DE2258022A1 - Messvorrichtung - Google Patents

Messvorrichtung

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DE2258022A1
DE2258022A1 DE2258022A DE2258022A DE2258022A1 DE 2258022 A1 DE2258022 A1 DE 2258022A1 DE 2258022 A DE2258022 A DE 2258022A DE 2258022 A DE2258022 A DE 2258022A DE 2258022 A1 DE2258022 A1 DE 2258022A1
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Urs Peter Studer
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Zumbach Electronic Automatic
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Zumbach Electronic Automatic Orpund Schweiz
Zumbach Electronic Automatic
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    • G01B2210/62—Support for workpiece air film or bearing with positive or negative pressure

Description

DbL-Phys.
Willy Lorenz
Patentanwalt
8035" Gautlng
Hubertifsstr. 83 V2
27. November 1972 Meine Akte: ζ 28-j,DT
Zumbach Electronic-Automatic, Orpund
MESSVORHICHTUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Messvorrichtung mit einer Messdüse, durch die ein Druckmittel gegen eine Fläche eines Messobjekts geleitet werden kann, und die mittels eines Steuerkolbens der auf der Seite der Messdüse von dem dieselbe speisenden Druckmittel und auf der gegenüberliegenden Seite von einem Vergleichsdruck geaufschlagt ist, in bestimmtem Abstand von der Fläche des Messobjekts gehalten wird.
MS/fnm/
18 006/ · ·. ,
.0 309824/08 1 S
BAD ORIGINAL
Messvorrichtungen dieser Art dienen zum einmaligen Messen einer Kote an einem Werkstück oder dergleichen oder zum Kontinuierlichen Messen einer Dimension eines durchlaufenden Produkts, beispielsweise einer die Produktionsanlage verlassenden Papierbahn oder dergleichen. Die Messvorrichtung kann jedoch auch nur dazu dienen, ein weiteres Messystem ohne Berührung mit einem Werkstück in ganz bestimmtem Abstand von demselben zu halten. So können pneumatische Messvorrichtungen beispielsweise dazu dienen, Messspulen berührungslos in bestimmtem Abstand von der Oberfläche eines aus der Produktionsanlage laufenden Kabels zu halten, um laufend die Dicke der Kabelisolation zu überprüfen.
In all den hier erwähnten und weiteren ähnlichen Fällen ist es erforderlich, die Messdüse aus einer Ruhestellung in eine Arbeitsstellung und umgekehrt überzuführen. Bei der Messung einzelner Werkstücke wird dies im allgemeinen für jede Einzelmessung erforderlich sein, um Werkstücke in die Messposition bringen zu können. In anderen Fällen, beispielsweise bol der oben erwähnten Messung von IsolatLonsschichten an Kabeln, kann es erforderlich sein, die Messvorrichtungen in gewissen Abständen aus ihrer Messstellung in eLne Ruhestellung zu bringen, um die Messvorrichtung abzugleichen oder zu eichen. Bei anderen Messungen von kontinuierlich oder schrittweise durchlaufenden Produkten, beispielsweise Stanzerzeugnissen, kann es erforderlich sein, zwischen jeder Messung In eine Ruhestellung iiu f/ihren, urn vor st υ ho ride Teile unter dor Messdilso durchtreten «. lassen. 30m4/0816
BAD ORIGINAL
Zur Ueberführung der Messdüse aus ihrer Ruhestellung in ihre Arbeitsstellung und umgekehrt waren bisher zusätzliche Betätigungsmittel, beispielsweise Zylinder, Elektromagnete oder.dergleichen, erforderlich. Es ist das Ziel der Erfindung, diese zusätzlichen Betätigungsmittel zu umgehen und damit eine wesentliche Vereinfachung und räumlich gedrängtere Ausführung von Kessvorrichtungen mit Messdüse zu ermöglichen. Die erfindungsgemässe Messvorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steuerkolben in einem Zylinder befindet, dessen Länge für einen Hub des Steuerkolbens zur Ueberführung der Messdüse aus einer Messstellung in eine Ruhestellung und umgekehrt genügt, und dass Mittel zur Ueberführung des Steuerkolbens mit der Messvorrichtung vorgesehen sind. Die zur Ueberführung der Messdüse aus ihrer Ruhestellung in die Arbeits- oder Messstellung kann nun durch Verschiebung des ohnehin erforderlichen Steuerkolbens im Zylinder erfolgen, wobei lediglich eine geeignete Dimensionierung des Zylinders und gewisse zusätzliche steuerbare Druckmittelanschlüsse erforderlich sind. Die Messvorrichtung wird dadurch sehr universell verwendbar, indem allo wesentlichen Vorgänge mit einer einfachen kompakten Einheit gesteuert werden können, die nur wenig Raum beansprucht.
Die Erfindung wird nun anhand eines in der Zeichnung im Axialschnitt dargestellten Ausführungsbeispiels (Fig. 1) und einer AusfUhrungsvariante (Fig. 2} näher erläutert.
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H- -'22S8Q22':
Die in Fig. 1 dargestellte Messvorrichtung weist eine MessdUse
I auf, die am freien Ende einer hohlen Stange 2 gebildet ist. Die Stange 2 ist mit einem Steuerkolben 3 verbunden, der in einem Zylinder 4 axial beweglich ist. Der unter dem Steuerkolben 3 befind*·
II chQ ZyI Inder raum steht über Bohrungen 5 I. η Verbindung mit der Bohrung der Stange 2 und r.omlt der MösndUsp 1. Ln den Zylinder 4 münden über und unter dem in Messstellung dargestellten Kolben 3 Druckmitteleinlässe 6 und 7, die über Blenden 8 bzw. 9 von einer gemeinsamen Druckmittelquelle gespeist werden. Ueber dem Steuerkolben 3 befindet sich am Zylinder 4 ein regelbarer Auslass 10.
Ueber dem Steuerkolben 3 befindet sich Im Zylinder 4 ein Hllfs- , kolben 11 mit einer die obere Stirnwand des Zylinders-.axial verschiebbar durchsetzenden, hohlen Kolbenstange 12. An dem über dem Hilfskolben 11 liegenden Ende des Zylinders 4 ist eine weitere, in unten beschriebener Weise steuerbare Druckmittelleitung 13 angeschlossen.
Die Kolbenstange 12 trägt an ihrem aus dem Zylinder herausr&gen» den Ende eine Hülse 14, in welcher das schematisch dargestellte Spulensystem 15 eines „Vegmessers befestigt ist. Zwischen der Hülse 14 bzw. Kolbenstange 12 und*der Oberseite des Zylinders 4 wirkt eine Druckfeder 16.
Eine mit dem Steuerkolben 3 verbundene Stange 17 durchsetEt die Bohrung dor KoI bonnt-anen 12 und trüj'.t, an Ihrom ofooron finde elrmri
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BAD ORIGINAL
das Spulensystem 15 beeinflussenden Messkörper 18. Es können beispielsweise zwei in benachbarte Zweige einer Messbrücke geschaltete Spulen vorgesehen sein, die vom Körper 18 differentiell beeinflusst werden.
Die Kolben 3 und 11 sind durch eine Schleppkupplung mit Bewegungsspiel in axialer Richtung gekuppelt, wobei das Spiel' durch Anschlagflächen 19 und 20 an den Kolben 3 bzw. Il und durch Anschlagflächen 21 und 22 am Messkörper 18 bzw. an der Kolbenstange 12 begrenzt ist.
Arn unteren Ende der Stange 2 ist eLn Messkopf mit einer die Messdlise urngobonden Messspule 23 angebracht. Die Aufgabe be- . steht im vorliegenden Falle darin, zugleich die totale Dicke und die Dicke der isolierenden Schicht eines mit Isoliermaterial 24, z.B'. Kunststoff, beschichteten Bleches 25 zu ermitteln, das in Richtung des Pfeils unter der Messdüse 1 durchläuft und durch eine Walze 26 unter der Düse in genauer Lage gestützt ist. Der Zylinder 4 der Messvorrichtung ist an einem Träger 27 befestigt, dor sich .Ln unveränderlicher I.uco bezüglich der Aehso der Walze 26 befindet.
Die Messvorrichtung ist in Messstellung dargestellt, d.h., die Messdüse 1 und die Messspule 23 sind dem Messobjekt 24. 25 angenähert. Der Steuerkolben 3 befindeL sich hierbei zwischen dem
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BAD ORteiNAL
Einlassen 6 und 7 und der Hilfskolben 11 unterteilt den" Raum des Zylinders 4 in zwei"etwa gleiche Teile. Der Zylinderraum ist also für den Messvorgang beschränkt, was die Empfindlichkeit und Ansprechgeschwindigkeit des Steuerkolbens erhöht. Die Lage des Hilfskolbens 11, über welchem durch die Leitung 13 Druckmittel unter hohem Druck eingeleitet wird, ist bestimmt durch Anschlag der Hülse 14 gegen die Oberseite des Zylinders 4.
Der Druck Über dem Steuerkolben 3 ist auf einen bestimmten Wert eingeregelt, der durch die Blende 8 und den regelbaren Auslass 10 bestimmt 1st. Dor Druck unter dem Kolben 3 1st bestimmt durch die Durchflusswiderständo an der Blende 9 und an der Messdiise Es ergibt sich somit automatisch ein Gleichgewichtszustand bei einem bestimmten Abstand der Messdüse 1 von der Oberfläche des Messobjekts 24, 25, für welchen der Kolben 3 stehen bleibt. Wird das durchlaufende Messobjekt dicker, wie in der Fig· rechts angedeutet, so steigt der Druck an der Messdüse infolge des sich verringernden Abstandes an und dor Kolben 3 hebt die Messdüse an, sodass ihr Abstrmd vom Moissobjokt praktisch konstant bleibt. Die Bewegung der Messdüse wird über das Gestänge 2, 17 an den Messkörper übertragen, der entsprechend im Spulensystem 15 verschoben wird, sodass über eine elektrische Messschaltung die Lage der Messdüse bzw. die totale Dicke des Messobjekts angezeLgt wLrd.
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BAD ORIGINAL
Zugleich wird mittels der Messspule 23, auf welche das Blech 25 dem Abstand der Spule 23 vom Blech entsprechend rückwirkt, indirekt die Dicke der Isolationsschicht 24 ermittelt, denn da der Abstand der Messdüse 1 und damit der Messspule 23 über der Oberfläche der Kunststoffschicht 24 konstant ist, stellt der durch die Messspule 23 ermittelte Messwert ein Mass für die Dicke der Schicht 24 dar.
Soll nun die Messdüse mit der Messspule 23 aus irgendeinem Grunde vom Messobjekt in eine Ruhestellung zurückgezogen werden, so wird die Druckmittelzufuhr durch die Leitung 13 unterbrochen und der obere Teil des Zylinderraums mit dem Aus.senraum verbunden. Damit wird der Hilfskolben 11 unter der Wirkung des unter ihm herrschenden Ueberdrucks und der Feder 16 angehoben, bis die Anschlagfläche 22 auf die Anschlagfläche auftrifft. Hierauf wird auch der Steuerkolben mit all den mit ihm verbundenen Teilen, insbesondere der Messdüse 1 und der Messspule 23, angehoben, bis der Hilfskolben 11 am oberen Ende des Zylinderraums anschlägt. Der Messkörper 18 ist hierbei natürlich stark aus seinem üblichen Messbereich verschoben, was jedoch keine Rolle spielt-, da ohnehin nicht gemessen wird. Um die Messdüse und Messspule 23 wieder in Messstellung zu bringen, braucht lediglich wieder Druckmittel durch die Leitung 13 zugeführt zu werden^ womit der Hilfskolben 11 nach unten verschoben wird. Er nimmt dibei spätestens beim Anschlag der Fläche
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gegen die Fläche 19-'den Steuerkolben mit, sofern nicht das verbleibende Luftkissen zwischen den beiden Kolben schon vorher die gemeinsame Verschiebung derselben bewirkt.
Wie bereits erwähnt, hat der Hilfskolben 11 vor allem den Vorteil, dass er während der Messung den Zylinderraum beschränkt und damit eine empfindliche, trägheitsarme Messung erlaubt. Ferner erlaubt er eine Ueberführung der Messvorrichtung von der Arbeitsstellung in ihre Ruhestellung mit sehr einfachen Steuermitteln. Es wäre jedoch denkbar, ohne den Hilfskolben 11 zu arbeiten. In diesem Falle müsste der Steuerkolben sich während der Messung in der dargestellten Lage befinden und die Leitung 13 mUsste einfach abgeschlossen sein. Zur Ueberführung in die Ruhestellung müsste die Druckmittelzufuhr durch die Blende 8 unterbrochen und die Leitung 13 mit der Atmosphäre verbunden werden. Der Steuerkolben würde nun durch das über die Blende 9 noch zugeführte Druckmittel angehoben, wobei vorausgesetzt werden muss, dass auch bei völlig freier Messdüse sich unter dem Kolben 3 noch ein genügender Druck aufbaue. Zur Rückführung in die Messstellung müsste nun über die Leitung 13 Druckmittel zugeführt werden, durch welches der Steuerkolben bis unterhalb des Einlasses 6 verschoben würde, worauf er durch die üblichen Steuerdrücke in die dargestellte Messlage gesteuert würde.
Im 'FqIIo dieser Ausführung ohne Hilfskolben könnte dor Einlass mit der Blende 8 auch wegfallen und die Leitung 13 würde dann
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wahlweise entweder über eine der Blende 8 entsprechende Blende während der Messung bzw. zur Zustellungen die Messlage gespeist oder zur Ueberführung in die Ruhelage mit der Atmosphäre verbunden. Um jeweils genügenden Druck unter dem Kolben zu erzielen, könnte die Blende 9 überbrückbar sein.
Die Messspule. 23 kann natürlich durch ein anderes geeignetes System zur Durchführung einer zusätzlichen Messung ersetzt sein, oder aber man kann auf eine zusätzliche Messung verzichten.
Der Hilfskolben braucht nicht unbedingt eine nach aussen ragende Kolbenstange aufzuweisen, sofern er Innerhalb des Zylinders in geeigneter Weise mit dem Steuerkolben verbunden ist und einen Endanschlag für seine Bewegung nach unten vorgesehen ist. Ferner braucht auch kein mit dem Steuerkolben verbundenes Ge« stange durch die obere Zylinderwand durchgeführt zu werdens indem der" Wegmesser direkt mit der Stange 2 verbunden ist.-
In bestimmten Fällen kann es schwierig sein5 mit der Anordnung nach Fig. 1 genügende Steuerkräfte zu erzielen,, Wenn die Mess-' vorrichtung nacheinander in verschiedenen Lagen, beispielsweise vertikal von oben und vertikal von unten? gegen einen Prüfling anzulegen ist, können sich erhebliche Differenzen im gemessenen V/er t ergeben, besonders wenn mit zubewegend β Geberteile (18 23) erhebliches Gewicht aufweisen» Figo 2 zeigt nun eine Ausführungsvariante, bei welcher durch ein HilfsSteuersystem eine Ver-
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BAD ORIGINAL
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Stärkung der Steuerkräfte erzielt wird. Entsprechende Teile sind gleich bezeichnet wie in Fig. 1. Anstelle der Stange 2 ist in diesem Falle am Kolben 3 eint Rohr 3D befestigt. Dieses Rohr ist mit einer Querwand versehen, in welcher eine Oeffnung vorgesehen ist, deren unterer Rand 31 einon Ventilsitz bildet. Mit dem unteren Ende des Rohrs 30 ist ein Hilfszylinder 32 verbunden, der Druckmitteleinlasse mit Blenden 33 und 34, die den Blenden 8 und 9 entsprechen, und einer regelbaren Austrittsblende 35 aufweist. Im Zylinder 32. ist ein Steuerkolben 36 beweglich, der unten mit einer der Stange 2 nach Fig. 1 entsprechenden Stange 37 mit Messdüse 1 versehen ist. Der Kolben 36 trägt im weiteren eine nach oben dichtend durch den Deckel, des Zylinders 32 ragende Kolben- stange mit Ventilteller 38, der auf den Ventilsitz 31 wirkt. Ueber dem Zylinder 32 weist das Rohr 30 eine lustrittsöffnung 39 auf.
Die Arbeitsweise der in Fig. 2 dargestellten Ausführungsvariante ist nach dem oben bereits Beschriebenen leicht verständlich. Der Kolben 36 des HilfszylInders verschiebt sich nach oben oder unten, Je nachdem die Messdllse 1 zu nahe am Messobjekt liegt oder zu weit davon entfernt ist. Geht der Kolben 36 nach oben, so wird der Durchtritt des Druckmittels am Ventil 31, 38 gedrosselt, der Druck uifter dem Kolben 3 steigt und dieser Kolben geht nach oben. Geht der Kolben 36 nach unten, so tritt ein umgekehrter Effekt ein. Es ist damit eine wirksame Verstärkung des Steuereffektes erzielt, um die oben erwähnten möglichen Mangel eines einstufigen Systems
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zu beheben. Vorzugsweise kann der Betriebsdruck für den Hilfszylinder niedriger gewählt werden als für den Hauptzylinder 4.
Die Messspule 23 ist in Fig. 2 nicht dargestellt, doch kann auch mit der Stange 37 ein Messfühler-beliebiger Art verbunden -sein.
Wie bereits erwähnt, besteht ein entscheidender Vorteil beider " dargestellter Ausführungen darins dass der Hubraum des Zylinders während der Messung klein ist, was eine trägheitsarme, genaue Regelung erlaubt. Dieser Vorteil bleibt auch erhalten, wenn die Verschiebung des Hilfskolbens 11 und Steuerkolbens 3 mit dem Gestänge 2, 17 bzw* 17, 30,· 37 durch andere Mittel, z.B. einen besonderen Zylinder oder einen Elektromagneten oder direkt mechanisch erfolgt, um die UeberfüL mg von der Ruhe- in die Messstellung und umgekehrt zu bewirken«, Es'ist jedoch im allgemeinen vorteilhaft, den ohnehin vorhandenen Zylinder 4 für beide Zwecke, nämlich die Steuerung des Kolbens 3 während der Messung und die Ueberführung des Messystems zu verwenden.
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Claims (1)

  1. vl))Messvorrichtung mit einer Messdüse, durch die ein Druckmittel gegen eine Fläche eines Messobjekts geleitet werden kann« und die mittels eines Steuerkolbens der auf der Seite der Messdüse von dem dieselbe speisenden Druckmittel und auf der gegenüberliegenden Seite von einem Vergleichsdruck beaufschlagt ist» in bestimmtem Abstand von. der Fläche des Messobjekts gehalten wird, dadurch gekennzeichnet, dass sich der Steuerkolben (3) in einem Zylinder (4) befindet, dessen Länge für einen Hub des Steuerkolbens zur Ueberführung der Messdüse (1) in eine Ruhestellung und umgekehrt genügt, und dass Mittel (8-10, 13) zur üeberführung des Steuerkolbens mit der Messvorrichtung (23) vorgesehen sind«,
    2) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sich im
    Zylinder (4) auf der von der Messdüse (1) abliegenden Seite dee StW-erkolbens (3) ein Hilfskolben (11) befindet» der bei Messetellung d«f Steuerkolbens bzw. der Messdüse gegen den Steuerkolben vorgeschoben ist und den Hubraum des Zylinders (4) beschränkt«
    3) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass «ich zwischen dem Hilfskolben (11) und dem "diesem benachbarten Ende dos Zylinders (4) ein steuerbarer Druckmitteleinlasp (13) befindet·
    4) Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet«! das« Steutrkolben (3) und Hilfskolben (11) durch eine SchleppkuppJjUnf (21 ( ZZY verbunden sind, wobei die üeberführung des Steuerkolbene (3) ßtens teilweise durch den Hilfskolben (11) erfolgt.
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    5) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskolben (11) durchbohrt ist und dass ein die Messdüse (1), den Steuerkolben (3) und einen Wegmesser (15, 18) verbindendes Gestänge (2„ 17) den Hilfskolben JIl) und die beiden Stirnwände des Zylinders (4) axial verschiebbar durchsetzt«
    6) Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Hilfskolben (11) eine hohle, die dem Hilfskolben (11) anliegende Stirnwand des Zylinders (4) verschiebbar durchsetzende Kolbenstange (12) aufweist, die einen auf das Gestänge wirkenden Anschlag (22) aufweist«
    7) Vorrichtung nach Anspruch 6„ dadurch gekennzeichnet, dass die Kolbenstange (12) einen Teil (15) des Wegmessers (15, 18) trägt,
    8) Vorrichtung nach Anspruch 6 oder 7„ dadurch gekennzeichnet, dass auf die Kolbenstange (12) eine Feder im Sinne der Heberführung in di© Ruhestellung wirkt.
    9) Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1-8, dadurch gekennzeichnet, dass bei der Messdüse (1) eine zusätzliche Messvorrichtung zur Ermittlung einer weiteren Grosse des Objekts, z\»Bo eine Messspule (23), zur Ermittlung einer Schichtdicke, angeordnet ist.
    10) Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Hilfszylinder (32) mit Steuerkolben (36) vorgesehen ist, der dem erwähnten Zylinder (4) als Druckmittelverstärker vorgeschaltet ist.
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DE2258022A 1971-12-07 1972-11-27 Messvorrichtung Ceased DE2258022A1 (de)

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