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Verfahren und Anordnung zur Längenmessung von stab-oder rohrförmigen
Werkstücken Bei der Längenmessung von stab- oder rohrförmigen Werkstücken ist die
Verwendung von Meßlatten, Meßbändern und Meßrollen bekannt, die den Meßwert optisch
kenntlich machen. Es sind auch Meßrolle mit Tourenz ähiwerken und lichtelektrischen
Zellen bekannt, die bei bestimmter Rollengeschwindigkeit während der Verdunkelung
durch den zu messenden Gegenstand einen verstärkten Zellenstrom auf ein Zählwerk
übertragen.
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Mit Hilfe dieser Meßeinrichtungen und Meßanordnungen lassen sich
die Einzelmessungen nur veilält.-nismäßig langsam ausführen, so daß der Meßvorgang
einen großen Zeitau.fwand erfordert. Darüber hinaus ist mit Hilfe der genannten
Einrichtungen eine fehlerfreie Messung nicht gewährleistet; selbst bei Verwendung
von Meßrolle mit Tourenzählwerken und lichtelektrischen Zellen bestehen unter Umständen
große Fehlerquellen, da eine Schlüpfbewegung zwlschen dem zu messenden Werkstück
und der Meßrolle praktisch nicht vermieden werden kann.
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Für die Längenmessung einer größeren Anzahl von Trerkstücken, insbesondere
von Walzgut, ist mit dem deutschen Patent 815 701 auch bereits ein Verfahren vorgeschlagen
worden, wonach das Messen nach dem Walzen während des Abtransports des Walzgutes
durch in den Transportweg sich einschaltende Meßeinrichtungen erfolgt, die die Länge
des Walzgutes unmittelbar abgreifen. Die zugehörige Meßeinrichtung besteht aus einer
Meßkettenbahn mit im Transportweg liegenden Anschlägen, welche mit den Stirnflächen
der aufeinanderfolgenden Werkstücke in Berührung treten und deren Entfernung voneinander
auf eine Anzeigevorrichtting übertragbar ist. Mit der bekannten Einrichtung läßt
sich jeweils nur die Gesamtlänge jedes Werkstücks abgreifen; es ist auch möglich,
die Länge jedes Werkstücks anzuzeigen. Dabei bestimmt aber die begrenzte Geschwindigkeit
des Anzeigeinstruments den Zeithedarf jeder Einzelmessung; und da diese Geschwindigkeit
wegen der Empfindlichkeit des Instruments verhältnismäßig klein gehalten werden
muß, so läßt sich die Messung einer Mehrzahl von Werkstüdcen nicht mit einer beliebig
großen und erwünschtenGeschwindigkeitdurchführen.
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Durch die britische Patentschrift 393 912 ist eine andere Einrichtung
für die Längenmessung von Werkstücken bekanntgeworden, welche in einem Meßvorgang
die Gesamtlänge erfaßt. Dabei finden Photozellen Verwendung, durch deren Strahlweg
das Werkstück eingeführt wird, jedem Strahlweg ist eine Lampe zugeordnet, so daß
an Hand der leuchtenden Lampen festgestellt werden kann, welche Restlänge der Meßstrecke
von dem Werkstück nicht eingenommen worden ist. Eine rasche und genaue Messung
ist
mit einer solchen Anordnung nicht möglich, insbesondere ist die bekannte Einrichtung
bei größeren Längenunterschieden der Werkstücke nicht verwendbar, weil man entweder
die Teilung der Meßstrecke, d. h. den Abstand der Photozellen, zu groß wählen müßte
oder bei kürzeren Werkstücken das Auszählen der jeweils leuchtenden Lampen zu viel
Zeit beanspruchen würde.
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Die Erfindung will im Gegensatz zu den bekannten Meßarten eine beschleunigte
Nilessung ermöglichen und empfiehlt dazu eine Abtastmessung des Werkstücks, wobei
der größte Teil der Werkstücklänge durch eine Abtastmessung in großen Teilungsabschnitten
und die verbleibende Uberschuß- oder Restlänge, die außerhalb einer vollen Teilungsreihe
liegt, in kleinen Teilungsabschnitten abgetastet wird, die der gewünschten Meßgenauigkeit
entsprechen; die bei der groben Abtastung und bei der feinen Abtastung ermittelten
Meßwerte werden unabhängig voneinander oder unter gleichzeitiger Addition angezeigt
oder aufgezeichnet. Dank der Anwendung großer Teilungsabschnitte bei der Messung
des größten Teils der Werkstücklänge läßt sich der Meßvorgang sehr rasch durchführen.
Gleichzeitig wird durch die Beschränkung der Abtastung in den kleinen Teilungsabschnitten
auf die jeweilige Restlänge des Werkstücks auch die Feinmessung vergleichsweise
schnell durchführbar, so daß auch hierfür ein nur geringer Zeitaufwand erforderlich
ist.
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Mit der Erfindung ist somit eine Längenmessung verfügbar gemacht,
welche in die laufende Fertigung von stab- oder rohrförmigen Werkstücken, die unter
schiedliche Länge haben können, eingeschaltet werden kann und im übrigen natürlich
auch für die Ermittlung
der Gesamtlänge einer beliebig großen Zahl
vor Werkstücken unterschiedlicher Länge verfügbar ist.
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Das erfindungsgemäße Verfahren zur Längen messung kann mit Hilfe
zahlreicher -Anordnungen ausgeführt werden, und zwar stehen sowohl reine mechanische
Abtast- und Nleßanordnungen zur Verfügung als auch Anordnungen mit Strahiabtastung,
welche sich besonders in Verbindung mit der Auswertung der Meßergebnisse mit Hilfe
elektrischer Rechenmaschinen eignen.
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Eine erfindungsgemäße mechanische Anordnung für die Durchführung
von Längenmessungen besteht zweckmäßig aus einer Meßschiene, welche in den unterschiedlichen
Teilungen mit in vorbestimmter Folge elektrisch verbundenen Abtastkontakten besetzt
ist, einer zur Meßschiene parallelen Lagerstelle für die zu messenden Werkstüdoe,
zwei auf die Werkstückenden einstellbaren mechanischen Anschlägen mit der Meß schiene
zuweisenden Abtastschneiden, wobei die Anschläge an die Meßschiene anlegbar sind
oder umgekehrt, und aus je einem den verschiedenen Kontaktreihen der Meßschiene
zugeordneten Schritt-Fortschaltwerk für die Betätigung des Anzeige-, Aufzeichnungs-
oder Rechenwerkes.
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Zur Verwirklichung einer Strahlabtastung empfiehlt die Erfindung
eine Anordnung mit einer Meßschiene, welche eine der kleineren Teilung entsprechende
Loch- oder Schlitzreihe aufweist, einer zur Meßschiene parallelen Lagerstelle für
die zu messenden Werkstücke, einer Mehrzahl von Taststrahlsystemen, deren Strahlquellen
und Strahlempfänger entsprecbend der größeren Teilung auf entgegengesetzten Seiten
der Loch- oder Schlitzreihe der Meßschiene angeordnet sind und welche sich gemeinsam
um das große Teilungsmaß längs der Meßschiene verschieben lassen, wobei den Strahlempfängern
sowohl bei Nichtbestrahlung wirkende Impulsvermittler mit einer der großen Teilung
entsprechenden Betäti gungsfolge als auch bei Bestrahlung wirksame Impulsvermittler
mit einer der kleineren Teilung entsprechenden Betätigungsfolge zugeordnet sind,
welche die Betätigung des Anzeige-, Aufzeichnungs- oder Rechenwerks veranlassen.
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Die Strahlahtastung läßt sich auch noch mit weiteren Meßanordnungen
im Rahmen der Erfindung verwirklichen. Einige solcher Möglichkeiten sollen im folgenden
in Verbindung mit der Zeichnung erläutert werden, welche das Prinzip verschiedener
Längenmeßanordnungen veranschaulicht.
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Aus den Erläuterungen der Ausführungsbeispiele wird als besonderer
Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens erkennbar, daß der Meßvorgang nur geringe
Bewegungen erfordert und sich demgemäß mit einfachen und rasch arbeitenden Anordnungen
durchführen läßt.
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In Fig. 1 ist das Schema einer mechanischen Meßanordnung veranschaulicht;
die wesentlichen Teile dieser Anordnung bestehen aus einer Meßschiene 1, welche
mit mehreren Reihen von Abtastkontakten unterschiedlicher Teilung besestzt ist,
einer zur Meßschiene 1 parallelen Lagerstelle (nicht dargestellt) für das zu messende
Werkstück 2 und zwei mechanischen Anschlägen 3, welche in der Längsrichtung einstellbar
sind. Die Anordnung ist dabei so getroffen, daß die Anschläge 3 an die Meßschiene
1 angelegt werden können oder daß, umgekehrt, die Meßschiene schwenkbar ist und
an die Anschläge 3 herangeführt werden kann. Die Abtastkontakte der Meßschiene 1,
welche in verschieden großer Teilung angeordnet sind, sind innerhalb jeder Kontaktreilie
in vorbestimmter Folge
elektrisch miteinander verbunden. Bei der zweckmäßigen Anwendung
der Teilung des metrischen Systems, wobei z. B. eine Kontaktreihe mit einem Abstand
von 1 cm, die zweite Kontaktreihe mit einem Abstand von 1 dm, die dritte Kontaktreihe
mit einem Abstand von 1 m ausgeführt ist, können die Kontakte jeweils in Zehnergruppen
zusammengefaßt werden, wobei die gleichartigen Kontakte der aufeinanderfolgenden
Gruppen elektrisch leitend verbunden sind.
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Für die Abtastung der Kontakte auf der Meßschiene sind die beiden
Anschläge 3 mit Abtastschneiden ausgestattet, welche der Meßschiene 1 zuweisen.
Den verschiedenen Kontaktreihen der Meßschiene 1 ist je ein speichernder Dekadenimpulsgeber
zugeordnet, und zwar in Form einer Relaiskette, zum Festhalten des ermittelten Meßwertes.
Bei dem envähnten metrixschen System werden von den Dekadenimpulsgebern Schrittfortschaltwerke
zum Ansprechen gebracht, die ihrerseits die für die Anzeige, Aufzeichnung oder Rechnung
erforderlichen Impulse liefern. Durch die Speicherung der Abtastung wird eine größere
Meßgeschwindigkeit erreicht, da der Ablauf der Schrittschalter von den Meßanschlägen
nicht abgewartet zu werden braucht. Der Schrittschalterabiauf kann schon in die
Vorbereitung der nächsten Messung fallen.
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Bei der in Fig. 1 veranschaulichten Anordnung ist eine maximale Meßlänge
L verfügbar. Das Werkstück 2 von der Länge I liegt innerhalb der maximalen Länge
L, so daß auf der einen Seite des Werkstücks eine Restlänge a und auf der anderen
Seite eine Restlänge b verbleibt. Die Messung bzw. Errechnung der Werkstücklänge
kann nach unterschiedlichen Vorgängen erfolgen. Beispielsweise kann dile Formel
I = L- (ate) oder die Formel 1 = c-a Anwendung finden, wobei c gemäß Fig. 1 die
Summe der Längen a und I bezeichnet.
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Die Messung mit Hilfe der Anordnung nach Fig. 1 wird in folgender
Weise durchgeführt: Nachdem das Werkstück 2 auf die Lagerstelle der Meßanordnung
gebracht ist, werden die Anschläge 3 an die Enden des Werkstücks 2 herangeschoben.
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Danach werden die Anschläge 3 an die Meßschienel angelegt, oder umgekehrt,
so daß die in die Werkstücklänge 2 fallenden Teile der auf der Meßschiene befindlichen
Abtastkontaktreihen von den Abtastschneidlen der Anschläge 3 erfaßt werden.
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Die Verschiebung der Anschläge 3 und das Anlegen der Abtastschneiden
an die Abtastkontakte, oder umgekehrt, kann mit Hilfe von elektromechanischen oder
hydraulischen Betätigungsorganen bewirkt werden, und zwar gewünschtenfalls bei automatischer
Arbeitsweise mit Auslösung der Betätigung durch das zu messende Werkstück selbst.
Nach Herstellung der Abtaststellung werden die den verschiedenen Kontaktreihen der
Meßschiene 1 zugeordneten Schrittfortschaitwerke zwecks Betätigung des Anzeige-,
Aufzeichnungs- oder Rechenwerks in Gang gesetzt.
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Bei der Anordnung nach Fig. 2 ist eine Meßschiene 11 vorgesehen,
welche mit einer Reihe von Löchern oder Schlitzen in der der gewünschten Meßgenauigkeit
entsprechenden Teilung versehen ist. Parallel zu der Meßschiene 11 ist eine nicht
dargestellte Lagerstelle für das zu messende Werkstück 12 angeordnet.
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Außerdem sind in der vorbestimmten großen Teilung Taststrahlsysteme
13 vorgesehen, deren Strahlquellen 14 und Strahlempfänger 15 auf entgegengesetzten
Seiten der Loch- oder Schlitzreihe der Meßschiene 11
angeordnet
sind und deren Strahlengang so verläuft, daß er durch das Werkstück 12 unterbrochen
wird.
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Die Taststrahlsysteme sind mechanisch miteinander verbunden und so
eingerichtet, daß sie sich gemeinsam um das Maß der geplanten großen Teilung längs
der Meßschiene 11 verschieben lassen. Den Strahlempfängern 15 der Taststrahlsystemel3
sind sowohl bei Nichtbestrahlung wirkende Impulsvermittler mit einer der großen
Teilung entsprechenden B etätigungs folge als auch bei Bestrahlung wirksame Impulsvermittler
mit einer der kleinen Teilung entsprechenden Betätigungsfolge zugeordnet, welche
die Betätigung des Anzeige-, Aufzeichnungs- oder Rechenwerks veranlassen.
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In Fig. 2 sind die Taststrahlsysteme 13 fortlaufend mit Sl bis S5
bezeichnet. Die große Teilung ist mit d, die Werkstücklänge mit 1, die beiderseitigen
Restlängen des Meßbereichs mit a und b und die Summe der in die Werkstücklänge fallenden
großen Teilungslängen mit e bezeichnet. Die Ermittlung der Werkstiicklänge I erfolgt
nach der Formel l = a + (d - b) + (d - = nu - zu d + 2 d + c) = (n+2) d(b+c).
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Dabei bedeutet 1z die Anzahl der Teilungen, welche vollständig in
der Teillänge I des Werkstücks enthalten sind.
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Der Meßvorgang bei der Anordnung nach Fig. 2 verläuft in folgender
Weise: Nach Einführung des Werkstücks 12 in die Meßanordnung werden die großen Teilungen
abgetastet, welche zwischen den Taststrahlsystemen S2 und S4 liegen. Bei der gleichzeitigen
oder anschließenden Bewegung sämtlicher Taststrahlsysteme St bis S5 um die Länge
einer großen Teilung im Sinn der Pfeilrichtung 16 werden die Restlängen a und b
ermittelt, wobei der Strahl der Systeme S1 und S4 durch die Schlitze oder Löcher
der Meßschiene 11 hindurchtritt. Die Restlängen werden demgemäß entsprechend der
kleinen Teilunggemessen. Der Mefivorgang ist beendet, sobald das System S1 die Ausgangsstellung
des Systems SS und das System S4 die Ausgangsstellung des Systems S5 erreicht haben.
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Nach Fig. 3 besteht die Älefianordnung aus einem nicht dargestellten
Förderer, dessen Vorschubrichtung dem Pfeil 21 entspricht und welcher eine Lagerstelle
für das Werkstück 22 aufweist bzw. bildet. Längs des Förderers sind Tastsysteme
23 angeordnet, deren Strahlquellen 24 und Strahlempfänger 25 auf entgeigengesetzten
Seiten des Förderers bzw. des Werkstücks 22 liegen. Die Taststrahlsysteme 23 sind
fortlaufend mit .so bis S5 bezeichnet. Die Strahlempfänger 25 sind mit bei Nichtbestrahlung
wirkenden Impulsvermittlern mit einer der großen Teilung entsprechenden Betätigungsfolge
ausgestattet und werden jeweils durch die Bestrahlung des Taststrahlsystems St bei
dessen Freigabe durch das in Fig. 3 links liegende Schwanzende des Werkstücks 22
zur Wirkung gebracht, um dadurch die großen Teilungen zu erfassen, welche in die
Länge 1 des Werkstücks fallen. Nach Fig. 3 sind drei Teilungen d bei diesem Meßvorgang
zu berücksichtigen.
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Um die Restlänge b, um welche das Werkstück 22 in der aus Fig. 3
ersichtlichen Lage in der Förderer richtung über das Taststrahlsystem S4 hinausragt,
zu messen, und zwar entsprechend den kleinen, der gewünschten Meßgenauigkeit entsprechenden
Teilungsschritten, sind zusätzliche, aus Gebern und Empfängern bestehende Impuls
systeme vorgesehen, welche als mechanische Systeme oder als Taststrahlsysteme aus
gebildet
sind und bei Unterbrechung der Bestrahlung des Taststrahlsystems S5 durch das vordere
Ende des Werkstücks 22 zur Wirkung gebracht und bei der Bestrahlung des danach durch
das Schwanzende des Werkstücks 22 freigegebenen Taststrahlsystems S2 wirkungslos
gemacht werden; die Impulsvermittler der Taststrahlsysteme und der Impuls systeme
veranlassen in Übereinstimmung mit den Meßwerten die Betätigung des Anzeige-, Aufzeichnungs-
oder Rechenwerks.
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Die zusätzlichen Impulssysteme bei der Anordnung nach Fig. 3 können,
wie gesagt, als mechanische Systeme oder als Taststrahlsysteme ausgebildet sein.
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Im ersten Fall erfolgt die Betätigung der Impulssysteme durch den
NVerkstückförderer, und zwar in Abhängigkeit von der Bewegung derselben. Im zweiten
Fall erfolgt die Steuerung der Taststrahlsysteme durch das Werkstück 22, wobei diejenigen
Taststrahlsysteme beeinflußt werden, welche auf der Vorschubstrecke liegen, die
um die Länge mit Bezug auf Fig. 3 links von dem Taststrahlsystem S2 beginnt und
bis zu dem Taststrahlsystem S2 reicht. Sobald diese Vorschublänge b zurückgelegt
ist und die Belichtung des Strahlempfängers 25 des Systems S2 einsetzt, werden die
als Taststrahlsystem ausgebildeten Impulssysteme für die Abtastung im Sinn der kleinen
Teilung wirkungslos gemacht. Um die Abtastung der kleinen Teilungen zu ermöglichen,
ist eine Meßschiene 21 vorgesehen, welche parallel zu dem Förderer des Werkstücks
22 liegt und mit Schlitzen oder Löchern entsprechend der kleinen Teilung ausgestattet
ist. Die Meßschiene 21 ist dabei so angeordnet, daß die Strahlen der der kleinen
Teilung entsprechenden Taststrahlsysteme durch die Schlitze oder Löcher der Meßschiene
hindurch verlaufen.
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In Fig. 4 ist eine Anordnung schematisch veranschaulicht, welche
der Meßanordnung nach Fig. 2 entspricht; dabei ist ein Werkstücktransport quer zur
Längsrichtung der Werkstücke vorgesehen, um der Meßanordnung nacheinander eine beliebige
Anzahl von Werkstücken zuzuführen und die Werkstücke nacheinander aus der Meßanordnung
herauszuführen.
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Die zu messenden Werkstücke 12 werden mittels eines Scbneckenroilgangs
17 zugeführt, an welchen sich das Werkstücklager 18 der Meßanordnung anschließt.
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Das Lager 18 ist verschwenkbar, so daß das gemessene Werkstück in
einen Behälter oder ein Gestell 19 abgeworfen werden kann, welches gewünschtenfalls
auf einer Wiegevorrichtung20 festgelegt ist. Das in der Lagerstelle 18 ruhende Werkstück
liegt in dem Strahlengang einiger der hintereinander angeordneten Taststrahlsysteme
13, so daß nur die Strahlen der außerhalb der Werkstücklänge liegenden Taststrahlsysteme
durch die Löcher der Schlitze der Meßschiene 11 gegebenenfalls nach Ablenkung zu
den Strahlempfängern 15 gelangen.