DE3820991A1 - Verfahren und vorrichtung zum eichen einer beruehrungslos arbeitenden messvorrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Eichen einer berührungslos mit Meßstrahlen arbeitenden Meßvorrichtung für Querschnittsmaße von langgestrecktem, durchlaufendem Gut, vorzugsweise von Walzgut. Derartige Meßvorrichtungen dienen nicht nur zur Ermittlung und Überwachung der Fertigabmessungen, sondern auch zur Regelung und Steuerung von Produktionsanlagen, insbesondere von Walzstraßen, damit die Qualität des produzierten Gutes, vor allem dessen Toleranzbereich, aber auch das Ausbringen der Anlagen und die Zeitausnutzung optimiert werden können. Um dies zu erreichen, ist es notwendig, an einer oder mehreren Stellen einer Anlage Querschnittsabmessungen des Gutes während seines Durchlaufs möglichst genau zu messen, um evtl. Abweichungen sofort zu bemerken, damit geeignete Gegenmaßnahmen schnell eingeleitet werden können. Für derartige Messungen dienen die bekannten, z. B. mit Laserlicht berührungslos arbeitenden Meßvorrichtungen.

In der Praxis ergeben sich beim Arbeiten mit einer solchen Meßvorrichtung dadurch Schwierigkeiten, daß sich die Lage des Nullpunktes ihrer Meßwerte in unerwünschter Weise verändert und infolgedessen keine einwandfreien Meßergebnisse erzielt werden. Solche Verschiebungen des Nullpunktes entstehen meist durch äußere Einwirkungen und sind in der Praxis nicht vermeidbar. Die die Meßstrahlen aussendenden und empfangenden Meßköpfe der Meßvorrichtung sind je nach Bauart mit mehr oder weniger großem radialen Abstand vom durchlaufenden Gut angeordnet und werden in dieser Position von einer Halterung oder einem Gehäuse gehalten, welches das durchlaufende Gut ganz oder teilweise umgibt. Ändert sich die Temperatur in der Produktionshalle oder auch nur im Nahbereich des Gehäuses, dann dehnt sich oder schrumpft das Gehäuse und verändert damit die Lage der Meßköpfe zur Längsmittelachse des durchlaufenden Gutes, womit sich der Nullpunkt verschiebt. Je nach Bauart der Meßvorrichtung und je nach Art der Querschnittsform des zu messenden Gutes werden die Meßköpfe häufig auch so angeordnet, daß sie um die Längsmittelachse des Gutes geschwenkt werden oder sich um diese drehen. Dabei auftretende Vibrationen und Kräfte können ebenfalls die Ursache dafür sein, daß sich der Abstand der Meßköpfe von der Längsmittelachse des Gutes verändert und damit auch die Lage des Nullpunktes. Auch andere unkontrollierbare äußere Einflüsse verursachen eine Verschiebung des Nullpunktes und bewirken ungenaue Meßergebnisse.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, mit dem genauere Meßergebnisse erreicht werden können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der Nähe der Meßstelle der Meßvorrichtung ein Eichkörper mit genau bekannten Querschnittsmaßen ständig bereitgehalten und während jeder oder mehrerer Meßpausen des Gutes in den Bereich der Meßstrahlen eingebracht wird, wonach dann die Maßanzeige oder Meßwertausgabe der Meßvorrichtung auf die bekannten Querschnittsmaße des Eichkörpers eingestellt werden. Während also üblicherweise eine Meßvorrichtung allenfalls bei der Montage und bei in größeren Zeitabständen stattfindenden Wartungsarbeiten eine Neueinstellung des Nullpunktes erhält, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen, eine solche Eichung sehr häufig durchzuführen. Wie oft dies geschehen soll, ist abhängig von der Art und der Arbeitsweise der Anlage, in der die Meßeinrichtung eingesetzt ist. Prinzipiell gilt, daß eine möglichst häufige Eichung besonders genaue Meßergebnisse bringt, weil eine aufgetretene Nullpunktverschiebung allenfalls bis zum nächsten, bald folgenden Eichvorgang vorhanden sein kann. Ein allmähliches, über eine längere Zeitspanne erfolgendes Verschieben des Nullpunktes auf einen immer größer werdenden Fehlbetrag wird immer wieder durch das kurz aufeinanderfolgende Eichen verhindert. Das Eichen erfolgt dadurch, indem der in seinen Querschnittsmaßen genau bekannte Eichkörper immer wieder gemessen wird, wozu man ihn anstelle des Gutes in den Bereich der Meßstrahlen bringt. Dann muß die Maßanzeige bzw. die Meßwertausgabe die bekannten Maße des Eichkörpers anzeigen. Tut sie dies wegen einer Verschiebung des Nullpunktes nicht, muß die an derartigen Meßvorrichtungen vorhandene Eicheinrichtung so betätigt werden, daß die Abmessung des Eichkörpers angezeigt bzw. ausgegeben wird. Ein solcher Eichvorgang kann in jeder Fertigungspause durchgeführt werden, aber es ist auch möglich, das Eichverfahren bei weiterhin durchlaufendem Gut auszuführen, allerdings wird die Messung des Gutes dann für die kurze Zeit der Eichung unterbrochen.

Die Erfindung betrifft auch eine Meßvorrichtung zur Durchführung des beschriebenen Verfahrens, die mit mindestens einem Meßkopf in einem durchlaufendes Gut umgebenden Gehäuse ausgerüstet ist. Dabei können mehrere Meßköpfe auf dem Umfang verteilt vorhanden sein und diese können sowohl dreh- bzw. schwenkbar als auch ortsfest angeordnet sein. Das Gehäuse kann ferner durch eine geeignete Halterung ersetzt werden. Erfindungsgemäß ist in, an oder in der Nähe des Gehäuses ein Eichkörper mit genau bekannten Querschnittsabmessungen angeordnet, welcher von einer Haltevorrichtung gehalten und auf Wunsch vorübergehend in den Bereich der Meßstrahlen des Meßkopfes einbringbar ist. Hierdurch wird erreicht, daß der Eichvorgang mit geringem Aufwand innerhalb kürzester Zeit durchführbar ist und beliebig oft wiederholt werden kann, weil der Eichkörper einfach und schnell in den Bereich der Meßstrahlen koaxial zur Längsmittelachse des Gutes eingebracht und wieder herausgenommen werden kann.

Vorteilhaft ist es, wenn die Haltevorrichtung ein das durchlaufende Gut umschließendes Rohr mit radialen Öffnungen für die Meßstrahlen besitzt und das Rohr außenseitig einen axial verschiebbaren Ring als Eichkörper trägt. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für das Messen von erwärmtem Gut, insbesondere Walzgut von Warmwalzanlagen, weil das das Gut umschließende Rohr die Wärmebeanspruchung der Meßköpfe und des Eichkörpers erheblich reduziert. Das Rohr kann auch doppelwandig ausgebildet sein, so daß es sich mit Hilfe von durchströmendem Kühlmittel kühlen läßt. Bei dieser Ausführungsform der Erfindung kann der als Eichkörper dienende Ring fest mit dem Rohr der Haltevorrichtung verbunden und mit diesem in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses relativ zu diesem verschiebbar sein. Zum Einbringen des Eichkörpers in den Bereich der Meßstrahlen genügt es dann, das Rohr zusammen mit dem Eichkörper in axialer Richtung zu verschieben, was auch für das Entfernen des Eichkörpers aus diesem Bereich gilt. Beides ist schnell und problemlos durchführbar. Andererseits ist es auch möglich, daß der als Eichkörper dienende Ring auf dem Rohr der Haltevorrichtung längsverschieblich geführt ist. Bei dieser Ausführungsform wird nicht mehr das Rohr, sondern nur noch der als Eichkörper dienende Ring in axialer Richtung vor und nach dem Eichen verschoben.

Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung besitzt die Haltevorrichtung mindestens einen schwenkbaren Hebel, an dem der Eichkörper befestigt ist und der Hebel hält den Eichkörper wahlweise an dieselbe Stelle wie das Gut in den Bereich der Meßstrahlen oder außerhalb dieses Bereiches. Diese Ausführungsform eignet sich besonders für solche Anwendungsfälle, bei denen der Eichvorgang nur innerhalb der Durchlaufpausen des Gutes vorgenommen wird. Hierbei ist es auch möglich, daß der Eichkörper die jeweils gewünschten Querschnittsabmessungen des Gutes besitzt. Der Eichvorgang erfolgt dann direkt mit den zu messenden Querschnittsmaßen des Gutes, so daß eine besonders genaue Eichung erfolgt.

In den Patentzeichnungen ist die Erfindung anhand einiger Ausführungsbeispiele dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 eine Meßvorrichtung während des Messens im Längsschnitt;

Fig. 2 die Meßvorrichtung von Fig. 1 während des Eichens im Längsschnitt;

Fig. 3 einen Schnitt nach der Linie III-III der Fig. 1;

Fig. 4 eine andere Ausführungsform der Meßvorrichtung im Längsschnitt;

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform der Meßvorrichtung im Längsschnitt.

In Fig. 1 ist ein Längenabschnitt von langgestrecktem Gut (1) dargestellt, welches einen kreisrunden Querschnitt besitzt. Letzteres ist jedoch nicht erforderlich, sondern das Gut (1) kann jede beliebige Querschnittsform besitzen, aus den verschiedensten Werkstoffen bestehen und eine hohe oder niedrige Temperatur aufweisen. Das Gut (1) wird von einem Rohr (2) umschlossen, welches zur Vereinfachung der Zeichnung nur teilweise dargestellt ist. Das Rohr (2) ist doppelwandig ausgebildet, so daß sich ein Ringraum (3) ergibt, der einlaufseitig durch eine geneigt zum Gut (1) angeordnete Stirnwand (2 a) und auslaufseitig durch eine senkrecht zum Gut (1) sich erstreckende Stirnwand (2 b) verschlossen ist. Über einen Wasseranschluß (4) wird der Ringraum (3) mit Kühlwasser versorgt, welches durch den Anschluß (5) wieder abfließen kann.

Das Rohr (2) besitzt an mehreren Stellen seines Umfanges jeweils zwei radiale Öffnungen (6 und 7), durch welche ein Meßkopf (8) Meßstrahlen (9) auf die Oberfläche des Gutes (1) schickt bzw. die reflektierenden Meßstrahlen (9) empfängt. Der Meßkopf (8) ist mit Hilfe von Halterungen (10) in einem Gehäuse (11) gehalten. Das Gehäuse (11) weist Lager (12) auf, mit denen es auf dem stillstehenden Rohr (2) umlaufen kann oder in einer Schwenkbewegung um die Längsmittelachse (1 a) des Gutes (1) bewegt wird. Die hierzu erforderlichen Antriebe sind bekannt und weggelassen worden. Der Innenraum des Gehäuses (11) wird über einen Anschluß (13) mit Kühlluft beaufschlagt, welche unter anderem durch die radialen Öffnungen (6 und 7) entweichen kann.

Auf der Außenseite des Rohres (2) ist in unmittelbarer Nähe der radialen Öffnungen (6 und 7) ein als Eichkörper dienender Ring (14) angeordnet, welcher fest mit dem Rohr (2) verbunden ist. Wenn zum Zwecke der Eichung der als Eichkörper dienende Ring (14) in den Bereich der Meßstrahlen (9) gebracht werden soll, ist es lediglich erforderlich, einen Arbeitszylinder (15) an der Außenwand des Gehäuses (11) mit Druckmittel zu beaufschlagen. Dadurch wird daß Gehäuse (11) relativ zum Rohr (2) in axialer Richtung - in Fig. 2 nach links - verschoben, so daß die Meßstrahlen (9) auf den Ring (14) treffen, dessen Außendurchmesser genau bekannt ist. Wird dieser Außendurchmesser durch den Meßkopf (8) ebenfalls gemessen oder ist für den Fall einer Abweichung die Neueinstellung erledigt, wird die in Fig. 2 dargestellte Eichposition des Gehäuses (11) durch entsprechende, entgegengesetzte Beaufschlagung des Arbeitszylinders (15) rückgängig gemacht, so daß die in Fig. 1 dargestellte Position wieder erreicht wird und die Messung fortgesetzt werden kann.

In Fig. 3 ist dargestellt, daß in dem Gehäuse (11) mehrere Meßköpfe (8) vorhanden sein können, so daß mehrere Messungen gleichzeitig erfolgen, um eine höhere Genauigkeit zu erzielen.

Die Ausführungsform gemäß Fig. 4 entspricht im wesentlichen der Ausführungsform gemäß Fig. 1 bis 3, mit dem Unterschied, daß der als Eichkörper dienende Ring (14) auf dem Rohr (2) längsverschieblich angeordnet ist und mit Hilfe eines Arbeitszylinders (16) in den Bereich der Meßstrahlen (9) gebracht bzw. aus diesem herausgezogen werden kann. Es ist dabei nicht erforderlich, das Gehäuse (11) relativ zum Rohr (2) in axialer Richtung zu verschieben. Die Lager (12) dienen in Fig. 4 nur noch der Dreh- oder Schwenkbewegung des Gehäuses (11) um die Längsmittelachse (1 a). Sollte diese Schwenk- oder Drehbewegung auch nicht erforderlich sein, kann auf die Lager (12) verzichtet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 5 hat das Gut (1) das Rohr (2) verlassen, so daß dieses freigeworden ist für einen Bolzen (17), welcher bei dieser Ausführungsform als Eichkörper dient. Er ist koaxial zur Längsmittelachse (1 a) des Gutes (1) angeordnet und er besitzt zweckmäßigerweise, aber nicht unbedingt, jene Querschnittsmaße, die bei dem Gut (1) gewünscht werden und welche normalerweise auch gemessen werden, wenn die Meßeinrichtung in Ordnung ist und dies auch für die Herstellungs- oder Bearbeitungsanlage des Gutes (1) gilt.

Der Bolzen (17) ist auswechselbar an einer Haltevorrichtung (18) befestigt. Die Haltevorrichtung (18) ist mit zwei Hebeln (19) ausgestattet, die an ihren Endabschnitten mit Gelenken (20) versehen sind, so daß sie sich verschwenken lassen. Auf diese Weise besteht die Möglichkeit, den Bolzen (17) aus dem Rohr (2) in die gestrichelt dargestellte Position zu schwenken. In dieser Position stören weder die Haltevorrichtung (18) noch der Bolzen (17) den Durchlauf des Gutes. Soll aber ein Eichvorgang vorgenommen werden, so kann der als Eichkörper dienende Bolzen (17) sehr schnell wieder in seine Eichposition innerhalb des Rohres (2) eingeschwenkt werden, sobald das Gut (1) das Innere des Rohres (2) verlassen hat.

Claims (7)

1. Verfahren zum Eichen einer berührungslos mit Meßstrahlen arbeitenden Meßvorrichtung für Querschnittsmaße von langgestrecktem, durchlaufendem Gut, vorzugsweise von Walzgut, dadurch gekennzeichnet, daß in der Nähe der Meßstelle der Meßvorrichtung ein Eichkörper mit genau bekannten Querschnittsmaßen ständig bereitgehalten und während jeder oder mehrerer Meßpausen des Gutes in den Bereich der Meßstrahlen eingebracht wird, wonach dann die Maßanzeige oder Meßwertausgabe der Meßvorrichtung auf die bekannten Querschnittsmaße des Eichkörpers eingestellt werden.

2. Meßvorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit mindestens einem Meßkopf in einem durchlaufendes Gut umgebenden Gehäuse, dadurch gekennzeichnet, daß in, an oder in der Nähe des Gehäuses (11) ein Eichkörper (14, 17) mit genau bekannten Querschnittsabmessungen angeordnet ist, welcher von einer Haltevorrichtung (2, 18) gehalten und auf Wunsch vorübergehend in den Bereich der Meßstrahlen (9) des Meßkopfes (8) einbringbar ist.

3. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung ein das durchlaufende Gut (1) umschließendes Rohr (2) mit radialen Öffnungen (6, 7) für die Meßstrahlen (9) besitzt und das Rohr (2) außenseitig einen axial verschiebbaren Ring (14) als Eichkörper trägt.

4. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Eichkörper dienende Ring (14) fest mit dem Rohr (2) der Haltevorrichtung verbunden und mit diesem in axialer Richtung innerhalb des Gehäuses (11) relativ zu diesem verschiebbar ist.

5. Meßvorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der als Eichkörper dienende Ring (14) auf dem Rohr (2) der Haltevorrichtung längsverschieblich geführt ist.

6. Meßvorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Haltevorrichtung (18) mindestens einen schwenkbaren Hebel (19) besitzt, an dem der Eichkörper (17) befestigt ist und daß der Hebel (19) den Eichkörper (17) wahlweise an dieselbe Stelle wie das Gut (1) in den Bereich der Meßstrahlen (9) oder außerhalb dieses Bereiches hält.

7. Meßvorrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Eichkörper (17) die jeweils gewünschten Querschnittsabmessungen des Gutes (1) besitzt.