DE1224514B - Vorrichtung zur photoelektrischen Laengenmessung von in kurzen Abstaenden hintereinander transportierten Werkstuecken - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

int. α.:

GOIb

Deutsche KL: 42 b - 5

Nummer: 1224514

Aktenzeichen: U 6471IX b/42 b

Anmeldetag: 2. September 1959

Auslegetag: 8. September 1966

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur photoelektrischen Längenmessung von in kurzen Abständen hintereinander auf einem Förderband transportierten Werkstücken.

Es sind bereits Vorrichtung bekannt, bei denen parallel zum Fortbewegungsweg der Werkstücke drei Photozellen angeordnet sind, von denen, in Fortbewegungsrichtung gesehen, jeweils die beiden ersten Zellen bei Freigabe ihrer Strahlengänge durch eine Werkstückshinterkante und die dritte Zelle bei Beschattung ihres Strahlenwegs durch eine Werkstücksvorderkante ein Signal an eine Sortiervorrichtung abgeben. Diese Vorrichtungen dienen zur Feststellung, ob die Länge eines bestimmten Gegenstandes innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches liegt oder nicht, wobei im letzteren Fall dann das Werkstück durch die Sortiervorrichtung ausgeschieden wird. Es wird also nur dann ein Signal erzeugt, wenn ein Gegenstand außerhalb der Toleranzgrenze liegt und dieses Signal zum Betätigen der Sortiervorrichtung, die als Ablenkvorrichtung ausgebildet ist, verwendet. Nicht möglich ist es jedoch bei diesen Vorrichtungen, ob nun das Werkstück im oder außerhalb des Toleranzbereiches liegt, die tatsächliche Länge des Werkstückes zu messen und anzuzeigen. Dies stellt aber in vielen Fällen einen beträchtlichen Nachteil dar. So ist es beispielsweise beim Abschneiden von Blechtafeln von einem Blechband sehr schwierig, die Blechschere richtig ein- bzw. nachzustellen, da ja mit der bekannten Vorrichtung nicht festgestellt werden kann, wie weit die bereits hergestellten Blechtafeln vom Toleranzmaß nach unten bzw. nach oben abweichen.

Es ist zwar auch schon eine Vielzahl von Vorrichtungen und Verfahren zur Absolutmessung von Werkstücken bekannt, beispielsweise ein mit Ultrakurzwellen arbeitendes Resonanzverfahren oder ein Verfahren mit Abbildung des Gegenstandes auf einem mit einer Skala versehenen Fernsehschirm. Diese bekannten Verfahren jedoch erfordern für jede Messung eine nicht unbeträchtliche Meßzeit, so daß diese Verfahren für die Längenmessung von sich in kurzen Abständen hintereinanderbewegenden Gegenständen nicht geeignet sind.

Aufgabe der Erfindung ist deshalb die Schaffung einer Vorrichtung, die eine Absolutmessung der Länge von in kurzen Abständen hintereinander auf einem Förderband transportierten Werkstücken ermöglicht. Zur Lösung dieser Aufgabe geht die Erfindung aus von der erwähnten bekannten Vorrichtung zur photoelektrischen Toleranzmessung mittels dreier Photozellen und ist dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Zellen zusätzlich über eine Schalteinrichtung eine Vorrichtung zur photoelektrischen
Längenmessung von in kurzen Abständen
hintereinander transportierten Werkstücken

Anmelder:

United States Steel Corporation,
Pittsburgh, Pa. (V. St. A.)

Vertreter:

Dr.-Ing. E. Maier, Patentanwalt,

München 22, Widenmayerstr. 5

Als Erfinder benannt:
James Anthony Milnes,
Pitcairn, Pa. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:
V. St. v. Amerika vom 18. September 1958
(761 903)

proportional zur Laufgeschwindigkeit des Förderbandes erzeugte und über eine Ablenkstufe an die Horizontalablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre gegebene Spannung steuern, indem die horizontale Ablenkung des Kathodenstrahles durch das Signal der ersten Zelle ausgelöst und durch das Signal der zweiten Zelle beendet wird, und daß das Signal der dritten Zelle auf die Vertikalablenkplatten der Röhre wirkt. Bei der Erfindung wird also auf einem Kathodenstrahl-Oszillographen ein sichtbarer Meßbereich in Gestalt einer Leuchtspur abgebildet, und zwar durch den nacheinander erfolgenden Durchgang der Hinterkante des zu messenden Werkstückes über die beiden ersten Photozellen; deren räumlicher Abstand die Größe des Meßbereiches festlegt. Die dritte Photozelle gibt dann die tatsächliche Länge des Gegenstandes an, und zwar durch Auslenken der Leuchtspur zum Zeitpunkt des Durchgangs der Werkstücksvorderkante über diese Zelle.

Soll neben der Absolutmessung der Werkstücke auch noch festgestellt werden, ob sich die Werkstücke innerhalb oder außerhalb eines Toleranzbereiches befinden, so werden nach einer Ausgestaltung der Erfindung die beiden ersten, den Meßbereich festlegenden Zellen in einem Abstand angeordnet, der in an sich bekannter Weise der vorgegebenen Längentoleranz für die Werkstücke entspricht. Dies bringt jedoch mit

609 659/156

sich, daß nur Absolutmessungen von im Toleranzbereich liegenden Werkstücken möglich sind. Sollen dagegen auch bei Bestehen eines bestimmten Toleranzbereiches die Absolutmessungen über den gesamten Meßbereich erfolgen, so sind gemäß einer besonders zweckmäßigen Ausführungsform der Erfindung die beiden ersten, den Toleranzbereich festlegenden Zellen zwischen zwei weiteren, den Meßbereich festlegenden Zellen angeordnet und ebenfalls an die Vertikalplatten der Kathodenstrahlröhre angeschlossen, während die Horizontalablenkung von den beiden den Meßbereich festlegenden Zellen gesteuert wird.

Aus dem Vorangehenden ergibt sich, daß die beschriebenen. Ausführungsformen der Erfindung die Messung einer linearen Ausdehnung ermöglichen, beispielsweise der Länge einer Blechtafel, und zwar mit einem stufenlosen Auflösungsvermögen, da keine Beschränkungen hinsichtlich der Lage der die Abmessung darstellenden Spitze auf der Leuchtspur bestehen, welche den Meß- oder Toleranzbereich darstellt. Solange die Abmessung innerhalb des Toleranzbereiches liegt, liefert die erste Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung eine genaue Messung und ermöglicht es der Bedienungsperson, die Schere mit Präzision einzustellen. Die zweite Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung bietet den weiteren Vorteil, daß damit auch Gegenstände, deren Abmessung in gewissen Grenzen außerhalb des Toleranzbereiches liegen, noch gemessen werden können. Mit der Erfindung ist es somit möglich, sowohl Absolutmessungen innerhalb eines gewünschten Meßbereiches durchzuführen als auch Absolutmessungen innerhalb eines bestimmten Toleranzbereiches als auch Absolutmessungen innerhalb eines bestimmten Meßbereiches bei gleichzeitiger Angabe des innerhalb des Meßbereiches liegenden Toleranzbereiches.

Nachstehend wird die Erfindung in Verbindung mit der Zeichnung näher beschrieben, und zwar zeigt

Fig. 1 in schematischer Darstellung, jedoch nicht maßstäblich, einen Teil einer Scherenstraße, die mit einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung ausgerüstet ist,

F i g. 2 eine Draufsicht auf eine Lehre, auf der die mit der Vorrichtung nach F i g. 1 durchgeführten Längenmessungen erscheinen, und

F i g. 3 eine der F i g. 1 ähnliche schematische Ansicht, jedoch einer anderen Ausführungsform.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung ein Förderband 10, das einzelne Blechtafeln S von links nach rechts fördert, einen Antriebsmotor 11 für das Förderband und einen Abweiser 12 am Austragende des Förderers zur Ausscheidung von Tafeln von abweichender Länge. Wie bei der Anordnung nach der britischen Patentschrift 795 480 ist eine Meßplatte 13 unterhalb des tragenden Trums des Förderbandes vorgesehen, die zwei Öffnungen 14 und 15 aufweist, die in der Förderrichtung einen kurzen Abstand voneinander haben, und eine weitere Öffnung 16, deren Abstand von den beiden ersten Öffnungen in der Förderrichtung etwa einer Tafellänge entspricht.

Die bezüglich der Förderrichtung eingangsseitigen Querkanten der Öffnungen 15 und 14 und die ausgangsseitige Querkante der Öffnung 16 sind genau bearbeitet. Der Abstand zwischen den bearbeiteten Kanten der Öffnungen 14 und 16 ist gleich der maximalen Länge einer zulässigen Tafel, während der Abstand zwischen den bearbeiteten Kanten der Öffnungen 15 und 16 der Mindestlänge entspricht, so daß der Abstand zwischen den bearbeiteten Kanten der Öffnungen 14 und 15 gleich dem Toleranzbereich ist. Wenn beispielsweise die Soll-Länge der Tafeln 5 762 mm beträgt, können die erwähnten Abstände 765,2 und 760,4 bzw. 4,75 mm betragen. Vorzugsweise ist die Öffnung 16 in der Oberseite eines an der Platte 13 befestigten Blocks 17 vorgesehen, während die Öffnungen 14 und 15 in der Oberseite eines Blocks 18

ίο vorgesehen sind, der auf der Platte 13 zur Verstellung in der Tafelförderrichtung angeordnet ist, so daß die Vorrichtung für Tafeln von verschiedener Soll-Länge eingestellt werden kann. Für diese Verstellung sind, wie schematisch dargestellt, eine Vorschubspindel 19, mit der der Block 18 verbunden ist, eine Meßuhr 20, welche die Einstellung des Blocks anzeigt, und eine biegsame Welle 21 vorgesehen, welche die Spindel mit der Meßuhr verbindet.

Im Block 18 sind zwei Photozellen 24 und 25 angeordnet, während im Block 17 eine Photozelle 26 angeordnet ist, wobei sich die Photozellen unmittelbar unter den Öffnungen 14, 15 und 16 befinden. Über dem Förderer 10 und der Platte 13 ist eine Lichtquelle 27 vorgesehen, durch welche Lichtstrahlen auf die Öffnungen und Photozellen gerichtet werden, solange keine Tafel dazwischenliegt. Wenn die Hinterkante einer Tafel nacheinander die bearbeiteten Kanten der Öffnungen 14 und 15 freigibt, übertragen die entsprechenden Photozellen 24 und 25 genau wie bei den bekannten Vorrichtungen Signale auf eine Schaltung 28. In gleicher Weise überträgt, wenn die Vorderkante der Tafel die bearbeitete Kante der Öffnung 16 bedeckt, die Photozelle 26 ein Signal auf die Schaltung 28. Wenn die Tafel eine zulässige Länge hat, tritt das Signal von der Photozelle 26 später auf als das von der Photozelle 24, jedoch früher als das von der Photozelle 25. Wenn die Tafel zu lang oder zu kurz ist, tritt das Signal von der Photozelle 26 vor dem aus der Photozelle 24 oder nach dem aus der Photozelle 25 auf. Die Schaltung 28 arbeitet selbsttätig beim Empfang der Folge von Signalen, um zulässige Tafeln durchzulassen oder um den Abweiser 12 zum richtigen Zeitpunkt für das Ausscheiden von Tafeln von abweichender Länge zu betätigen. Die Schaltung 28 ist vorzugsweise ähnlich der in der britischen Patentschrift 795 480 beschriebenen, so daß hier keine nähere Beschreibung gegeben wird.

Erfindungsgemäß ist die Vorrichtung zusätzlich mit einem Flip-Flop oder einem bistabilen Multivibrator 30 an sich bekannter Art ausgerüstet, der mit den Photozellen 24 und 25 verbunden ist. Bekanntlich hat ein Flip-Flop zwei stabile stromleitende Zustände und kann durch einen äußeren Impuls von dem einen auf den anderen geschaltet werden. Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung wechselt der Stromleitungspfad durch den Flip-Flop 30, wenn die Hinterkante jeder Tafel S die bearbeitete Kante der Öffnung 14 freigibt, und wechselt wieder zurück, wenn die gleiche Hinterkante die bearbeitete Kante der Öffnung 15 freigibt.

In jedem Falle liefert das elektrische Signal aus der jeweiligen Photozelle 24 oder 25 den erforderlichen Impuls für das Schalten des Flip-Flop.

Die Vorrichtung weist erfindungsgemäß ferner einen Tachodynamo 31 auf; der durch den Förderermotor 11 angetrieben wird, sowie eine Ablenkstufe 32, die mit dem Tachodynamo verbunden ist und durch den Flip-Flop gesteuert wird. Der Tachodynamo erzeugt eine der Fördergeschwindigkeit proportionale Span-

nung. Während des Intervalls, während welchem die Hinterkante einer Tafel sich zwischen den bearbeiteten Kanten der Öffnungen 14 und 15 bewegt, steigt die Ausgangsspannung der Ablenkstufe an, sobald die Hinterkante die Kante der Öffnung 14 freigibt, und bricht zusammen, sobald die Tafel die Kante der Öffnung 15 freigibt. Die dargestellte Ablenkstufe umfaßt eine Triode 33, deren Anode mit dem Tachodynamo 31 über einen Widerstand 34 verbunden ist und deren Kathode direkt geerdet ist. Das Gitter der Triode ist mit einer positiven Spannungsquelle über einen verhältnismäßig hohen Widerstand 35 und mit dem Flip-Hop über einen Kondensator 36 verbunden. Ein Kondensator 37 ist zum Anoden-Kathoden-Stromkreis der Triode parallel geschaltet. Normalerweise wird dem Gitter über den Widerstand 35 eine positive Spannung zugeführt, so daß die Triode leitend und der Kondensator 37 entladen ist. Kippt ein Signal von der Photozelle 24 den bistabilen Multivibrator, überträgt letzterer eine negative Spannung über den Kondensator 36 auf das Gitter, so daß die Triode gesperrt wird und der Tachodynamo 31 den Kondensator 37 über den Widerstand 34 auflädt. Diese Spannung wird einem Verstärker 38 eines Oszilloskops 39 an sich bekannter Art zugeführt.

Das Oszilloskop weist eine Kathodenstrahlröhre 42 auf, mit deren Horizontalablenkplatten der Verstärker 38 verbunden ist. Auf der rechten Seite der Röhre wird in dem Augenblick, in welchem die Hinterkante der Tafel S die bearbeitete Kante der Öffnung 14 freigibt, also sobald die Spannung am Kondensator 37 zu steigen beginnt, der Elektronenstrahl horizontal und der Tafelgeschwindigkeit proportional so lange abgelenkt, bis die Hinterkante die bearbeitete Kante der Öffnung 15 freigibt. Die erhaltene Leuchtspur hat, unabhängig von der Tafelgeschwindigkeit, immer die gleiche Länge. Das Oszilloskop weist ferner einen Vertikalablenkverstärker 43 auf, der mit der Photozelle 26 und mit den Vertikalablenkplatten der Kathodenstrahlröhre verbunden ist. Wenn die Photozelle 26 ein Signal überträgt, wenn die Vorderkante einer Tafel die bearbeitete Kante der Öffnung 16 bedeckt, gibt der Verstärker 43 ein Vertikalablenksignal an die Kathodenstrahlröhre ab. Wenn die Tafel von zulässiger Länge ist, wird durch das Vertikalablenksignal der waagerechte Elektronenstrahl über die Fläche der Röhre nach oben abgelenkt und erscheint als Spitze in der Leuchtspur. Wenn die Tafel zu lang oder zu kurz ist, ist kein Vertikalablenksignal sichtbar.

F i g. 2 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform der von der Kathodenstrahlröhre getragenen Lehre 44 zur sichtbaren Darstellung der Tafellängenmessungen. Die Lehre trägt eine mit Gradeinteilungen versehene Skala 45, auf der die Soll-Länge der Tafel bei 46 angegeben ist. Die Skala 45 wird in ihrer Länge über den tatsächlichen Abstand zwischen den bearbeiteten Kanten der Öffnungen 14 und 15 in geeigneter Weise vergrößert, jedoch bleiben alle Abmessungen proportional. Der waagerechte Strahl der Kathodenstrahlröhre ist als zur Skala parallele Leuchtspur 47 siehtbar, während die Spitze bei 48 sichtbar ist. Das Oszilloskop weist Horizontalverstärkungs- und Nullregler 49 und 50 üblicher Art auf, die mit dem Verstärker 38 verbunden sind. Diese Regler können so eingestellt werden, daß die Länge und der Ausgangspunkt der Leuchtspur 47 so geregelt werden, daß die Leuchtspur mit der Skala 45 übereinstimmt. In ähnlicher Weise sind Vertikalablenkverstärkungs- und Nullregler 51 und 52 mit dem Verstärker 43 verbunden. Diese letzterwähnten Regler können zur Regelung der Höhe der Spitze 48 und der vertikalen Lage der Leuchtspur 47 zur Skala 45 verstellt werden.

F i g. 3 zeigt in schematischer Darstellung eine andere Ausführungsform, bei welcher der Meßbereich breiter ist als der Toleranzbereich. Zur Vereinfachung der Darstellung sind der Förderer, der Abweiser, der Tachodynamo und die Lichtquelle weggelassen, welche Teile jedoch, wie in F i g. 1 gezeigt, angeordnet werden können.

Zusätzlich zu den Öffnungen 14 und 15 und den Photozellen 24 und 25, welche den Toleranzbereich begrenzen, weist der bewegliche Block 18 α Öffnungen 60 und 61 und entsprechende Photozellen 62 und 63 auf, welche den Meßbereich begrenzen. Die letzteren Öffnungen und Photozellen sind außerhalb der erstgenannten vorgesehen und begrenzen einen Bereich von beliebiger gewünschter Länge. Die Photozellen 62 und 63 sind mit dem Flip-Flop 30 verbunden und geben für dessen Betätigung Signale in der gleichen Weise ab wie die Photozellen 24 und 25 bei der Ausführungsform nach Fig. 1. Der Flip-Flop steuert in der gleichen Weise die Ablenkstufe 32, der einen Anstieg der Eingangsspannung zum Horizontalablenkverstärker 38 hervorruft, welcher seinerseits eine Spannung zur Erzeugung eines horizontalen Strahls in der Kathodenstrahlröhre 42 liefert, jedoch stellt die Leuchtspur 47 a dieses Strahls nun den erweiterten Meßbereich dar. Die Photozelle 26 ist mit dem Vertikalablenkverstärker 43 über einen Pufferverstärker 64 verbunden, um eine Spitze 48 a zu erzeugen, wenn die Vorderkante der jeweiligen Tafel die Öffnung 16 bedeckt, wie bei der erstbeschriebenen Ausführungsform. Die Photozellen 24 und 25 sind jedoch mit dem Vertikalablenkverstärker 43 ha diesem Falle über Pufferverstärker 65 und 66 verbunden, um zusätzliche Spitzen 67 auf der Leuchtspur 47 a zu erzeugen, wenn die Hinterkante einer Tafel die Öffnungen 14 und 15 freigibt. Diese zusätzlichen Spitzen stellen die Lage des Toleranzbereiches auf der Leuchtspur 47 a dar, so daß die Lage der Spitze 48 α die Tafellänge direkt im Verhältnis zum Toleranzbereich zeigt. Gegebenenfalls kann die Kathodenstrahlröhre eine Lehre mit einer Skala tragen, die mit einer Gradeinteilung versehen ist, wie bei der ersten Ausführungsform.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur photoelektrischen Längenmessung von in kurzen Abständen hintereinander auf einem Förderband transportierten Werkstücken, bei der parallel zum Fortbewegungsweg der Werkstücke drei Photozellen angeordnet sind, von denen, in Fortbewegungsrichtung gesehen, jeweils die beiden ersten Zellen bei Freigabe ihrer Strahlengänge durch eine Werkstückshinterkante und die dritte Zelle bei Beschattung ihres Strahlenwegs durch eine Werkstücksvorderkante ein Signal an eine Sortiervorrichtung abgeben, dadurch gekennzeichnet, daß die Signale der Zellen (24,25) zusätzlich über eine Schalteinrichtung (30) eine proportional zur Laufgeschwindigkeit des Förderbandes erzeugte und über eine Ablenkstufe (32) an die Horizontalablenkplatten einer Kathodenstrahlröhre (42) gegebene Spannung steuern, indem die horizontale Ablenkung des Kathodenstrahles durch das

Signal der ersten Zelle (24) ausgelöst und durch das Signal der zweiten Zelle (25) beendet wird, und daß das Signal der dritten Zelle (26) auf die Vertikalablenkplatten der Röhre wirkt.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten, den Meßbereich festlegenden Zellen (24, 25) in einem Abstand angeordnet sind, der in an sich bekannter Weise einer vorgegebenen Längentoleranz für die Werkstücke (5) entspricht (Fig. 1).

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden ersten, den Toleranzbereich festlegenden Zellen (24,25) zwischen zwei weiteren, den Meßbereich festlegenden Zellen (62, 63) angeordnet sind und ebenfalls an

10

die Vertikalplatten der Kathodenstrahlröhre (42) angeschlossen sind, während die Horizontalablenkung von den beiden, den Meßbereich festlegenden Zellen gesteuert wird.

4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schalteinrichtung (30) ein elektronischer Schaltkreis, beispielsweise ein Flip-Flop-Kreis, vorgesehen ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 950 094, 971755;
britische Patentschriften Nr. 712733, 723 822, 480;

USA.-Patentschriften Nr. 1998 950, 2 033 645;
Elektronische Rundschau, 1955, Heft 4, S. 134.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 659/156 8.66 © Bundesdruckerei Berlin