DE2909836A1

DE2909836A1 - Praezisionsmessvorrichtung fuer zylindrische objekte

Info

Publication number: DE2909836A1
Application number: DE19792909836
Authority: DE
Inventors: Kauko Hakkarainen
Original assignee: JOHDE FA
Current assignee: JOHDE FA
Priority date: 1978-03-17
Filing date: 1979-03-13
Publication date: 1979-09-27
Also published as: CA1116843A; AT388048B; NO149296B; DE2909836C2; NO790783L; NL185955C; NO149296C; NL7902072A; CH642742A5; BR7901681A; FR2420118A1; IT7920998A0; IT1111703B; FR2420118B1; SE439688B; GB2020030B; SE7902255L; GB2020030A; ATA193979A; NL185955B

Description

TlEDTKE - BüHLING - KlNNE Grupe - Pellmann Patentanwälte:

Dipl.-Ing. H.Tiedtke Dipl.-Chem. G. Bühling Dipl.-Ing. R. Kinne 909836 Dlpl.-Ing. R Grupe

Dipl.-Ing. B. Pellmann

Bavariaring 4, Postfach 20 2403 8000 München 2

Tel.: 0 89-5396 53

Telex: 5-24 845 tipat

cable: Germaniapatent München

13. März 1979 B 9536

Firma Johde Helsinki / Finnland

Präzisionsmeßvorrichtung für zylindrische Objekte

Die Erfindung bezieht sich auf eine Präzisionsmeßvorichtung für zylindrische Objekte gemäß dem Ober-25 begriff des Patentanspruchs 1.

Bisher wurden die Durchmesser größerer Walzen hauptsächlich mit Hilfe sogenannter Reiter und mechanischer Mikrometer gemessen, jedoch waren dabei die Meßer-

30 gebnisse nicht genau genug. Es wurde zwar auch versucht, in Verbindung mit einem Reiter elektronische Meßeinrichtungen zu verwenden, jedoch waren auch hierbei einerseits aufgrund des ungenauen Aufbaus der Meßvorrichtung und andererseits aufgrund menschlicher Faktoren die Meßergeb-

35 nisse nicht genau genug, so daß die hohe Genauigkeit der

VI/Ud

Deutsche Bank (München) Kto. 51/61070

Dresdner

ätscheck (München) Kto: 670-43-804

2909336

- 5- B 9536

elektronischen Meßeinrichtungen nicht ausgenutzt wurde. Ferner war es dabei nicht möglich, Messungen bis hin zu den Endkanten einer Walze durchzuführen. Insbesondere ergibt sich bei der Papierindustrie bei modernen schnellen Maschinen durch ungleichförmige und ungenaue Walzen eine Beeinträchtigung der Papierqualität.

Der Erfindung liegt die Aufgäbe zugrunde, eine sehr genaue und stabile Meßvorrichtung gemäß dem Obergegriff des Patentanspruchs 1 zu schaffen.

Dabei soll erfindungsgemäß die Meßvorrichtung so ausgebildet sein, daß sie nicht geradlinig der Bewegung des Schlittens der Drehbank oder Schleifmaschine, sondern der Oberfläche des zu messenden Objekts bzw. einer Walze folgt.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 genannten Mitteln gelöst.

Demnach sind an dem Meßbogen der erfindungsgemäßen Meßvorrichtung drei mit Laufrollen versehene Tastköpfe oder Taster angebracht, und zwar ein mit dem elektronisehen Meßwertgeber verbundener, unter Federvorspannung an einer durch den Mittelpunkt des Meßobjekts bzw. der Walze verlaufenden waagerechten Linie an dem Meßobjekt bzw. der Walze anliegender Meßtaster, ein an der gegen" überliegenden Seite des Meßobjekts bzw. der Walze anliegender einstellbarer Gegentaster und ein an dem höchsten Punkt des Meßobjekts bzw. der Walze anliegender festeinstellbarer Stütztaster, über den das Meßobjekt bzw. die Walze mit vermindertem Eigengewicht des Meßbogens belastet wird; der Meßbogen ist mit Hilfe der Kugellager so-

wohl in der Längsrichtung seines im wesentlichen waagerechten Arms, also in waagerechter Richtung, als auch um einen waagerechten Zapfen herum, also in senkrechter

9 0 9 8 3 9/0808 ORIGINAL INSPECTED

90S836

- 6 - B 9536

' Richtung leicht bewegbar, so daß er auch bei Drehung des Meßobjekts bzw. der Walze wie z.B. bei der Bearbeitung genau der Oberfläche bzw. dem Umfang folgt; der Meßbogen ist dabei zusammen mit der Meßeinrichtung an dem Sockel abgestützt, der seinerseits an dem Schlitten einer feststehenden Stützen-Drehbank oder einer Schleifmaschine befestigt werden kann; die von dem Meßbogen auf das Meßobjekt bzw. die Walze einwirkende Kraft wird mit Hilfe eines an sich bekannten verstellbaren Gegengewichts verringert.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert.
15

Fig. 1 ist eine Gesamt-Seitenansicht eines Ausführungsbeispiels der Präzisions-Mcßvorrichtung.

9Ω
^υ Fig. 2 ist ein Längsschnitt durch einen Taster.

Fig. 3 zeigt den Taster unter Drehung um 90 , wobei der untere Teil im Schnitt dargestellt ist.
25

An einem Meßbogen 1 sind drei mit Laufrollen 2 versehen Spitzen bzw. Tastköpfe oder Taster angebracht, nämlich ein Meßtaster 4, der einen elektronischen Meßwertgeber 3 bewegt und unter Federvorspannung an einer

in Fig. 1 durch strichpunktierte Linien dargestellten Walze 5 anliegt, ein Gegentaster 6, der an der gegenüberliegenden Seite der Walze anliegt und waagerecht an einem senkrechten Bogenarm verstellbar ist, und ein an dem höchsten Punkt des Walzenumfangs anliegender Stütztaster

7, der vertikal verstellbar ist und über den der Meßbogen 1 auf der Walze 5 liegt. Die Taster 6 und 7 sind mit

909 83 9/0808 ORIGINAL iNSf%CTED

- 7 - B 9536

' (nicht gezeigten) Strichskalen und Festlege-Schrauben versehen. Die Laufrollen 2 sind über Kugellager in Kopfteilen 8 gelagert , die wiederum über Kugellager an den Enden der Taster 4, 6 und 7 so gelagert sind, daß sie frei drehbar sind, wobei der Rollenmittelpunkt in bezug auf die Mittellinie des Tasters 4, 6 oder 7 um eine Strekke e exzentrisch ist, so daß sich die Laufrolle wie bei einer Klavier-Rolle immer zur Bewegungsrichtung einstellt. Hierbei sind zylindrische Laufrollen denkbar, jedoch sind •Ο sie vorteilhafterweise kugelförmig. Der Aufbau der Taster wird später anhand der Fig. 2 und 3 in Einzelheiten beschrieben, bei welchen die Laufrollen kugelförmig ausgebildet sind.

'^ Der Meßbogen 1 ist als Kastenkonstruktion aufgebaut, die zur Schwingungsdämpfung mit Körnern aus einem Schaumkunststoff aus Polystyrol (Styrox) gefüllt ist, welche mit Hilfe von Dampf aufgeschäumt sind. Der Meßbogen 1 hat einen Handgriff 9 und ist leicht durch einen

kleineren oder größeren Bogen dadurch ersetzbar, daß er mittels einer Gabel 11 und einer Radkopfschraube 12 an einem Gleitarm 10 befestigt wird. Der Gleitarm 10 ist gleichfalls kastenförmig aufgebaut und am entgegengesetzten Ende zu einem Gleitschlitten ausgebildet, der in diesem Fall mit 16 Kugellagerrollen versehen ist, wodurch er leicht entlang eines Viereck-Gleitrohrs 13 aus feingeschliffenem Sinterstahl bewegbar ist. Das Gleitrohr ist an seinem anderen Ende mit Kugellagern und einem Zapfen 15 an einem Tragteil 14 gelagert. An dem Gleitrohr

13 ist mit zwei Bolzen ein Verlängerungsarm 16 befestigt, an dessen in Fig. 1 rechter Seite ein versetzbares Gegengewicht 17 befestigt ist. Infolgedessen ist die ganze Kombination aus dem Meßbogen 1, dem Gleitarm 10, dem

Gleitrohr 13, dem Verlängerungsarm 16 und dem Gegenge-35

wicht 17 um den Zapfen 15 schwenkbar, wobei der Meßbogen 1 und der Gleitarm 10 mit dem Gleitschlitten ausßerdem

909839/0808

2308836

- 8 - B 9536

mit Hilfe der Kugellager entlang des Gleitrohrs 16 versetzbar ist. Deshalb ist der Meßbogen 1 mit dem Meßwertgeber leicht in allen Richtungen in einer zum Zapfen 15 und der Walze 5 senkrechten Ebene bewegbar.

Das Tragteil 14 ist an einer Tragsäule 18 verstellbar so angebracht, daß es eine dem Durchmesser der Tragsäule entsprechende öffnung mit einem vertikalen Einschnitt hat und mittels einer Schraubspindel 19 und einer Kurbel 20 angehoben oder abgesenkt werden kann sowie mit Hilfe einer Spannschraube 21 fest um die Tragsäule herum geschlossen werden kann (wobei ein Bedienungsrad bzw. ein Bolzen der Spannschraube 21 in Fig. 1 hinter dem Verlängerungsarm 16 abgedeckt liegen). Die Tragsäule 18 sitzt ihrerseits in einem Sockel 22, in welchem sie mit Hilfe einer Schraube und eines Hebelarms 23 in der Höhe verstellt und festgelegt werden kann. Der Sockel 22 kann mit Bolzen an den Schlitten einer Drehbank oder Schleifmaschine für die Walze befestigt werden. Die Bewegung des Meßbogens 1 und des Gleitarms 10 entlang dem Gleitrohr kann mittels eines Anschlags 24 begrenzt werden, der an einer Stange verstellbar ist, die mit einem Ende an dem Gleitschlitten des Gleitarms 10 befestigt ist und am anderen Ende in einem am Gleitrohr 13 befestigten Teil verschiebbar ist.

Der elektronische Meßwertgeber 3 gibt ständig Meßergebnisse über eine teilweise durch den Meßbogen 1 hindurch verlaufende Leitung 25 an eine Anzeigeeinheit 2 ab, die an beliebiger Steile angeordnet sein kann, jedoch im Fall gemäß Fig. 1 an sichtbarer Stelle mit Hilfe eines Tragarms 27 an dem oberen Teil der Tragsäule 18 angebracht ist. In der Anzeigeeinheit 26 ist eine Digitalanzeige 28 mit 16 mm hohen 7-Segment-Ziffern sowie ferner eine Auf-Zeichnungseinrichtung angebracht, mit der die Meßergebnisse auf einem Papierstreifen 2 9 aufgezeichnet werden.

909839/0808*

2309836

- 9 - B 953 6

Die Aufzeichnungsgeschwindigkeit ist mittels eines Zeitgebers an einem Knopf 30 im Bereich von dreimal je Sekunde bis einmal je 2 Minuten verstellbar. Der Meßbereich für den Durchmesser der Walze beträgt 30 bis 1.500 mm bei einer Genauigkeit von 0,01 mm bis 0,002 mm.

Die drei Taster 4, 6 und 7 sind gleich und können entweder mit zylindrischen oder mit kugelförmigen Laufrollen versehen sein. Nachstehend wird anhand der Fig. 2 und 3 ein Taster-Aufbau mit einer kugelförmigen Laufrolle 2 als Gegentaster 6 beschrieben. An einem Achszapfen 31 ist eine kugelförmige Laufrolle 2 mittels zweier Kugellager 32 gelagert, zwischen denen ein Zwischenring 33 sitzt, um ein Spiel zwischen Beilagscheiben 34 zu verhindern. Der Achszapfen 31 steht in rechtem Winkel zu einer Längsachse 35 des Kopfteils 8, das an einer als Rohr geformten Stange für den Taster befestigt ist und dessen gabelförmiger unterer Teil unterhalb des Achszapfens 31 als mit der Laufrolle 2 konzentrische Kugel ausgebildet ist. Aufgrund

^O einer Exzentrizität bzw. Versetzung e zwischen der Mittelachse des Achszapfens 31 und der Längsachse 35 des Tasters 6 erzielt man den Vorteil, daß sich die Rolle dann, wenn sie über die Endkante auf die Oberfläche bzw. Umfangsfläche der Walze gleitet bzw. rollt, immer in die richtige

■" Lage unabhängig von der Lage stellt, bei welcher sie an die Walzenendkante gelangt ist. Daher können von einer Kante der Walze bis zur anderen Kante Messungen vorgenommen werden. Die Exzentrizität e kann 3 bis 4 mm betragen.

Die Längsachse 35 des Kopfteils ist mittels eines Paars von Kugellagern 36 in einem Lagerzylinder 37 gelagert, der in ein Taster-Rohr eingetrieben ist, das für eine Grobeinstellung mit einer Skala versehen ist. Das Kopfteil 8 ist in bezug auf die Längsachse 35 mit Hilfe

eines Gegengewichts 38 ausgewuchtet, das aus Blei beste-

909839/08 0 8 ORIGINAL INSPECTED

2309836

- 10 - B 9536

hen kann und einen Teil des Oberteils des Kopfteils bilden kann. An dem Kopfteil 8 ist mittels einer Schraube ein Schaber 39 aus dünnem Stahlblech (von beispielsweise 0,02 mm) befestigt, der die Laufrolle 2 reinigt.

An der mit der Walze 5 in Berührung kommenden Berührungsfläche der kugelförmigen Laufrolle 2 ist eine schmale zylindrische Zone 2a angeschliffen, wobei der Rundlauf der Fläche gegenüber dem Achszapfen 31 sichergestellt ist. Dadurch wird die Berührungsfläche mit der Walze größer, was insbesondere bei der Messung an Walzen mit weicher Deckschicht (wie Kupfer, Gummi usw.) von Bedeutung ist.

Die Fig. 1 zeigt in gestrichelten Linien die Umrisse der bewegten Teile, wenn sie sich in einer abweichenden Lage befinden. Eine derartige Abweichungs-Lage ist sichtlich übertrieben dargestellt; tatsächlich bewegen sich die Teile nur um hundertstel Millimeter, so daß die Fig. 1 nur darstellt, wie sich die Teile bewegen.

Mit der Prazisionsmeßvorrichtung können im Vergleich zu bekannten Vorrichtungen folgende Vorteile erzielt werden:
Das Meßergebnis ist äußerst genau und kann leicht abgelesen werden, insbesondere auch von dem Papierstreifen, der zugleich ein Meßprotokoll darstellt.

Mit Hilfe der Vorrichtung ist es möglich, die Walze allein dadurch zu zentrieren, daß man mit dem elektronischen Meßtaster (unter Sperrung einer waagerechten Bewegung desselben) an den beiden Enden der Walze mißt und aufgrund des Meßergebnisses zentriert.

Die Meßvorrichtung erlaubt eine Messung während

909839/0808 ORIGINAL INSPECTED

- 11 - B 9536

der Drehung der Walze bei ihrer Bearbeitung, so daß Fehler sofort leicht behoben werden können.

Die Taster sind keine kratzenden Spitzen, sondern mit den Laufrollen versehen, wodurch die Walzen-Außenfla- ■ ehe nicht beschädigt wird und an den Tastern keine Schmutz-Ansammlung auftritt.

Aufgrund des Aufbaus der Taster ist es möglich, die Walze von einer Endkante bis zur anderen zu messen.

Der Meßbogen ist leicht und schnell gegen einen Meßbogen anderer Größe austauschbar.

Mit der Erfindung ist eine Präzisionsmeßvorrichtung für zylindrische Objekte und insbesondere große Walzen wie beispielsweise Walzen für Papiermaschinen angegeben; die Meßvorrichtung arbeitet elektronisch und hat eine Digitalanzeige sowie eine Schreib- bzw. Aufzeichnungseinrichtung; die Meßvorrichtung kann an dem Schlitten einer Drehbank bzw. Schleifmaschine befestigt werden. Die Meßvorrichtung ist mit einem in aufrechter Lage gegenüber der Walze bzw. dem Meßobjekt bewegbaren Meßbogen versehen, an dem drei mit Laufrollen ausgestattete Tastköpfe bzw. Taster befestigt sind, nämlich ein unter Federvorspannung an einer Umfangsseite der Walze anliegender elektronischer Meßtaster, ein an der gegenüberliegenden Umfangsseite der Walze anliegender feststehender, jedoch verstellbarer Gegentaster und ein an dem höchsten Punkt des Walzenum*·

^" fangs anliegender, gleichfalls fester, jedoch verstellbarer Stütztaster, über welchen der Meßbogen mit vermindertem Eigengewicht die Walze belastet. Der Meßbogen ist mittels eines Kugellageraufbaus sowohl in Längsrichtung seines Arms als auch um einen waagerechten Zapfen herum

leicht bewegbar, so daß er auch bei Drehung der Walze wie beispielsweise bei der Bearbeitung derselben genau ihrem Umfang bzw. ihrer Oberfläche folgt.

909839/0808

Claims

Patentansprüche

1. Präzisionsmeßvorrichtung für zylindrische Objekte, insbesondere große Walzen wie Papiermaschinen-Walzen, die auf elektronische Weise arbeitet und mit einer Digitalanzeige sowie einer Aufzeichnungsvorrichtung versehen ist, an dem Schlitten einer Spitzendrehbank oder Spitzenschleifmaschine befestigbar ist und einen in zum Meßobjekt senkrechter Lage bewegbaren Meßbogen aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Meßbogen (1) drei mit Laufrollen (2) versehene Taster (4, 6, 7) angebracht sind, von denen ein erster Taster ein unter Federvorspannung an einer Umfanqsseite des Meßobjekts (5) anliegender Meßtaster (4) ist, der mit einem elektronischen Meßwertgeber (3) verbunden ist, ein zweiter Taster ein an der gegenüberliegenden ümfangsseite des Meßobjekts anliegender festeinstellbarer Gegentaster (6) ist und ein dritter Taster ein an dem höchsten Umfangspunkt des Meßobjekts sitzender festeinstellbarer Stütztaster (7) ist, über den der Meßbogen das Meßobjekt mit vermindertem Eigengewicht belastet, daß der Meßbogen mit

VI/ud

Deutsche Bank (Müncnen) Kto. 51/61070

909839/0808

Dresdner Bank (München) Kto. 3939844

Postscheck (München) Kto. 670-43-804

• Hilfe von Kugellagern sowohl waagerecht in Längsrichtung eines Gleitarms (10) desselben als auch senkrecht um einen waagerechten Zapfen (15) herum leicht bewegbar ist, so daß er auch bei Drehung des Meßobjekts genau dem Umfang desselben folgt, daß der Meßbogen von einer Tragsäule (18) gehalten ist, die über einen Sockel (22) an dem Schlitten der Drehbank bzw. Schleifmaschine befestigbar ist, und daß das an dem Meßobjekt lastende Gewicht des Meßbogens mittels eines an sich bekannten verstellbaren Gegengewichts (17) vermindert ist.

2. Meßvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Meßbogen (1) mittels einer Gabel (11) und einer Radkopfschraube (12) an dem Gleitarm (10) befestigt ist, der am anderen Ende als Gleitschlitten mit Roilagern ausgebildet ist, welcher leicht und genau entlang eines viereckigen Gleitrohrs (13) bewegbar ist, das an seinem Ende mit Kugellagern und dem waagerechten Zapfen (15) an einem Tragteil (14) gelagert ist, das in Verlängerung des Gleitrohrs an der Gegenseite einen Verlängerungsarm (16) mit dem verstellbar befestigten Gegengewicht (17) trägt und das in der Höhe einstellbar an der Tragsäule (18) befestigt ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (2) jeweils über Kugellager an einem Kopfteil (8) gelagert sind, das gleichfalls über Kugellager am Ende des jeweiligen Tasters (4, 6, 7) so angebracht ist, daß es um die Mittellinie

des Tasters frei drehbar ist, wobei die Laufrollen in bezug auf die Mittellinien exzentrisch gelagert sind, wodurch sie sich selbsttätig in die richtige Stellung stellen, und wobei die Laufrollen zu ihrer Säuberung mit

dünnen Schabern (3 9) versehen sind. 35

909 839/08 08

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (2) mit Ausnahme einer schmalen zylindrischen Zone (2a) als Berührungsfläche gegenüber dem Meßobjekt (5) Kugelform haben, daß die Enden der Kopfteile (8), die Lagerungsgabeln für die Laufrollen bilden und an denen Kugellagerachsen (31) befestigt sind, an ihrem unteren Teil eine der Kugelform der Laufrollen entsprechende, zumindest gleich große Kugelform haben und daß die Kopfteile in bezug auf die Mittellinien der Taster (4, 6, 7) mit Hilfe von Gegengewichten (38) ausgewuchtet sind.

909839/0808