DE3724663A1 - Messgeraet zur bestimmung des abstandes zweier rollen oder walzen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Meßgerät zur Bestimmung des Abstandes zweier Rollen oder Walzen, das aus einem Gehäuse und einem darin gehaltenen, bezüglich seiner Länge federnd veränderbaren Meßgeber und einer Anzeige­ vorrichtung zur direkten oder indirekten Anzeige des vom Meßgeber ertasteten Längenmaßes besteht.

Derartige Meßgeräte sind seit langem in Form von soge­ nannten Meßuhren bekannt, bei denen ein federnder Meß­ taster in das Gehäuse eintaucht und die Relativbewegung zu dem Gehäuse mit Hilfe einer mechanischen Anzeigevor­ richtung unter Zuhilfenahme eines Zeigers oder digital mit Hilfe von Leuchtdioden oder dergleichen angezeigt wird. Bei genaueren Messungen werden sogenannte Innen­ mikrometer eingesetzt, die durch eine Schraubbewegung längenveränderbar ist, wobei mit Hilfe einer Skala die Längenveränderung zur Anzeige gebracht wird.

Beiden Meßgeräten haftet der Nachteil an, daß bei der Abstandsmessung zwischen zwei Rollen oder Walzen die kürzeste Verbindung durch Probieren gefunden werden muß. Die Bedienungsperson eines derartigen Meßgerätes muß also das Meßgerät solange im Bereich der engsten Stelle ortsverändern, bis sich ein kleinstes Maß ergibt. Dabei muß auch eine eventuelle Schrägstellung des Meß­ gerätes in Richtung einer Mantellinie einer Rolle oder eine Walze ausgeglichen bzw. durch wiederholtes Orts­ verändern kompensiert werden, was im Einzelfall lang­ wierig sein kann und große Schwierigkeiten bereitet.

Bei der Reparatur von Stranggieß-Rollenbahnen werden sogenannte Segmente werkstattmäßig aufgearbeitet, bei denen zum Beispiel 4 bis 6 Rollenpaare hintereinander in leichtem Bogen angeordnet sind. Nach der Aufarbeitung, also beispielsweise nach dem Überschleifen der Außen­ flächen der Rollen und nach einer neuen Lagerung, muß der spätere Gußschacht neu eingestellt werden, wobei insbesondere die Abstände der beiden Rollen eines Rollen­ paares auf 1/10 mm gemessen und gegebenenfalls einge­ stellt werden müssen. Die Zugänglichkeit ist dabei be­ sonders schlecht, so daß die beschriebene Meßmethode sehr unsicher ist. Darüber hinaus muß gesondert der Höhenschlag einer Rolle festgestellt werden, was bisher durch Aufsetzen einer Uhr und Drehen der Rolle bewerk­ stelligt wird. Für die Abstandsmessung und die Rund­ heits- bzw. Höhenschlagmessung sind also zwei gesonderte Meßschritte erforderlich.

Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Meßgerät der eingangs genannten Art so zu verbessern, daß eine zuverlässige Feststellung des Abstandes zweier Rollen oder Walzen ohne langes Probieren durch einfaches Instellungbringen des Meßgerätes möglich ist und außerdem in derselben Meßgerätestellung der Höhenschlag bzw. die Rundheit der beiden Rollen nacheinander gemessen werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe schlägt die Erfindung vor, daß das Gehäuse aus einem zweispurigen, zweiachsigen Wagen und aus einem Kopf mit zwei in einem Abstand zueinander angebrachten Rollen besteht, deren Rotationsachsen parallel zu den Achsen des Wagens verlaufen, daß der Wagen und der Kopf vertikal zur Aufstandsebene des Wagens abstandsveränderbar geführt sind, und daß der Meßgeber auf der Mittelebene angeordnet ist, die vertikal zwischen den Achsen des Wagens bzw. den Rotationsachsen der Kopfrollen verläuft.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß für eine zuverlässige Abstandsmessung zwischen zwei zylindrischen Flächen eine Dreipunktauflage auf der einen Zylinder­ fläche und eine Zweipunktauflage auf der anderen Zylinderfläche bei richtiger Positionierung des Meßfühlers stets die Stelle mit dem geringsten Abstand erfaßt. Für die Dreipunktauflage ist der Wagen vorgesehen, der zwei­ spurig und zweiachsig ausgebildet ist, wobei die eine Achse ein einziges Rad oder eine einzige Rolle tragen kann; wenn beide Achsen zwei Rollen tragen, ist zwar eine Überbestimmung vorhanden, die sich in der Praxis jedoch nicht auswirkt. Der Kopf weist nach Art einer Wagen­ seite zwei in einem Abstand zueinander angeordnete Rollen auf, wobei es vorteilhaft ist, wenn die Ebene der Kopf­ rollen zwischen den beiden Ebenen der Rollen einer Seite des Wagens liegt.

Da gemäß der Erfindung vorgesehen ist, daß der Kopf und der Wagen federbelastet zueinander beweglich sind und unter Spreizspannung stehen, kann das Meßgerät der Er­ findung unter Überwindung der Federkraft zwischen die Rollen eines zu vermessenden Rollenpaares eingeschoben werden, wobei beispielsweise zunächst der Wagen auf der einen Rolle aufgesetzt und dann das Meßgerät vorwärts gerollt wird, bis beide Kopfrollen an der anderen Rolle anliegen. Aufgrund der Anordnung des Meßgebers in der Mittelebene zwischen den beiden Achsen des Wagens bzw. der Kopfrolle ergibt sich wegen des symmetrischen Aufbaus zwangsläufig, daß der Meßgeber auf der kürzesten Ver­ bindungslinie zwischen den Mittelachsen der zu ver­ messenden Rollen liegt und außerdem senkrecht zu jeder Mittelachse, so daß tatsächlich der wahre Abstand ge­ messen wird.

Statt der Rollen können selbstverständlich sphärisch ge­ krümmte Flächen an dem Wagen bzw. an dem Kopf angebracht sein, die dann auf den zu vermessenden Mantelflächen des Rollenpaares gleiten. Die vorangehend beschriebenen Achsen durchqueren dann jeweils den Berührpunkt zwischen der sphärisch gekrümmten Fläche und der Rollenober­ fläche. Vom Prinzip her ändert sich dadurch an dem Meß­ gerät nichts. Rollen sind jedoch deshalb zu bevorzugen, weil sie zum einen die Rollenoberflächen schonen und zum anderen weniger empfindlich gegen Verschleiß sind. Zur Lagerung der Rollen werden spielfreie Wälzlager wie Präzisionskugellager oder Nagellager verwendet.

Im Augenblick der Messung liegt der Meßgeber sowohl an der einen Rolle als auch an der anderen Rolle direkt an, so daß die Wagenrollen bzw. die Kopfrollen nicht in das Meßergebnis eingehen, sondern lediglich zur Auffindung der richtigen Meßposition dienen. Diese Maßnahme dient einmal der Meßgenauigkeit, zum anderen ermöglicht ein in dieser Weise gestaltetes Meßgerät gemäß der Erfindung die Feststellung einer Unrundheit bzw. eines Höhen­ schlages einer Rolle, wenn diese gedreht und die gegen­ überliegende Rolle festgehalten wird. Bei starken Un­ rundheiten verändert sich zwar die Lage des Meßgerätes aufgrund des beibehaltenen Kontaktes der Wagenrollen und Kopfrollen auf den Zylinderflächen, der dadurch entstehende Fehler ist jedoch ein Fehler zweiter Ordnung, der in der Regel vernachlässigt werden kann. Im Ergebnis ist also festzustellen, daß das Meßgerät gemäß der Erfindung in einer einzigen Einstellung und Meßlage sowohl den Ab­ stand als auch die Rundheit bzw. den Höhenschlag beider Rollen festzustellen vermag.

Besonders vorteilhaft ist eine Führung des Wagens und des Kopfes mit Hilfe von ineinandergesteckten zylindrischen bzw. hohlzylindrischen Abschnitten, so daß sich eine Führung nach Art eines Teleskops ergibt. Eine ähnliche Anordnung ist im Inneren des Meßgerätes für den Meß­ geber gemäß einer Weiterbildung vorgesehen, so daß dieser bestens geschützt ist und bei Fehlbedienungen und der­ gleichen so gut wie nicht beschädigt werden kann. Insbe­ sondere wegen der Überprüfungsmöglichkeit der Rundheit bzw. des Höhenschlages mit dem Meßgerät gemäß der Erfindung sind auch die Meßspitzen des Meßgebers bzw. die als Meßspitzen dienenden Rohrenden einer teleskop­ artig ineinandergesteckten Einheit zur Aufnahme des Meßgebers mit Tastrollen versehen, so daß eine Beschädi­ gung der zu vermessenden Rollen und ein Verschleiß so gut wie nicht feststellbar sind.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, das in der Zeichnung dargestellt ist, näher erläutert; in der Zeichnung zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht auf ein Meßgerät gemäß der Erfindung, das zwischen zwei Rollen zur Messung des Abstandes in Stellung gebracht ist,

Fig. 2 eine Seitenansicht der Anordnung gemäß der Fig. 1 und

Fig. 3 eine Querschnittsansicht durch ein Ausführungsbeispiel des Meßgerätes ge­ mäß der Erfindung.

In der Fig. 1 ist ein Meßgerät 1 gemäß der Erfindung wiedergegeben, das zwischen einer Unterrolle 2 und einer Oberrolle 3 eines Rollenpaares installiert ist, das Be­ standteil eines Segmentes einer Stranggießanlage ist. Zur Führung und Handhabung des Meßgerätes ist ein Hand­ griff 4 (Fig. 2) angebracht, mit dessen Hilfe insbe­ sondere das Einschieben des Meßgerätes 1 von der Front­ seite des Rollenpaares her möglich ist.

Im unteren Teil des Meßgerätes befindet sich ein Wagen 5, der mit Hilfe von vier Rollen 12 (Fig. 3) auf der Unter­ rolle 2 aufliegt. Im oberen Teil des Gerätes 1 befindet sich ein Kopf 6, der gegenüber dem Wagen 5 unter Feder­ kraft die Tendenz hat, die Meßweite des Meßgerätes 1 zu vergrößern, so daß er mit Hilfe von Kopfrollen 20 an der Oberrolle 3 anliegt. Die Anordnung ist nun so gewählt, daß ein im Inneren des Meßgeräts 1 befindlicher Meßgeber 7 auf der Verbindungslinie 8 zwischen den Zentren der Oberrolle 3 und der Unterrolle 2 liegt, also auf der Linie des geringsten Abstandes zwischen beiden Rollen 2 und 3. Das mit Hilfe des Meßgebers 7 ertastete Meßergebnis wird an einem Instrumentengehäuse 9 analog oder digital zur Anzeige gebracht; das Instrumenten­ gehäuse 9 beherbergt außerdem einen Akkumulator zur Stromversorgung des Meßgebers und der Anzeigevorrichtung sowie einen Ein- und Ausschalter.

Aus der Fig. 3 ist das Innere des Meßgerätes 1 im einzelnen zu erkennen. Der Wagen 5 besitzt vier gabel­ artige Ausleger, und zwischen jedem Ausleger ist mit Hilfe einer Welle 13 eine Rolle 12 spielfrei gelagert, also beispielsweise mit Hilfe von Kugellagern oder Nadel­ lagern (nicht dargestellt). Auf die Ausgestaltung der Ausleger im einzelnen kommt es nicht an, es ist ledig­ lich wichtig, daß die vier Rollen 12 des Wagens 5 so zueinander ausgerichtet sind, daß sie auf einer idealen zylindrischen Fläche mit einem beliebigen Radius spielfrei aufstehen.

Der Wagen 5 trägt einen zylindrischen Abschnitt 14, den ein hohlzylindrischer Abschnitt 15 des Kopfes 6 nach Art einer Teleskopführung übergreift. Zur Begrenzung der Bewegungsmöglichkeiten zwischen diesen beiden Abschnitten 14 und 15 trägt der hohlzylindrische Abschnitt 15 des Kopfes 6 eine Stiftschraube 17, deren vorderes Ende in einen Schlitz 18 in dem zylindrischen Abschnitt 14 des Wagens 5 eingreift. In der Fig. 3 ist die engste Lage des Meßgerätes wiedergegeben, in der der Abstand des Kopfes 6 von dem Wagen 5 am geringsten ist. In dieser Lage liegt der hohlzylindrische Abschnitt 15 auf einer Schulter 19 im unteren Teil des Wagens 5 auf. Für die Spreizbewegung steht nun annähernd die gesamte Länge des Schlitzes 18 zur Verfügung.

Für die Spreiztendenz zwischen dem Kopf 6 und dem Wagen 5 ist zwischen der Stirnseite des zylindrischen Abschnitts 14 und dem Boden des hohlzylindrischen Abschnittes 15 eine Schraubenfeder 16 eingesetzt, die auch dann noch eine ausreichende Federwirkung hat, wenn die Stiftschraube 17 an der dem Kopf 6 zugewandten Stirnbegrenzung des Schlitzes 18 anliegt. In dieser Weise wird sichergestellt, daß das Meßgerät nach dem Instellungbringen bei großen Abständen sicher zwischen den zu vermessenden Rollen gehalten wird. Wenn nicht jedesmal der volle Spreizhub zur Wirkung kommen soll, was beispielsweise bei einer Meßreihe der Fall ist, bei der das Meßgerät nahe der engsten Lage eingesetzt wird, kann in dem hohlzylindrischen Abschnitt 15 des Kopfes 6 ein weiteres Gewindeloch bzw. können weitere Gewindelöcher für die Stiftschraube 17 vor­ gesehen sein, die dann wahlweise die Stiftschraube 17 aufnehmen.

Der Kopf 6 ist im Bereich der Mittelebene des Gerätes 1 mit Kopfrollen 20 in ähnlicher Weise ausgestattet wie der Wagen 5, wobei wiederum Wellen 21 die Lagerung über­ nehmen. Es wurde eingangs bereits erläutert, in welcher Weise das Meßgerät in Stellung gebracht wird. Es ist deutlich zu erkennen, daß zunächst eine Einfederung des Kopfes 6 gegenüber dem Wagen über das Niveau der späteren Meßlage hinaus erforderlich ist, damit die Rollen einer Seite zunächst die engste Stelle zwischen den zu vermessen­ den Rollen oder Walzen passieren können. Danach spreizt sich das Meßgerät 1 leicht auf, so daß es sich in der Meß­ stellung selbsttätig hält. Dadurch werden besondere Vor­ teile erzielt. Zum einen kann es bei Ermüdung der Be­ dienungsperson losgelassen werden, ohne aus der Meß­ stellung herauszufallen, zum anderen kann das Meßgerät beim Messen des Höhenschlages sich selbst überlassen bleiben, wenn man vom Ablesen des Meßergebnisses einmal absieht.

Im Inneren des zylindrischen Abschnittes 14 des Wagens 5 befindet sich eine aus einem Außenrohr 24 und einem Innen­ rohr 25 bestehende Einheit zur Aufnahme des Meßgebers 7. Diese Einheit wird wiederum mit Hilfe einer Feder 26 ge­ spreizt, also in Richtung eines größeren Abstandes vor­ gespannt. In der Ruhelage, also in den Meßpausen, liegt das Außenrohr 24 mit einer Schulter 27 an dem Wagen 5 und das Innenrohr 25 mit einer Schulter 28 an dem Kopf 6 an. In dieser Weise wird der Zusammenhalt der Einheit gewähr­ leistet. Es ist deutlich zu erkennen, daß in dieser Lage die an den Enden der Rohre 24 und 25 angebrachten Tast­ rollen 29 über die durch die Rollen 12 bzw. 20 aufge­ spannte Ebene hinausragen. Das bedeutet im Ergebnis, daß mit dem Meßgerät auch Abstände von in sich ebenen Flächen gemessen werden können.

Die beiden Rohre 24 und 25 sind mit Hilfe einer Stift­ schraube 33 und eines Schlitzes 34 gegeneinander gegen Verdrehen gesichert, und außerdem ist das Innenrohr 25 mit Hilfe eines Keiles 35 gegen eine Drehung gegenüber dem Kopf 6 gesichert, da der Keil 35 in einer Nut oder Kulisse 36 gleiten kann. Damit ist sichergestellt, daß die Tastrollen 29 unabhängig von der Eindrücktiefe in den Wagen 5 bzw. in den Kopf 6 zu den Rollen 12 und 20 ausgerichtet sind, also die Achsen aller Rollen zueinander parallel verlaufen.

Im Inneren des Innenrohres 25 befindet sich schließlich der Meßgeber 7, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel als elektrisches Widerstandselement ausgebildet ist, dessen Widerstand sich mit unterschiedlicher Eindrücktiefe eines Stößels 37 ändert. Da das Gehäuse des Meßgebers 7 unverrückbar an dem Innenrohr 25 anliegt und der Stößel 37 der Bewegung des Außenrohres 24 folgt, überträgt sich die Meßstellung der beiden Rohre 24 und 25 unmittelbar auf den Meßgeber 7.

Zur Auswertung der Widerstandswerte des Meßgebers 7 be­ findet sich seitlich an dem Kopf ein Instrumentengehäuse 9 (Fig. 1), das eine Anzeigevorrichtung, einen Schalter sowie einen Akkumulator für die Stromversorgung enthält. Diesbezüglich geht die Erfindung bekannte Wege, so daß an dieser Stelle auf eine nähere Erläuterung verzichtet werden kann. Selbstverständlich besteht die Möglichkeit, an geeigneter Stelle an dem Instrumentengehäuse 9 einen Stecker vorzusehen, damit die Meßwerte über eine Draht­ verbindung auf einen Schreiber gegeben werden können.

Das in den Fig. 1 bis 3 wiedergegebene Meßgerät 1 ist so gestaltet, daß die Mittelachse des Meßgebers 7 in Spurbreitenmitte des Wagens 5 liegt. Falls es auf Messungen im unmittelbaren Randbereich ankommt, kann die Mittelachse des Meßgebers 7 in Achsrichtung der Rota­ tionsachsen der Tastrollen 29 versetzt angeordnet sein, wobei auch eine Anordnung außerhalb der Spurbreite in Frage kommt. Lediglich die Radstandmitte ist jeweils einzuhalten, damit bei Auflage des Wagens auf einer zylindrischen Rolle jede Tastrolle 29 jeweils im höchsten Punkt auf der zu vermessenden Rolle aufliegt. Ähnliches gilt für die Ausgestaltung des Kopfes, es ist also die Ausfluchtung zwischen den Rollen 20 und der oberen Tast­ rolle 29 nicht unbedingt erforderlich.

Claims (15)

1. Meßgerät zur Bestimmung des Abstandes zweier Rollen oder Walzen, mit einem Gehäuse und einem darin ge­ haltenen, bezüglich seiner Länge federnd veränder­ baren Meßgeber und einer Anzeigevorrichtung zur direkten oder indirekten Anzeige des von dem Meß­ geber ertasteten Längenmeßwertes, dadurch ge­ kennzeichnet, daß das Gehäuse aus einem zweispurigen, zweiachsigen Wagen (5) und aus einem Kopf (6) mit zwei in einem Abstand zueinander ange­ brachten Rollen (20) besteht, deren Rotations­ achsen parallel zu den Achsen des Wagens (5) ver­ laufen, daß der Wagen (5) und der Kopf (6) vertikal zur Aufstandsebene des Wagens (5) abstandsveränderbar geführt sind und daß der Meßgeber (7) auf der Mittel­ ebene angeordnet ist, die vertikal zwischen den Achsen des Wagens (5) bzw. den Rotationsachsen der Kopfrollen (20) verläuft.

2. Meßgerät nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Rollen (12, 20) des Wagens (5) und des Kopfes (6) durch sphärisch gekrümmte Flächen ersetzt sind.

3. Meßgerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der Abstand der Rotations­ achsen der Kopfrollen (20) dem Radstand des Wagens (5) entspricht.

4. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel­ achse des Meßgebers (7) in der Spurbreitenmitte des Wagens (59) angeordnet ist.

5. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Meß­ spitzen des Meßgebers (7) als Tastrollen ausge­ bildet sind.

6. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Wagen (5) und der Kopf (6) jeweils zylindrische bzw. hohlzylindrische Abschnitte (14, 15) tragen, die nach Art eines Teleskopes zur abstandsveränderbaren Führung beider Teile (5, 6) zueinander ineinander­ gesteckt sind.

7. Meßgerät nach Anspruch 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beide Teile (5, 6) mit Hilfe einer Feder (16) in Richtung eines vergrößerten Ab­ standes vorgespannt sind.

8. Meßgerät nach Anspruch 6 und 7, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der hohlzylindrische Abschnitt (15) des Kopfes (6) den zylindrischen Ab­ schnitt (14) des Wagens (5) übergreift und daß zwischen der Stirnseite des zylindrischen Abschnitts (14) des Wagens (5) und dem Boden des hohlzylin­ drischen Abschnittes (15) des Kopfes (6) eine Schraubenfeder (16) eingesetzt ist.

9. Meßgerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der zylindrische Abschnitt (14) des Wagens (15) einen Schlitz (18) trägt, und daß in dem hohlzylindrischen Abschnitt (15) des Kopfes (6) eine in den Schlitz (18) ein­ greifende Stiftschraube (17) eingeschraubt ist.

10. Meßgerät nach Anspruch 9, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der hohlzylindrische Abschnitt (15) des Kopfes (6) zur Einstellung der freien Ver­ schiebelänge mehrere Einschraublöcher in Schlitz­ richtung trägt.

11. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß­ geber (7) innerhalb einer selbständigen Einheit aus zwei ineinandergesteckten, mit Hilfe einer Feder (26) oder durch den Meßgeber (7) selbst gespreizten, an der einen Stirnseite jeweils verschlossenen Rohren (24, 25) eingekapselt ist, und daß die Rohrenden den Wagen (5) bzw. den Kopf (6) überragen und mit jeweils einer Meßspitze oder einer Tastrolle (29) ver­ sehen sind.

12. Meßgerät nach Anspruch 12, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Rohre (24, 25) mit Hilfe einer Stiftschraube (33) einerseits und eines Schlitzes (34) andererseits gegen Verdrehen gesichert sind, und daß das eine Rohr (25) gegenüber dem Kopf (6) oder dem Wagen (5) mit Hilfe einer Kulissenführung (35, 36) gegen Verdrehen gesichert ist.

13. Meßgerät nach Anspruch 11 oder 12, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jedes Rohr (24, 25) eine Schulter (27, 28) trägt, und daß die Schulter (27) des einen Rohres (24) an dem Wagen (5) und die des anderen Rohres (25) an dem Kopf (6) anliegt.

14. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Meß­ geber (7) in an sich bekannter Weise ein elektrischer Meßgeber ist, daß der Kopf (6) ein Instrumentenge­ häuse (9) mit Anzeigevorrichtung trägt und außerdem einen Akkumulator für die Stromversorgung des Meß­ gebers (7) und der Anzeigevorrichtung.

15. Meßgerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Kopf (6) ein Griff (4) angebracht ist.