DE1940476A1

DE1940476A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Richten und Untersuchen von Werkstuecken

Info

Publication number: DE1940476A1
Application number: DE19691940476
Authority: DE
Inventors: Mandula Jun Joseph Michael
Original assignee: Republic Steel Corp
Current assignee: Republic Steel Corp
Priority date: 1968-08-09
Filing date: 1969-08-08
Publication date: 1970-02-19
Also published as: GB1283586A; US3568485A; FR2015382A1

Description

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REPUBLIC STEEL CORPORATION Cleveland/Ohio/USA

Verfahren und Vorrichtung zum Richten und Untersuchen von

Werkstücken·

Die Erfindung bezieht sich auf die Herstellung und die Inspektion von Werkstücken und befaßt sich insbesondere mit einem Verfahren und einer Vorrichtung zum Richten und Inspizieren von Werkstücken.

Zerstörungsfreie Fehlerermittlungssysteme, wie sie für die Herstellung von Stangen- oder Stabwalzgut nahtgeschweißte Rohre, etc. Anwendung finden, sind bereits konstruiert worden. Ein solches Inspektionsverfahren ist in der US-Patentschrift 3,263,809 beschrieben worden.

Die in dieser Patentschrift beschriebene Vorrichtung arbeitet mit einem Fühlerkopf» welcher elektrisch das Vorhandensein und das Ausmaß von Rissen, Sprüngen oder der-

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gleichen im Werkstück ermittelt, eine Markierungsvorrichtung ist vorgesehen, um die Riße zu markieren. Zur .richtigen Betätigung des genannten Systems ist es notwendig, daß der Meßfiiülerkopf für die Riße der Vorrichtung in Eingriff mit dem Umfang des zu inspizierenden Werk- _Stückes gebracht wird.

Die US-Patentschrift 3,623,809 beschreibt ein System zum Untersuchen von Werkstücken und zum Klassifizieren der Werkstücke in "gut, noch zu retten oder Schrott". Bei diesem Syst eis werden die Werkstücke automatisch von einem Vorratsstapel genoaaaen, _vlängs der Inspektioiis- und MarMerisngsvorriehtung vorgeführt und in eine der genannten Kategorien ,klassifiziert. Das offenbarte System ermöglicht eine volle

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Λ ■'■■■■' .- 2 - ^; ...■;■ Inspektion der Werkstücke unabhängig von

Eine Inspektionsvorrichtung muß so konstruiert sein, daß ■ ^ . »_: der Meßfühlerkopf Unregelmässigkeiten im Werkstück korn- --·. ■ pensiert, während Werkstück und Fühlerkopf relativ zueinander bewegt werden. Während die Vorrichtung nach der genannten Patentschrift äusserst erfolgreich und der visuellen Inspektion bei weitem überlegen war, gibt es doch Augenblicke, zu denen Pühlrerkopf und Werkstück sich voneinander trennen, was dazu führt, daß Riße teilweise oder völlig übersehen werden. Es gibt auch die Möglichkeit, wo ünregelmässigkeiten eines Werkstückes so groß sind, daß der "schwimmende" Träger des Fühlerkopfes die ünregelmässigkeiten nicht kompensieren kann, wobei eine Beschädigung am Meßkopf hervorge-r rufen kann.

Bei Werkstücken, die nach den Walznonnen als "gerade" bezeichnet werden, ist es möglich, daß die Werkstücke eine Krümmung bzw. Wölbung bis zu 6 mm 0/4") auf 1,5m Länge ( 5 Fuß) aufweisen. Ünregelmässigkeiten dieser Größe rufen die genannten Probleme der übersehenen Riße sowie Beschädigungen am Meßkopf hervor.

Weiterhin waren vorher vorgeschlagene Systeme von erheblichen physikalischen Abmessungen und dazu noch teuer. Bei Produktionseinrichtungen für kleine Menge fehlte somit oft der Werkstoff raum, Kapital oder beides, um solche Systeme zu installieren} in vielen Fällen hat man sich auf die visuelle Inspektion verlassen.

Erfindungsgemäß ist eine Vorrichtung vorgesehen, um Riße in einem länglichen Werkstück festzustellen; diese besteht aus einer Vielzahl von durch eine Rahmenkonstruktion gelagerten Elementen, die längs einer Laufbahn des Werkstückes angeordnet sind, wobei diese Elemente in Eingriff mit einem Werkstück, kommen, das sich längs der Bahn bewegrt, wodtirch aufeinanderfolgende Stellen auf diesem Werkstück erfaßt und

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längs einer Linie gerichtet werden und diese Stellen gegen seitliche Bewegung zurückgehalten werden; auch sind Fehlermeßeinrichtungen vorgesehen, die ein Fehlermeßelement aufweisen, welches in der Nähe dieser Linie angeordnet ist.

Weiterhin wird erfindungsgemäß ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Ermitteln von Fehlern in stangenartigen Gegenständen unabhängig von den Unregelmässigkeiten in der Form vorgeschlagen, wobei das Werkstück längs einer Laufbahn an einer Fehlermeßstelle vorbeigeführt wird und aufeinanderfolgende Stellen auf dem Gegenstand zur Bewegung längs einer Linie an der Meßstelle vorbei unabhängig von Unregelmässigkeiten im Werkstück gezwungen werden, die leicht seitlich gegenüber dieser Linie verschoben bzw. versetzt werden.

Nach einer Ausführungsform der Erfindung ist die Meß- und Markiervorrichtung integral mit der Produktionsmaschinerie ausgebildet, so daß hergestellte Werkzeuge untersucht und in geeigneter Weise im Verlauf der Produktion markiert werden können. Hierdurch wird der Anteil der notwendigen

ein
visuellen Inspektion auf/Minimum herabgesetzt. Zusätzlich werden Fehler, die im allgemeinen durch die visuelle Inspektion nicht zu entdecken sind, ermittelt und erfindungsgemäß durch die Vorrichtung bei minimaler Werkstattfläche und relativ geringer Kapitalausstattung gemessen. '

Die Erfindung soll erläutert und beschrieben werden im Zusammenhang mit der Herstellung von Stab- oder Stangenware und insbesondere im Zusammenhang mit einer Stangenrichtmaschine mit Rollen, die eine runde Stange richten, während sie die Stangen vorführen und längs einer Bewegungsbahn durch die Maschine drehen. Die Fehlerermittlungsvorrichtung nach der Erfindung umfaßt einen Fühlerkopf, der längs der Bewegungsbahn unmittelbar benachbart den letzten Rollen ist. Ein Werkstück wird durch den Fühlerkopf erfaßt, kurz bevor es aus diesen Rollen austritt. Dies ermöglicht es, daß der Fühler- oder Meßkopf an. Stellen positioniert wird, die

relativ stabil sind, selbst wenn der Teil der Stange, der aui den Rollen noch nicht ausgetreten ist, gekrümmt oder gebogen

Der Meßkopf ist auf dem Rahmen der Richtmaschine gelagert und ist einem Betätiger zugeordnet, der den Meß- oder Ftthlerkopf in und ausser Eingriff mit einem Werkstück bewegt. Eine Werkstückmarkierungsanordnung oder ein Markierer ist in der Nähe des PUhlerkopfes gelagert. Markierer und Fühlerkopf sind durch geeignete Regeleinrichtungen einander zugeordnet. Durch den Fühler- oder Meßkopf ermittelte Fehler sorgen dafür, daß die Regelvorrichtung den Markierer betätigt, wodurch in zweckmässiger Weise der Fehler markiert wird.

Weiterhin kann der Fühler- oder Meßkopf durch eine Trägeranordnung getragen werden, die die Entfernung des Kopfes und Markierers während des Aufbaues der Maschine ermöglicht. Die Trägeranordnung ermöglicht auch eine Verstellung der Position des Fühler- oder Meßkopfes zur Kompensierung von Rohware unterschiedlicher Abmessungen.

Der Fühler- oder Meßkopf ist auf einem Trägerarm kardan gelagert und der Arm selbst ist um die unter Abstand zum Kopf liegende Achse drehbar. Aufgrund dieser Lagerung des Heß- oder Fühlerkopfes; läuft dieser auf der Oberfläche des Werkstückes. Die Richteinrichtung nach der Erfindung begrenzt das Ausmaß der Unregelmässigkeiten in der Stange, so daß diese unwirksam bei der Freigabe des Meßkopfes von der Oberfläche der Stange ist. Ein Kippen des Werkstückes relativ zum Meßkopf ist minimal aufgrund der unmittelbaren Nähe von Rollen und Meßkopf· Aufgrund der Lagerungskonstruktion für den Meßkopf, das Richten der Stange und die Verhinderung eines Kippens kann die Oberfläche der Stange sich relativ zum Kopf in einer Richtung quer zur Werkstticklaufbahn bewegen.

Bei einigen Installationen kann es notwendig werden, eine Führungsrolle vorzusehen, die im Abstand längs der Bewegungs-

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bahn des Werkstückes vom Meßkopf angeordnet ist. Sie Führungsrolle wird wirksam, um das Werkstück zu erfassen und dämpft jede Neigung des Werkstückes zum Kippen, da das hintere Ende des Werkstückes aus den Richtrollen benachbart dem Meßkopf austritt. Darüberhinaus hindert die Führungsrolle die Stangen daran, den Kopf zu beschädigen, wenn ein Ausrolltisch benachbart der Maschine nicht richtig positioniert sein sollte.

Beispielsweise Ausführungsformen der Erfindung sollen nun anhand der beiliegenden Zeichnungen näher erläutert werden, in denen fig. 1 eine Draufsicht auf eine Torrichtung zum. Richten und Untersuchen von Werkstücken nach der Erfindung zeigt;

Fig. 1 a ist ein schematische Darstellung elektrischer und pneumatischer Kreise, die einen Teil der Vorrichtung nach Fig. bilden;

Fig. 2 ist eine schematische Darstellung eines Teils der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 3 ist eine Darstellung der Fehlerermittlungsanrdnung, die einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 bildet; Fig. 4- ist ein Schnitt durch die Anordnung der Flg. 3 längs der Linie 4-4 in dieser Figur;

Fig. 5 ist eine Darstellung einer Fehlermarkierungsanordnung, die einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 1 bildet; Fig 6. ist eine Darstellung von Werkstück Meß- oder Fühlereleaenten in Richtung 6-6 in Fig. 2 gesehen.

Fig. 1 zeigt eine Vorrichtung 10 zum Richten und Untersuchen eines Werkstückes W, weiches sich längs einer Laufbahn P bewegt, die durch die Pfeile in Fig. 1 dargestellt ist. Das Werkstück W kann von beliebiger geeigneter Gestalt sein, es kann sich beispielsweise um ein Rohr, Rohrlängen, etc. handeln, Darstellung und Beschreibung erfolgen doch anhand zylinderischen Stangenwalzgutes.

Die Vorrichtung 10 umfaßt einen Rah»en F in schwerer Konstruktion. Der Rahmen F trägt Antriebsrollen 11* 12 und jeweils zugeordnete Losrollen 13, H. Die Rollenpaare 11, 13;

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12, 14 sind jeweils unter Abstand zueinander längs der Werksttickbahn P angeordnet. Eine Druckrolle 15 ist längs der Bahn und zwischen den Rollenpaaren vorgesehen.

Die Rollenpaare 11, 13? 12, 14 führen das Werkstück W durch die Vorrichtung 10 und drehen die Werkstücke um ihre Längsachse, während das Werkstück noch vorgeschoben wird. Die Richtrolle 15 erfaßt das Werkstück W zwischen den Rollenpaaren und richtet das Werkstück,während es vorgeschoben wird. Konstruktion und Ausbildung der Rollen selbst sind von üblicher Art und sind somit nur schematisch angedeutet.

Tritt das Werkstück W aus den Rollen 12, 14 aus, so läuft es durch eine Inspektionsstation S. Das Werkstück läuft dann unter einer Führungsrolle 20 a einer Führungsrollenanordnung 20 durch. Die Anordnung 20 ist am Austragsende der Vorrichtung angeschlossen. Die Anordnung 20 führt das Werkstück W auf den Ausrolltisch 21, der das gerichtete Werkstück W von der Vorrichtung fortbewegt. Der Ausrolltisch 21 ist nach der Darstellung mit einer Vielzahl von angetriebenen Rollen ausgestattet, von denen zwei 22, 23 schematisch in Fig. 1 angegeben sind·

Es soll darauf hingewiesen werden, daß die Rollen 12, 14 nachfolgende Stellen am Werkstück W längs einer im wesentlichen geraden Linie in der Nähe der Stelle führen, an der das Werkstück aus diesen austritt, unabhängig von ünregelmässigkeiten im Werkstück selbst. Insbesondere wird das Werkstück durch die Rollen erfaßt und das Werkstück wird an Stellen in der Nähe dieser Rollen gegen Bewegung seitlich von der Bewegungslinie selbst durch die Stellen auf dem Werkstück gehalten, die von den Rollen fortliegen und versuchen könnten, wesentliche Entfernungen seitlich jsur Bewegungsbahn in der Bewegung zu durchmessen.

Ein Fehlerermittlungs- und ITarkierungssyetem 25 ist sciieaatiach in Fig. 1 an der Inapektionsetation S dargestellt.

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Das System 25 ermittelt und markiert Fehler im Werkstück W, während dieses durch die Vorrichtung läuft. Das System umfaßt einen Fehlermeßkopf H, eine Markierungsanordnung oder einen Markierer M und einen Regelkreis C, der die Arbeitsweise des Systems 25 nach Fig. 1a steuert.

Der Fehlermeßkopf H und der Markierer M sind jeweils zur Schalt- oder Indexbewegung relativ zur Laufbahn des Werkstückes W konstruiert. So wird ein einen Riß feststellendes Element des Meß- oder Fühlerkopfes H in enger Nachbarschaft mit der Oberfläche des Werkstückes gebracht und wird von der Bewegungsbahn fortverschoben, wenn ein Werkstück nicht vorhanden ist. In ähnlicher Weise wird ein Markierungselement des Markieres M in seine und aus seinen WerkstÜckmarkierungsstellungen bewegt.

Die Anordnungen einschließlich des Kopfes H und des Markierers M sollen jetzt genauer beschrieben werden. Die Anordnungen werden pneumatisch durch solenoid_^eregelte Luftventile V1, V2 betätigt. Wenn also das Solenoidventil V1 erregt wird, wird der Kopf H in eine Stellung geschaltet, in der eine Ermittlung von Fehlern im Werkstück möglich wird und, wenn ein Solenoidventil V2 erregt wird, wird der Markierer M zur Markierung des Werkstückes fortgeschaltet.

Wie in Fig. 1a dargestellt, ist der Kopf H elektrisch mit dem Kreis C verbunden. Der Kopf H sorgt für Eingangssignale zum Kreis 0 in Abhängigkeit vom Vorhandensein von Fehlern in den Werkstücken. Die Signale vom Kopf H werden an einen Oszillator O übertragen, der wiederum ein verstärktes Signal an eine Regeleinheit, TJ überträgt. Die Regeleinheit U umfaßt einen Schaltkreis zum Erzeugen eines Ausgaqgsignals in Abhängigkeit von Fehlersignaren aus dem Oszillator 0. Das Ventil V2 ist quer zu einem Ausgangskreis 24 der Regeleinheit angeschlossen und das Ventil V2 ist erregt, um eine Markierung des Werkstückes herbeizuführen, wenn ein Fehlersignal von der Einheit tJ empfangen wird.

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- : ■■■■'.. -β - '■.■■ : ■; ^: '.-.'■ Die Schaltung in der Regeleinheit ist durch einen Regelkasten B mit einer geeigneten Stromquelle verbunden. Der Regelkasten B umfaßt geeignete Schalter, die eine manuelle oder automatische Betätigung des Systems 25 ermöglichen sowie einen Ein/Aus-Regelschalter für das System 25.

Die Konstruktionsdetails für den Kasten B können von beliebiger geeigneter Art sein und werden daher nicht genau beschrieben. Der Schaltkasten B und der Oszillator O sind auf dem Rahmen der Vorrichtung 10 angeordnet und die Regeleinheit wird vorzugsweise in der Nähe der Vorrichtung 10, wie in Pig. 1 dargestellt, positioniert.

Der Kopf H wird nur dann in Eingriff mit dem Werkstück W bewegt, wenn ein Teil des Werkstückes W sich in der Station S befindet. Somit wird das Ventil V1 in Reihe zu den Schaltern S1, S2 gelegt, deren Kontakte padelartige Meßfühler 26a, 26b sind, die längs der Bewegungsbahn des Werkstückes, Fig. 6, angeordnet sind. Tritt das Werkstück aus den Rollen 12, H aus und kommt es in Eingriff mit den Meßfühlern 26a, 26b, so werden die Schalter S 1, S2 geschlossen und vervollständigen so den Erregerkreis für das Ventil V1; der Meßkopf H wird in Eingriff mit dem Werkstück gebracht. ν

Fach einer bevorzugten Ausführungsform enthält der Kasten B nicht dargestellte Schalter, die eine Handregelung des Kopfes H und des Markierers M zum Aufbau der Vorrichtung ermöglichen. Der Handregelschalter für den Kopf H ist Leitern 27a, 27b zugeordnet, die einen Erregerkreis für das Ventil V 1 erstellen, wenn die Schalter S1, S2 offen sind. Der Regelschalter für den Markierer M ist mit dem Ventil V2 durch Leiter 28a, 28 b verbunden, so daß der Markierer M in Abwesenheit dnes Ausgangssignals aus der Einheit U schaltbar ist.

Nach Pig. 2 werden Kopf H und Markierer M über dem Werkstück W mittels einer Tragkonstruktion 30 gelagert. Die Tragkonstruktion 30 umfaßt einen Körper 31, der am Rahmen P über geeignete Befestigungseinrichtungen festgelegt ist. Ein Distanzelement 31 a mit der Gestalt eines umgekehrten recht-

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eckigen U ist an einem Ende des Körpers 31 befestigt, welches vom Rahmen F gegen die Bewegungsbahn 1? vorsteht.

Ein Träger 53 ist an das Distanzelement 51a angeklemmt. Der Träger 53 umfaßt eine Klemme 54 sowie einen Trägerarm 35, welcher sich parallel zur Bahn P erstreckt* Heßkopf H und Markierer M sind nahe dem vorstehenden Ende des Trägerarmes 55 gelagert. Das Distanzelement 31a ist länger als die Klemmvorrichtung 54 und breit, um ein Verstellen der Lage der Klemmeinrichtung längs des Distanzelementes zu ermöglichen. Nach der bevorzugten Ausführungsform ist das aus Bakelit oder einem ihnliehen Material zusammengesetzte Distanzelement leicht federnd und verschleißfest ausgebildet.

Der Fehlermeßkopf H umfaßt eine Heßspule oder eine Element 36, das sich in der Nähe des Kopfes des Werkstückes W positionieren läßt. Die Spule 56 wird von einem Körper 37 getragen, so daß die Spule in der Nähe des Werkstückes W an einer Stelle auf der Bahn P positioniert ist, die unmittelbar benachbart der Stelle ist, an der das Werkstück W aus den Rollen 12, H austritt. Die Spule 36 ist von einer Gelenkarmanordnung 40 getragen, die zwischen dem Ende des Trägerarmes 55 und dem Element 56 sich erstreckt. V

Die Ventile VI, V 2 sind am Rahmen P ein kleines Stück von der Bewegungsbahn P dort angeschlossen. Bach der bevorzugten Ausführungsform bilden die Ventile V 1, V2 einen Teil der Anordnung, der ein handbetätigtes Regelventil V5 umfaßt, welches verstellbar ist* um den gewünschten Luftdruck an die Ventile Vt₁ V2 zu geben. Die elektrische Verdrahtung und die Luftschläuche, die zwischen den verschiedenen Elementen des Systems 25 sich erstrecken, sind vorzugsweise flexibel und ermöglichen die Entfernung von Trägerarm 55, Kopf H und Markierer M vom Körper Aus Gründen der Klarheit sind nur Endteile einiger der Verdrahtungs- und Luftschläuche in Pig. 2 dargestellt.

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Die Kopfanordnung H einschließlich der Anordnung 40 und des Elementes 36 sind in Pig. 3 und 4 dargestellt. Die Anordnung 40 umfaßt ein geschlossenes Gleitlager 50, welches um einen zylinderischen Wellenteil 51 des Trägerarmes 35 angeordnet ist. Das Lager 50 ist frei relativ zur Welle 51 drehbar. ,Ein Paar von Armen 52, 53 verbinden das Lager 50 mit der Kardanaufhängung 54. Die Kardanaufhängung 54 trägt den Körper 37 so wie das Element 36.

Der Arm 52 umfaßt ein Hülsenelement 55« das am Lager 50 befestigt ist sowie ein Element 56, welches teleskopartig in der Hülse 55 aufgenommen ist. Im Element 56 sind eine Vielzahl von nicht dargestellten öffnungen, vorgesehen, die über seine Länge in Längsrichtung unter Abstand angeordnet sind. Die Hülse 55 umfaßt eine nicht dargestellte öffnung, die sich bezüglich einer gewählten öffnung im Element 56 ausrichten läßt. Sin Befestigungselement 57 erstreckt sich durch die ausgeriehteten öffnungen und legt Hülse 55 und Element 56 gegeneinander fest. So kann die Länge des Armes 52 eingestellt werden, um die Position des Elementes 36 relativ zum Trägerarm 35 zu ändern.

Das andere Ende des Elementes 56 umfaßt einen plattenartigen Teil 60 mit einem Paar nach unten weisender Ansätze 60a, die auf beiden Seiten des Armes 53 vorgesehen sind. Ein Gelenkstift 61 erstreckt sich durch öffnungen in den Ansätzen 60a und im Arm 53, so daß der Arm 53 drehbar relativ zur Platte 60 ist. Eine Druckfeder ist zwischen Platte 60 und Element 53 angeordnet. Die Feder 63 drückt normalerweise das Element 53 im Gegenuhrzeigersinn um den Gelenkstift 61 (in Fig. 3 zu sehen).

Die Kardananordnung 54 umfaßt eine ϋ-förmige mit dem Arm 53 verbundene Konsole 65. Jeder Schenkel der Konsole nimmt einen Gelenkstift 66 auf. Die Gelenkstifte 66 lagern drehbar ein im wesentlichen offenes rechteckiges Element 67, so daß das Element 67 drehbar um eine Achse I (fig. 4) ist. Das rechteckige Element 67 lagert die Gelenkstifte 7O₉ die

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fest mit dem Meßelement 36 und drehbar bezüglich des Elementes 67 sind. Das Meßelement 35 ist drehbar, um eine Y-Achse bezüglich des rechteckigen Elementes 67»

Das Fehlermeßelement 36 ist frei drehbar um die X- und Y-Achsen. Der Arm 53 und die Kardananordnung 54 sind um die Z-Achse des Gelenkstiftes 61 drehbar. Das Meßelement 36 ist also universal beweglich und auf dem Werkstück ¥ unabhängig von den Oberflächen Unregelmässigkeiten oder seitlichen Bewegungen des Werkstückes laufen.

Die Anordnung 40 ist gegen den Umfang des Werkstückes durch Betätigung eines Meßfühlerbetätigers 65 in Form eines doppeltwirkenden Zylinders beweglich, der mit einer Druckluftquelle über das Ventil V1 verbunden ist. Das Betätigungselement 75 umfaßt eine Kolbenstange 76, die fest an einer am Lager 50 festen Öse 77 sitzt. Wird das Ventil VI erregt, so wird Druckluft in den Meßfühlerbetätiger eingeführt und der Kolben 75A wird nach links entsprechend Fig. 5 bewegt. Die Öse 77 und die ,Meßkopf anordnung H werden im Gegeiluhrzeigersinn nach Fig. gedreht, so daß das Element 36 in Eingriff mit dem Werkstück W bewegt wird. Eine von der Öse oder dem Ohr 77 getragene Anschlagsschraube 80 greift gegen eine Anschlagsfläche 81 auf dem Trägerarm 35 und begrenzt die Bewegung des Meßelementes gegen das Werkstück. Die Anschlagsschraube 80 wird so verstellt, daß die die Anordnung 40 und das Element 36 in Eingriff mit dem Werkstück'W drückende Kraft ausreicht, um zu einer leichten Kompression der Feder 62 zu führen. Ist die Feder leicht zusammengepreßt, so wird der Körper 37 in Eingriff mit dem Werkstück W selbst dann gehalten, wenn das Werkstück eine Biegung oder Abwinkelung enthalten soll, welches die Oberfläche des Werkstückes nach unten vom Element 36 bewegen würde.

Wird das Ventil Vt entregt, so wird Druckluft zum Betätiger 75 geführt und bewegt den Kolben 75A nach rechts (Fig. 3). Das Meßelement 36 wird so vom Werkstück fortverschoben. Luftleitungen zum Betätiger 75 umfassen verstellbare Drosselventile 82, 83, die die'Bewegungsgröße des Kopfes H gegen

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- 12 das Werkstück -zu-und von diesem fort regeln.

Die Meßkopfanrodnung H ist verstellbar, um mit Werkstücken verschiedenen Durchmessers zusammenzuarbeiten. Wie vorher bereits erwähnt, kann die Klemmeinrichtung 34 längs des Distanzelementes 31a verschoben werden. Zusätzlich durch Lösen der Schraube 57 und durch teleskopartige Bewegung des Elementes 56 in die Hülse 55 und aus dieser die Er-

Streckung des Trägerarmes 52 variiert werden. Die Anschlagschraube 80 ist auch relativ zum Ohr 77 verstellbar und kompensiert Unterschiede im Durchmesser der Werkstücke.

Die Markierungsanordnung M ist in Pig. 5 dargestellt und umfaßt einen Motor 84. Ein Klemmring 85 ist durch den Motor 84 getragen. Der Ring 85 umfaßt Zapfenlager 86, die an diametral sich gegenüber liegenden Stellen nach aussen sich erstrecken. Die ZapSnlager 86 greif&en in Träger 87, die gegen den Trägerarm 35 festgelegt sind. Die Zapfen, der Ring und die Träger 87 sind so konstruiert, daß der Motor 84 um die Achse der Zapfen 86 drehbar ist.

Der Motor besitzt eine Abtriebswelle 90 mit einer an einem Ende befestigten Schneideinrichtung 92. Die oberen Hälften von Welle und Schneideinrichtung 90, 92 sind in Pig. 5 der Sicht durch eine halbkreisförmige GehäuseVerlängerung 91 verdeckt. Der Motor 8# wird kontinuierlich während der Betätigung des Systems 85 betrieben und, wenn der Motor nach Pig. 5 im Gegenuhrzeigersinn um die Zapfen 86 gedreht wird, greift die Schneideinrichtung 92 gegen die Markierungen und das Werkstück.

Der Motor wird um die Zapfen durch ein Motorbetätigungsglied 93 gedreht. Das Motorbetätigungsglied 93 ist mit einem Motorarm 94 verbunden, welches vom Trägerarm 35 im wesentlichen parallel zur Motorwelle 90 sich erstreckt. Der Motorarm 94 ist mit dem Trägerann 35 durch einen Schwenkzapfen 95 verbunden. Der Motorarm 94 hält das Motorbetätigungsglied 93 in einer Lage zum Eingriff mit der Ge-

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häuseverlängerung 91.

Eine Federanordnung 96 erstreckt sich zwischen die Gehäuseverlängerung 91 und dem Motorann 94 und liefert eine Vorspannkraft, die die GehäuseVerlängerung gegen das Motorbetätigungsglied 93 drückt. Die Federanordnung umfaßt eine schraubenförmige Druckfeder 100 und eine Verbindungsstange 101. Die Verbindungsstange 101 erstreckt sich von einem Bügel oder Gabelkopf 102 auf der Gehäuseverlängerung 91 und durch eine Öffnung im Motorarm 94. Schraubbefestigungselemente 103 am Ende der Stange 101 halten die Feder 100 in Kompression gegen den Arm 94, so daß der Motor 84 und die Gehäuseverlängerung 91 nach oben in ihre in Fig. 5 gezeigten Stellungen vorgespannt werden.

Wird das Ventil V2 erregt, so wird das Motorbetätigungaglied 93 mit Druckluft versorgt und der Kolben 93a des Betätigungsgliedes bewegt die Schneideinrichtung 92, den Motor und das Gehäuse ua die Zapfen 86. Die Schneideinrichtung 92 greift gegen das Werkstück W und markiert dessen Oberfläche.

Nach der bevorzugten Ausführungsform ist die Gehäuseverlgjagerung 91 mit einer Masse stoßdämpfenden Materials 91 versehen wie gestrichelt in Fig. 5 dargestellt. Das Material 91 greift gegen den Kolben 93a, so daß unerwünschte Stoßbelastungen auf der Schneideinrichtung vermieden werden. Das Betätigungsglleä 93 ist so konstruiert, daß, sobald das Ventil V2 entregt ist, die Federanordnung 96 den Motor, Schneideinrichtung und Gehäuse in die in Fig. 5 gezeigte Stellung zurückstellt.

Die Markierungsanordnung H ist in Anpassung an Werkstücke unterschiedlichen Durchmessers verstellbar. Die Anordnung M umfaßt ein Gestänge 110 zum Indern der Winkellage des Trägers 94 bezüglich des Trägerarms 35. Das Gestänge 110 umfaßt eine Stellsehraube 111, die in einem Stehlager 112 gelagert ist, welches mit dem Trägerarm 35 verbunden ist. Eine Scnr&iibV buchse 113 umgibt die Schraube 111. Ein Verbindungsgestäiage 114 ist am Hotorarm 94 an einem Ende und an der Buchse 113 am anderen Sude durch ein geeignetes Lager 116 der ladstangen-

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art befestigt. Ein Knopf 117 ist mit der Schraube 111 verbunden. Während der Knopf 117 von Hand gedreht wird, bewegt die Schnecke 111 die Buchse 113 und verändert die Entfernung zwiechen Stehlager 112 und Lager 116. So wird der Motorarm 94 verstellbar um den Schwenkzapfen 95 gedreht, um die Stellbewegung zu kompensieren, streckt sich.die Öffnung im Motorarm 95, die äie Stange 101 aufnimmt, in Längsrichtung des Motorarms 94.

Arbeitsweise

Die Arbeitsweise der Vorrichtung zum Richten und Untersuchen von Gegenständen ist die folgende:

Die Richtrollen 11-15 sind zweckmässig eingestellt, um ein Werkstück gegebener diametraler Abmessungen vorzuschieben und gleichzeitig zu richten. Torzugsweise wird während des Beginns und der ersten wenigen Durchgänge die Klemmeinrichtung 34 gelöst und der Trägerarm 35 einschließlich Kopf H und Markierer M wird aus der beabsichtigten Bewegungsbahn P herausbewegt. Dies geschieht, weil die Laufbahn des Werkstückes nicht vorhersagbar ist und da sonst eine Beschädigung am Systee 95 eintreten könnte. ,

Die Anordnung H und die Mark! erungs anordnung M werden dann auf den Rahmen F positioniert und relativ zur Bewegungsbahn eingestellt. Die Schaltung C wird gegebenenfalls verstellt, um die Arbeitsweise der Markierungseinrichtung M mit dem Meßkopf H zu synchronisieren.

Das Werkstück wird in den Spalt der Rientrollen eingeführt und durch die Maschine durch die Rollen getrieben. Tritt das vordere Ende des Werkstückes aus den Rollen 12, 14 aus, so koBBt das Werkstück nacheinander sit den Meßköpfen 26a, 26b der Schalter Si, S2 in Eingriff oder Kontakt und ecnließt die Schalter. Bine Betätigung beider Schalter S1, S2 erregt das Tentil T1_f wodurch D<rackluft an das Meßfünlerbetätigungsglieä 74 geliefert wird. Der MeSkopf wird dann

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in Eingriff mit dem Umfang des Werkstückes fortgeschaltet.

Nach der bevorzugten Konstruktion trägt jeder H-eßkopf 26 a, 26b eine Nocke 121, die sich mit ihm dreht. Nockenstößel 122 kommen in Eingriff mit.jeder Nocke und sind den Schaltern S1 bzw, S2 zugeordnet. Die Meßköpfe, Nocken und Stößel werden von Schaltergehäusen getragen, die in der Nähe der Bewegungsbahn P angeordnet sind. Befinden sich die Meßköpfe in der gestrichelten Stellung nach Fig. 6, so werden Nocken und Stößel so positioniert, daß die Schalter S1, S2 offen sind. Das Werkstück erfaßt die Meßköpf*- und bewegt sie in Ihre in durchgezogenen Linien gezeigten Stellungen, wodurch das Schließen der Schalter S1, S2 durch Nocken und Stößel herbeigeführt wird» Die Schaltergehäuse 123 werden vorzugsweise mit einem Bauträgerelement F1 verbunden, welches integral mit dem Rahmen P- s. 5¹Ig. 2 und 6 - ausgebildet ist.

Die Enden der Stangen haben oft Grade oder andere TJnregelmässigkeiten, die den Kopf H beschädigen können. Nach der dargestellten Ausführungsform der Erfindung sind die Minier 26a, 26 b so angeordnet, daß das vordere Ende der Stange sich gerade hinter dem Kopf H befindet, wenn der Kopf in eine Stellung zum Ermitteln von Fehlern weitergeschaltet wird. In ähnlicher Weise wird der Kopf H von einer Schiene fortgeschaltet, kurz bevor das nachlaufende Ende den Kopf passiert. So werden kurze Abschnitte an den Enden der Stangen nicht untersucht, um den Kopf H gegen eine Beschädigung von den Enden der Stange zu schützen. Da Fehler unmittelbar benachbart den Enden der Stangen im allgemeinen nicht von sehr großer Wichtigkeit sind, ist das System 25 so konstruiert, daß die Möglichkeit einer Beschädigung am System auf ein Minimum herabgesetzt wird, die Stangen werden jedoch im wesentlichen zu 100 $> inspiziert.

Wie vorher erwähnt, dreht die Torrichtung 10 ,das Werkstück, während das Werkstück längs der laufbahn P vorläuft. Das Element 36 tastet so einen schraubenförmigen Weg längs des Werkstückes ab. Für den¹Fall, daß ein Fehler durch das

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Element 36 ermittelt wird, wird ein Signal an.den Schaltkreis C gegeben, welches seinerseits das Solenoidventil V2 nach einem geeigneten Interval erregt. Wegen der Bewegung' des Werkstückes und des Abstandes zwischen dem Kopf H und der Mar— kierungseinrichtung M umfaßt der Schaltkreis G Elemente zur Verzögerung der Erregung des Ventiles V2, bis der ermittelte Fehler sich benachbart der Markierungseinrichtung befindet.

Eine Erregung des Ventils V2 führt Druckluft in das Betätigungsglied 93 ein und die Schneideinrichtung 92 wird in Eingriff mit dem Werkstück zur Markierung des Fehlers bewegt. Ist ein Ausgangssignal' von der Einheit U nicht mehr vorhanden, wird das Ventil V2 entregt und die Schneiceinrichtuhg von dem Werkstück W durch die Federanordnung 96 fortbewegt.

Das vrlaufende Ende des Werkstückes läuft von der Vorrichtung 10 gegen den Ausrolltisch 21 und erfaßt die Führungsrolle 20a, während es von der Vorrichtung 10 vorgeschoben wird.

Die Führungsrolle 20a wird in einer rahmenartigen Konsole 125 drehbar gelagert, die mit dem Rahmen F der Vorrichtung nach Fig. 2 verbunden ist. Die Drehachse der Führungsrolle 20a liegt in einer horizontalen Ebene und die Konsole 125 ist so konstruiert, daß sie eine vertikale Verstellung dieser Rollenachse ermöglicht. Zusätzlich ist die Rolle 20a horizontal längs der Drehachse beweglich und nimmt irgendeine imregelmässige Bewegung der Schienen auf.

Wenn oft ein Ausrolltisch nicht richtig bezüglich der Vorrichtung 10 ausgerichtet ist, kann das vorlaufende Ende der Schiene bis über den Tisch angehoben werden. Wenn das nachlaufende Ende der Stange von den Rollen in&er Vorrichtung freigegeben wird, neigt das vorlaufende Ende der Stange dazu, auf den Tisch zu fallen und sorgt dafür, daß das nachlaufende Ende der Stange nach oben verkippt. Die Führungsrolle 20a unterbindet diese Kippwirkung und

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hindert ein nachlaufendes Ende einer Stange daran, den Kopf H und die Markierungseinrichtung M in solchen Fällen zu beschädigen. Zusätzlich stabilisiert die Rolle 20a die Stange gegen eine Kipp- oder Wippbewegung während die Stange vorläuft bzw. vorgeschoben wird.

Patentansprüche

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Claims

Pat e nt ans ρ r ü c h e ft. Vorrichtung zum Ermitteln von Eißen oder Sprüngen in einem länglichen Werkstück mit einer Vielzahl von durch eine Rahmenkonstruktion gelagerten Elementen, die längs einer Bewegungsbahn eines Werkstückes angeordnet sind, wobei die Elemente in Eingriff mit einem Werkstück kommen, das sich längs dieser Bahn bewegt und aufeinanderfolgende Stellen auf dem Werkstück längs einer Linie erfaßt und leitet und diese Stellen gegen eine seitliche Bewegung zurückhält, gekennzeichnet durch Pehlerermittlungseinrichtungen mit einem in der Nähe dieser Linie angeordneten Fehlerfühlerelement.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine !Pragkonstruktion für dieses Fühl er el em ent, wobei die Tragkonstruktion ein erstes Element aufweist, das gegen diese Linie hin und von dieser fort beweglich ist und ein Betätigungsglied zum Bewegen dieses Elementes aufweist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Trägerkonstruktion weiterhin ein zweites Element umfaßt, welches drehbar durch das erste Element gelagert ist, und dal eine Schwenkkonstruktion dieses Pühlerelement mit dem zweiten Element verbindet, so daß dieses Element zur Kompensation von Unregelmässigkeiten in diesem Werkstück bewegbar wird.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß diese Schwenkkonstruktion wenigstens" z.T. durch eine kardanisch« Anordnung gebildet ist.
5. Vorrichtung nach einen der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Vorspannungseinrichtungen, die dieses Pühlereleaent gegen eine Fühlemeßstellung bezüglich der Bewegungsbahn drücken. · .
6. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch längs dieser Laufbahn angeordnete fehler- »arkierungseinrichtungen, wobei diese Markierungseinrichtungen wirksa» werden, ua die fehlerstellen zu asarkieren, die durch

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- 19 diese Meßeinrichtungen ermittelt wurden.
7. Torrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung wirksam ist, um ein Signal in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Fehlers in einem Werkstück 25U liefern und weiterhin eine Signalverarbeitungseinrichtung und diese Fehlermarkierungseinrichtung aufweist, wobei die Signalverarbeitungseinrichtung wirksam der Markierungseinrichtung und der Meßeinrichtung zugeordnet ist und wirksam wird, um diese Markierungseinrichtung in Abhängigkeit von einem Signal ~m dieser Meßeinrichtung wirksam werden zu lassen.
8. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlerermittlungseinrichtung aus einer ersten bezüglich der Bewegungsbahn abgelegenen Stellung in eine zweite Fehlerermittlungsstellung in der Rahe dieser Bahn schaltbar ist und weiter ein Betätigungsglied umfaßt, um diese Meßeinrichtung zwischen· diesen Stellungen zu bewegen,
9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß. eine Regeleinrichtung zur Vornahme der Operation des Betätigungsgliedes vorhanden ist, um die Meßeinrichtung aus diesen ersten in diese zweiten Stellungen in Abhängigkeit vom Vorhandensein eines Werkstückes in einer bestimmten Stellung längs dieser Bahn zu schalten.
10. Vorrichtung nach Anspruch 9» dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung ein Werkstückmeßelement umfaßt, welches die Arbeitsweise der Betätigungseinrichtung in Abhängigkeit von der Stellung eines Werkstückes auf dieser Bahn regelt.
11. Vorrichtung nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Regeleinrichtung die Operation der Betätigungseinrichtung vornimmt, um das Meßelement in diese

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erste Stellung zu schalten, wenn ein "nachlauf ej\jdes Ende der Stange eine bestimmte Stellung auf dieser Bahn erreicht-.
12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine mit dem Rahmen an einer Stelle unter Abstand von diesen Elementen verbundene Werkstückführung, wobei die Pührung gegen das Werkstück an dieser Stelle greift und das Werkstück im wesentlichen auf der Bahn, nachdem es an diesen Elementen vorbeigelaufen ist, hält.
13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß diese Vielzahl von Elementen eine Vielzahl von Rollen umfaßt, die durch den Rahmen getragen und längs einer Laufbahn der Stangen,angeordnet sind, wobei diese Rollen in Eingriff mit Stangen kommen, die sich längs der Bahn bewegen und eine Stange , während diese vorgeschoben wird, drehen und richten, wobei wenigstens eine Rolle eine Schiene erfaßt und Stellen auf der Schiene unmittelbar benachbart dieser einen Rolle gegen seitliche Bewegung von dieser Schiene zurückhält, wobei das Fehlermeßelement an einer Stelle in der Nähe der Laufbahn und unmittelbar benachbart einer Eingriffsstelle zwischen wenigstens einer der Rollen und einer Stange getragen ist.
14. Verfahren zum Inspizieren und Untersuchen eines Werkstückes, beispielsweise einer 3JaLz gut stange oder eines Rohrstranges, wobei eine Stange längs einer Laufbahn bewegt wird und die Stange an wenigstens zwei Stellen längs der Bahn unter Bewegung der Stange abgestützt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stange gegen seitliche Bewegung an wenigstens einer dieser Stellen zwangsweise zurückgehalten wird und die Stange auf !fehler in der Nähe einer dieser Stellen, während diese Stange bewegt wird, untersucht wird.
15. Verfahren nach Anspruch 14» dadurch gekennzeichnet,

daß dieser Inspektionsschritt umfaßt: die Schritte der Fehler- · ermittlung in einer Stange an wenigstens einer Stelle und die

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- 21 Markierung der Stellen von ermittelten Fehlern.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche H oder 15» dadurch gekennzeichnet, daß das Vorhandensein einer Stange an dieser einen Stelle ermittelt wird und ein Inspektionselement gegen diese Bahn fortgeschaltet wird.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 Ms 16, dadurch gekennzeichnet, dafl^ das Inspektions- oder Untersuchungselement von dieser Bahn fortgeschaltet wird, wenn eine Stange an dieser Stelle vorbei vorgeschoben wird.
18. Verfahren nach einem der Ansprüche 14 Ms 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Lagerungsschritt das Richten der Stange umfaßt, während diese sich längs der Bahn bewegt, und daß der Inspektions- oder Untersuchungsschritt an gerichteten Teilen der Stange vorgenommen wird.

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