DE2504085A1

DE2504085A1 - Fuehlereinrichtung fuer ein laengenmessgeraet

Info

Publication number: DE2504085A1
Application number: DE19752504085
Authority: DE
Inventors: Robert Linard
Original assignee: SETIM D ETUDES TECH DE Ste
Current assignee: SETIM D ETUDES TECH DE Ste
Priority date: 1974-02-01
Filing date: 1975-01-31
Publication date: 1975-08-07
Also published as: ES434348A1; IT1028866B; GB1503947A

Description

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Firma SETIM, Societe d¹Etudes Techniques des Industries Metallurgiques, 54000 Nancy/Frankreich

Fühlereinrichtung für ein Längenmessgerät

Die Erfindung betrifft eine Kihlereinrichtung für ein Gerät zur Längenmessung, insbesondere für die Messung der Länge bahnförmiger Eisenhüttenprodukte*

Die Messung der Länge ist insbesondere im Eisenhüttenwesen von Bedeutung, und zwar bei der Verarbeitung von bahnfÖrmigen Produkten. Wenn man die Länge eines bahnförmigen Produktes, dessen Querschnitt und spezifisches Gewicht bereits bekannt sind, kennt, ist es möglich, hieraus das Gewicht zu berechnen. Andererseits ist es dann, wenn eine gewisse Länge in Unterabschnitte unterteilt werden kann, möglich, wenn man die gesamte Länge misst, die optimale Länge der zu schneidenden Abschnitte zu bestimmten, bei denen sich der geringste Abfall ergibt.

Für Eisenhüttenprodukte, insbesondere langgestreckte Erzeug-

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nisse, die sich auf Rollenbahnen vorwärtsbewegen, ist es von Interesse, die Messung während der Vorbeibewegung des Erzeugnisses vornehmen zu können, was eines der mit vorliegender Erfindung verfolgten Ziele ist.

Es gibt bereits Geräte, die die Durchführung derartiger Messungen gestatten. Ganz allgemein gesprochen ist jedoch der Aufbau dieser Geräte verhältnismässig kompliziert, die erreichbare Messgenauigkeit nur massig. Es seien folgende bekannte Geräte erwähnt:

Geräte mit feststehenden Zellen, die erfordern, dass sich das Erzeugnis mit konstanter Geschwindigkeit bewegt,

Geräte mit kreisförmiger optischer Abtastung, die zu einem trigonometrischen Fehler hinsichtlich des Messwinkels führen, wobei dieser Fehler bei seitlicher Verschiebung des Produktes auf der Tragrollen-Bahn zunimmt, sowie

Geräte mit optischen Fasern, die in regelmässigen Intervallen photoempfindliche Elemente aufweisen.

Die letztgenannten Geräte lassen sich wegen der Zahl der Detektor-Bauteile und wegen des Systems der Datenverarbeitung nur mit grossen Kosten verwirklichen. Darüber hinaus liegt der Fehler hinsichtlich der Länge in der Grössenordnung eines Intervalls.

Die rein mechanischen Vorschläge sind hinsichtlich der Arbeitsgeschwindigkeit Beschränkungen unterworfen.

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine Fühlereinrichtung für ein Längenmessgerät zu schaffen, welche es ge-

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stattet, die Mängel des Standes der Technik auszuschalten, d_eh. insbesondere mit verhältnismässig geringen Kosten hergestellt werden kann' und trotzdem zuverlässig arbeitet.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird nach der Erfindung vorgeschlagen, die Fühlereinrichtung der eingangs erwähnten Art derart auszubilden, dass sie aus einem Lichtsender und einem Lichtempfänger besteht, von denen wenigstens einer, vorzugsweise der Empfänger, Mittel zur Bildung eines Flecks oder einer linear beweglichen Leuchtspur, ausgehend von einem inneren, beweglichen, in Drehung versetzten Teil aufweist, und dass der zylinderförmige Empfänger einen Zylindermantel mit einem Schlitz, das innere bewegliche Teil sowie ein langgestrecktes, im Inneren angeordnetes Element umfasst, welches dem Schlitz gegenüberliegt und das auftreffende Licht zu photoempfindlichen Elementen leitet.

Eine Einrichtung gemäss der Erfindung hat eine Reihe von Vorzügen. Zum einen ist der Gesamtpreis des Gerätes erheblieh niedriger im Vergleich zu allen bisher bekannten Vorschlägen, die gleiche Messung ermöglichen. Die Qualität und Genaigkeit der Messung mit einer Einrichtung gemäss der Erfindung erweisen sich als aussergewöhnlich. Darüber hinaus bleibt die Genauigkeit konstant bis zu Geschwindigkeiten, die beim Transport von bahnförmigen Produkten als hoch angesehen werden müssen. Weiter lässt sich die Einrichtung nach der Erfindung einfach verwirklichen und zeigt eine gute Zuverlässigkeit.

Vorteilhafte Weiterbildungen der erläuterten Fühlereinrichtung sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 8.

Weitere Merkmale, Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung bevorzugter Aus-

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führungsbeispiele anhand der Zeichnung, wobei auf Vorteile des Erfindungsgegenstandes, die sich für den Fachmann aufgrund des Standes der Technik ergeben, nicht hingewiesen wurde, diese jedoch ebenfalls der Erfindung zuzurechnen sind. In der Zeichnung stellen dar:

Figur 1 eine perspektivische Ansicht des Senderelements einer ersten Ausführungsform;

Figur 2 eine perspektivische Ansicht des Empfängerelernents der ersten Ausführungsform;

Figur 3 eine perspektivische Ansicht einer Sender-Empfänger-Anordnung bei einer zweiten Ausführungsform;

Figur 4- eine perspektivische Ansicht des drehbaren Innenzylinders der in Figur 3 gezeigten Ausführungsform;

Figur 5 eine perspektivische Ansicht einer anderen Ausführungsform eines drehbaren Innenzylinders gegenüber Figur 4;

Figur 6 eine perspektivische Ansicht einer Sender-Empfänger-Einheit eines dritten Ausführungsbeispiels, welches direkt von dem in Figur 3 dargestellten abgeleitet ist;

Figur 7 eine schematische, perspektivische Ansicht des Empfängerrohrs bei der Ausführungsform der Figur 6;

Figur 8 eine perspektivische Ansicht eines Innenzylinders, der mehrere schraubenförmige Schlitze aufweist;

Figur 9 einen Längsschnitt eines Empfängerteils, welcher

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aussen mit Licht-Leitelementen versehen ist;

Figur 10 einen Längsschnitt eines Empfängerteils, welches innere Licht-Leitelemente aufweist, die an dem Empfängerrohr montiert sind;

Figur 11 einen Längsschnitt durch eine Empfangeranordnung, bei der das Empfängerrohr durch ein Bündel aus optischen Fasern ersetzt ist und

Figur 12 eine schematische Ansicht von zwei Ausführungsbeispielen für Umhüllungen des Empfängerrohrs, wobei beim Teil A eine undurchsichtige Spirale vorgesehen ist, während der Teil B aufeinanderfolgende, undurchsichtige Ringe aufweist.

Wie aus den Zeichnungen hervorgeht, lässt sich der Erfindungsgegenstand in zwei Varianten verwirklichen, wobei die Rolle des Lichtsenders und Lichtempfängers vertauscht ist aufgrund der Tatsache, dass der Lichtweg umgedreht werden kann.

Der Lichtsender und Empfänger bei der ersten bzw. zweiten Ausführungsform sind einander sehr ähnlich. Sie ergeben sich jeweils gegenseitig durch Substitution des Senderelementes und Empfängerelementes.

Bei der ersten, in den Figuren 1 und ? gezeigten Ausführungsform ist bei dem Sender 1 (Figur 1) ein Zylindermantel 2 vorgesehen, der entlang einer Mantellinie einen geradlinigen Schlitz 3 aufweist. Der Sender 1 wird von einem inneren, ko- ' axialen Zylinder A- vervollständigt, der mittels eines Motors schrittweise in Drehung versetzt wird, welcher die Umdrehungen und die Winke!abweichungen registriert. Dieser innere Zylin-

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der 4 weist an seiner Mantelfläche einen Einschnitt 5 schraubenförmigem Verlauf auf. Die gesamte Anordnung besitzt schliesslich im Inneren auf der gemeinsamen Achse eine lichtausendende Röhre 6.

Auf diese Art und Weise wird ein Lichtbündel mit einem rautenähnlichen Querschnitt gebildet, welches sich entlang des Schlitzes 3 bewegt.

Die Sender-Empfänger-Anordnung umfasst einen hohlzylindrischen Empfänger 7> der an seinen Enden mittels eines oder mehrerar lichtempfindlicher Elemente, wie beispielsweise bei 8 gezeigt, verschlossen ist und an seiner Oberfläche einen geradlinigen Schlitz 9 aufweist, der dem Schlitz 3 des Sender-Zylinders 2 gegenüberliegt. Die Innenflächen des Zylinders 7 sind glänzend oder mit einem fluoreszierenden Material belegt.

Wenn man eine solche Fühlereinrichtung mit den entsprechenden elektronischen Schaltkreisen verbindet,'ist es möglich, die Länge des Produktes zu messen, sei es beim Stillstand am Anschlag, sei es während der Bewegung durch Zählen der Impulse in den Schattenbereich, d.h. während der Abdeckung. Für die End-bzw. Ansehlagsmessungen ist ein Bezug hinsichtlich des Anfangs erforderlich.

Nachstehend sollen zwei Versionen erläutert werden, die der Sender-Empfänger-Anordnung gemäss der Erfindung sehr nahe kommen.

Bei diesem Konzept werden die Rollen vertauscht und das bewegliche Element, welches zum Entstehen des Lichtstrahls bzw. der Lichtspur führt, umgibt den Empfänger. Man trennt also die-ünissionsfunktion von der, welche den Lichtfleck er-

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zeugt.

Der eigentliche Sender besteht aus einem Leuchtelement 10, welches ein Rohr 11 aufweist, das in der Brennlinie eines im Querschnitt parabolischen Reflektors 12 angeordnet ist, so dass ein Lichtbündel aus parallelen Strahlen entsteht.

Der Empfänger 1$ umfasst einen Zylindermantel 14, der entlang einer Mantellinie einen Schlitz 15 aufweist, welcher ein Eintrittsfenster bildet. Die Seitenfläche des Zylinders weist auf Höhe des Schlitzes 15» und zwar senkrecht zu diesem, parallele Platten oder Licht-Leitelemente 16 auf, die direkt auffallendes Licht weiterleiten und verhindern, dass schrägeinfallende Störstrahlung, die zu einer Verfälschung der Messergebnisse führen könnte, in den Zylinder 14 gelangt.

Der Empfänger umfasst weiterhin einenkoaxial zum Zylindermantel angeordneten Innenzylinder 1?» der entlang eines schraubenlinienformigen Schlitzes (Figur 6) aufgeschnitten ist oder dreieckige bzw. trapezförmige vollständige Einschnitte 19 bzw. 20 in Längsrichtung aufweist, die über die gesamte Länge des Zylinders 17 sich erstrecken (Figuren 3, 4 und 5)· Diese Einschnitte 19» 20 wechseln mit vollen Breichen gleicher Form und Abmessungen, d.h. Dreiecken 21 bzw. Trapezen 22 ab.. Die Grundlinien 23 der Dreicke 21 und die kleine Grundlinie 24 bzw. grosse Grundlinie 25 der Trapeze 22 sind in ihren Abmessungen so gewählt, dass die Anzahl der Ausschnitte 19» bzw. vollen Zonen 21, 22 eine ganze gerade Zahl ist. Die schraubenlinienformigen Schlitze 5 bzw. 18 erstrecken sich über einen Gang oder ein ganzzahliges Vielfaches eines Ganges auf der Länge des Zylinders.

Die beweglichen Innenzylinder 4 und 17 werden mittels eines Motors in Drehung versetzt, der mit einem in der Zeichnung

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nicht dargestellten Winkelkodierer verbunden ist.

Im Inneren des beweglichen Zylinders 17 ist entlang der gemeinsamen Achse ein Empfängerstab 25 angeordnet, der an jedem seiner Enden ein photoempfindliches Element 26 trägt. Dieser Empfängerstab 25 kann in seinem rückwärtigen Bereich derart poliert sein, dass er den grössten Teil der einfallenden Lichtstrahlung in Richtung auf die Enden und damit die photoempfindlichen Elemente 26 sendet, deren empfindliche Flächen an die Enden des Stabes 25 anschliessen.

Der Empfängerstab bzw. das Empfängerrohr 25 besitzt vorzugsweise im rückwärtigen Bereich einen halbkreisförmigen, im Querschnitt parabolischen Reflektor (Figur 7)» der die parallel einfallenden Strahlen 28 auf den Körper des Rohres 25 konzentriert.

Das Spiel zwischen dem Schlitz des feststehenden Zylinders 14 und den Einschnitten im beweglichen Innenzylinder 17 gestattet es, einen Leuchtfleck 29 oder eine Lichtspur 30 zu erzeugen, die sich linear von einem Ende zum anderen des Empfängerrohres 25 bewegt.

Um die Rotationsgeschwindigkeit des beweglichen Zylinders 17» insbesondere bei grosser Bewegungsgeschwindigkeit des zu messenden Produktes vermindern zu können, kann ein Zylinder Anwendung finden, welcher mehrere schraubenlinienformige Schlitze 31 aufweist, die zueinander parallel sind (Figur 8).

Es kann ein Zylinder aus durchsichtigem oder durchscheinendem Material verwendet werden, dessen innere und/oder äussere Fläche mit einer Beschichtung oder mit einem undurchsichtigen Überzug versehen sein kann, in welche dann die Schraubenlinie

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bzw. mehrere erforderliche Schraubenlinien eingeschnitten werden können.

Die Leitflächen 16 können bei einer anderen Ausführungsform, die in I'igur 10 gezeigt ist, im Inneren des beweglichen Zylinders 17 angeordnet sein, wobei sie die Form von dünnen, undurchsichtigen Scheiben 32 haben, die zueinander parallel auf dem Rohr 25 montiert sind. Diese Lösung erscheint günstiger, da die Aussenfläche des Zylinders 14 dannkeine vorspringenden Teile aufweist.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel wird das Empfängerrohr 25 durch ein zylindrisches Bündel 33 aus lichtleitenden bzw. optischen Pasern 34 ersetzt, welches aus zwei Halbbündeln 35 und 36 zueinander paralleler Fasern zusammengesetzt ist.

Jede der Fasern ist dabei auf eine Linie parallel zur Achse des Zylinders zurückgebogen, welche gegenüber dem Schlitz 15 liegt, wobei Lichteintrittsflächen 37 gebildet werden, die in regelmässigen Intervallen angeordnet sind. Man zählt dann die bieuchteten Phasen.

Der gleL ehe Effekt einer periodischen Abfühlung in Empfängerpunkten bzw.-zonen kann im übrigen auch durch andere, sehr ähnliche Mittel erreicht werden, beispielsweise eine undurchsichtige Spirale 38 (Figur 12, Teil A) oder mittels Hingen 39, die parallel zueinander und in regelmässigen Intervallen angeordnet sind, wobei die Breite grosser als der Durchmesser des Flecks ist.

In Versuchen hat sich herausgestellt, dass das Empfängerrohr vorteilhafterweise durch einen ebenen, geneigten Spiegel ersetzt werden könnte, sofern die äusseren Leitflächen 16 an ihrer Basis einen geneigten,reflektierenden Bereich aufweisen.

Im übrigen ist wohl davon auszugehen, dass das Ausführungs-

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beispiel der Figuren 5 und 4 völlig zufriedenstellend arbeitet und in der Praxis vorzuziehen ist.

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Claims

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Patent- (Schutz-) Ansprüche

Fühlereinrichtung für ein Gerät zur Längenmessung, insbesondere für die Messung der Länge bähnförmiger Eisenhüttenprodukte, dadurch gekennzeichnet, dass sie aus einem Lichtsender (1, 10) und einem Licht-Empfänger (7» 13.) besteht, von denen wenigstens einer, vorzugsweise der Empfänger, Mittel zur Bildung eines Fleckes Oder einer linear beweglichen Leuchtspur, ausgehend von einem inneren, beweglichen, in Drehung versetzten .Teil (4-, 17) aufweist, und dass der zylinderförmige Empfänger einen Zylindermantel {7t 14-) mit einem Schlitz ( 3, 15), das innere bewegliche Teil sowie ein langgestrecktes, im Inneren angeordnetes Element (6, 25) umfasst, welches dem Schlitz gegenüberliegt und das auftreffende Licht zu photoempfindlichen Elementen (8, 26) leitet.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtsender (1) einen Zylindermantel (2) mit einem geraden Schlitz (3)» einen in diesem koaxial angeordneten, beweglichen, mit einem schraubenlinienformigen Einschnitt (5) versehenen Innenzylinder (4) sowie im Bereich der Achse eine Leuchtröhre (6) umfasst, und dass der Lichtempfänger ein Zylinder (7) ist, der einen geraden Schiitζj (9) welcher dem geraden Benutz (3) des Zylindermantels (2) des Lichtsenders (1) gegenüberliegt, sowie an seinen beiden Enden je ein photoempfindliches Element (8) aufweist.
3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass

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der Lichtsender (10) stationär und geradlinig ist, wobei ein im querschnitt parabolischer Reflektor (12), ein Bündel paralleler Strahlen bildet, und dass der Lichtempfänger (13) zylindrisch ausgebildet ist und aus einem Zylindermantel (14) mit einem Längsschlitz (15)> einem von einem beweglichen Zylinder (17) gebildeten koaxialen Innenteil, welches einen oder mehrere schraubenförmige (18, 31), dreieckige (19) oder trapezförmige (20) Schlitze aufweist, sowie einem Lichtempfangsstab (25) besteht, der an jedem seiner Enden ein photoempfindliches Element (26) trägt.
4. Einrichtung nach Anspruch 1 und 3, dadurch gekennzeichnet, dass der ZyI indermatt al (14) im Bereich des Längsschlitzes (15) senkrecht zu diesem parallele Leitflächen (16) aufweist, die das direkt einfallende Licht weiterleiten und ein Eintreten von schräg einfallender Strahlung verhindern.
5. Einrichtung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass der bewegliche Zylinder (17) aus durchscheinendem Material besteht und/oder eine Beschichtung aufweist, so dass durch Abtragen oder Bekleben eine oder mehrere durchscheindende Schraubenlinien (18, 38) od.dgl. ausbildbar sind.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass der Lichtempfangsstab (25) aus einem zylindrischen Bündel (33) aus optischen Fasern besteht, die in zwei Teilbündeln (35, 36) derart angeordnet sind, dass ihre Lichteintrittsflächen (37) auf einer dem Längsschlitz (15) gegenüberliegenden Linie liegen.

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7· Einrichtung nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch
gekennzeichnet, dass der rohrförmige Lichtempfangsstab (25, Fig. 12) oberflächlich mit einer undurchsichtigen Spirale (38) oder mit undurchsichtigen Ringen (39) mit einer grösseren Breite als der Fleckdurchmesser versehen ist.
8. Einrichtung nacheinem der Ansprüche 3 bis 7> dadurch

gekennzeichnet, dass der bewegliche Innenzylinder (17) freie dreieckige (19) oder trapezförmige (20), sich in Längsrichtung über die gesamte Zylinderlänge erstreckende Einschnitte aufweint, die mib zwischen ihnen liegenden, vollen Bereichen (23, 25) abwechseln, wodurch eine Lichtspur entsteht, deren Länge bei Drehung des Zylinders alternierend ab- und zunimmt.

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