DE69927672T2

DE69927672T2 - Lotüberwachungsverfahren für zylindrische objekte wie kernbrennstofftabletten

Info

Publication number: DE69927672T2
Application number: DE69927672T
Authority: DE
Inventors: Michel Marchand; Christian Richaud
Original assignee: Areva NC SA; Compagnie Generale des Matieres Nucleaires SA
Current assignee: Orano Cycle SA
Priority date: 1998-12-15
Filing date: 1999-12-14
Publication date: 2006-06-29
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: FR2787184A1; JP2002532701A; FR2787184B1; DE69927672D1; US6449034B1; WO2000036369A1; RU2247939C2; EP1055097A1; EP1055097B1

Description

Gebiet der Technik
Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das zum Steuern der senkrechten Ausrichtung von planen Flächen eines zylindrischen Teils in bezug auf eine Symmetrieachse dieses Teils bestimmt ist (sh. beispielsweise das Dokument US-A-5 774 210).
Genauer gesagt bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren, welches die Messung einer fehlerhaften oder mangelnden senkrechten Ausrichtung mindestens einer Generatrix des Teils in bezug auf eine seiner Flächen bzw. Seiten auf einer gegebenen Länge des Teils ermöglicht.
Dieses Verfahren gemäß der Erfindung kann in all denjenigen Fällen eingesetzt werden, in denen erwünscht ist, eine sehr genaue Messung der senkrechten Ausrichtung eines zylindrischen Teils vorzunehmen. Eine bevorzugte Anwendung betrifft die Steuerung der senkrechten Ausrichtung von Kernbrennstofftabletten bei ihrer Herstellung.
Stand der Technik
Die in Kernreaktoren verwendeten Brennstäbe umfassen zylindrische Tabletten bzw. Tabletten nuklearen Brennstoffs, die an- bzw. aufeinanderliegend in metallischen Hülsen angebracht sind. Bei der Herstellung der Tabletten müssen ihre Abmessungen und ihre Geometrie, insbesondere ihre senkrechte Ausrichtung, regelmäßig kontrolliert werden, um zu überprüfen, ob sie die erforderlichen Toleranzen erfüllen.
In den bestehenden Produktionsstätten werden die Dimensionen der nuklearen Brennstofftabletten mittels mechanischer Fühler und Mikrometer-Messmittel gemessen. Die Präzision der auf diese Weise durchgeführten Messungen liegt in der Größenordnung von 20 μm.
Übrigens wird die senkrechte Ausrichtung der kreisförmigen Flächen der Tabletten in bezug auf ihre Symmetrieachse allgemein durch Sonden gesteuert. Zu diesem Zweck wird die entnommene Tablette für gewöhnlich horizontal auf ebenfalls horizontalen Rollen angeordnet. Das Versetzen der Rollen oder einer Druckscheibe in Drehung führt auch zur Drehung der Tablette. Die Messungen werden dabei durch ein Abtasten im Mikrometerbereich einer der beiden kreisförmigen Flächen der Tabletten vorgenommen. Die Präzision der so durchgeführten Messungen ist mit der von Dimensionsmessungen vergleichbar, d.h. in der Größenordnung von 20 μm.
Diese gewöhnliche Technik zur Steuerung der senkrechten Ausrichtung hat auch die Nachteile, keine Steuerung von Tabletten mit einem reduzierten oder nicht existierenden Flansch zu ermöglichen, und ohne Anpassung auch keine Steuerung von Tabletten mit unterschiedlichen Durchmessern zu ermöglichen.
Abriss der Erfindung
Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren zur Steuerung der senkrechten Ausrichtung eines zylindrischen Teils wie z.B. einer nuklearen Brennstofftablette, wobei eine wesentlich höhere Messgenauigkeit als bei bestehenden Steuertechniken bereitgestellt wird, d.h. über 8 μm.
Aufgabe der Erfindung ist auch ein Verfahren, das die Steuerung der senkrechten Ausrichtung von zylindrischen Teilen unterschiedlicher Durchmesser und unterschiedlicher Längen ohne irgendeine Modifikation ermöglicht.
Außerdem betrifft die Erfindung ein Steuerverfahren der senkrechten Ausrichtung von zylindrischen Teilen, welche zeitlich stabile Messungen liefert und deren Umsetzung mit der Ausführung von Steuervorgängen innerhalb eines Handschuhfachs kompatibel ist.
Gemäß der Erfindung wird ein Steuerverfahren der senkrechten Ausrichtung einer planen Fläche eines zylindrischen Teils in bezug auf eine Symmetrieachse des Teils vorgeschlagen, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst:

– Aufbringen der Fläche des Teils auf eine feststehende Trägerebene derart, dass die Symmetrieachse im wesentlichen durch einen feststehenden Bezugspunkt der Trägerebene hindurchgeht, und
– optisches Bestimmen auf mindestens einer Messebene, die durch den Bezugspunkt hindurchgeht und die zu der Trägerebene senkrecht ist, eines Fehlers der senkrechten Ausrichtung mindestens einer Generatrix des in der Messebene enthaltenen Teils in bezug auf die Fläche, indem auf zwei unterschiedlichen Höhen des Teils entlang von dessen Symmetrieachse der Abstand, welcher jede Generatrix von einer feststehenden Bezugsgerade hat, die senkrecht zur Trägerebene ist und in der Messebene enthalten ist, optisch gemessen wird, und anschließend die Differenz zwischen den auf jeder der beiden Höhen gemessenen Abständen berechnet wird.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden die Fehler der senkrechten Ausrichtung der beiden Generatrizen des Teils, die in der Messebene enthalten sind, optisch bestimmt. Bei dieser bevorzugten Ausführungsform werden auch die Fehler der senkrechten Ausrichtung in zwei zueinander senkrechten Messebenen optisch bestimmt.
In diesem Fall wird vorteilhafterweise ein maximaler Fehler der senkrechten Ausrichtung X_max berechnet, indem die Beziehung Xmax = √X1² + X22 angewandt wird, wobei X2 und X2 jeweils die größten Fehler der senkrechten Ausrichtung der beiden Generatrizen in jeder der beiden Messebenen darstellen.
Vorteilhafterweise werden gleichzeitig die Abstände auf jeder der beiden Höhen mittels mindestens einem Paar von Mikrometern mit Laserabtastung gemessen, die mit zur Messebene parallelen Emissionsspalten versehen sind, wobei die Spalte Laserstrahlbündel emittieren, welche eine Bezugsachse senkrecht zur Trägerebene schneiden und den Bezugspunkt auf jeder der genannten Höhen durchlaufen.
Wenn die Messungen in zwei zueinander senkrechten Messebenen durchgeführt werden, werden dabei gleichzeitig die Abstände in den beiden Messebenen mittels zweier Paare von Mikrometern mit Laserabtastung gemessen.
Jedes der eingesetzten Mikrometer mit Laserabtastung umfasst vorteilhafterweise einen Sender und einen Empfänger, die sich auf beiden Seiten des Teils befinden. Der verwendete Sender ist mit dem Emissionsspalt versehen, und muss in einem Abstand von 60 ± 2 mm von der Bezugsachse angeordnet sein. Der Empfänger ist auf den Sender ausgerichtet und in einem Abstand von etwa 95 mm von dieser Achse angeordnet.
Damit der Abstand zwischen diesen beiden Messebenen mit der kleinsten Länge der zu kontrollierenden Teile trotz der Platzeinnahme der Mikrometer kompatibel ist, werden vorteilhafterweise die beiden Mikrometer jedes Mikrometerpaars derart angeordnet, dass die über ihre Sendespalte emittierten Laserstrahlbündel jeweils parallel zu der Trägerebene sind und in Bezug auf diese Ebene geneigt sind.
Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird auf der Trägerebene für jedes Mikrometerpaar neben dem Teil und dem Abstand zu diesem mindestens ein Bezugsstab angebracht, von dem eine dem Teil zugewandte und in der Messebene gelegene Generatrix die Bezugsgerade verkörpert. Genauer gesagt wird vorteilhafterweise jeder Bezugsstab im gleichen Abstand von dem Sender wie die Bezugsachse angebracht.
Um eine gute Reproduzierbarkeit der Messungen zu gewährleisten, wird die Trägerebene vorteilhafterweise von drei Auflagezonen gebildet, die regelmäßig um den Bezugspunkt herum verteilt sind.
In einer bevorzugten Anwendung der Erfindung sind die überprüften zylindrischen Teile nukleare Brennstofftabletten.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Im folgenden wird anhand eines nicht einschränkenden Beispiels eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben, in denen zeigen:
1 eine perspektivische Ansicht, die schematisch die Steuerung der senkrechten Ausrichtung einer nuklearen Brennstofftablette durch das Verfahren gemäß der Erfindung darstellt,
2 eine schematische Draufsicht zur Darstellung des Messprinzips,
3 eine Seitenansicht in vergrößertem Maßstab zur Darstellung der von dem Verfahren gemäß der Erfindung im Fall eines absichtlich übertriebenen Fehlers der senkrechten Ausrichtung, ausgeführten Messungen und Berechnungen, und
4 eine perspektivische Ansicht, die eine bevorzugte Ausführungsform der Trägerebene darstellt, auf die die zu steuernde bzw. zu kontrollierende Tablette plaziert ist.
Detaillierte Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
Gemäß der Erfindung, und wie die 1 bis 4 darstellen, wird die Steuerung der senkrechten Ausrichtung von zylindrischen Teilen wie z.B. der nuklearen Brennstofftabletten 10 anhand optischer Messungen durchgeführt, welche den erforderlichen Genauigkeitsanforderungen genügen.
Genauer gesagt werden in der dargestellten bevorzugten Ausführungsform die Messungen durch vier Mikrometer mit Laserabtastung durchgeführt. Diese vier Mikrometer können insbesondere Mikrometer vom Typ LS 3033 SO der Firma KEYENCE sein.
Jedes der Mikrometer umfasst einen Sender, der ein Laserstrahlbündel über einen Horizontalspalt emittiert, und einen genau auf der Achse des entsprechenden Senders gelegenen Empfänger.
Außerdem sind die Mikrometer paarweise gruppiert, so dass sie zwei Mikrometerpaare bilden, die in zwei zueinander senkrechten Vertikalebenen gelegen sind.
Genauer gesagt, und wie schematisch in 1 dargestellt ist, umfasst ein erstes Mikrometerpaar ein erstes Mikrometer A1 mit einer horizontalen Achse OA1 sowie ein zweites Mikrometer A2 mit einer geneigten Achse OA2. Das erste Mikrometer A1 wird durch einen Sender EA1 und einen Empfänger RA1 gebildet. Das zweite Mikrometer A2 wird durch einen Sender EA2 und durch einen Empfänger RA2 gebildet. Die jeweiligen Achsen OA1 und OA2 dieser beiden Mikrometer A1 und A2 sind in einer ersten Vertikalebene P enthalten. In 1 bezeichnen die Bezugszeichen FA1 und FA2 die jeweiligen Emissionsspalte der Sender EA1 und EA2, über die die planen Laserstrahlbündel der Mikrometer A1 und A2 austreten. Das von dem Spalt FA1 des Senders EA1 emittierte Laserstrahlbündel NA1 ist in 2 dargestellt.
Das zweite Mikrometerpaar umfasst ein erstes Mikrometer B1 mit horizontaler Achse OB1 sowie ein zweites Mikrometer E2 mit geneigter Achse OB2. Das erste Mikrometer B1 wird durch einen Sender EB1 und durch einen Empfänger RB1 verkörpert. Das zweite Mikrometer B2 wird durch einen Sender EB2 und durch einen Empfänger RB2 verkörpert. Die Achsen OB1 und OB2 sind in einer zweiten Vertikalebene P' enthalten, die senkrecht zu dem die Achse OA1 und OA2 des ersten Mikrometerpaars A1 und A2 enthaltenden Ebene P sind. In 1 bezeichnen die Bezugszeichen FB1 und FB2 die Emissionsspalte, über die die planen Laserstrahlbündel der Mikrometer B1 und B2 jeweils aus den Sendern EB1 und EB2 austreten. Das über den Spalt FB1 des Senders EB1 austretende Laserstrahlbündel ist bei NB1 in 2 dargestellt.
Wie ebenfalls in 1 dargestellt ist, schneiden sich die Ebenen P und P', in denen sich jedes der Mikrometerpaare A1, A2 sowie B1, B2 befindet, an einer vertikalen Bezugsachse XX'. Die Mikrometer und folglich die Bezugsachse XX' nehmen feste Stellen ein.
Übrigens sind die Achsen OA1 und OB1 der Mikrometer A1 und B1 auf der gleichen Ebene angeordnet, so dass sie sich an einem unteren feststehenden Punkt PB der Bezugsachse XX' schneiden.
Auf vergleichbare Weise sind die geneigten Achsen OA2 und OB2 der Mikrometer A2 und B2 derart angeordnet, dass sie sich an einem oberen feststehenden Punkt PH der Bezugsachse XX' schneiden.
Der Abstand, welcher die Punkte PB und PH voneinander trennt, ist so gewählt, dass er wesentlich unter der Länge der kürzesten zylindrischen Tablette 10, die kontrolliert werden soll, liegt.
Wie auch in 1 dargestellt ist, umfasst die Kontroll- bzw. Bezugsinstallation außerdem einen feststehenden Träger S, der gemäß der vertikalen Bezugsachse XX' unterhalb des unteren Punkts PB angeordnet ist. An seinem oberen Ende bildet der Träger S eine horizontale Trägerebene PS, die sich in einem geringen Abstand unterhalb des unteren Schnittpunkts PB der Achsen OA1 und OB1 befindet. Die Trägerebene PS ist dazu vorgesehen, eine zu kontrollierende Tablette 10 aufzunehmen. Genauer gesagt wird die Tablette 10 auf die Trägerebene PS mit einer ihrer kreisförmigen flachen Seiten derart aufgebracht, dass ihre Symmetrieachse YY' (3) annähernd mit der vertikalen Bezugsachse XX' koinzidiert. Der Schnittpunkt der Trägerebene PS mit der Achse XX' wird als "Bezugspunkt" bezeichnet und durch das Bezugssymbol PR in 3 gekennzeichnet.
Wie in 4 dargestellt ist, kann die Trägerebene PS des feststehenden Trägers S von drei regelmäßig um den Bezugspunkt PR herum verteilten Auflagezonen ZA gebildet sein. Diese Auflagezonen ZA können insbesondere durch maschinelle Bearbeitung der oberen planen Fläche des feststehenden Trägers S erhalten werden, beispielsweise indem in diese Fläche eine zentrale Ausnehmung und drei periphere Ausnehmungen eingearbeitet werden.
Um die Installation abzuschließen, ist in den 1 und 2 zu erkennen, dass der feststehende Träger S auch zwei zylindrische und vertikale Bezugsstäbe T und T' trägt, deren Achsen jeweils in den Ebenen P' und P gelegen sind. Die beiden Bezugsstäbe T und T' sind in gleichem Abstand von der vertikalen Bezugsachse XX' angeordnet. Dieser Abstand ist größer als der Radius der zu kontrollierenden Pastillen bzw. Tabletten 10, so dass die Tablette 10 nicht in Kontakt mit den Stäben steht. Hingegen ist der Abstand, welcher die Bezugsstäbe T und T' von der Bezugsachse XX' trennt, kleiner als die Hälfte der Breite der Laserstrahlbündel jedes der Mikrometer, so dass der Bezugsstab T sich in der Durchlaufbahn der von den Sendern EA1 und EA2 emittierten Laserstrahlbündel befindet, und der Bezugsstab T' sich in der Durchlaufbahn der von den Sendern EB1 und EB2 ausgehenden Laserstrahlbündel befindet.
Außerdem, und wie insbesondere in 2 gezeigt ist, ist der Durchmesser der Bezugsstäbe T und T' ausreichend groß, damit der Stab T geringfügig über die von den Sendern EA1 und EA2 ausgehenden Laserstrahlbündel hinaussteht, und damit der Stab T' geringfügig über die von den Sendern EB1 und EB2 ausgehenden Laserstrahlbündel hinaussteht. Im einzelnen kann ein Überstand von 1 mm jedes der Stäbe T und T' in bezug auf die entsprechenden Laserstrahlbündel vorgesehen sein. Dieser Überstand ermöglicht es, Randwirkungen (effets de bordure) weitgehend zu begrenzen.
Um eine optimale Messgenauigkeit zu gewährleisten, ist jeder der Sender EA1 und EB1 in einem Abstand von 60 ± 2 mm von dem unteren Schnittpunkt PB seiner jeweiligen Achse OA1, OB1 mit der vertikalen Bezugsachse XX' angeordnet. Desgleichen ist jeder der Sender EA2 und EB2 in einem Abstand von 60 ± 2 mm von dem oberen Schnittpunkt PH seiner jeweiligen Achse OA2, OB2 mit der vertikalen Bezugsachse XX' angeordnet.
Übrigens ist jeder der Empfänger RA1 und RB1 in einem Abstand von etwa 95 mm vom unteren Punkt PB angeordnet, und jeder der Empfänger RA2 und RB2 ist in einem Abstand von etwa 95 mm vom oberen Punkt PH angeordnet.
Die Anordnung des Bezugsstabs T in der Ebene P' ermöglicht es, diesen Stab im wesentlichen im gleichen Abstand von den Sendern EA1 und EA2 wie die kontrollierte Tablette 10 anzuordnen, wobei vermieden wird, die von dem zweiten Mikrometerpaar B1 und B2 durchgeführten Messungen zu stören.
Auf vergleichbare Weise ermöglicht es die Anbringung der Bezugsstange bzw. des Bezugsstabs T' in der Ebene P, diesen Stab T' im wesentlichen im gleichen Abstand von den Sendern EB1 und EB2 wie die zu kontrollierende Tablette 10 anzuordnen, ohne die von dem ersten Mikrometerpaar A1 und A2 durchgeführten Messungen zu stören.
Bei dieser Anordnung, die soeben beschrieben wurde und die aus der folgenden Beschreibung verständlicher hervorgeht, bildet die Ebene P' die Messebene für die Mikrometer A1 und A2, und die Ebene P bildet die Messebene für die Mikrometer B1 und B2. Die Spalte FA1 und FA2 zum Senden der Laserstrahlbündel des ersten Paars von Mikrometern A1 und A2 sind parallel zur Messebene P'. Auf ähnliche Weise sind die Sendespalte FB1 und FB2, über die die Laserstrahlbündel aus dem zweiten Paar von Mikrometern B1 und B2 austreten, parallel zur Messebene P.
Das Steuer- bzw. Kontrollverfahren, das diese Installation einsetzt, sowie eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung veranschaulicht, werden im folgenden beschrieben.
Wenn die senkrechte Ausrichtung bzw. die Lotgenauigkeit eines zylindrischen Teils, z.B. einer Kernbrennstofftablette 10, kontrolliert werden soll, wird eine kreisförmige ebene Fläche dieser Tablette 10 auf die Trägerebene PS derart aufgebracht, dass die Symmetrieachse YY' der Tablette in etwa mit der Vertikalachse XX' koinzidiert. Die Symmetrieachse der Tablette 10 verläuft hierbei im wesentlichen durch den Bezugspunkt PR der Trägerebene PS, wie 3 darstellt. Es ist anzumerken, dass die Wiederholbarkeit der Anordnung der Pastille bzw. Tablette 10 auf der Trägerebene PS besonders gut ist, wenn dieser Trägerebene die in 4 dargestellte Geometrie gegeben wird.
Wenn die Installation in einem Handschuhfach angebracht ist, wie dies die Kontrolle von Kernbrennstofftabletten auferlegt, kann die Aufbringung der Tablette 10 auf die Trägerebene PS durch eine Roboterzange vorgenommen werden. Diese Aufbringung stellt kein besonderes Problem, da die Kontrolle durch optische Messungen vorgenommen wird, welche es ermöglichen, den über der Trägerebene PS befindlichen Raum vollständig freizulegen.
Wenn die Tablette 10 auf der Trägerebene PS ruht, werden die vier Mikrometer A1, A2, B1 und B2 gleichzeitig eingesetzt, um die Messungen vorzunehmen, die im folgenden unter Bezugnahme auf die 2 und 3 beschrieben werden.
Wie in 2 gezeigt ist, in der nur die Mikrometer A1 und B1 erscheinen, projiziert das Laserstrahlbündel NA1, NB1, das von dem Sender jedes Mikrometers erzeugt wird, auf seinen Empfänger die Schatten in wahrer Größe, d.h. im Maßstab 1 der Tablette 10 und des Stabs T, T', die in der Messebene des betreffenden Mikrometers gelegen sind.
Wie insbesondere in 3 dargestellt ist, ist es so möglich, auf den Höhen des unteren Punkts PB und des oberen Punkts PH die horizontalen Abstände zwischen den beiden Generatrizen der in der Messebene gelegenen Tablette 10 und der dieser Tablette zugewandten Generatrix des in der Messebene gelegenen Bezugsstabs T, T' zu messen. Diese letztere Generatrix wird durch das Bezugssymbol G für den Stab T und durch das Bezugssymbol G' für den Stab T' bezeichnet. Sie bildet eine Bezugsgerade in jeder der Messebenen P und P'.
So ermöglicht das Mikrometer A1 in der Messebene T' die Messung des Abstandes XB1, der die Bezugsgerade G der dem Stab T nächstgelegenen Generatrix G1 von der Tablette 10 trennt. Das Mikrometer A1 misst in dieser Ebene P' auch den Abstand X'B1, welcher die Bezugsgerade G der von dem Stab T am weitesten entfernten Generatrix G'1 von der Tablette 10 trennt. Die Abstände XB1 und X'B1 werden auf Höhe des unteren Punktes PB gemessen.
In der gleichen Messebene P', welche der Ebene der 3 entspricht, misst das Mikrometer A2 auf Höhe des oberen Punktes PH den Abstand XH1, welcher die Bezugsgerade G der Generatrix G1 von der Tablette 10 trennt, sowie den Abstand X'H1, welcher die Bezugsgerade G der Generatrix G'1 von der Tablette 10 trennt.
In der zur Messebene P' senkrechten vertikalen Messebene P führen die Mikrometer B1 und B2 vergleichbare Messungen jeweils auf Höhe des unteren Punktes PB und auf Höhe des oberen Punktes PH aus. Genauer gesagt misst das Mikrometer B1 auf Höhe des unteren Punktes PB die Abstände XB2 und X'B2, welche die Bezugsgerade G' jeweils von den Generatrizen G2 und G'2 der in der Ebene P gelegenen Tablette 10 trennt. Desgleichen misst das Mikrometer B2 auf Höhe des oberen Punktes PH die Abstände XH2 und X'H2, welche die Bezugsgerade G' jeweils von den Generatrizen G2 und G'2 der Tablette 10 trennt.
Wie in 3 deutlich dargestellt ist, führt eine fehlerhafte senkrechte Ausrichtung der Tablette 10 zu Unterschieden zwischen den vergleichbaren Abständen, die auf Höhe des unteren Punktes PB und auf Höhe des oberen Punktes PH gemessen werden.
So ergibt eine mangelnde bzw. fehlerhafte senkrechte Ausrichtung der Tablette bzw. Tablette 10 in der Ebene P' einen Unterschied x1 zwischen den jeweils von den Mikrometern A1 und A2 gemessenen Abständen XB1 und XH1. Die gleiche mangelhafte senkrechte Ausrichtung ergibt auch einen Unterschied x'1 zwischen den von den gleichen Mikrometern gemessenen Abständen X'B1 und X'H1.
In der zur vorhergehenden Messebene senkrechten Messebene P ergibt eine mangelnde senkrechte Ausrichtung der Tablette 10 desgleichen einen Unterschied x2 zwischen den jeweils von den Mikrometern B1 und B2 gemessenen Abständen XB2 und XH2, sowie einen Unterschied x'2 zwischen den von den gleichen Mikrometern gemessenen Abständen X'B2 und X'H2.
Die Werte bzw. Größen dieser vier Unterschiede x1, x'1, x2 und x'2 werden anhand von gleichzeitig von den vier Mikrometern gemessenen Abständen berechnet. Diese Berechnung kann insbesondere von einem zu der vorher beschriebenen Installation gehörigen Rechner (nicht dargestellt) durchgeführt werden.
Anschließend wird ein theoretischer maximaler Fehler an senkrechter Ausrichtung X_max berechnet, indem die folgende Beziehung angewandt wird: Xmax = √X1² + X22 wobei X1 die größte der vorher berechneten Differenzen x1 und x'1 und X2 die größte der vorher berechneten Differenzen x2 und x'2 darstellt.
Man kann nachweisen, dass die vorangehende Beziehung unabhängig von den Messebenen P und P' gültig ist, unter der Bedingung, dass der Maximalwert X_max sehr klein im Verhältnis zum Durchmesser der Tablette bleibt. Diese Bedingung wird immer eingehalten, da der maximale Fehler an senkrechter Ausrichtung der Tabletten 10 150 μm nicht überschreiten darf, während der Durchmesser der Tabletten zwischen 8 mm und 10 mm liegt.
Das erfindungsgemäße Verfahren, von der eine bevorzugte Ausführungsform beschrieben wurde, liefert eine Messgenauigkeit über 8 μm, d.h. wesentlich höher als diejenige von existierenden Verfahren.
Außerdem ermöglicht die vorgeschlagene Messtechnik ohne irgendeine Anpassung die Steuerung von zylindrischen Teilen verschiedener Längen, da der obere Punkt PH, an dem die Messungen vorgenommen werden, vorab so festgelegt wird, dass er sich innerhalb der kürzesten zu kontrollierenden Teile befindet.
Auf ähnliche Weise ist es möglich, ohne Anpassung Teile unterschiedlicher Durchmesser wie z.B. Tabletten, deren Durchmesser von 8,05 mm bis 10,35 mm variiert, zu kontrollieren.
Außerdem gestattet das Verfahren gemäß der Erfindung, die zeitliche Stabilität der Messungen zu garantieren, einschließlich bei Schwankungen des Lichts, der Verunreinigung durch Staub und der Leuchtkraft. Das Vorhandensein von Bezugsstäben gestattet es, insbesondere die Stabilität der Messungen zu gewährleisten.
Schließlich ist die vorgeschlagene Technik leicht im Innern eines Handschuhfachs einsetzbar, was ihre mühelose Anwendung bei der Kontrolle von Tabletten von Kernbrennstoff gestattet.
Es ist anzumerken, dass das Verfahren gemäß der Erfindung in bezug auf die vorher beschriebene bevorzugte Ausführungsform vereinfacht werden kann. So ist es möglich, statt zwei Messungen an gegenüberliegenden Generatrizen des Teils in jeder Messebene vorzunehmen, nur eine einzige Messung auszuführen, und zwar nach wie vor auf Höhen der oberen und unteren Punkte zwischen der Bezugsgeraden und einer der Generatrizen des Teils. Desgleichen können, statt in zwei zueinander senkrechten Bezugsebenen vorgenommen zu werden, die Messungen auf eine einzige dieser Ebenen beschränkt sein, was dazu führt, dass eines der Mikrometerpaare sowie den entsprechenden Bezugsstab wegfallen kann. Außerdem kann jede der für die Messungen angewandten Bezugsgeraden, statt von einer Generatrix G oder G' eines Bezugsstabs T oder T' gebildet zu sein, auf irgendeine andere Weise hergestellt sein, ohne den Rahmen der Erfindung zu überschreiten. Schließlich ist anzumerken, dass die beschriebene horizontale Ausrichtung der Trägerebene PS nicht obligatorisch ist, sofern ein enger Kontakt zwischen der kreisförmigen Fläche des Teils und dieser Trägerebene durch ein mechanisches, pneumatisches oder anderes Mittel sichergestellt ist. Die Ausrichtungen der Laser-Mikrometer werden hierbei entsprechend modifiziert.

Claims

Verfahren zum Steuern der senkrechten Ausrichtung einer flachen Fläche eines zylindrischen Teils (10) in Bezug auf eine Symmetrieachse (YY') des Teils, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst, bestehend im: – Aufbringen der Fläche des Teils (10) auf eine feststehende Trägerebene (PS) derart, dass die Symmetrieachse (YY') im wesentlichen durch einen feststehenden Bezugspunkt (PR) der Trägerebene hindurchgeht, und – optisches Bestimmen auf mindestens einer Messebene (P, P'), die durch den Bezugspunkt (PR) hindurchgeht und zu der Trägerebene (PS) senkrecht ist, eines Fehlers der senkrechten Ausrichtung (x1, x'1; x2, x'2) mindestens einer Generatrix (G1, G'1; G2, G'2) des in der Messebene enthaltenen Teils in Bezug auf die Fläche, indem auf zwei unterschiedlichen Höhen des Teils (10) entlang dessen Symmetrieachse (YY') der Abstand, welcher jede Generatrix (G1, G'1; G2, G'2) von einer feststehenden Bezugsgeraden (G; G') trennt, die senkrecht zur Trägerebene (PS) ist und in der Messebene (P', P) enthalten ist, optisch gemessen wird, und anschließend die Differenz (x1, x'1; x2, x'2) zwischen den auf jeder der beiden Höhen gemessenen Abständen berechnet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Fehler der senkrechten Ausrichtung der beiden Generatrizen (G1, G'1; G2, G'2) des Teils (10), die in der Messebene (P', P) enhalten sind, bestimmt werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, wobei die Fehler der senkrechten Ausrichtung in zwei zueinander senkrechten Messebenen (P', P) bestimmt werden.
Verfahren nach den kombinierten Ansprüchen 2 und 3, wobei ein maximaler Fehler der senkrechten Ausrichtung X_max berechnet wird, indem die Beziehung: Xmax = √X1² + X22,angewandt wird, wobei X1 und X2 jeweils die größten Fehler der senkrechten Ausrichtung (x1, x'1; x2, x'2) der beiden Generatrizen in jeder der beiden Messebenen (P'1, P) darstellen.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei gleichzeitig die Abstände auf jeder der beiden Höhen mittels mindestens einem Paar von Mikrometern (A1, A2; B1, B2) mit Laserabtastung gemessen werden, die mit zur Messebene (P', P) parallelen Emissionsspalten (FA1, FA2; FB1, FB2) versehen sind, wobei die Spalte Laserstrahlbündel emittieren, welche eine Bezugsachse (XX') senkrecht zur Trägerebene (PS) schneiden und den Bezugspunkt (PR) auf jeder der genannten Höhen durchlaufen.
Verfahren nach Anspruch 5 in Kombination mit einem der Ansprüche 3 oder 4, wobei die Abstände in den beiden Messebenen (P' P) mittels zweier Paare von Mikrometern (A1, A2'; B1, B2) mit Laserabtastung gleichzeitig gemessen werden.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 oder 6, wobei Mikrometer (A1, A2; B1, B2) mit Laserabtastung verwendet werden, die jeweils einen Sender (EA1, EA2; EB1, EB2) und einen Empfänger (RA1, RA2; RB1, RB2) umfassen, welche sich auf beiden Seiten des Teils (10) befinden, wobei der Sender mit einem Emissionsspalt versehen ist und in einem Abstand von 60 ± 2 mm von der Bezugsachse (XX') angeordnet ist, und der Empfänger mit dem Sender ausgerichtet ist und in einem Abstand von etwa 95 mm von der Bezugsachse angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, wobei die von den Emissionsspalten der beiden Mikrometer jedes Paars emittierten Laserstrahlbündel jeweils parallel zur Trägerebene (PS) und in Bezug auf diese geneigt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei in der Trägerebene (PS) neben dem Teil (10) und im Abstand zu diesem mindestens ein Bezugsstab (T, T') angebracht wird, von dem eine dem Teil zugewandte und in der Messebene gelegene Generatrix (G, G') die Bezugsgerade verkörpert.
Verfahren nach den kombinierten Ansprüchen 7 und 9, wobei jeder Bezugsstab (T, T') im wesentlichen im gleichen Abstand von dem Sender wie die Bezugsachse (XX') angebracht wird.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das Teil (10) auf eine Trägerebene (PS) aufgebracht wird, die von drei Auflagezonen (ZA) gebildet wird, die um den Bezugspunkt (PR) herum regelmäßig verteilt sind.
Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei das gesteuerte Teil eine Kernbrennstofftablette (10) ist.