DE4006889C2 - Verfahren und Gerät zur Bestimmung von Meßgrößen zur Berechnung des Außendurchmessers, der Wandstärke oder des Innendurchmessers eines Rohrs - Google Patents
Verfahren und Gerät zur Bestimmung von Meßgrößen zur Berechnung des Außendurchmessers, der Wandstärke oder des Innendurchmessers eines RohrsInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung von Meß
größen, aus denen Außendurchmesser, Wandstärke oder Innen
durchmesser eines Rohrs berechnet werden können.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar bei der Bestimmung
von Meßgrößen von Brennstabrohren für Kernreaktoren, da bei
der Fertigung von Brennstabrohren sehr enge Toleranzen (in
nerhalb einiger Tausendstel Millimeter) eingehalten werden
müssen. Die Rohlinge, aus denen die Brennstabrohre herge
stellt werden, haben üblicherweise einen Außendurchmesser von
60 mm, die während vier Pilgerschritt-Kaltwalzdurchgängen auf
einen Nenndurchmesser von 9,5 mm reduziert wird. Dabei wird
die Wandstärke von 8 mm auf zwischen 0,582 mm und 0,594 mm
reduziert.
Nach den einzelnen Walzschritten werden jeweils Prüfstücke
aus den gewalzten Rohren herausgenommen, um die Abmessungen
zu kontrollieren. Diese Messungen dienen der Qualitätskon
trolle und können auch im Hinblick der erforderlichen Nach-
oder Neueinstellungen der Pilgerschrittwalzwerke ausgewertet
werden.
In der Praxis werden diese Messungen bisher manuell durchge
führt. Dafür sind zwei Instrumente notwendig, nämlich eines,
um den Außendurchmesser zu messen und ein anderes, um den In
nendurchmesser zu messen, wobei jeweils die Minimal- und die
Maximalwerte bestimmt werden. Die Prüfstücke werden einge
spannt, und mittels eines Laserlichtbands wird eine Abschat
tung erzeugt. Das Prüfstück wird um seine Längsachse gedreht
und in Längsrichtung verschoben, und in jeder Stellung wird
der Außendurchmesser anhand der Abschattung gemessen. Durch
Vergleich der einzelnen Meßwerte wird ein Maximal- und ein
Minimalwert für den Außendurchmesser bestimmt. Dann wird das
Prüfstück in ein entsprechendes Luft-Durchmessergerät einge
setzt, wobei der Geräteluftdruck den Maximal- und Minimalwert
des Innendurchmessers bestimmt. Die so bestimmten Daten wer
den aufgezeichnet. Für eine gewisse Anzahl von Prüfstücken
werden jeweils die Maximal- und die Minimalwerte von Außen
durchmesser und Innendurchmesser ausgedruckt, und aufgrund
dieser Information wird entschieden, ob und inwieweit eine
Neueinstellung des Pilgerschrittwalzwerks erforderlich ist.
Die dabei zur Außendurchmessermessung angewendete Meßtechnik
mittels eines Laserstrahls und durch Erfassung der Abschat
tung ist aus der US-PS 4 298 285 bekannt, die ein Gerät zur
berührungsfreien Messung der Außenkontur spröder, beispiels
weise keramischer Gegenstände mit Säulenform und beispiels
weise elliptischen Querschnitt mittels einer Laserlichtband-
Abschattungstechnik beschreibt.
Eine ähnliche Meßtechnik zur Abschattungsmessung mit Hilfe
von Licht zu einem ganz anderen Zweck ist aus der US-PS
4 730 116 bekannt, nämlich dort zur Messung einer Schicht
dicke auf einem Substrat, beispielsweise zur Beschichtungs
dicke eines Magnetbands, während das Band einen definierten
Spalt durchläuft.
Nachteile der oben beschriebenen bisherigen Rohrmeßtechnik
liegen zum einen darin, daß nur mit Maximal- und Minimalwer
ten gearbeitet wird und deshalb die Einstellung des Pilger
schrittwalzwerks unter Umständen anhand nur vereinzelter Ex
tremwerte erfolgt, wobei es sich um zufällig außerhalb der
Toleranzgrenze liegende Einzelwerte handeln kann, weiter da
rin, daß zwei verschiedene Instrumente benötigt werden, näm
lich das Laser-Abschattungsmeßgerät zur Messung der Außen
durchmessers und das Luft-Durchmessermeßgerät zur Bestimmung
des Innendurchmessers, ferner, das aufgrund unterschiedlicher
Handhabung des Luft-Durchmessermeßgeräts durch verschiedene
Personen oder Ablesefehler verfälschte Ergebnisse auftreten
können, und schließlich, daß die herkömmliche Verfahrensweise
zeitaufwendig ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren
und ein Meßgerät zur Bestimmung von Meßgrößen zur Berechnung
von Außendurchmesser, Mannstärke oder Innendurchmesser eines
Rohrs zu schaffen, womit die genannten Nachteile bewältigt
werden können.
Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch das im Anspruch
1 angegebene Verfahren und die in den Unteransprüchen 2 bis 5
angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen dieses Verfahrens,
sowie durch das im Anspruch 6 angegebene Gerät und die in den
Ansprüchen 7 bis 11 angegebenen vorteilhaften Ausgestaltungen
dieses Geräts gelöst.
Aufgrund des erfindungsgemäßen Verfahrens ist zur Bestimmung
der Meßgrößen nur ein einziges Gerät erforderlich, wie es er
findungsgemäß ausgebildet ist. Bei dem erfindungsgemäßen Ge
rät ist der Dorn vorzugsweise als Ausleger angeordnet, da
sonst bei einer Zweipunktaufhängung die Höhe beider Aufhän
gungen innerhalb einer im Mikrometerbereich liegenden Größen
ordnung exakt gleich sein müßte. Das Rohr sollte auf einer
Schneide gelagert werden, um den Einfluß kleinerer Verände
rungen in der Dornoberfläche, geringer Welligkeit der Innen
fläche des Prüfrohrs und von Graten an der Außenfläche des
Dorns oder der Innenfläche des Prüfrohrs, die am Berührungs
punkt zwischen Prüfrohr und Dorn vorhanden sein könnten, zu
eliminieren. Würde ein Grat an der Innenfläche des Prüfrohrs
oder der Außenfläche des Dorns am Berührungspunkt vorhanden
sein, käme das Prüfrohr nicht in Höhe des Dorns zu liegen.
Aus diesem Grund weist der Dorn zum Tragen des Prüfstücks
vorzugsweise einen schmalen Absatz auf, der wenig breiter ist
als die Dicke des Laserlichtbands. Das Laserlichtband hat üb
licherweise eine Dicke von ungefähr 0,4 mm, und der Absatz
ist 0,75 mm dick. Einer durch Biegung des freien Ende des
Dorns muß ebenfalls entgegengewirkt werden, weshalb vorzugs
weise ein kleines Gewicht im Bereich des Absatzes auf dem
Prüfstück angebracht wird.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand
der Zeichnungen beschrieben. In der Beispielsbeschreibung ist
mit dem Begriff "Laserstrahl" jeweils ein Laserlichtband ge
meint. In den Zeichnungen zeigt:
Fig. 1 einen Pilgerschritt-Walzvorgang,
mit dem die Erfindung im Zusam
menhang steht,
Fig. 2 in schematischer Darstellung ein
Gerät nach der Erfindung, wel
ches auch das Verfahren nach der
Erfindung verdeutlicht,
Fig. 2A eine Vorderansicht des Meßgehäuses
des Lasermikrometers und der
Aufhängevorrichtung, entsprechend
der Pfeile IIA-IIA in Fig. 2
Fig. 3 die Seitenansicht der Dorn- und
Rohraufhängevorrichtung des in
Fig. 2 dargestellten Geräts,
Fig. 4 die Ansicht entsprechend der Pfei
le IV-IV in Fig. 3,
Fig. 5 die Seitenansicht des Dornes des
in Fig. 2 dargestellten Geräts,
Fig. 6 vergrößert die in Fig. 5 darge
stellte Einzelheit VI,
Fig. 7 schematisch die relative Anordnung
zwischen Dorn- und Rohraufhänge
vorrichtung und Dorn und Laser
strahl in Seitenansicht,
Fig. 8 schematisch die relative Anordnung
zwischen Dorn- und Prüfrohr zum
Laserstrahl im Ausschnitt,
Fig. 9 schematisch die Zwischenwirkung
von Laserstrahl, Dorn und Prüf
stück,
Fig. 10 eine Kurve des Durchschnittswer
tes des Außendurchmessers über der
Zeit, wobei die Messungen mit
einem erfindungsgemäßen Gerät über
14 direkt aufeinanderfolgenden
Schichten aufgenommen wurde,
Fig. 11 eine Kurve der maximalen und mini
malen Außendurchmesser der glei
chen Prüfstücke über der Zeit, wo
bei mit einem herkömmlichen Meß
gerät gearbeitet wurde,
Fig. 12 eine Kurve der durchschnittlichen
Wandstärke der gleichen Prüfstücke
über der Zeit, wobei ein erfin
dungsgemäßes Meßgerät angewendet
wurde, und
Fig. 13 eine Kurve der maximalen und mini
malen Innendurchmesser der glei
chen Prüfstücke über der Zeit, wo
bei ein erfindungsgemäßes Meßgerät
angewendet wurde.
In Fig. 1 ist ein Pilgerschritt-Walzvorgang dargestellt, wo
bei ein Werkstück 21 von Pilgerwalzen 23 bearbeitet wird. Das
Werkstück 21 ist auf einem geeignet geformten und dimensio
nierten Pilgerdorn 25 koaxial angebracht. Während das Werk
stück um seine Längsachse gedreht wird, rollen die Pilger
walzen 23 unter Druckausübung vor und zurück, wobei die Wand
stärke des Werkstücks vermindert und dessen Länge vergrößert
wird. Um ein dünnes Zircaloy-Brennstab-Rohr zu erhalten, sind
üblicherweise vier Pilgerschritte notwendig, wobei der Außen
durchmesser von 60 mm auf 9,5 mm vermindert wird. Nach jedem
Pilgerschritt wird das Werkstück in mehrere Rohre zerschnit
ten, wobei deren Länge etwa der ursprünglichen Rohlingslänge
entspricht. Nach dem letzten Pilgerschritt sind dann üblich
erweise 136 Rohre mit etwa ursprünglicher Rohlingslänge vor
handen. Prüfstücke werden nach jedem Pilgerschritt periodisch
entsprechend der Tafel II entnommen und entsprechend der Er
findung ausgewertet. Diese Prüfstücke werden zwischen den
Bearbeitungszyklen der Werkstückgruppe willkürlich herausge
nommen. Nach der vorliegenden Erfindung werden der durch
schnittliche Außendurchmesser, die durchschnittliche Wand
stärke und der durchschnittliche Innendurchmesser der Prüf
stücke bestimmt und das Pilgerschrittwalzen wird entsprechend
der Auswertung der Prüfergebnisse gesteuert. Das erfindungs
gemäße Prüfgerät 31 (Fig. 2) weist ein Lasermikrometer 33,
einen Prüfstückträger 35, welcher das Prüfstück 37 (Fig. 8)
dem Laserstrahl 39 aussetzt, einen Aufnahmedorn 41 und einen
Computer 43 auf. Dabei entsprechen das Lasermikrometer 33 und
der Computer 43 dem Stand der Technik. Das Lasermikrometer
weist ein Lasergehäuse 45, in welchem der Laserstrahl 39 er
zeugt wird, und ein Meßgehäuse 47 auf, in welchem die Messung
duchgeführt wird. Das Lasermikrometer 33 ist mit einem
Steuerschrank 49 ausgestattet, welcher mittels eines Kabels
51 mit dem Laser im Lasergehäuse 45 und mit den Meßteilen im
Meßgehäuse 47 sowie mittels eines Kabels 53 mit dem Compu
ter 43 verbunden ist. Der Computer 43 übermittelt über das
Kabel 53 Steuersignale zum Lasermikrometer 33 und erhält auf
umgekehrten Wege Daten vom Mikrometer. Dabei ist der Compu
ter 43 so programmiert, daß er die von den Meßteilen im Meß
gehäuse 47 erhaltenen analogen Daten in digitale Daten um
wandelt. Wie in den Fig. 2 und 9 dargestellt, ist der Laser
strahl 39 flächenförmig, und wie aus der Fig. 7 ersichtlich
ist, weist der Laserstrahl eine geringe Dicke auf. Über der
Öffnung 56 im Meßgehäuse 47, durch welche der Laserstrahl
eintritt, ist ein Querstab 55 (Fig. 2A) angeordnet, um das
eventuelle Flattern des Laserstrahls an seinem oberen Ende
abzublocken. Der vom Lasergehäuse 45 zum Meßgehäuse 47 ge
sendete Laserstrahl 39 weist eine rechteckige Querschnitts
form 57 mit einem exakt definierten Ende 59 auf, welches als
Nullpunkt dient, von welchem aus zuverlässige Messungen vor
genommen werden können.
Der Prüfstückträger 35 (Fig. 3 und 4) weist ein am Eck ver
steiftes rechtwinkliges Grundbauteil 61 auf, wobei an das
obere Ende dessen senkrechten Arms 63 ein im Querschnitt
rechteckiges Bauteil 65 angeschweißt ist. Das äußere Ende des
Bauteils 65 trägt eine Gleitführung 67, an welcher ein Ge
wicht 69 vertikal gleitbar aufgehängt ist. Das Gewicht 69
weist einen Knopf 71 auf, mit dessen Hilfe man es bedienen
kann. Am unteren Ende des Gewichts 69 sind Zacken 73 vorge
sehen, welche eine V-förmige Einkerbung 75 aufweisen und auf
die Oberfläche des Prüfstücks 37 oder des Dorns 41 einwirken.
Unterhalb des Bauteils 65 ist am senkrechten Arm 63 ein
Spannfutter 77 zum Halten des Aufnahmedorns 41 angebracht,
welches mit einem Mechanismus 79 zum Festklemmen des Auf
nahmedorns 41 ausgestattet ist. Das Gewicht 69 ist so bemes
sen, daß es der Neigung des Aufnahmedorns 41, sich unter dem
Eigengewicht zu krümmen, entgegenwirkt.
Der Aufnahmedorn 41 (Fig. 5 und 6) ist maßlich präzise ausge
legt. An einem Ende weist er einen Bereich 81 mit vergrößer
tem Durchmesser auf, der in einen Bereich 83 mit einem Bund
mit noch größerem Durchmesser übergeht. Der Bereich 81 des
Aufnahmedornes 41 wird im Spannfutter 77 gespannt. Der Be
reich 85 des Aufnahmedorns 41 verläuft vom Bereich 83 aus und
weist einen verminderten Durchmesser auf. Zwischen den beiden
Enden des Bereichs 85 ist ein Absatz 87 vorgesehen, welcher
eine zylindrische Fläche 89 aufweist, die an beiden Seiten
abgeschrägt ist (Fig. 6). Die Breite der zylindrischen Fläche
89 ist etwas größer als die Dicke des Laserstrahls. Wie ein
gangs erwähnt, beträgt die Dicke des Laserstrahls üblicher
weise 0,016 inch (0,4 mm), und die Breite der Fläche 89 wird
üblicherweise mit 0,030 inch (0,75 mm) ausgeführt.
An den Computer 43 (Fig. 2) ist ein Monitor 90 angeschlossen,
wobei eine Tastatur 93 vorgesehen ist, um Befehle in den Com
puter einzugeben und die Art der Graphik auf dem Monitor aus
zuwählen.
Bei der Durchführung der erfindungsgemäßen Messung wird zu
nächst der Aufnahmedorn 41 in Spannfutter 77 eingesetzt,
ausgerichtet und eingespannt. Dann wird der Prüfstückträger
35 bezüglich des Lasermikrometers 33 so positioniert, daß der
Laserstrahl senkrecht auf der Längsachse des Aufnahmedorns 41
steht. Der Aufnahmedorn 41 schneidet mit der zylindrischen
Fläche 39 des Absatzes 87 mittig den Laserstrahl 39. Das Ge
wicht 69 wird auf den Aufnahmedorn 41 aufgesetzt. Im Meßge
häuse 47 wird die Entfernung zwischen dem Ende 59 des Laser
strahls 39 und dem dazu nächstliegenden Punkt 91 der zylin
drischen Fläche 89, was der Länge A in Fig. 8 entspricht, ge
messen und gespeichert. Das Gewicht 69 wird nun wieder abge
hoben und ein Prüfstück 37 wird mittig bezüglich der
Fläche 89 auf den Aufnahmedorn 41 aufgeschoben und das Ge
wicht 69 auf das Prüfstück 37 herabgelassen, wobei die Zacken
73 die Fläche 89 überspannen. Das Gewicht 69 ist dabei so
positioniert, daß das Prüfstück 37 auf der Fläche 89 balan
ziert. Der Abstand zwischen dem Laserstrahlende 59 und dem
dazu nächstliegenden Punkt 93 des Prüfstückes 37, was der
Länge B in Fig. 8 entspricht, wird gemessen. Die Wandstärke
des Prüfstücks 37 entspricht dann der Differenz A-B. Der
Abstand zwischen den nächstliegenden Punkt 93 und dem ent
ferntesten Punkt 95, jeweils bezüglich des Laserstrahlen
des 59 was dem Außendurchmesser des Prüfstücks 37 entspricht,
wird anhand des vom Prüfstück 37 geworfenen Schattens gemes
sen. Diese drei Werte werden automatisch im Meßgehäuse 47
gemessen und in den Computer 43 eingespeist. Da die ent
sprechenden Werte nur für die jeweilige Stellung des Prüf
stücks 37 gelten, wird das Prüfstück nun um seine Längsachse
um beliebige Winkel gedreht, um mehrere verschiedene Stel
lungen zu erhalten, wobei in jeder Stellung die Wandstärke
und der Außendurchmesser bestimmt wird. Dann wird das Prüf
stück 37 umgedreht und erneut mittig bezüglich der Fläche 89
auf den Aufnahmedorn 41 aufgeschoben, und weitere Messungen
werden durchgeführt und in den Computer eingespeist. Der
Computer 43 berechnet die Durchschnittswerte des Außendurch
messers und der Wandstärke. Der durchschnittliche Innendurch
messer ergibt sich aus der Differenz zwischen Außendurchmes
ser minus doppelter Wandstärke und wird vom Computer berech
net. Das Prüfstück 37 wird um seine Längsachse gedreht und
umgedreht, um die Veränderlichkeit entlang des Außenumfangs
und des Innenumfangs des Prüfstücks zu erfassen. Das Prüf
stück kann ebenso gegenüber dem Aufnahmedorn 41 begrenzt
längs verschoben werden, und das Gewicht kann das Prüfstück
in der jeweilig verschobenen Stellung im Gleichgewicht
halten. Durch die Drehung des Prüfstücks um seine Längsachse
werden Veränderungen in der Wandstärke ermittelt. Bei den
erfindungsgemäßen Meßverfahren werden die Parameter gleich
zeitig in den Computer eingespeist, so daß die Prüfung mit
nur einem Gerät, und nicht etwa mit zwei, wie beim Stand der
Technik, durchgeführt werden kann.
Das oben beschriebene Meßverfahren wird für sämtliche Prüf
stücke wiederholt. Der Computer berechnet für jede Werkstück
gruppe die Abweichungen von den Toleranzgrenzen und erzeugt
eine Graphik, die die Verläufe der durchschnittlichen Werte
der Außendurchmesser, der Wandstärken und der Innendurchmes
ser der geprüften Prüfstücke zeigt. Im Grunde genommen werden
die genannten Werte in Abhängigkeit der Zeit aufgezeichnet,
und zwar jeweils sofort, nachdem ein Prüfstück vermessen
wurde. Immer wenn die Maße eines Prüfstücks die Tolerenz
grenzen nach oben oder unten über- bzw. unterschreiten, wird
ein Signal ausgegeben, was auf die erforderliche Neuein
stellung des Pilgerschrittwalzwerkes hindeutet.
Die Prüfstücke werden üblicherweise im 2-Stunden-Rhythmus aus
einer Werkstückgruppe herausgenommen. Am Anfang der Ferti
gung, nach dem ersten Pilgerschrittwalz-Durchgang kann bei
spielsweise nur ein Prüfstück herausgenommen werden. Wenn die
Maße dieses Prüfstücks die Toleranzgrenzen über- bzw. unter
schreitet wird ein weiteres Prüfstück so bald wie möglich
herausgenommen, und zwar noch vor Ablauf des 2-Stunden-Inter
vals, wobei die Ergebnisse des ersten Prüfstücks mit den
Ergebnissen des zweiten Prüfstücks verglichen werden.
In den Fig. 10 und 12 sind die Werte graphisch aufgezeichnet,
die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren erreichbar sind, wo
bei Prüfstücke von 14 direkt aufeinanderfolgenden Schichten
über einen Zeitraum von fünf aufeinanderfolgenden Tagen her
gestellt wurden. Die Graphik umfaßt etwa drei hintereinander
gefertigte Werkstückgruppen. In den Fig. 11 und 13 sind die
Daten der gleichen Prüfstücke aufgezeichnet, die mit einem
herkömmlichen Meßverfahren ermittelt wurden. Die Graphiken
bestehen jeweils aus Teilgeraden, die Meßpunkte verbinden,
wobei jeder Meßpunkt einem Prüfstück entspricht und die Meß
reihe chronologisch mit der Fertigung aufgenommen ist. An den
Ordinaten der Graphiken in den Fig. 10 bis 13 sind die Meß
werte jeweils in Inch (1 inch entspricht 25,4 mm) aufge
tragen.
In Fig. 10 ist der durchschnittliche Außendurchmesser über
der Zeit aufgetragen, wobei die Zeitintervalle zwischen zwei
Meßpunkten jeweils dem Zeitintervall zwischen zwei herausge
nommenen Prüfstücken während der Fertigung entspricht. Die
waagrechten Geraden UCL und LCL stellen die obere bzw. untere
Steuergrenze (Upper Control Limit und Lower Control Limit)
dar.
In Fig. 11 sind die maximalen und minimalen Werte des gemes
senen Außendurchmessers nach einem herkömmlichen Meßverfahren
aufgezeichnet, wobei die gleichen Prüfstücke wie in der Meß
reihe der Fig. 10 gemessen wurden. Die horizontalen Geraden
MAX und MIN zeigen die Toleranzgrenzen an. Es fällt auf, daß
in Fig. 11 starke Schwankungen zwischen den Punkten 95 und 97
sowie 99 und 101 vorhanden sind, welche der starken Schwan
kung zwischen den Punkten 103 und 105 in Fig. 10 entspricht.
Die Graphik in Fig. 12 entspricht der in Fig. 10, wobei in
Fig. 12 die durchschnittliche Wandstärke aufgezeichnet ist.
Die Graphik in Fig. 13 entspricht der in Fig. 11, wobei die
maximalen und minimalen Werte der gemessenen Wandstärke auf
gezeichnet ist.
Für die Durchführung des erfindungsgemäßen Meßverfahrens
wurde ein Spezialprogramm entwickelt, das die Zusammenarbeit
zwischen Prüfer, Computer 43, Monitor 90 und Lasermikrome
ter 33 erleichtert. Das Programm ist bedienerfreundlich und
hat ein Menü. Der Prüfer braucht nur Richtungstasten auf der
Tastatur 92 betätigen um den Laserstrahl einzustellen, und
Eingabetasten, um die Daten einzuspeichern. Das Computerpro
gramm fragt den Prüfer, von welcher Maschine das Prüfstück
kommt, welche Werkstückgruppe vorliegt und welcher Prüfer den
Test durchführt. Er ruft dann das entsprechende Pilger-Pro
gramm auf und bringt es in den Arbeitsspeicher. Wenn alle
einleitenden Informationen vorhanden sind, wird die erste
Laserstrahlmessung am Aufnahmedorn 41 vorgenommen, die ent
sprechenden Informationen gespeichert und geeignete Berech
nungen durchgeführt. Der Prüfer hat an jeder von 8 Stellungen
des Prüfstücks die Eingabetaste zu betätigen. Wenn alle Werte
eingespeichert sind, wird der Außendurchmesser, der Innen
durchmesser und die Wandstärke ausgegeben. Der anfänglich
bestimmte Bezugspunkt bezüglich des Aufnahmedorns ist einge
speichert. Das Programm weist eine interne Kalibrierung auf,
wobei der Bezugspunkt anzeigt, ob die Messungen den tatsäch
lichen Prüfstückabmessungen entsprechen.
Vorteil der Erfindung und besonders der kooperativen Zusam
menarbeit zwischen Computer 43 und Lasermikrometer 33 ist,
daß mit weniger Zeitaufwand die Abmessungen eines Prüfstücks,
d. h. irgendeines Hohlzylinders, genauer feststellbar sind,
als beim Stand der Technik.
Claims (11)
1. Verfahren zur Bestimmung von Messgrößen zur Berechnung des
Außendurchmessers, der Wandstärke oder des Innendurchmessers
eines Rohres mit den Schritten:
Erzeugung eines ebenenen Laserlichtbands (39) mit einer exakt definierten seitlichen Grenzlinie (59),
Positionierung eines Dorns (41) im Laserlichtband (39) mit der Dornachse senkrecht zur Ebene des Laserlichtbands (39),
Bestimmung eines ersten Abstands A zwischen der Grenzlinie (59) und dem dazu nächstliegenden Punkt (91) des Dorns aus der Abschattung des Laserlichtbands (39) durch den Dorn,
Anbringung des Rohrs (37) auf dem Dorn im Laserlichtband (39), wobei die Innenwand des Rohrs auf dem der Grenzlinie (59) nächstliegenden Punkt (91) des Dorns aufliegt und die Rohrachse senkrecht zur Ebene des Laserlichtbands (39) steht,
Bestimmung eines zweiten Abstands B zwischen der Grenzlinie (59) und dem dazu nächstliegenden Punkt (93) des Rohrs aus der Abschattung des Laserlichtbands (39) durch das Rohr, und
Bestimmung eines dritten Abstands OD zwischen dem der Grenz linie (59) nächstliegenden Punkt (93) und dem ihr entfernte sten Punkt (95) des Rohrs,
wobei der Außendurchmesser des Rohrs dem dritten Abstand OD entspricht und die Wandstärke aus der Differenz zwischen er stem Abstand A und zweitem Abstand B berechenbar und der Innendurchmesser aus der Differenz zwischen Außendurchmesser und doppelter Wandstärke berechenbar ist.
Erzeugung eines ebenenen Laserlichtbands (39) mit einer exakt definierten seitlichen Grenzlinie (59),
Positionierung eines Dorns (41) im Laserlichtband (39) mit der Dornachse senkrecht zur Ebene des Laserlichtbands (39),
Bestimmung eines ersten Abstands A zwischen der Grenzlinie (59) und dem dazu nächstliegenden Punkt (91) des Dorns aus der Abschattung des Laserlichtbands (39) durch den Dorn,
Anbringung des Rohrs (37) auf dem Dorn im Laserlichtband (39), wobei die Innenwand des Rohrs auf dem der Grenzlinie (59) nächstliegenden Punkt (91) des Dorns aufliegt und die Rohrachse senkrecht zur Ebene des Laserlichtbands (39) steht,
Bestimmung eines zweiten Abstands B zwischen der Grenzlinie (59) und dem dazu nächstliegenden Punkt (93) des Rohrs aus der Abschattung des Laserlichtbands (39) durch das Rohr, und
Bestimmung eines dritten Abstands OD zwischen dem der Grenz linie (59) nächstliegenden Punkt (93) und dem ihr entfernte sten Punkt (95) des Rohrs,
wobei der Außendurchmesser des Rohrs dem dritten Abstand OD entspricht und die Wandstärke aus der Differenz zwischen er stem Abstand A und zweitem Abstand B berechenbar und der Innendurchmesser aus der Differenz zwischen Außendurchmesser und doppelter Wandstärke berechenbar ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die Dre
hung des Rohrs (37) um seine Längsachse auf dem Dorn (41) um
mehrere willkürliche Winkel in mehrere willkürliche Stellun
gen, wobei in jeder Stellung der zweite Abstand B und der
dritte Abstand OD bestimmt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch ein zu
sätzliches Verschieben des Rohrs (37) entlang seiner Längs
achse auf dem Dorn (41), wobei weitere willkürliche Stellun
gen erreicht werden, und wobei in jeder Stellung der zweite
Abstand B und der dritte Abstand OD bestimmt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Werte des ersten Abstands A, des zweiten Abstands B und des
dritten Abstands OD für jede Stellung des Rohrs (37) in einen
Computer (43) eingespeist werden, und daß der Computer den
Außendurchmesser, die Wandstärke oder den Innendurchmesser
für jede Stellung und die Durchschnittswerte sowie die Stan
dardabweichungen für Außendurchmesser, Wandstärke oder Innen
durchmesser für alle Stellungen des Rohrs berechnet.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der
Computer (43) Grafiken erzeugt, aus denen die Abweichungen
der einzelnen Werte vom jeweiligen Durchschnittswert erkenn
bar sind.
6. Gerät zur Bestimmung von Meßgrößen zur Berechnung des
Außendurchmessers, der Wandstärke oder des Innendurchmesser
eines Rohrs mit
einem Lasermikrometer (33), bestehend aus Mitteln zur Erzeu gung eines Laserlichtbands mit exakt definierter seitlicher Grenzlinie sowie Mitteln zum Empfang des Laserlichts und zur Vermessung von Abschattungen im Laserlichtband,
einem Dorn (41) zum Tragen des Rohrs (37), und
dem Dorn zugeordneten Positioniermitteln (77) zur Positionie rung des Dorns, so daß die Dornachse im wesentlichen senk recht auf der Ebene des Laserlichtbands steht und das Rohr so auf dem Dorn anbringbar ist, daß seine Achse ebenfalls im we sentlichen senkrecht zur Ebene des Laserlichtbands steht.
einem Lasermikrometer (33), bestehend aus Mitteln zur Erzeu gung eines Laserlichtbands mit exakt definierter seitlicher Grenzlinie sowie Mitteln zum Empfang des Laserlichts und zur Vermessung von Abschattungen im Laserlichtband,
einem Dorn (41) zum Tragen des Rohrs (37), und
dem Dorn zugeordneten Positioniermitteln (77) zur Positionie rung des Dorns, so daß die Dornachse im wesentlichen senk recht auf der Ebene des Laserlichtbands steht und das Rohr so auf dem Dorn anbringbar ist, daß seine Achse ebenfalls im we sentlichen senkrecht zur Ebene des Laserlichtbands steht.
7. Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dorn (41) aus einem Material mit Hartmetallhärte besteht, so
daß eine Durchbiegung des Dorns auf Grund seines Eigenge
wichts im wesentlichen verhindert wird.
8. Gerät nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Po
sitioniermittel (77) den Dorn (41) nach Art eines Ausleger
arms tragen.
9. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der
Dorn (41) an seinem Umfang einen Absatz (87) zum Tragen des
Rohres (37) aufweist, wobei die Breite des Absatzes etwas
größer als die Dicke des Laserlichtbands (39) ist, und daß
die Positioniermittel (77) den Dorn so positionieren, daß der
Absatz mittig vom Laserlichtband geschnitten wird.
10. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die
Positioniermittel (77) den Dorn (41) mit seiner Längsachse im
wesentlichen horizontal und das Rohr auf dem Dorn mit seiner
Längsachse im wesentlichen horizontal positionieren, wobei das
Gerät ein Gewicht (69) und Mittel (67) zum Befestigen des Ge
wichts aufweist, so daß das Gewicht das Rohr im Gleichgewicht
hält.
11. Gerät nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß ein
Computer (43) vorgesehen ist, der mit dem Lasermikrometer
(33) zum Einspeisen der Werte des ersten Abstands A, des
zweiten Abstands B und des dritten Abstands OD in den Com
puter zur Berechnung der Parameter des Rohrs (37) zusammen
wirkt.
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