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Vorrichtung zur Durchführung berührungsloser Messungen an einem Meßobjekt
die e Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Durchführung berührungsloser Messungen
an einem Meßobjekt, bei welcher zwischen einem Meßkopf und einer Fläche des Meßobjektes
ein Staudruck erzeugt wird.
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Derartige Meßvorrichtungen werden beispielsweise in Walzwerken benötigt
wo nweder die Positionierung des hergestellten Wa@zproduktes überwacht wird oder
im Falle der Herstellung von Bandwalzstahl die Bandspannung oder ihre Verteilung
in der laufenden Produl-tion gemessen werden soll. Es ist bekannt, pneumatisch arbeitende
Geräte, die nach dem Staudruckverfahren arbeiten, einzusetzen. Dabei erzeugt der
aus einer ortsfest angebrachteIi Düse austretende Luftstrom am Meßobjekt einen Staudruck.
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der gemessen und ausgewertet werden kann, und dessen Größe Aufschluß
über die Entßernung @@@ Meßobjektes von der Düse gibt. Mit derartigen Meßvorrchtungen
@äßt @eh
die Entfernung des Meßobjektes von/einem Bezugspunkt nur
bei verhältnismäßig kleinen Abständen ermitteln. Bei Entfernungen, die größer sind
als 1 mm, ist eine lineare Messung des Abstandes als Funktion des Staudruckes nicht
mehr möglich, so daß das Meßobjekt sehr nahe an die Maßvorrichtung gebracht werden
muß und während der Messung auch keine Schwingb-ewegungen mit größeren Amplituden
ausführen darf. Bei der nachfolgend noch zu erläuternden Messung der Bandspannung
von Walzbändern nüssen Abstände im Bereich von 0 - 20 mm gemessen werden. Dies ist
mit den bekannten nach dem Staudruckverfahren arbeitenden Meßvorrichtungen nicht
ohne aufwendige Zusatzmaßnahmen möglich.
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Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur Durchführung
berührungsloser Messungen zu schaffen, die nach dem Staudruckverfahren arbeitet,
und mit der sich,beispielsweise bei der Abstandsmessung, Abstände im Bereich von
mehreren Zentimetern mühelos mit großer Genauigkeit messen lassen. Diese/Aufgabe
wird bei einer Vorrichtung der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß der an eine Druckleitung angeschlossene udn mit Ausströmöffnungen versehene
Meßkopf in einem fest montierten Gehäuse im wesentlichen senkrecht zur Fläche des
Meßobjektes verschiebbar ist.
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Da der Meßkopf innerhalb des Gehäuses verfahrbar ist, kann das Gehäuse
an der Meßstelle fest montiert sein, und der Meßkopf wird selbsttätig an das Meßobjekt
herangefahren.
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Die Verschiebung des Meßkopfes ist beendet, wenn sich ein Kräftegleichgewicht
einstellt, d.h. wenn der Staudruck die gleiche Größe erreicht hat, wie die den Meßkopf
vortreibende Kraft. Auf diese Weise wird erreicht, daß der Meßkopf sich dem Meßobjekt
stets so weit nähert, bis sich ein @@-stimmter Staudruck aufgebaut hat. Dieser S@audru@
wird nach bei Bewegungen des Meßobjekter dadurch auf@ @@@@@ @@ten, daß der Meßkopf
den Beweg@@@gen so @ange felgt, bis
die richtige Entfernung zum
Meßobjekt wieder eingestellt ist. Der konstruktive Aufbau der Meßvorrichtung kann
so vorgenommen sein, daß die Nach£Whrung des Meßkopfes verhältnismäßig trägheitsarm
erfolgt, so daß auch sehr schnelle Abstandsänderungen des Meßobjektes von einem
Bezugspunkt festgestellt werden können.
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Der Meßkopf kann beispielsweise von einer Feder in Richtung auf das
Meßobjekt getrieben werden. Hierbei stellt sich das Kräftegleichgewicht ein, wenn
die Federkraft gleich der Kraft des Staudruckes ist, und der Meßkopf kommt zum Stillstand.
Eine noch vorteilhaftere Ausbildung der Meßvorrichtung ergibt sich, wenn die Austrittsöffnungen
für die Druckluft so bemessen sind, daß sie eine Drosselwirkung auf den Luftstrom
ausüben. Dann kann nämlich die infolge der Drosselwirkung auf den Meßkopf einwirkende
Kraft zum Heraustreiben des Meßkopfes aus dem Gehäuse benutzt werden.
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Es sind dann binde besonderen Vorschubmittel erforderlich, und die
Meßgenauigkeit wird nicht von der Höhe des angelegten tuftdruckes beeinträchtigt,
so daß eine besondere Druckkonstanz nicht erforderlich ist. Diese Unabhängigkeit
von der Druckversorgung ergibt sich dadurch, daß die das Kräftegleichgewicht am
Meßkopf bestimmenden Kräfte ausschließlich vom Versorgungsdruck abhängig sind, Läßt
der Versorgungsdurck nach, so verringert sich sowohl die auf den Meßkopf einwirkende
Vorschubkraft als auch der Staudruck, so daß das Kräftegleichgewicht im wesentlichen
beibehalten wird und keine Lageveränderung des Meßkopfes erfolgt.
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Vorteilhaft ist der Meßkopf zur Meßwertabnahme mit einem in eine am
Gehäuse montierte Spule hineinragenden Tauchanker versehen. Auf diese Weise wird
eine der Lage des Meßkopfes entsprechende elektrische Spannung erzeugt, die in nachgeschalteten
Auswerteeinrichtungen weiter verarbeitet werden kann. Die Ausgangsspannung ist der
Stellung des Tauchankers proportional, und. diese richtet sich wiederum nach der
Stellung des Meßkopfes.
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Der Meßkopf kann mit einem kugelgelenkig angebrachten DUsenkörper,
an dessen scheibenförmiger Stirnseite die Ausströmöffnungen angeordnet sind, versehen
sein. Hierdurch ergibt sich die Möglichkeit, nicht nur die Abstande oder Abstandsänderungen
solcher Meßobjekte messen zu können, die eine senkrecht zur Bewegungsrichtung des
Meßkopfes verlaufende Fläche besitzen, sondern es kann mit großer Genauigkeit auch
an schrägen Flächen gemessen werden. Die Anpassung des Meßkopfes an schräge Flächen
wird durch kreisförmige Ausnehmungen, die sich an der Stirnfläche des Meßkopfes
befinden, bewirkt.
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Jede Ausnehmung, von denen mindestens drei in der scheibenförmigen
Stirnseite' angebracht sind, bewirkt in Verbindung mit je einer Drosselstelle die
Anpassung an eine schräge Fläche ohne die benachbarten Systeme aus Drosselstelle
und Ausnehmung im wesentlichen in ihrer StUtzwirkung zu beeinflussen.
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Der Meßkopf kann an einem innerhalb des als Zylinder ausgebildeten
Gehäuses gleitenden Hohlkolben befestigt sein.
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Die in das Gehäuse eingeführte Druckluft treibt dann infolge der Drosselwirkung
an den Austrittsöffnungen des Meßkopfes sowohl den Meßkopf als auch den Hohlkolben
in Richtung auf das Meßobjekt. Der Hohlkolben ist dem Innenmantel des Zylindergehäuses
angepaßt, so daß das Gehäuseinnere dicht gegen die Umgebung abgeschlossen ist. Bei
dieser Bauform ist es zweckmäßig, das Zylinderinnere mit einem Druckluftanschluß
zu verbinden und zwischen dem Zylinder und dem Dilsenkörper eine Balgdichtung anzuordnen.
Diese Art der Abdichtung gewährleistet eine hinreichende Verdrehbarkeit des Düsenkörpers
um ein Kugelgelenk oder Pendellager herum.
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In vorteilhafter Ausgestaltung der Erfindung ist der Meßkopf am Ende
eines im Gehäuse verschiebbaren Rohres angebracht, welches im Gehäuseinneren mit
mindestens einer Öffnung für den Druckluftdurchgang ausgestattet ist. Bei dieser
Bauform ist das Gehäuse an der dem Meßobjekt zugewandten Seite abgedeckt und nur
der am Ende des Rohres angebrachte Meßkopf kann durch Herausschieben des Rohres
aus dem Gehäuse verstellt werden. Die Druckluft gelangt vom Gehäuseinnern durch
das Rohr hindurch zum Meßkopf, wo infolge der Drosselwirkung an den Ausströmöffnungen
die Vorschubkraft erzeugt wird. Es ist daher. zu beachten, daß der Meßkopf das Rohr
und den daran befes-tigten Tauchanker zieht. Bei anderen Ausführungsformen kann
der den Vorschub bewirkende Druck seN das Rohr auch nach außen schieben.
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Im Gehäuse innern kann eine den Meßkopf in seine Rückzugsposition
treibende Feder angeordnet sein. Wird die Meßvorrichtung aufrechtstehend eingesetzt,
so kann das Gewicht des Meßkopfes für die Aufbringung der Rückstellkraft ausreichen,
so daß keine besondere Feder benötigt wird.
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Eine bevorzugte Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
in der Messung der Bandspannung oder Bandspannungsverteilung bei Walzbändern. Dabei
können mehrere quer zur Transportrichtung des auf einer Walzstraße laufenden Walzbandes
ausgerichtete Meßvorrichtungen vorgesehen sein, die unterhalb des Bandes Luftkissen
aufbauen und das Band damit anheben. Die Größe der Bandauslenkung gibt jeweils Aufschluß
über die Bandspannung an der Meßstelle. Da der Meßkopf der Bandauslenkung stets
in dem durch den Staudruck vorgegebenen Abstand folgt, lassen sich auf diese Weise
die zeitlichen Anderungen der Bandspannurgbei der Walzbandproduktion überwachen,
und bei mehreren über die Bandbreite angeordneten Meßvorrichtungen läßt sich die
Bandspannungsverteilung ermitteln, so daß erforderlichen-
falls
die Walzenstellung verändert werden kann, wenn sich herausstellt, daß die Bandspannungsverteilung
nicht den Anforderungen entspricht.
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Eine weitere Verwendungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung besteht
in der Dickenmessung. Dabei können beiderseits des zu messenden Materials Meßvorrichtungen
angeordnet sein, deren elektrische Ausgangsleitungen zu einer Auswerteschaltung
geführt sind, in welcher die Signale beider Meßvorrichtungen addiert oder subtrahiert
werden. Hierdurch kompensieren die sich bei einer Lageveränderung des zu messenden
Materials auftretenden Verstellungen der Meßköpfe, so daß nur eine Änderung der
Materialdicke eine Veränderung des Ausgangssignales verursacht.
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Ferner kann die Vorrichtung zur Überwachung des Walzspaltes einer
Walzenanordnung verwendet werden, wobei mindestens eine Vorrichtung auf die Mantelfläche
einer Walze einwirkt. Hierdurch lassen sich Verstellungen des Walzspaltes genau
ermitteln.
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Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an
einigen Ausführungsbeispielen näher-erläutert.
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Fig. 1 zeigt eine Meßvorrichtung im Längsschnitt, Fig. 2 zeigt einen
Meßkopf mit der zugehörigen Halterung, der in Verbindung mit dem Gehäuse der Vorrichtung
nach Fig. 1 verwendet werden kann, Fig. 3 zeigt eine aus mehreren Vorrichtungen
bestehende Anordnung zur Messung der Spannungsverteilung bei einem Walzband Fig.
4 zeigt eine Anordnung für die Dickenmessung,
Fig. zeigt eine Anordnung
zur Messung des Walzspaltes einer Walzenanordnung, und Fig. 6 zeigt eine Vorrichtung
zur Durchführungkapazitiver Messungen.
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Die in Fig. 1 dargestellte Meßvorrichtung besitzt ein im wesentlichen
zylindrisches Gehäuse 1, in dessen Innerem eine Laufbuchse 2 angeordnet ist und
das an seinem unteren Ende eine Anschlußöffnung 3 für eine Druckluftzuleitung besitzt.
Das Gehäuse 1 ist von einem Flansch 4 zur Befestigung der Vorrichtung an einer Halterung
5 umgeben.
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Im Gehäuse innern ist in eine zylinderförmige Ausnehmung eines Blockes
6 der Wegaufnehmer 7 eingesetzt. Dieser ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel
als induktiver Wegaufnehmer ausgebildet, der im wesentlichen aus zwei Magnetspulen
besteht, die durch einen Tauchanker 8 magnetisch miteinander gekoppelt sind. Eine
der Spulen wird mit konstanter Frequenz und Amplitude erregt und in der anderen
Spule wird ein von der Stellung des Tauchankers 8 abhängiges Spannungssignal erzeugt.
Der Tauchanker 8 ist zwischen den beiden ( itder Zeichnung nicht sichtbaren) Spulen,
die übereinander angeordnet sein können, in vertikaler Richtung verschiebbar. Der
Wegaufnehmer 7 ist von einem zylindrischen Mantel umgeben, und seine Lage ist innerhalb
des Gehäuses 1 fest. Vom Wegaufnehmer 7 führen elektrische Zuführungs- und Abführungskabel
70 durch den Block 6 hindurch nach außen, Die Durchführung ist mit einer Dichtmasse
71 verschlossen.
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Der Bbclr 6 besitzt gleichmäßig im Kreis verteilte Vertikalbohrungen
9, durch die die durch die oeffnung 3 eingeführte Druckluft in das Innere des Hohlkolbens
11 gelangt.
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Der Hdol-olben 11 gleitet am Innenmantel der Laufbuchse
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und wird dort geführt. Er ist in der Zeichnung nahezu in seiner Endlage dargestellt,
in der seine untere Kante gegen den im Gehäuse 1 angebrachten Block 6 stößt.
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Der Führungsring 12 ist mit einer Nut ausgestattet, in die ein Vorsprung
des Hohlkolbens 11 eingreift, so daß der Hohlkolben gegen Verdrehung gesichert ist.
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Der Hohlkolben 11 ist an der oberen Stirnseite aus dem Gehäuse 1 herausgeführt,
und auf ihm ist der Meßkopf 13 abdichtend befestigt. Auf das obere Ende des Hohlkolbens
11 ist zunächst der ringförmige Aufsatz 14 mit Durchbrüchen 15 zum Durchtritt der
Druckluft aurgesetzt. Der Aursatz 14 ist über einen Dichtbalg 16 mit dem Düsenkörper
17 verbunden. Der Dichtbalg 16 umschließt die aneinanderstoßenden Kanten des Aufsatzes
14 und des Düsenkörpers 17 ringförmig, so daß zwischen beiden Teilen zwar eine kraftschlüssige
und dichte Verbindung besteht, der Düsenkörper 17 jedoch in Grenzen gegenüber dem
Aufsatz gekippt werden kann.
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Auf den Zylindermantel des Wegaufnehmers 7 ist ein Schutzzylinder
18 von oben her aufgestülpt. Im Innern des Zylinders 18 befindet sich ein Stift
19, der an seinem unteren Ende den Tauchanker 8 trägt. Der Schutzzylinder 18 setzt
sich nach oben hin in Form eines-Bolzens 20 fort, der an seinem Ende ein mit einer
Befestigungsschraube 21 montierte Gelenkkugel 22 trägt. Die Kugel 22 ist nicht voll
ausgebildet, sie ist vielmehr an den Seiten abgeschnitten und nach Art eines Pendellagers
in die Gleitschale 23 eingesizt. Die Gleitschale 23 ist im Innern des Düsenkörpers
17 mit Hilfe eines Sprengringes 24 und eines Distanzringes 25 festgelegt.
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Die Vertikalbewegung des Kugelgelenks 22>23 ist durch den auf dem
Mantel des Wegaufnehmers 7 gleitenden Schutzzylinder 18 festgelegt. Der Düsenkörper
17 kann infolge
seiner kugelgelenkartigen Befestigung gekippt werden,
so daß er sich bei der gezeichneten Stellung der Vorrichtung nicht nur an horizontale
Flächen, sondern auch an geneigte Flächen mit dem erforderlichen Abstand anlehnt.
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Die durch die oeffnung 3 eingeführte Druckluft strömt über die Bohrungen
9 in den Raum 10 und von dort durch die -Öffnungen 15 hindurch in den Meßkopf 13
hinein. Dieser besitzt an seiner oberen Stirnseite 26 Ausströmöffnungen 27, durch
die die Druckluft nach oben entweichen kann. Die Ausströmöffnungen 27 sind innerhalb
kreisförmiger Ausnehmungen 28 exentrisch angeordnet.
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Die Ausströmöffnungen 27 sind im Querschnitt so bemessen, daß sie
eine beträchtliche Drosselwirkung auf die Luftströmung ausüben. Der Druck im Innern
des Meßkopfes 13 ist daher größer als der Außendruck, so daß der Meßkopf 13 allgehoben
wird und einerseits über den Ringbalg 16 und in Aufsatz 14 den Hohlkolben 11 in
die Höhe zieht und andererseits über das Kugelge-Lenk 22,2) und den Bolzen 20 den
Schutzzylinder 18 und damit den Tauchanker 8 anhebt. Eine Veränderung der Lage des
Tauchankers 8 macht sich in der an die elektrischen Leitungen angeschlossenen Auswerteeinheit
bemerkbar.
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Nähert sich die Stirnseite 26 des Meßkopfes 13 einer starren Fläche,
so baut sich zwischen dem Meßkopf 13 und der Fläche ein Staudruck auf> der den
Meßkopf am Weitersteigen hindert.
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Die Fläche 26 wird daher das Meßobjekt nicht beriihren, sondern in
einem vorgebbaren Abstand von ihm zum Stillstand kommen.
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In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Tastkopfes dargestellt,
die anstelle des Tastkopfes 13 und des Hohlkolbens 11 auf das Gehäuse 1 aufgesetzt
werden kann. Er wird
mit Schrauben, die in die Gewindebohrungen
30 des Gehäuses 1 (Fig. 1) eingedreht werden, befestigt. Ein Rohr 31 ist in dem
etwa kegelförmigen Aufsatz 32 verschiebbar gelagert und abgedichtet. Das obere Ende
des Rohres 31 trägt eine Teilkugel 33, die in der Buchse 34 verschwenkbar ist. Das
Kugelgelenk ist auch hier ähnlich wie in Fig. 1 nach Art eines Pendelgleitlagers
ausgeführt. Der Lagening 34 ist unmittelbar am Düsenkörper 35 befestigt, und dieser
besitzt Austrittsöffnungen 36, die als Drosselstellen wirken. Sie münden im Innern
des Düsenkörpers 35 in einen gemeinsamen Raum 37 ein, der mit einer Dichtung 38
am Kugelgelenk und.
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am stirnseitigen Ende des Rohres abgedichtet ist. Es besteht jedoch
eine Durchtrittsöffnung 39, durch die die Druckluft durch das Rohrinnere hindurch
in den Raum 37 und damit durch die oeffnungen 36 nach außen dringen kann.
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Das Rohr 31 ist mit seinem unteren Ende unmittelbar am Schutzzylinder
18 befestigt. Es besitzt seitliche Querbohrungen 40, durch die die Druckluft aus
dem Raum 10 (Fig. 1) in das Rohrinnere strömen kann.
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Am oberen Ende des Schutzzylinders ist ferner eine Führungsbuchse
41 mit Luftdurchtrittsöffnungen 42 befestigt.
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Sie besitzt an ihrem unteren Ende einen Flansch 4).
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In Fig. 2 ist das Rohr 31 in seiner Hubstellung gezeichnet.
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Die Führungsbuchse 41 dringt hier in eine ringförmige Ausnehmung 44
des Aufsatzes 32 ein, in der sich auch die Feder 45 abstützt, die mit ihrem gegenüberliegenden
Ende gegen den Flansch 43 drückt und bemüht ist, das Rohr 31 in seine Ruhelage zurückzuschieben.
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Bei einer VorrichtungXmit dem in Fig. 2 dargestellten Meßkopf gelangt
die Druckluft von dem Raum 10 durch die Öffnungen 42 der Pührungsbuchse und die
oeffnungen 40 des Rohres in den Raum 37 des Düsenkörpers v5, um durch die
Öffnungen
36 ins Freie zu treten. Dabei wird der Düsenkörper 35 angehoben und über das Kugelgelenk
33,34 und das Rohr 31 wird der Führungszylinder 18 mit dem Tauchanker 8 ebenfalls
hochgezogen, so daß an den elektrischen Ausgangsleitungen ein der Hubstellung des
Rohres 31 entsprechendes Signal abgenommen wird.
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In Fig. 3 sind drei der erfindungsgemäßen Vorrichtungen 50,51,52 unterhalb
eines Walzbandes 53 angeordnet, Sie sind gleichmäCig über die Breite des Walzbandes
53 verteilt. Es ist erkennbar, daß die Düsenkörper 55 sich aufgrund ihrer gelenkigen
Anbringung an den Rohren 31 entsprechend der Bandneigung einstellen, so daß ihre
Stirnseite der Bandfläche im wesentlichen parallel liegt. Hierdurch wird erreicht,
daß der geforderte Abstand der Düsenkörper 35 vom Band 53 an allen Stellen eingehalten
wird, und daß sich gleichmäßig verteilte Luftpolster ausbilden.
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Die in Fig. 3 gezeigte Anordnung der Vonrichtungen 50,51,52 eignet
sich vorzüglich zur Messung und Beobachtung der Bandspannungen. Da jede Meßvörrichtung
von unten her gegen das Band 53 bläst, gibt das Band an Stellen geringer Bandspannung
der Druckkraft nach und wölbt sich nach oben, An solchen Stellen, an denen die Bandspannung
groß ist, wie beispielsweise in der Mitte des eingezeichneten Bandes 53, bewirkt
das Luftkissen nur ein gering£giges Anheben. Durch Verwertung der Resultate aller
drei Meßvorrichtungen 50, 51,52 kann die Walzeneinstellung so einreguliert werden,
daß im weiteren Verlauf der Bandherstellung eine gleichmäßige Spannungsverteilung
entsteht.
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Mit der in Fig. 4 dargestellten Anordnung zweier Meßvorrichtungen
4,55 wird die Dicke eines Walzbandes 56 kontinuierlich überwacht. Es können damit
auch Dickenmessungen bei anderen Gegenständen vorgenommen werden. Die Gehäuse der
auf jeder Seite des zu messenden Gegenstandes 56 ange-
ordneten
Vorrichtungen 54,55 sind auch hier ortsfest montiert, und die Rohre 31 mit den Düsenkörpern
35 werden jeweils so weit ausgefahren, bis sich ein Gleichgewicht zwischen dem Staudruck
und dem im Innern herrschenden Überdruck einstellt. Dies bedeutet, daß sie sich
stets in der gleichen Entfernung von der ihnen zugewandten Fläche des Meßobjektes
56 befinden. Auch Schwingungen oder seitliche Bewegungen des Bandes 56 beeinflussen
das Meßergebnis nicht, da die Meßköpfe sehr schnell reagieren und sich Positionsänderungen
des Werkstückes 56 trägheitsarm anpassen.
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Die elektrischen Ausgangssignale der Vorrichtungen 54,55 werden in
einer Rechenschaltung ausgewertet. Hier können sie addiert oder subtrahiert werden,
so daß am Ausgang der Rechenschaltung unmittelbar ein der Dicke des Materials 56
analoges Signal entsteht.
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Eine weitere mögliche Anwendungsart der erfindungsgemäßen Vorrichtung
ist in Fig. 5 dargestellt. Die Vorrichtungen 57, 58 dienen hier der Ermittlung des
Walzspaltes zwischen zwei Arbeitswalzen 59,60, dren jeder eine Stützwalze 61,62
zugeordnet ist. Das zu walzende Band 63 wird in Richtung des Pfeiles 64 transportiert.
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Mit den Vorrichtungen 57,58, die mit ihren Meßköpfen an die Mäntel
der Arbeitswalzen 60,5g angesetzt sind, ohne diese jedoch zu berühren, können die
Walzenstellungen und damit die Größe des Walzspaltes ermittelt und beobachtet werden.
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Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel sind je zwei Vorrichtungen 57,58
an eine Arbeitswalze angesetzt. Ihre Rohre weisen unter einem Winkel zur Vertikalen
auphie Walzenachse, Bei der Auswertung der gemessenen Signale muß der Ausgangswert
jeweils mit dem Kosinus des von der Rohrrichtung und der Vertikalen eingeschlossenen
Winkels multipliziert werden, um die Größenabweichung des Walzspaltes zu ermitteln.
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Die in Fig. 6 dargestellte Vorrichtung ist beispielsweise zur Messung
von Schichtdicken geeignet. Sie ist im wesentlichen so aufgebaut, wie die Vorrichtung
nach Fig. 1, jedoch ist in ihrem Innern anstelle eines Meßwertgebers eine Auswerteelektronik
75 untergebracht, und an der Stirnseite des Meßkopfes 13 befindet sich eine Metallplatte
76, die als kapazitive Elektrode wirkt. Von ihr führt ein flexibles Kabel 77 durch
die Schraube 21 hindurch in den Innenraum des Bolzens 20 und von dort zur Auswerteelektronik
75. Im Innenraum des Bolzens 20 ist das Kabel 77 in Windungen verlegt. Hierdurch
wird verhindert, daß die Leitung 77 bei Bewegungen des Meßkopfes gespannt wird.
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Die Metallplatte 76 wirkt als kapazitive Meßsonde, deren Spannungssignale
in der Auswerteschaltung 75 verarbeitet werden. Auf diese Weise kann die Vorrichtung
beispielsweise Aufschluß über die Schichtdiclren von Materialstreifen oder Bahnen
geben oder als Näherungsinitiator dienen. Es können beispielsweise die Schichtdicken
von aufeinandergeklebten verschweißten oder gepreßten Materialien ermittelt oder
überwacht werden. Der Meßkopf stellt automatisch den richtigen Abstand der Sonde
zum Meßobjekt ein und wirkt daher als Positioniergerät.
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In Fig. 6 ist zur Verdeutlichung des Meßverfahrens eine aus zwei Schichten
70,79 bestehende Bahn dargestellt. Mi¼ilfe der beschriebenen Vorrichtung als Positloniergerät
ist es möglich, eine eingebaute kapazitive bzw. induktive Sonde an das Meßgut autumatisch
heranzufahren. Die eingebaute Sonde tastet sodann die Dicke einer einzelnen Schicht
ab und gibt das Men)signal auf eine fest eingebaute Auswerteeinheit.
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Soll die Schichtdicke eines Kunststofftiberzuges auf a Stahl gemessen
werden, so kann die Messung kapazitiv erfolgen.
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Die Dielektrizitätskonstante des Kunststoffs wird als bekannt und
konstant vorausgesetzt. Die Kapazität des Kondensators aus Meßsonde und Stahl gibt
dann Aufschluß über die Dicke der Kunststoffschicht.
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Mit Hilfe einer eingebauten induktiven Sonde wäre im genannten Anwendungsfall
die Möglichkeit zur Messung der Stahlschichtdicke gegeben.
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Das Gerät gemäß Fig. 6 ist zur Messung von Schichtdicken besonders
geeignet, da sich der Meßkopf automatisch jeder Position eines- laufenden Bandes
berührungslos anpaßt.
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Die Schichtdickenmessung kann entweder mit induktiver oder kapazitiver
Meßsonde bei den verschiedensten -Zusammenstellungen von Trägermaterial und Schicht
erfolgen. Als Meßobjekte kommen beispielsweise die folgenden Zusammenstellungen
infrage: 1. Nichtmagnetische, leitende Überzüge auf ferromagnetischem Haftgrund,
z.B. Überzüge aus Kupfer und seinen Legierungen, Aluminium, Chrom, Zink. Blei, Zinn,
Edelmetall auf Stahl.
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2. Nichtmagnetische, nichtleitende Überzüge auf ferromagnetischem
Haftgrund, z.B. Oxydschicht, Keramikschichten, Anstrichstoffe auf Stahl.
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3. Legierungsüberzüge auf Stahl, z.B. Messung-, Bronze-, Zinn-, Zinküberzüge
auf Stahl.
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4. Nichtmagnetische, nichtleitende Überzüge auf nichtmagnetischem,
leitendem Grund, z.B. Oxydschichten, keramische Überzüge auf Kupfer, Aluminium,
Zink, Blei oder Zinn.