DE19918779A1 - Verfahren und Vorrichtung zum Vermessen von Betonrohren mit Spitz- und Glockenende - Google Patents

Abstract

Um bei Betonrohren Spitzendenkonus-Durchmesser und Stirnflächen-Parallelität zu bestimmen, wird das Spitzende mit einer ersten, quer zur Achse verfahrbaren Lichtschranke 10 angetastet; Durchmessermaß ist der Weg zwischen Abschattung und Aufhellung. Die Stirnflächenlage wird durch Antasten mit einer zweiten Lichtschranke 15 vermessen, die rechtwinklig zur Achse als auch parallel dazu verfahrbar ist. Der Weg bis zur Abschattung der zweiten Lichtschranke 15, gemessen kurz nach Abschattung und kurz vor Aufhellung der ersten Lichtschranke 10, ist Maß für die Lage der Stirnfläche gegenüber einer zur Achse rechtwinkligen Messebene. Mit den einem Rechner zugeführten Messwerten werden Durchmesser und Parallelität ermittelt. Die Messmaschine hat einen Rohraufleger mit Prüfling, einen Lichtschrankenträger 8 mit Geberträger 11 und Empfängerträger 12 jeweils mit Lichtgebern 11.1 und 16.1 und Lichtempfängern 12.1 und 16.2 der ersten und der zweiten Gabellichtschranke 10 und 15, die zumindest quer zur Hauptachse der Messmaschine verfahrbar sind, Weggeber und Auswerteelektronik, der Verfahrwege und die Orte von Abdunklung und der Aufhellung zugehen.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Ver­ messen von Betonrohren mit Spitz- und Glockenende mit Bestimmung des Durchmessers des Konus des Spitzendes und der Parallelität von spitz­ endseitiger und glockenseitiger Stirnfläche.

Der Durchmesser der Enden von Betonrohren ist für das passende Zusam­ menfügen der einzelnen Rohrabschnitte zu einer Rohrleitung bedeutsam. Daher ist es wichtig, zumindest den Durchmesser des in das Glockenen­ de eines Betonrohres einzuführenden Konus des Spitzendes des folgen­ den Betonrohres zu vermessen, um daraus tolerierbare Maßabweichungen von nicht mehr tolerierbaren zu trennen. Zur Bestimmung solcher Durch­ messer haben sich Lichtschrankenverfahren durchgesetzt, wie sie bei­ spielsweise Dickmann, K. und Althaus, P.G. in "Laser-Präzisionslicht­ schranke zur Werkstückantastung" (SENSORMAGAZIN 10 1/88) beschreiben und auf das Vermessen von Großrohren hinweisen. Bei dieser Werkstück­ antastung wird die Lichtschranke in den Abschattungsbereich des Werk­ stücks verfahren; die Abschattung ist Indikator und der Weg vom Ab­ schatten bis zur Wiederaufhellung ist der Messwert. Beim Vermessen des Spitzendes eines Betonrohres mit den bekannten Gabel-Lichtschran­ ken nach dem Abschattungsverfahren treten durch die Konussteigung be­ dingte Messfehler auf, wenn die Messebene "Y"-"Y" nicht den vorge­ schriebenen Abstand (T_S-Maß) von der spitzendseitigen Stirnfläche hat. Weiter treten Messfehler auf, wenn die Messebene "Y"-"Y" nicht rechtwinklig zur Achse des Konus des Spitzendes steht, da der Schnitt mit der "Y"-"Y"-Ebene zu einer elliptischen Schnittfläche führt.

Hier setzt die Erfindung ein, der die Aufgabe zugrundeliegt, ein ein­ faches Verfahren anzugeben mit der beide zu überwachende Größen be­ stimmt werden können; es ist weiter Aufgabe der Erfindung, eine wirt­ schaftlich herstellbare und sicher anwendbare Vorrichtung anzugeben, mit der diese Bestimmung genauer und einfacher durchführbar ist.

Nach der Erfindung wird diese Aufgabe hinsichtlich des Verfahrens gelöst durch die in Hauptanspruch 1 und hinsichtlich der Vorrichtung durch die in dem Anspruch 4 angegebenen Merkmale; vorteilhafte Wei­ terbildungen und bevorzugte Ausführungsformen des Verfahrens sowie der Vorrichtung sind in den zugeordneten Unteransprüchen beschrieben.

Das auf einen Rohraufleger einer Messmaschine aufgelegte Betonrohr wird mittels eines auch parallel zur Hauptachse der Messmaschine ver­ fahrbaren Lichtschrankenträgers angetastet. Der Weg zwischen Abschat­ tung und Aufhellung ist das Maß für den Durchmesser. Weiter wird die Lage der Stirnfläche vermessen. Dies erfolgt ebenfalls durch Antas­ ten, jedoch mit einer zweiten Lichtschranke. Die erste Lichtschranke ist als äußere nahe dem freien Ende eines Lichtschrankenträgers ange­ ordnet und die zweite ist als innere Lichtschranke in einem gewissen Abstand von der ersten Lichtschranke vorgesehen. Dabei ist die zweite Lichtschranke mit der ersten Lichtschranke gemeinsam rechtwinklig zur Hauptachse der Messmaschine verfahrbar; sie ist darüber hinaus auch gegenüber der ersten Lichtschranke parallel zu dieser Hauptachse ver­ lagerbar, so dass der Abstand beider verändert werden kann. Die Wege bis zur Abschattung, gemessen kurz nach Abschattung und kurz vor Auf­ hellung der ersten Lichtschranke, sind die Maße für die Lage der Stirnfläche gegenüber einer zur Hauptachse der Messmaschine rechtwink­ ligen Referenzebene. Dabei ist diese Antastung "kurz nach Abschat­ tung" bzw. "kurz vor Aufhellung" in einfacher Weise dadurch realisier­ bar, dass dem Rechner der Messmaschine eine Information über den zu vermessenden Betonrohr-Typ zugeleitet wird (entweder aus der Ferti­ gungsstraße oder aus einer entsprechenden Eingabe), diese aus abge­ speicherten Soll-Werten für diesen Betonrohr-Typ die notwendigen Po­ sitionierungen ableitet und den die Bewegungen der Lichtschranken bewirkenden Linearantrieben entsprechende Befehle zukommen lässt. Diese beiden Mess-Bewegungen führen zu Wegstrecken, die mittels der Wegaufnehmer genommen und dem den Messablauf steuernden Rechner zu­ geleitet werden. Die dort zusammengeführten Messwerte werden von dem Rechner ausgewertet und liegen dann als Durchmesser bzw. Lage-Maß vor. Durchmesser und Lage-Maß werden dann von dem Rechner mit für den zu vermessenden Betonrohr-Typ gespeicherten Sollwerten und Toleranz­ bereichen verglichen und können als Protokoll ausgegeben werden. Zeigt der Vergleich, dass die Messwerte innerhalb eines für diesen Betonrohr-Typ geltenden Toleranzbereichs liegen, kann das vermessene Betonrohr als "gut" freigegeben werden.

Die "Schräge" der glockenseitigen Stirnfläche wird mit einer Hilfs­ vorrichtung bestimmt, die gegen diese Stirnfläche gedrückt, sich mit mindestens drei Armen auf der Stirnfläche der Glocke abstützt, wobei die Hilfsvorrichtung mittig - etwa im Sternpunkt der Arme - karda­ nisch aufgehängt, sich der Lage der Stirnfläche anpassen kann. Min­ destens zwei gekreuzt angeordnete Wegaufnehmer gestatten die Bestim­ mung dieser "Schräge" gegenüber einer zur Hauptachse der Messmaschine rechtwinkligen Referenzebene. Aus dieser so gewonnenen "Schräge" der glockenseitigen Stirnfläche und der mit Hilfe der Doppel-Lichtschran­ ke gemessenen "Schräglage" der spitzendseitigen Stirnfläche kann dann auf Abweichungen in der Parallelität geschlossen werden. Die von den Wegaufnehmern gemessenen Wegstrecken werden dem Rechner zugeführt.

Um den Kreisring der spitzendseitigen Stirnfläche hinsichtlich seiner Lage in Bezug auf eine rechtwinklig zur Achse der Messmaschine lie­ gende Bezugsebene bestimmen zu können, wird vorteilhaft während des Verfahrens der ersten Lichtschranke die Entfernung zur jeweiligen Stelle der spitzendseitigen Stirnfläche, gemessen von der Bezugsebene aus genommen. Diese Entfernung ändert sich, wenn die Stirnfläche von der Parallelität gegenüber der Bezugsebene abweicht, wobei durch die Distanzmessung während des Verfahrens der Lichtschranke auch etwa mit der einfachen Lichtschranke nicht erkennbare trichterförmige Einzüge erkennbar werden. Die Messwerte werden in dem Rechner zur Bestimmung der Abweichung der Stirnfläche von einer rechtwinklig zur Achse der Messmaschine liegenden Bezugsebene benutzt, wodurch auch hier ein Soll-/Ist-Vergleich und somit eine Aussage über "gut" möglich ist.

Dies ermöglicht die Verbesserung der Lichtschrankenmessung, so dass beide Fehler vermieden werden, wobei die zum Durchführen des Messver­ fahrens geeignete Messvorrichtung zum einen Lichtschranken mit Licht­ geber und Lichtempfänger aufweist, und zum anderen mit Gebern verse­ hen ist, die die Lage der zweiten Lichtschranke gegenüber der ersten Lichtschranke zu bestimmen gestatten. Diese Bestimmungen können bei Linearantrieben mittels Wegaufnehmer oder bei Schwenkantrieben mit­ tels Winkelaufnehmer durchgeführt werden. Als Antriebe eignen sich neben Schrittmotoren auch Hydraulik- oder Pneumatikzylinder.

Das Wesen der Erfindung wird an Hand der in den Fig. 1 bis 4 dar­ gestellten Ausführungsbeispielen näher erläutert; dabei zeigen

Fig. 1 Messeinrichtung mit Linearantrieb für die erste und die zweite Lichtschranke (Seitansicht);

Fig. 2 Messeinrichtung mit Linearantrieb für die erste und die zweite Lichtschranke (Aufsicht),

Fig. 2a Lichtschranke in Startposition,

Fig. 2b Lichtschranke bei Eintritt der Abschattung,

Fig. 2c Lichtschranke kurz nach Abschattung,

Fig. 2d Lichtschranke vor Passieren der Mitte,

Fig. 2e Lichtschranke kurz vor Aufhellung,

Fig. 2f Lichtschranke bei Eintritt Aufhellung,

Fig. 2g Lichtschranke in Endposition,

Fig. 3 Schematische Darstellung der Maße,

Fig. 3a Durchmesser-Bestimmung,

Fig. 3b Bestimmung der Schräge der Stirnfläche,

Fig. 3c Bestimmung eines Einzugs der Stirnfläche,

Fig. 4 Messeinrichtung mit Linearantrieb für die erste und Schwenkantrieb für die zweite der Lichtschranken.

Die Fig. 1 zeigt eine Seitansicht des spitzendseitigen Endes einer Messeinrichtung, die auf einem Maschinenbett 5 aufgesetzt und mit dem Knotenblech 5.1 gehalten ist. Dieses Knotenblech 5.1 trägt ein Füh­ rungsstück 6, das die Führungsbolzen 7.1 eines Kupplungsstücks 7 formschlüssig aufnimmt und in Richtung der Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine führt; zum Verfahren ist zwischen dem Führungsstück 6 und dem Kupplungsstück 7 ein Linearantrieb 6.1 angeordnet. Das Führungs­ stück 7 weist dem Führungsbolzen 7.1 gegenüberliegende Führungslei­ sten 7.2 auf, die mit Führungsnuten 8.2 einer Traverse 8 so zusammen­ wirken, dass diese rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschi­ ne verfahrbar ist; dazu greift an dem Kupplungsstück 8.1 ein Queran­ trieb 9 an, der gegen die Traverse 8 abgestützt ist. An den bei den Enden Ende der Traverse 8 sind Träger angeordnet, ein Geberträger 11 und gegenüberliegend ein Empfängerträger 12. Der Geberträger 11 ist mit einem Lichtgeber 11.1 versehen, der Empfängerträger 12 mit einem Lichtempfänger 12.1, wobei der Lichtgeber 11.1 zusammen mit dem Licht­ empfänger 12.1 die erste Lichtschranke 10 bilden. Weiter ist auf je­ dem der Träger ein Schlitten vorgesehen, auf dem Geberträger 11 ein Geberschlitten 16 und auf dem Empfängerträger 12 ein Empfängerschlit­ ten 17, die beide längs der zugeordneten Träger verfahrbar sind. Der Geberschlitten 16 ist mit einem Lichtgeber 16.1, der Empfängerschlit­ ten mit einem Lichtempfänger 17.1 versehen, die zusammen die zweite Lichtschranke 15 bilden. Um ein synchrones Verfahren zu erreichen, verbindet eine Koppelschiene 18 beide Schlitten 16 und 17, auf die auch ein gegen die Traverse 8 abgestützter Linearantrieb 19 wirkt, mit dem die Koppelschiene 18 mit den Schlitten 16 und 17 in Richtung der Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine verfahren werden können. Da­ durch wird erreicht, dass die Bewegung der beiden Schlitten synchro­ nisiert ist, und dass Lichtgeber 16.1 und Lichtempfänger 17.1 der zweiten Lichtschranke 15 immer fluchten. Auf der Traverse 8 ist etwa mittig eine Distanzmessvorrichtung 28 angeordnet, mit der die ring­ förmige Stirnfläche auf eventuell vorhandenen trichterförmigen Einzug vermessen werden kann. Der die Koppelschiene 18 bewegende Antrieb 19 ist dabei so angeordnet, dass die Distanzmessvorrichtung 28 freie Sicht zu der Stirnfläche 3 des zu prüfenden Rohres 1 hat. Dabei kann die Distanz mittels eines Tastfühlers unter Berührung der Stirnfläche oder mittels eines berührungslosen Fühlers, etwa eines Ultraschall- oder eines Laser-Distanzmessers bestimmt werden.

Das Zusammenwirken dieser Komponenten wird im Zusammenhang mit dem in den Fig. 2 schematisch dargestellten Messverlauf näher beschrie­ ben. Diese zeigen im Schema das Vorgehen zum Vermessen des Spitzendes eines (schraffiert angedeuteten) Betonrohres 1 mit Spitzende 2, des­ sen Achse "x" nicht parallel zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine liegt, und dessen Stirnfläche 3 daher auch nicht im rechten Winkel zu dieser Achse steht (beides überhöht dargestellt). Hier ist das Ver­ fahren der Lichtschranken 10 und 15 im Verlauf einer Messfahrt (nur Geberträger 11 - für den - hier nicht gezeigten - Empfängerträger 12 gilt entsprechendes) dargestellt. Der Geberträger 11 mit dem ersten Lichtgeber 11.1 der ersten Lichtschranke 10 sowie mit dem Schlitten 16 mit zweitem Lichtgeber 16.1 für die zweite Lichtschranke 15 kommt von einer (nicht dargestellten - außerhalb liegenden) Ausgangsposi­ tion etwa auf einer Lage, wie in Fig. 2c (Geberträger 11 unten) ge­ zeigt, aus der der Geberträger 11 in Richtung dieser Hauptachse axial auf das zu vermessende Betonrohr 1 hin verfahren wird, bis die zwei­ te, innere Lichtschranke 15 durch das Spitzende 2 des zu vermessenden Betonrohres 1 abgeschattet ist. Alternativ kann nach dem Abschatten der Lichtschranke 10 auch Zeit- oder wegabhängig in Richtung +Z ver­ fahren werden. Jetzt entspricht der Abstand der ersten Lichtschranke 10 von der Stirnseite 3 des Spitzendes 2 etwa dem T_S-Maß. Danach wird der Geberträger 11 mit den Lichtschranken 10 und 15 nach außen in -Y Richtung verfahren, bis in die in Fig. 2a gezeigte Startposition. Nach dem Startsignal fährt die Traverse 8 mit den Lichtschranken 10 und 15 aus dieser Startposition bis zum Ende der Messung nur noch und ohne Unterbrechung rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messma­ schine dem eingezeichneten Pfeil I entsprechend.

Die erste Lichtschranke 10 erreicht nach gewisser Wegstrecke die Ab­ schattung durch die seitliche Kante des Konus des Spitzendes 2, (Fig. 2b); der Signalwechsel hell/dunkel hier gibt den Anfang für das Maß T des (unkorrigierten) Durchmessers in der Messebene "Y"-"Y" der ersten Lichtschranke 10. Der zugeordnete Wert wird in dem Rechner abgespei­ chert. Bei Weiterfahrt des Geberträgers 11 in +Y-Richtung wird nach kurzer Wegstrecke (vom Betonrohr-Typ abhängig, etwa mit 10 mm vorgege­ ben) die in Fig. 2c gezeigte Position erreicht, in der der Schlitten 16 mit der zweiten Lichtschranke 15 parallel zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine - entsprechend Pfeil II - so verfahren wird, dass ein Umschlag hell/dunkel (oder umgekehrt - je nach Position der zwei­ ten Lichtschranke) beim Durchgang durch die Ebene der Stirnfläche 3 des Spitzendes 2 des Betonrohres 1 erfolgt. Mit diesem Umschlag wird das Maß D (Fig. 3) gegenüber der durch die von der ersten Licht­ schranke definierten Messebene "Y"-"Y" (oder einer willkürlich ange­ setzten Referenzebene "R"-"R") genommen; der zugeordnete Wert wird in dem Rechner abgespeichert. Dies erfolgt während der Messfahrt und zwischendurch, die eigentliche Messzeit nicht beeinflussend.

Der Geberträger 11 fährt über diesen Punkt hinaus weiter rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine, quert den Mittenbereich des Betonrohres 1 (Fig. 2d) und erreicht den Bereich des Austauchens aus der Abschattung (Fig. 2e). Da der zu vermessende Betonrohr-Typ entwe­ der durch einen von einer vorgeschalteten Maschine der Fertigungs­ straße übermittelten Code oder durch zusätzliche Eingabe und somit seine Nennweite bekannt ist, kann schon bei der ersten Messung kurz (ca. 10 mm) vor dem Austauchen der ersten Lichtschranke 10 die zweite Lichtschranke 15 in Z-Richtung bewegt werden, entsprechend Pfeil III Fig. 2g. Ob dabei die zweite Lichtschranke 15 zwischenzeitlich in Aus­ gangslage zurückgeführt wurde oder nicht, ist dabei gleichgültig. Bei deren Ein- oder Austauchen in die bzw. aus der Abschattung (hier von der Stirnfläche 3 des Spitzendes 2 des zu vermessenden Betonrohres 1 bedingt) erfolgt der Umschlag hell/dunkel (Lichtschranke 15 vorgefah­ ren) bzw. dunkelhell (Lichtschranke zurückgezogen) (Fig. 2d); dieser Signalwechsel gibt das Maß "A "' gegenüber der von der ersten Licht­ schranke 10 definierten Messebene "Y"-"Y" (oder der willkürlich ange­ setzten Referenzebene "R"-"R"); dieses Maß "A'", das im Allgemeinen nicht mit dem Maß "A" übereinstimmt, wird als Maß für die Abweichung der Stirnfläche 3 von einer rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine liegenden Ebene genommen und dem Rechner zugeführt und in ihm abgespeichert. Schließlich erreicht die erste Lichtschranke 10 den anderen Rand des Spitzendes 2 (Fig. 2f). Hier erfolgt der dunkel/­ hell-Umschlag, der den (unkorrigierten) Durchmesser T des Spitzendes 2 im Abstand von etwa T_S von der Stirnfläche 3 gibt; anschließend fährt die Lichtschranke in die in Fig. 2g gezeigte Position, in der die Messung endet. Die Lichtschrankenanordnung wird danach in Start­ position zurückgefahren. Nach einem solchen Messdurchgang wird die Traverse 8 mit beiden Lichtschranken 10 und 15 um eine im wesentli­ chen mit der Maschinen-Hauptachse "Z"-"Z" übereinstimmende Achse in eine neue Position geschwenkt, wobei die Anzahl der zu prüfenden Durchmesser den Schwenkwinkel bestimmt und der Messdurchgang beginnt neu. Bei der Prüfung von drei Durchmessern des Betonrohres 1 wird die Traverse 8 um 60° verschwenkt, bei zwei Durchmessern um 90°. Es ver­ steht sich von selbst, dass statt des Verschwenkens der Traverse auch das Betonrohr 1 entsprechend verdreht werden kann.

Fig. 3 zeigt die Maße zur Bestimmung des Durchmessers des Spitzendes 2 des Betonrohres 1 (Fig. 3a) sowie zur Bestimmung der Schräglage der spitzendseitigen Stirnfläche 3 (Fig. 3b). Hier ist der Geberträger 11 der Lichtschranken 10 und 15 jeweils in zwei Positionen entsprechend Fig. 2b (Geberträger 11) und Fig. 2e (Geberträger 11') sowie Fig. 2c (Geberträger 11) und 2f (Geberträger 11') dargestellt, wobei hier der Geberträger 11 mit einem (nicht näher dargestellten) in Längsrichtung verfahrbaren Innenschlitten versehen ist, der den durch ein Langloch 13 geführten Lichtgeber 11.1 trägt; der Lichtempfänger ist korrespon­ dierend dazu im Empfängerträger angeordnet, der mit einem korrespon­ dierenden Langloch versehen ist. Die Innenschlitten sind dabei syn­ chron verfahrbar. In Fig. 3a befindet sich der Geberträger 11 in der ersten Messposition für die Durchmesserbestimmung; nach Verfahren in die andere Position ist der Geberträger 11' in der zur Übernahme des zweiten Maßes richtigen Position. Entsprechendes gilt für den gegen­ über liegenden Empfängerträger. Das Maß "T" ist der unkorrigierte Durchmesser T des Spitzendes 2. In der Fig. 3b befindet sich der Ge­ berträger 11 in der zur Vermessung der Stirnfläche 3 des Spitzendes 2 des Betonrohres 1 richtigen Position. Entsprechendes gilt für den ge­ genüber liegenden Empfängerträger. Mit dem Eintritt des Umschlags für die Lichtschranke 15 mit dem Lichtgeber 16.1 beginnt die Messstrecke für die Schräge der Stirnfläche 3 des Spitzendes 2 des Betonrohres 1. Dieses Maß wird entweder als Maß "A" gegenüber der Messebene "Y"-"Y" der ersten Lichtschranke 10 oder als Maß "D" gegenüber einer außer­ halb liegenden Referenzebene "R"-"R" genommen, dem Rechner zugeführt und dort gespeichert. Nach Weiterfahrt von Geberträger 11 und korres­ pondierend dazu des Empfängerträgers erreichen diese die zur Vermes­ sung der gegenüber liegenden Seite der Stirnfläche 3 richtige Posi­ tion. Jetzt wird mit dem Umschlag das Maß "A'" gegenüber der Messebe­ ne "Y"-"Y" oder das Maß "C" gegenüber einer Referenzebene "R"-"R" ge­ nommen, dem Rechner übermittelt und dort abgespeichert. Aus den Diffe­ renzen (A'-A) oder (D-C), die einander gleich sind, ergibt sich das Maß "E" für die Abweichung der Lage der Stirnfläche von der Ideallage rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine.

Zur Bestimmung eines eventuell vorhandenen Einzuges der Stirnfläche 3 wird, wie in Fig. 3c an Hand des Durchlaufs einer Messfahrt (s. Rand­ pfeil) zur Bestimmung des Durchmessers (bei stark vergrößertem Beton­ rohr 1 lediglich 4 Positionen gezeigt) dargestellt ist, die Entfer­ nung der Stirnfläche während das Durchlaufens der Mess-Strecke punkt­ weise aufgenommen, wobei eine zur Achse der Messmaschine rechtwinkli­ ge Ebene die Bezugsebene bildet. Diese Distanz kann sowohl mechanisch mit Taster als auch mit (Ultra-)Schall oder Licht-Messsignalen be­ stimmt werden. Bei der - in Fig. 3c dargestellten - Verwendung eines Messsignals verlässt dieses die Distanzmessvorrichtung 28 (offener Pfeil) und läuft entweder in die Tiefe oder wird von der Stirnfläche 3 reflektiert. Ist die Distanzmessung außer Bereich (ganz unten - Traverse 8), läuft das Messsignal außerhalb des Betonrohres 1 in die Tiefe und wird verworfen; bei weiterem Verfahren wird die Stirnfläche 3 erreicht (zweite Position von unten - Traverse 8') und die Distanz­ messvorrichtung 28 erhält ein verwertbares Signal, wobei innerhalb dieses Teils der Stirnfläche die Distanz mehrfach bestimmt wird. Verläßt die Distanzmessvorrichtung 28 den Bereich der Stirnfläche 3 (dritte Position von unten - Traverse 8"), läuft das Messsignal im Inneren des Betonrohres 1 in die Tiefe, das Signal wird verworfen. Bei weiterem Verfahren erreicht die Distanzmessvorrichtung wiederum den Bereich der Stirnfläche 3 (vierte Position von unten - Traverse 8'''), ist das Signal wieder verwertbar, wobei auch hier die Distanz­ messung mehrfach beim Verfahren vorgenommen wird. Schließlich ver­ lässt die Distanzmessvorrichtung den Bereich der Stirnfläche 3 des Betonrohres 1 (nicht dargestellt), das Messsignal verläuft wieder außerhalb des Betonohres 1 in die Tiefe und wird verworfen. Die verwertbaren Messsignale werden dem Rechner zugeleitet, der daraus die Abweichung der Stirnfläche 3 von der vorgegebenen Idealform bestimmt. Der Rechner kennt dabei auch zulässige Grenzen für Abwei­ chungen und bewertet vermessene Rohre mit einer innerhalb der zu­ lässigen Toleranz liegenden Abweichung als "gut"; Betonrohre mit stärkeren Abweichungen werden als Ausschuss verworfen.

Die Fig. 4 zeigt eine Alternative zur Ausbildung von Geberträger und Empfängerträger; Hier ist der Außenschlitten 16 (oder auch der Innen­ schlitten) durch eine Schwenkhebelanordnung 20 ersetzt, die die zwei­ te Lichtschranke 15' trägt, die von einem Lichtgeber 16.1' und einem (nicht näher dargestellten) Lichtempfänger gebildet wird, der in gleicher Weise am Empfängerträger 12 (Fig. 1) vorgesehen ist. Dazu sind an beide Träger 11 bzw. 12 dreieckförmige Lenker 22 als Träger des Lichtgebers 16.1' bzw des Lichtempfängers angelenkt. Jeder der Träger 11 bzw. 12 weist einen Ausleger 11.2 auf (hier nur für den Geberträger 11 dargestellt), die mit Schwenkbolzen 23 versehen sind; jeder der Schwenkbolzen nimmt, einen ersten Eckbereich 22.1 des Len­ kers 22 auf. Beide Lenker 22 sind über die Koppelschiene 18 gekop­ pelt, die in einem zweiten Eckbereich 22.2 angreift. Mit einem An­ trieb 21, der etwa in der Mitte der Koppelschiene 18 angreift - hier als Hydraulikzylinder mit Kolbenstange 21.1 dargestellt - wird bei Betätigung der Eckbereich 22.1 ausgelenkt und der Lenker 22 so ver­ schwenkt, dass sich der dritte Eckbereich 22.3, der mit dem Licht­ geber 16.1' (bzw. mit dem Lichtempfänger) der Lichtschranke 15' ver­ sehen ist, auf einer (strich-punktiert eingezeichneten) Kurve bewegt. Die Koppelschiene 18 verbindet auch hier den Lenker 22 des Geber­ trägers 11 mit dem (nicht dargestellten) Lenker des Empfängerträgers 12, so dass beide von dem Schwenkantrieb 21 synchron bewegt werden. Dabei ist der Lichtgeber 16.1' so angeordnet, dass er sich unausge­ lenkt auf der Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine in dem Abstand "A" vom ersten Lichtgeber 11.1 befindet. Durch Betätigung des Zylinders des Schwenkantriebs 21 wird der Lenker 22 verschwenkt und der Licht­ geber 16.1 auf dem Bogen bewegt, der - besonders bei den kleinen Abweichungen von der Lage rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine - als gerade angesehen (und ggf. korrigiert) wird. Für die Lichtempfänger-Seite - hier nicht dargestellt - gilt gleiches.

Das Vorgehen zum Vermessen eines Betonrohres ist zunächst so, wie oben beschrieben. Ist der Startpunkt für die Durchmesser-Vermessung genommen, wird jedoch bei dieser Anordnung nach kurzer Fahrt (etwa 10 mm) die zweite Lichtschranke 15' in dem Bogen geführt, der so gelegt ist, dass sich der Lichtgeber 16.1 im wesentlichen in axialer Rich­ tung verlagert. Der (maßstäblich zu groß dargestellte) Schwenkantrieb 21 dient dabei zum Vor- und Zurückschwenken von Lichtgeber 11.1 und Lichtempfänger der zweiten Lichtschranke 15, wozu der zweite Licht­ geber 16.1 sowie der zugeordnete Lichtempfänger (nicht näher darge­ stellt) durch Schwenken des Lenkers 22 über den Schwenkantrieb 21 bewegt wird. Der hell/dunkel-Umschlag des Lichtgeber-/-empfängerpaa­ res dieser zweiten Lichtschranke 15 wird als Indikator für die Ab­ schattung durch die Stirnfläche 3 registriert und als erster Messwert "A" oder "D" (s. Fig. 3) im Rechner gespeichert. Nach Durchlaufen der dem Durchmesser T zugeordneten, verkürzten Wegstrecke wird der zweite Lichtgeber 16.1 sowie in gleicher Weise der zugeordnete Licht­ empfänger (nicht näher dargestellt) über den Schwenkantrieb 21 durch Schwenken des Lenkers 22 wiederum bewegt, wobei es gleichgültig ist, ob der Lenker zwischenzeitlich in seine Ausgangslage zurückgeführt wurde oder nicht. Auch hier ist der hell/dunkel-Umschlag (bzw. der dunkelhell-Umschlag) Indikator für die Abschattung durch die Stirn­ fläche 3 des Spitzendes 2 des zu vermessenden Betonrohres 1, was hier zu einem anderen Abstand "A "' bzw. "D" führt. Dabei wird der Abstand "A'" zur Lichtschranke 11.1 aus der Winkellage des Hebels 7, bekannt durch einen Winkelgeber, abgeleitet. Dieser Wert wird ebenfalls ge­ nommen und als Wert "A'" im Rechner gespeichert. Aus diesen Werten kann dann - wie oben erläutert - die Schräge der Stirnfläche 3 des Spitzendes 2 des zu vermessenden Betonrohres 1 bestimmt werden.

Um die "kurze" Verfahrstrecke definieren zu können, ist in einer Wei­ terbildung eine Hilfs-Lichtschranke 25 vorgesehen. Beide Lichtschran­ kenträger 11 und 16 (Fig. 1) sind mit gleichgerichteten Auslegern 26 versehen, von denen der eine mit einem Lichtgeber 27 und der andere (nicht dargestellt) mit einem korrespondierenden Lichtempfänger ver­ sehen ist, die beide eine Hilfslichtschranke 25 bilden. Beim Verfah­ ren zusammen mit der ersten Lichtschranke 10 taucht die Hilfslicht­ schranke 25 - so wie dargestellt - früher aus der Abschattung aus und legt dadurch mit dem dunkelhell-Umschlag das Maß für die Schrägla­ gen-Bestimmung mit der zweiten Lichtschranke 15 fest. Es versteht sich dabei von selbst, dass ein solcher Ausleger auch beidseitig vor­ gesehen sein kann, so dass eine voreilende (dargestellt) und eine nacheilende Hilfslichtschranke gebildet sind, mit denen die "kurze" Strecke auf beiden Seiten definiert wird.

Für das Beurteilen von Parallelität und Durchmesser des Spitzendes 2 muß die Steuerung des Rechners typgebundene Grenzmaße wissen. Diese sind üblicherweise den Nennmaßen zugeordnet im Datenspeicher des Rech­ ners abgelegt. Welches Rohr (Nennweite) zu vermessen ist, wird der Steuerung der Messmaschine durch Signalverknüpfung mit vorgeschalte­ ten Maschinen mitgeteilt; entfällt dies, kann die oben genannte Hilfs­ lichtschranke 25 vorteilhaft zur Anwendung kommen, die, da die Nenn­ weiten mindestens um 50 mm gestaffelt sind, auch bei einer mehrere Millimeter betragenden Ungenauigkeit beim Austauchen oben schon vor dem Ende der Messung erkennen kann, um welche Nennweite es sich bei dem vorliegenden Rohr handelt.

Zur Bestimmung der Parallelität der Endfläche sowohl auf der Seite des Spitzendes 2 als auch auf der Seite der Glocke wird während der spitzendenseitigen Messung glockenseitig eine Hilfsvorrichtung aufge­ setzt, die mit mindestens drei Armen versehen ist, die untereinander gleiche Winkelabstände aufweisen (beispielsweise bei drei Armen 120°, bei vier Armen 90°). Im Mittelpunkt der Hilfsvorrichtung, der der Sternpunkt dieser Armkonfiguration ist, ist diese Hilfsvorrichtung kardanisch gelagert, so dass sie sich auf die Schräglage der Stirn­ fläche der Glocke einstellen kann. Mindestens zwei Wegaufnehmer mes­ sen die Neigung der Hilfsvorrichtung, so dass dadurch (relative) Lage und Größe der Neigung der glockenseitigen Stirnfläche bekannt ist. Aus der Differenz von Lage und Größe der Neigungen von spitzendseiti­ ger und glockenseitiger Stirnfläche kann dann die Parallelität beider Stirnflächen bestimmt werden.

Um die Ovalität zu bestimmen, werden die Messungen über verschiedene Durchmesser gemittelt, wobei die Gabellichtschranke 10 und 15 bei den verschiedenen Messdurchgängen verschwenkt wird. Sollen zwei Durchmes­ ser vermessen werden, wird um 90° verschwenkt, bei drei erfolgt ein Verschwenken um 60°. Dabei stehen dem Verschwenken der Gabellicht­ schranken 10 und 15 ein Verdrehen des Betonrohres 1 gleich.

Claims (17)

1. Verfahren zum Vermessen von Betonrohren mit Spitz- und Glockenende mit Bestimmung des Durchmessers des Konus des Spitzendes und der Parallelität von spitzendseitiger und glockenseitiger Stirnfläche, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Antasten des Spitzendes mit einer ersten Lichtschranke, die in einer Ebene quer zur Hauptachse "Z"-"Z" der Mess­ maschine verfahrbar ist, wobei der Weg zwischen Abschat­ tung und Aufhellung das Maß für den Durchmesser ist,
• b) Vermessung der Lage der Stirnfläche durch Antasten mit einer zweiten Lichtschranke, die mit der ersten Licht­ schranke gemeinsam rechtwinklig zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine sowie gegenüber der ersten Lichtschran­ ke parallel zur Achse verfahrbar ist, wobei der Weg bis zur Abschattung, gemessen kurz nach Abschattung und kurz vor Aufhellung der ersten Lichtschranke die Maße für die Lage der Stirnfläche gegenüber einer zur Hauptachse "Z"- "Z" der Messmaschine rechtwinkligen Messebene "Y"-"Y" oder einer Referenzebene "R"-"R" sind,
• c) Zusammenführung der Werte in einem Rechner, der das ge­ suchte Durchmesser-Maß der spitzendseitigen Stirnfläche aus den so bestimmten Werten errechnet und mit Vorgaben vergleicht, zur Beurteilung "GUT"-"SCHLECHT".

2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch folgende Verfahrensschritte:

• a) Aufsetzen der Hilfsvorrichtung mit mindestens zwei ge­ kreuzt angeordneten Wegaufnehmern auf die glockenend­ seitige Stirnfläche,
• b) Vermessen der Lage der Hilfsvorrichtung mittels dieser Wegaufnehmer, wobei die Messwerte der Wegaufnehmer die Maße der Abweichung der Lage der Stirnfläche gegenüber einer zur Hauptachse "Z"-"Z" der Messmaschine rechtwink­ ligen Referenzebene "R"-"R" sind,
• c) Zusammenführung der Werte in einem Rechner, der das ge­ suchte Durchmesser-Maß der spitzendseitigen Stirnfläche aus den so bestimmten Werten errechnet und mit Vorgaben vergleicht, zur Beurteilung "GUT"-"SCHLECHT".

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, dass während des Verfahrens der ersten Licht­ schranke mittels eines Distanzmessgerätes die Entfernung von einer rechtwinklig zur Achse der Messmaschine liegenden Bezugsebene zur spitzendseitigen Stirnfläche genommen und dem Rechner zur Bestimmung der Abweichung der Stirnfläche von dieser Ebene zugeführt wird.

4. Vorrichtung zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei der Prüfling auf einen Rohraufleger einer Messmaschine aufgelegt ist, die weiter einen Lichtschran­ kenträger mit Geberträger und Lichtgeber sowie mit Empfän­ gerträger mit Lichtempfänger aufweist, der zumindest in einer Richtung quer zur Hauptachse der Messmaschine ver­ fahrbar ist, wobei zumindest ein Weggeber zur Aufnahme des Quer-Verfahrweges und wobei eine Auswerteelektronik vorge­ sehen ist, der sowohl die Verfahrwege als auch die von dem Lichtschrankenempfänger aufgenommene Lichtintensität zuge­ führt und von dieser im Hinblick auf den Ort der Abdunklung und der Aufhellung ausgewertet werden, dadurch gekennzeich­ net, dass zwischen den Geber- und Empfängerträgern (11, 12) eine zusätzliche Lichtschranke (15) vorgesehen ist, deren Lichtgeber (16.1) und Lichtempfänger (17.1) in Längsrich­ tung der Geber- und Empfängerträger (11, 12) so verfahrbar sind, dass Lichtgeber (16.1) und Lichtempfänger (17.1) stän­ dig fluchten, wobei der Verfahrweg mit zumindest einem Weg­ aufnehmer bestimmbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtgeber (16.1) und Lichtempfänger (17.1) der zusätzli­ chen Lichtschranke (15) auf je einem Schlitten angeordnet sind, und jeder der Schlitten auf dem zugeordneten Träger (11; 12) längsverfahrbar angeordnet ist, wobei Synchron­ antriebe vorgesehen sind.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten als auf dem Geber- und Empfängerträger (11, 12) geführte Außenschlitten (16, 17) ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Schlitten als in dem Geber- und Empfängerträger (11, 12) geführte Innenschlitten (16, 17) ausgebildet sind, wo­ bei ein in jedem der Träger (11, 12) vorgesehenes Langloch (13) ein Durchtreten vom Licht des Lichtgebers (11.1) zum Lichtempfänger (12.1) ermöglicht.

8. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, dass für jeden der Schlitten (15, 17) ein Schrittmotor als Antrieb vorgesehen ist, wobei beide Schrittmotoren elek­ trisch/elektronisch gekoppelt und synchronisiert sind.

9. Vorrichtung nach Anspruch 5, 6 oder 7, dadurch gekennzeich­ net, dass die Schlitten (15, 17) mittels einer Koppelschie­ ne (18) gekoppelt sind, wobei die Koppelschiene (18) mit einem Linearantrieb (19) zusammenwirkend, das synchrone Ver­ fahren beider Schlitten (16, 17) bewirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass Lichtgeber (16.1) und Lichtempfänger (17.1) der zusätzli­ chen Lichtschranke (15') auf je einem Schwenkhebel (20) an­ geordnet sind, jeweils angelenkt an an Geber- und Empfän­ gerträger (11, 12) vorgesehenen Auslegern (11.2), deren Lichtgeber (16.1') und Lichtempfänger (17.1') gegenüber der Längsrichtung von Geber- und Empfängerträger (11, 12) mit­ tels eines Schwenkantriebs (21) so verschwenkbar sind, dass Lichtgeber (16.1') und Lichtempfänger (17.1') ständig fluch­ ten, wobei deren Verlagerungsweg mit zumindest einem Winkel­ aufnehmer bestimmbar ist.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 10, gekennzeich­ net durch eine Distanzmessvorrichtung (28), die axial aus­ gerichtet etwa mittig auf der Traverse (8) angeordnet ist.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Distanzmessvorrichtung (28) ein Berührungsfühler vorge­ sehen ist.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Distanzmessvorrichtung (28) ein berührungslos arbeiten­ der Fühler, beispielsweise ein Ultraschall-Fühler oder ein Laser-Distanzmessgerät vorgesehen ist.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 13, gekennzeich­ net durch eine Hilfslichtschranke (25), gebildet von einem Lichtgeber (27) und einem Lichtempfänger, jeder so auf ei­ nem Ausleger angeordnet, dass beide ständig fluchten, und dass die Hilfslichtschranke (25) in der der ersten Licht­ schranke (10) zugeordneten Bewegungsebene liegt.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfslichtschranke (25) der ersten Lichtschranke (10) vorhergehend angeordnet ist.

16. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfslichtschranke (25) der ersten Lichtschranke (10) nachgehend angeordnet ist.

17. Vorrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass zwei Hilfslichtschranken (25) vorgesehen sind, von denen die eine der ersten Lichtschranke (10) vorhergehend und die andere der ersten Lichtschranke (10) nachgehend angeordnet ist.