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Leitring für eine Meßvorrichtung
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Die Erfindung betrifft einen Leitring für eine Meßvorrichtung zum
Bestimmen der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse eines zum Leitring koaxial
angeordneten langgestreckten, kantigen Körpers in bezug auf eine vorgegebene Mittelpunktsachse
unter Verwendung von zumindest einer Sende-und Empfängereinheit.
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Meßeinrichtungen zum Bestimmen der Mittenabweichung von einer vorgegebenen
Mittelpunktsachse von beispielsweise durch Fördereinrichtungen bewegten Körpern
sind in verschiedenen Ausführungen bekannt.
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So befaßt sich die EP-OS o oo4 265 mit einer solchen Meßeinrichtung,
um die Mittenabweichung eines auf einen Förderer aufgesetzten Blechbundes oder dergleichen
von der Förderachse zu bestimmen. Hierbei wird der Blechbund geradlinig durch ein
in der Normalprojektion auf die Förderebene sich schneidendes Lichtschrankenpaar
geführt, wobei die Förderweglänge des Bundes vom Abdecken bzw. Freigeben der einen
Lichtschranke bis zum Abdecken bzw. Freigeben der anderen Lichtschranke gemessen
und diese Weglänge zur Bestimmung der Mittenabweichung ausgewertet wird.
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Nachteilig an dieser bekannten Meßeinrichtung zum Bestimmen der Mittenabweichung
eines auf einen Förderer aufgesetzten Blechbundes ist, daß die Mittenabweichung
nur in einer Ebene bestimmt und entsprechend korrigiert werden kann. Es können hier
praktisch nur Mittenabweichungen von der Förderachse, die in der Förderebene liegen,
festgestellt und entsprechend korrigiert werden.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Leitring
für eine Meßvorrichtung zum Bestimmen der Mitten-
abweichung der
Mittelpunktsachse eines zum Leitring koaxial angeordneten langestreckten kantigen
Körpers so auszugestalten, daß Mittenabweichungen von der Mittelpunktsachse des
zu vermessenden Körpers in beliebigen Ebenen bestimmt und entsprechende Korrekturen
vorgenommen werden können.
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Diese Aufgabe wird gemäß derErfindungdadurch gelöst, daß die Sende-
und Empfängereinheit (en) auf dem kreisringförmigen Leitring sowohl zu der durch
den Kreismittelpunkt verlaufenden Hauptmittelebene als auch zu dem Bezugskörper
in der Mittelachse des Leitringes so weit seitlich versetzt angeordnet ist bzw.
sind, daß bei einer vollen Umdrehung des Leitringes um dessen Mittelachse die von
dem bzw. den Sender(n) ausgehenden Strahlen auf jede Körperkante einmal oder zweimal
auftreffen.
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Durch die Koaxial-Anordnung von Leitring und dem zu vermessenden Körper
können Mittenversetzungen in beliebigen Ebenen erfaßt und korrigiert werden.
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Die Erfindung eignet sich zum Bestimmen der Mittenabweichung langgestreckter
kantiger Körper von einer vorgegebenen Mittelpunktsachse beliebiger Art. Ein bevorzugtes
Einsatzgebiet ist insbesondere das Bandagieren langgestreckter gekrümmter oder gekröpfter
Leiter wie U-Rohr-Primärleiter von Meßwandlern. Aber auch zur Oberflächenbestimmung
beliebiger anderer langgestreckter kantiger Körper kann die Erfindung mit Vorteil
eingesetzt werden.
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Günstig ist, daß der Leitring nicht nur um seine Mittelachse drehbar,
sondern auch zu dieser längsverschiebbar ausgebildet ist. Damit kann die Bestimmung
der Mittenabweichung in beliebig eng aufeinanderfolgenden Meßebenen vorgenommen
und somit ein hinreichend genaues Profil des zu vermessenden Körpers gewonnen werden.
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Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung werden an Ausführungsbeispielen
anhand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen: Fig. la - li verschiedene Winkelstellungen
des um seine Mittelpunktsachse drehbaren Leitringes mit unterschiedlichen Lichtpositionierungen
unter Verwendung von zwei Sende- und Empfängereinheiten bei der Vermessung eines
rechteckigen Körpers, Fig. 2 verschiedene Winkelstellungen des um seine Mittelpunktsachse
wiederum drehbaren Leitringes unter Verwendung lediglich einer Sende- und Empfängereinheit
bei der Vermessung eines quadratischen Körpers, Fig. 3 die Zuordnung der auf dem
Leitring angeordneten Sende- und Empfängereinheit in verschiedenen Meßebenen bei
einem S-förmig abgewinkelten Leiter ohnautomatische Korrektur der Mittenabweichung,
Fig. 4 die Zuordnung der auf dem Leitring angeordneten Sende- und Empfängereinheit
in verschiedenen Meßebenen bei einem S-förmig abgewinkelten Leiter mit automatischer
Korrektur der Mittenabweichung.
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Die Fig. 1a - 1i zeigen den nur schematisch dargestellten Leitring
11 in einer bestimmten Meßebene in der Ausgangslage der beiden auf dem Leitring
11 angebrachten Sende- und Empfängereinheiten 12, 13, die aus den Sendern 12a, 12b
und den Empfängern 13a, 13b bestehen. Bei einer Leiterbreite von 30 mm und einer
Leiterhöhe von 150 mm beträgt
der Abstand der Sende-Empfängereinheit
12 von der in der Mittelachse des hinsichtlich seiner Mittenabweichung zu vermessenden
Körpers 14 liegenden Hauptmittelebene HME des Leitringes 11 30 mm, während der entsprechende
Abstand der Sende-Empfängereinheit 13 von dieser Hauptmittelebene HME 50 mm beträgt.
Die beiden Sende- und Empfängereinheiten 12, 13 sind auf dem Leitring 11 so nebeneinander
angeordnet, daß die von den Sendern 12a, 12b ausgesandten Strahlen 15a, 15b in zueinander
parallelen Ebenen liegen, die auch parallel zur Hauptmittelebene HME verläuft. Die
Kanten des hinsichtlich seiner Mittenabweichung zu vermessenden Körpers 14 sind
entgegen dem Uhrzeigersinn mit 1 - 4 bezeichnet. Die Positionierungen "Licht 30"
und "Licht 50" symbolisieren den Abstand der Sender 12, 13 von der Hauptmittelebene
HME. Wie bereits kurz erwähnt, zeigt Fig. 1a die Ausgangsposition des Leitringes
11 mit den Sende- und Empfängereinheiten 12, 13 in bezug auf den zu vermessenden
Körper 14.
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Die Fig. Ib zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 120 im Uhrzeigersinn in Richtung des Pfeiles P versetzte
Position des Leitringes 11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12, 13. In dieser
Lage unterbricht die Kante 1 des rechteckigen Körpers 14 den Strahl bzw. die Verbindungslinie
15a des Senders 12a zum Empfänger 13a.
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Die Fig. 1c zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. la um 300 im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage unterbricht die Kante 1 des rechteckigen Körpers 14
den Strahl bzw. die Verbindungslinie 15b des Senders 12b zum Empfänger 13b. Auch
der Strahl bzw. die Verbindungslinie 15a vom Sender 12a zum Empfänger 13a ist noch
unterbrochen.
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Die Fig. 1d zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 1510 im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage ist die Verbindungslinie zwischen dem Sender 12b und
dem Empfänger 13b wieder hergestellt, d.h. der Strahl 15b ist nicht mehr unterbrochen.
Der Strahl 15a ist nach wie vor durch den Körper 14 unterbrochen.
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Die Fig. 1e zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 1680 im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage sind die Verbindungslinien bzw. Strahlen 15a,15b von
den Sendern 12a, 12b zu den Empfängern 13a, 13b wiederum frei.
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Die Fig. 1f zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 1920 im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende-und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage unterbricht die Kante 3 des rechteckigen Körpers 4
den Strahl bzw. die Verbindungslinie 15a vom Sender 12a zum Empfänger 13a. Der Strahl
bzw. die Verbindungslinie 15b vom Sender 12b zum Empfänger 13b ist nicht unterbrochen.
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Die Fig. 1g zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 2100 im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage sind von den Kanten 2 und 3 des rechteckigen Körpers
14 die beiden Strahlen bzw. Verbindungslinien 15a, 15b von den Sendern 12a, 12b
zu den Empfängern 13a, 13b unterbrochen.
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Die Fig. 1h zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 330" im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage ist der Strahl bzw. die Verbindungslinie 15b zwischen
dem Sender 12b und dem Empfänger 13b wieder frei, während der Strahl 15a durch den
Körper 14 noch unterbrochen ist.
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Die Fig. li zeigt die gegenüber der Ausgangsposition gem.
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Fig. 1a um 348" im Uhrzeigersinn versetzte Position des Leitringes
11 bzw. der Sende- und Empfängereinheiten 12,13.
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In dieser Lage sind beide Strahlen bzw. Verbindungslinien 15a, 15b
von den Sendern 12a, 12b zu den Empfängern 13a, 13b wieder frei.
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Die Hinweise "Licht 30 aus", "Licht 30 ein", "Licht 50 aus" und "Licht
50 ein" in den Fig. 1a bis 1i kennzeichnen die jeweiligen Unterbrechungszeitpunkte
bzw. die Aufhebung der Unterbrechungszeitpunkte für die Strahlen bzw. Verbindungslinien
15a, 15b von den Sendern 12a, 12b zu den Empfängern 13a, 13b, wobei die Ziffern
30" bzw. t5o" jeweils den Abstand der Sende-und Empfängereinheiten von der Hauptmittelebene
HME in der Ausgangslage gem. Fig. la symbolisieren.
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Nach dem Vollzug einer vollen 3600-Umdrehung des Leitringes 11 liegen
die Meßdaten in Form von t3bergangswinkelwerten fest, die von den jeweiligen Unterbrechungsstellungen
zu den Freigabestellungen bzw. umgekehrt gemessen werden, um das Profil bzw. die
Lage, insbesondere die Mittenabweichung des zu vermessenden Körpers in einer bestimmten
Meßebene zu ermitteln. Diese Übergangswinkelwerte werden in einem geeigneten Rechner
gespeichert, um nachfolgend zur Berechnung des Profils und/oder der Lage, insbesondere
der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse des zu dem Leitring 11 koaxialen Körpers
14 herangezogen zu werden.
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Die Verwendung von zwei Empfänger- und Sendeeinheiten 12,13 bietet
den Vorteil, daß im Falle der Vermessung von Körpern 14 mit stark unterschiedlichen
Seitenverhältnissen, beispielsweise einer Breite von 30 mm und einer Höhe von 150
mm je Kante zwei ausgeprägte Meßpunkte gegeben sind, die eine exakte Bestimmung
der für die spätere Auswertung notwendigen Ubergangswinkelwerte ermöglichen.
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Falls langgestreckte kantige Körper mit im wesentlichen quadratischen
Abmessungen zu vermessen sind, so genügt, wie Fig. 2 zeigt, die Verwendung von einer
Sende- Empfängereinheit 22, 23, die auf dem Leitring 21 wiederum in einem vorgegebenen
Abstand A von der Hauptmittelebene angeordnet ist.
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In Fig. 2 sind die Meßstellungen eingezeichnet, bei denen die Strahlen
bzw.Verbindungslinien 25 von dem Sender 22 zu dem Empfänger 23 jeweils auf die vier
Körperkanten 1 - 4 des quadratischen Körpers 24 auftreffen. Die zugehörigen Übergangswinkelwerte
dienen,wie im Falle des Ausführungsbeispieles gem. Fig. 1a bis 1i,wiederum zur Bestimmung
des Profils und/oder der Lage, insbesondere der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse
des zu vermessenden Körpers 24.
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Fig. 3 zeigt die Zuordnung der auf dem Leitring 11 angebrachten Sender
12a und Empfänger 13a zu dem zu vermessenden Körper 14 in verschiedenen MeßebenenME1
bis ME4, wobei in der ersten Meßebene ME1 die Hauptmittelebene des Körpers 14 noch
zentrisch zur Mittelpunktsachse MP des Leitringes 11 liegt. In der Meßebene ME2
ist aufgrund der beginnenden Krümmung des Körpers 14 die Koinzidenz zwischen der
Hauptmittelebene HME und der Mittelpunktsachse MP des Leitringes 11 bereits nicht
mehr gegeben.
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In den weiteren Meßebenen ME3 und ME4 liegt die Mittelpunktsachse
MP in noch größerem Maße außermittig zu der Hauptmittelebene EME.
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Da in jeder dieser Meebenen MEl bis ME4 der Leitring 11 eine volle
Umdrehung um seine Mittelpunktsachse MP vollzieht, erhält man in all diesen Meßebenen
die früher beschriebenen übergangswinkelwerte und damit ein Maß dafür, wie weit
die Mittelpunktsachse MP des Leitringes 11 in jeder dieser Meßebenen in Richtung
auf die Hauptmittelebene HME verschoben werden muß, um in allen Meßebenen ME1 bis
ME4 die notwendige Koinzidenz zwischen der Mittelpunktsachse MP und der Hauptmittelebene
HME wieder herzustellen. Dieser Zustand ist in Fig. 4 dargestellt.
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Die Fig. 4 zeigt also bereits den Endzustand des vorzunehmenden Meß-
und Justiervorganges, bei dem nach der Erfassung der Mittenabweichung der Mittelpunktsachse
MP des Leitringes 11 dieser bereits wieder in die jeweils richtige Lage nachgeführt
worden ist, d.h. also, daß die Mittelpunktsachse MP des Leitringes 11 in allen Meßebenen
ME1 - ME4 mit der vorgegebenen Mittelpunktsachse des zu vermessenden Körpers wieder
zusammenfällt.
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Durch eine genügende Anzahl von Meßebenen ME1...MEx in stärker gekrümmten,
gekröpften oder sonstwie gestalteten Leiterbereichen kann gewährleistet werden,
daß man eine ausreichend genaue Profil- bzw. Lageerkennung erhält, d.h.
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daß die Verbindungslinie aller Leitringmittelpunkte in den Meßebenen
ME1...MEx wenigstens weitgehend in der Hauptmittelebene HME des zu vermessenden
Körpers liegen.
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Um den Leitring für eine Meßvorrichtung gemäß der Erfindung für verschiedene
Lageerkennungsaufgaben vielseitig ein-
setzen zu können, ist es
vorteilhaft, wenn der axiale Abstand bzw. die axialen Abstände der Sende- und Empfängereinheit(en)
12,13 von der durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Hauptmittelebene HME einstellbar
ist bzw. sind.
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Für exakte Meßvorgänge in den verschiedenen Meßebenen günstig ist
es, wenn die nachfolgend definierten Grenzwerte in bezug auf den zu vermessenden
Körper 14,24 nicht unter-bzw. nicht überschritten werden. Zum einen sollte der axiale
Abstand der Sende- und Empfängereinheit(en) 12,13 von der durch den Kreismittelpunkt
laufenden Hauptmittelebene HME größer sein als die halbe Breite des zu veressenden
Körpers 14, 24 (Mindestabstand); zum anderen sollte der axiale Abstand der Sende-
und Empfängereinheit(en) 12,13 von der durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Hauptmlttelebene
HME kleiner sein als die halbe Diagonale des zu vermessenden Körpers 14, 24 (Maximalabstand).
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Bei dem früher bereits erwähnten Ausführungsbeispiel eines kantigen
rechteckigen Körpers mit einer Breite von 30 mm und einer Höhe von 150 mm ist es
günstig, wenn der von dem Sender 12a zum Empfänger 13a geleitete Strahl 15a einen
Abstand von der durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Hauptmittelebene HME von
30 mm aufweist. Im Falle der Verwendung von zwei Sende- und Empfängereinheiten 12,13
ist es vorteilhaft, wenn der von dem ersten Sender 12a ausgehende Strahl 15a einen
Abstand von der durch den Kreismittelpunkt verlaufenden Hauptmittelebene HME von
30 mm und der von dem zweiten Sender 12b ausgehende- Strahl 15b einen Abstand von
dieser Hauptmittelebene HME von 50 mm aufweist.
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Als Sende- und Empfängereinheiten 12, 13 eigenen sich an sich bekannte
optische Systeme bis hin zur Verwendung von Laserstrahlen. Aber auch Ultraschall-,
Infrarot- oder pneumatische Systeme sind als Sende- und Empfängereinheiten grundsätzlich
einsetzbar.
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Die Erfindung zeichnet sich insbesondere dadurch aus, daß mit nur
geringem mechanischen und gegebenenfalls auch optischen Aufwand Mittenabweichungen
der Mittelpunktsachse beliebig ausgerichteter langgestreckter, kantiger Körper in
bezug auf eine vorgegebene Mittelpunktsachse in beliebigen Richtungen erfaßt und
die gemessenen -Abweichungen über eine geeignete Programmsteuerung selbsttätig korrigiert
werden können.
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Soll beispielsweise der in den Fig. 3 und 4 dargestellte langgestrecke
Körper 14 mit einer elektrisch festen Isolierbandage umgeben werden, so ist durch
die Selbstprogrammierung des Leitringes 11 in bezug auf den Körper 14 in den verschiedenen
Meßebenen sichergestellt, daß längs der gesamten Erstreckung des Leiters 14 eine
gleichmäßig dichte Bandagierung von der entsprechend programmierten Bandagiermaschine
selbsttätig aufgebracht wird.
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Die Leitringanordnung gemäß der Erfindung eignet sich zur Profil-
und Lageerkennung beliebiger geometrischer Gebilde.
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Auch wenn Bahnsteuerungen, wie vorstehend im Zusammenhang mit Bandagiermaschinen
erläutert, ein bevorzugtes Anwendungsgebiet darstellen, so ist dieErfindung grundsätzlich
zur Vermessung beliebiger Formen bis hin zu Reproduktionen vorgegebener Modelle
geeignet.
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