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Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrich-
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tung zum Messen der Geradheit stangenförmigen Materials.
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Die Geradheit von stangenförmigen Material, wie Wellen, Rohren od.
dgl. mit kreisförmigen oder mehreckigen, wie z,B. quadratischen, sechseckigen od.
dgl. Querschnitten wurde bisher in der Regel von Hand auf Meßtischen gemessen. Dabei
wurde das Material horizontal auf zwei StiStzn gelegt, deren Stützweite ermittelt
wurde, worauf dann mittels einer Meßuhr der Durchhang des Materials durch die Schwerkraft
und durch eine Ungeradheit zwischen den beiden Stützen ermittelt wurde. Sodann wurde
dasMaterial um seine Längsachse um'1800 gedreht und erneut der Durchhang mit einer
Meßuhr ermittelt. Je weiter sich di dabei ermittelten Meßwerte voneinander unterscheiden,
de sto größer wurde auch der Wert für die Geradheit bzw. desto ungerader waren die
gemessenen Stangen. Der "Grunddurchhang" bei tatsächlich geraden Stangen aus Stahl
beträgt z.B. bei einer Stützweite von 3 m für einen Materialdurc messer von 10 mm
etwa 60 mm und selbst bei einem Material durchmesser von 40 mm noch etwa 4 mm. Dabei
wurde immer davon ausgegangen, daß eine tatsächlich gerade Stange od.
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dgl. in jeder Drehstellung einen gleich großen Durchhang aufweist.
Dies unterstellt aber, daß das zu messende Material sowohl über den Querschnitt,
als auch ilber die gesamte Materiallänge homogen ist, d.h.,- daß das Biegemoment
an jeder axialen Stelle und in jeder radialen Richtung konstant ist. Berücksichtigt
man dann weiterhin, daß Toleranzen im Bereich von 0,1 mm festgestellt werden sollen,
dann wird ersichtlich, daß dieses bekannte Verfahren nicht nur besonders langsam
ist, sondern auch aufgrund der gemachten Vorraussetzungen - Annahme der HomogenitEt
- ungenaue Ergebnisse liefert.
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Vergleicht man den Ausstoß bekannter Richtmaschinen, die z.B. Schälanlagen
zugeordnet sind, mit der Zeitdauer der Durchführung der Messung nach den bekannten
Verfahren, so
wird ersichtlich, daß nur mehr stichprobenweise die
Geradheit überprüft werden kann. Da jedoch auch abhängig von der jeweilgen Homogenität
d'es einzelnen Werkstückes eins unterschiedliche Geradheit auftreten kann, kann
nie ausgeschlossen werden, daß unter den nicht geprüften Werlbstücke.
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auch solche vorhanden sind, die besonders "ungerade" sind. Eine Einzelüberprüfung
würde aber einen große Anzahl von Überprüfungspersonen voraussetzen, weshalb man
sich bisher auf Stichproben verlassen hat, insbesondere nach dem Einstellen der
Richtstrecken oder -maschinen davon ausgegangen ist, daß die später gerichteten
Werkstücke alle im Bereich dessen gerade sind, wie die vorab einzeln vermessenen
Werkstücke.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Messen der Geradheit
von stangenförmigen Material nicht nur in Bezug auf die Genauigkeit, sondern insbesondere
auch in Bezug auf die Geschwindigkeit, mit der das Material vermessen wird, zu verbessern.
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Diese Aufgabe wird durch die in den Ansprüchen beschriebene Erfindung
gelöst. Gemäß einem die der Erfindung zugrurdeliegenden Aufgabe lösendem Verfahren
wird vorgeschlagen, das stangenförmige Material in seiner Längserstreckung in etwa
vertikal auszurichten. Durch das in seiner Längsrichtung senkrecht angeordnete,
zu messende Material wird erreicht, daß es in der Richtung, in der die Geradheit
gemessen werden soll; nämlich in Querrichtung zu seiner Längserstreckung nicht mehr
durchhängen kann. Beim Messen wird somit nurmehr die tatsächliche Krummheit ohne
einen Durchhang ermittelt. Dabei ist eine einzige Messung ausreichend, weshalb das
erfindungsgemäße Verfahren nicht nur genauere Ergebnisse, sondern diese auch schneller
liefert.
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Während das Material dabei auch vertikal hängend vermessen werden
kann, wird gemäß einer bevorzugten Ausführungsfurm das Material in in etwa aufrecht
stehender Lage vermessen, wozu vorgeschlagen wird, das stangenförmige Material in
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etwa vertikal stehendes Winkelbett einzustellen, worauf ein
Meßlineal auf das Material zu bewegt wird und dann, wenn eine bestimmte Anzahl von
Kontaktpunkten zwischen den Winkelseiten des Winkelbettes und dem Material einerseits
und zwischen dem Meßlineal und dem Material andererseits vorliegt, der Abstand zwischen
dem Meßlineal und dem Winkel bett ermittelt wird. Das Winkelbett muß allerdings
etwas zur Vertikalen geneigt sein, da das zu messende Material, das meistens etwas
ungerade ist, nicht aus dem Winkelbett herausfallen soll, andererseits auch nicht
durch irgendwelche Mittel in dem Bett gehalten werden soll, da dadurch die Messung
verfälscht würde.
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Eine dazu verwendbare Vorrichtung wird weiter unten bescri6-ben.
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Um nun dieses Verfahren auch ohne menschliches Zutun ausffirlren zu
können, wird weiterhin vorgeschlagen, das Winkelbett außerhalb der Meßzeiten, wenn
das Meßlineal vcn dem Material entfernt ist, um eine parallel zu seiner Längserstreckung
ausgerichtete Achse aus der Zuordnung zum Meßlineal herausgedreht wird und ein weiteres,
eine weitere Stange od. dgl. aufnehmendes Winkelbett dem Meßlieal zugeordnet wird.
Werden dann insgesamt vier Drehschritte ausgeführt, bis das Winkelbett wieder in
seiner Ausgangstellung liegt, so können während des Messens noch drei weitere, untereinander
verschiedene Verfahrensmaßnahmen vorgenommen werden. So kann in einer Drehstellung
des Winkelbettes diesem das zu messende Material zugeführt werden.
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Das Material, das einen bestimmten Meßwert unterschreitet, kann in
einer ersten Abführdrehstellung des Winkelbettes als für "gut" befundenes Material
abgeführt werden, während in einer zweiten Abführstellung des Winkelbettes das verbleibende
Material, das den bestimmten Meßwert überschreitet, als "2. Wahl" abgeführt wird.
Hierbei wird daraufhin gewiesen, daß beim Schälen und anschließendem Richten von
stangenförmigen Material als zu ungerader" Material zwar weiterverwendet werden
kann, aber für bestimmte Anwenundungszwecke weniger geeignet ist, weshalb
es
von einer bestimmten Norm entsprechendem Material ausgeschieden werden soll und
muß.
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Die Kontaktpunkte, die gemäß des eingangs angebenen Verfahrens für
die Messung als notwendig angegeben wurden, können vorteilhaft elektrisch ermittelt
werden.
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Aufgrund rein geometrisch-räumlicher Überlegungen ist die Ermittlung
von fünf voneinander unabhängiger Kontaktpunkte notwendig, von denen höchstens zwei
auf einer der drei durch die beiden Seiten des Winkelbettes und durch das Mellineal
gebildeten Flächen liegen. Sobald diese fünf' spezifizierten Kontaktpunkte nachgewiesen
sind, wird die Bewegung des Meßlineals auf das zu vermessende Werkstück zu gestoppt.
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Der dann erhaltene Abstand zwischen dem Meßlineal und dem Winkelbett
wird gemessen. Aus diesem Abstand und dem entweder bekannten Durchmesser des Werkstückes
oder des unabhängig davon gemessenen Durchmessers läßt sich die Geradheit des Werkstückes
bestimmen, wozu z.B. ein auch die einzelnen Verfahrensschritte steuernder Rechner
eingesetzt werden kann.
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Vorteilhafterweise wird das Meßlineal mit verschiedenen Geschwindigkeiten
bewegt. Während es insbesondere dann, wenn das Winkelbett nicht bewegt wird, notwendig
ist, das Meßlineal möglichst weit vom Winkelbett wegzubewegen, um die vermessene
Stange od. dgl. aus dieser herauszunehmen, und eine neue Stange einzustellen, muß
das Meßlineal eine bestimmte Strecke zurücklegen, während der ein Kontakt des Meßlineals
mit dem zu vermessenden Werkstück nicht erfolgen kann. Dann kann das Meßlineal mit
einer sehr hohen Geschwindigkeit auf das zu vermessende Werkstück zu bewegt werden,
während die Geschwindigkeit in dem Bereich, in dem jederzeit eine Berührung mit
dem zu vermessenden Material erfolgen könnte, eine kleinere Geschwindigkeit gewählt
werden sollte, um die Messung so genau als nur möglich durchführen zu können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung zum Messen der Gerad-
heit
stangenförmigen Materials weist eine Einrichtung zum in etwa vertikalen Aufnehmen
des Materials und mehrere, sich etwa parallel zu dem Material erstreckende, in sich
starre und gerade Meßleisten auf, von denen mindestens eine auf das Material zu-
und von diesem wegbewegbar ist.
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Während bisher meist mit einer einzigen Meßuhr, die längs des horizontal,
z.B. auf zwei gleichhohen Stützen liegenden Materials entlang geführt wurde, der
maximale Ausschlag der Uhr gemessen wurde, sind nunmehr mehrere Meßleisten vorgesehen,
die zueinander parallel ausgerichtet sind und beim Aufeinanderzubewegen das Material
zwischen sich einschließend dieses an mehreren Stellen berühren.
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Bevorzugt weist diese Vorrichtung ein in etwa vertikal stehendes,
das Material aufnehmendes Winkelbett und ein parallel zu diesem Winkelbett angeordnetes,
auf dieses zu bewegbares Meßlineal auf. Da das zu messende Material möglichst unbelastet
in der Vorrichtung stehen soll, ist es vorteilhaft, die Längsachse des Winkelbettes
so auszurichten, daß sie mit der Horizontalen einen klei-0 nen Winkel von z.B. etwa
5 einschließt, sodaß das eingelegte Material nicht herauskippen kann. Der dabei
zu verwendende Winkel, der möglichst klein sein soll, hängt zum einen von der Länge
des zu vermessenden Materials, zum anderen von der maximal zu erwartenden Ungeradheit
des Materials ab,. Je kleiner der Winkel gewählt wird, desto günstiger wirkt sich
dies auf die Messungen aus.
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Am Fuß des Winkelbettes ist eine zur Längserstreckung desselben senkrecht
angeordnete Stützfläche vorgesehen, auf die das Material mit seinem einen Ende gestellt
werden kann.
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Das Meßlineal ist im Bereich seiner Längsenden verschiebbar gelagert
und wird senkrecht zu seiner Längserstreckung bewegt. Dafür ist ein Motor, insbesondere
Schrittmotor, mit zwei Antriebswellen vorgesehen, die an ihren Enden Antriebsräder
tragen, welche als Kegelräder ausgebildet sind
und mit ortsfest
gelagerten, auf mit dem Meßlineal verbundenen Steuerstangen einwirkenden Kegelrädern
kämmen. Bei Verwendung eines Schrittmotors kann mittels diesem sellr gut ein Maß
für den Abstand des Meßlineals vom Winkelbett erhalten werden. Dieser Abstand kann
auch z.B. über mit den Steuerstangen verbundene Mittel festgestellt werden. Um die
jeweilige Lage des Meßlineals bei Vorliegen der oben angesprochenen Kontaktpunkte
zu bestimmen sind auch verschiedene auf dem Markt befindliche Einrichtungen verwendbar.
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Zum Ermitteln dieser Kontaktpunkte weisen die beiden Auflageflächen
des Winkelbettes und die dem Winkelbett zugewandte Fläche des Meßlineals Kontakt
leisten auf. Diese Kontaktleisten können nach Art eines Kollektors ausgebildet sein
und jeweils eine Anzahl von Kontaktstellen aufweisen.
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Dadurch kann auf einfache Weise festgestellt werden, in welcher Höhe
das zu vermessende Material an der jeweiligen Kontaktleiste anliegt.
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Um die Vorrichtung möglichst vollautomatisch betreiben zu können,
ist vorteilhafterweise das Winkelbett um eine zu seiner Längserstreckung parallele
Achse drehbar gelagert, wobei insbesondere mehrere Winkelbetten bei einer Vorrichtung
vorgesehen sein können. Werden z.B. vier Winkelbetten drehbar gelagert, so können
diese jeweils um 0 90 gegeneinander versetzt trommelrevolverartig angecrdnet sein,
wobei die diesbezügliche Achse gleichzeitig Drehachse -ist. Da diese Trommel beim
eigentlichen Meßvorgang still steht, kann in eines der Winkelbetten eine neue Stange
od. dgl. zugeführt werden und aus anderen Winkelbetten das Material entnommen werden,
wobei zwei AhfUhrstellungen vorgesehen sind, deren eine für gul;e und deren andere
für auszuscheidende Materialien verwendet wird. Dadurch kann diese Vorrichtung auch
zum Sert;ieren des Materials nach verschiedenen Maßen der Geradheit angewandt werden.
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Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden
anhand
der Zeichnung näher erläutert.
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Es zeigt: Figur 1 eine Seitenansicht einer erfindungsgemäßen Meßvorrichtung,
wobei ein verwendetes Winkelbett mittig geschnitten ist, und Figur 2 einen Schnitt
durch die Vorrichtung gemäß Figur 1 entlang der Linie II-II der Figur 1.
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Eine Vorrichtung zum Messen der Geradheit stangenförmigen Materials
1 besteht im wesentlichen aus einem Maschinenbett 2, auf dem ein in etwa vertikal
stehendes Winkelbett 3 für die Aufnahme des zu vermessenden Materials 1 und eine
parallel zu diesem Winkelbett ausgerichtetes, auf dieses zu und von diesem weg bewegbares
Meßlineal 4 angeordnet sind. Während hier das Winkelbett 3 und das Maschinenbett
2 als einstückig dargestellt ist, und eine Lagerung 5 für das Meßlineal 4 auf das
Maschinenbett 2 stellbar und dort anschraubbar dargestellt ist, könnte auch das
Winkelbett 3 unabhängig vom Maschinenbett 2 ausgebildet sein.
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Es ist nur wichtig eine äußerst stabile Zuordnung des Winkelbettes
zu der Lagerung des Meßlineals 4 zu schaffen, damit der Abstand des Meßlineals vom
Winkelbett bei einer bestimmten Stellung des Meßlineals zu seiner Lagerung immer
genau konstant ist, wobei die Toleranz der Maßhaltigkeit der Vorrichtung in der
Größenordnung von Bruchteilen eines Millimeters liegt.
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Das im wesentlichen vertikal stehende Winkelbett 3 ist in seiner Längserstreckung
etwas geneigt, sodaß diese mit der Vertikalen einen kleinen Winkel von hier 50 einschließt.
Die Neigung des Winkelbettes 3 in der durch dieses und das Meßlineal 4 gebildeten
Ebene ist dabei so gewählt, daß in das Winkelbett eingestelltes Material 1 nicht
herauskippen kann, sondern zwischen den beiden einen Winkel einschließenden Auflageflächen
6 und 7 ge-
halten wird.
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Der öffnungswinkel des Winkelbettes 3 beträgt hier 1200 und eignet
sich besonders für das Vermessen von kreisförmigen oder sechseckigen Querschnitt
aufweisendem Material 1.
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Soll z.B. quadratischen Querschnitt aufweisendes Material 1 vermessen
werden, so empfiehlt es sich einen öffnungswinkel yon 900 vorzusehen, wobei dann
eine Längskante des Materials 1 in der Schnittlinie beider Auflageflächen 6 und
7 zu liegen kommt.
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Zur Steigerung der Stabilität wird hier das Winkelbett 3 durch zwei
auf der dem Meßlineal 4 abgewandten Seite angeordnete Stege 8 gestützt. Das Winkelbett-
3 wird insbesondere dadurch auch in einer bestimmten Lage und Ausrichtung gehalten.
Am Fuß des Winkelbettes 3 ist eine zu dessen Erstreckung senkrechte Stützfläche
9 vorgesehen, auf die das Material 1 abgestellt wird.
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Die das Meßlineal 4 tragende Lagerung 5 weist neben einer hier auf
dem Maschinenbett 2 angeschraubten Fußplatte 10 einen mit diesem hier einstückig
verbundenen, zum Winkelbett 3 parallelen, aber außerhalb der durch das Winkelbett
i und das Meßlineal 4 gebildeten Ebene angeordneten Holm 11, der die zur Bewegung
des Meßlinieals 4 notwendigen Bauteile trägt, die in vorgenannter Ebene liegen und
somit nur einseitig aufgehängt sind, was deren Montage und Wartung von der dem Holm
11 abgewandten Seite erleichtert.
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Der Holm 11 weist auf seiner dem Winkelbett 3 abgewandten, hinteren
Seite eine Verspannung bildenden Steg 12 auf, der mit der Fußplatte 10 verbunden
ist.
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In der vorgenannten Ebene liegen senkrecht zu der LSngserstreckung
des Meßlineals an diesem befestigte Führungsschienen 13, die jeweils zwischen an
dem Holm 11 drehbar gelagerten Rollen geführt sind.
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Zwischen diesen Führungsschienen 13 sind parallel zu die
sen
an dem Meßlineal 4 befestigte Steuerstanger 14 vorgesehen, die hier jeweils ein
Außengewinde aufweisen.
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Diese Gewinde kämmen jeweils mit einem zylindrischen Innengewinde
je eines koaxial zur Steuerstange 14 angeordneten, ortsfest an dem Holm 11 drehbar
gelagerten Ke6eirades 15. Die Kegel dieser-beiden Kegelräder 15 kämmen ihrerseits
mit auf den beiden Wellenenden eines zwischen den Steuerstangen 14 angeordneten
Schrittmotors 16 vorgesehenen Antriebsrädern 17. Je nachdem, in welcher Richtung
der Schrittmotor 16 dreht, wird das Meßlineal 4 auf das Winkelbett 3 zu- oder von
diesem wegbewegt. Das Maß der Verdrehung der Antriebswelle des Schrittmotors wird
als Maß für den Abstand des Meßlineals 4 von dem Winkelbett 3 benutzt.
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Die Auflageflächen 6 und 7 des Winkelbettes 3 und die diesem zugewandte'Fläche
18 des Lineals 4 weisen Kontaktleisten auf, die hier nach Art eines Kollektors ausg»-bildet
sind und somit jeweils eine Anzahl von Kontaktstellen enthalten. Ist in das Winkelbett
3 Material 1 eingestellt, so können die Höhenlagen der Kontaktpunkte zwischen dem
Winkelbett 3 und dem Material 1 einerseits und dem Meßlineal 4 und dem Material
1 andererseits dann, wenn das Material einerseits und die Kontaktstellen andererseits
an eine elektrische Spannungsquelle angeschlossen sind exakt ermittelt werden.
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Wird nun das Meßlieal 4 auf das in dem Winkelbett 3 stehende Material
zugeschoben, so ergeben sich zu einem bestimmten Zeitpunkt der Bewegung, der einem
bestimmten Abstand des Lineals 4 vom Winkelbett 3 entspricht, fünf verschiedene
Kontakt stellen. Werden diese fünf Kontaktstellen elektrisch ermittelt und liegen
davon höchstens jeweils zwei auf einer der drei Kontaktleisten, z.B. je zwei auf
je einer der beiden den Auflageflächen 6 und -7 zugeordneten Kontaktleisten und
die fünfte auf der dem Meßlineal 4 zugeordneten Fläche 18 oder je zwei auf einer
der beiden Auflageflächen 6 oder 7 und auf der dem Lineal
4 zugeordneten
Fläche 18 und die fünfte auf der anaeren Auflagefläche 6 oder 7 des Winkelbettes,
so wird die Bewegung des Meßlineals 4 auf das Winkelbett 3 zu gestoppt und der Abstand
ermittelt, der ein Maß für die Ungeradheit des zu vermessenden Materials 1 darstellt.
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Das zu vermessende Material kann von Hand oder von einer speziellen
Vorrichtung in die vorbeschriebene Meßvorrichtung etwa parallel zu der einen Auflagefläche
6 des Winkelbettes 3 eingeführt werden, wie dies durch den Pfeil 19 angedeutet wird
und auf der anderen Seite der Vorrichtung auf die gleiche Weise nach der Messung
wieder herausgeführt werden, wie dies durch den Pfeil 20 angedeutet wird, wobei
das Material 1 in Abhängigkeit von dem gemessenen Wert in der einen (Pfeil 21) oder
anderen Richtung (Pfeil 22) von der Vorrichtung weggeführt wird.
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Um die Taktzeiten zu erhöhen, ist gemäß einem nicht in der Zeichnung
dargestellten Ausführungsbeispiel das Winkelbett 3 nicht fest, sondern um eine zu
seiner Längserstreckung parallele Achse drehbar gelagert, und es sind darüberhinaus
bei jeder Vorrichtung vier gegeneinander um 900 verdreht trommelrevolverartig angeordnete
Winkelbetten 3 vorgesehen, die schrittweise nacheinander in die Zuordnung zum Meßlieal
4, das gegenüber der vorbeschriebenen Ausführung keiner Anderungen bedarf, vorgesehen.
Anstelle nun, wie vorbeschrieben, da zu vermessende Material in ein stehendes Winkelbett
3 einzubringen, wird hier das zu vermessende Material 1 in ein aus der Sicht der
Figur 2 unten liegendes Winkelbett 3 eingestellt, im nächsten Taktschritt in die
Zuordnung zum Meßlineal 4 gebracht, wie sich dies der Lage in Figur 2 entnehmen
läßt, in dem nächsten Taktschritt in eine entsprechende, gemäß der Anordnung der
Figur 2 obere Lage gebracht und, wenn es einer bestimmten Norm entspricht, in dieser
Lage der Vorrichtung entnommen oder wenn es dieser Norm nicht entspricht in einem
vierten Takt schritt in eine der Meßlage gemäß Figur 2 entgegengesetzte, hier
in
Figur 2 dann linke Lage gebracht und erst dort abgeführt.
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Die Steuerung der ganzen Vorrichtung wird insbesondere bei der zuletzt
beschriebenen Ausführungsform einem Rechner überlassen, sodaß ohne menschliches
Zutun das Material nicht nur vermessen, sondern auch entsprechend der gewählten
Norm sortiert werden kann.