DE3617951C2 - Vorrichtung zum kontinuierlichen Messen der Dicke eines längsverschiebbaren platten- oder strangförmigen Werkstücks - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Gattungsbegriff des Patentanspruchs 1 zum kontinuierlichen Messen der Dicke eines längsverschiebbaren platten- oder strangförmigen Werkstücks.

Eine derartige Vorrichtung ist aus der US-PS 3 536 405 bekannt.

Platten- oder strangförmige Werkstücke werden vorzugsweise in kontinuierlich ablaufenden Herstellverfahren auf die gewünschte Dicke gepreßt, gewalzt, gespalten, gemessert oder extrudiert. Um zu verhindern, daß der Istwert der Werkstückdicke mehr als zulässig vom Sollwert abweicht, was entweder teures Nacharbeiten erfordert oder zu noch teurerem Ausschuß führt, sind Vorrichtungen entwickelt worden, mit denen der Istwert der Dicke kontinuierlich überwacht werden kann.

Eine erste Art dieser Vorrichtungen enthält einen Meßkopf mit einer Rolle, die auf das Werkstück abgesenkt wird und beim Verschieben des Werkstücks unter der Rolle auf- bzw. abbewegt wird, wenn sich die Dicke des Werkstücks ändert. Der Weg dieser Auf- oder Abbewegung wird mechanisch oder elektrisch bestimmt und mittels eines elektronischen Auswertgeräts angezeigt und/oder registriert. Es gibt auch Ausführungsformen dieser Vorrichtung mit zwei Meßköpfen, um Dickenänderungen von einer Verwerfung bei konstanter Werkstückdicke zu unterscheiden. Dabei wird die Rolle des einen Meßkopfs auf die Oberfläche des Werkstücks abgesenkt und die Rolle des anderen Meßkopfs bis zum Kontakt mit der unteren Fläche des Werkstücks angehoben, und das Auswertgerät gibt die Differenz der Bewegungen der beiden Rollen an. Bei Herstellungsanlagen für sehr breite Werkstücke ist es auch üblich, mehrere quer zur Verschieberichtung des Werkstücks nebeneinanderliegend angeordnete Meßköpfe zu verwenden.

Bei einer zweiten Art dieser bekannten Vorrichtungen wird das Werkstück nicht mechanisch berührt, sondern es wird ein Meßkopf verwendet, der eine Lichtquelle enthält, die die Werkstückoberfläche punktförmig beleuchtet. Weiter ist ein optisches System vorgesehen, das den Lichtpunkt auf einer Photodiodenanordnung abbildet. Bei einer Änderung der Dicke oder einer Verwerfung des unter dem Lichtpunkt verschobenen Werkstücks wandert der Lichtpunkt senkrecht zur Werkstückoberfläche und damit auch das Bild des Lichtpunkts auf der Photodiodenanordnung. Diese Wanderung wird elektronisch ausgewertet und gibt ein Maß für die Dickenänderung oder Verwerfung. Auch bei dieser zweiten Art bekannter Vorrichtungen werden vorzugsweise zwei Meßköpfe verwendet, um Dickenänderungen von einer Verwerfung bei konstanter Werkstückdicke zu unterscheiden, und es gibt Vorrichtungen mit mehreren quer zur Verschieberichtung des Werkstücks nebeneinanderliegend angeordneten Meßkopfpaaren.

Bei einer weiteren Art bekannter Vorrichtungen, wie sie aus der eingangs genannten US-PS 3 536 405 bekannt ist, steht einem unterhalb der Bahn des Werkstücks fest angeordneten ersten Meßkopf ein auf diesen zu und von ihm weg verfahrbarer zweiter Meßkopf gegenüber. Jeder der beiden Meßköpfe enthält eine optische Einrichtung, mit der ein Lichtstrahl schräg auf die ihm zugewandte Werkstückoberfläche geworfen und der reflektierte Strahl durch eine Schlitzblende einem opto-elektronischen Wandler zugeleitet wird, wobei die ausgesandten Lichtstrahlen über ein gemeinsames Drehprisma aus einer gemeinsamen Lichtquelle erhalten werden und bei ihrem Auftreffen auf das Werkstück miteinander fluchten. Durch das Drehprisma erfahren die beiden Lichtstrahlen einander entsprechende zeitliche Ablenkungen. Eine Differenzschaltung ermittelt Zeitunterschiede der aus den opto-elektronischen Wandlern beider Meßköpfe erhaltenen Impulse, die dem Abstand der Reflexionspunkte der beiden Strahlen an dem Werkstück proportional sind, und regelt diese Zeitunterschiede aus, indem sie den beweglichen Meßkopf mit Hilfe eines Stellmotors verfährt. Die betreffende Wegstrecke wird als Dicke des Werkstücks ermittelt.

Die erste Art der vorausgehend angegebenen bekannten Vorrichtungen, bei der Fühlerrollen auf dem Werkstück ablaufen, ist nicht für alle Werkstoffe geeignet, ist weniger genau als die anderen Arten und ist insbesondere gegen Schwingungen des Werkstücks empfindlich, oder sie benötigt zusätzliche Einrichtungen zum Kompensieren solcher Schwingungen. Bei den Vorrichtungen der zweiten Art wird das Bild des Lichtpunkts auf der Photodiodenanordnung von der Struktur und Farbe der reflektierenden Werkstückoberfläche beeinflußt, was die Konstanz und Genauigkeit der Bestimmung beeinträchtigt. Nachteilig ist bei beiden Arten, daß sie keine Absolutmesssung ermöglichen, sondern entweder nur die Abweichung von einem Mittelwert anzeigen oder nach der Einstellung des Nullpunkts auf einen vorgegebenen Sollwert den Istwert als die Summe aus diesem Sollwert und den Abweichungen bestimmen.

Die dritte Art bekannter Vorrichtungen mag zwar etwas bessere und zuverlässigere Meßergebnisse liefern, jedoch arbeitet auch sie indirekt, ebenso wie sie eine Nullpunkteinstellung hinsichtlich des Ausgangspunkts der als Dickenmaß zu ermittelnden Wegstrecke erfordert.

Der vorliegenden Erfindung liegt von daher die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung zu schaffen, mit der die Dicke eines Werkzeugs kontinuierlich und mit einer bisher nicht erreichbaren Genauigkeit, dazu berührungslos und ohne schwieriges und zeitaufwendiges Einstellen des Nullpunkts, direkt gemessen werden kann.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit einer Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Die Unteransprüche geben vorteilhafte Ausgestaltungen hiervon an.

Die betreffende Vorrichtung ermöglicht eine berührungslose Dickenmessung, bei der die Meßköpfe ab der Dicke Null auseinandergefahren werden und auch großen Dickenänderungen folgen können. Das Verfahren der Meßköpfe ermöglicht es auch, beim Messen der Dicke aufeinanderfolgender, mit gegenseitigen Abständen transportierter Platten, z. B. Spanplatten ab einer Etagenpresse, zwischen den aufeinanderfolgenden Platten den Nullpunkt zu verifizieren. Durch das relativ großflächige Bild des ersten Rasters auf der Werkstückoberfläche können durch die Oberflächenstruktur bewirkte Fehler der Dickenmessung vermieden werden. Die Verwendung von zwei Meßköpfen ermöglicht es auch wiederum, die Dicke bzw. Dickenänderung solcher Werkstücke zu messen, die während des Verschiebens durch die Vorrichtung schwingen.

Aus der FR-OS 2 530 802 ist zwar bereits eine optische Abstandsmeßvorrichtung mit Rasterüberlagerung bekannt, wobei ein erstes Raster in einem von der abzutastenden Oberfläche reflektierten Strahlengang liegt. Hier jedoch sind die letztlich übereinanderliegend auf einem Schirm aufgefangenen Rasterbilder gegeneinander geringfügig winkelversetzt, so daß sich eine Art Moir´-Muster ergibt, und im Falle einer Verlagerung der reflektierenden Oberfläche wird die dadurch eintretende Verlagerung in dem Moir´-Muster zur Ermittlung des Abstandsmaßes herangezogen. Eine Verlagerung des Meßkopfes findet dabei nicht statt, ebensowenig wie die Ermittlung eines minimalen oder maximalen Signalwertes.

Die US-PS 4 302 109 zeigt einen Kodierer, der seine Ausgangssignale auf ähnliche Weise mittels Rasterüberlagerung in Abhängigkeit von gegenseitigen Verlagerungen zweier Körper gewinnt. Die DE-OS 24 01 113 und die DE-OS 30 06 043 schließlich geben verfahrbare optische Meßköpfe zur berührungslosen Ermittlung von Längenmaßen, wie z. B. der Dicke von Stäben oder Platten, an, ohne dabei von einer Rasterüberlagerung Gebrauch zu machen.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung mit Hilfe der Figuren beschrieben. Davon ist:

Fig. 1 die schematische Darstellung eines Meßkopfs,

Fig. 2 eine graphische Darstellung der Intensität des durch das zweite optische Raster hindurchtretenden Lichts in Abhängigkeit von der Entfernung der Gegenstandsebene der zweiten optischen Einrichtung von der Oberfläche mit dem Bild des ersten optischen Rasters und

Fig. 3 ein Blockschema der elektronischen Schaltung zum Steuern des Fahrwegs für den Meßkopf und zum Auswerten des Fahrwegs.

Fig. 1 zeigt schematisch einen Meßkopf 10, der über einem Meßtisch 11, auf dem das zu messende Werkstück 12 verschoben wird, angeordnet ist. Der Meßkopf 10 enthält eine erste optische Einrichtung mit einer Lichtquelle 13, einem Kondensator 14 zum gleichmäßigen Beleuchten eines ersten optischen Rasters 16 sowie einem Projektionsobjektiv 17. Der Meßkopf 10 enthält weiter eine zweite optische Einrichtung mit einem Aufnahmeobjektiv 18, einem zweiten optischen Raster 19, einer Sammellinse 21 und einem opto-elektronischen Wandler 22. Die beiden optischen Raster 16 und 19 sind am einfachsten als Kreuzgitter gleicher Teilung ausgebildet, bei denen die Breite der Stege und der freie Abstand zwischen benachbarten Stegen gleich sind. Den beiden optischen Einrichtungen ist ein halbdurchlässiger Spiegel 23 zugeordnet, und die Brennweiten der einzelnen Linsen bzw. Linsensysteme, die Abmessungen und Form der beiden optischen Raster sowie die Abstände der Bauelemente voneinander sind derart gewählt, daß die Projektionsebene des ersten und die Gegenstandsebene des zweiten Rasters ineinanderfallen. Das hat zur Folge, daß beim scharfen Abbilden des projizierten Bilds 24 des ersten optischen Rasters 16 auf dem zweiten optischen Raster 19 praktisch kein Licht durch dieses zweite optische Raster hindurchtritt.

Der Meßkopf 10 ist mittels eines Fahrwerks in vertikaler Richtung verfahrbar auf einem Träger 26 gelagert. Zu dem Fahrwerk gehören ein Schrittmotor 27 mit einem Getriebe 28, das eine (nicht gezeigte) Schraubenmutter antreibt, die mit dem mindestens teilweise als Gewindespindel ausgebildeten Träger 26 zusammenwirkt. Die beschriebenen Teile des Meßkopfs 10 sind in einem Gehäuse 29 möglichst staubdicht eingeschlossen, wozu im Bereich des Trägers 26 Dichtungen 31, 32 und für den Lichtaus- und -eintritt eine transparente, planparallele Abdeckplatte 33 vorgesehen ist, die in der Mitte ihrer Außenfläche eine teilweise Verspiegelung 34 trägt.

Der Meßtisch 11 weist auf der optischen Achse, soweit diese der ersten und der zweiten optischen Einrichtung gemeinsam ist, eine Öffnung 36 auf, durch die das erste Raster 16 eines (nicht gezeigten) gleichartigen, unter dem Meßtisch 11 angeordneten Meßkopfs auf der unteren Oberfläche des Werkstücks 12 abgebildet werden kann.

Fig. 2 zeigt in einer graphischen Darstellung die Intensität des durch das zweite optische Raster 19 hindurchtretenden Lichts in Gestalt der Beleuchtungsstärke E an dem opto-elektronischen Wandler 22 in Abhängigkeit von der Entfernung d des Bildes 24 des ersten optischen Rasters 16 von der Projektionsebene der ersten bzw. der Gegenstandsebene der zweiten optischen Einrichtung. Wie jeder Fachmann sofort erkennt, ist bei der oben beschriebenen Anordnung der beiden optischen Einrichtungen die Beleuchtungsstärke E auf dem opto-elektronischen Wandler 22 minimal, wenn das erste optische Raster 16 mit optimaler Schärfe auf eine Fläche projiziert und das dabei entstehende Bild 24 wieder mit optimaler Schärfe jedoch um eine halbe Rasterteilung versetzt auf dem zweiten Raster 19 abgebildet wird, so daß das zwischen den Stegen des ersten Rasters hindurchgetretene Licht auf die Stege des zweiten Rasters fällt. Diese optimale scharfe Projektion und Abbildung werden erreicht, wenn der optische Abstand des Bildes 24 vom Projektionsobjektiv 17 gleich der Bildweite dieses Objektivs ist und wenn zugleich der optische Abstand des Bildes 24 vom Aufnahmeobjektiv 18 gleich der Gegenstandsweite dieses letzteren Objektivs ist. Wenn der Abstand des Bildes 24 vom Projektionsobjektiv 17 kleiner oder größer als dessen Bildweite ist, dann entsteht ein unscharfes Bild, dessen Helligkeitskontraste mit zunehmender Entfernung vom optimalen Abstand abnehmen. Bei der beschriebenen Anordnung bewirkt die Änderung des Bildabstands vom Projektionsobjektiv 17 zugleich eine Änderung des Abstands zwischen dem Bild 24 und dem Aufnahmeobjektiv 18, was weiter zur Folge hat, das unscharfe Bild des ersten Rasters 16 noch unschärfer auf dem zweiten Raster 19 abgebildet und der Kontrast dort noch weiter verringert wird. Dann wird das zwischen den Stegen des ersten Rasters 16 hindurchgetretene Licht nicht mehr von den Stegen des zweiten Rasters 19 aufgefangen, sondern fällt zwischen diesen hindurch auf den opto-elektronischen Wandler 22. Wegen der multiplikativen Wirkung der zweifachen Unschärfe verlaufen die beiden Äste der Kurve 35 unterhalb und oberhalb des Minimums bei D etwa parabelförmig.

Fig. 3 zeigt ein vereinfachtes Blockschema einer elektronischen Schaltung zum Steuern der Fahrwerke der beiden Meßköpfe und zum Berechnen der Werkstückdicke aus dem Fahrweg. Die Schaltung enthält zwei gleichartig aufgebaute Schaltkreise 41 und 42, von denen jeder einem der Meßköpfe zugeordnet ist, und einen Meßkreis 43, der Steuersignale für die beiden Schaltkreise 41 und 42 erzeugt und deren Ausgangssignale verwertet. Der einfachen Übersicht wegen sind nur die Baugruppen des Schaltkreises 41 sowie des Meßkreises 43 gezeigt.

Jeder der beiden gleichartig aufgebauten Schaltkreise 41 und 42 enthält einen Eingangsverstärker 44, der mit dem Ausgang des zugeordneten opto-elektronischen Wandlers 22 verbunden ist. Vom Eingangsverstärker 44 führt eine Leitung zu einer Sample- and-Hold-Schaltung 46, deren Ausgangssignal positiv ist, wenn das analoge Eingangssignal größer wird, und negativ ist, wenn das Eingangssignal kleiner wird. Der Ausgang dieser Schaltung ist mit einem ersten Eingang eines Signalgenerators 47 verbunden, dessen Ausgangssignale als Antriebsimpulse für den Schrittmotor 27 verwendet werden, der den Meßkopf längs des Trägers 26 verschiebt. Der Meßkreis 43 enthält einen Oszillator 48, dessen Ausgang an einen zweiten Eingang des Signalgenerators 47 in jedem der beiden Schaltkreise 41 und 42 geführt ist. Weiter sind im Meßkreis 43 zwei Zähler 49 und 51 vorgesehen, deren Eingang mit dem Ausgang des zugeordneten Signalgenerators 47 in jedem der beiden Schaltkreise 41 und 42 verbunden ist. Der Ausgang jedes der beiden Zähler 49 und 51 ist an einen Eingang eines Addierwerks 52 geführt, dessen Ausgang mit einer Anzeigeeinrichtung 53 verbunden ist. Der Meßkreis 43 enthält auch eine Steuerschaltung 54, mit der der Signalgenerator 47 direkt, d. h. mit einem eingespeicherten Programm oder mit manuell eingegebenen Signalen, beeinflußt werden kann.

Beim Betrieb der beschriebenen Vorrichtung wird davon ausgegangen, daß die Bild- und die Gegenstandsweite der ersten bzw. zweiten optischen Einrichtung bekannt sind, daß die Bild- und die Gegenstandsebene ineinanderliegen und daß der Abstand dieser gemeinsamen Ebene von der Verspiegelung 34 auf der Abdeckplatte 33 bekannt ist. Weiter sind die Steigung der Gewindespindel am Träger 26, die Untersetzung des Getriebes 28 und der Drehwinkel für jeden Schritt des Schrittmotors 27 und darum auch die jedem Schritt entsprechende Verschiebung des Meßkopfs längs des Trägers 26 bekannt.

Weil die mechanische Aufhängung des Meßkopfs relativ zum Meßtisch 11 durch äußere Einflüsse wie beispielsweise Vibrationen oder mechanische Dilatation Änderungen erleiden kann, die größer sind als die angestrebte Meßgenauigkeit, und auch die Einstellung der elektronischen Komponenten nicht absolut stabil ist, wird vorzugsweise vor jeder Inbetriebnahme der Vorrichtung die Nullposition kontrolliert. Dazu wird der Signalgenerator 47 jedes Schaltkreises 41, 42 durch Befehle der Steuerschaltung 54 zum Erzeugen von Antriebsimpulsen für den zugeordneten Schrittmotor 27 erregt, wobei die Impulse eine Polarität aufweisen, derzufolge der Schrittmotor den Meßkopf in Richtung zum Meßtisch 11 hin verschiebt. Die beiden Meßköpfe fahren dann gegeneinander, bis die Verspiegelung 34 auf der Abdeckplatte 33 des einen Meßkopfs das Licht der ersten optischen Einrichtung dieses anderen Meßkopfs reflektiert. Mit zunehmender gegenseitiger Näherung der beiden Meßköpfe beginnt sich auf der Verspiegelung 34 der Abdeckplatte 33 eines jeden Meßkopfes das erste Raster 16 des anderen Meßkopfs abzubilden, wobei die Schärfe des Bildes und damit der Verlauf der Beleuchtungsstärke E an dem opto-elektronischen Wandler 22 des anderen Meßkopfs der Kurve 35 in Fig. 2 folgt. Das Ausgangssignal des opto-elektronischen Wandlers 22 ist (jedenfalls in der Nähe des Minimums der Kurve 35) der Beleuchtungsstärke E proportional und wird nach Verstärkung im Verstärker 44 in der Sample-and-Hold-Schaltung 46 auf die Richtung seiner Änderung abgetastet. Am Ausgang der Sample-and-Hold-Schaltung 46 erscheint dann ein digitales Signal, das mit seiner Polarität oder als Eins-oder-Null-Signal anzeigt, ob das Ausgangssignal des opto-elektronischen Wandlers 22, d. h. die daran auftretende Beleuchtungsstärke, zu- oder abnimmt. Das digitale Signal bestimmt die Polarität der vom Signalgenerator 47 erzeugten Antriebsimpulse und damit die Drehrichtung des Schrittmotors 27.

Bei der beschriebenen Anordnung fahren die beiden Meßköpfe aufeinander zu, bis die Verspiegelung 34 jedes Meßkopfs in der Bildebene des anderen Meßkopfs liegt. Der Signalgenerator 47 ist derart programmiert, daß er die Meßköpfe um mindestens einen Schritt ihrer Schrittmotoren 27 in der ursprünglichen Fahrtrichtung weiterverfährt (z. B. in Fig. 2 über den Abstand D hinaus zum Abstand D′), was gemäß den obigen Ausführungen die Polarität der Antriebsimpulse umgekehrt und eine Verschiebung des Meßkopfs in entgegengesetzter Richtung, wieder um mindestens einen Schaltschritt über den optimalen Abstand hinaus, bewirkt (z. B. in Fig. 2 zum Abstand D″). Auf diese Weise pendelt der Meßkopf mit der Frequenz der Antriebsimpulse um den optimalen Meßabstand D, wobei die beim Pendeln durchfahrene Strecke dem Weg entspricht, um den der Meßkopf von zwei Schaltschritten des Schrittmotors 27 verfahren wird. Die beiden Zähler 49 und 51 werden nun auf einen Wert eingestellt, der der Anzahl Schaltschritte entspricht, die zum Durchfahren der Strecke zwischen der Verspiegelung 34 und der Bildebene benötigt werden.

Nach dieser Justierung der Nullposition der Vorrichtung werden die beiden Meßköpfe beim Einschieben eines Werkstücks 12 wieder auseinandergefahren, bis das Bild 24 des ersten Rasters 16 jedes Meßkopfs auf der zugewandten Oberfläche des Werkstücks 12 erscheint und, wie bereits beschrieben, das zweite Raster 19 sowie den dahinter angeordneten opto-elektronischen Wandler 22 beleuchtet. Sobald der Meßkopf in eine Position gefahren ist, in der das Bild 24 optimal auf dem zweiten Raster 19 abgebildet ist, wird das Verfahren des Meßkopfs weg vom Werkstück 12 unterbrochen, und es folgt das beschriebene Pendeln um den optimalen Abstand D. Die das Verfahren des Meßkopfs bewirkenden Antriebsimpulse werden in den zugeordneten Zähler 49 bzw. 51 eingezählt, dessen voreingestellter Wert auf Null zurückgezählt ist, wenn die Bildebenen der beiden Meßköpfe ineinanderfallen. Die Inhalte der beiden Zähler 49, 51 werden in der Addierschaltung 52 summiert, und die Gesamtzahl der Antriebsimpulse wird in Längeneinheiten umgerechnet und mit der Anzeigeeinrichtung 53 angezeigt.

Bei einer praktisch erprobten Ausführungsform der Vorrichtung wurde der Schrittmotor 27 in den beiden Meßköpfen mit einer Frequenz von 10 kHz erregt, und die Untersetzung des Getriebes 28 sowie die Steigung der Gewindespindel des Trägers 26 waren derart gewählt, daß jeder Meßkopf bei jedem Schritt des Schrittmotors um 0,01 mm verschoben wurde. Damit der vom opto-elektronischen Wandler 22, dem Schaltkreis mit dem Schrittmotor und den beiden optischen Einrichtungen jedes Meßkopfes gebildete Regelkreis bei einer sprunghaften Änderung der Dicke, beispielsweise einem Riß im Werkstück, den Istwert nicht verliert, wurde die vorstehend beschriebene, sehr vereinfachte Schaltung etwas abgeändert. Bei dieser abgeänderten Schaltung wurde die Polarisierung der vom Signalgenerator erzeugten Antriebsimpulse für den Schrittmotor 27 nicht gleichzeitig mit einer Änderung des Ausgangssignals der Sample-and-Hold-Schaltung 46 geändert, sondern mit einer Verzögerung von 100 Impulsen. Auf diese Weise wurde die Pendelung des Meßkopfs um den Istwert auf ±1 mm vergrößert und damit das Erfassen sprunghafter Istwertänderungen ermöglicht. Die Bestimmung des Istwerts erfolgte jeweils bei der Änderung des Ausgangssignals der Sample-and-Hold-Schaltung 46, d. h. bei einem Werkstück mit praktisch konstanter Dicke, mit zeitlichen Abständen von 100 Impulsen oder 0,02 sec. Die Meßgenauigkeit betrug dennoch ±0,01 mm.

Es versteht sich, daß die beschriebene Vorrichtung auf vielerlei Weisen abgeändert und an spezielle Betriebsbedingungen angepaßt werden kann. Beispielsweise kann die räumliche Anordnung der beiden optischen Einrichtungen im Meßkopf ohne Nachteil gegenüber der in Fig. 1 gezeigten Anordnung umgekehrt werden. Anstelle der als optische Raster 16 und 19 beschriebenen Kreuzgitter können beliebige andere Raster verwendet werden. Weiter kann das Raster 19 in der zweiten optischen Einrichtung derart plaziert werden, daß beim scharfen Abbilden des Bilds des Rasters 16 der ersten optischen Einrichtung auf dem Raster 19 der opto-elektronische Wandler 22 nicht vollständig abgedunkelt, sondern maximal beleuchtet wird. Dann verläuft die Kurve der Beleuchtungsstärke E in Abhängigkeit von der Werkstückdicke spiegelbildlich zur Kurve 35 in Fig. 2, und die Linie des optimalen Abstands D schneidet diese Kurve nicht im Minimum, sondern im Maximum.

Es versteht sich weiter, daß auch die Einrichtung zum Verfahren des Meßkopfs anders als beschrieben ausgebildet werden kann. Beispielsweise ist es möglich, anstelle einer Mutter und einer Gewindespindel am Träger 26 einn Zahnrad und eine Zahnstange oder, noch einfacher, einen Keilriemen zu verwenden, der am Träger 26 befestigt ist und mit dem eine Riemenscheibe am Ausgang des Getriebes 28 in Eingriff steht.

Die nur schematisch gezeigten und beschriebenen Schaltkreise 41 und 42 sowie der Meßkreis 43 können mit handelsüblichen Bauelementen realisiert werden. Vorzugsweise ist das Addierwerk 52 so ausgebildet, daß es nicht nur die Summe der Wege der beiden Meßköpfe und daraus die Dicke des Werkstücks 12 berechnet, sondern auch feststellt, ob nur ein Meßkopf oder beide Meßköpfe in der gleichen Richtung oder aufeinander zu verfahren werden. Auf diese Weise können Dickenänderungen von Verwerfungen bei konstanter Dicke und die Richtung der Verwerfung unterschieden werden. Die Auswahl der für vorgegebene Betriebsbedingungen am besten geeigneten Bauelemente liegt im Bereich fachmännischen Könnens, ebenso wie die Anpassung der Schaltkreise an solche Bedingungen, weshalb auf eine detaillierte Beschreibung hier verzichtet wird.

Schließlich sei noch vermerkt, daß beim Messen der Dicke von Werkstücken, die mit gegenseitigen Abständen aufeinanderfolgend zwischen den Meßköpfen hindurchgeführt werden, deren Abstand genutzt wird, um die Meßköpfe zusammenzufahren und die Nullposition zu kontrollieren. Um den dafür erforderlichen Weg zu verkürzen, kann für die Nullpositionskontrolle anstelle der beschriebenen teilweisen Verspiegelung 34 der transparenten Abdeckplatte 33 eine von der Abdeckplatte 33 beabstandete, d. h. näher zum gegenüberliegenden Meßkopf angeordnete, vorzugsweises verspiegelte Platte verwendet werden. Schließlich sei noch erwähnt, daß die Vorrichtung auch in relativ staubiger Umgebung zuverlässig arbeitet, weil beim Verschmutzen der Abdeckplatte 33 oder anderer optischer Bauelemente oder bei Werkstücken mit einer optisch ungünstigen Oberfläche die in Fig. 2 gezeigte Kurve 35 für die Beleuchtungsstärke E in Abhängigkeit von der Werkstückdicke nur in Richtung der Ordinate verschoben wird, und dies durch entsprechende Einstellung der elektronischen Schaltkreise ausgeglichen werden kann.

Claims (8)

1. Vorrichtung zum kontinuierelichen Messen der Dicke eines längsverschiebbaren platten- oder strangförmigen Werkstücks (12) mit einem Meßkopf (10) über und einem Meßkopf unter der Verschiebebahn des Werkstücks, die jeweils optische Einrichtungen aufweisen, um den Abstand zwischen dem Meßkopf und der ihm zugewandten Werkstückoberfläche zu bestimmen, sowie mit einer elektronischen Schaltung (41, 42, 43), dadurch gekennzeichnet, daß jeder Meßkopf (z. B. 10) senkrecht zur Ebene des Werkstücks (12) durch ein Fahrwerk (27, 28) verfahrbar ist und eine erste optische Einrichtung (13, 14, 16, 17) aufweist, die ein erstes optisches Raster (16) in eine außerhalb des Meßkopfs liegende Ebene abbildet, und eine zweite optische Einrichtung (18, 19, 21), die das so entstandene Bild (24) des ersten optischen Rasters (16) weiter auf ein gleichartiges zweites optisches Raster (19) abbildet, sowie ein im Lichtweg hinter dem zweiten optischen Raster (19) angeordnetes, opto-elektronisches Bauelement (22), das ein dem durch das zweite optische Raster hindurchtretenden Licht entsprechendes Ausgangssignal erzeugt, und daß die elektronische Schaltung (41, 42, 43) mit dem Fahrwerk (27, 28), den beiden optischen Einrichtungen (13, 14, 16, 17, 18, 19, 21) und dem opto-elektronischen Bauelement (22) jedes Meßkopfes (z. B. 10) je einen Regelkreis bildet, der den betreffenden Meßkopf so lange verfährt, bis das Ausgangssignal des opto-elektronischen Bauelements (22) einen Minimal- oder Maximalwert erreicht oder um diesen pendelt, und aus der Summe der Fahrwege der beiden Meßköpfe von einer vorgegebenen Nullposition aus die Dicke des Werkstücks (12) berechnet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Fahrwerk (27, 28) jeweils einen Schrittmotor (27) aufweist, und daß die elektronische Schaltung (41, 42, 43) jedem Meßkopf (z. B. 10) zugeordnet einen Eingangsverstärker (44), eine Sample-and- Hold-Schaltung (46) und einen Signalgenerator (47) enthält, der Antriebsimpulse für den Schrittmotor (27) erzeugt, einen Zähler (49; 51), der die Antriebsimpulse unter Berücksichtigung ihrer Polarität zählt, sowie ein Addierwerk (52), das aus dem Inhalt der den beiden Meßköpfen zugeordneten Zähler (49, 51) die Dicke des Werkstücks (12) berechnet.

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (48) vorgesehen ist, der die Frequenz der von dem Signalgenerator (47) erzeugten Antriebsimpulse bestimmt, und die Sample-and-Hold-Schaltung (46) die Polarität dieser Antriebsimpulse bestimmt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß weiter eine Steuerschaltung (54) vorgesehen ist, um den Signalgenerator (47) vorrangig manuell oder nach einem Programm zu steuern.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (54) die Einwirkung der Sample- and-Hold-Schaltung (46) auf die Polarität der Antriebsimpulse um eine einstellbare Impulszahl verzögert.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Nullposition an jedem Meßkopf (z. B. 10) ein Reflektor angeordnet ist, dessen zum anderen Meßkopf gerichtete reflektierende Fläche in der Bildebene der jeweiligen ersten optischen Einrichtung (13, 14, 16, 17) liegt.

7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß zum Bestimmen der Nullposition auf die Außenfläche einer Abdeckplatte (33) am Lichtein- und -austritt jedes Meßkopfs (z. B. 10) eine Verspiegelung (34) aufgebracht ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verfahren der Meßköpfe (z. B. 10) jeweils ein Schrittmotor (27) vorgesehen ist, der mit einer auf einer Gewindespindel laufenden Mutter oder einem in eine Zahnstange eingreifenden Zahnrad oder einer einen Riemen führenden Riemenscheibe zusammenwirkt.