DE2260468C3 - Verfahren zur Prüfung der Wandstarke von Rohren aus nicht leitendem Material und Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Prüfung der Wandstarke von Rohren aus nicht leitendem Material und Vorrichtung zur Durchführung dieses VerfahrensInfo
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Description
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Prüfung der Wandstärke von einen Extruder verlassenden
Rohren aus nichtleitendem Material, bei dem man in bestimmtem Abstand außerhalb der Extruderdüse einen
elektrisch leitenden Gegenstand in definiertem Abstand von der Rohrinnenfläche hält und den Abstand dieses
Gegenstandes von einem auf definierte Distanz von der Rohraußenfläche angenäherten Meßfühler ermittelt
und aus den ermittelten Werten auf die Wandstärke schließt.
Bei einem bekannten Verfahren dieser Art (DE-AS 12 39 484) wird ein als Walze ausgebildeter leitender
Gegenstand mittels eines von außerhalb des Rohres auf die Walze wirkenden Magneten gegen die Innenseite
des Rohres angelegt und durch Drehung des Magneten rund um das Rohr längs des Rohrumfangs mitgenommen.
Der Meßfühler ist dabei mit dem Magneten verbunden. Bei diesem Vorgehen ist die relative Lage
zwischen dem Magneten und der Walze nicht eindeutig bestimmt, da mindestens das Eigengewicht der Walze
dazu führt, daß sie dem Magneten nach- oder voreilt. Εε ergibt sich daher ein Abstand zwischen der Walze und
dem Meßfühler, der nicht nur durch die Wandstärke des Rohres bestimmt ist, und damit eine entsprechende
Meßungenauigkeit.
Es ist das Ziel der Erfindung, ein Meßverfahren anzugeben, dessen Ergebnis mn Sicherheit nur von der
Wandstärke des Rohres abhängig isi. Das erfindungsge
mäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß zwischen Meßfühler und Gegenstand eine Relativbewegung
erzeugt wird, derart, daß der Abstand zwischen denselben ein definiertes Minimum durchläuft, wobei
zur Auswertung dieses ermittelte Minimum herangezogen wird.
Es ist also dafür gesorgt, daß stets ein Meßwert ermittelt wird, der dem minimalen Abstand zwischen
dem Meßfühler und dem leitenden Gegenstand im Rohnnnern und somit der Wandstärke entspricht.
Die Erfindung betrifft auch eine Vorrichtung zur Durchführung des oben erwähnten Verfahrens, welche
einen in definiertem Abstand von der Rohrinnenfläche gehaltenen elektrisch leitenden Gegenstand sowie eine
auf definierte Distanz an die Rohraußenfläche zustellbare Meßvorrichtung zur Ermittlung des Abstandes
zwischen ihr und dem Gegenstand aufweist und dadurch gekennzeichnet ist, daß ein Mechanismus zur Erzeugung
einer Relativbewegung zwischen der Meßvorrichtung und dem Gegenstand vorgesehen ist, und daß die
MeßYorrichtung zur Ermittlung von Extremwerten des
Abstandes zwischen ihr und derri Gegenstand eifigerich·1
let ist
Im folgenden wird die Erfindung anhand mehrerer in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele näher
erläutert
FIg11 und 2 zeigen die erste Ausführurigsform im
Längs- bzw, Querschnitt
Fig-3 zeigt eine zweite Aüsführungsform im
Querschnitt,
F i g. 4 zeigt einen Teillängsschnitt durch eine weitere Ausführungsform,
Fig.5 zeigt eine weitere Ausführungsform im Längsschnitt und
Fig.6 und 7 zeigen eine Ausführungsvariante im Querschnitt bzw. Längsschnitt
In Fig. 1 ist schematisch die Düse eines Extruders
angedeutet, aua welcher das Kunststoffrohr 1 in noch
plastischem Zustand austritt Die Außenseite des I ο Rohres 1 wird bereits im Bereich der Düse gekühlt und
weist somit bereits kurz nach dem Verlassen der Düse eine erhebliche Festigkeit auf. Am Dorn 2 der
Extruderdüse ist ein Träger 3 in nicht näher dargestellter Weise befestigt, der an seinem freien Ende
einen geeigneten Antriebsmotor 4, beispielsweise einen Luftmotor aufweist Die Zu- und Rückleitung für diesen
Motor sind im Träger 3, dem Dorn 2 der Düse und die den Dorn 2 mit dem Außenteil der Düse verbindenden
Rippen verlegt Der Motor 4 treibt eine Nabe 5 mit geeigneter Geschwindigkeit an, weiche mittels eines
Arms 6 eine Blattfeder 7 trägt, die elastisch gegen die Innenseite des Rohres 1 anliegt Im Bereich der
Blattfeder 7 sind am Rohrumfang vier gleichartige Meßvorrichtungen 8 je um 90° gegeneinander versetzt
angeordnet Diese Meßvorrichtungen weisen beispielsweise eine mit Hochfrequenz gespeiste Meßspule auf,
die von der Feder 7 beeinflußt wird, wenn sich diese Feder im Bereiche des Feldes der Meßspule befindet
Wie bereits erwähnt, treibt der Motor 4 während der jo
Messung die Nabe 5 und damit die Blattfeder 7 mit geeigneter Geschwindigkeit von beispielsweise zehn
Umdrehungen pro Sekunde in Richtung des Pfeiles in Fig. 2 an. so daß die Blattfeder 7 längs der Innenseite
des Rohres 1 schleift. Bei jedem Durchgang der Feder 7 unter einer der Meßvorrichtungen 8 wird die Meßspule
dieser Vorrichtung durch die Feder maximal beeinflußt. Es genügt nun, in jeder Meßvorrichtung den Meßwert
jeweils bei maximaler Beeinflussung durch die Feder 7 herauszugreifen, zu speichern und anzuzeigen. Dabei
läßt sich nicht nur ermitteln ob die Wandstärke des Rohres 1 an den vier Meßstellen gleich sei. sondern auch
ob die gemessene Dicke den gewünschten Wert aufweist. Aufgrund der Meßresultate kann der Extruder
geregelt und nachgestellt werden.
Die Relativbewegung zwischen der Feder 7 und den in diesem Falle als fest angenommenen Meßvorrichtungen
8 hat den erheblichen Vorteil, daß nicht eine ganz bestimmte gegenseitige Lage der Feder 7 oder eines
anderen entsprechenden Gegenstandes und der züge- 5n hörigen Meßvorrichtung zum voraus festgelegt werden
muß. Eine solche Bedingung wäre nämlich verhältnismäßig schwer zu erfüllen, weil der mit der Meßvorrichlung
zusammenwirkende, im Rohrinneren liegende metallische Gegenstand nur schwer in einer ganz «
bestimmen Lage gehalten werden kann und vor allem
die Lage dieses Gegenstandes nich' überprüfbar ist.
Bei Ausführungsbeispiel nach Fig.! und 2 wird angenommen, die Meßvorrichtungen 8 liegen in einem
bestimmten Abstand von der Außenfläche des Rohres 1, eo
Diese Bedingung kann eingehalten werden, indem nicht dargestellte Gleitschuhe der Vorrichtungen 8 an der
Außenseite des Rohres 1 anliege^ oder indem mittels berührungslose^ beispielsweise pneumatischer Positionierung
die MeßVumchtungen 8 stets in einem ganz bestimmten Abstand von der Rohroberfläche gehalten
Werden, Es leuchtet ein, iiü unter diesen Voraussetzungen
der durch die Vorrichtungen 8 jeweils gemessene Minimalabstand von der an der Innenseite des Rohres 1
schleifenden Feder 7 ein direktes Maß für die Dicke der
Rohrwandungen an der jeweiligen Meßstelle darstellt Die Messung kann sich dabei darauf beschränken,
relative Unterschiede in der Wandstärke festzustellen oder aber gestützt auf eine Eichung mittels eines
genormten Rohres zugleich auch das wirkliche Maß der Wandstärke festzustellen.
Beim Ausführungsbeispiel nach Fig.3 rollt ein tonnenförmiger Meßkörper 9 aus Isoliermaterial,
beispielsweise Kunststoff, an der Innenseite des Rohres 1 ab. Der Körper 9 ist in schematisch dargestellter
Weise in einer Gabel gelagert, die mittels eines Trägers 3 an dem Dorn 2 aufgehängt ist. Der Körper 9 wird von
einem in ihm exzentrisch angeordneten Metallstab 10 durchsetzt Während der Messung rollt der Körper 9 auf
der Innenseite des auf dem Extruder austretenden Rohres 1 ab. Der Stab 10 gelangt bei jeder Umdrehung
des Körpers 9 in eine Lage minimalen Abstandes von der Meßvorrichtung 8. Wie oben im 7 jsammcnhang mit
Fig. 2 beschrieben, können die diesem minimalen
Abstand entsprechenden Meßwerte herausgegriffen, gespeichert und angezeigt werden und sie stellen ein
Maß für die Dicke der Rohrwandung an der Mebstelle dar. Es können mehrere Walzen 9 und zugehörige
Meßvorrichtungen 8 am Umfang des Rohres 1 verteilt angeordnet sein, oder aber die in Fig. 3 dargestellte
Walze 9 und Meßvorrichtung 8 können gemeinsam in verschiedene Meßstellungen geschwenkt werden, um
nacheinander die Wandstärke an mehreren Stellen zu ermitteln. Dabei sind selbstverständlich geeignete
Mittel vorzusehen, um die Walze 9 in allen Lagen gegen die Innenseite des Rohres 1 anzupressen.
F i g. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel, bei welchem der auf die Meßvorrichtung 8 wirkende Gegenstand
magnetisch in der gewünschten Position an der Rohrwand gehalten ist. Zu diesem Zweck wird als
Meßgegenstand eine Metallwalze 15 vorjesehi'n, die
zum Schütze der Innenseite des Rohres 1 eine Kunststoffbeschichtung 16 aufweist. Diese Walze ist in
ein-rn Halter 17 gelagert, der seinerseits drehbar am Düsendorn 2 gelagert ist. Auf dem Halter 17 ist ferner
ein Permanentmagnet 18 angeordnet, dem ein Permanentmagnet 19 auf der Außenseite des Rohres 1
gegenüberliegt. Der Magnet 19 kann gegenüber der Meßvorrichtung 8 verschwenkt werden, indem er an
einem Ring 20 montiert ist, der im Träger 21 der Meßvorrichtung schwenkbar ist.
Während der Messung hält der Magnet 19 den Magnet 18 und damit den Metallzylinder 15 in der
gewünschten Lage bezüglich der Meßvorrichtung 8. Während der Messung wird nun der Magnet 19 durch
Drehen des Ringes 20 bezüglich der Meßvorrichtung 8
in einem gewissen Bereiche hin- und hergeschwenkt, welche Schwenkung sich über den Magnil 18 an die
Meßwalze 15 überträgt. Die Meßwalze 15 wird somit vor der Meßvorrichtung hin· und hergeschwenkt und
v/ird damit sicher einmal in eine bestimmte Lage minimalen Abst&iides von der Meßvorrichtung 8
gelangen. Wiederum wird der Meßwert bei dieser Lage minimaleit Abstandes ermittelt, gespeichert und angezeigt,
und er stellt ein Maß für die Wandstärke des Rohres 1 an der Meßstelle dar. Die Meßvöfrichtung 8
zusammen mit dem Magnet 19 kann nun durch Drehung des Trägers 21 mitsamt dbm Ring 20 in eine andere
Meßstellung verbracht werden, die beispielsweise gegenüber der dargestellten Meßstellung um 90°
Versetzt ist. Der Magnet 18 und die Meßwalze 15 folgen
in diese neue Meßstellung. Dort wird darin in der beschriebenen Weise gemessen und dann die ganze
Vorrichtung in eine weitere Meßstellung verschoben bis sie endlich wieder in die dargestellte Meßstellung
gelangt. In dieser Weise können kurz nacheinander mit einer einzigen Meßvofrichtüng an mehreren Stellen
Messungen vorgenommen werden und damit die Gleichmäßigkeit und die absolute Größe der Wandstärke
überprüft werden.
Fig.5 zeigt schematisch eine weitere Ausfühfungsmöglichkeit.
Zwei Meßwalzen 34, die beispielsweise gemäß F i g. 4 ausgeführt sind, befinden sich in diametral
gegenüberliegenden Stellungen im Rohr 1. Sie sind je durch einen Arm 35 mit einem Rotor 36 verbunden, der
auf dem mit dem Dorn der Extruderdüse verbundenen Träger 3 drehbar gelagert ist Mit den beiden Armen 35
sind Achsen 37 verbunden, auf welchen die Rohrinnenwänd
berührende Räder 3β 0He*7?1"* cinH ni?
der Räder 38 bilden einen bestimmten Winkel zur Längsachse des Rohres 1, so daß die Räder 38 längs
Schraubenlinien an der Rohrinnenseite abrollen und damit eine Drehung des aus den Walzen 34, den Armen
35 und dem Rotor 36 gebildeten Systems bewirken. Die Walzen 34 rollen daher an mindestens einer Meßvorrichtung
8 vorbei, so daß in der beschriebenen Weise jeweils der Meßwert bei minimalem Abstand einer
Walze 34 von der Meßvorrichtung 8 erfaßt und angezeigt werden kann. Die eine Meßvorrichtung 8
kann in verschiedene Meßstellungen längs des Rohrumfangs verstellt werden oder aber es können mehrere
Meßvorrichtungen vorhanden sein, wie F i g. 2 zeigt.
Die F i g. 6 und 7 zeigen etwas ausführlicher die Einzelheiten nicht nur einer Meßvorrichtung, sondern
auch eines Stromkreises zur Steuerung der Bewegung des Meßkopfes. Entsprechende Teile sind gleich
bezeichnet wie in den vorhergehenden Figuren.
Die äußere Meßvorrichtung ist auf einem Gehäuse 50 aufgebaut, von welchem nur der Oberteil gezeigt ist und
welches auf Rädern fahrbar ausgebildet sein kann. Mittels zweier Stützen 51 trägt das Gehäuse 50 einen
offenen Ring 52, in weichem ein innerer, ebenfalls oltener oaer gescniitzter Ring 53 drenDar gelagert ist.
Am äußeren Ring 52 ist ein umsteuerbarer Gleichstrommotor 54 mit nicht näher dargestelltem Untersetzungsgetriebe
befestigt, der über ein Ritzel 55, das in eine Innenverzahnung des inneren Ringes 53 greift, den
letzteren anzutreiben gestattet Am inneren drehbaren Ring 53 ist der Meßkopf 8 befestigt, der z. B. durch
pneumatische Servosteuerung während der Messung in bestimmtem Abstand vom Rohr 1 gehalten ist
Im Inneren des Rohrs sind am Träger 3, der in oben beschriebener Weise am Dorn 2 der Extruderdüse
befestigt ist, vier Arme 56 schwenkbar gelagert, die
mittels Zugfedern 57 nach außen gespreizt werden. Ihre
freien Enden sind mit Schuhen 58 aus leitendem Material schwenkbar verstiftet Diese Schuhe liegen
also an der Innenwand des durchlaufenden Rohres spielfrei an und können sich jeder Unebenheit leicht
anpassen.
Der Motor 54 wird, wie Fig.6 zeigt, über einen
zweipoligen Umschalter 59 entweder über vier je um 90° versetzte, in Serie geschaltete Mikroschalter 60
oder aber über einen Widerstand 61 gespeist. Die Mikroschalter 60 werden durch einen Nocken 62 des
inneren Ringes 53 betätigt, und zwar werden sie
geöffnet, wenn sich der Nocken unter dem Betätigungsstift des einen Mikroschälters befindet wie F i g, 6 rechts
oben zeigt Der Umschalter 59 weist einen schematisch angedeuteten Betätigungshebel 63 auf, der durch zwei
um 90" versetzte, in den inneren Ring 53 eingesetzte
Umschaltstifte 64 betätigt werden kann. Die Schaltung
kann mittels eines Hauptschalters 65 ein- und ausgeschaltet werden.
Die Fig. 6 und 7 zeigen eine Arbeitsstellung der Vorrichtung, bei welcher sich der Meßkopf 8 gerade
über einem Schuh 58 befindet und durch diesen beeinflußt wird. Es wird also an der oberen Mantellinie
die Dicke des Rohres 1 in der beschriebenen Weise gemessen. Der oben rechts liegende Mikroschalter 60
wird durch den Nocken 62 offengehalten. Der die Mikroschalter 60 enthaltende Seriestromkreis ist daher
unterbrochen und der Motor 54 wird über den Widerstand 61 gespeist und mit reduzierter Drehzahl
angetrieben. Der Meßkopf wird daher verhältnismäßig langsam über den Schuh 58 bewegt. Der hierbei
auftretende Extremwert wird ermittelt und registriert bzw. gespeichert und ist maßgebend für die Rohrdicke
an der oberen Mantellinie. Verläßt der Meßkopf den oberen Meßbereich, so läuft der Nocken 62 unter dem
oberen, rechts liegenden Mikroschalter 60 weg, so daß sich derselbe schließen kann. Der Widerstand 61 wird
daher nun über alle geschlossenen Mikroschalter überbrückt, der Motor 54 wird mit höherer Spannung
gespeist und der Ring 53 mit dem Meßkopf 8 wird rascher in die nächste Meßstellung geschwenkt. Dort
läuft der Nocken 62 wieder unter einen Mikroschalter 60, wodurch ein Langsamgang des Meßkopfes während
seines Durchlaufs durch die Meßstellung bewirkt wird. Beim Erreichen je einer äußersten Meßstellung oder
kurz danach trifft der eine der Schaltstifte 64 auf den Betätigungshebel 63 des Umschalters 59 auf und
schaltet denselben um. Damit wird der Motor 59 umgesteuert und treibt nun den inneren Ring 53 im
entgegengesetzten Sinne an, um uic vici ivicusicilurigcii
in umgekehrtem Sinne nacheinander zu durchlaufen.
Da die beiden Ringe 52 und 53 offen bzw. geschlitzt sind, kann die ganze Meßvorrichtung seitlich über das
Rohr geschoben bzw. vom Rohr entfernt werden.
Ein Antrieb gemäß Fig. 6 und 7 kann natürlich bei
anderen Ausführungsformen entsprechend angewendet werden, vor allem beim Gerät nach F i g. 4, wo der Ring
so 20 mit dem Magneten 19 gleich angetrieben wurden kann, wie der Ring 53 nach F i g. 6 und 7.
Es sind Ausführungsvarianten möglich und es können insbesondere Elemente der einen Ausführungsform im
Zusammenhang mit Elementen ariderer" Aüsführuhgsformen
verwendet werden. Wesentlich ist in allen Fällen die Relativbewegung zwischen Meßgegenstand und
Meßvorrichtung, derart, daß ein eindeutig definierter minimaler Abstand zwischen diesen Teilen auftreten
muß. In diesem Falle darf der ermittelte Meßwert als eindeutiges und richtiges Maß für die zu ermittelnde
Wandstärke des Rohres gelten.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
Claims (9)
1. Verfahren zur Prüfung der Wandstärke von einen Extruder verlassenden Rohren aus nichtleitendem
Material, bei dem man in bestimmtem Abstand außerhalb der Extruderdüse einen elektrisch leitenden
Gegenstand in definiertem Abstand von der Rohrinnenfläche hält und den Abstand dieses
Gegenstandes von einem auf definierte Distanz von der Rohraußenfläche angenäherten Meßfühler ermittelt
und aus den ermittelten Werten auf die Wandstärke schließt, dadurch gekennzeichnet,
daß zwischen Meßfühlerund Gegenstand eine Relativbewegung erzeugt wird, derart, daß der
Abstand zwischen denselben ein definiertes Mini- '5
mum durchläuft, wobei zur Auswertung dieses ermittelte Minimum herangezogen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, d?ß die Relativbewegung so erzeugt wird,
daß der Meßfühler die Berührungslinie des Gegen-Standes an der Rohrinnenwand kreuzt.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßfühler tastlos gegen die
Rohraußenfläche angenähert wird.
4. Verfahren nach einem oder mehreren der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichne;, daß
mehrere Gegenstände und/oder mehrere Meßfühler am Umfange des Rohres verteilt angeordnet
werden.
5. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den /Ansprüchen 1 bis 4, mit einem in
definiertem Abstand von '.er Rohrinnenfläche gehaltenen elektrisch le-tenden Gegenstand sowie
einer auf definierte Distanz an e Rohraußenfläche zustellbare Meßvorrichtung zur Ermittlung des
Abstandes zwischen ihr und dem Gegenstand, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mechanismus (4,5;
9,10; 18—20) zur Erzeugung einer Relativbewegung zwischen der Meßvorrichtung (8) und dem Gegenstand
(7; 10; 15, 16) vorgesehen ist, und daß die -to
Meßvorrichtung zur Ermittlung von Extremwerten des Abstandes zwischen ihr und dem Gegenstand
eingerichtet ist.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gegenstand eine elastisch gegen «
die Rohrinnenseite anliegende, mit einer Antriebsachse (5) verbundene Blattfeder (7) ist, welche durch
Drehung der Antriebsachse längs der Rohrumfangs geführt wird.
7. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet,
daß der Gegenstand als tonnenförmige Rolle (9) ausgebildet ist, die um eine quer zur
Rohrachse stehende Achse drehbar gegen die Rohrinnenfläche anliegt.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Rolle (9) aus nichtleitendem
Material besteht und einen exzentrisch in ihr eingesetzten leitenden Teil (JO) aufweist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Körper (15( 16) von &
außerhalb des Rohrs angeordneten Magneten (19)
fehalten sind, Weiche Magnete gegenüber der
Meßvorrichtung (8) in UmfängsrichlUng beweglich sind.
10; Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß im Röhfinfiefn mehrefe !eilende
Objekte (58) längs des Umfangs Verteilt
ingeordnet sind, und daß einem Meßkopf (8) eine alle Objekte überstreichende hin- und hergehende
Rotationsbewegung erteilt wird.
U, Vorrichtung nach Anspruch 10, dadurch
gekennzeichnet, daß Schaltmittel (60, 61, 62) vorgesehen sind, um den Meßkopf (8) im Bereiche
der Objekte (58) in einem Langsamgang anzutreiben.
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