenstrahloszillographen verbunden sind, wobei zwischen der einen Brückenschaltung und dem angeschlossenen Ablenkplattenpaar ein elektrischer Phasenschieber eingeschaltet ist, der die Phase um 90° verschiebt. Durch die Erzeugung von Lissajous-Figuren, d. h. durch eine •^^-Phasenverschiebung der Horizontalablenkung des Elektronenstrahls gegenüber der Vertikalablenkung, entsteht auf dem Bildschirm des Oszillographen das Bild eines Kreises. Indem die beiden gleichfalls gegeneinander um 90° verschobenen Meßspannungen des Meßgerätes in den Oszillographen geleitet werden, entsteht fortlaufend auf dem Bildschirm ein dem Drahtquerschnitt ähnliches Bild, das mittels der Verstärkung des Elektronenstrahloszillographen derart überhöht werden kann, daß die Durchmesserschwankungen des Drahtes im Vergleich zum Durchmesser

ίο in einem weitaus größeren Maßstab wiedergegeben werden und dadurch deutlicher sichtbar werden. Auf diese Weise kann direkt jede beliebige Dicken- und Formänderung des Drahtes beobachtet werden. Der besondere Vorzug dieser Vorrichtung besteht darin, daß sie praktisch vollkommen trägheitsfrei anzeigt.

Die Eichung erfolgt jeweils mit einem in Stufen abgedrehten Eichstab.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel einer Vorrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, und zwar zeigt

Fig. 1 eine Ansicht der Vorrichtung in der Vorschubrichtung des Profils teilweise im Schnitt,

Fig. 2 einen Seitenriß schnitt durch die Vorrichtung nach der Linie H-II der Fig. 1 in vergrößertem Maßstab,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild für die Verbindung der Meßvorrichtung mit einem Oszillographen.

Das Gehäuse 1 der Vorrichtung ist in einem Rahmengestell 13 mit vier Schraubenfedern 10 aufgehängt, die an Haken 9 des Gehäuses 1 und an Spannschrauben 12 bzw. ösen 11 des Rahmengestells 13 angreifen. In dem Gehäuse 1 sind zwei rechtwinklig zueinander stehende Tasterpaare angeordnet, deren Taster 2 und 3 in dem Gehäuse 1 längsverschiebbar gelagert sind. Die Taster 2 liegen an verstellbaren Anschlagschrauben 6 an. Die Taster 3 liegen an Schraubenfedern 7 an, deren Federkraft durch verstellbare Anschlagschrauben 8 verändert werden kann. An dem in eine öffnung 14 des Gehäuses 1 hineinragenden Ende der Taster 2 und 3 sind Rollen 4 gelagert, die auf der Oberfläche des durch die öffnung 14 hindurchgezogenen Profils 5 abrollen. Als Rollen sind übliche Kugellager verwendet, deren Innenringe auf abnehmbaren Achsen 15 der Taster 2 und 3 ruhen. Die Einstellung der Tasterabstände auf den Durchmesser des zn messenden Profils erfolgt durch Verstellen der Anschlagschrauben 6. An dem Gehäuse 1 sind parallel zu den beiden Tastern 3 zwei induktive Geber 16 und 17 bekannter Art angeordnet, deren verschiebbare Kerne mit Zapfen 18 der Taster 3 verbunden sind und durch die Taster 3 in den induktiven Gebern 16 und 17 verschoben werden. Durch diese Verschiebungen der Kerne werden die Brückenschaltungen 19 und 20 des senkrechten Gebers 16 und des waagerechten Gebers 17 verstimmt. Die dadurch hervorgerufenen Schwankungen des Brückennullstromes werden auf die Anschlußstelle 21 für das senkrechte und die Anschlußstelle 22 für das waagerechte Ablenkplattenpaar eines Oszillographen 23 geleitet. Zwischen der Brückenschaltung 20 und der Anschlußstelle 22 ist ein Phasenschieber 24 eingeschaltet, der zwischen den Diagonal-Spannungsschwankungen der Brücke 20 und denen der Brücke 19 eine Phasenverschiebung von 90° erzeugt. Mittels der Grundeinstellung des Oszillographen 23 wird auf dem BiIdschirm durch Lissajous-Figuren ein Kreisbild erzeugt. Durch die phasenverschobenen Spannungsschwankungen, die durch die Verlagerung der Kerne in den Gebern 16 und 17 entstehen, wird das Kreisbild proportional und in vergrößertem Maßstab entsprechend den Querschnittsänderungen des Profils verändert.

Die Federkonstante der Federn 7', deren Druckkraft durch die Anschlagschrauben 8 verstellbar ist, ist so groß gewählt, daß Querbewegungen oder Stöße eines Profils gleichbleibender Dicke beim Durchlauf durch die Vorrichtung von den weichen Federn 10 aufgenommen werden, ohne dabei die hart abgefederten Taster 3 relativ zu den Stromspulen zu bewegen.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Dickenmessung an beliebigen Profilen mittels eines Meßgerätes, zu dem das Profil in seiner Längsrichtung fortlaufend relativ bewegt wird und dessen die Oberfläche des Profils berührende Taster mit einer induktiven Meßeinrichtung verbunden sind, deren von der Bewegung der Taster hervorgerufene, den Dickenänderungen des Profils entsprechende Veränderungen der Stromstärke gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß das Profil zwischen Tastern mehrerer Tasterpaare, denen je eine Meßkoordinate zügeordnet ist und deren Meßkoordinaten in einer einzigen, zur Längsrichtung des Profils senkrechten Ebene liegen und in beliebigen Winkeln zueinander stehen, relativ zum Meßgerät bewegt und gleichzeitig in mehreren Koordinatenrichtungen gemessen wird, während das Meßgerät in der zur Längsrichtung des Profils senkrechten Ebene bewegbar in einer weichen Federaufhängung gehalten wird und die Taster von harten Federn, deren Federkraft größer ist als die im Meßgerät vorkommenden Massenkräfte, gegen das Profil gedrückt werden.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, insbesondere zur Dickenmessung an Rundprofilen, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Gehäuse mehrere, vorzugsweise zwei im rechten Winkel zueinander stehende Tasterpaare angeordnet sind, deren in an sich bekannter Weise mit Rollen an dem Profil anliegende Taster in dem Gehäuse senkrecht zur Längsrichtung des Profils verschiebbar gelagert sind und von denen der eine Taster in seiner Lage feststellbar ist und der andere Taster, der mit einer an sich bekannten induktiven Meßeinrichtung verbunden ist, von einer starken und die in der Vorrichtung auftretenden Massenkräfte überwindenden, vorzugsweise verstellbaren Federkraft gegen die Oberfläche des Profils gedrückt wird, und daß das Gehäuse an mehreren im Vergleich zu den vorgenannten Federn weichen Federn in einem Rahmengestell aufgehängt ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Rollen die Außenringe von Wälzlagern verwendet werden, die auf auswechselbaren und im Taster feststehenden Achsen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 zur Dickenmessung an rundem Walzdraht mit zwei im rechten Winkel zueinander stehenden Tasterpaaren, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden induktiven Meßeinrichtungen der beweglichen Taster der beiden Tasterpaare über an sich bekannte Brückenschaltungen mit den Ablenkplattenpaaren eines Elektronenstrahloszillographen verbunden sind, wobei zwischen der einen Brückenschaltung und dem angeschlossenen Ablenkplattenpaar ein elektrischer Phasenschieber eingeschaltet ist, der die Phase um 90° verschiebt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 853 655;
deutsche Auslegeschrift Nr. 1 015 614.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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