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Die Erfindung betrifft ein Verfahren
zur Messung der Bandzugspannung und/oder der Bandtemperatur über die
Bandbreite für
eine Bandplanheitsregelung beim Walzen von Bandmaterial, bei dem
faseroptische Sensoren verwendet werden, die in eine drehangetriebene
Meßrolle
integriert sind, wobei mechanische und thermische Dehnungen der
Fasern und damit der faseroptischen Sensoren, die durch auf die
Oberfläche
der Meßrolle
oder auf Kraftübertrager
in der Meßrolle
wirkende radiale Kraftkomponenten der Bandzugspannungen und die
Temperatur des Walzbandes bzw. des Mantels der Meßrolle bewirkt
werden, gemessen werden, wobei eine kontaktlose Übertragung der Meßsignale über mindestens einen
optischen Drehübertrager
zwischen den faseroptischen Sensoren der sich drehenden Meßrolle und
einer stationären,
optoelektronischen Meßeinheit
erfolgt (
DE 692 03 461 T2 ).
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Die Anforderungen an die Maß- und Formgenauigkeit
von gewalztem Band haben im Laufe der Entwicklung der Walztechnik
und der Weiterverarbeitung im beträchtlichen Maße zugenommen.
Ein ideales Band soll nicht nur gleiche Dicke über die Länge und Breite haben, es soll
auch vollkommen plan liegen. Dabei soll die Planheit auch dann erhalten
bleiben, wenn das Band bei der Weiterverarbeitung zerteilt wird.
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Als Kenngröße für die Planheit eines Bandes dient
die Längenverteilung
über die
Bandbreite, die aus den gemessenen Bandspannungen mit Hilfe der
Beziehung
errechnet
werden kann, in der Δσ der Spannungsunterschied
zwischen zwei benachbarten Bandzonen beziehungsweise Fasern und
E der Elastizitätsmodul des
Bandmaterials bedeuten.
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Die Forderungen an Maßhaltigkeit
und Planheit eines Bandes können
jedoch nicht erfüllt
werden. Versucht man beispielsweise, ein Band, das an den Kanten
etwas dünner
ist als in der Mitte, auf vollkommen gleiche Dicke über die
Breite weiter zu reduzieren, so erfordert dies eine größere Dickenabnahme und
damit eine größere Streckung
in Bandmitte, die zur Bildung von Mittenwellen führt. Wird dagegen eine bestmögliche Planheit
angestrebt, so ist es erforderlich, daß die Profilform während der
weiteren Dickenreduzierung erhalten bleibt.
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Planheitsfehler können nach dem Walzen oder erst
bei der anschließenden
Weiterverarbeitung in Erscheinung treten. Beim Walzen sind Planheitsfehler
im wesentlichen eine Folge unterschiedlicher Streckung über die
Bandbreite aufgrund einer ungleichmäßigen Verformung des Bandes über die Bandbreite
im Walzspalt. Bei der Weiterverarbeitung, beispielsweise beim Zerteilen,
werden Planheitsfehler häufig
durch das Auslösen
von Eigenspannungen bewirkt, die beim Walzen entstanden sind.
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Man unterscheidet zwischen ausstreckbaren und
nicht ausstreckbaren Planheitsfehlern. Als ausstreckbare Planheitsfehler
werden Fehler bezeichnet, bei denen das Band in der Breitenrichtung gleichbleibend
von der Planheit abweicht. Dabei treten an der Ober- und Unterseite
des Bandes einander entgegengesetzt gerichtete Eigenspannungen auf,
die über
die gesamte Breite konstant sind. Ausstreckbare Unebenheiten sind
dadurch gekennzeichnet, daß sie
in einer Richtung, d. h. in Längs-
oder Querrichtung, geradlinig begrenzt sind.
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Über
die Bandbreite und Bandlänge
veränderliche
Planheitsabweichungen sind durch krummlinige Begrenzungen gekennzeichnet
und durch einen einfachen Biegevorgang nicht ausstreckbar. Hierbei liegen
ungleichförmige
Eigenspannungsverteilungen in Längs-
und Querrichtung vor. Derartige Planheitsfehler treten als Mitten-
und Randwelligkeit auf.
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Den bekannten Planheitsregelsystemen
in Feinbandwalzwerken dienen als Stellglieder zum Beispiel das Schwenken
der Walzen, die Walzenbiegung, die Walzenbombierung, das Aufsprühen von Kühlmittel
auf die Walzenballen im Bereich der als Langstellen im Walzband
auftretenden Planheitsfehler und das Aufbringen von haftfähigen Stoffen
halbfester Konsistenz auf die Walzenballen im Bereich der als Kurzstellen
im Walzband vorkommenden Planheitsfehler (BBC=Nachrichten 62, 1980,
Seite 451 – 456).
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Zur Messung der Bandzugspannung über die
Bandbreite von Walzband dienen Meßrollen, wie sie beispielsweise
in der
DE 26 30 410 A1 beschrieben
sind. Diese als Umlenkrollen ausgebildeten Meßrollen bestehen aus fest miteinander
verbundenen Ringen mit eingebauten Kraftmeßgebern, die durch einen Kraftübertrager
und einen Piezo-Quarz gebildet werden und in Umfangsrichtung der
Ringe gegeneinander versetzt sind. Die radialen Komponenten der
Bandzugspannungen des durch die Meßrolle umgelenkten Walzbandes
wirken auf die verschiedenen Kraftmeßgeber ein,. deren Piezo-Quarze entsprechende
Spannungssignale erzeugen. Mehrere Kraftmeßgeber der Meßrolle sind
gruppenweise parallel geschaltet und jeweils an einen gemeinsamen
Verstärker
und an einen Anschluß eines
Drehübertragers
in der sich drehenden Meßrolle
angeschlossen, über
den die verstärkten
Meßsignale
der Kraftmeßgeber
einem Rechner übermittelt
werden.
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Die
DE
33 26 593 C2 beschreibt eine zur Messung der Spannungsverteilung
bei Walzband über
die Bandbreite vorgesehene Umlenkmeßrolle, die aus mittels Zugankern
gegeneinander verspannten, mit dem unter Spannung umgelenkten Band
mitlaufenden Meßscheiben
zusammengesetzt ist, die mit einem im Umfangsbereich angeordneten
Kraftmeßgeber
ausgestattet sind, der durch zwei Piezo-Quarzscheiben gebildet wird,
wobei die Kraftmeßgeber
der Meßrolle
gruppenweise parallel geschaltet sind.
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Aus der
EP 1 048 370 A2 ist eine
Meßrolle zum
Feststellen von Planheitsabweichungen durch eine Messung der Bandzugspannungsverteilung über die
Bandbreite beim walzen dünner
Bänder,
insbesondere beim Warmwalzen von dünnem Stahlblech bekannt. Die
Meßrolle
ist mit einer Vielzahl von über
die Rollenbreite verteilten, durch Piezo-Quarzscheiben gebildeten
Kraftmeßgebern
ausgestattet. In die Meßrolle
sind Kühlmittelkanäle zum Kühlen der Kraftmeßgeber und
der gesamten Meßrolle
integriert.
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Die bekannten Meßrollen zur Messung der Bandzugspannungen über die
Bandbreite beim Walzen von dünnen
Walzband, die zur Ermittlung von Planheitsfehlern des Walzbandes
dienen, weisen folgenden Nachteile auf:
Eine Erhöhung der
Anzahl der Meßgeber,
wie sie zum Beispiel für
eine größere Anzahl
von Meßstellen und
damit eine feinere Auflösung
der gemessenen Bandzugspannungsverteilung über die Bandbreite zur Ermittlung
der Bandplanheit gewünscht
wird, ist nur durch eine Erhöhung
der Anzahl der in die Meßrolle
eingebauten Meßgeber
möglich.
Einer derartigen Vergrößerung der
Anzahl der Meßgeber
sind jedoch durch den beschränkten
Einbauraum der Meßrolle
und die erforderliche robuste Konstruktion für den Einsatz der Meßrollen
im Walzwerksbereich Grenzen gesetzt. Bei den bekannten Ausführungen von
Meßrollen
werden daher aufgrund der begrenzten Anzahl von Übertragungskanälen die
Signale der Meßgeber
in verschiedenen Winkelpositionen der Meßrolle elektrisch zusammengefaßt und müssen anschließend mit
Hilfe einer Winkelmessung der Meßrolle bei der Auswertung wieder
einzeln identifiziert werden. Durch die Verwendung von Meßgebern,
deren Funktionsweise auf dem piezoelektrischen Effekt beruht, muß die Vorverarbeitung
der Meßsignale
in der Meßrolle
selbst erfolgen, da die Übertragung
der empfindlichen Ladungssignale über größere Strecken nicht möglich ist.
Ferner ist der Isolationswiderstand bei der Übertragung der Meßsignale
innerhalb der Meßrolle
bis zum Ladungsverstärker
von entscheidender Bedeutung für
die Messung. Die Vorverarbeitung der Meßsignale erfordert den Einbau
eines Ladungsverstärkers
und einer Übertragungseinheit,
gegebenenfalls einschließlich AD-Wandlung
der Analogsignale in die Meßrolle
sowie eine Spannungsversorgung vom feststehenden in den rotierenden
Teil der Meßrolle.
Dieser erforderliche Einbau von Elektrobauteilen in die rotierende Meßrolle birgt
ein erhöhtes
Ausfallrisiko der Meßrolle in
sich.
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Grundsätzlich besteht diese Temperaturabhängigkeit
der Meßrollen,
wenn auch in geringerem Maße,
auch beim Kaltwalzen.
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Die in der
DE 692 03 461 T2 beschriebene, nach
dem gattungsgemäßen Meßverfahren
arbeitende Meßrolle,
die mit faseroptischen Sensoren ausgestattet ist, erfordert den
Einbau von Elektronikbauteilen, die mit elektrischer Energie versorgt
werden müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein
Verfahren und eine Meßrolle
der eingangs genannten Art zur Messung der Bandzuspannung und der
Temperatur über
die Bandbreite für
eine Bandplanheitsregelung beim Walzen von Bandmaterial zu entwickeln,
das bzw. die eine Messung der Bandzuspannung und der Temperatur über die
Bandbreite mit einem hohen Auflösungsgrad
der Meßwerte durch
die Verwendung einer Vielzahl von Meßstellen ermöglicht und
einen hohen Betriebssicherheitsstandard gewährleistet.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch
ein Verfahren der gattungsgemäßen Art
zur Messung der Bandzugspannung und/oder der Temperatur über die
Bandbreite für
eine Bandplanheitsregelung beim Walzen von Bandmaterial, das dadurch gekennzeichnet
ist, daß als
faseroptische Sensoren als optische Filter wirkende Bragg-Gitter-Sensoren verwendet
werden, bei denen die Verschiebung des gefilterten Spektralbandes
aufgrund der linearen Veränderung
der Gitterkonstanten der Bragg-Gitter gemessen wird, und der Drehübertrager
als faseroptischer Drehübertrager
ohne elektrische Hilfsenergie ausgeführt ist.
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Gegenstand der Erfindung ist ferner
eine nach diesem Verfahren arbeitende Meßrolle gemäß Patentanspruch 2.
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Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte und
zweckmäßige Weiterbildungen
der Meßrolle.
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Das erfindungsgemäße Verfahren und die verfahrensgemäß arbeitende
Meßrolle
zeichnen sich durch folgende Vorteile aus: Die Verwendung von in eine
Meßrolle
integrierten faseroptischen Sensoren mit einem als optischer Filter
wirkenden Bragg-Gitter ermöglicht
die Messung der Bandzugspannung und der Bandtemperatur beim Walzen
von Bandmaterial über
die Bandbreite mit einem hohen Auflösungsgrad der Meßwerte durch
die Anordnung einer Vielzahl von Sensoren entlang einer optischen
Faser in der Meßrolle
mit einer rein optischen Übertragung
der Meßsignale
durch einen faseroptischen Drehübertrager
vom rotierenden Teil über
den stationären
Teil der Meßrolle
zu einer Erfassungseinheit ohne die Notwendigkeit des Einbaus elektronischer
Bauteile in die Meßrolle
oder durch die Anordnung mehrerer optischer Fasern mit einer Vielzahl
von Sensoren und eines Multiplexers in der Meßrolle zur aufeinanderfolgenden
Auswertung der Meßsignale
der Sensoren der verschiedenen Fasern in Abhängigkeit des Drehwinkels der
Fasern. Durch den Fortfall sämtlicher Elektronikbauteile
bzw. eine wesentliche Verringerung der Elektronikbauteile in der
Meßrolle
je nach Ausführung
werden eine vereinfachte Konstruktion der Meßrolle und eine Verringerung
der Herstellungskosten sowie eine hohe Betriebssicherheit der Meßrolle durch
eine geringe Störanfälligkeit
des gesamten Meßsystems
erreicht. Schließlich
ist das Meßsystem
unempfindlich gegenüber
elektrischen Störgrößen.
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Die Erfindung ist nachstehend anhand
von Zeichnungsfiguren erläutert,
die folgendes darstellen:
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1 den
schematischen Aufbau eines Quartowalzwerks,
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2 einen
Längsschnitt
einer ersten Ausführungsform
einer Meßrolle
mit einem elastischen Mantel und einer optischen Faser mit faseroptischen Sensoren
zur Messung der Bandzugspannung eines Walzbandes über die
Bandbreite,
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3 die überlappende
Anordnung der faseroptischen Sensoren an einer schraubenlinienförmig an
der Innenwand des Mantels einer Meßrolle verlaufenden optischen
Faser,
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die 4a und 4b konstruktive Einzelheiten der Meßrolle nach 2,
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5 einen
Längsschnitt
einer zweiten Ausführungsform
einer Meßrolle
mit einem elastischen Mantel und zwei optischen Fasern mit faseroptischen Sensoren
zur Messung der Bandzugspannung und der Temperatur eines Walzbandes über die
Bandbreite,
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6 einen
Längsschnitt
einer dritten Ausführungsform
einer Meßrolle
mit einem elastischen Mantel und vier optischen Fasern mit faseroptischen Sensoren
zur Messung der Bandzugspannung und der Temperatur eines Walzbandes über die
Bandbreite,
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7 einen
Längsschnitt
einer vierten Ausführungsform
einer Meßrolle
mit einem elastischen Mantel und drei optischen Fasern mit Sensoren
zur Messung der Bandzuspannung und der Temperatur eines Walzbandes über die
Bandbreite sowie ein Blockschaltbild der Meßwerterfassung und der Störgrößenkompensation
und die 8a, 8b und 8c die ausschnittsweisen
Darstellungen einer fünften Ausführungsform
einer starren Meßrolle
mit in den starken Rollenmantel eingesetzten Kraftübertragern
und einer Befestigung der Sensoren zur Spannungs- und Temperaturmessung
eines Walzbandes an der Innenwand der Meßrolle in jeweils zwei verschiedenen Ausführungen.
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1 zeigt
den schematischen Aufbau eines Quartowalzwerkes mit einem Vierwalzengerüst 1,
in dem zwei Arbeitswalzen 2, 3 und zwei Stützwalzen 4, 5 eingebaut
sind, Kühlvorrichtungen 6, 7 im Bandeinlauf
für die
Arbeitswalzen 2, 3 und die Stützwalzen 4, 5,
einem Banddickenmeßgerät 8,
z.B. einem Beta- oder Röntgenstrahler,
und einer Meßrolle 9e im
Bandauslauf zur Messung der Bandzugspannung und der Bandtemperatur über die
Breite des Walzbandes 10 für eine Bandplanheitsregelung durch
das zonenweise Aufsprühen
von Kühlmittel mittels
der Kühlvorrichtungen 6, 7 auf
die Walzenballen der Arbeitswalzen 2, 3 und der
Stützwalzen 4, 5, einem
Abwickelhaspel 11 sowie einem Aufwickelhaspel 12 für das Walzband 10.
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In der Zylinderkammer 14 des
Mantels 13 der in 2 prinzipiell
dargestellten Meßrolle 9a sind entlang
einer an der Innenwand 15 des Rollenmantels 13 schraubenlinienförmig über die
Breite der Meßrolle 9a verlaufenden
optischen Faser 16 eine Vielzahl von faseroptischen Sensoren 17 mit
einem als optischer Filter wirkenden Bragg-Gitter zur Messung der
Bandzuspannung über
die Breite des Walzbandes 10 angebracht. An einem 18 der
beiden Enden 18, 19 der mittels Wälzlagern 20 drehbar
gelagerten Meßrolle 9a ist
ein faseroptischer Drehübertrager 21 zur
kontaktlosen optischen Übertragung der
Meßsignale
zwischen den Sensoren 17 der von dem Walzband 10 drehangetriebenen
Meßrolle
9a und
einer nicht dargestellten stationären, optoelektronischen Erfassungseinheit
angeordnet.
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Entsprechend der Darstellung in 3 sind die Sensoren 17 an
der schraubenlinienförmig
verlaufenden optischen Faser 16 für eine hohe örtliche Auflösung der
Meßsignale überlappend
angeordnet.
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Die beiden auf Lagerzapfen 22 befestigten Enden 18, 19 des
Mantels 13 der Meßrolle 9a sind zur
Verminderung der Störeinflüsse der
Wälzlager 20 über eine
Sicke 23 an den zentralen, die Sensoren 17 aufnehmenden
Abschnitt 24 der Meßrolle 9a angeschlossen
(4a).
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Die in 5 schematisch
dargestellte Meßrolle 9b ist
mit zwei an der Innenwand 15 des Rollenmantels 13 parallel
zur Rollenachse 25-25 verlaufenden optischen Faser 16a, 16b mit
einer Vielzahl von z.B. 100 faseroptischen Sensoren 17 je
Faser ausgestattet, wobei die Sensoren 17 der einen optischen Faser 16a zur
Messung der Bandzuspannung und die Sensoren 17 der anderen
optischen Faser 16b zur Messung der Bandtemperatur über die
Breite des Walzbandes 10 dienen.
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Bei den Meßrollen 9a, 9b nach
den 2 und 5 sind die Sensoren 17 mit
der Innenwand 15 des Rollenmantels 13 form- und
kraftschlüssig
in Kontakt (4b). Der
Mantel 13 der Meßrollen 9a, 9b ist
durch eine entsprechend dünne
Bemessung der Wandstärke 26 begrenzt
flexibel ausgebildet. Durch die auf die Oberfläche des Mantels 13 der Meßrollen 9a, 9b wirkenden
radialen Kraftkomponenten der Bandzugspannungen unterliegt der Rollenmantel 13 einer
Biegelinie entsprechend der Bandzugspannungsverteilung über die
Bandbreite, und diese Biegelinie des Rollenmantels 13 wird
durch eine Vielzahl von Sensoren 17 einer optischen Faser 16a mit
einer hohen örtlichen
Auflösung
erfaßt,
wobei die mit der optischen Faser verbundenen Bragg-Gitter (Sensoren 17)
entsprechend der Biegelinie des Rollenmantels 13 mechanisch
gedehnt werden. Die Bragg-Gitter der Sensoren 17 der zweiten
optischen Faser 16b der Meßrolle 9b zur Messung
der Temperatur über
die Bandbreite unterliegen einer thermischen Dehnung entsprechend
der Temperaturverteilung über
die Breite des Walzbandes 10. Die mechanisch und thermisch
induzierten Dehnungen der Bragg-Gitter der Sensoren 17 bewirken
lineare Veränderungen
der Gitterkonstanten und damit eine Verschiebung des gefilterten
Spektralbandes.
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Die Anordnung der Sensoren 17 an
der Innenwand 15 des Mantels 13 der Meßrolle 9b ist
derart, daß ein
Sensor für
die Messung der Bandzugspannung und ein Sensor für die Messung der Temperatur
des Walzbandes über
die Bandbreite an jeder der zahlreichen Maßstellen der Meßrolle 9b angeordnet
sind.
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Die Durchbiegung der Meßrolle 9b aufgrund des
absoluten Bandzuges des Walzbandes 10 wird unter Berücksichtigung
eines Zugmeßwertes
oder des Zugistwertes der Antriebsregelung für den Aufwickelhaspel 12 des
Walzbandes 10 mathematisch ermittelt und von der differenziell
mit der Meßrolle
erfaßten
Biegelinie abgezogen. Ebenso werden thermische Störeinflüsse mit
Hilfe einer Messung der Temperaturunterschiede über die Breite der Meßrolle mathematisch
ermittelt und entsprechend kompensiert. Die gegenseitige Beeinflussung
nebeneinander liegender Sensoren sowie die individuelle Meßempfindlichkeit
der Sensoren werden in einer Kalibriermatrix zur Störgrößenkompensation
abgespeichert. Hierbei wird die Winkelgeschwindigkeit der Meßrolle berücksichtigt.
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Bei der Meßrolle 9b nach 5 werden die Meßsignale
der Sensoren 17 der beiden optischen Fasern 16a, 16b der
rotierenden Meßrolle 9b über zwei
an den beiden Enden 18, 19 der Meßrolle angeordnete
faseroptische Drehübertrager 21, 21 kontaktlos
an eine stationäre,
optoelektronische Erfassungseinheit übermittelt, wobei sich der
Multiplexer zur getrennten Übertragung
der Meßsignale
der Sensoren 17 der beiden optischen Fasern 16a, 16b an
die Erfassungseinheit außerhalb
der rotierenden Meßrolle 9b befindet.
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6 zeigt
eine dritte Ausführungsform 9c einer
Meßrolle
mit vier optischen Fasern 16a–16d, an denen jeweils
eine Vielzahl von Sensoren 17 angeordnet ist. Über einen
mit der Drehachse 25-25 der Meßrolle 9c verbundenen
Impulsgeber 28 wird der Drehwinkel der optischen Faser
erfaßt,
die jeweils im
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Kontaktbereich des Meßrollenmantels 13 mit dem
Walzband 10 liegt, und über
einen in der Zylinderkammer 14 der Meßrolle 9c angeordneten,
drehwinkelabhängig
gesteuerten Multiplexer 38 wird die jeweils im Kontaktbereich
des Meßrollenmantels 13 mit
dem Walzband 10 befindliche optische Faser zur Messung
ausgewählt.
Die optischen Meßsignale
der Sensoren der jeweils zur Messung bestimmten optischen Faser
werden über
einen kombinierten Drehübertrager 27 an
eine optoelektronische Erfassungseinheit außerhalb der rotierenden Meßrolle 9c übermittelt.
Der Drehübertrager 27 versorgt
gleichzeitig den Multiplexer 38 in der Meßrolle 9c mit
der erforderlichen Betriebsspannung.
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7 veranschaulicht
eine vierte Ausführungsform 9d einer
Meßrolle
mit drei optischen Fasern 16a, 16b, 16c,
an denen eine Vielzahl von Sensoren 17 angeordnet ist,
sowie ein Blockschaltbild der Meßwerterfassung und der Störgrößenkompensation.
Zwei optische Fasern 16a, 16b erfassen in zwei
Winkelpositionen α1, α3 der Meßrolle 9d die Bandzugspannungen
und ermöglichen
somit eine Mittelwertbildung. Mit einer dritten optischen Faser 16c werden
an denselben Meßstellen
s1 – sn des Meßrollenmantels 13,
jedoch in einer dritten Winkelposition α2 der
Meßrolle 9d die
Bandtemperaturen für eine
Kompensation gemessen.
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Das Meßverfahren ist ebenso mit nur
einer optischen Faser mit Sensoren für die Messung der Bandzugspannung über die
Breite eines Walzbandes möglich.
Meßfehler
einzelner Sensoren werden in diesem Fall nicht durch eine Mittelwertbildung
reduziert, sondern durch Interpolation und Bildung einer Ausgleichskurve
höherer
Ordnung zwischen den einzelnen Meßpositionen der Meßrolle.
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Die vorstehend beschriebenen verschiedenen
Meßrollen 9a – 9d mit
einem begrenzt elastischen Mantel 13, der eine dünne Wandstärke 26 aufweist,
werden bevorzugt in Walzwerken zum Walzen von Fein- und Folienbandmaterial
eingesetzt, bei denen die Durchbiegung der Meßrolle aufgrund des verhältnismäßig schwachen
Bandzuges vernachlässigbar
ist.
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Die 8a – 8c zeigen eine weitere Ausführungsform
einer Meßrolle 9e mit
einem starren Mantel 13, der eine größere Wandstärke 29 aufweist als der
Mantel der Meßrollen 9a – 9d.
In den Mantel 13 der Meßrolle 9e sind Kraftübertrager 30 zur Übertragung
der radialen Kraftkomponenten der Bandzugspannungen auf die an der
Innenwand 15 des Rollenmantels 13 befestigten
faseroptischen Sensoren 17 eingesetzt.
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Die Meßrollen 9e mit einem
starren Mantel werden in Walzwerken, zum Walzen von Bandmaterial
mit größerer Banddicke
bei einem erhöhten Bandzug
und in Warmwalzwerken eingesetzt, in denen das Walzband eine erhöhte thermische
Belastung verursacht.
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Die Kraftübertrager 30 sind
als zylindrische Druckstücke
ausgebildet, die in Radialbohrungen 31 des Mantels 13 der
Meßrolle 9e verschiebbar
gelagert und gegen Herausrutschen gesichert sind und die über einen
Noppen 32 (8a und 8b), einen Druckstift 33 (8c) oder dergleichen, der
sich durch eine zentrale Bohrung 35 im Boden 34 der
Radialbohrungen 31 erstreckt, auf die an der Innenwand 15 des
Rollenmantels 13 befestigten Sensoren 17 wirken.
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Bei der in 8c dargestellten Ausführungsform sind die Kraftübertrager 30 auf
einem in der zentralen Bohrung 35 des Bodens 34 der
Radialbohrungen 31 des Rollenmantels 13 und an
den Kraftübertragern 30 befestigten,
flexiblen Balg 36 radial verschiebbar abgestützt, der
zur Sicherung der Kraftübertrager 30 in
den Radialbohrungen 31 gegen Herausrutschen und zur Abdichtung
der Zylinderkammer 14 der Meßrolle 9e gegen von
außen
in die Radialbohrungen 31 eindringende Flüssigkeit
dient.
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Bei den Ausführungsformen gemäß den 8a und 8c sind die Sensoren 17 mit
der Innenwand 15 des Mantels 13 der Meßrolle 9e form-
und kraftschlüssig
verklebt.
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Alternativ können die Sensoren 17 mittels
eines Biegebalkens 37 an der Innenwand 15 des
Rollenmantels 13 befestigt werden, wobei die Einstellung
des Meßbereichs
der Sensoren 17 durch die Dimensionierung des Biegebalkens
erfolgt (8b).
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Eine weitere Befestigungsmöglichkeit
besteht darin, die Sensoren 17 mittels eines Federelementes
an die Innenwand 15 des Rollenmantels 13 anzupressen,
wobei die Einstellung des Meßbereichs
der Sensoren durch die Dimensionierung des Federelements erfolgt.
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Bei der Meßrolle 9e nach den 8a–8c zur Messung
der Bandzugspannung und der Temperatur über die Breite eines Walzbandes
sind jeweils zwei Sensoren 17, 17 an den in Achsrichtung
der Meßrolle über den
Rollenmantel 13 verteilten Meßstellen angeordnet, und die
Sensoren 17, 17 jeder Meßstelle sind an verschiedenen
optischen Fasern 16a, 16b zur Übertragung der Meßsignale
für die
Bandzugspannung und für
die Bandtemperatur angebracht.
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Zweckmäßig sind die optischen Fasern 16, 16a–16d zur
Verbindung der Sensoren 17 entsprechend der Anordnung der
Sensoren in schraubenlinienförmigen
oder geraden Nuten in der Innenwand 15 des Mantels 13 der
Meßrolle 9a–9e verlegt
und werden im Sensorbereich mittels eines Federelements an die Innenwand 15 der
Meßrolle 9a–9e angepreßt.
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Der Mantel 13 der Meßrollen 9a–9e besteht aus
Metall oder Kunststoff, insbesondere einem Polymer.
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Bei einem Rollenmantel 13 aus
Kunststoff können
die faseroptischen Sensoren 17 und die optischen Fasern 16, 16a–16d zur
Verbindung der Sensoren in den Rollenmantel eingebettet sein.
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Der Mantel 13 der Sensoren 17 kann
mit einer Verschleiß-
und/oder Schutzschicht und zusätzlich
mit einer auswechselbaren Schutzhülle ausgestattet oder nur mit
einer Schutzhülle
versehen werden.
errechnet werden kann, in der Δσ der Spannungsunterschied zwischen zwei benachbarten Bandzonen beziehungsweise Fasern und E der Elastizitätsmodul des Bandmaterials bedeuten.