DE102016113717A1

DE102016113717A1 - Banddickenmessgerät und Verfahren zur Durchführung einer Banddickenmessung

Info

Publication number: DE102016113717A1
Application number: DE102016113717.0A
Authority: DE
Inventors: Andreas Selent; Michael Krauhausen; Roland Priem
Original assignee: FRIEDRICH VOLLMER FEINMESSGERATEBAU GmbH
Current assignee: FRIEDRICH VOLLMER FEINMESSGERATEBAU GmbH
Priority date: 2016-07-26
Filing date: 2016-07-26
Publication date: 2018-02-01
Anticipated expiration: 2036-07-27
Also published as: DE102016113717B4

Abstract

Dargestellt und beschrieben ist ein Banddickenmessgerät und ein Verfahren zur Durchführung einer Banddickenmessung. Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues Banddickenmessgerät zu schaffen, bei dem diese Messfehlerquelle ausgeschaltet wird und damit eine noch höhere Genauigkeit unabhängig von der Oberfläche des zu vermessenden Materials erreichbar ist. Die Lösung der Aufgabe besteht zum einen darin, dass das Banddickenmessgerät eine Einrichtung zur Verstellung des Winkels zwischen der Mess- und Triangulationsebene der Laserabstandssensoren und einer Längsachse des Walzbandes aufweist, damit das Auftreffen von durch Oberflächenstrukturen des Walzbandes reflektiertem Laserlicht auf die Laserabstandssensoren vermieden wird und zum anderen darin, dass vor der ersten Messung die Mess- bzw. Triangulationsebene der Abstandssensoren so verdreht wird, das diese in einem Winkel von größer oder kleiner 90° zu einer Längsachse des Walzbandes angeordnet ist, damit das Auftreffen von durch Oberflächenstrukturen des Walzbandes reflektiertem Laserlicht auf die Laserabstandssensoren vermieden wird.

Description

Die Erfindung betrifft zunächst ein Banddickenmessgerät mit aus oberhalb und/oder unterhalb des Walzbandes angeordneten Laserabstandssensoren, die im Bereich einer Mess- bzw. Triangulationsebene den Abstand zwischen der Walzober- und /oder Walzunterfläche und den jeweiligen Laserabstandssensoren messen.
Eine derartige Vorrichtung ist beispielsweise aus der DE 10 2014 001 714 B4 der Anmelderin bekannt. Diese Vorrichtung ist grundsätzlich sehr vorteilhaft, jedoch hat sich in der Praxis herausgestellt, dass die Messergebnisse bezüglich der Dicke des Walzbandes geringe Messfehler im µm-Bereich aufweisen. Diese Messfehler hängen vor allen Dingen mit in Walzrichtung verlaufenden riefenartigen Strukturen zusammen, welche lediglich bei starken Vergrößerungen erkennbar sind. Sie bilden eine gitterartige Oberflächenstruktur auf der Bandoberfläche, durch die während der Triangulationsmessungen Lichtreflexe entstehen, welche die Empfangsoptik der Laserabstandssensoren stören. Für eine korrekte Triangulationsmessung wird nur das an der Oberfläche des Messobjekts diffus gestreute Laserlicht benötigt.
Die Aufgabe der Erfindung besteht deshalb darin, ein neues Banddickenmessgerät zu schaffen, bei dem diese Messfehlerquelle ausgeschaltet wird und damit eine noch höhere Genauigkeit unabhängig von der Oberfläche des zu vermessenden Materials erreichbar ist.
Die Lösung der Aufgabe ergibt sich aus den nachfolgenden Merkmalen des Anspruchs 1.
Banddickenmessgerät mit aus oberhalb und/oder unterhalb des Walzbandes angeordneten Laserabstandssensoren, die im Bereich einer Mess- bzw. Triangulationsebene den Abstand zwischen der Walzober- und / oder Walzunterfläche und den jeweiligen Laserabstandssensoren messen, dadurch gekennzeichnet, dass das Banddickenmessgerät eine Einrichtung zur Verstellung des Winkels zwischen der Mess- und Triangulationsebene der Laserabstandssensoren und einer Längsachse des Walzbandes aufweist, damit das Auftreffen von durch Oberflächenstrukturen des Walzbandes reflektiertem Laserlicht auf die Laserabstandssensoren vermieden wird.
Durch die erfindungsgemäße Einrichtung zur Verstellung des Winkels zwischen der Mess- und Triangulationsebene der Laserabstandssensoren und einer Längsachse des Walzbandes wird auf vorteilhafte Weise erreicht, dass die aufgrund der Oberflächenstruktur des Walzbandes nicht zu vermeidenden Lichtreflexe keinen störenden Einfluss auf die Empfangsoptik der Laserabstandssensoren haben, wodurch bei dem erfindungsgemäßen Messgerät ein Messfehler in der Größenordnung von bis zu 5 µm vermieden wird.
Vorzugsweise kann die Verstellung der Mess- und Triangulationsebene durch eine Einrichtung zur Verdrehung der Laserabstandssensoren um ihre jeweilige Laser-/Drehachse herum erfolgen.
Des Weiteren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zur Durchführung einer Banddickenmessung an einem sich bewegenden Walzband, mittels eines Banddickenmessgeräts, welches aus oberhalb und/oder unterhalb des Walzbandes angeordneten Laserabstandssensoren gebildet wird, die im Bereich einer Mess- bzw. Triangulationsebene den Abstand zwischen der Walzober- und/oder der Walzunterfläche und den jeweiligen Abstandssensoren messen.
Ausgehend von dem oben genannten Stand der Technik sowie der ebenfalls oben genannten Aufgabe ergibt sich die Lösung aus den nachfolgenden Merkmalen des Anspruchs 3.
Verfahren zur Durchführung einer Banddickenmessung an einem sich bewegenden Walzband, mittels eines Banddickenmessgeräts, welches aus oberhalb und/oder unterhalb des Walzbandes angeordneten Laserabstandssensoren gebildet wird, die im Bereich einer Mess- bzw. Triangulationsebene den Abstand zwischen der Walzober- und/oder der Walzunterfläche und den jeweiligen Abstandssensoren messen, gekennzeichnet dadurch, dass vor der ersten Messung die Mess- bzw. Triangulationsebene der Abstandssensoren so verdreht wird, das diese in einem Winkel von größer oder kleiner 90° zu einer Längsachse des Walzbandes angeordnet ist, damit das Auftreffen von durch Oberflächenstrukturen des Walzbandes reflektiertem Laserlicht auf die Laserabstandssensoren vermieden wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren ist es, wie oben bereits im Zusammenhang mit der Vorrichtung dargelegt, möglich in Abhängigkeit von der unterschiedlichen Oberflächenstruktur von Walzbändern die Mess- und Triangulationsebene der Abstandssensoren in einem Winkel von größer oder kleiner 90° zu einer Längsachse des Walzbandes vor Beginn der Messungen zu stellen, wodurch die durch die Oberflächenstruktur entstehenden Lichtreflexe keine Messfehler in der Empfangsoptik der Laserabstandssensoren auslösen können.
Bei einem vorteilhaften erfindungsgemäßen Verfahren beträgt der Winkel zwischen der Längsachse des Walzbandes und der Mess- bzw. Triangulationsebene 100° bis 105°.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels. Es zeigen:
1 eine teilweise schematische Darstellung eines Walzwerkes,
2 eine vergrößerte Teildarstellung eines Banddickenmessgeräts,
3 die Anordnung der Laserabstandssensoren eines Banddickenmessgeräts nach dem Stand der Technik und
4 die Anordnung der Laserabstandssensoren eines erfindungsgemäßen Banddickenmessgeräts.
In den Zeichnungen ist ein Banddickenmessgerät insgesamt mit der Bezugsziffer 10 bezeichnet (s. 2).
In der 1 ist teilweise schematisch ein Walzwerk W dargestellt. Man erkennt, dass während des Walzprozesses ein Walzband 11 in Walzrichtung x befördert wird. Das Walzband 11 wird durch zahlreiche Rollenanordnungen 12 unterstützt und in x-Richtung bewegt, wobei zwischen den Rollenanordnungen 12 jeweils Walzgerüste 13 angeordnet sind, welche in Walzrichtung x jeweils einen sich verringernden Walzspalt 14 aufweisen.
In Walzrichtung x vor und nach jedem Walzgerüst 13 sind an einem C-Rahmen 15 jeweils Laserabstandssensoren 16 eines Banddickenmessgeräts 10 angeordnet, mit denen Dickenunregelmäßigkeiten im Walzband 11 oder im Walzgerüst 13 bzw. die Dicke des Walzbands 11 nach einem Walzvorgang in einem Walzgerüst 13 gemessen wird. Im vorliegenden Fall handelt es sich um einen dreistufigen Walzprozess, dessen Ende das dünne Walzbandendprodukt 11 zu einem Coil 17 aufgerollt wird. Letztlich erkennt man das Walzgerüst 13 mit zwei äußeren Stützwalzen 18 und zwei inneren Arbeitswalzen 19, die den Walzspalt 14 definieren.
Über einen Regelkreis wird mit Hilfe der durch das Banddickenmessgerät 10 gemessenen Dickenabweichung die Breite des Walzspaltes 14 gesteuert.
In der 2 ist der in der 1 mit II gekennzeichnete Bereich vergrößert von der Seite dargestellt. Man erkennt den aus zwei Schenkeln S und dem Joch J gebildeten C-Rahmen 15 mit dazwischen liegendem Walzband 11 und die oberhalb am C-Rahmen 15 mit Hilfe von Befestigungsteilen B angeordneten Laserabstandssensoren 16. Zum Zwecke der Abstandsmessung eines einzelnen Abstandssensors 16, aus dem letztendlich die Dickenmesswerte ermittelt werden, wird ein Laserstrahl L₁ vertikal von oben oder von unten in Richtung des Walzbandes 11 geschickt. Dieser Laserstrahl L₁ wird an der Oberfläche des Walzbandes 11 gestreut und auf einem nicht dargestellten Detektor abgebildet, welcher daraus den Abstand a₁ oder a₂ zwischen den Laserabstandssensoren 16 und der Oberfläche des Walzbandes 11 bestimmt. L₂ zeigt schematisch den Abbildungsstrahlengang.
Die an den Befestigungsteilen B angeordneten Laserabstandssensoren 16 sind auf nicht dargestellte Weise rein mechanisch um eine Laser-/Drehachse A drehbar befestigt. Dadurch wird es möglich, vor Beginn der Messungen in Abhängigkeit von Oberflächenstrukturen 20 (s. 3) die gewünschte Schrägstellung der Laserabstandssensoren 16 zu einer Längsachse A_w des Walzbandes 11 zu erreichen.
Grundsätzlich ist es jedoch auch denkbar, dass der C-Rahmen 15 insgesamt manuell und/oder durch einen motorischen Antrieb in eine gewünschte Schrägstellung zur Längsachse A_w bewegt wird.
In der 3 ist eine schematische Draufsicht auf das am C-Rahmen 15 angeordnete Banddickenmessgerät 10 dargestellt, welches im rechten Winkel zur Längsachse A_w des Walzbandes 11 angeordnet ist. Man erkennt, dass zwischen einer Mess- und Triangulationsachse MT und der Längsachse A_w des Walzbandes 11 ein rechter Winkel vorhanden ist.
Das Walzband 11 weist darüber hinaus in Walzrichtung verlaufende Oberflächenstrukturen 20 auf, die Lichtreflexe LR hervorrufen, welche ein Beobachtungsfenster 21 des Laserabstandssensors 16 beaufschlagen.
Hierdurch entstehen beim Stand der Technik Messfehler bei der Dickenmessung.
Stattdessen erkennt man in der 4, dass auf nicht dargestellte Weise die Laserabstandssensoren 16 und damit auch die Mess- und Triangulationsebene um die Laser-/Drehachse A herum um 10° bis 15° (s. Winkel α) verdreht worden ist, wodurch die von den Oberflächenstrukturen 20 des Walzbandes 11 hervorgerufenen Lichtreflexe LR nicht mehr das Beobachtungsfenster 21 des Laserabstandssensors 16 beaufschlagen und ein Messfehler vermieden wird.
Bezugszeichenliste

10: Banddickenmessgerät
11: Walzband
12: Rollenanordnungen
13: Walzgerüste
14: Walzspalt
15: C-Rahmen
16: Laserabstandssensoren
17: Coil
18: Stützwalzen
19: Arbeitswalzen
20: Oberflächenstrukturen
21: Beobachtungsfenster
W: Walzwerk
x: Walzrichtung
S: Schenkel von 15
J: Joch von 15
LR: Lichtreflexe
L₁: Laserstrahl
L₂: Abbildungsstrahlengang
A: Laser-/Drehachse
A_w: Längsachse des Walzbandes 11
MT: Mess- und Triangulationsachse
B: Befestigungsteile für 16
α: Verdrehwinkel

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

DE 102014001714 B4 [0002]

Claims

Banddickenmessgerät (10) mit aus oberhalb und/oder unterhalb des Walzbandes (11) angeordneten Laserabstandssensoren (16), die im Bereich einer Mess- bzw. Triangulationsebene den Abstand zwischen der Walzober- und /oder Walzunterfläche und den jeweiligen Laserabstandssensoren (16) messen, dadurch gekennzeichnet, dass das Banddickenmessgerät (10) eine Einrichtung zur Verstellung des Winkels zwischen der Mess- und Triangulationsebene der Laserabstandssensoren (16) und einer Längsachse (A_w) des Walzbandes (11) aufweist, damit das Auftreffen von durch Oberflächenstrukturen (20) des Walzbandes (11) reflektiertem Laserlicht auf die Laserabstandssensoren (16) vermieden wird.
Banddickenmessgerät (10) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Einrichtung zur Verstellung der Winkel zwischen der Längsachse (A_w) des Walzbands und der Mess- und Triangulationsebene (MT) eine Verdrehung des jeweiligen Laserabstandssensors (16) um seine Laser-/Drehachse (A) herum durchführt.
Verfahren zur Durchführung einer Banddickenmessung an einem sich bewegenden Walzband, mittels eines Banddickenmessgeräts, welches aus oberhalb und/oder unterhalb des Walzbandes angeordneten Laserabstandssensoren gebildet wird, die im Bereich einer Mess- bzw. Triangulationsebene den Abstand zwischen der Walzober- und/oder der Walzunterfläche und den jeweiligen Abstandssensoren messen, gekennzeichnet dadurch, dass vor der ersten Messung die Mess- bzw. Triangulationsebene der Abstandssensoren so verdreht wird, das diese in einem Winkel von größer oder kleiner 90° zu einer Längsachse des Walzbandes angeordnet ist, damit das Auftreffen von durch Oberflächenstrukturen des Walzbandes reflektiertem Streulicht auf die Laserabstandssensoren vermieden wird.
Verfahren nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen Winkel von 100–105° zwischen der Längsachse des Walzbandes und der Mess- bzw. Triangulationsebene der Laserabstandssensoren.