DE1573698A1

DE1573698A1 - Method for measuring the distribution of tensile stresses over the width of strip-shaped material under longitudinal tension and the associated measuring device

Info

Publication number: DE1573698A1
Application number: DE19661573698
Authority: DE
Inventors: Dr Wolfgang Muehlberg
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1966-01-25
Filing date: 1966-01-25
Publication date: 1970-08-13
Also published as: US3557614A; DE1573716A1

Description

ί. WOLFGANaMaHLBERG ' 2« Jan. 1966,ί. WOLFGANaMaHLBERG '2 «Jan. 1966,

ν» kmi-53036ν »kmi-53036

Dr. Expl.Dr. Expl.

Verfahren zum Messen der Verteilung von Zugspannungen über die Breite von unter Längszug stehendem "bandförmigen Gut und zugehörige Meßvorriohtung, .Method for measuring the distribution of tensile stresses over the width of " strip-shaped material and the associated measuring device, which are under longitudinal tension,.

Die Erfindung erstreckt sich auf ein Verfahren zur meßtechnischen Erfassung der Verteilung, von Zugspannungen über die Breite von bandförmigem Gut, das einem bei Anwendung von längs zug ablaufenden Transportprozeß unterworfen ist, sowie auf die zugehörige .-....-Meßanordnung. . ■' . . "The invention extends to a method for metrological Detection of the distribution, of tensile stresses across the width of belt-shaped material that is subjected to a transport process that occurs when longitudinal tension is applied, as well as to the associated.-....- measuring arrangement. . ■ '. . "

Beim Walzen_f insbesondere beim Kaltwalzen von sehr dünnen Bändern aus schwer verformbaren Werkstoffen, werden in V/alzrichtung gesehen vor und hinter dem durch die Arbeitswalzen /.-gebildeten Walzspalt, in. dem das Material vornehmlich durch Walz druck in. erster Linie in Walsrichtung verformt wird, Zugspannungen an das durchlaufende Band.angelegt_f mit denen ein« mal die IHihrung des Bandes, zum anderen aber auch ein bedeutender in Walzriohtung wirksamer Verformungsbeitrag geleistet wird«. Dieser Verformungsbeitrag der in Walzrichtung wirksamen Zugspannungen ist umso wichtiger, je dünner das zu walzende Material ist und je stärker die durch den Verformungsvorgang hervorgerufene Kaltverfestigung des Materials ansteigt« Diese dadurch bedingte Erschwerung des Walzprozesses versucht man ' durch Anwendung möglichst hoher in Wälzrichtung wirksamer Zuga^jaonungen zu kompensieren. Ihre G-röße ist aber mit Rücksicht auf die notwendige Sicherheit gegen Abreißen des Walz*· gutes zur Zeit in der Praxis mit etwa 25 bis 30$ der jeweils erreichten Verformungsfestigkeit begrenzt. Der G-rund für diese relativ niedrige Höchstgrenze derangelegten LängsZugspannungen beim Bandwalzen liegt in der' großen Unsicherheit, mit der die Verteilung der LängsZugspannungen über die Bandbreite zu beherrschen ist. Wenn beispielsweise durch zu ballig geschliffene oder durch zu stark in der Walzenballenmitte erwärmte Walzen infolge des damit verbundenen größeren Durchmessers eine gegen-When rolling _f in particular in cold rolling of very thin strips of hard ductile materials, are seen in V / alzrichtung before and the material mainly by rolling pressure. Primarily in Walsrichtung deformed behind the /.-gebildeten by the work roll nip in. is, tensile stresses at the passing Band.angelegt _f with which a "is time, on the other hand made the IHihrung the band also an important effective in Walzriohtung deformation contribution." This deformation contribution of the tensile stresses effective in the rolling direction is all the more important the thinner the material to be rolled is and the more the strain hardening of the material caused by the deformation process increases to compensate. In view of the necessary security against tearing off of the rolled product, however, their size is currently limited in practice to around 25 to 30% of the deformation strength achieved in each case. The reason for this relatively low maximum limit of the longitudinal tensile stresses applied during strip rolling lies in the great uncertainty with which the distribution of the longitudinal tensile stresses over the belt width can be controlled. If, for example, rolls that are ground too spherically or that have been heated too much in the middle of the roll barrel cause an opposing effect due to the associated larger diameter

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über den Bandrändern größere Streckung des zu walzenden TJand es erfolgt, verlagern sich bei konstanter Bandzugkraft die Band·» Zugspannungen in gefährlicher Weise zu den Bandrändern, unter gleichzeitiger Verringerung in Bandmitte. Im ungünstigsten Falle kaiin diese ungleichförmige Verteilung an den Bandrändern etwa den dreifachen Betrag der mittleren rechnerischen, gleichmäflg verteilt angenommenen Zugspannung erreichen, wobei in Bandmitte die Zugspannung den Wert Null annimmt, so daß sich diese Ungleich« förmigkeit noch nicht durch eine Mittelwelligkeit des Bandes anzeigen kann. In den Bandrändern würde sich damit eine Zug» spannung von etwa 75 bis 90% der jeweils erreichten Verformungsfestigkeit einstellen. Der Abstand gegen das Erreichen der Fließgrenze oder Verformungsfestigkeit ist dann aber zu gering, um ein Abreißen des Bandes mit Sicherheit zu verhindern. Bei deut*- lich wahrnehmbarer Mittelwelligkeit des Bandes ist aber die Randspannung noch höher, so daß dabei die Gefahr eines Bandrisses noch größer ist.greater elongation of the TJand es to be rolled over the strip edges occurs, with constant belt tension, the belt · »tensile stresses are dangerously shifted to the belt edges simultaneous decrease in mb. In the worst case, this uneven distribution can occur at the edges of the tape Reach three times the amount of the calculated mean, evenly distributed assumed tensile stress, with in the middle of the strip the tensile stress assumes the value zero, so that this inequality « shape cannot yet be indicated by a medium waviness of the strip. This would create a train in the edges of the tape » Set the tension to around 75 to 90% of the deformation strength achieved in each case. The distance from reaching the yield point or deformation resistance is then too low to to prevent the tape from tearing off with certainty. At German * - Lich perceptible central waviness of the tape, however, the edge tension is even higher, so that there is a risk of the tape tearing is even bigger.

Die Erfindung macht sich die bekannte Tatsache zunutze, wonach ein von einer Rolle um ein geringes Maß aus seiner Bewegungsrichtung abgelenktes unter Längszug stehendes Band eine entsprechende Ablenkungslcraft erzeugt, die als Belastung auf die ablenkende Rolle wirkt.The invention makes use of the known fact, according to which one of a roller by a small amount out of its direction of movement deflected tape under longitudinal tension generates a corresponding deflection craft that acts as a load on the distracting role acts.

Um nun die Verteilung der Bandzugspannungen über die Bandbreite b eines Bandes zu ermitteln, wird gemäß !ig. 1 die ablenkende Rolle 1 als Meßrolle ausgebildet, wobei auf einer gemeinsamen festen Achse 2 mehrere schmale, aktive Meßrollen la, Ib, lc, Id, le, If ron gleicher Achsenlänge sowie die nicht aktiven Rallenteile 1g, 1h und 1i unterschiedlicher Achsenlänge angeordnet werden? Zweckmäßig erfolgt gemäß Fig I um die mittig angeordnete aktive Meörolle 1a eine unsymmetrische Anordnung der aktiven und der nichtaktiven Rollenteile, wobei gleichseitig ^ntsprechende Meßeinrichtungen für die Auflager- ' kräfte A imel B der als Balken auf z.iel Stützen aufgefaßten Achse 2 vorhanden sein müssen.In order to determine the distribution of the strip tension over the strip width b of a strip, according to! Ig. 1 the deflecting roller 1 designed as a measuring roller, with several narrow, active measuring rollers la, Ib, lc, Id, le, If ron the same axis length and the non-active wheel parts 1g, 1h and 1i of different axis lengths are arranged on a common fixed axis 2? Suitably carried out according to Figure I the centrally disposed active Meörolle 1a is a non-symmetrical arrangement of the active and non-active role parts, said equilateral ^ ntsprechende measuring equipment must imel B of a bar conceived to z.iel support axis 2 to be present for the Auflager- 'forces A .

Zeigen die Meßeinrichtungen gleich große Auflf-.g-v.^kraf te A und h an, liegt eins symmetrische Verteilung aer Bandsugspannungen über die Bandbreite '/or, se daß der an einem Bandrand aus der Bandzugspannung resultierende Belastungsanteil 14 in Fig 2 auch am anderen Baridrand vorhanden sein maß. Desgleichen fühi'tIf the measuring devices show equally large impact forces A and h , there is a symmetrical distribution of the band suction stresses over the band width, so that the load portion 14 resulting from the band tensile stress at one band edge in FIG. 2 is also at the other band edge be present measure. I feel the same way

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der in Bandmitte aus der dort vorhandenen Bandzugspanraing revoltierende Belastungsanteil 12 in Pig 2 zu einer entsprechenden Anzeige auf dem mit dieser Meßrolle 1a verbundenen Anzeigetnstrument. the one in the middle of the belt from the tension belt there revolting load share 12 in Pig 2 to a corresponding one Display on the display instrument connected to this measuring roller 1a.

Eint uneyaunetrisohe Verteilung der Bandzugspannungen über die Bandbreite nach Fig 3 ruft ungleich große Auflagerkräfte A und B hervor· Duron entsprechendes einseitiges Anziehen der Ansteilschraube bei gleichzeitigem Lockern der gegenüberliegenden Anstellschraube bei beispielsweise einem Bandwalzgerüst kann duroh die somit erfolgte unterschiedliche Längung die ent~ spreohende Verlagerung der Bandzugspannungen erfolgen, so daß die Auflagerkräfte A und B wieder von gleicher Grö2e sind» Ee genügt also, die Verteilung der aktiven und der nichtaktiven Meßrollen Nach Pig 1 vorzunehmen. Selbstverständlich kaiin man auoh eine symmetrische Verteilung der aktiven und der nichtaktiven MeÖrollen, sowie eine Bestückung der Achse 2 ausschließlich mit aktiven Meßrollen wählen. Von den aktiven Meßrollen beispielsweise 1a, 1b, 1c, 1d, 1e» 1f der Pig 1 sind immer nur 1, nämlich die Meßrolle la und die am Bandrand gerade noch voll abgedeckte Meßrolle 1d mit je einem Meßinstrument verbunden.A uneyaunetrical distribution of the belt tension over the Band width according to Fig. 3 causes unequal support forces A and B · Duron corresponding one-sided tightening of the tightening screw at the same time loosening the opposite adjusting screw, for example, in a rolling mill stand due to the different elongation thus taking place Spreohende displacement of the tape tension takes place, so that the support forces A and B are again of the same magnitude » So Ee suffices, the distribution of the active and the inactive Measuring rollers to be carried out according to Pig 1. Of course you kaiin Also a symmetrical distribution of the active and the inactive measuring rollers, as well as an assembly of the axis 2 exclusively select with active measuring rollers. Of the active measuring rollers, for example 1a, 1b, 1c, 1d, 1e >> 1f are Pig 1 always only 1, namely the measuring roller la and the one at the edge of the tape straight still fully covered measuring roller 1d with one measuring instrument each tied together.

Es wird damit zwar nicht der Wert am Bandrand ermittelt, sondern der Wert im entsprechenden Randbereich. Mit diesem Wert läßt sich aber auf den Wert am Rande schließen und die notwendige richtige Gegenmaßnahme einleiten, mit der die gleichmäßige Verteilung der BandKugspannungen über die Bandbreite wieder hergestellt wird.It does not determine the value at the edge of the tape, but the value in the corresponding edge area. With this value you can but close on the value on the edge and the necessary correct Introduce countermeasure to restore the even distribution of the belt tension over the belt width.

Die mit den Meßrollen 1a bzw. 1d verbundenen Meßinstrumente zeigen dann gleich große Werte an.The measuring instruments connected to the measuring rollers 1a and 1d, respectively then show values of the same size.

Gemäß Fig 4 und Pig 5 besteht eine bevorzugte Aiisfübrimgsforiit einer aktiven Meßrolle aus dem Rollenmantel 11 ,der -ruf zwei Wälzlager mit den Außenringen 10 und 10a und den Inn^TiJ-inscm ■ 9 und 9a aufgeschrumpft ist. Die Innenrince 9 und ^a ;I<-r W^-l^— lager sitzen auf der festen Aoh'ie 2 und drücken mi? -\i:.en : 1-Paßstück ausgebildeten Meßbalicen i>, der mit iJehjiun.i^K-^^tr^iA-.i 8 beklebt ist. Der ^e^balken 5 Jr.Jt -.;-'? tdifn A:;.£l-ir^rcv:"' 1 >~ύΐ ·ό iind 7· Die Anschiudar^hte zu aen -'ebrnui^ynelist^eiJ'»-?), ·^: .·.·■:■ ν;:*'. durch den Kai el.ku^.il 4 und die Γ>:. .*:- "λ"\ *?c h run/γ 7 rx< .-^s ~l I'c,-verstärkern ' ■:. · ""'-^r Ideiävurri ο:. ·,·...:.- ->ι Γ:·,--,According to FIGS. 4 and 5, a preferred form of an active measuring roller consists of the roller casing 11, which is shrunk onto two roller bearings with the outer rings 10 and 10a and the inner rings 9 and 9a. The inner rince 9 and ^ a; I <-r W ^ -l ^ - bearings sit on the fixed Aoh'ie 2 and press mi? - \ i: .en : 1-adapter formed measuring balicen i>, which is pasted with iJehjiun.i ^ K - ^^ tr ^ iA-.i 8. The ^ e ^ beam 5 Jr.Jt-.; - '? . tdifn A:;?.. £ l-ir ^ rcv: "'1> ~ ύΐ · ό ind 7 · The Anschiudar ^ hte to -'ebrnui ate ^ ^ ynelist Eij''-), · ^· · ■: ■ ν;: * '. Through the quay el.ku ^ .il 4 and the Γ> :.. *: - "λ" \ *? Ch run / γ 7 rx <.- ^s ~ l I'c, - amplify '■ :. · ""' - ^ r Ideiävurri ο :. ·, · ...: .- -> ι Γ: ·, -,

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Gemäß Pig 6 und Pig 7 besteht eine weitere bevorzugte Ausführungsform einer aktiven Meßrolle aus dem Rollenmantel 11, der auf zwei Wälzlager mit den Außenringen 10 und 10a und den Innenringen 9 und 9a aufgeschrumpft ist. Die Innenringe 9 und 9a der Wälzlager sitzen auf der festen Achse 2 und drücken auf das halbringförmige Paßstück 5» auf dessen Innenseite im Scheitel Dehnungsmeßstreifen 6 geklebt sind. Die halbringförmigen Paßstücke 5 sind mit Schrauben 6, 7 an der festen Achse 2 befestigt· Die Anschlußdrähte zu den Dehnunge» meßstreifen θ werden durch den Kabelkanal 4 und die Zentral·" bohrung 3 zu den Meßverstärkern und der Meßvorrichtung geführt.According to Pig 6 and Pig 7 there is a further preferred embodiment an active measuring roller from the roller shell 11, which is on two roller bearings with the outer rings 10 and 10a and the inner rings 9 and 9a is shrunk on. The inner rings 9 and 9a of the rolling bearings sit on the fixed axis 2 and press on the semicircular fitting 5 »on the inside of which strain gauges 6 are glued in the apex. the half-ring-shaped adapters 5 are attached to the fixed axis 2 with screws 6, 7 · The connecting wires to the expansion » gauges θ are passed through the cable duct 4 and the central " bore 3 led to the measuring amplifiers and the measuring device.

Eine weitere Möglichkeit zur Messung der Verteilung von Zug« spannungen über die Breite eines unter Längszug stehenden Bandes bietet die Auflösung der oberen Holle einer Dreirollenzugmeßanordnung für die Messung des Gesamtzugee eines unter Längszug stehenden Bandes in mehrere für sich abgestützte Einzelrollen gemäß Pig θ und Pig 9·' Jeder der auf einer gemeinsamen Achse.7 schwenkbar angeordneten Winkelhebel mit dem aus einer doppelwangigen Gabel 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f usw. bestehenden Lastarm trägt eine auf der zugehörigen festen Achse 2 leicht drehbar gelagerte Rolle 1a, 1b, Ic, 1d, 1e, 1fAnother way to measure the distribution of train « tensions across the width of a strip under longitudinal tension are offered by the resolution of the upper hulk of a three-roller tension measuring arrangement for the measurement of the total tension of a strip under longitudinal tension in several individually supported Individual roles according to Pig θ and Pig 9 · 'Each of the angle levers pivoted on a common axis.7 with the load arm consisting of a double-cheeked fork 3a, 3b, 3c, 3d, 3e, 3f, etc. carries one on the associated fixed Axis 2 easily rotatable roller 1a, 1b, Ic, 1d, 1e, 1f

aem
usw., die mit zugehörigen Kraftarm 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f usw.aem
etc., which are associated with the associated force arm 4a, 4b, 4c, 4d, 4e, 4f etc.

in die in Pig 8 dargestellte Ablenkstellung des Bandes gedrückt wird· Die einzelnen Kraftarme 4a, 4b, 4c, 4d, 4e_f 4f usw. werden mit den Kräften X an die mittels Schraube 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f usw. einzeln zu. justierenden Anschlagspunkte auf der gemeinsamen Anechlagoleiste 5 zum Anschlag gebracht. Die Justierung wird so vorgenoauaen, da3 die TJnterkanten der Rollen 1a_f 1b, Io, 1d_f 1e_f 1f usw. in gleicher Ebene und parallel zu den Rollen 8a, Sb liegen. Unterschiedlich über die ,Bandbreite verteilte Zugspannungen rufen "unterschiedliche auf die einzelnen Rollen la, 1b, 1c, 1d> 1e, 1f usw. wirkende Ablenkkräfte hervor, die bei Fixierung der Winkelhebelstellung durch die Anschlagspunkte 6a» 6b, f!c, 6d, 6e, 6f usw. und die Kräfte K entsprechend unterschiedliche Meßspannungen in den auf den Kraftarmen 4a, &b* 4c, 4d, 4e, 4f aufgeklebten Dehnungsmeßstreifen 10 hervorrufen, die nach e:-ixuprechender /erStärkung in ^<:eigneten Keßi ^zvc+eiiten anfezei^t λο:-·3ολ kennen.4e 4f _f etc. is pressed into the position shown in Pig 8 deflecting the tape · The individual force arms 4a, 4b, 4c, 4d, with the forces to the X via a screw 6a, 6b, 6c, 6d, 6e, 6f, etc. individually to. adjusting stop points on the common Anechlagoleiste 5 brought to the stop. The adjustment is so vorgenoauaen, da3 the TJnterkanten the rollers 1a _f 1b, Io, _f 1d 1e 1f _f etc. lie in the same plane and parallel to the rollers 8a, Sb. Tensile stresses distributed differently over the "belt width" cause "different deflection forces acting on the individual rollers la, 1b, 1c, 1d> 1e, 1f etc., which when the angle lever position is fixed by the stop points 6a» 6b, f! C, 6d, 6e , 6f etc. and the forces K cause correspondingly different measurement voltages in the strain gauges 10 glued to the force arms 4a, & b * 4c, 4d, 4e, 4f, which according to e: -ixuprechender / reinforcement in ^ <: suitable Keßi ^ zvc + eiiten anfezei ^ t λο: - · 3ολ know.

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BAD ORIQffMt

der im Bandkantenbereioh am weitesten links und rechts liegenden, voll beaufschlagten Einzelrollen, Bei Bändern, die in ihrer Breite über die am weitesten außen liegenden Einzelrollen hinweggreifen, wird angenommen, daß die zu dem überstehenden Bereich gehörende Ablenkkraft auf die benachbarte voll beaufschlagte Einzelrolle wirkt und dabei eine zu große Anzeige in dem mit dieser Einzelrolle verbundenen Meßinstrument verursacht. Durch geeignete Schaltungen, die die jeweilige Bandbreite und die gewählte Teilung der Einzelrollen berücksichtigt, wird dieser Fehler kompensiert. Eine entsprechende Kompensationssohaltung kann man auoh mit einer nur teilweise beaufschlagten Einzelrolle an den Band·- rändern vornehmen.the one furthest left and right in the band edge region lying, fully loaded single rolls, in the case of belts, the width of which is greater than the furthest outermost Override individual roles, it is assumed that the to the The deflecting force belonging to the protruding area acts on the adjacent fully loaded single roller and is too large Display caused in the measuring instrument associated with this single role. By suitable circuits that the respective If the bandwidth and the selected division of the individual rolls are taken into account, this error is compensated. A corresponding compensation hold can also be achieved with an only partially loaded single roller on the belt make margins.

Pig 8 und Pig 9 stellen eine bevorzugte Ausführungsform dieser Meßanordnung dar. Pig 8 ist ein Schnitt längs der Linie A-A durch Pig 9.Pig 8 and Pig 9 represent a preferred embodiment of this Pig 8 is a section along line A-A through Pig 9.

BAD ORIGINALBATH ORIGINAL

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Claims

WOLFGANGMOHLBERG patent claims

1. Procedure for measuring the distribution tob Zugjaaxmungen at belt under longitudinal tension, characterized in that

a belt deflection roller is divided into several measuring rollers that are tightly seated on a common fixed support axis, where each for itself the proportion of Ablen allotted to it = Kungskraft detected and deposited via a suitable force measuring device on the common fixed support axis.

2. The method according to claim 1, characterized in that a belt deflection roller in several for itself on solid individual Aohsen is dissolved in single forks stored single roles, each for itself the share of the Ab = » steering force detected, which is then recorded with a suitable transducer located at a suitable location and used for Display can be brought.

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3. The method according to claim 1, characterized in that with

Suitable transducers equipped single rolls of the same width asymmetrically to the central one, with the same suitable Keßwertgeber equipped single rolls of equal width are arranged, with the help of suitable Measuring devices show the reaction forces of the joint support axis, which is understood as a beam on two supports Individual rolls equipped with suitable transducers as well as the roll parts without transducers can be displayed.

4. The method according to claim 1, characterized in that only one measuring roller is arranged in the center of the support axis. With this heat roller, the deviations from the mean values dex selected belt tension are determined, the size of which is determined with the help of the bearing reaction forces of the joint support axis, which is understood as a beam on two supports, for the centrally arranged heat roller and the pulley parts lying on both sides without a transducer.

5. Process each to claims 1 and 4 .. characterized in that that to achieve a greater measurement sensitivity to the in the middle of the support axis arranged measuring roller left and on the right a further measuring roller is provided at a distance of half the minimum strip width

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