DE9116444U1 - Meßtisch zur Welligkeitsmessung - Google Patents

Description

Jödecke Controls GmbH
Provinzialstraße 88-90
5216 Niederkassel 5

Meßtisch zur Welligkeitsmessung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft einen Meßtisch

zum Planheits- bzw. Welligkeitmessen eines Bahn- oder Folienabschnittes aus gewalztem Metall oder extrudiertem Kunststoff.

Derartige Bahnen müssen für bestimmte. Verwendungszwecke mit hoher Planheit bereitgestellt werden, beispielsweise gilt dies für Aluminiumfolien zur Verwendung in der Lithotechnik. Beim Produktionsprozeß, insbesondere beim Beschneiden der Kanten und beim Aufwickeln auf Coils besteht jedoch die Gefahr, daß je nach Art der Folie und der Prozeßführung im Kantenbereich oder auch im Mittenbereich Welligkeiten auftreten, die die gewünschte Funktion behindern.

Daneben sollen derartige Bahnen oder Folien in der dem Abnehmer zugesicherten Breite geliefert werden, wobei es im Interesse des Herstellers liegt, keine Mehrmengen infolge ungenauer Toleranzen abzugeben.

Für die Planheit bzw. Welligkeit sind bestimmte Definitionen gegeben, wobei unmittelbar kennzeichnende Werte zum einen die größte Wellenhöhe und zum anderen die Zahl der Wellen pro Längeneinheit sind. Hieraus können weitere kennzeichnende Werte rechnerisch abgeleitet werden.

Nach dem Stand der Technik ist es üblich, einen zu vermessenden Bahnabschnitt auf einen Meßtisch aufzulegen, an den seitlichen Kanten unter die erkennbaren Wellenberge Meßkeile nach Art von Fühlerlehren unterzuschieben, bzw. im Bahnmittenbereich derartige gestufte Meßkeile auf Wellentäler zu setzen und die Wellenhöhe anhand eines aufgelegten, die Wellenberge tangierenden Meßlineals zu ermitteln. Die Messung der Bahnbreite erfolgt bei dieser Methode manuell mit einem Maßstab. Die Art der Messung unterliegt subjektiven Einflüssen. Das Aufsetzen der Keile auf die Wellenformationen verfälscht die Messung.

Für andere Anwendungszwecke ist bereits ein Meßtisch bekannt, der einen sich quer über die Tischplatte erstreckenden Meßbalken, der doppelt schienengeführt längs über die Tischplatte verfahrbar ist und an dem eine Mehrzahl von Meßköpfen in gleichmäßigem Abstand zur berührungslosen vertikalen Abstandsmessung angeordnet sind, aufweist. Ein notwendiger Mindestabstand der Meßköpfe allein aufgrund ihrer Eigenmaße verhindert eine freie Wahl der Lage der Meßspuren und die Auswahl eng aneinanderliegender Meßspuren. Bei einer abweichenden Breite oder bei einer seitlichen Fehllage des Folienabschnittes werden hierbei bezüglich der besonders signifikanten Messungen im Kantenbereich, wo die Wellen am größten sind, Fehlmessungen erfolgen, die dementsprechend zu einer Fehlbeurteilung der Qualität führen. Die Breitenmessung ist hierbei nicht automatisch möglich und muß wie oben manuell mittels eines Maßstabes erfolgen.

Hiervon ausgehend liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, einen Meßtisch.; bereitzustellen, d er verbesserte Meßergebnisse liefert, Fehlmessungen auf-

grund von Breitenabweichungen oder Fehllagen ausschließt
und mit dem alle gewünschten Meßwerte mechanisiert ermittelt werden können. Dazu schlägt die Erfindung einen
Meßtisch mit den Merkmalen des Anspruchs 1 vor.

Mit diesem Meßtisch läßt sich ein Verfahren zum Welligkeits- bzw. Planheitsmessen eines Bahn- oder Folienabschnittes der genannten Art ausüben, bei dem

der Meßtisch mit dem Meßkopf in seiner Welligkeit eingemessen wird, über seitliche Kantenpositionserfassung durch zumindest eine Messung in Querrichtung die Lage des Folienabschnittes auf dem Meßtisch ermittelt wird und im Bereich des Folienabschnittes in Längsrichtung mehrere Messungen durchgeführt und die Welligkeitswerte unter Berücksichtigung der ermittelten Meßtischwelligkeit berechnet werden.

Ein erster wesentlicher Beitrag zur Verbesserung der Meßwerte liegt hierbei in der Eichmessung des Meßtisches selber, die nur in größeren zeitlichen Abständen durchzuführen ist, wobei die ermittelten Meßwerte in einem Datenspeicher abgelegt werden. Bei einer gängigen Fertigungsgenauigkeit einer gefrästen Graugußtischplatte von +, 0,3 mm und einer Erfassung und Bewertung von Wellen über 0,5 mm Höhe ist dies für eine fehlerfreie Bewertung erforderlich, da hiernach Ungenauigkeiten im Toleranzfeld des Tisches bereits als Welligkeit einer eben aufliegenden Folie angesehen werden würden. Derartige Eichmessungen sind nur von Zeit zu Zeit zu wiederholen, um alterungs- und verschleißabhängige Veränderungen an der Vorrichtung zu erfassen und gegebenenfalls bei den Meßergebnissen berücksichtigt werden zu können. Eine derartige Eichmessung wird in einem engen Raster von Meßpunkten durchgefUhrt, beispielsweise im Zentimeterabstand, um

unabhängig von der Zahl und Lage der späteren Messungen der Bahn in Längsrichtung Korrekturwerte für alle Messungen zur Verfügung zu halten.

Ein zweiter gleichfalls bedeutender Beitrag zur Verbesserung des Meßergebnisses liegt darin, daß eine Messung der Kantenpositionen des Folienabschnittes erfolgt, um zum einen hieraus unmittelbar die Bahnbreite als zu überwachende Größe zu ermitteln und zum anderen die in Längsrichtung erfolgenden Welligkeitsmessungen in einem richtigen Abstand zur Bahnkante, z. B. im Abstand von 1 mm durchführen zu können. Selbst wenn die Folienbahn an einer seitlichen Anschlagkante korrekt angelegt ist und der richtige Kantenabstand für die Messung hier leicht einzustellen ist, ist auf diese Weise auch die Messung an der gegenüberliegenden Kante mit dem richtigen Kantenabstand unabhängig von der gegebenenfalls variierenden Bahnbreite der Bahnen möglich. Nach diesem Verfahrensschritt sind auch Korrekturen von Fehllagen der Bahnkante bezüglich der Anschlagkante möglich, sofern nicht deutliche Schräglagen zur Tischlängsachse vorkommen. Wenn die "

Kantenpositionserfassung jedoch am vorderen und am hinteren Ende des Folienabschnittes erfolgt, was gleichfalls möglich ist, wären auch solche Schräglagen erfaßbar und über eine Fehlermeldung anzuzeigen. Da die Erfassung der Kantenlage durch die Messungen in Querrichtung den Welligkeitsmessungen in Längsrichtung jeweils vorausgehen, wäre der Meßvorgang hier abzubrechen und die Lage bezüglich der Anschlagkante zu korrigieren.

Werden zwei Anschlagkanten vorgesehen, können aufgrund der Festlegung der Meßspuren von der Kantenposition aus gleichzeitig Messungen an zwei schmaleren Bahnen ohne

Unterbrechung der Meßvorgänge durchgeführt werden, indem jeweils eine Bahn mit ihrer äußeren Bahnkante an eine der Anschlagkanten angelegt wird.

Darüber hinaus kann in

Abhängigkeit von der mit dem vorangehenden Verfahrensschritt zugleich rechnerisch zu ermittelnden Bahnbreite die Anzahl der Meßspuren in Längsrichtung automatisch vorgegeben werden, die bei schmaleren Bahnen außer den beiden Kantenmessungen mit vorgegebenen Kantenabstand eine einzige mittlere Meßspur umfassen, während bei breiteren Bahnen über 900 mm Breite zwischen den beiden Kantenspuren drei weitere Spuren mit untereinander gleichem Abstand gemessen und unter Berücksichtigung der Welligkeitswerte des Meßtisches korrigiert und abgespeichert werden. Die Speicherwerte lassen sich in analogen Meßschrieben ausdrucken oder bei einer Erfassung einer höheren Anzahl von beispielsweise 10 bis 25 Meßspuren graphisch in sogenannter 2 1/2 D-Darstellung als Höhenfläche darstellen.

Je nach den Anforderungen des Anwendens können die Messungen an den Bahnen auch mit besonders eng gelegten Meßspuren im 1 cm-Abstand über die ganze Bahnbreite erfolgen oder sich auf als Signifikat bekannte Bahnabschnitte beschränken.

- Mittels

eines Prozeßrechnersv^ei der Berechnung ein Glättungsalgorithmus zur Unterdrückung von kleinsten Wellen, insbesondere solchen unter 0,5 mm Höhe verwendet. Mit weiteren Algorithmen kann die maximale Wellenhöhe, die mittlere Wellenzahl pro Längeneinheit und die Welligkeit W in Prozent nach der Formel W = h / 1 X 100, wobei h die maximale

Wellenhöhe und 1 der Abstand von der höchsten Welle bis zur nächsten, die zumindest h/2 hat, bedeutet, errechnet werden. Nach entsprechendem Algorithmus kann weiterhin der sogenannte Flatness-Index berechnet werden.

Wird der Prozeßrechner mit einer Datenverarbeitungsanlage mit größerer Speicherkapazität verbunden, ist es möglich, dort sämtliche Meßdaten über längere Zeiträume zu speichern oder auf Datenspeicher auszulagern. Hiermit entsteht die Möglichkeit zu langfristiger Dokumentation einer Fertigung und statischen Auswertungen. Wenn hierbei zu bestimmten Meßdatensätzen die Meßprozedur wiederaufrufbar abgelegt ist, können Vergleichsmessungen zum Beispiel im Fall von Reklamation bezüglich vor der Auslieferung bereits gemessener Produkte durchgeführt werden.

Zur Erleichterung beim Ausrichten des Folienabschnittes ist vorzugsweise eine auf die Platte aufgesetzte Anschlagkante in Längsrichtung parallel zu einer Tischkante vorgesehen.

Hierbei ist es möglich, ohne die korrekte Auflage des Folienabschnittes auf der Tischplatte zu beeinträchtigen, ein einwandfreies Signal über die Kantenlage des Folienabschnittes zu erhalten, indem ein Abfahren der Nut durch den Meßkopf an der Kante ein deutliches Sprungsignal erzeugt. Über die Erzeugung eines entsprechenden Sprungsignals an der gegenüberliegenden Seitenkante und die Meßwerte des Positions- oder Wegaufnehmers . für die Lage des Meßkopfes gegenüber der Längsrichtung des Meßbalkens ist somit unmittelbar auch die Bahnbreite zu errechnen. Sofern nur dieser Wert von Interesse ist, kann der Meßvorgang hiernach bereits abgebrochen und der Meßkopf in eine Nullposition, vorzugsweise in einen Eckbereich der Tischplatte, zurückgefahren werden.

In vorgegebenem exaktem Abstand zu den beiden Kantenpositionen werden anschließend zumindest die beiden Meßspuren längs der Kanten abgefahren. Die abgefahrenen Spuren sollten zur Vermeidung von Fehlern infolge eines Einbeziehens des sogenannten Coilsets in die Messung kürzer sein als der zur Verfügung stehende oder ausgewählte Folienabschnitt in Längsrichtung.

Zur weiteren Verbesserung der Meßgenauigkeit ist es in bevorzugter Ausgestaltung vorgesehen, die Tischplatte mit einem Raster von Durchgangsbohrungen zu versehen, wodurch Lufteinschlüsse unter dem Folienabschnitt, die zu einer Verfälschung des Meßergebnisses führen könnten, vermieden

werden. Nach dem Auflegen des Folienabschnittes ist vor der Messung ein gewisser Zeitabstand zu wahren, beispielsweise 30 Sekunden, damit eingeschlossene Luft durch den Tisch abziehen kann, bevor mit der Messung begonnen wird.

Für den Fall, daß die Folie entweder zu leicht oder zu eigensteif ist, um ursprünglich vorhandene Lufteinschlüsse zu verdrängen, kann alternativ oder in Ergänzung zum vorhergenannten Merkmal in weiterer Ausgestaltung eine am Meßbalken parallel zu diesem verlaufende und an diesem angeordnete absenkbare Walze, insbesondere mit einer Auflage aus Moosgummi vorgesehen sein. Vor dem Vorgang der Breiten- und Höhenmessung ist dementsprechend hierbei zunächst die Walze abzusenken, zumindest einmal in Längsrichtung über die Folie zu fahren, danach die Walze anzuheben und erst danach der eigentliche Meßvorgang einzuleiten.

Die bevorzugte Ausführung des Meßkopfes ist ein Lasermeßkopf, dessen unter einem Winkel auf die reflektierende Folie einfallender Laserstrahl von einer lichtempfindlichen Sensorik erfaßt wird, wobei Höhenänderungen zu seitlichen Auswanderungen des reflektierten Strahls und damit zu einem veränderten Empfangssignal führen, aus dem sich der vertikale Abstand unmittelbar berechnen läßt. Vorteil der Lasermeßtechnik ist der sehr kleine Meßfleck mit deutlich weniger als 1 mm Durchmesser, mit dem dementsprechend die genaue Messung in geringem Kantenabstand möglich wird.

Sofern die Oberfläche der Folie oder Bahn für die optische Messung nicht geeignet ist, beispielsweise bei einer lackierten Oberfläche, kann auch der Meßkopf auf der

Ultraschallmeßtechnik aufbauen. Aufgrund des wesentlich größeren Meßfleckes ist damit jedoch die Kantenpositionserfassung, die ein reproduzierbares Sprungsignal erfordert, nicht möglich. Hierfür wäre der Ultraschallmeßkopf mit anderen Meßmitteln, beispielsweise mit einem mechanischen Taster oder einem kostengünstigen Laser zu ergänzen.

Die genannten Weggeber am Antrieb für den Meßbalken und am Antrieb für den Meßkopf sind vorzugsweise an den Drehantriebselementen der entsprechenden Antriebe geschützt und gekapselt anzuordnen und vor der Inbetriebnahme der Vorrichtung auf eine Nullposition des Meßkopfes zu normieren.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, insbesondere die konstruktive Ausgestaltung des Meßtisches, werden anhand der nachfolgenden Zeichnungen erläutert. Hierin zeigen

Fig. 1 eine Seitenansicht des Meßtisches;
Fig. 2 eine Stirnansicht des Meßtisches;
Fig. 3 eine Aufsicht auf den Meßtisch.

Übereinstimmende Einzelheiten sind in den Figuren mit gleichen Ziffern bezeichnet und werden nachstehend erläutert .

In den Figuren ist jeweils die Tischplatte 1 mit einem zehnbeinigen ausgesteiften Tischgestell 2 erkennbar, wobei mit Abstand von der Tischplatte 1 ein Meßbalken 3 sich quer über den Tisch erstreckt. In den Figuren 2 und 3 sind am Ende des Meßbalkens angeordnete Wangen sichtbar, an

denen Führungsschlitten 4, 5 befestigt sind, die auf seitlich an der Tischplatte angeordneten Führungsschienen 6, 7 laufen. In den Führungsschienen sind umlaufende Zahnriemen integriert, die mit ihren Enden an den Führungsschlitten 4, 5 befestigt sind und die jeweils über an den Enden angebrachte Antriebsrolleneinheiten 8, 9 bzw. Umlenkrolleneinheiten 10, 11 geführt sind. Die Antriebsrolleneinheiten 0, 9 sind über eine Achse 12 miteinander verbunden und werden von einer Antriebsmotoreinheit 13 angetrieben. An der Umlenkrolleneinheit 11 ist ein Geber 14 für die Erfassung der Wegänderung des Meßbalkens 3 gegenüber dem Tisch angeordnet. Am Meßbalken 3 ist ein Schlitten 15 mit mehreren Führungsrollen verfahrbar.angeordnet, an dem ein Meßkopf 16 befestigt ist. Der Antrieb des Schlittens 15 erfolgt über eine querliegende Kugelspindel, die nicht im einzelnen dargestellt ist und von einem zweiten Antriebsmotor 17 unterhalb des Meßbalkens angetrieben wird. Am Ende der Kugelspindel ist ein Geber 18 vorgesehen, der die Position des Schlittens 15 relativ zum Meßbalken 3 erfaßt. Die Energieversorgung und die Meßsignalrückführung vom Meßkopf 16 zum Meßbalken 3 erfolgt über ein flexible Kabelschlaufe 19, die Energieversorgung und Meßsignalrückführung vom Meßbalken zum Tisch über eine flexible Kabelschlaufe 20. Integriert mit den Führungsschienen 6, 7 sind an beiden Seitenkanten des Tisches jeweils Anschlagkanten 21, 22 vorgesehen. Horizontal über den Tisch verläuft an dem zur dargestellten Nullstellung des Meßbalkens liegenden Stirnende des Tisches die erfindungsgemäße Meßnut 23. Am entgegengelegenen Stirnende des Tisches ist ein Teil der Entlüftungsbohrungen 24 in der Tischplatte dargestellt. Parallel zum Meßbalken 3 mit Abstand zu diesem angeordnet ist eine vertikal verfahrbare Andrückwalze 25 erkennbar.

Claims (6)

1. Meßtisch zum Welligkextsmessen eines Bahn- oder Folienabschnittes aus gewalztem Metall oder extrudiertem Kunststoff, mit einem Gestell (2) und einer Tischplatte (1) sowie einem sich quer über die Tischplatte erstreckenden Meßbalken (3), der doppelt schienengeführt längs über die Tischplatte verfahrbar ist, mit zumindest einem daran befestigten Meßkopf (16) zur berührungslosen vertikalen Abstandsmessung,

dadurch gekennzeichnet,

daß der zumindest eine Meßkopf (16) zur Kantenpositionsermittlung des Bahn- oder Folienabschnittes längs des Meßbalkens (3) verfahrbar an diesem angeordnet ist,

daß zumindest im Kantenbereich der Tischplatte (1) eine senkrecht zur Tischkante, d. h. parallel zum Meßbalken, sich erstreckende Nut (23) zur Erzeugung eines Sprung- oder Stufensignales an der Bahnkante vorgesehen ist und

daß Positions- oder Wegaufnehmer für die Erfassung der Lage des Meßbalkens gegenüber der Tischlänge (14) und für die Erfassung der Lage des Meßkopfes gegenüber der Längsrichtung des Meßbalkens (18) vorgesehen sind.

2. Meßtisch nach Anspruch \
dadurch gekennzeichnet,

daß zumindest eine auf die Tischplatte (1) aufgesetzte Anschlagkante (21, 22) in Längsrichtung parallel zu einer der Tischkanten vorgesehen ist.

3. Meßtisch nach einem der Ansprüche % oder ²,
dadurch gekennzeichnet,

daß am Meßbalken (3) eine parallel zu diesem verlaufende und an diesem angeordnete absenkbare Walze (25) - insbesondere mit einer Auflage aus Moosgummi - zum Auspressen von Lufteinschlüssen unter dem Folienabschnitt vorgesehen ist.

4. Meßtisch nach einem der Ansprüche Ibis .3 , dadurch gekennzeichnet,

daß die Tischplatte (1) mit einem Raster von Durchgangsbohrungen (24) zur Vermeidung von Lufteinschlüssen unter dem Folienabschnitt vorgesehen ist.

5. Meßtisch nach einem der Ansprüche Ibis 4 _t dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf eine Lasermeßkopfeinheit umfaßt.

6. Meßtisch nach einem der Ansprüche Ibis 5 , dadurch gekennzeichnet, daß der Meßkopf eine Ultraschallmeßkopfeinheit umfaßt.

Meßtisch nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß er einen Datenspeicher einer Datenverarbeitungsanlage umfaßt, der die Werte der vom Meßtisch ausgeübten Meßprozedur zur Durchführung einer Vergleichsmessung abruft und die Daten einer zweiten Messung mit den Daten der ersten Messung rechnerisch und/oder graphisch vergleicht.