WO2020239755A1 - Vorrichtung und verfahren zur dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen messobjekten - Google Patents

Vorrichtung und verfahren zur dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen messobjekten Download PDF

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WO2020239755A1
WO2020239755A1 PCT/EP2020/064555 EP2020064555W WO2020239755A1 WO 2020239755 A1 WO2020239755 A1 WO 2020239755A1 EP 2020064555 W EP2020064555 W EP 2020064555W WO 2020239755 A1 WO2020239755 A1 WO 2020239755A1
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measuring
range finder
thickness
rangefinder
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PCT/EP2020/064555
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Inventor
Thilo Solawa
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Dieffenbacher GmbH Maschinen- und Anlagenbau
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    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • G01B11/06—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material
    • G01B11/0691—Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness for measuring thickness ; e.g. of sheet material of objects while moving
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    • G01B21/02—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness
    • G01B21/04—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring length, width, or thickness by measuring coordinates of points
    • G01B21/042—Calibration or calibration artifacts
    • G—PHYSICS
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    • G01B2210/00—Aspects not specifically covered by any group under G01B, e.g. of wheel alignment, caliper-like sensors
    • G01B2210/40—Caliper-like sensors
    • G01B2210/44—Caliper-like sensors with detectors on both sides of the object to be measured

Definitions

  • the invention relates to a device for measuring the thickness of moving web-shaped or plate-shaped measuring objects according to the preamble of
  • the invention further relates to a method for measuring the thickness of moving web-shaped or plate-shaped measuring objects according to the preamble of
  • a device for measuring the thickness of web-shaped or plate-shaped measuring objects is known.
  • optical rangefinder generating a measuring beam are used which have a receiving device in which the reflection of the
  • Measuring beam is captured. Based on the runtime, a
  • Calculation unit determine the distance between a measuring object and the range finder.
  • a fixed frame is provided, in the opposite one above and one below
  • Rangefinder is arranged. The distance between the two rangefinders is determined by a calibration, the thickness of a measuring object crossing the two generated measuring beams is then determined by subtracting the two measured distances from the two
  • each range finder is assigned a calibration body which is arranged at a defined distance from the range finder that is largely independent of temperature fluctuations.
  • the calibration body and / or the range finder In order to carry out a calibration measurement, the calibration body and / or the range finder must be shifted parallel to the plane of the measuring body so that the measuring beam can be reflected by the calibration body.
  • This device may have proven itself in principle, but in a harsh operating environment it is susceptible to wear with regard to the necessary manipulation units for the calibration body and / or the range finder and also has one per se
  • Distance meters customary today normally have a transmitter unit with a laser diode for emitting a laser beam as a measuring beam and a receiver unit with a photodiode that receives reflected light.
  • a transmitter unit with a laser diode for emitting a laser beam as a measuring beam
  • a receiver unit with a photodiode that receives reflected light.
  • the object of the present invention is to create a device and a method that enables cost-effective measurement of web-shaped or plate-shaped measurement objects of different heights / thicknesses, in particular with multiple measuring lines transverse to the direction of movement of the Measuring objects.
  • the quality of the measurements should be comparable or even improved.
  • the invention is based on a device for measuring the thickness of moving web-shaped or plate-shaped measuring objects, which
  • Rangefinder is equipped, the rangefinder for
  • Distance meter and a second calibration surface for the first distance meter is arranged in the region of the second distance meter.
  • Rangefinders are installed, which can be selected inexpensively, since a uniform distance from the measuring body can be maintained, even if it has different thicknesses. At the same time, several measuring lines can be parallel to the
  • Production direction can be arranged, which can nonetheless be calibrated automatically and easily on a regular basis or in the event of a production changeover. Furthermore, collisions with the measurement object can be avoided by means of an adjustable cross member at the top, in particular if a safety device is also arranged on the device.
  • a thickness meter to be a non-contact measuring device which is able to measure a distance by means of emitted and reflected radiation. In order to measure a thickness efficiently, it can either use a reference plane and a range finder or two range finders which determine a distance on two opposite sides of the product. If you miss the distance between the two
  • Rangefinder results from the distance between the two minus the two measurement results in the case of an intermediate measurement object, and consequently from the difference between the distance between the rangefinder and the two
  • the invention also understands an opposing arrangement of the range finders that the measuring beams of the range finders
  • the calibration surface in the region of a range finder is that this calibration surface is formed adjacent, preferably adjacent and particularly preferably in one piece with the range finder.
  • At least one cross-member can be arranged to be height-adjustable, preferably by means of a height adjustment motor.
  • the height adjustment is preferably designed so that it is on both sides of the traverse
  • a plurality of systems for thickness measurement can advantageously be arranged along the traverses. So it is possible in tracks or Measure in sections across the width, parallel to the transport direction of the objects to be measured.
  • the calibration surface can be arranged in one piece on the range finder. In particular, it is part of the radiation-side surface of the rangefinder and thus oriented in the direction of the opposite rangefinder.
  • the calibration surface can also be arranged on the traverse and
  • a holder is a preferred means of being able to easily replace the sensors, that is to say the range finders. These are preferably held detachably in the holder or screwed. The connection between the calibration surface and the bracket ensures uniformity
  • Distance meter is easily ensured, especially if the holder is suitable for arranging the associated distance meter in a predetermined position relative to the adjacent and / or opposite calibration surface.
  • the device for thickness measurement is preferably in a
  • a conveying device will be arranged to form a transport level for the objects to be measured.
  • a lower measurement surface of the measurement object can be in the
  • Be arranged transport plane and the lower measuring surface or the transport plane form a distance from the lower range finder. Under certain circumstances, this distance defines the preferred distance between the range finders and the surfaces of the measurement object.
  • the upper distance of the range finder from the upper measurement surface of the measurement object is essentially the same as the distance between the lower rangefinder and the transport plane or the lower measuring surface of the measuring object.
  • a control device for the device for adjusting the height of the upper traverse by means of the height adjustment can be arranged with arithmetic logic, which calculates the height of the upper traverse or the distance of the range finder from the transport plane from the sum of the specified target thickness of the measurement object and the distance between of the lower measuring surface.
  • the invention actually understands measurement surfaces to be the surfaces of the measurement object which define the thickness of the measurement object and which are illuminated by the range finder or used as a reflection surface.
  • a roll can be arranged on the traverse against the direction of production
  • Flat, plate-shaped measuring objects can be used in production by one-sided
  • the invention is based on a device with a frame and a first crossbeam with a first range finder and a second crossbeam with a second range finder,
  • the rangefinder to form a system for
  • Thickness measurement of an object to be measured are aligned essentially opposite one another and mirror images of one another.
  • the solution to the object of the invention is for the method that for calibration of the distances between the two rangefinders in the area of the first rangefinder on a first calibration surface by the second rangefinder a second distance and
  • a first distance for calibration is measured and that, in order to determine the thickness of a measurement object, the respective distances from the distance meters to the measurement surfaces of the measurement object by an electronic circuit in relation to the calibrated distances or be set.
  • the electronic circuit can include an offset between the rangefinder and the associated calibration surfaces in the relationship.
  • the calibration surfaces can be arranged on the traverse, set back with respect to the emission opening and the receiving opening of the range finder. In this case, the distance to the "measuring plane" or "zero line" of the rangefinder would have to be included in the calculation.
  • the upper traverse is preferably adjusted by setting the height with a motor or a lifting device so that the distance from the lower range finder to the
  • the thickness measurement of the measurement object can preferably be carried out in the course of an ongoing production or manufacture of webs or plate-shaped objects, the thickness measurement to maintain a
  • predetermined production measure is carried out and the predetermined thickness of the object to be measured is used to adjust, for example, the upper cross member, while the exact measured value of the thickness is a target value
  • a distance is specified or set, cf. Distance between the lower rangefinder and the lower measuring surface or the upper distance from the rangefinder to the upper measuring surface of the measuring body.
  • Relatively rough information is implemented here, for example it is not important whether these two upper and lower distances differ by one or a few millimeters. It is crucial that the output of the measured value of the thickness can take place with a high degree of accuracy if this is measured.
  • the sensors or the range finders are usually measured before use, since, for example, the
  • a value on the range finder is preferred for this purpose which is matched with the calibration surface attached to the range finder.
  • the rangefinder can already be supplied with such information.
  • the rangefinder can be fixed in a holder
  • Bracket must also contain appropriate markings to ensure that the calibration surface is in the correct position.
  • the calibration surface can be arranged on the holder or close to the arrangement of the range finder on the traverse.
  • the corresponding offset should be set before the
  • Rangefinders are always aimed directly at the calibration surface.
  • the drawing shows a device 1 for measuring the thickness of moving web-shaped or plate-shaped measuring objects 18.
  • the device is for this purpose
  • the conveying device is not shown in detail and only as an example as transport rollers 15.
  • the transport rollers 15 virtually form one
  • the device 1 also has a frame 10 on which an upper cross member 2 is movable and a lower cross member 3 in this
  • Embodiment rigid are arranged.
  • the distance between the upper cross member 3 and the lower cross member 2 can be moved by a motor 11 as a drive for the height adjustment device 12.
  • This height adjustment 12 or its motor 11 can preferably be controlled via a control device (not shown).
  • the state of a calibration measurement is also shown here, in which the distance meter 4 at the top to a calibration surface 7 of the lower one Range finder 5 is aligned and the distance 8 measures from top to bottom. In return, the lower range finder 5 measures the distance 9 to the calibration surface 6.
  • the upper range finder 4 is the distance 22 to the measuring surface 20, which is the upper surface of the
  • Measurement object 18 corresponds to measure and as a measured value to the
  • the lower rangefinder 5 will perform the same with the distance 21 between the lower rangefinder 5 and the lower surface of the measuring object 18, that is to say the measuring surface 19.
  • the measuring process is now evaluated in an electronic circuit by subtracting the sum of the distances 21 and 22 from the distances 8 and / or 9 and a result of the thickness measurement can be output.
  • Rangefinders are arranged in a holder 16. Alternative arrangements are not shown, in which, for example, the calibration surfaces can be arranged directly on the holder 16 or on the crossbeam itself.

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung und ein Verfahren zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten (18), mit einem Rahmen (10) und einer erste Traverse (3) mit einem ersten Entfernungsmesser (5) und einer zweite Traverse (2) mit einem zweiten Entfernungsmesser (4), wobei die Entfernungsmesser (4, 5) zur Ausbildung eines Systems (17) zur Dickenmessung eines Messobjekts (18) im Wesentlichen gegenüberliegend und spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind. Die Erfindung besteht für die Vorrichtung darin, dass im Bereich des ersten Entfernungsmessers (5) eine erste Kalibrierfläche (7) für den zweiten Entfernungsmesser (4) und im Bereich des zweiten Entfernungsmessers (4) eine zweite Kalibrierfläche (6) für den ersten Entfernungsmesser (5) angeordnet ist. Bei einem Verfahren wird zur Kalibrierung der Entfernungen (8 und 9) zwischen den beiden Entfernungsmessern (4, 5) im Bereich des ersten Entfernungsmessers (5) an einer ersten Kalibrierfläche (7) durch den zweiten Entfernungsmesser (4) eine zweite Entfernung (8) und im Bereich des zweiten Entfernungsmessers (4) an einer zweiten Kalibrierfläche (6) durch den ersten Entfernungsmesser (5) eine erste Entfernung (8) zur Kalibrierung gemessen und zur Ermittlung der Dicke eines Messobjekts (18) die jeweiligen Entfernungen von den Entfernungsmessern (4, 5) zu den Messflächen (19, 20) durch eine elektronische Schaltung in Relation zu den kalibrierten Entfernungen (8 oder 9) gesetzt (1602).

Description

VORRICHTUNG UND VERFAHREN ZUR DICKENMESSUNG AN BEWEGTEN BAHN- ODER PLATTENFÖRMIGEN MESSOBJEKTEN
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruch 1.
Die Erfindung betrifft weiter ein Verfahren zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten gemäß dem Oberbegriff des
Patentanspruches 12.
Aus der DE 100 60 144 A1 ist eine Vorrichtung zur Dickenmessung an bahn- oder plattenförmigen Messobjekten bekannt geworden. In dieser Vorrichtung werden optische, einen Messstrahl erzeugende Entfernungsmesser verwendet, die eine Empfangsvorrichtung aufweisen, in welcher die Reflektion des
Messstrahls aufgefangen wird. Anhand der Laufzeit kann eine
Kalkulationseinheit die Entfernung eines Messobjektes zum Entfernungsmesser ermitteln. Zur Durchführung der Messung ist ein feststehender Rahmen vorgesehen, in dem gegenüberliegend oben und unten jeweils ein
Entfernungsmesser angeordnet ist. Durch eine Kalibrierung wird der Abstand zwischen den beiden Entfernungsmessern festgelegt, die Dicke eines die beiden erzeugten Messstrahlen kreuzenden Messobjektes wird dann durch Subtraktion der zwei gemessenen Abstände von den beiden
gegenüberliegenden Entfernungsmessern zum Messobjekt vom bekannten kalibrierten Abstandes der beiden Entfernungsmesser rechnerisch ermittelt. Um Temperaturschwankungen auszugleichen, die beispielsweise im Anfahrbetrieb entstehen, ist vorgesehen, dass jedem Entfernungsmesser ein Kalibrierkörper zugeordnet ist, welcher in einem definierten und von Temperaturschwankungen weitgehend unabhängigen Abstand zum Entfernungsmesser angeordnet ist.
Um nun eine Kalibriermessung durchzuführen, muss der Kalibrierkörper und/oder der Entfernungsmesser parallel zur Flächenebene des Meßkörpers verschoben werden, damit der Messstrahl vom Kalibrierkörper reflektiert werden kann. Diese Vorrichtung mag sich grundsätzlich bewährt haben, allerdings ist sie in einer rauen Betriebsumgebung anfällig für Verschleiß hinsichtlich der notwendigen Manipuliereinheiten für den Kalibrierkörper und/oder den Entfernungsmesser und weist per se auch noch einen
umständlichen und wirtschaftlich aufwendigen Aufbau auf.
Heute übliche Entfernungsmesser weisen normalerweise eine Sendereinheit mit einer Laserdiode für die Aussendung eines Laserstrahls als Messstrahl und eine Empfängereinheit mit einer reflektiertes Licht empfangenden Fotodiode auf. Hinsichtlich der notwendigen Berechnungsmethoden zur Ermittlung der Abstände, Dicke des Messkörpers, Kalibriermethoden und dergleichen wird auf den bekannten Stand hierzu verwiesen, der Aufnahmen in die vorliegende Erfindung finden soll.
Auch wenn die im Stand der Technik genannten Methoden zur Ermittlung der Dicke eines Messkörpers zum Erfolg führen hängt es von der Qualität der Entfernungsmesser ab, ob diese beispielsweise bei einer starren Aufhängung größere Dickenunterschiede fehlerfrei verarbeiten können oder ob sich bei einem zu großen Messdicken-Unterschied sich nicht die Auflösung signifikant verschlechtert und zu unbefriedigenden Ergebnissen führt.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine Vorrichtung und ein Verfahren zu schaffen, die eine kostengünstige Messung von bahn- oder plattenförmigen Messobjekten unterschiedlicher Höhe/Dicke ermöglicht, insbesondere mit mehreren Messlinien quer zur Fortbewegungsrichtung der Messobjekte. In einer Erweiterung des Aufgabe soll die Qualität der Messungen vergleichbar oder sogar verbessert werden.
Die Erfindung geht dabei von einer Vorrichtung zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten aus, die
mit einem Rahmen und einer erste Traverse 3 mit einem ersten
Entfernungsmesser und einer zweite Traverse 2 mit einem zweiten
Entfernungsmesser ausgerüstet ist, wobei die Entfernungsmesser zur
Ausbildung eines Systems zur Dickenmessung eines Messobjekts im
Wesentlichen gegenüberliegend und spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind.
Die Aufgabe der Erfindung wird nun dadurch gelöst, dass im Bereich des ersten Entfernungsmessers eine erste Kalibrierfläche für den zweiten
Entfernungsmesser und im Bereich des zweiten Entfernungsmessers eine zweite Kalibrierfläche für den ersten Entfernungsmesser angeordnet ist.
In vorteilhafter Weise können nun an die Aufgabe angepasste
Entfernungsmesser verbaut werden, die kostengünstige ausgewählt werden können, da ein gleichmäßiger Abstand zum Messkörper eingehalten werden kann, auch wenn dieser unterschiedliche Dicken aufweist. Gleichzeitig können durch die vorteilhafte Ausgestaltung mehrere Messlinien parallel zur
Produktionsrichtung angeordnet werden, die gleichwohl regelmäßig oder bei einer Produktionsumstellung automatisch und einfach kalibriert werden können. Weiter können durch eine verstellbare Traverse oben Kollisionen mit dem Messobjekt vermieden werden, insbesondere wenn eine Sicherheitsvorrichtung mithin der Vorrichtung angeordnet ist.
Schlussendlich ist von Vorteil, dass mit diesem engen Aufbau und direkter Anordnung der Kalibrierflächen zu den Entfernungsmessern der Rahmen und die Traversen hinsichtlich ihrer Wärmeausdehnung keine Beachtung finden müssen. Die Erfindung versteht unter einem Dickenmesser einen berührungslos arbeitendes Messgerät, welches über ausgesandte und reflektierte Strahlung eine Entfernung zu messen vermag. Um rationell eine Dicke zu vermessen vermag es entweder einer Bezugsebene und einem Entfernungsmesser oder zwei Entfernungsmesser, die an zwei gegenüberliegenden Seite des Produktes eine Entfernung feststellen. Vermisst man nun den Abstand der beiden
Entfernungsmesser so ergibt sich aus dem Abstand der beiden abzüglich der beiden Messergebnisse bei einem dazwischen liegenden Messobjekt, mithin aus der Differenz aus Abstand Entfernungsmesser und den beiden
verschiedenen Abstandsmessungen zum Messobjekt die Dicke des
Messobjekts.
Die Erfindung versteht weiter unter einer gegenüberliegenden Anordnung der Entfernungsmesser dass die Messstrahlen der Entfernungsmesser
entgegengesetzt zueinander ausgerichtet sind. Unter Anordnung einer
Kalibrierfläche im Bereich eines Entfernungsmessers versteht die Erfindung, dass diese Kalibrierfläche benachbart, bevorzugt angrenzend und besonders bevorzugt einstückig mit dem Entfernungsmesser ausgebildet ist.
Die nachstehend aufgeführten Merkmale können kumulativ oder alternativ die Erfindung noch weiter verbessern oder ausgestalten.
Zumindest eine Traverse kann höhenverstellbar angeordnet sein, bevorzugt mittels eines Motors einer Höhenverstellung. Die Höhenverstellung ist dabei bevorzugt so ausgebildet, dass diese an beiden Seiten der Traverse
gleichförmig oder gleichzeitig die Höhe oder den Abstand zwischen den Entfernungsmessern verstellt. Damit können unterschiedlich hohe Messobjekte gemessen werden.
In vorteilhafter Weise können entlang der Traversen mehrere Systeme zur Dickenmessung angeordnet sein. Damit ist es möglich in Spuren oder abschnittsweise über die Breite, parallel zur Transportrichtung der Messobjekte zu messen.
In einer bevorzugten Ausführungsform kann die Kalibrierfläche einstückig an dem Entfernungsmesser angeordnet sein. Insbesondere ist sie ein Teil der strahlungsseitigen Oberfläche des Entfernungsmessers und damit in Richtung des gegenüberliegenden Entfernungsmessers ausgerichtet.
Die Kalibrierfläche kann weiter an der Traverse angeordnet sein und
insbesondere mit einer Halterung für den Entfernungsmesser einstückig oder wirkverbunden sein. Eine Halterung ist ein bevorzugtes Mittel um die Sensorik, also die Entfernungsmesser, einfach austauschen zu können. Bevorzugt werden diese in die Halterung lösbar gehalten oder verschraubt. Durch die Verbindung der Kalibrierfläche mit der Halterung ist die gleichmäßige
Anordnung an der Traverse und für den gegenüberliegenden
Entfernungsmesser einfach sichergestellt, insbesondere wenn die Halterung geeignet ist den zugehörigen Entfernungsmesser in einer vorgegebenen Position zur benachbarten und/oder gegenüberliegenden Kalibrierfläche anzuordnen.
Da die Vorrichtung zur Dickenmessung vorzugsweise in eine
Produktionsanlage oder dgl. eingebunden ist, wird eine Fördervorrichtung zur Ausbildung einer Transportebene für die Messobjekte angeordnet sein.
Insbesondere kann eine untere Messfläche des Messobjektes in der
Transportebene angeordnet sein und die untere Messfläche respektive die Transportebene einen Abstand zum unteren Entfernungsmesser ausbilden. Dieser Abstand definiert unter Umständen den bevorzugten Abstand zwischen den Entfernungsmessern und den Oberflächen des Messobjekts.
Es ist dann von Vorteil, wenn der obere Abstand des Entfernungsmessers von der oberen Messfläche des Messobjekts im Wesentlichen dem Abstand zwischen den unteren Entfernungsmesser und der Transportebene respektive der unteren Messfläche des Messobjekts entspricht.
Besonders bevorzugt kann eine Steuerungsvorrichtung für die Vorrichtung zur Einstellung der Höhe der oberen Traverse durch die Höhenverstellung mit einer Rechenlogik angeordnet sein, die die Höhe der oberen Traverse respektive den Abstand des Entfernungsmessers von der Transportebene aus der Summe der vorgegebenen Solldicke des Messobjekts und dem Abstand zwischen der unteren Messfläche bestimmt.
Unter Messflächen versteht die Erfindung eigentlich die Oberflächen des Messobjekts, die die Dicke des Messobjekts definieren und welche durch die Entfernungsmesser angestrahlt bzw. als Reflektionsfläche verwendet werden.
Zusätzlich oder alleinstehend kann eine Sicherheitsvorrichtung in der
Vorrichtung, bevorzugt an der oberen Traverse angeordnet sein, die geeignet ist bei einem zu geringen vorgegebenen Abstand den Motor der
Höhenverstellung zu Vergrößerung des Abstandes zu aktivieren. Damit kann ein sinnvoller Kollisionsschutz mit den bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten erreicht werden, insbesondere wenn im Zuge von
Produktumstellungen andere Höhen hintereinander in die Vorrichtung zur Dickenmessung einfahren.
Bevorzugt sind die in Wirkverbindung mit der Sicherheitsvorrichtung
angeordneten Sensoren zur Überwachung des Abstandes tastende oder berührungslos arbeitende Sensoren. Beispielsweise kann eine Rolle entgegen der Produktionsrichtung an der Traverse angeordnet sein, wird diese
ausgelenkt, so verfährt die Traverse nach oben. Gerade flächige plattenförmige Messobjekte können in der Produktion durch einseitige
Temperaturunterschiede zum Schüsseln, also zu einem unebenen Aufbau führen, so dass es sinnvoll sein kann mehrere Sensoren zur Prüfung der Höhe der Messobjekte anzuordnen. Gerade in der Werkstoffplattenherstellung mit unter Hitze und Feuchtigkeit aushärtenden Bindemittel können
Dampfexplosionen zu Platzern auf der Oberfläche führen, die unter Umständen so gross sind, dass sie die Entfernungsmesser beschädigen könnten.
Die Erfindung geht bei einem Verfahren zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten von einer einer Vorrichtung mit einem Rahmen und einer erste Traverse mit einem ersten Entfernungsmesser und einer zweite Traverse mit einem zweiten Entfernungsmesser aus,
wobei die Entfernungsmesser zur Ausbildung eines Systems zur
Dickenmessung eines Messobjekts im Wesentlichen gegenüberliegend und spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind.
Die Lösung der Aufgabe der Erfindung besteht für das Verfahren darin, dass zur Kalibrierung der Entfernungen zwischen den beiden Entfernungsmessern im Bereich des ersten Entfernungsmessers an einer ersten Kalibrierfläche durch den zweiten Entfernungsmesser eine zweite Entfernung und
im Bereich des zweiten Entfernungsmessers an einer zweiten Kalibrierfläche durch den ersten Entfernungsmesser eine erste Entfernung zur Kalibrierung gemessen wird und dass zur Ermittlung der Dicke eines Messobjekts die jeweiligen Entfernungen von den Entfernungsmessern zu den Messflächen des Messobjekts durch eine elektronische Schaltung in Relation zu den kalibrierten Entfernungen oder gesetzt werden.
Je nach Anordnung der Kalibrierflächen, beispielsweise wenn diese nicht auf derselben Nulllinie des Entfernungsmessers angeordnet sind, kann die elektronische Schaltung einen Offset zwischen dem Entfernungsmessern und den zugehörigen Kalibrierflächen in die Relation einrechnet. Beispielsweise können die Kalibrierflächen gegenüber der Ausstrahlungsöffnung und der Empfangsöffnung des Entfernungsmessers zurückgesetzt an der Traverse angeordnet sein. In diesem Fall müsste in die Berechnung der Abstand zur „Messebene“ oder„Nulllinie“ des Entfernungsmessers einbezogen werden. Bevorzugt wird zur Verbesserung der Messergebnisse die obere Traverse durch eine Höhenerstellung mit einem Motor oder eine Hebevorrichtung so eingestellt, dass der Abstand von dem unteren Entfernungsmesser zur
Transportebene und/oder der unteren Messfläche des Messobjekts im
Wesentlichen dem Abstand zwischen dem oberen Entfernungsmesser und der oberen Messfläche des Messobjekts entspricht.
Bevorzugt kann die Dickenmessung des Messobjekts im Zuge einer laufenden Produktion bzw. Herstellung von Bahnen oder plattenförmigen Objekten durchgeführt werden, wobei die Dickenmessung zur Einhaltung eines
vorgegebenen Produktionsmaßes durchgeführt wird und die vorgegebene Dicke des Meßobjektes zur Einstellung zum Beispiel der oberen Traverse dient, während hingegen der genaue Messwert der Dicke einem Sollwert der
Produktion entsprechen soll und entsprechend an die Anlage zurück gesendet wird.
Grundsätzlich werden nach der Erfindung zwei verschiedene Arten an Maßen unterschieden. Zum Beispiel wird ein Abstand vorgegeben oder eingestellt, vgl. Abstand unterer Entfernungsmesser zur unteren Messfläche oder oberer Abstand vom Entfernungsmesser zur oberen Messfläche des Messkörpers.
Hier werden relativ grobe Angaben verwirklicht, beispielsweise ist es nicht erheblich, ob diese beiden oberen und unteren Abstände sich um einen oder wenige Millimeter unterscheiden. Entscheidend ist, dass die Ausgabe des Messwertes der Dicke mit einer hohen Genauigkeit erfolgen kann, wenn dieser gemessen wird.
Es sei auch festgehalten, dass die Sensoren respektive die Entfernungsmesser vor Benutzung üblicherweise eingemessen werden, da zum Beispiel die
Anordnung der Sensorik innerhalb des Entfernungsmesser bei einer
hochgenauen Auflösung bei der Verwendung als Dickenmessung das Ergebnis verfälschen kann. Bevorzugt wird hierzu am Entfernungsmesser ein Wert bestimmt, der mit der am Entfernungsmesser angebrachten Kalibrierfläche abgestimmt wird. Der Entfernungsmesser kann bereits mit derartigen Angaben geliefert werden.
Ist der Entfernungsmesser in einer Halterung fixierbar, so kann an der
Halterung ebenfalls entsprechende Markierungen zur Einhaltung der richtigen Position der Kalibrierfläche enthalten sein.
In einer anderen Ausführungsform kann die Kalibrierfläche an der Halterung oder nahe der Anordnung des Entfernungsmessers an der Traverse angeordnet sein. Auch hier sollte das entsprechende Offset vor Inbetriebnahme der
Vorrichtung eingemessen und kalibriert werden.
Zusammenfassend ist es nun in vorteilhafter Weise möglich, dass nach jedem Messobjekt eine automatische Kalibrierung erfolgen kann, da die
Entfernungsmesser immer direkt auf Kalibrierflächen ausgerichtet sind.
Besonders vorteilhaft werden nun Temperaturschwankungen am Produktionsort durchgehend als Messfehler aus der Gleichung genommen und können somit vernachlässigt werden. Auch die Hebemechanik muss nicht mehr mit
übertriebener Genauigkeit ausgelegt werden, da durch die regelmäßige
Kalibrierung auch Schwankungen zwischen den beiden außen liegenden Aufhängungen am Rahmen oder an den Antrieben nicht in das Messergebnis einfließen. Ebenfalls spielt Schlupf beim Verschieben der oberen Traverse keine Rolle.
Besonders bevorzugt können nun auch Sensoren bzw. Entfernungsmesser verwendet werden, die durch die genaue Beabstandung zur Messobjekt- bzw. Transportebene immer im hochauflösenden Bereich arbeiten. Zu große
Abstände werden sinnvoller Weise vermieden. Weitere vorteilhafte Maßnahmen und Ausgestaltungen des Gegenstandes der Erfindung gehen aus den Unteransprüchen und der folgenden Beschreibung mit der Zeichnung hervor.
Die Zeichnung zeigt eine Vorrichtung 1 zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder plattenförmigen Messobjekten 18. Hierzu ist die Vorrichtung
beispielsweise in einer Fördervorrichtung eingebunden, die Messobjekte 18 in einer Produktionsrichtung 13, hier in die Zeicheneben hinein, zu fördern vermag. Die Fördervorrichtung ist nicht im Detail und nur beispielhaft als Transportrollen 15 dargestellt. Die Transportrollen 15 bilden quasi eine
Transportebene 14 für die Messobjekte 18, wobei die untere Messfläche 19 eines Messobjektes normalerweise in der Transportebene 14 liegen wird.
Die Vorrichtung 1 weist ferner einen Rahmen 10 auf, an dem eine obere Traverse 2 beweglich und eine untere Traverse 3, in diesem
Ausführungsbeispiel starr, angeordnet sind. Die obere Traverse 3 ist über einen Motor 11 als Antrieb der Höhenverstellung 12 in ihrem Abstand zur unteren Traverse 2 beweglich. Bevorzugt kann diese Höhenverstellung 12 respektive dessen Motor 11 über eine Steuervorrichtung (nicht dargestellt) gesteuert werden.
In der Figur sind mehrere Betriebszustände über die Breite der Vorrichtung 1 , vergleichbar mit der Breite des Messobjektes 18, dargestellt. Die Länge des Messobjektes wird sich meist in Richtung der Produktionsrichtung 13
erstrecken.
Entlang der Traversen 2, 3 sind mehrere Entfernungsmesser 4, 5 angeordnet, welche, wenn sie sich gegenüberliegen und zueinander ausgerichtet sind, ein System 17 zur Dickenmessung ergeben, vgl. linke Seite der Traverse 2, 3.
Hier ist auch der Zustand einer Kalibriermessung dargestellt, bei dem der Entfernungsmesser 4 oben zu einer Kalibrierfläche 7 des unteren Entfernungsmessers 5 ausgerichtet ist und die Entfernung 8 von oben nach unten ausmisst. Im Gegenzug vermisst der untere Entfernungsmesser 5 die Entfernung 9 zur Kalibrierfläche 6.
In der Mitte der Traverse ist die Belegung des Systems 17 zur Dickenmessung mit einem Messobjekt 18 dargestellt. Der obere Entfernungsmesser 4 wird den Abstand 22 zur Messfläche 20, welche der oberen Oberfläche des
Messobjektes 18 entspricht, ausmessen und als Messwert an die
Steuervorrichtung ausgeben. Der untere Entfernungsmesser 5 wird das gleiche mit dem Abstand 21 zwischen dem unteren Entfernungsmesser 5 und der unteren Oberfläche des Messobjektes 18, also der Messfläche 19, durchführen. Der Messvorgang wird nun in einer elektronischen Schaltung ausgewertet, indem die Summe der Abstände 21 und 22 von den Entfernungen 8 und/oder 9 abgezogen werden und ein Ergebnis der Dickenmessung kann ausgegeben werden.
Auf der rechten Seite der Traversen 2 und 3 ist dargestellt, dass die
Entfernungsmesser in einer Halterung 16 angeordnet sind. Nicht dargestellt sind alternative Anordnungen, bei denen beispielsweise die Kalibrierflächen direkt an der Halterung 16 oder an der Traverse selbst angeordnet sein können.
In der Figur sind aus Gründen der Übersichtlichkeit nicht alle Einzelteile mit Bezugszeichen versehen, aber es ist dem Fachmann offensichtlich, welche Teile wiederholt angeordnet sind. Bezugszeichenliste: P1602
1. Vorrichtung
2. Traverse
3. Traverse
4. Entfernungsmesser
5. Entfernungsmesser
6. Kalibrierfläche
7. Kalibrierfläche
8. Entfernung (4 zu 7)
9. Entfernung (5 zu 6)
10. Rahmen
11. Motor
12. Höhenverstellung
13. Produktionsrichtung
14. Transportebene
15. Transportrollen
16. Halterung
17. System
18. Messobjekt
19. Messfläche
20. Messfläche
21.Abstand
22. Abstand

Claims

Patentansprüche
1. Vorrichtung zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder
plattenförmigen Messobjekten (18),
mit einem Rahmen (10) und einer erste Traverse (3) mit einem ersten Entfernungsmesser (5) und einer zweite Traverse (2) mit einem zweiten Entfernungsmesser (4),
wobei die Entfernungsmesser (4, 5) zur Ausbildung eines Systems (17) zur Dickenmessung eines Messobjekts (18) im Wesentlichen
gegenüberliegend und spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass
im Bereich des ersten Entfernungsmessers (5) eine erste
Kalibrierfläche (7) für den zweiten Entfernungsmesser (4) und im Bereich des zweiten Entfernungsmessers (4) eine zweite
Kalibrierfläche (6) für den ersten Entfernungsmesser (5) angeordnet ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass
zumindest eine Traverse (2, 3) höhenverstellbar angeordnet ist, bevorzugt mittels eines Motors (11 ) einer Höhenverstellung (12).
3. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass entlang der Traversen (2, 3) mehrere Systeme (17) zur Dickenmessung angeordnet sind. 4. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierfläche (6, 7) einstückig an dem Entfernungsmesser (4, 5) angeordnet ist, insbesondere als ein Teil der strahlungsseitigen Oberfläche des Entfernungsmessers (4, 5).
5. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Kalibrierfläche (6, 7) an der Traverse (2) angeordnet ist und insbesondere mit einer Halterung (16) für den Entfernungsmesser (4, 5) einstückig oder wirkverbunden ist.
6. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halterung (16) geeignet ist den zugehörigen Entfernungsmesser (4, 5) in einer vorgegebenen Position zur benachbarten und/oder gegenüberliegenden Kalibrierfläche (6, 7) anzuordnen.
7. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Fördervorrichtung zur
Ausbildung einer Transportebene (14) für die Messobjekte (18) angeordnet ist, wobei insbesondere eine untere Messfläche (19) des Messobjektes (18) in der Transportebene (14) angeordnet ist und die untere Messfläche (19) respektive die Transportebene (14) einen Abstand (21 ) zum unteren Entfernungsmesser (5) ausbildet.
8. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der obere Abstand (22) des
Entfernungsmessers (4) von der oberen Messfläche (20) des
Messobjekts (18) im Wesentlichen dem Abstand (21 ) entspricht.
9. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Steuerungsvorrichtung zur Einstellung der Höhe der oberen Traverse (2) durch die
Höhenverstellung (12) mit einer Rechenlogik angeordnet ist, die die Höhe der oberen Traverse (2) respektive den Abstand des
Entfernungsmessers (4) von der Transportebene (14) aus der Summe der vorgegebenen Solldicke des Meßobjekts (18) und dem Abstand
(21 ) bestimmt.
10. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Sicherheitsvorrichtung in der Vorrichtung (1 ) bevorzugt an der oberen Traverse (2) angeordnet ist, die geeignet ist bei einem zu geringen vorgegebenen Abstand (22) den Motor (11 ) der Höhenverstellung (12) zu Vergrößerung des Abstandes
(22) zu aktivieren.
11. Vorrichtung zumindest nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass in Wirkverbindung mit der
Sicherheitsvorrichtung tastende oder berührungslos arbeitende
Sensoren zur Überwachung des Abstandes (22) angeordnet sind.
12. Verfahren zur Dickenmessung an bewegten bahn- oder
plattenförmigen Messobjekten (18),
in einer Vorrichtung (1 ) mit einem Rahmen (10) und einer erste
Traverse (3) mit einem ersten Entfernungsmesser (5) und einer zweite Traverse (2) mit einem zweiten Entfernungsmesser (4),
wobei die Entfernungsmesser (4, 5) zur Ausbildung eines Systems (17) zur Dickenmessung eines Messobjekts (18) im Wesentlichen gegenüberliegend und spiegelbildlich zueinander ausgerichtet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Kalibrierung der Entfernungen (8 und 9) zwischen den beiden Entfernungsmessern (4, 5)
im Bereich des ersten Entfernungsmessers (5) an einer ersten
Kalibrierfläche (7) durch den zweiten Entfernungsmesser (4) eine zweite Entfernung (8) und
im Bereich des zweiten Entfernungsmessers (4) an einer zweiten Kalibrierfläche (6) durch den ersten Entfernungsmesser (5) eine erste Entfernung (8) zur Kalibrierung gemessen wird und dass zur Ermittlung der Dicke eines Messobjekts (18) die jeweiligen Entfernungen von den Entfernungsmessern (4, 5) zu den Messflächen (19, 20) durch eine elektronische Schaltung in Relation zu den kalibrierten Entfernungen (8 oder 9) gesetzt werden.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die elektronische Schaltung einen möglichen Offset zwischen dem
Entfernungsmessern (4, 5) und den zugehörigen Kalibrierflächen (6, 7) in die Relation einrechnet.
14. Verfahren zumindest nach einem der vorhergehenden
Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zur
Verbesserung der Messergebnisse die obere Traverse (2) durch eine Höhenerstellung (12) mit einem Motor (11 ) so einstellt, dass der Abstand (21 ) von dem unteren Entfernungsmesser (5) zur
Transportebene (14) und/oder der unteren Messfläche (19) des Messobjekts (18) im Wesentlichen dem Abstand (22) zwischen dem oberen Entfernungsmesser (4) und der oberen Messfläche (20) des Messobjekts (18) entspricht.
15. Verfahren zumindest nach einem der vorhergehenden
Verfahrensansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die
Dickenmessung des Messobjekts (18) im Zuge einer laufenden Produktion bzw. Herstellung von Bahnen oder plattenförmigen
Objekten durchgeführt wird, wobei die Dickenmessung zur Einhaltung eines vorgegebenen Produktionsmaßes durchgeführt wird und die Dicke des Meßobjektes (18) einem Sollwert der Produktion entspricht.
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