DE1959332A1 - Vorrichtung zur Durchfuehrung beruehrungsloser Messungen an einem Messobjekt - Google Patents

Vorrichtung zur Durchfuehrung beruehrungsloser Messungen an einem Messobjekt

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DE1959332A1
DE1959332A1 DE19691959332 DE1959332A DE1959332A1 DE 1959332 A1 DE1959332 A1 DE 1959332A1 DE 19691959332 DE19691959332 DE 19691959332 DE 1959332 A DE1959332 A DE 1959332A DE 1959332 A1 DE1959332 A1 DE 1959332A1
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measuring
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cylinder
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DE19691959332
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Karl-Heinz Bielefeld
Bernhard Gaul
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Rega & Co KG GmbH
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    • G01B7/001Constructional details of gauge heads
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
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    • B21B38/10Methods or devices for measuring, detecting or monitoring specially adapted for metal-rolling mills, e.g. position detection, inspection of the product for measuring roll-gap, e.g. pass indicators
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Description

  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Meßkopf kann an einem innerhalb des als Zylinder ausgebildeten Gehäuses gleitenden Hohlkolben befestigt sein.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Erfindung wird im folgenden unter Bezugnahme auf die Figuren an einigen Ausführungsbeispielen näher-erläutert.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Der Hdol-olben 11 gleitet am Innenmantel der Laufbuchse 2 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.
  • Der Führungsring 12 ist mit einer Nut ausgestattet, in die ein Vorsprung des Hohlkolbens 11 eingreift, so daß der Hohlkolben gegen Verdrehung gesichert ist.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Die Fläche 26 wird daher das Meßobjekt nicht beriihren, sondern in einem vorgebbaren Abstand von ihm zum Stillstand kommen.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Am oberen Ende des Schutzzylinders ist ferner eine Führungsbuchse 41 mit Luftdurchtrittsöffnungen 42 befestigt.
  • Sie besitzt an ihrem unteren Ende einen Flansch 4).
  • In Fig. 2 ist das Rohr 31 in seiner Hubstellung gezeichnet.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • 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.
  • Soll die Schichtdicke eines Kunststofftiberzuges auf a Stahl gemessen werden, so kann die Messung kapazitiv erfolgen.
  • 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.
  • Mit Hilfe einer eingebauten induktiven Sonde wäre im genannten Anwendungsfall die Möglichkeit zur Messung der Stahlschichtdicke gegeben.
  • Das Gerät gemäß Fig. 6 ist zur Messung von Schichtdicken besonders geeignet, da sich der Meßkopf automatisch jeder Position eines- laufenden Bandes berührungslos anpaßt.
  • 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.
  • 2. Nichtmagnetische, nichtleitende Überzüge auf ferromagnetischem Haftgrund, z.B. Oxydschicht, Keramikschichten, Anstrichstoffe auf Stahl.
  • 3. Legierungsüberzüge auf Stahl, z.B. Messung-, Bronze-, Zinn-, Zinküberzüge auf Stahl.
  • 4. Nichtmagnetische, nichtleitende Überzüge auf nichtmagnetischem, leitendem Grund, z.B. Oxydschichten, keramische Überzüge auf Kupfer, Aluminium, Zink, Blei oder Zinn.

Claims (6)

  1. Ansprüche
    5 orrichtung zur Durchführung berührungsloser Messungen an einem Meßobjekt, bei welcher zwischen einem Meßkopf und einer Fläche des Meßobjektes ein Staudruck erzeugt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der an eine Druckleitung angeschlossene und mit Ausströmöffnungen (27) versehene Meßkopf (13) in einem fest montierten Gehäuse (1) im wesentlichen senkrecht zur Fläche des Meßobjektes verschiebbar ist.
  2. 2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (27) so bemessen sind, daß sie eine Drosselwirkung auf den Luftstrom ausüben.
  3. 3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gelcennzeichnet, daß der Meßkopf (13) zur-Meßwertabnahme mit einem in eine am Gehäuse (1) montierte Spule hineinragenden Tauchanker (8) versehen ist.
  4. 4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, durch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (13) mit einem kugelgelenkartig angebrachten Düsenkörper (17), an dessen scheibenförmiger Stirnseite (26) die Ausströmöffnungen (27) angeordnet sind, versehen ist.
  5. 5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf (13) an einem innerhalb des als Zylinder ausgebildeten Gehäuses gleitenden Hohlkolben (11) befestigt ist.
  6. 6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Zylinderinnere mit einem Druckluftanschluß (3) verbunden ist, und daß zwischen dem Zylinder (11) und dem Düsenkörper (17) eine Balgdichtung (16) angeordnet ist.
    7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das den Meßkopf (13) tragende Gelenk (22,23) an einer an einem Schutzzylinder>(18) befestigten Halterung (20) angebracht ist, und daß der Schutzzylinder (18) auf dem Mantel der Spule gleitet.
    8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf am Ende eines im Gehäuse (1) verschiebbaren Rohres (31) angebracht ist, welches im Gehäuseinnern mit mindestens einer Öffnung (40) für den Druckluftdurchgang ausgestattet ist.
    9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß im Gehäuseinnern eine den Meßkopf in seine Rückzugsposition treibende Feder (45) angeordnet ist.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausströmöffnungen (27) innerhalb von Vertiefungen (28) aus dem Meßkopf (16) austreten.
    11. Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Austritt-söffnungen (27) in den Vertiefungen (28) außermittig angeordnet sind.
    12. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens drei Ausströmöffnungen (27,36) vorgesehen sind, die in Verbindung mit je einer z.B. kreisförmigen Vertiefung (28) in der Stirnfläche des Meßkopfes im wesentlichen unabhängig voneinander für den vorgegebenen Abstand zur Meßfläche sorgen.
    13. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine kapazitive oder induktive Meßsonde (76) am Meßkopf befestigt ist.
    14. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Messung der Bandspannung bei Walzbändern durch Auswertung der durch den Staudruck bewirkten Auslenkung des Bandes (Fig. 3).
    15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, ßekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Dickenmessung, wobei je eine Vorrichtung auf eine Seite der zu messenden Schicht einwirkt (Fig. 4).
    16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Messung des Walzspaltes einer Walzenanordnung, wobei mindestens eine Vorrichtung auf die Mantelfläche einer Walze einwirkt (Fig. 5).
    170 Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11, gekennzeichnet durch ihre Verwendung zur Positionsüberwachung des Meßobjektes (Fig. 1)
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE3050090A1 (de) * 1979-11-26 1982-04-22 Measurex Corp Caliper guage for the measurement of sheet members over a wide range of thicknesses
DE3039532A1 (de) * 1980-09-15 1982-05-06 Gebrüder Bühler AG, 9240 Uzwil Verfahren und vorrichtung zum messen der dicke der produktschicht auf einer walze eines walzwerkes zum feinverreiben

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DE3050090A1 (de) * 1979-11-26 1982-04-22 Measurex Corp Caliper guage for the measurement of sheet members over a wide range of thicknesses
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