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 Rohrs

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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.
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.
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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