DE19710922C2 - Vorrichtung zur Breitenmessung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Messung einer quer zu einer Förderrichtung sich erstreckenden Breite oder Kontur eines Endlosmateriales, bei der das Endlosmaterial über einen in Förderrichtung sich erstreckenden Auflagebereich auf einer Meßauflage anliegend geführt wird, und bei welcher auf einer Seite des Endlosmateriales mindestens ein Signalgeber und auf der gegenüberliegenden Seite mindestens ein korrespondierender Signalempfänger angeordent sind, wobei Einrichtungen vorhanden sind, die die Signale der Signalgeber so führen, daß der Signalweg zum Signalempfänger die senkrecht zur Förderrichtung sich erstreckenden Kantenbereiche des Endlosmateriales beinhaltet und die Signale die Kontur des Endlosmateriales im Empfänger abbilden, und bei der die Meßauflage in einer das Endlosmaterial überschreitenden Breite vorgesehen und über den Auflagebereich tangential und mit gleicher Geschwindigkeit zum Endlosmaterial so bewegbar ausgebildet ist, daß das Endlosmaterial auf der Meßauflage ohne Schlupf abläuft, wobei die Meßauflage aus einem Rollentisch mit dicht aneinanderliegend angeordneten und jeweils einzeln gelagerten Laufrollen besteht, wobei die Signalgeber auf einer Seite des Rollentisches und die korrespondierenden Signalempfänger auf der gegenüberliegenden Seite des Rollentisches angeordnet sind.

Insbesondere bei der Breitenmessung von Bandmaterial wie z. B. bei der Messung der Breite von Stahlcordstreifen und anderer bandförmiger Gummiprodukte bei der Reifenherstellung oder bei der Messung der Breite von Stahlbändern werden Meßvorrichtungen benötigt, die die am laufenden Endlosmaterial, d. h. also am laufenden Band, in bestimmten kurzfristigen Abständen eine sichere Messung vornehmen lassen. Im Stand der Technik sind Vorrichtungen bekannt, die diese Messung mit Hilfe von mechanischen Tastern realisieren, die sich an den Rand der Streifen oder Bänder anlegen. Mechanisch abtastende Meßverfahren sind jedoch bei hohen Bandgeschwindigkeiten ungeeignet, da die dabei auftretenden Schwingungen das Meßergebnis verfälschen können. Zum Teil sind die Bandränder auch ausgezackt oder weisen wie bei den Stahlcordstreifen für die Reifenherstellung unterschiedliche Materialien auf, so dass an den Tastern oder Rollen starker Verschleiß auftritt.

Ebenfalls bekannt ist die optische Vermessung, bei der Auflicht- oder Durchlichtverfahren zur Anwendung kommen. Beim Auflichtverfahren wird eine quer zur Längsrichtung des Bandes verlaufende Linie beleuchtet und von einer elektronischen Kamera abgetastet. Die Reflektionsunterschiede zwischen der Bandunterlage und dem Band werden von der Kamera erfaßt und elektronisch ausgewertet.

Bei dem Durchlichtverfahren, bei dem eine Lichtquelle von der als Signalempfänger dienenden Kamera ausgesehen hinter dem zu vermessenen Band angeordnet ist, wird in aller Regel das Band im Bereich der Meßstelle über eine Auflage gezogen, die einen Schlitz aufweist, hinter der die Lichtquelle sich befindet. Hier entsteht der Nachteil, dass bei schnellem Bandvorschub ein instabiles Verhalten durch Flatterbewegungen oder Ausbildungen von Wellen an der Meßstelle auftreten kann. Je nach dem dadurch auftretenden Abstand des Bandes bzw. der Bandränder von der Lichtquelle ändert sich nämlich die in der Kamera auswertbare Schattenbreite.

Weiterhin haben solche optischen Verfahren den Nachteil, dass die Auflage des Bandes insbesondere an den Schlitzrändern und auch die Lichtquelle im Laufe der Zeit verschmutzen und sich damit die Kontrastverhältnisse so ändern, dass Meßfehler auftreten. Der Grund für diese Verschmutzung ist in aller Regel in der Werkstoffpaarung zwischen Bandmaterial und Auflageeinrichtung zu suchen, wobei insbesondere bei den für die Reifenherstellung verwendeten Stahlcordstreifen einerseits Gummiabrieb anfällt und andererseits der Verschleiß der Auflage durch die eingebundenen Stahlcorde dort für entsprechenden Abrieb sorgt.

Die EP 529 314 A2 offenbart eine optische Meßvorrichtung für Bandmaterial, bei der das Band auf einer geschlitzten und drehbar gelagerten Trommel aufliegt und über einen Umfangsabschnitt an dieser Trommel zur Anlage gebracht wird. Innerhalb der Trommel befindet sich eine Lichtquelle, so dass bei der Drehung der Trommel das Licht als. Meßsignal periodisch auf eine oberhalb des Bandmaterials angeordnete Sensoreinrichtung trifft.

Diese Vorrichtung vermindert zwar die Reibung zwischen zu messendem Bandmaterial und Auflage und reduziert damit die Verschmutzung, fordert aber nachteiligerweise für die Einbindung der Lichtquelle, für die Lagerung, und für die Bereitstellung der Auflage eine erhebliche Trommelgröße und in aller Regel auch einen eigenen Antrieb für die Trommel. Neben der hier bereitzustellenden Energie muß der Antrtieb auch gesteuert und an die Geschwindigkeit des vorbeilaufenden Bandes angepaßt werden, da es sonst zu Schlupferscheinungen und entsprechendem Abrieb kommen kann.

Die WO 86/06474 A1 zeigt insbesondere in der dortigen Fig. 5 einen Aufbau, bei dem unterhalb eines mit Rollen versehenen Rollganges eine in einem Rahmen eingebaute Sende- und Empfangsvorrichtung für Ultraschall oder Infrarot-Signale angeordnet ist, deren korrespondierende und jeweils komplementäre Sende- und Empfangselemente sich in einem Obergurt eines Portalrahmens befinden.

Die Sende- und Empfangselemente und befinden sich hierbei auf einer Aluminium- oder Pertinaxplatte und senden oder empfangen kurzzeitig aktivierte Strahlungen durch eine jeweils als Blende dienende Bohrung (Infrarotsignale oder Ultraschallsignale).

Anhand der gesamten Offenbarung der WO 86/06474 A1 wird deutlich, dass hier ein besonderer Wert auf eine präzise Messung der auf dem Rollgang transportierten Einzelelemente Wert gelegt wird, nicht aber auf die Bereitstellung einfachster und sehr schnell arbeitender Messeinrichtungen für im Wesentlichen eindimensional vermessene Endlosmaterialien.

Die DE 39 36 513 A1 offenbart eine Vorrichtung zum Messen der Breite laufender Bahnen, bei der verfahrbare Ultraschallmessköpfe auf Antrieben derart hin und her beweglich sind, dass die Messstrahlen die seitlichen Kanten der laufenden Bahnen schneiden und vermessen. Auch eine solche Vorrichtung beinhaltet sehr komplexe Führungs- und Messeinrichtungen, die zur schnellen und einfachen Messung innerhalb eines kontinuierlichen Fertigungsprozesses aufgrund des dafür notwendigen Aufwandes nur bedingt geeignet sind.

Die DE-AS 20 10 234 offenbart eine Einrichtung zum Messen und/oder Registrieren der Breite eines laufenden Bandes mit je einem in einer Richtung quer zum Lauf des Bandes beweglichen Detektors in der Nähe der jeweiligen Ränder des Bandes, bei der - abhängig von den empfangenen Signalen - die jeweilige Lage der Detektoren festgestellt und eine algebraische Differenz der momentanen jeweiligen Verschiebung der Detektoren mit Hilfe eines Systems von miteinander verbundenen Gelenkhebeln ermittelt wird. Auch eine solche Vorrichtung zur Breitenmessung erfordert einen hohen konstruktiven Aufwand und ist deswegen für eine schnelle und einfache Überprüfung der Lage eines Bandes aufgrund ihrer Komplexität wenig geeignet.

Die DE-OS 23 17 428 offenbart eine Vorrichtung zum Überwachen der Lage eines fortlaufenden lichtundurchlässigen Bandmateriales mit Hilfe von Detektoren, die die Lage der Kante überwachen und die jeweils aus einer Lichtquelle und aus einem Lichtempfänger bestehen, wobei der Lichtempfänger eine Anzahl fotoelektrischer Wandlerelemente enthält, mit deren Hilfe die Lage der Längskante des laufenden Materiales ermittelt wird.

Die DE 31 17 004 A1 zeigt eine Vorrichtung zum Kontrollieren oder Messen der Breite von Blattmaterial mit mehreren Sendern und mehreren Lichtempfängern, die einzeln nacheinander und wahlweise eingeschaltet werden und Signale für eine Abfrageeinrichtung erzeugen, wodurch dann wieder die Lage des Blattmateriales bestimmt wird.

Auch die beiden letztgenannten Schriften offenbaren Vorrichtungen, die sicher für eine präzise und genaue Messung geeignet sind, jedoch für eine schnelle und einfache Lageüberwachung überdimensioniert sind.

In den PATENTS ABSTRACTS OF JAPAN P-272 May 8, 1984 Vol. 8/No. 97/JP 59-9507 (A) ist eine Vorrichtung zur Messung der Länge von Gussmaterial (Strangguss) offenbart, welche die Gießgeschwindigkeit, die Antriebsgeschwindigkeit für den Strang und den entstehenden Schlupf misst und korreliert. Eine solche Einrichtung ist jedoch für eine einfache Breitenmessung von Bändern ungeeignet.

Der Erfindung lag also die Aufgabe zugrunde, eine Meßvorrichtung bereitzustellen, bei der auch bei hohen Geschwindigkeiten des zu messenden Materiales eine sichere Auflage und damit eine ausreichende Meßsicherheit vorhanden ist, und die weiterhin die durch Abrieb entstehenden Verschmutzungsprobleme minimiert und darüber hinaus den Steuerungs- und Energieaufwand für zusätzliche Antriebe weitgehend reduziert.

Gelöst wird die Aufgabe durch die Merkmale des Hauptanspruchs. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen erfaßt.

Hierbei besteht die Meßauflage aus einem Rollentisch, bei dem mindestens zwei nebeneinander liegende Laufrollen einen Meßspalt für den Durchtritt der von den Signalgebern ausgesandten Signale ausbilden.

Eine solche Vorrichtung erlaubt durch die dicht aneinanderliegend angeordneten Laufrollen eine sichere Auflage, die im Zusammenwirken mit den entsprechenden Spann- und/oder Führungseinrichtungen einem Flattern oder einer Wellenbildung des Endlosmateriales entgegenwirkt. Darüber hinaus vermeidet die gezeigten Ausbildung, bei der mindestens zwei nebeneinander liegende Laufrollen einen Meßspalt für den Durchtritt der von den Signalgebern ausgesandten Signale ausbilden, jegliche Möglichkeit des Entstehens von Abrieb durch Schlupf- oder durch Reibung am Spalt. Ebenfalls wird durch die hinreichend kleine Aufteilung der Auflage in einzelne Rollen jegliche Dehnung oder Geschwindigkeitsverschiebung innerhalb des Endlosmateriales problemlos aufgenommen, ohne dass eine Relativgeschwindigkeit zwischen Auflage und Endlosmaterial auftritt. Die Signalgeber sind dabei auf der einen Seite des Rollentisches und die korrespondierenden Signalempfänger auf der gegenüberliegenden Seite des Rollentisches angeordnet.

Es können hierbei mehrere Signalgeber und mehrere Signalempfänger jeweils in den entsprechenden Randbereichen des Endlosmateriales angeordnet sein, oder auch ein Signalgeber, der ein in einer entsprechenden Breite ausgebildetes oder aufgefächertes Signal ausstrahlt, welches von einer korrespondierenden Empfängereinrichtung aufgenommen werden kann.

Die ausgegebenen Signale können hierbei unterschiedlichste Formen aufweisen, z. B. können Druckluftdüsen auf der einen Seite des Rollentisches und entsprechende Staudruckmeßrohre auf der anderen Seite des Rollentisches ausgebildet sein.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung besteht darin, dass die Signalgeber als Lichtquelle und der korrespondierende Signalempfänger als optischer Empfänger ausgebildet sind und die Führung in Form einer Spreizung der Signale über eine schlitzförmige Blende erfolgt. In solchen Fällen reicht eine einfache mit einer Maske oder Blende versehene Lampe als Signalgeber, wobei der Signalempfänger als CCD oder Linienkamera ausgebildet sein kann, die die Abschattung ermittelt und einer Auswerteeinrichtung zuleitet, die diese Größe entsprechend den vorgegebenen geometrischen Verhältnissen nach z. B. dem Strahlensatz in eine Materialbreite umrechnet.

Eine besonders vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung besteht darin, dass die Laufrollen als Tragrollen für ein endloses Förderband ausgebildet sind und das Endlosmaterial auf einer Teillänge des Förderbandes abläuft, wobei das Förderband um jeweils die den Meßspalt für den Durchtritt der Signale bildenden Laufrollen umgelenkt und auf der dem Endlosmaterial abgewandten Seite der Signalgeber durch- und umläuft.

Eine solche Ausbildung ist besonders geeignet für empfindliches Endlosmaterial, beispielsweise für nicht vulkanisierte Seitenstreifen bei der Herstellung von Kraftfahrzeugreifen, die relativ empfindlich auf Druckstellen und Formveränderungen reagieren und in ihrer Rohform noch eine erhöhte Klebrigkeit des Gummimateriales aufweisen. Neben der durch diese Ausbildung bereitgestellten sicheren und punktlastfreien Auflage können die Förderbänder auch mit bestimmten Gleit- oder Antihaftmitteln beschichtet sein.

Eine weitere und im Sinne einer sicheren Auflage vorteilhafte Ausbildung der Vorrichtung besteht darin, dass die als Rollentisch ausgebildete Meßauflage zum Endlosmaterial und in Förderrichtung konvex gekrümmt ausgebildet und das Endlosmaterial durch Spannrollen an der Meßauflage anliegend führbar ist.

Insbesondere bei cord- oder gewebeverstärkten Gummilagen, die mit einer extrem hohen Geschwindigkeit über die Meßstelle geführt werden, kann eine solche Krümmung und eine Anstellung unter leichtem Zug die Sicherheit und Meßgenauigkeit erhöhen und instabiles Verhalten vermeiden.

Vorteilhaft im Hinblick auf den Herstellungs- und Konstruktionsaufwand ist es, wenn die als Rollentisch ausgebildete Meßauflage kreisförmig gekrümmt ist und sich über einen Kreisbogensegment von 100° bis 150° erstreckt. Eine solche Ausbildung erleichtert die Verwendung von Normteilen und erlaubt eine genügend große Auflage ohne besonders ausgebildete Führungsmittel.

Vorteilhafterweise und im Hinblick auf die Minimierung des Rollwiderstandes sind die Laufrollen als Rohrkörper aus Leichtbaumaterialien wie etwa Aluminium oder glasfaserverstärkter Kunststoff ausgebildet. Eine weitere Maßnahme zur Minderung jeglichen Abriebs stellt die Verwendung besonders leichtlaufender Lager dar, oder etwa die Auslegung der Rollen mit einem möglichst geringen Trägheitsmoment.

In einer weiteren Ausbildung ist die Lichtquelle als Stroboskop-Lampe ausgebildet und in ihrer Frequenz durch einen die Laufrollendrehung verarbeitenden Weggeber steuerbar. Hierdurch ergibt sich eine äußerst genaue Signalaufnahme durch den Signalempfänger, der jeweils diskrete Lichtimpulse und entsprechend einzeln zu verarbeitende Abschattungssignale an die Auswerteelektronik weitergeben kann.

Anhand eines Ausführungsbeispieles soll die erfindungsgemäße Vorrichtung näher dargestellt werden. Es zeigen:

Fig. 1 Die erfindungsgemäße Vorrichtung in der Seitenansicht

Fig. 2 Die erfindungsgemäße Vorrichtung in einer Ansicht.

In der Zusammenschau der Fig. 1 und 2 erkennt man die Meßvorrichtung 1 mit dem als Meßauflage dienenden Rollentisch 2 mit den dicht aneinander liegend angeordneten einzeln gelagerten Laufrollen 3, 3', 3", 3''' und 4, 4', 4", 4'''.

Sämtliche dieser Laufrollen sowie die weiteren Laufrollen 5, 5', und 6, 6' sind als Tragrollen für ein endloses Förderband 9 ausgebildet, welches durch weitere Umlenkrollen 7 sowie 8 und 8' in einer endlosen Schleife gespannt wird.

Das Endlosmaterial 10 läuft hierbei auf einer Teillänge 11 des endlosen Förderbandes 9 ab. Die als Tragrollen und Umlenkrollen ausgebildeten Laufrollen 5 und 5' bilden hierbei einen Meßspalt 12 für den Durchtritt der vom Signalgeber 13 ausgesandten Signale.

Die Signale bilden die Kontur, d. h. hier im wesentlichen die Breite des Endlosmateriales im Signalempfänger 14 auf der gegenüberliegenden Seite des Rollentisches ab. Der Signalempfänger leitet die Signale zu einer hier nicht näher dargestellten Auswerteelektronik.

Der Signalgeber 13 ist hierbei als Lichtquelle 15 ausgebildet und die Spreizung bzw. Formung des als Signal verwendeten Lichtstrahles erfolgt durch die schlitzförmige Blende 16.

Die Spannrollen 17 und 18 sichern auch bei hoher Geschwindigkeit des Endlosmateriales eine stabile Anlage am Rollentisch 2 und damit ein sicheres Meßergebnis.

Die Fig. 2 zeigt noch einmal das Prinzip der Arbeitsweise der erfindungsgemäßen Vorrichtung und verdeutlicht die durch das Endlosmaterial bewirkte Abschattung, welche durch den Signalempfänger 14 einer Auswerteelektronik zugeleitet wird.

Claims (7)

1. Vorrichtung zur Messung einer quer zu einer Förderrichtung sich erstreckenden Breite oder Kontur eines Endlosmateriales, bei der das Endlosmaterial über einen in Förderrichtung sich erstreckenden Auflagebereich auf einer Meßauflage anliegend geführt wird, und bei welcher auf einer Seite des Endlosmateriales mindestens ein Signalgeber und auf der gegenüberliegenden Seite mindestens ein korrespondierender Signalempfänger angeordent sind, wobei Einrichtungen vorhanden sind, die die Signale der Signalgeber so führen, daß der Signalweg zum Signalempfänger die senkrecht zur Förderrichtung sich erstreckenden Kantenbereiche des Endlosmateriales beinhaltet und die Signale die Kontur des Endlosmateriales im Empfänger abbilden, und bei der die Meßauflage in einer das Endlosmaterial überschreitenden Breite vorgesehen und über den Auflagebereich tangential und mit gleicher Geschwindigkeit zum Endlosmaterial so bewegbar ausgebildet ist, daß das Endlosmaterial auf der Meßauflage ohne Schlupf abläuft, wobei die Meßauflage aus einem Rollentisch mit dicht aneinanderliegend angeordneten und jeweils einzeln gelagerten Laufrollen besteht, wobei die Signalgeber auf einer Seite des Rollentisches und die korrespondierenden Signalempfänger auf der gegenüberliegenden Seite des Rollentisches angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens zwei nebeneinanderliegende Laufrollen (5, 5') einen Meßspalt für den Durchtritt der von den Signalgebern (13) ausgesandten Signale ausbilden.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen (3, 3', 3", 3''', 4, 4', 4", 4''') als Tragrollen für ein endloses Förderband ausgebildet sind und das Endlosmaterial (10) auf einer Teillänge des Förderbandes abläuft, wobei das Förderband um jeweils die den Meßspalt für den Durchtritt der Signale bildenden Laufrollen umgelenkt und auf der dem Endlosmaterial abgewandten Seite der Signalgeber durch- und umläuft.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgeber als Lichtquelle (15) und der korrespondierende Signalempfänger als optischer Empfänger ausgebildet sind und die Führung in Form einer Spreizung der Signale über eine schlitzförmige Blende (16) erfolgt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rollentisch ausgebildete Meßauflage zum Endlosmaterial und in Förderrichtung konvex gekrümmt ausgebildet und das Endlosmaterial (7, 8) durch Spannrollen an der Meßauflage anliegend führbar ist.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die als Rollentisch ausgebildete Meßauflage kreisförmig gekrümmt ist und sich über ein Kreisbogensegment von 100° bis 150° erstreckt.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Laufrollen als Rohrkörper aus Leichtbaumaterialien ausgebildet sind.

7. Vorrichtung nach Anspruch 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtquelle als Stroboskoplampe ausgebildet ist und in ihrer Frequenz durch einen eine Laufrollendrehung verarbeitenden Weggeber steuerbar ist.