DE3726542A1 - Measuring device (auto-adaptable thickness measuring system) - Google Patents

Abstract

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Description

Die Erfindung betrifft eine Meßvorrichtung für Dickenmessung bezogen auf eine Wegstreckenaufnahme zur exakten Vermessung von parabolisch linear gewalzten Formstählen; insbesondere Federblätter sowie gedrehte Schraubenfederstähle.The invention relates to a measuring device for Thickness measurement based on a distance measurement for the exact measurement of parabolic linear rolled shaped steels; especially spring leaves as well as turned coil spring steels.

Gefordert ist in der Produktions- und Qualitätskontrolle die schnelle, rationelle und exakte Vermessung des auch heißen Materials. Dabei soll die Vermessung den Dickenmeßwert in Abhängigkeit vom Längenwert ergeben, um, speziell in der Produktion, dadurch Abweichungen oder Formverschiebungen zur Sollwertvorgabe zu erkennen und in der Folgeproduktion beheben zu können.Production and quality control are required the fast, rational and exact Measurement of the hot material. Thereby the Measuring the thickness value depending on Length value, um, especially in production, this causes deviations or shifts in shape Recognize setpoint and in subsequent production to be able to fix.

Das Material wird bei Temperaturen zwischen 800 und 1100 Grad Celsius in hohen Stückzahlen (im Akkord) gewalzt. Durch viele sich im Betrieb ändernde Faktoren entstehen große Abweichungen (Verschleiß der Werkzeuge, sich ändernde Bearbeitungs- und Betriebstemperaturen, u. a.), die eine schnelle und exakte Überwachung des Produkts erforderlich machen, da immer größere Anforderungen an die Toleranzgrenzen gestellt werden; und nicht zuletzt der hohe Rohmaterialpreis unterstützt diese Forderung. Die Vermessung in der Produktions- und Qualitätskontrolle geschieht heute mittels Bandmaß und Schieblehre oder Mikrometerschraube. Dabei werden mit dem Bandmaß auf dem Material Längen nach einer Sollwertliste abgetragen und angezeichnet. Danach wird jede angezeichnete Markierung mit der Mikrometerschraube gemessen und der abgelesene Meßwert als Istwert in eine Tabelle aufgenommen, aus der im folgenden die Fehlerabweichung ermittelt wird, um danach die erforderlichen Korrekturen an der Produktionsmaschine vornehmen zu können. Diese Vermessung ist allerdings nur an kaltem Material durchzuführen. The material is used at temperatures between 800 and 1100 degrees Celsius in large numbers (in chords) rolled. Because of many changes in the company Factors result in large deviations (wear of tools, changing machining and Operating temperatures, u. a.) which is fast and require exact monitoring of the product, as ever greater demands on the tolerance limits be put; and last but not least the high one The raw material price supports this demand. The Measurement in production and quality control happens today by means of tape measure and Caliper or micrometer screw. In doing so with the tape measure on the material lengths according to a Setpoint list removed and marked. After that each marked mark is marked with the Micrometer screw measured and the read Measured value recorded as actual value in a table which determines the error deviation below will then make the necessary corrections to the To be able to make production machine. These However, measurement is only on cold material perform.  

Bei dieser Vermessungsmethode muß das der laufenden Produktion entnommene Material vor der Überprüfung auf eine für den Prüfer erträgliche Temperatur heruntergekühlt werden. Da dies schnell geschehen muß, denn die Produktion läuft weiter, wird meist mit Wasser gekühlt und das zu prüfende Material wird durch den schnellen Kühlvorgang unbrauchbar (Struckturveränderung im Material). Bei der nun folgenden Vermessung werden beim Anzeichnen der Längenpunkte durch ungenaues Auflegen und Abmessen des Bandmaßes Längenverschiebungen der Meßpunkte verursacht. Eine weitere Ungenauigkeit entsteht, besonders bei parabolischen Formen, bei der Dickenmessung an den vorher angezeichneten Stellen, da die üblichen Meßzeuge für diesen Zweck ungeeignete Meßflächen besitzen und sich deshalb nicht exakt auf die Meßpunkte ansetzen lassen (bei einer Parabel genügt eine Verschiebung von einem Zehntel Millimeter, um Abweichungen von einigen Hundertstel Millimetern zu erhalten; keine Reproduzierbarkeit). In der dann folgenden Auswertung der erstellten Soll/Istwert-Tabelle vergeht weitere Zeit (bis zu 15 min), in der, falls die Abweichung vom Sollwert zu groß ist, ausschließlich Ausschuß produziert wird. Begründet durch die zeitintensive Vermessung entstehen bei der Entwicklungsfeder und dem Typenwechsel (Maschine einrichten) hohe Kosten, da einzelne Werkstücke bearbeitet und die Abweichungen ermittelt werden, um die Maschine einzurichten. Dadurch entstehen Taktzeiten von 45 Minuten und mehr (in der Produktion ca. 12 Sekunden), in denen die Öfen auf Temperatur gehalten werden und die Lohnkosten weiterlaufen.With this measurement method, the current one Production removed material before review cooled down to a temperature tolerable for the tester will. Since this has to be done quickly, because production continues, is usually with Water is cooled and the material to be tested is unusable due to the rapid cooling process (structure change in the material). With the following Measurements are made when marking the longitude points due to inaccurate placement and measurement of the tape measure Length displacements of the measuring points caused. Another inaccuracy arises, especially with parabolic shapes, when measuring thickness the previously marked places, since the usual Measuring tools unsuitable measuring surfaces for this purpose own and therefore not exactly on the measuring points let it start (with a parabola it is enough a shift of a tenth of a millimeter to Deviations of a few hundredths of a millimeter too receive; no reproducibility). In the following evaluation of the created Setpoint / actual value table passes further time (up to 15 min) in which if the deviation from the setpoint increases is large, only reject is produced. Justified by the time-consuming measurement in the development spring and the change of type (Set up machine) high cost because individual Workpieces processed and the deviations determined to set up the machine. Thereby cycle times of 45 minutes and more (in the Production about 12 seconds) in which the ovens are on Temperature is kept and labor costs keep running.

Die Aufgabe wird bei einer gattungsgemäßen Einrichtung durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruch 1 gelöst. Um den heutigen Qualitätsansprüchen gerecht zu werden, wird das zu vermessende Material zwischen zwei Rollen oder Kugelstiften in Längsrichtung abgefahren und um Materialkrümmungen folgen zu können (ohne die Meßergebnisse zu beeinträchtigen), ist der Meßkopf auch radial zum Material beweglich angeordnet. Die Materialdicke und auch die Längsbewegung werden mechanisch auf elektronische Wegaufnehmer umgesetzt und einem Prozeßrechner zur Auswertung zugeführt. The task is in a generic facility by the characteristic features of the Claim 1 solved. To today's quality standards to do justice will be the thing to be measured Material between two rollers or ball pins in Traversed longitudinally and around material curvatures to be able to follow (without the measurement results affect), the measuring head is also radial to Material movably arranged. The material thickness and the longitudinal movement is also mechanical electronic displacement sensors implemented and one Process computer fed for evaluation.  

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile bestehen insbesondere darin, daß die Meßwerte durch das immer gleich positionierte Material, auch in heißem Zustand, kontinuierlich und objektiv von den Meßrollen oder Kugelstiften physikalisch aufgenommen werden. Durch eine entsprechende Auflösung der elektronischen Geber kann dann ein Weg-Dicken- Diagramm erstellt werden, aus dem sich Profilverschiebungen oder Abweichungen genau erkennen lassen. Ein weiterer Vorteil liegt in der Meßzeit, die vom Einlegen des Materials bis zur Auswertung durch den Prozeßrechner (Soll-Istwert-Tabelle, Schnitt, Bar-Code, u. a.) nur wenige Sekunden dauert. Dieser Vorteil macht sich besonders bei Typenwechsel, Entwicklungsfedern und Korrekturen bei der Produktion durch Senkung der Energiekosten (Gas, Strom), der Lohnkosten, des Materialaufwands und durch Produktionssteigerung bemerkbar.The advantages achieved with the invention exist especially in that the measured values are always due to the equally positioned material, even in hot Condition, continuous and objective from the Measuring rollers or ball pins physically recorded will. By an appropriate resolution of the electronic encoder can then be a path-thickness Diagram can be created from which there are profile shifts or precisely identify deviations to let. Another advantage is the measuring time, from the insertion of the material to the evaluation through the process computer (target / actual value table, Cut, bar code, u. a.) takes only a few seconds. This advantage is particularly important when changing types, Development springs and corrections at Production by reducing energy costs (gas, Electricity), labor costs, material costs and noticeable through increased production.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung (für Parabelblattfedern, Normalblattfedern und Formstähle) ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher beschrieben.An embodiment of the invention (for parabolic leaf springs, Normal leaf springs and shaped steels) shown in the drawing and is shown below described in more detail.

Fig. 1 zeigt den Präzisionsmeßkopf, dessen Führungen und die Klemmvorrichtung (ohne Höhenverstellung, Geräteständer und Meßanschlag) von der Seite in Längsrichtung. Fig. 1 shows the precision measuring head, its guides and the clamping device (without height adjustment, equipment stand and measuring stop) from the side in the longitudinal direction.

Fig. 2 zeigt ebenfalls den Präzisionsmeßkopf, dessen Führungen und die Klemmvorrichtung (ohne Höhenverstellung, Geräteständer und Meßanschlag) in der Draufsicht. Fig. 2 also shows the precision measuring head, its guides and the clamping device (without height adjustment, equipment stand and measuring stop) in plan view.

In die höhenverstellbare Klemmvorrichtung (10 - Festteil/ 8 - beweglicher Spannteil) ist das Material (1), (in diesem Fall) ein Parabelfederblatt, eingespannt. Mit den gehärteten und präzisionsgeschliffenen Meßrollen (6 a/6 b), die in der Meßaufnahmefläche dem Zweck angepaßt sind (ballig, spitz, flach oder profilierte) und spielfrei gelagert sind, wird das Federblatt abgerollt. Die Verfahrbarkeit des Meßkopfes längs des Federblattes (1) wird durch den Mitnehmerschlitten (2) gewährleistet. Der Schlitten (2) ist auf zwei Wellen (7) gelagert, die eine radiale Drehbewegung (senkrecht in der Meßebene zum Material) des Meßkopfes verhindern. Auf dem Schlitten (2) sind ebenfalls zwei Wellen parallel zueinander eingebaut, die radial zum Material (1) die eigentliche Dickenmeßvorrichtung (3) tragen. Die so entstehende radiale Beweglichkeit ermöglicht der eigentlichen Meßdickenvorrichtung (3) Krümmungen auf der Länge des Materials (1) zu folgen, ohne die Meßwertaufnahme zu beeinträchtigen. An dem Festteil der eigentlichen Dickenmeßvorrichtung (3) ist eine Meßrolle (6 b) befestigt. Radial gegenüber ist die zweite Meßrolle (6 a) angeordnet. Um nun die Meßrollen (6 a und 6 b) auf axialen Druck gegeneinander zu bringen ist eine Druckfeder (9) zwischen Festteil der eigentlichen Meßdickenvorrichtung (3) und dem beweglichen Teil (5 a) eingebaut. Der Federdruck überträgt sich dann über zwei Wellen (5), die im Festteil (3) geführt werden und die parallel/senkrecht und im entsprechenden Abstand zueinander angeordnet sind, um eine hohe Torsionssicherheit der Meßrollen gegeneinander zu gewährleisten, auf den beweglichen Meßrollenhalter (5 b). Der elektronische Wegaufnehmer (Lineargeber) für die Dicke ist zwischen dem Festteil (3) und beweglichem Meßrollenträger (5 b) angebracht. Der Längsweg wird unterschiedlich, je nach Ausführung (gedrehte Schraubenfeder, Federblätter oder Formstähle), aufgenommen.The material ( 1 ), (in this case) a parabolic spring leaf, is clamped in the height-adjustable clamping device ( 10 - fixed part / 8 - movable clamping part). The spring leaf is unrolled with the hardened and precision-ground measuring rollers ( 6 a / 6 b) , which are adapted to the purpose in the measuring mounting surface (spherical, pointed, flat or profiled) and are free of play. The movability of the measuring head along the spring leaf ( 1 ) is ensured by the driving carriage ( 2 ). The slide ( 2 ) is mounted on two shafts ( 7 ) that prevent radial rotation (perpendicular to the material in the measuring plane) of the measuring head. Two shafts are also installed parallel to each other on the carriage ( 2 ) and carry the actual thickness measuring device ( 3 ) radially to the material ( 1 ). The resulting radial mobility enables the actual measuring thickness device ( 3 ) to follow curvatures along the length of the material ( 1 ) without impairing the recording of the measured values. A measuring roller ( 6 b) is attached to the fixed part of the actual thickness measuring device ( 3 ). The second measuring roller ( 6 a) is arranged radially opposite. In order to bring the measuring rollers ( 6 a and 6 b) against each other under axial pressure, a compression spring ( 9 ) is installed between the fixed part of the actual measuring thickness device ( 3 ) and the movable part ( 5 a) . The spring pressure is then transmitted via two shafts ( 5 ), which are guided in the fixed part ( 3 ) and which are arranged parallel / perpendicular and at the appropriate distance from one another to ensure high torsional security of the measuring rollers against each other, on the movable measuring roller holder ( 5 b ) . The electronic displacement transducer (linear encoder) for the thickness is attached between the fixed part ( 3 ) and movable measuring roller carrier ( 5 b) . The longitudinal path is recorded differently, depending on the version (twisted coil spring, spring leaves or shaped steel).

Die Lagerung der Längsbewegungen wurde durch Kugelbüchsen vorgenommen (um den sich hier störend auswirkenden Stick-Slip-Effekt zu verhindern) die auf oberflächengehärteten und geschliffenen Wellen laufen.The storage of the longitudinal movements was by means of ball bushings made (which is disturbing here to prevent impact stick-slip effect) the on surface-hardened and ground shafts to run.

Claims (2)

1. Meßvorrichtung (Auto-Adaptives-Dicken-Meß-System) für Dickenmessung bezogen auf eine Wegstreckenaufnahme zur exakten Vermessung von parabolisch und linear gewalzten Formstählen; insbesondere Federblätter sowie gedrehte Schraubenfederstähle, dadurch gekennzeichnet, daß das zu vermessende Material durch einen verstellbaren Anschlag, an dem ein Lineal befestigt ist, exakt zum Meßkopf eingestellt werden kann und in einer höhenverstellbaren Aufnahme eingespannt wird. Ein Präzisionsmeßkopf wird dann über das Material gefahren und gibt, über elektronische Meßwegaufnehmer, zu jedem Längenwert einen Dickenwert aus, die dann in einem Prozeßrechner ausgewertet werden. Auswertungsmöglichkeiten sind: Tabelle (Sollwert/Istwert und Differenzwertberechnung) in unterschiedicher Auflösung, Bar-Code, Vertikalschnitt, Statistik, u. a.. Ausgabemöglichkeiten bestehen über Monitor, Drucker und Schnittstelle.1. Measuring device (auto-adaptive thickness measuring system) for thickness measurement based on a distance measurement for the exact measurement of parabolic and linear rolled shaped steels; In particular spring leaves and turned helical spring steels, characterized in that the material to be measured can be adjusted exactly to the measuring head by means of an adjustable stop to which a ruler is attached and is clamped in a height-adjustable receptacle. A precision measuring head is then moved over the material and, via electronic measuring transducers, outputs a thickness value for each length value, which are then evaluated in a process computer. Evaluation options are: Table (setpoint / actual value and difference value calculation) in different resolutions, bar code, vertical section, statistics, etc. Output options exist via monitor, printer and interface. 2. Präzisionsmeßkopf zur Dickenmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das zu vermessende Material zwischen zwei Rollen oder Kugelstiften in Längsrichtung abgefahren wird. Um Materialkrümmungen folgen zu können, ist der Meßkopf auch radial (senkrecht in der Meßebene zum Material) beweglich angeordnet. Die Materialdicke und auch die Längsbewegung werden mechanisch auf elektronische Wegaufnehmer umgesetzt und einem Prozeßrechner zugeführt.2. Precision measuring head for thickness measurement according to claim 1, characterized in that the thing to be measured Material between two rollers or ball pins in Longitudinal direction is driven. About material curvatures To be able to follow, the measuring head is also radial (perpendicular to the material in the measuring plane) arranged. The material thickness and also the longitudinal movement are mechanical to electronic Position transducer implemented and a process computer fed.