DE2729576A1

DE2729576A1 - Vorrichtung zur umfangsmessung strangfoermigen gutes

Info

Publication number: DE2729576A1
Application number: DE19772729576
Authority: DE
Inventors: Lothar Ing Grad Goehlich
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1977-06-28
Filing date: 1977-06-28
Publication date: 1979-01-11

Description

Vorrichtung zur UsfanysmessunG stranz2Urmigen Gutes
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Umfangsmessung von in Richtung seiner Längsachse bewegten strangförmigen Gutes, insbesondere eines elektrischen Kabels, bei der eine Strahlenquelle das zu messende Gut auf eine aus einer groben Anzahl elektrischer Strahlungssensoren aufgebaute Matrix projiziert.
Bei der Fertigung von Kabeln und Leitungen ist die Messung von Durchmessern und Wanddicken zur Uberwachung des Produktionsprozesses erforderlich.
Die in Normen festgelegten Kleinst- und Mittelwerte der Wanddicken werden oft deshalb eingehalten, weil alle Fertigungsprozesse wegen nicht vermeidbarer Toleranzen mit Zuschlägen versehen werden.
Diese Sicherheitszuschläge verursachen bei der Isolierung und Ummantelung von Kabeln mit Kunststoff einen erheblichen Materialmehrverbrauch, wodurch jährlich an sich vermeidbare Mehrausgaben beachtlicher Größe entstehen.
Die zu messenden Kabel haben im allgemeinen angenähert kreisförmigen, oft aber auch dreieckigen oder elliptischen Querschnitt.
Die Messung der Durchmesser und Wanddicken soll je nach Fertigungsprozeß möglichst unmittelbar nach der Umformung oder nach dem Aufbringen einer Umhüllung erfolgen, um den Fertigungsprozeß durch den erhaltenen Meßwert schnell beeinflussen zu können. Dabei ist es günstig, wenn der Fertigungsablauf durch den l:eßvorganO nicht unterbrochen zu werden braucht und die ießwerte kontinuierlich zur Verfügung stehen.
Die Meßgeräte müssen für Messungen im rauhen Werkstattgebrauch geeignet, d. h. mechanisch stabil, unempfindlich gegen Staub und einfach zu bedienen sein.
Im Betriebsalltag wird die Meßpraxis bisner mit einfachen Mitteln bewältigt. Durchmesser von runden und nicht runden Quersc"nitten werden mit Meßschieber und Umfangsbandmaß, ';landdick.en von Isolierungen und Mäntel werden mit der Neßschraube gemessen, wozu in allen Fällen der Fertigungsprozeß unterbrochen werden muß.
Seit mehreren Jahren wird versucht, die moderne tIeßmethode in die Kabelfertigungstechnik einzuführen. Aus der DT-OS 21 40 039 ist beispielsweise eine Vorrichtung bekannt, die u. a. zur Unfangsmessung von Stranggut dient. Dabei wird der zu messende Körper von einer Lichtquelle auf eine aus einer großen Anzahl fotoelektrischer Bauelemente aufgebauten Matrix projiziert und die i:atrix mittels eines elektronischen Zählers mit hoher Frecuenz abgetastet, wobei die vom Zähler gelieferten Impulse zur Anzeige gebracht oder als Stellgröße für einen die Fertigungseinrichtung beeinflussenden Regler verwendet werden.
Eine solche Vorrichtung weist eine Reihe von Vorteilen auf, ist jedoch nur für rundes Stranggut geeignet. Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, die Vorrichtung der eingangs genannten Art so auszugestalten, daß sich eine mechanisch relativ einfach aufgebaute Vorrichtung ergibt, die ihre Meßwerte in Form elektr5-scher Signale abgibt und die auch den Umfang unrunden Stranggutes zu messen gestattet. Zur Lösung dieser Aufgabe wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, daß die sich gegenüberliegende Strahlenquelle und die aus einer Vielzahl von Strahlungssensoren bestehende Matrix auf der Innenseite eines zylinderförmigen Gehäuses angeordnet sind, das um 3600 drehbar mit einem feststehenden Rahmen verbunden ist.
Von der möglichst punktförmigen Strahlenquelle wird auf der gegenüberliegenden Matrix ein bestrahlter und ein durch das Stranggut abgeschalteter Bereich gebildet. Die Breite des abgeschalteten Bereichs ist dem Kabeldurchmesser proportional. Eine elektronische Zähleinrichtung kann die dem Kabeldurchmesser proportionale Anzahl der im abgeschalteten Bereich liegenden Sensoren zählen.
Durch die Rotation der Mießvorrichtung um das strangförmige Gut wird mit ausreichender Genauigkeit dabei auch eine Information über die geometrische Form des strangförmigen Gutes erzielt, wobei während der Rotation in regelmäßigen Intervallen die Anzahl der abgeschalteten Sensoren gezählt wird.
Da die Sensoren eine bestimmte Größe haben, wird erst bei einer über ein bestimmtes Maß hinausgehenden Durchmesserveränderung des strangförmigen Gutes ein Sensor mehr oder weniger beleuchtet. Je kleiner daher die Sensoren sind und je dichter sie zusammenstehen, um so größer ist die Auflösung des Systems. Die Auflösung des Systems kann noch dadurch vergrößert werden, daß mehrere Reihen von Sensoren neben- oder hintereinander versetzt angeordnet werden. Die Anzahl der Zählintervalle je Umdrehung des Systems ist von Form und Größe des Querschnitts des strangförmigen Gutes sowie von der Breite der Sensoren abhängig. Um den einfluß von Verschmutzungen auszuschalten, wird man die Sensoren binär auswerten.
Bei der Ausgestaltung der Erfindung kann man die Anordnung auch so treffen, daß die Strahlenquelle von dem zu messenden strangförmigen Gut selbst gebildet ist. Eine Vorrichtung dieser Art ist besonders geeignet, um bei der Extrusion von Isolierhüllen die gleichmäßig über den Umfang verteilte Wanddicke dieser Isolierhülle zu überwachen und somit dafür zu sorgen, daß der geringstmögliche Materialverbrauch auftritt.
Außerdem wird man vorteilhafterweise zwischen dem zylinderförmigen Gehäuse und dem feststehenden Rahmen Rollen anordnen und an dem zylinderförmigen Gehäuse auf seiner dem Rahmen zugewendeten Seite eine Verzahnung vorsehen, der antreibende Zahnräder zugeordnet sind.
Ferner empfiehlt es sich, das aus dem zylinderförmigen, drehbaren Gehäuse und dem Rahmen bestehende Meßsystem gegenüber fest mit dem Aufstellungsort verbundenen Teilen elastisch aufzuhängen.
Damit wird erreicht, daß alle mechanischen, vom Stranggut ausgehenden Störgrößen ohne jede Schwierigkeit vom Meßsystem aufgenommen werden können. Dabei ist es selbstverständlich, daß man die elastische Aufhängung erforderlichenfalls so ausbilden wird, daß sie mit geeigneten Dämpfungsmitteln versehen ist.
Die Erfindung wird anhand der in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele im einzelnen erläutert. Darin zeigt Fig. 1 einen schematisch gehaltenen senkrechten Schnitt durch ein Meßsystem gemäß der Erfindung, Fig. 2 ein Beispiel für den Fall, daß das strangförmige Gut selbst die Strahlenquelle darstellt.
Fig. 1 zeigt ein Umfangsmeßsystem 25 mit berührungsloser optischer Abtastung des Querschnitts. Im Zentrum eines zylinderförnigen Gehäuses 20 ist das zu messende elektrische Kabel 8 geführt. Das Gehäuse weist eine über einen Zentriwinkel von etwa 800 sich erstreckende Ausnehmung 21 auf. Durch diese Ausnehmung des Gehäuses ist das seitliche Einführen des Kabels in das Meßsystem möglich.
Das zylinderförmige Gehäuse 20 ist rotierbar in einem feststehenden Rahmen 26 auf Rollen 22 gelagert. Der feststehende Rahmen hat ebenfalls eine Öffnung über einen Zentriwinkel von etwa 800. An der Außenseite des zylinderförmigen Gehäuses 20 ist eine Verzahnung 23 vorgesehen, die mit zwei Zahnrädern 27 zusammenarbeitet, die mit dem Rahmen verbunden sind und über einen gemeinsamen Antriebsriemen 28 von einem Motor 29 angetrieben werden. Diese Anordnung sorgt dafür, daß das zylinderförmige Gehäuse stets mindestens von einem Zahnrad angetrieben wird, weil bei der Größe der Ausnehmungen stets mindestens eine Überlappung von 2000 gegeben ist.
In der Nähe der Ausnehmung 21 des zylinderförmigen Gehäuses ist ein punktförmiger Strahler 30 angeordnet, der z. B. als Hochleistungs-Lumineszensdiode ausgebildet ist, die im infraroten bereich strahlt und deren strahlende Fläche einen sehr kleinen Durchmesser aufweist. Auf der gegenüberliegenden Seite des zylinderförmigen Gehäuses ist eine Matrix 32 angeordnet, die aus einer größeren Anzahl von Fotodioden 33 besteht, die maximal einen iSinkel von 1800 des zylinderförmigen Gehäuses bedeckten. Die Fotodioden sind von einem schmalbandigen Filter abgedeckt (nicht dargestellt), der im Wellenlängenbereich des Strahlers durchlässig ist. Auf diese Weise wird eine Unabhängigkeit von Fremdlicht erzielt.
Die elektrischen Anschlüsse für Stromversorgung und Sign2lübertragung können durch Schleifringe an der Außenseite des rotierenden zylinderförmigen Gehäuses und entsprechende Schleifkontakte am Rahmen erfolgen. Wegen der besseren Ubersichtlichkeit sind sie in der Zeichnung nicht dargestellt. Wegen der Ausnehmungen im zylinderförmigen Gehäuse und im Rahmen müssen 9e Schleifring zwei um einen Zentriwinkel von etwa 900 am Umfang versetzte Schleifkontakte vorgesehen sein, um die Ausnehmungen des rotierend zylinderförmigen Gehäuses elektrisch zu überbrücken. Selbstverständlich kann auch eine drahtlose Ubertragung der Signale mit Kleinstsendern erfolgen.
Verwendet man Fotodioden von etwa 2 mm Breite, so erhält man bei einer Sektorader von 1200 mit einer Aderhöhe von 16,5 mm eine Empfindlichkeit in der Größenordnung von Hundertstelmillineter, die ohne weiteres für eine kleinere Teilung als 2 mm gesteigert werden kann. Wie Versuche zeigen, ist der Einfluß einer exzentrischen Lage der Ader im Meßsystem unerheblich. Auch Scfringungen einer Ader oder eines Kabels während der Messungen beeinflussen die Genauigkeit nur unbedeutend.
In Fig. 2 ist eine Variante gegenüber Fig. 1 dargestellt, bei der die Strahlenquelle mit dem zu messenden Kabel 8 identisch ist.
Als Matrix ist auf der Innenseite des zylinderförmigen Gehäuses 20 ein elliptischer Spiegel 31 so angeordnet, daß die Strahlenquelle sich in einem seiner Brennpunkte befindet. In seinem anderen Brennpunkt ist als Sensor 34 beispielsweise ein Thermoelement angeordnet.
5 Ansprüche 2 Figuren

Claims

Patentansprücho Vorrichtung zur Umfangsmessung von in Richtung seiner LNngswachse bewegten strangförmigen Gutes, insbesondere eines e'ekt ischen Kabels, bei der eine Strahlenquelle das zu messende Gut auf eine aus einer großen Anzahl elektrischer Strahlurgssensoren aufgebaute Natrix projiziert, d a d u r c h g e k e n n z e i c h -n e t , daß die sich gegenüberliegende Strahlenquelle (30, 8) und die aus einer Vielzahl von Strahlungssensoren (33, 34) bestehende I4atrix (32, 31) auf der Innenseite eines zxylincerçörmigen Gehäuses (20) angeordnet sind, das un 3600 drehbar miv einem feststehenden Rahmen (26) verbunden ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlenquelle von dem zu messenden strang förmigen Gut (8) selbst gebildet ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichznet, daß zwischen dem zylinderförmigen Gehäuse (20) und dem feststehenden Rahmen (26) Rollen (22) angeordnet sind.
4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das zylinderförmige Gehäuse (20) auf seiner dem feststehenden Rahmen (26) zugewendeten Seite mit einer Verzahnung (23) versehen ist, der antreibende Zahnräder (27) zugeordnet sind.
5. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder einen der folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß das aus dem zylinderförmigen, drehbaren Gehäuse (20) und dem Rahmen (26) bestehende Meßsystem (25) gegenüber fest mit dem Aufstellungort verbundenen Teilen elastisch aufgehängt ist.