FI103214B

FI103214B - Laite kappaleen halkaisijan mittaamiseksi

Info

Publication number: FI103214B
Application number: FI971296A
Authority: FI
Inventors: Kimmo Koelioe; Seppo Loeytynoja; Heikki Jussila; Sami Jussila
Original assignee: R Met Oy
Priority date: 1997-03-27
Filing date: 1997-03-27
Publication date: 1999-05-14
Also published as: AU6501898A; FI971296A0; EP0970348A1; WO1998044310A1; FI971296A; FI103214B1

Description

103214

LAITE KAPPALEEN HALKAISIJAN MITTAAMISEKSI

Keksinnön kohteena on laite kappaleen halkaisijan mittaamiseksi, johon laitteeseen kuuluu runko ja siihen liitetty mittapää, 5 jonka asemoimiseksi niiden välillä on toimilaite, mittapäähän sovitettu mittausrulla, ensimmäinen anturi mittausrullan ja toinen anturi mitattavan kappaleen pyörimisliikkeen määrittämiseksi, ja laitteisto sanottujen antureiden arvojen käsittelemiseksi .

10 SU-patenttijulkaisussa numero 1460597 esitetään laite halkaisijan mittaamiseksi apurullan avulla siten, että apurullan, jonka halkaisija tunnetaan tarkasti, kierrosmäärä määritetään yhtä kierrosta kohden. Tästä saadaan telan piiri ja siitä 15 edelleen laskennallinen halkaisija. Useat laskentakomponentit tekevät kuitenkin tästä järjestelmästä monimutkaisen.

SU-patenttijulkaisussa numero 675302 esitetään laite kappaleen halkaisijan ja muodon mittaamiseksi. Kyseisessä mittauslaittees-20 sa sovelletaan kahta toisiinsa kytkettyä telaa, jotka ovat nivelletystä kiinnitetty toimielimeen. Telat ovat huomattavasti mitattavaa kappaletta pienempiä. Mittaushetkellä kappale pyörii. Tällöin telojen pyöriessä niihin liitetyt anturit lähettävät sinimuotoista signaalia erilliselle laskentalaitteelle. Signaa-25 lien perusteella määritetään kappaleen halkaisija ja muotopoik-keama lieriöön nähden. Esitetty siniaaltoihin perustuva mittausjärjestely on epätarkka.

Tunnetut apurullaa käyttävät ratkaisut ovat erityisen herkkiä 30 apurullan mahdolliselle luistolle, joka aiheuttaa välittömästi suuren virheen mittauksessa. Toisaalta vierintäpintojen, erityisesti apurullan, likaantuminen aiheuttaa mittavirhettä sekä ' suoraan että sekundäärisesti lisääntyvän luiston muodossa.

35 Keksinnön tarkoituksena on aikaansaada tarkka ja monipuolinen laite telan tms. pyöreän kappaleen halkaisijan mittaamiseksi. Keksinnön mukainen mittauslaite on aikaisempaa luotettavampi ja tarkempi ja se on ympäristön olosuhteista riippumaton. Tämän keksinnön tunnusomaiset piirteet ilmenevät oheisista patentti- 2 103214 vaatimuksista. Kovametallin kitkakerroin terästä vasten on suuri, mikä ensisijaisesti estää luiston.

Keksintöä kuvataan seuraavassa yksityiskohtaisesti viittaamalla 5 oheisiin erästä keksinnön sovellusta kuvaaviin piirroksiin, joissa

Kuva 1 esittää keksinnön mukaisen mittauslaitteen asen nettuna työstökoneeseen, 10 Kuva 2 esittää kuvan 1 mittauslaitteen sivulta,

Kuva 3 esittää kuvan 1 mittauslaitteen edestä katsottu na ja osittain leikattuna.

Kuvassa 1 esitetään työstökoneeseen 1 asennettu keksinnön 15 mukainen mittauslaite 2. Mitattava kappale eli tässä sovelluksessa suuri tela 3 on asennettu työstökoneen 1 tukipukeille, jossa on laakerointi telan 3 akselia 4 varten. Mittauslaite 2 liikutetaan telan 3 pituusakselin suuntaisesti horisontaalisten johteiden 5 avulla. Mittauslaite 2 asetetaan normaaliin työstö-20 koneen 1 teräpitimeen ja paikoitetaan työstökoneen 1 omalla paikoitusjärjestelmällä. Telan 3 pyörimisliikkeen määrittämiseksi tarkasti työstökoneessa 1 on optinen anturi 7, joka havaitsee telan 3 päässä olevan merkin 8. Mikäli telan 3 käyttökoneistossa on laitteet täyden kierroksen määrittämiseksi, käytetään tätä : 25 laitetta optisen anturin 7 sijasta. Mittauslaitteeseen 2 johde- - taan sen käyttämiseksi joustavat sähkö- ja paineilmayhteet (ei esitetty), jotka mahdollistavat halkaisijan mittaamisen koko telan 3 pituudelta.

; 30 Mittauslaitteeseen 2 kuuluu sen runkoon 10 johteilla 11 liitetty mittapää 12. Varsinainen halkaisijan mittaaminen perustuu ’ mittausrullan 13 ja telan 3 pyörimiseen ja sen mittaamiseen.

Tätä varten mittapäässä 12 on mittausrulla 13 ja siihen liitetty pulssianturi 14. Mainituilla antureilla 7 ja 14 mitattujen telan 35 3 ja mittausrullan 13 pyörimisliikkeen arvojen ja mittarullan 13 tunnettujen ominaisuuksien avulla telan 3 halkaisija voidaan ir ^ määrittää tarkasti. Määritystä varten antureiden 7 ja 14 arvot johdetaan erilliselle laitteelle, edullisesti tietokoneelle (ei 3 103214 esitetty), jolloin voidaan käyttää tarkkoja, tiheästi pulsseja lähettäviä antureita. Mittauslaitteen 2 testauksessa on käytetty pulssianturia, jonka yksi kierros vastaa 10000 pulssia.

5 Kuvassa 2 esitetään mittauslaitteen 2 rakenneosat tarkemmin. Sanottujen johteiden 11 avulla mittapää 12 voi liikkua rungon 10 pituussuunnassa. Liikkeen suorittaa pneumaattinen sylinteri 6, jolle johdetaan paineilmaa yhteen 16 kautta. Mittapäähän 12 on laakeroitu mittausrulla 13. Kyseinen mittausrulla 13 käsittää 10 kaksiosaisen rakenteen, jossa hiilikuituisen sisäkiekon 17 päällä on kovametallinen rengas 18. Koska kovametallin ja teräksen välinen kitkakerroin hyvä, rakenteella voidaan eliminoida mittausrullan 13 ja telan 3 välinen luisto. Lisäksi mainitun komposiittirakenteisen renkaan 13 sisältämien hiili-15 kuidun ja hartsin suhde on sovitettu siten, että sisäkiekon 17 lämpölaajenemiskerroin on sama kuin renkaalla 18. Tällöin molempien lämpölaajenemiskerroin on edullisesti 6,5*10'6 l/K, jolloin kaksiosainen rakenne on mahdollinen. Kertoimen sovittamiseen vaikuttaa myös hiilikuitujen suuntaus.

20

Mittapäässä 12 olevaan suojukseen 19 on lisäksi järjestetty mittausrullaa 13 vasten kaavari 20 renkaan 18 pitämiseksi puhtaana. Kahdesta osasta koostuvan kaavarin 20 joustava terä 21 vastaa koko ajan renkaan 18 pintaan. Terä 21 on asetettu mit- 25 tausrullan 13 pyörimissuunnan vastaiseksi. Terää 21 painaa lisäksi jäykkä tuki 22, joka estää terän 21 nousemasta irti renkaasta 18. Kaavari 20 voidaan asentaa myös molemmin puolin mittausrullaa 13, jolloin mittausrullan 13 kumpikin pyörimissuunta on mahdollinen. Terän 21 puhdistusvaikutusta lisää 30 mittausrullan yhteyteen johdettu ilmavirta, joka puhaltaa epäpuhtaudet pois telalta 3 ja mittausrullalta 13. Mainittu ilmavirta mittapäähän johdetaan letkua 23 pitkin.

Ilmavirralla on puhdistuksen lisäksi myös toinen tarkoitus. 35 Järjestämällä paineilmalinjaan säädettävä ilmanlämmitin (ei esitetty) voidaan mittausrullan 13 lämpötila pitää vakiona. Lisäksi mitattavan kappaleen aksiaalissuuntainen lämpötilan vaihtelu voidaan ottaa huomioon. Pitkän ja halkaisijaltaan 4 103214 suuren telan pituudella 2 C°:n muutos vaikuttaa halkaisijaan 0,05 mm. Lämpötilan mittaamiseksi sekä mittapäässä 12 että paineilmalinjassa on anturit (ei esitetty). Telan lämpötilan mittaamiseen käytetään edullisesti IR-antureita.

5

Kuva 3 esittää mittauslaitteen 2 osittain leikattuna ja mittaus-rullan 13 suojus 19 poistettuna. Kuvasta ilmenee myös se, että mittausrullan 13 rengas 18 on sisäkiekkoa 17 kapeampi. Katkovii-voitettu laatikko mittausrullan 13 oikealla puolella on paineil-10 makäyttöinen turbiini 24. Tämä antaa apupyörityksen mittausrul-lalle 13, jolloin mittausrullan 13 kosketus telaan 3 ei kuluta pintoja. Turbiinilla 24 mittausrullan 13 nopeus voidaan sovittaa ennalta pyörivän telan 3 nopeutta vastaavaksi. Apupyöritys vähentää luiston mahdollisuutta ja lisäksi kumoaa laakerikitkoja 15 mittapäässä 12.

Mittausrullan 13 pyörimistä mittaava pulssianturi 14, turbiini 24 ja mittausrulla 13 on sovitettu samalle akselille 25, jota kuvataan katkoviivalla. Tällöin ei synny mitään välyksiä ja 20 pyörivät massat ovat pieniä, mikä tekee mittauslaitteesta 2 herkän. Herkkä tarkoittaa tässä yhteydessä mittauslaitteen 2 nopeaa sopeutumista olosuhteisiin ja mittausrullan 13 tasaista pyörimistä. Myös mittausrullan 13 komposiittirakenne vahvistaa tätä ominaisuutta, koska mittausrullan 13 massa keskittyy 25 renkaaseen 18. Kuvasta 3 ilmenee lisäksi pulssianturin 14 sähköliitäntä 26 tietokoneelle.

Molemmin puolin runkoa 10 on lineaarijohteet 11 mittapään 12 asemoimiseksi. Edullisesti käytetään kuulakiertoperiaatteisia 30 johteita. Kyseisillä johteilla 11 on erittäin pieni lepokitka, joten mittapää 12 on herkkäliikkeinen. Johteet li saadaan ) I Ψ lisäksi välyksettömäksi. Mittauslaitteeseen 2 kuuluu lisäksi sen rungon 10 sisässä oleva pneumaattinen yksitoiminen jousipalaut-teinen sylinteri 6. Mittausrullan 13 mitattavaan kappaleeseen 35 kohdistaman kosketuspaineen vakioimiseksi sylinterin 6 pai-nesyöttölinjassa on käyttöpainesäädin (ei esitetty). Mainittu säädin eli paineentasaaja kompensoi myös mitattavan kappaleen epäkeskeisyyden aiheuttaman liikkeen vakiopaineella.

5 103214

Keksinnön mukaisella mittauslaitteella 2 on rakenteensa ansiosta lyhyt asennuspituus, mutta hyvä mukautumiskyky. Tällöin voidaan mitata myös epäkeskeisesti pyöriviä kappaleita. Mittausrullan 13 kovametallinen rengas 18 voidaan työstää mittatarkaksi ja se ei 5 kulu käytössä. Mittauslaite 2 on lisäksi ohjelmallisesti kalibroitavissa.

Mittauslaite 2 on kokeilujen perusteella riippumaton mitattavan kappaleen lämpötilasta alueella 15-45 C° ja ympäristön lämpöti-10 lavaihteluista. Lisäksi mittauslaite 2 toimii tuotanto-olosuhteissa riippumatta pölystä, liasta ja lämpövirtauksista. Työstön aikainen mittaus on myös mahdollista. Yksi mittauslaite 2 kattaa laajan uiko- ja sisäpuolisen mittausalueen. Kevyt mittauslaite 2 on lisäksi helppo asentaa esimerkiksi työstökoneeseen 1 ja 15 mittauslaiteella 2 voidaan tehdä useita mittauksia useista eri kohdista. Mittauslaite 2 voidaan sovittaa erilaisille pidäkkeille yksinkertaisesti vaihtamalla runkoon 10 sopiva kiinnike pulttiliitoksella. Mittaus on automaattinen, joten yksi henkilö voi suorittaa sen. Toisaalta kalibroidun mittauslaitteen 2 20 mittaustulos ei riipu mittauksen suorittajasta.

Keksinnön mukaista mittauslaitetta 2 voidaan soveltaa myös erilaisten anturien avulla. Myös antureiden lukumäärä voi vaihdella.

> /

Claims

1. Laite kappaleen halkaisijan mittaamiseksi, johon laitteeseen (2) kuuluu runko (10) ja siihen liitetty mittapää (12) , 5 jonka asemoimiseksi niiden välillä on toimilaite (6) , mittapää-hän (12) sovitettu mittausrulla (13), ensimmäinen anturi (14) mittausrullan (13) ja toinen anturi (7) mitattavan kappaleen (3) pyörimisliikkeen määrittämiseksi, ja laitteisto sanottujen antureiden (7, 14) arvojen käsittelemiseksi, tunnettu siitä, 10 että mittausrulla (13) käsittää kaksiosaisen rakenteen, jossa sisäkiekon (17) päällä on kovametallinen rengas (18).

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen laite, tunnettu siitä, että sisäkiekko (17) on komposiittirakenteista hiilikuitua, jossa 15 rakenteessa hiilikuidun ja hartsin suhde sekä kuitusuuntaus on sovitettu siten, että sisäkiekon (17) lämpölaajenemiskerroin on sama kuin renkaalla (18).

3. Patenttivaatimuksen 1 tai 2 mukainen laite, tunnettu 20 siitä, että mittapäähän (12) on järjestetty pyörityselin (24) mittausrullan (13) nopeuden sovittamiseksi ennalta pyörivän kappaleen (3) nopeutta vastaavaksi.

4. Jonkin patenttivaatimuksen 1-3 mukainen laite, tunnettu _____25 siitä, että mittapäähän (12) on järjestetty mittausrullaa (13) vasten puhdistin (20) renkaan (18) pitämiseksi puhtaana.

5. Jonkin patenttivaatimuksen 1-4 mukainen laite, tunnettu siitä, että laitteessa (2) on yhteet (23) ja säätölaitteet 30 säädettävälämpöisen ilmavirran johtamiseksi mittausrullan (13) yhteyteen.

6. Patenttivaatimuksen 5 mukainen laite, tunnettu siitä, että ilmavirran säätämiseksi säätölaitteet on sovitettu yhteistoimin- 35 taan mittausrullan (13) yhteydessä olevan lämpötila-anturin kanssa. 7 103214

6 103214

7. Jonkin patenttivaatimuksen 1-6 mukainen laite, tunnettu siitä, että toimielimeen (6) kuuluu käyttöpainesäädin mittaus-rullan (13) mitattavaan kappaleeseen (3) kohdistaman kosketus-paineen vakioimiseksi. 5

8. Jonkin patenttivaatimuksen 1-7 mukainen laite, tunnettu siitä, että mittapää (12) on liitetty runkoon (10) lineaarijoh-teella (11), joka on edullisesti kuulakiertoperiaatteinen.

9. Jonkin patenttivaatimuksen 3-8 mukainen laite, tunnettu siitä, että sanottu ensimmäinen anturi (14), pyörityselin (24) ja mittausrulla (13) on sovitettu samalle akselille (25).

10. Jonkin patenttivaatimuksen 3-9 mukainen laite, tunnettu 15 siitä, että toimilaite (6) ja pyörityselin (24) ovat paineilma-käyttöisiä. 20