DE1031529B - Beruehrungsloses Breitenmessgeraet - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Der Vorteil einer fortlaufenden Maßkontrolle hinsichtlich der Breite eines warmgewalzten Bandes liegt in der Möglichkeit, eine unmittelbare Korrektur von Hand oder auch automatisch vornehmen und die Auswirkung am gleichen Band verfolgen zu können. Hieraus und aus der Ausschaltung subjektiver Unzulänglichkeiten beim mechanischen Meßvorgang von Hand ergibt sich zwangläufig eine Verminderung der Menge des nicht maßhaltigen Walzgutes.

Es sind Vorrichtungen zur berührungslosen Messung der Breite von Walzbändern bekannt, die einen über einen Verstellmotor und eine Spindel verschiebbaren Schlitten aufweisen und auf dem durch Verstellmotore seitlich verschiebbare fotoelektrische Kantenabtastsysteme angeordnet sind. Ebenfalls werden über elektrische Wellen Anzeigegeräte von den Verstellmotoren gesteuert. Diese bekannten Anordnungen benutzen meist den Fernsehaufnahmegeräten ähnelnde Abtastkameras. Auf dem zu solcher Abtastkamera gehörenden elektrischen Raster muß nicht nur die eigentliche Bandkante, sondern auch ein bestimmter Breitenbereich neben der Bandkante mit abgebildet werden. Hieraus ergibt sich aber der Nachteil, daß die Abtastkameras einen solch großen Bildwinkel betrachten müssen, daß seitliche Schwingungen des Walzbandes noch innerhalb dieses Bildwinkels liegen. Die Breitenmessung des Walzbandes wird bei auf Sollbreite voreingestellten Abtastkameras zurückgeführt auf eine Messung des Zeitunterschiedes, mit dem zwei durch eine Sägezahnspannung abtastende Elektronenstrahlen die der Abbildung der Bandkante entsprechenden Rasterorte durchlaufen. Die Abtastgenauigkeit ist eine Funktion der Genauigkeit, mit der es gelingt, Ortsunterschiede auf den beiden Bildschirmrastern genau in Zeitunterschiede der beiden synchron laufenden Abtaststrahlen zu verwandeln.

Dem Verfahren sind zwei wesentliche Einschränkungen hinsichtlich der Meßgenauigkeit gesetzt. Die erste Einschränkung ist durch den scheinbar vorteilhaften größeren Bildwinkel gegeben. Obwohl hierdurch seitliche Schwankungen des Walzbandes ohne Einfluß auf das Meßverfahren zu bleiben scheinen, stellt die überhaupt erreichbare Meßgenauigkeit (in mm) nur einen Bruchteil des insgesamt überstrichenen Bildfeldes dar. Die zweite Schwierigkeit entsteht dadurch, daß zwei Elektronenstrahlen in zwei Fernsehröhren trotz Steuerung durch eine gemeinsame Sägezahnspannung elektronenoptisch nicht zwangläufig einen genau korrespondierenden Ort der beiden Bildröhrenraster berühren. Alle hierbei vorhandenen Fehler gehen voll in das Meßergebnis ein.

Demgegenüber betrifft nun die vorliegende Erfindung ein berührungsloses Breitenmeßgerät für Stahl-Berührungsloses Breitenmeßgerät

Anmelder:

Hoesch Walzwerke Aktiengesellschaft,
Hohenlimburg

Günter Beelitz, Letmathe,
ist als Erfinder genannt worden

und Metallbänder mit sichtbarer Eigenstrahlung unter Verwendung von nur intensitätswahrnehmenden Fotozellen als Kantenabtastgerät, die beim Wechsel an den Kanten des Bandes von dunkel zu hell oder umgekehrt über elektrische Steuerungsorgane die Verstellmotore an- oder ausschalten oder deren Drehsinn ändern. Jede der nur intensitätswahrnehmenden Fotozellen schließt oder öffnet einen Stromkreis, in dem parallel zwei HilfsSteuerungen liegen, von denen die eine HilfsSteuerung einen Dreifachschalter für die Drehsinnschalter des einen Motors, die andere Hilfssteuerung einen Einfachschalter für die Drehsinnschalter des anderen Motors bzw. dessen Hilfsschalter bedient. Der Meßvorgang wird durch eine weitere nur intensitätswahrnehmende Fotozelle, die über ein Zeitrelais den Hauptstromkreis öffnen oder schließen kann, ein- bzw. ausgeschaltet.

Nachfolgend ist das Gerät im einzelnen beschrieben und in der Zeichnung schematisch als Ausführungsbeispiel in seiner Anordnung und Wirkungsweise wiedergegeben. Es zeigt

Abb. 1 den Aufbau des Gerätes,

Abb. 2 einen möglichen Aufstellungsort,

Abb. 3a bis 3d Darstellungen des zu breiten, zu schmalen, nach rechts und nach links verlagerten Bandes und die damit verbundenen Bewegungsreaktionen der Abtastgeräte,

Ab. 4 eine Schaltskizze und

Abb. 5 a bis 5 d die sich analog zu den in Abb. 3 a bis 3d abgebildeten Situationen ergebenden Stellungen der Schaltorgane.

Nach Abb. 1 besteht das Gerät aus einem Chassis 1, das in seiner äußeren Form den jeweiligen Gegebenheiten des Aufstellungsortes angepaßt ist und eine Spindel 2 sowie einen Stellmotor 3 für das seitliche Verschieben eines Schlittens 4 enthält. Der Schlitten 4 selbst beherbergt zwei Fotozellensysteme 5/1 und 5/2,

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deren Abstand über eine Spindel 6 von einem Stellmotor 7 symmetrisch zur Walzbahn verändert werden kann. Der Stellmotor 7 ist über eine elektrische Welle, das sind hier ein Drehfeldgeber (Synchrongenerator 9) und ein oder mehrere Synchronmotore 10 und 11, mit den Anzeigegeräten (Großsichtgerät 12 und Zählwerk 13) verbunden. Alle Impulse der Fotozellengeräte 5/1 und 5/2 und einer zum Ein- und Ausschalten des Gerätes zusätzlich notwendigen Im Prinzip wird also unterschieden zwischen gleichartiger Beaufschlagung der beiden Fotozellenabtastgeräte (beide hell oder beide dunkel) und ungleichartiger Beaufschlagung (eines hell, das andere dunkel, oder umgekehrt).

Bei gleichartiger Beaufschlagung wird eine Breitenverstellung der Abtastgeräte mit der gegenläufigen Spindel 6 ausgelöst. Bei ungleichartiger Beaufschlagung der Fotozellengeräte, und zwar beschrei-

Fotozelle 14 werden in einem an das Stromnetz N io bungsgemäß nach Ablauf einer Zeitstrecke, die größer angeschlossenen Kontrollschrank 8 gesteuert und verstärkt und den Stellmotoren 3 und 7 zugeführt.

Die gesuchte Breite des Bandes entspricht erfindungsgemäß dem Abstand der optischen Achsen der beiden Fotozellengeräte 5/1 und 5/2.

Die seitlichen Bewegungen der Materialkanten können auf drei verschiedene Ursachen zurückgeführt werden:
a) Die Materialkanten bewegen sich gegenläufig bei ist als eine kurzzeitige Schwingungsdauer des zu messenden Bandes, wird eine gleichsinnige Verstellung beider Abtastgeräte entsprechend der Bahnverlagerung mit der gleichläufigen Spindel 2 ausgelöst.

Damit die Anordnung nach Abb. 1 die eben beschriebenen Funktionen ausführen kann, wird eine Schaltung nach Abb. 4 benutzt. Sie enthält Schaltorgane zum automatischen Ein- und Ausschalten der

einer Breitenänderung des Walzbandes. Die Er- 20 gesamten Anordnung, das sind eine nur intensitätsfassung dieser Breitenänderung ist das erklärte wahrnehmende Fotozelle 14 und ein Zeitrelais 17. Ziel des Gerätes. Durch einen Umschalter 16 wird die Automatik ge-

b) Das Band führt gleichsinnige Schwingungen höhe- sperrt, und der Abstand der Fotozellengeräte 5/1 und rer Frequenz um eine eingehaltene Mittellage 5/2 kann durch Handdrucktasten 18 und 19 vorein-(Walzbahnmitte) aus. Diese Schwingungen er- 25 gestellt werden. In der Schaltung sind weiter ent

klären sich aus der Dynamik des laufenden Walzbandes. In Abb. 2 ist dieses seitliche Ausschwingen aus der gestrichelten Mittellage heraus für eine halbe Schwingung eingezeichnet. Das Band erscheint zwischen den Walzen des letzten Walzgerüstes 30 und dem Treibapparat 31 eingespannt, c) Darüber hinaus muß mit einer Verlagerung der theoretisch unveränderlichen Walzbahn in einer das zu erzielende Meßergebnis verfälschende Größenordnung gerechnet werden, die eine gewisse Zeit bleibend sein kann. In ihrer Auswirkung auf die Abtastgeräte ist auch diese Bewegung gleichsinnig.

Diese drei Bewegungsarten müssen in ihrer Auswirkung auf das Meßgerät deutlich unterschieden werden. Wenn es auch vorstellbar ist, daß ein Walzband weder die seitliche Schwingung nach b), noch die seitliche Verlagerung nach c) zeigt, ^so muß doch das Meßgerät zwei Wirkungen veranlassen können:

halten die Drehsinnschalter 22 und 23 für Rechtsund Linkslauf des Stellmotors 7, die Drehsinnschalter 24 und 25 für Rechts- und Linkslauf des Stellmotors 3 und die letzteren vorgeschalteten Zeitrelais 26 und 27. Durch öffnen bzw. Schließen der zu den Fotozellen 5/1 und 5/2 gehörenden Kontakte bildet sich je ein Stromkreis aus, in dem jeweils parallel zueinander ein Dreifachschalter 20 bzw. 21 und ein Hilfsschalter 28 bzw. 29 liegen.

In den Abb. 5 a bis 5d werden Schaltsituationen gezeigt, die den Beobachtungstatbeständen der Fotozellen 5/1 und 5/2 nach Abb. 3 a bis 3 d entsprechen. K und L stellen die Endpunkte (z. B. Plus- und Minuspole) möglicher Stromkreise dar.

Abb. 5 a zeigt die Stellung der Schaltorgane und den möglichen Stromverlauf beim gegenüber Voreinstellung zu breiten Band. Die Fotozellen 5/1 und 5/2 nehmen beide das Band wahr. Dadurch bilden sich zwei Hilfsstromkreise, einmal von K über 20 nach L,

1. eine automatische gegensinnige Verstellung der 45 zum anderen von K über 21 nach L. Die Dreifach-

beiden Abtastgeräte bei Breitenänderung des Bandes und

2. eine automatische Seitenverstellung beider Abtastgeräte um den gleichen Betrag bei Bahnverschalter 20 und 21 schlagen um in die gezeichnete Lage. Der Hauptstrom kann nun fließen von K über den linken Kontakt des Dreifachschalters 20 nach dem linken Kontakt des Dreifachschalters 21 und von dort

lagerung. Als Kriterium für eine Verstellung 50 über den Drehsinnschalter 23 des Stellmotors 7

nach 2 dient der Ablauf einer einstellbaren Verzögerungszeit. Diese ist größer als die Zeitdauer einer kurzzeitigen Schwingung nach b). Die Abtastgeräte 5/1 und 5/2 haben ein Blickfeld in der Größenordnung der gewünschten Meßtoleranz. Jedes einzelne von ihnen kann deshalb nur folgende Wahrnehmungen haben: In dem Blickfeld ist Walzband, vorhanden, oder im Blickfeld ist kein Walzband vorhanden. Bei der Betrachtung des Beobachtungsnach L. Der Stellmotor 7 verstellt die Spindel 6 nunmehr in einem solchen Drehsinn, daß sich die Abtastgeräte 5/1 und 5/2 so lange voneinander entfernen, bis der Zustand in die Situation nach Abb. 3 b umschlägt oder, anders gesagt, bis Fotozellenabstand und Bandbreite B übereinstimmen (Abb. 1).

Abb. 5 b zeigt die Stellung der Schaltorgane und den möglichen Stromverlauf beim gegenüber Voreinstellung zu schmalen Band. Die Fotozellen 5/1 und

tatbestandes beider Abtastgeräte ergeben sich somit 60 5/2 nehmen beide das Band nicht wahr. Hilfsstromvier Möglichkeiten: kreise von K über 20 bzw. 21 können sich nicht aus-

Abb. 3 a: Beide Abtastgeräte sind beaufschlagt, das bilden. Die Dreifachschalter 20 und 21 liegen in der

gezeichneten Lage. Der Hauptstrom kann fließen von K über den mittleren Kontakt des Dreifaches

Walzband ist zu breit.

Ab. 3 b: Beide Abtastgeräte sind nicht beaufschlagt, das Walzband ist zu schmal.

Abb. 3 c: Das eine Abtastgerät 5/1 ist nicht beaufschlagt, das andere, 5/2, ist es; rechtsseitige Verlagerung.

Abb. 3 d: Das eine Abtastgerät 5/1 ist beaufschlagt, das andere, 5/2, nicht; linksseitige Verlagerung.

schalters 20 zum mittleren Kontakt des Dreifachschalters 21 und von dort über den Drehsinnschalter des Stellmotors 7 nach L. Der Stellmotor 7 verstellt die Spindel 6 nunmehr in einem solchen Drehsinn, daß sich die Abtastgeräte 5/1 und 5/2 so lange einander nähern, bis der Zustand in Situation nach

Ab. 3 a umschlägt oder, anders gesagt, bis Fotozellenabstand und Bandbreite wieder übereinstimmen.

Abb. 5 c zeigt die Stellung der Schaltorgane und den möglichen Stromverlauf bei einem nach rechts verlagerten Band. Nur die Fotozelle 5/2 nimmt das Band wahr. Dadurch bildet sich ein Hilfsstromkreis von K über 21 nach L. Der Dreifachschalter 21 schlägt um in die gezeichnete Lage. Parallel zu diesem Hilfsstromkreis bildet sich ein zweiter, der von K über den rechten Kontakt des Dreifachschalters 20 nach dem Hilfsschalter 29 und von dort nach L fließt. Der Hilfsschalter 29 schlägt ebenfalls in die gezeichnete Lage. Ein dritter Hilfsstromkreis wird dadurch geschlossen, nämlich von K über den Kontakt von 29 nach dem Zeitrelais 26 und von dort nach L. Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit schaltet das Zeitrelais 26 und schließt den Hauptstromkreis von K über den Drehsinnschalter 24 des Stellmotors 3 nach L. Hierdurch dreht der Stellmotor 3 die Spindel 2 so lange in einem solchen Drehsinn, bis beide Fotozellen 5/1 und 5/2 gemeinsam so weit nach rechts gelaufen sind, daß die Fotozellen wieder symmetrisch über dem Band stehen.

Abb. 5 d zeigt die Stellung der Schaltorgane und den möglichen Stromverlauf bei einem nach links verlagerten Band. Nur die Fotozelle 5/1 nimmt das Band wahr. Dadurch bildet sich ein Hilfsstromkreis von K über 20 nach L. Der Dreifachschalter 20 schlägt um in die gezeichnete Lage. Parallel zu diesem Hilfsstromkreis bildet sich ein zweiter, der von K über den rechten Kontakt des Dreifachschalters 21 nach dem Hilfsschalter 28 und von dort nach L fließt. Der Hilfsschalter 28 schlägt ebenfalls in die gezeichnete Lage. Ein dritter Hilfsstromkreis wird dadurch geschlossen, nämlich von K über den Kontakt von 28 nach dem Zeitrelais 27 und von dort nach L. Nach Ablauf der eingestellten Verzögerungszeit schaltet das Zeitrelais 27 und schließt den Hauptstromkreis von K über den Drehsinnschalter 25 des Stellmotors 3 nach L. Hierdurch dreht der Stellmotor 3 die Spindel 2 so lange in einem solchen Drehsinn, bis beide Fotozellen 5/1 und 5/2 gemeinsam so weit nach links gelaufen sind, daß die Fotozellen wieder symmetrisch über dem Band stehen.

Das beschriebene Gerät kann auch als Meßglied eines Regelkreises zur Automation der Anstellung der die Bandbreite bestimmenden Walzgerüste benutzt werden, wie das durch den Anstellmotor 15 eines solchen Walzgerüstes in Abb. 1 angedeutet ist.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Berührungsloses Breitenmeßgerät für Stahl- und Metallbänder mit sichtbarer Eigenstrahlung unter Verwendung eines über einen Stellmotor und eine Spindel verschiebbaren Schlittens, auf dem durch einen zweiten Stellmotor zwei seitlich verschiebbare fotoelektrische Kantenabtastsysteme angeordnet sind und bei denen ein Stellmotor über elektrische Wellen Anzeigegeräte steuert, dadurch gekennzeichnet, daß als fotoelektrische Kantenabtastsysteme nur intensitätswahrnehmende Fotozellen benutzt werden, die beim Wechsel an den Kanten des Bandes von dunkel zu hell oder umgekehrt über elektrische Steuerungsorgane den Drehsinn des Stellmotors (7) der Spindel (6) verändern bzw. den Stellmotor (3) der Spindel (2) ein- oder ausschalten und/oder seinen Drehsinn ändern.

2. Berührungsloses Breitenmeßgerät für Stahl- und Metallbänder mit sichtbarer Eigenstrahlung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede der nur intensitätwahrnehmenden Fotozellen (5/1 und 5/2) einen Stromkreis schließt oder öffnet, in dem parallel zwei HilfsSteuerungen liegen, von denen die eine einen Dreifachschalter (20 bzw. 21) für die Drehsinnschalter (22 bzw. 23) des Stellmotors (7) und die andere HilfsSteuerung einen Einfachschalter (28 bzw. 29) für die Drehsinnschalter (24 bzw. 25) des Stellmotors (3) bzw. dessen Hilfsschalter (26 bzw. 27) bedient.

3. Berührungsloses Breitenmeßgerät für Stahl- und Metallbänder mit sichtbarer Eigenstrahlung nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß im den Hauptstromkreie eine weitere nur intensitätwahrnehmende Fotozelle (14) eingeschaltet ist, die über ein Zeitrelais (17) den automatischen Meßvorgang ein- und ausschaltet.

In Betracht gezogene Druckschriften: USA.-Patentschrift Nr. 2 548 590.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

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