DE3311623A1

DE3311623A1 - Verfahren und vorrichtung zur beruehrungslosen laengenmessung

Info

Publication number: DE3311623A1
Application number: DE19833311623
Authority: DE
Inventors: Horst K. 6200 Wiesbaden Lotz
Original assignee: LOTZ KG GASTECHNIK
Current assignee: LOTZ KG GASTECHNIK
Priority date: 1983-03-30
Filing date: 1983-03-30
Publication date: 1984-10-04

Description

Verfahren und Vorrichtung zur berührungslosen Längenmessung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur berührungslosen Längenmessung und eine Vorrichtung zur Durchführung.
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum berührrungslosen Messen für lange, bewegte Werkstücke, wie stranggegossene Halbzeuge aus Stahl und anderen Werkstoffen sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens.
Es ist bekannt, zum Messen von aus Stranggießanlagen austretenden Stahlsträngen bereits vorhandene, mit gleicher Geschwindigkeit bewegte Rollen des Transport-oder Führungssystems zu verwenden oder aber besonders eingebaute,leicht laufende Meßrollen vorzusehen, die mit elektromechanischen oder fotoelektrischen Impulsgebern versehen sind. Pro durchlaufende Wegeinheit, vorzugsweise 1 mm, geben diese einen Impuls an eine Impulszählvorrichtung. Von dieser geht bei einer Stücklärsgenmessung bei erreichter, vorgewählter Länge ein Abschneidsignal aus und/oder zeigt an bei geeigneten Ergänzungen die Gesamtlänge von Strangbeginn bis Strangende oder die noch zu zerschneidende, d.h. aufzuteilende Restlänge, bei Gießende.
Bei diesen Vorrichtungen hat sich gezeigt, daß durch Schlupf und Verschleiß,die aufgrund der bewegten Massen unvermeidlich sind, sich Ungenauigkeiten einstellen. Auch ist der Aufwand für diese mechanischen Einrichtungen verhältnismäßig groß,und die pneumatischen Antriebe und die Kühlung z.B. bedingen nicht geringe Störmöglichkeiten.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für eine Längenmessung vorzuschlagen, bei der Ungenauigkeiten , die durch Schlupf und Verschleiß auftreten können, vermieden sind und keine aufwendigen mechanischen Einrichtungen mit ihren Störmöglichkeiten vorgesehen werden müssen.
Die Erfindung besteht darin, daß zum berührungslosen Längenmessen auf das Werkstück Markierungen aufgebracht werden, daß die jeweilige Lage der aufgebrachten Markierung erfaßt und ein Signal an eine Zähl- und Steuereinrichtung abgegeben wird.
In ihrer weiteren Ausbildung schlägt die Erfindung vor, daß die Markierungen in vorbestimmten Abständen auf das Werkstück aufgebracht werden und daß ausgehend von den auf dem Werkstück aufgebrachten Markierungen ein Signal für die folgende Markierung für das Aufbringen abgegeben wird.
Die Erfindung macht gleichermaßen auch eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens verfügbar.
Bei einer Vorrichtung zum berührungslosen Längenmessen für lange, bewegte Werkstücke, wie stranggegossene Halbzeuge aus Stahl und anderen Werkstoffen, besteht die Erfindung darin, daß eine Markierungseinrichtung vorgesehen ist, die auf das Werkstück Markierungen aufbringt, und daß ein Markierungserkennungsgerät vorgesehen ist, das die jeweilige Lage der aufgebrachten Markierung erfaßt und an eine Zähl- und Steuereinrichtung abgibt.
Eine vorteilhafte Ausführungsform der Längenmeßvorrichtung besteht darin, daß die Markierungseinrichtung Markierungen in vorbestimmten Abständen auf das Werkstück aufbringt und daß das Markierungserkennungsgerät ausgehend von einer auf dem Werkstück aufgebrachten Markierung ein Signal zum Aufbringen einer folgenden Markierung an die Markierungseinrichtung abgibt.
Zweckmäßig kann die Markierungseinrichtung eine farbige oder durch ihre Form erkennbare Markierung auf das Werkstück spritzen, kleben oder legen, und eine besondere Ausbildung besteht darin, daß ein preßluftbetätigtes Farbspritzgerät mit Zuschaltung des Markierungsvorgangs mittels Elektromagnetventil vorgesehen ist.
In ihrer Weiterbildung schlägt die Erfindung vor, daß das Markierungserkennungsgerät eine Reihe in bestimmten Abständen hintereinanderliegende Erkennungseinheiten hat, die beim Vorbeilauf der Markierung jeweils ein Signal an eine Zähl- und Steuereinrichtung geben.
Um die Erkennbarkeit der Markierung zu erhöhen, kann vorgesehen sein, daß ein Beleuchtungsgerät Lichtwellen oder Strahlen in den Bereich der Markierungen aussendet. Eine weitere Verbesserung wird dadurch erreicht, daß eine Abblase- oder Absaugeinrichtung vorgesehen ist, die Schmutz oder bewegliche Teile von der Werkstückoberfläche oder Dampf oder Rauchgase im Bereich des Markierungserkennungsgerätes wegbläst bzw. wegsaugt Eine Verbesserung der Betriebssicherung wird dadurch erreicht, daß die Zuschaltung der Markierungseinrichtung wegabhängig vom Markierungserkennungsgerät, d.h.
vom Signal einer Erkennungseinheit, in geeignetem Abstand von z.B. der Markierungsdüse wiederholt ausgelöst wird, wobei das Markierungserkennungsgerät die nächste Markierung erkennt, bevor die vorhergehende Markierung den Erkennungsbereich verlassen hat.
In ihrer speziellen Ausbildung schlägt die Erfindung vor, daß das Markierungserkennungsgerät aus einer Fotodiodenleiste besteht, die die Hell-Dunkel- oder ähnliche Farb- oder Strahlungs-Unterschiede der Markierungen durch eine kleine Öffnung entsprechend einer Kamera Obscura erkennt und - dadurch leitend geworden - mit Stromdurchlaß Signale abgibt.
Eine Verbesserung der Erkennungssicherheit läßt sich dadurch erzielen, daß zwei nebeneinander angeordnete, gleichgeschaltete Markierungseinrichtungen und Markierungserkennungsgeräte vorgesehen sind, die insbesondere bei Farb-, Temperatur- oder anders veränderlichem Meßgut mit verschiedenen Markierungsmitteln arbeiten.
Je nach Anpassung an verschiedene Betriebsumstände kann vorgesehen sein, daß mit Hilfe geeigneter Linsen und/oder Schutzrohre bzw. Tuben das Markierungserkennungsgerät entfernt vom Meßgut angeordnet ist. Auch kann es in einem gekühlten und/oder belüfteten Schutzgehäuse untergebracht sein.
Die Abstände der einzelnen Erkennungselemente des Markierungserkennungsgeräts können durch optische Vergrößerung oder Verkleinerung, durch geeignete Abstandsverhältnisse oder durch schräge Anordnung der Erkennungselementenreihe über einem Schlitz oder über einem Loch verändert werden.
Die erfindungsgemäße, berührungslose Längenmeßvorrichtung läßt sich in den verschiedensten Fällen verwenden und an allen Betriebseinheiten, wie auch einer Brennschneidmaschine bei Stranggießanlagen, anbringen.
In der beigefügten Figur ist in schematischer Darstellung ein Ausführungsbeispiel einer berührungslosen Längenmeßvorrichtung dargestellt.
An einer nicht näher dargestellten Tragekonstruktion oder Brennschneidmaschine über dem Strang 1 einer Stranggußanlage ist in einem ebenfalls nicht näher dargestellten Gehäuse eine berührungslose Längenmeßvorrichtung angeordnet, die eine Markierungseinrichtung 2 aufweist, die von einem Elektromagnetventil 3 betätigt wird.
Die Markierungseinrichtung 2 besteht aus einer Farbspritzpistole mit Farbbehälter und bringt Markierungen 4 auf das Werkstück 1 auf, wenn das Elektromagnetventil 3 betätigt wird. Wie dargestellt ist, ist auf dem Werkstück 1 eine Anzahl von Markierungen 4 im Abstand a bereits aufgebracht worden, während sich das Werkstück in der Figur nach rechts bewegt. Die Markierungen 4 werden von einem Markierungserkennungsgerät in Form einer Camera Obscura durch eine Fotozellenreihe 6 erfaßt, die aus einer Fotodiodenzeile besteht.
Wie in der Figur dargestellt ist, werden von den Fotozellen 6 drei Markierungspunkte,jeweils in einem Abstand A angebracht, erfaßt, während zwei Fotozellen eine Stelle auf dem Werkstück 1 beobachten, die im Abstand b von den Markierungen 4 sich befindet und keine Markierung aufweist. Um das Erfassen der Markierungspunkte 4 durch das Markierungserkennungsgerät 5 zu erleichtern, ist eine Einrichtung 7 zum Abblasen oder Absaugen von Schmutz oder beweglichen Teilen von der Oberfläche des Werkstücks 1 vorgesehen,und eine Lampe 8 sendet Lichtstrahlen, was nicht näher eingezeichnet ist, auf die Oberfläche des Werkstücks 1 im Erkennungsbereich des Markierungserkennungsgeräts 5.
Von dem Markierungserkennungsgerät 5 werden Signale an eine Zähl- und Steuereinrichtung 9 gegeben, die unter anderem das Elektromagnetventil 3 betätigt.
Wenn sich das Werkstück 1,beispielsweise eine Bramme in einer Stranggießanlage, bewegt, wird auf ein externes Startsignal hin die Spritzpistole 2 betätigt und ein Markierungsstrich 4 mit einer Kreidefarbe auf das Werkstück 1 aufgebracht. Der Markierungsstrich 4 wandert mit dem Werkstück 1 in das Blickfeld der Camera Obscura des Markierungserkennungsgeräts 5, und in dem Moment, wo die Markierung 4 einläuft, wird durch den Hell-Dunkel-Unterschied in der zugeordneten Fotodiode ein Impulssignal ausgelöst und gezählt. Bestimmt durch den Abstand zwischen dem Markierungserkennungsgerät 5 und der Spritzpistole 2 wird durch das Impulssignal der entsprechenden Fotodiode der nächste Markierungsstrich 4 ausgelöst, der in das Blickfeld der Markierungserkennungseinrichtung gelangt, bevor die vorherige Markierung dieses Blickfeld verläßt. Wie in der Figur dargestellt ist; ist die Markierungserkennungseinrichtung 5 in der Lage, drei im Abstand a auf der Oberfläche des Werkstücks 1 sich befindende Markierungen 4 zu erfassen.
Mit dem Gebläse 7 können nicht nur wärmeempfindliche Teile gekühlt werden, sondern auch Staub und vor allem Dämpfe, die von der schnell austrocknenden Kreidefarbe der Markierung 4 herrühren, entfernt werden, so daß die Hell-Dunkel-Erkennung der Fotodioden 6 nicht falsch beeinflußt werden.
Anstelle der Spritzpistole 2 können auch andere Vorrichtungen vorgesehen sein, die Markierungen 4 auf das Werkstück 1 kleben oder legen.
Wie aus der Zeichnung unschwer zu erkennen ist, besteht die Möglichkeit,zur Kennungssicherheit zwei dargestellte Vorrichtungen nebeneinander anzuordnen mit gleichgeschalteten Markierungseinrichtungen 2 und Markierungserkennungsgeräten 5, wobei insbesondere mit verschiedenen Mitteln zum Aufbringen von Markierungen 4 auf dem Werkstück 1 gearbeitet werden kann, insbesondere bei Farb-, Temperatur- oder anderen Veränderungen des Maßguts.
Insbesondere das Markierungserkennungsgerät kann durch nicht dargestellte Linsen oder Schutzrohre entfernt vom Meßgut angeordnet werden, wobei auch ein gekühltes oder belüftetes Schutzgehäuse vorgesehen werden kann.
Wie im einzelnen die Darstellung des Markierungserkennungsgeräts als Camera Obscura zeigt, können die Abstände der einzelnen Erkennungselemente untereinander durch optische Vergrößerung oder Verkleinerung, durch geeignete Abstandsverhältnisse oder durch schräges Anordnen der Fotozellenreihe 6 über dem Schlitz oder dem Loch des Markierungserkennungsgerätes 5 verändert werden.
Es versteht sich, daß die Längenmeßvorrichtung an einem ortsfesten oder verfahrbaren Trenngerät angebracht werden kann, beispielsweise an einer Brennschneidmaschine, um die relativen Weg- bzw. Abstandsveränderungen zwischen Meßgut und Trenngerät zu erfassen. Insbesondere ist bei einer Brennschneidmaschine in Stranggießanlagen die Vorrichtung geeignet nicht nur zur Messung von Stücklängen, sondern auch zur Gesamtlängen- oder Restlängenerfassung.

Claims

Patentansprüche Verfahren zum berührungslosen Messen von langen, bewegten Werkstücken, wie stranggegossene Halbzeuge aus Stahl und anderen Werkstoffen, dadurch gekennzeichnet, daß auf das Werkstück Markierungen aufgebracht werden und daß die jeweilige Lage der aufgebrachten Markierung erfaßt und ein Signal an eine Zähl- und Steuereinrichtung abgegeben wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungen in vorbestimmten Abständen auf dem Werkstück aufgebracht werden und daß ausgehend von einer auf das Werkstück aufgebrachten Markierung ein Signal zum Aufbringen einer folgenden Markierung abgegeben wird.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß e Be eine Markierungseinrichtung (2) vorgesehen ist, die auf das Werkstück (1) Markierungen (4) aufbringt, und daß ein Markierungserkennungsgerät (5) vorgesehen ist, die die jeweilige Lage der aufgebrachten Markierungen (4) erfaßt und ein Signal an eine Zähl-und Steuereinrichtung (9) abgibt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungseinrichtung (2) Markierungen (4) in bestimmten Abständen auf das Werkstück (1) aufbringt und daß das Markierungserkennungsgerät (5), ausgehend von einer auf dem Werkstück aufgebrachten Markierung (4), ein Signal zum Aufbringen einer folgenden Markierung (4) an die Markierungseinrichtung (2) abgibt.
5. Vorrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungseinrichtung (2) eine farbige oder durch ihre Form erkennbare Markierung (4) auf das Werkstück (1) spritzt, klebt oder legt.
6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungseinrichtung (2) aus einer Farbspritzpistole mit Farbbehälter besteht, die mit Preßluft über ein Elektromagnetventil (3) betätigbar ist.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-6, dadurch gekennzeichnet, daß d as das Markierungserkennungsgerät (5) eine Reihe in bestimmten Abständen hintereinander liegender Erkennungseinheiten (6) hat, die beim Vorbeilauf der Markierungen (4) jeweils ein Signal an eine Zähl- und Steuereinrichtung (9) geben.
8. Vörrichtung nach einem der Ansprüche 3-7, dadurch gekennzeichnet, daß ein Beleuchtungsgerät (8) vorgesehen ist, das geeignete Lichtwellen oder Strahlen in den Bereich der von dem Markierungserkennungsgerät (5) aufzunehmenden Markierung (4) aussendet.
9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Abblas- oder Absaugeinrichtung (7) vorgesehen ist, die Schmutz oder bewegliche Teile von der Werkstückoberfläche (1) oder Dampf oder Rauchgase im Bereich des Markierungserkennungsgeräts (5) wegbläst bzw. wegsaugt.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß die Zuschaltung der Markierungseinrichtung (2) wegeabhängig vom Markierungserkennungsgerät (5), d.h. vom Signal einer Erkennungseinheit (6), in geeignetem Abstand von z.B. der Markierungsdüse wieder- holt auslösbar ist, wobei das Markierungserkennungsgerät (5) die nächste Markierung (4) erkennt, bevor die vorhergehende Markierung (4) den Erkennungsbereich verlassen hat.
11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-10, dadurch gekennzeichnet, daß das Mark i erung se rk ennung s -gerät (5) aus einer Fotodiodenleiste (6) besteht, die die Hell-Dunkel- oder ähnliche Farb- oder Strahlungsunterschiede der Markierungen (4) durch eine kleine Öffnung entsprechend einer Camera Obscura erkennt und - dadurch leitend geworden - mit Stromdurchlaß Signale abgibt.
12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erkennungssicherheit zwei nebeneinander angeordnete, gleichgeschaltete Markierungseinrichtungen (2 ) und Markierungserkennungsgeräte (5) vorgesehen sind, die insbesondere bei Farb-, Temperatur-oder anders veränderlichem Meßgut mit verschiedenen Markierungsmitteln arbeiten.
13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-12, dadurch gekennzeichnet, daß mit Hilfe geeigneter Linsen oder/und Schutzrohre bzw. Tuben das Markierungserkennungsgerät (5) entfernt vom Werkstück (1) angeordnet ist.
14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-13, dadurch gekennzeichnet, daß das Marlcierungserkennungsgerät (5) in einem gekühlten und/oder belüfteten Schutzgehäuse untergebracht ist.
15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-14, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der einzelnen Erkennungselemente (6) des Markierungserkennungsgerätes (5) untereinander durch optische Vergrößerung und/oder Verkleinerung, durch geeignete Abstandsverhältnisse oder durch schräge Anordnung der Erkennungselementenreihe (6) über einem Schlitz oder einem Loch veränderbar ist.
16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-15, dadurch gekennzeichnet, daß die Markierungseinrichtung (2), das Markierungserkennungsgerät (5) und das Zähl- - und Steuergerät (9) an einem ortsfesten oder verfahrbaren Trenngerät, wie Messer, Schere, Säge, Brennschneidmaschine, angebracht sind, um die relativen Weg- bzw. Abstandsveränderungen zwischen Werkstück (1) und Trenngerät zu erfassen.
17. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 3-16, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungserkennungsgerät (5) Signale nicht nur für eine Stücklängen-, sondern auch eine Gesamtlängen- oder Restlängenerfassung abgibt, und daß dafür mehrere Meßeinrichtungen (2) an verschiedenen Orten des Werkstückdurchlaufs angeordnet sind.