DE4328881A1 - Einrichtung zum Messen der Ablaufgeschwindigkeit eines Wickelrohres - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zum Messen der Ablauf­ geschwindigkeit eines aus Folienbahnen gewickelten Rohres zur Synchronsteuerung von mitbewegten Bearbeitungswerkzeugen und zur Positionsbestimmung des Bearbeitungsortes mit Meßwertge­ bern, die mit einem Auswerte-Rechner gekoppelt sind.

Die bisher bekannten Einrichtungen der genannten Art haben den Nachteil, daß Meßungenauigkeiten in Kauf genommen werden müs­ sen, weil entweder Meßwertgeber in Berührung mit dem Rohr oder mit den zulaufenden Wickelbahnen gebracht werden müssen, wobei ein Schlupf der Tastwalzen oder Tasträder auftreten kann, oder weil berührungslos arbeitende Meßwertgeber, die am gefertigten Wickelrohr eingesetzt werden, durch ihren konstruktiven Aufbau und durch zwangsläufige Ungleichmäßigkeiten in der Wandung des ablaufenden Wickelrohres keine so genauen Meßsignale liefern, wie sie für eine exakte Steuerung von Bearbeitungswerkzeugen gefordert werden müssen.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, Einrichtungen für eine exaktere als bisher bekannte Messung der Ablaufge­ schwindigkeit eines aus Folienbahnen gewickelten Rohres zu schaffen, bei welchen ausschließlich schlupffrei arbeitende Meßwertgeber einsetzbar sind. Wegen der Aufsummierung der schlupfbedingten Fehler bei der Positionsbestimmung ist die Schlupffreiheit hier sehr wichtig.

Die gestellte Aufgabe wird erfindungsgemäß mit aus den kenn­ zeichnenden Merkmalen der Patentansprüche ersichtlichen Ein­ richtungen gelöst. Diese Einrichtungen arbeiten nach Verfah­ ren, die bisher nur in gasförmigen oder flüssigen Medien, nicht aber bei Festkörpern, die gleichzeitig eine Längs- und eine Rotationsbewegung ausführen, angewandt worden sind. Es hat sich gezeigt, daß das vorhandene Vorurteil, daß diese Verfahren bei der Messung von längsbewegten und rotierenden Festkörpern aus technischer und auch aus wirtschaftlicher Sicht nicht möglich oder nicht sinnvoll sei, ungerechtfertigt ist. So läßt sich die Ausbildung der einschlägigen Meßeinrich­ tung als Laser-Doppler-Anemometer bei der Wickelrohr-Geschwin­ digkeitsmessung auch auf wirtschaftlicher Sicht einsetzen. Es sind für andere Anwendungszwecke preiswerte Laser-Erzeuger und auch zugehörige optische Komponenten geschaffen worden, die sich auch für die Ausbildung der Meßwertgeber einer vorliegen­ den Meßeinrichtung einsetzen lassen. Die Ausbildung der Ein­ richtung als Laser-Doppler-Anemometer hat den Vorteil, daß vollständig berührungsfrei gemessen wird. Es lassen sich die Geschwindigkeitsvektoren in der Rohrlängsrichtung und in der Rohrumfangsrichtung aus den reflektierten Lichtanteilen von zwei auf der Oberfläche des gewickelten und bewegten Rohres ausgebildeten Lichtstellen mit großer Genauigkeit bestimmen. Entsprechend exakt kann der Auswerte-Rechner Steuersignale für synchron mitlaufende Bearbeitungswerkzeuge, beispielsweise Schneidwerkzeuge zum Abtrennen von Rohrabschnitten genau be­ stimmter Länge, liefern.

Auch mit einer Ausbildung der Einrichtung zur Messung der Kreuzkorrelation von Schwankungen physikalischer Eigenschaften der Rohraußenfläche, insbesondere ihrer Reflektionseigen­ schaft, kann die gestellte Aufgabe gelöst werden und lassen sich mittels ausschließlich berührungslos arbeitender Meßwert­ geber über den Auswerte-Rechner Steuersignale erzeugen, die eine genaue Steuerung der Bearbeitungswerkzeuge erlauben. Die an den beiden benachbarten Lichtanstrahlstellen der Rohrober­ fläche insbesondere durch die unterschiedliche Oberflächenrau­ higkeit oder durch Schmutzteilchen bewirkten Schwankungen der Stärke des reflektierten Lichtes werden nacheinander durch die opto-elektrischen und gegeneinander versetzten Wandler erfaßt und lassen im Rechner nach ausreichender Verstärkung die Kreuzkorrelationsfunktion berechnen. Durch die Bestimmung des Maximums der ermittelten Kurve läßt sich durch Verrechnen mit dem Abstand der beiden Meßpunkte die Laufgeschwindigkeit des Wickelrohres genau bestimmen.

Auch bei der Ausbildung der Meßeinrichtung als Einrichtung zum Messen der Schall-Laufzeit in dem bewegten Rohr können berüh­ rungsfreie Meßwertgeber, die wahlweise als Schallimpulsgeber oder als Schallempfänger arbeiten können, eingesetzt werden. Aber auch beim Einsatz von in Kontakt mit dem Rohr gebrachten Meßwertgebern müssen bei dem eingesetzten Meßverfahren keine Beeinträchtigungen in Kauf genommen werden, weil hier keine Schlupfbildung auftritt und Staub- und Schmutzablagerungen die Schallausbreitungsgeschwindigkeit nicht merklich beeinträchti­ gen können. Bei der Anwendung des Verfahrens können von dem augenblicklich als Schallimpulsgeber wirkenden Meßwertgeber Schallimpulse in die Rohrwandung eingekoppelt werden, die von dem entfernt davon angeordneten und als Empfänger arbeitenden Meßwertgeber empfangen werden. Anschließend werden die Rollen der beiden Meßwertgeber vertauscht. Da die effektive Schall­ geschwindigkeit in der Abzugsrichtung des Rohres und entgegen dieser Richtung unterschiedlich ist, läßt sich aus diesen beiden unterschiedlichen Werten die Rohrgeschwindigkeit in dem Auswerte-Rechner bestimmen. Mit Hilfe eines weiteren Meßwert­ gebers, also jeweils eines zweiten Empfängers, läßt sich auch die vollstandige Geschwindigkeit nach Betrag und Richtung bestimmen, also auch der Geschwindigkeitsvektor in Umlaufrich­ tung des Wickelrohres erfassen.

In der beiliegenden Zeichnung ist schematisch ein Ausführungs­ beispiel einer Meßeinrichtung gemäß der Erfindung dargestellt, die zur Steuerung einer mit dem ablaufenden Wickelrohr syn­ chron mitzuführenden Schneidvorrichtung vorgesehen ist.

Die stark schematisierte Zeichnung zeigt einen Wickeldorn 10 einer Spiralwickelmaschine, auf welchem ein gebildetes Spiral­ wickelrohr 13 in bekannter Weise mittels eines Wickelriemens 11 in Richtung des Pfeiles 12 gedreht und dabei schraubenli­ nienförmig in seiner Längsrichtung bewegt wird. Dem Wickeldorn 10 werden zur Bildung des Spiralwickelrohres 13 meist mehrere Folienbänder schräg zur Längsachse des Wickeldornes 10 zuge­ führt. In der Zeichnung ist nur ein einziges, das Grundband bildende Folienband 14, beispielsweise ein Papierband, darge­ stellt. Führungswalzen für die Folienbänder und eine übliche Beleimungseinrichtung sind nicht dargestellt.

Eine Rohrablängvorrichtung 17 der Rohrwickelmaschine besteht aus einem Schlitten 18, der ein senkrecht zur Längsrichtung des Spiralwickelrohres 13 verstellbares Scheibenmesser 19 trägt und in Richtung des Doppelpfeiles 20 auf einer Spindel 21 oder einer Führungsbahn hin- und herbewegbar ist. Der An­ trieb 22 für den Schlitten 18 ist nur symbolisch durch ein Kästchen dargestellt.

Die Steuereinrichtung, mit welcher die Längsbewegung des Schlittens 18 und der Schneideinsatz des Scheibenmessers 19 zur Bildung von Rohrabschnitten genau vorgegebener Länge ge­ steuert werden, weist einen Auswerte-Rechner 25 auf. Zur Er­ mittlung der für die Synchronsteuerung des Schlittenantriebes 22 wichtigen Ablaufgeschwindigkeit des Spiralwickelrohres 13 sind bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel drei Meßwertge­ ber A, B und C vorgesehen, die ohne Berührung mit dem Spiral­ wickelrohr 13 außerhalb des Spiralwickelrohres angeordnet sind und ihre Meßsignale über durch strichpunktierte Linien ange­ deutete Verbindungsleitungen auf die Eingangsseite des Aus­ werte-Rechners 25 liefern. Von der Ausgangsseite des Rechners 25 führen Steuerleitungen 28 und 29 zu dem Schlittenantrieb 22 und zu dem Verstellteil des Scheibenmessers 19.

Bei den berührungslos angeordneten und wirksamen Meßwertgebern A, B und C kann es sich beispielsweise um einen Lasersender und zwei das reflektierte Laserlicht empfangende opto-elek­ trische Wandler handeln, die zusammen den Eingangsteil eines Laser-Doppler-Anemometers bilden. Die beiden Meßwertgeber A und B können aber auch opto-elektrische Wandler als Empfänger zur Messung der Kreuzkorrelation von Schwankungen physikali­ scher Eigenschaften der Rohraußenfläche sein. Auch kann es sich bei den Meßwertgebern A-C um als Schallimpulsgeber oder als Schallempfänger wirksame Einrichtungsteile zum Messen der Schall-Laufzeit in dem bewegten Spiralwickelrohr handeln.

Claims (5)

1. Einrichtung zum Messen der Ablaufgeschwindigkeit eines aus Folienbahnen (14) gewickelten Rohres (13) zur Synchron­ steuerung von mitbewegten Bearbeitungswerkzeugen (19), mit Meßwertgebern, die mit einem Auswerte-Rechner (25) gekop­ pelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung als Laser-Doppler-Anemometer ausgebildet ist, bei welcher für die Messung der Rohrlängsgeschwindigkeit einer (A) von zwei Meßwertgebern (A, B) als Lasersender und der andere (B) als reflektiertes Laserlicht empfangender opto-elek­ trischer Wandler ausgestaltet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Bestimmung der Rohrlängsgeschwindigkeit und der Rohr­ umfangsgeschwindigkeit zwei Meßwertgeber (B, C) in Form von in Rohrumfangsrichtung gegeneinander versetzt angeord­ neten opto-elektrischen Wandlern vorgesehen sind.

3. Einrichtung zum Messen der Ablaufgeschwindigkeit eines aus Folienbahnen (14) gewickelten Rohres (13) zur Synchron­ steuerung von mitbewegten Bearbeitungswerkzeugen (19), mit Meßwertgebern, die mit einem Auswerte-Rechner (25) gekop­ pelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Messung der Kreuzkorrelation von Schwankungen physikali­ scher Eigenschaften der Rohraußenfläche, insbesondere ihrer Reflektionseigenschaft, ausgebildet ist, daß zwei Meßwertgeber (A, B) opto-elektrische Wandler als Empfänger des von zwei benachbarten Lichtausstrahlstellen der Rohr­ oberfläche reflektierten Lichtes sind und daß der Auswer­ te-Rechner (25) zur Bildung der Kreuzkorrelationsfunktion aus den beiden empfangenen Meßwertsignalen ausgelegt ist.

4. Einrichtung zum Messen der Ablaufgeschwindigkeit eines aus Folienbahnen (14) gewickelten Rohres (13) zur Synchron­ steuerung von mitbewegten Bearbeitungswerkzeugen (19), mit Meßwertgebern, die mit einem Auswerte-Rechner (25) gekop­ pelt sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zum Messen der Schall-Laufzeit in dem bewegten Rohr (13) aus­ gelegt ist, daß die Meßwertgeber (A, B) als Schallwandler ausgebildet sind, die wahlweise als Sender oder als Emp­ fänger schaltbar sind, und daß von zwei Meßwertgebern jeweils einer und abwechselnd als Schallimpulsgeber oder als Schallempfänger eingesetzt ist.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß zur zusätzlichen Bestimmung der Rohrbewegungsrichtung ein dritter und als Schallwandler ausgebildeter Meßwertge­ ber (C) vorgesehen und mit dem Auswerte-Rechner (25) gekop­ pelt ist.