DE1574292A1

DE1574292A1 - Vorrichtung zum Abtasten der Seitenkantenlage eines sich ausgehend von einer Steuerwalze entlang einer Materialbahn bewegenden Materialbandes

Info

Publication number: DE1574292A1
Application number: DE1967A0055889
Authority: DE
Inventors: Bricker Jun Gayle Algernon
Original assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Current assignee: Allegheny Ludlum Steel Corp
Priority date: 1967-06-05
Filing date: 1967-06-05
Publication date: 1971-05-13
Also published as: DE1574292C3; DE1574292B2

Description

Vorrichtung zum Abtasten der Seitenkantenlage eines sich ausgehend von einer Steuerwalze entlang einer Materialbahn bewegenden Materialbandes Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Abtasten-der oeitenkantenlage eines sich ausgehend von einer Steuerwalze entlang einer Materialbahn bewegenden Materialbandes, mit zwei Abtastorganen, die an den Seitenkanten der Bahn des Bandes angeordnet sind und deren Ausgangssignals miteinander verglichen Werden. Insbesondere soll gembss der Erfindung ein sich bewegendes streifenförmiges Material hand auf einer vorgegebenen Bewegungsmittellinie gehalten und ailf diese Linie eingestellt werden. Dabei sollen durch die erfindungsgemässa Vorrichtung vor allem sich bewegende --Materialstroifen verchiedener Breiten auf einer vorgegebenen Linie gehalten und auf diese Linie eingestellt werden, ohne das die Abtastvorrichtung bei Wechsel der Materialstreifenbreits jedesmal gesondert eingestellt werden muss.
Bei vielen kontinuierlichen Verfahren und Arbeitsweisen zur Behandlung von streifen- bzw. handförmigem Material muss dieses auf einer vorgegebenen Bewegungslinie gehalten werden.
Üblicherweise wird dabei die fviittellinie des streifen- bzw0 bandförmigen Materials auf der Mittellinie der Anlage gehalten, in der das Material behandelt wird. Die Vorrichtung, die dazu dient, den Materialstreifen auf einer vorgegebenen Linie zu halten, enthält eine Einrichtung zum Füßen bzw. Abtasten der 3egrenzungskanten des Materialstreifens, ferner eine Steuereinrichtung zur Korrektur irgendeiner Abweichung des Materialstreifens von der Mittellinie und die erforderlichen dazwischen angeordneten Steuer- bzw. Regeleinrichtungen zur Korrektur der hbweichung nach massgabe des Ausgangssignals der Fühl- b-zw.
Abtasteinrichtungen.
Die bisher benutzten Systeme arbeiten mit Photozellen, mit Einrichtungen, welche die Kanten berühren, mit Infrarot-Apparaturen, mit hydraulischen Fühlern und anderen ähnlichen mechanischen, hydraulische und/oder elektrischen Einrichtung. Wenn jedoch einige dieser Einrichtungen ungünstigen Umgebungsbedingungen, wie z.B. Staub, Wärme, Feuchtigkeit und Erschütterungen, ausgesetzt werden, haben diese Einrichtungen nicht zufriedenstellend gearbeitet.
Die Erfindung bezweckt daher, ein neues und verbessertes System zu schaffen, mittels dessen ein sich bewegender Materialetreifen bzw. ein sich bewegendes Materialband auf einer vorgegebenen Bewegungslinie gehalten und auf dieser Linie bzw. in Beziehung zu dieser Linie eingestellt werden kann.
Die Erfindung bezweckt auch, eine neue und verbesserte Kantenfühl- bzw. @abtasteinrichtung zu schaffen, die keine mechanische Berührung mit der Kante hat und von ungünstigen Umgebungsbedingungen nicht beeihflusst wird.
Die Erfindung bezweckt auch, eine neue und verbe@serte Kanten fühl- tzw. -abtasteinrichtung zu schaffen, die unter Ausnutzung der Eigenschaften des sich bewegenden Material streifens ein Signal liefert, das der Ablenkung der Mittellinie des Material-Streifens von der Mittellinie der Anlage proportional iet.
Mit der Erfindung soll ausserdem eine neue und verbesserte Eantenfühl-bzw.-abtasteinrichtung geschaffen werden, die keine bewegten zeile besitzt und die Teil eines elektrischen Kreises zur Messung und Korrektur der Abverhung ist.
Die Ziele der Erfindung werden dadurch erreicht, dass wenigstens eine leitende Detektorplatte vorgesehen ist, wenn der Material streifen aus einem leitenden Material besteht, wobei die Platte im Abstand von und parallel zu dem Materialstreifen und in teilweise überdeckender Stellung zu diesem angeordnet ist. Der Materialstreifen.dient als zweite Platte eines kapazitiven Elementes, dessen Kapazität durch die Fläche der Detektorplatte in dem überdeckenden Bereich bestimmt wird. Wenn nun der Materialstreifen in seitlicher Richtung von der einzuhaltenden Mittellinie abweicht (auswandert), verändert sich infolge der Änderung des überdeckenden Bereichs der Detektorplatte die Kapazität. Das kapazitive Element ist mit einem induktiven Kreis zu einem parallelen kapazitiv-induktiven Kreis verbunden, der fast auf Resonanz eingestellt ist. Der Ausgang dieses Kreises wird in die Steuerwindungen von zwei bistabilen magnetischen Verstärkern eingespeist.
Diese Verstarker steuern ein hydraulisches System, das mittels einer Steuerwalze die erforderliche Korrekturwirkung auf den Materialstreifen ausübt. Die Tätigkeit der Steuerwalze wird mittels eines geeigneten Rückkoppelungs-bzw. Rückführungselementes abgefühlt, das zwei weitere Steuerwindungen in den bistabilen magnetischen Verstärkern speist, wobei diese Rückkoppelungs- bzw. Rückführungsenergie der Ausgangsenergie des kapazitiv-induktiven Kreises entgegenwirkt, um auf diese Weise ein Pendeln gering zu halten.
Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung sind je zwei Kantenfühl-bzv.-abtastelemente seitlich auf jeder Seite des Materialstreifens bzw. der Materialbahn angeordnet und zwei pa-rallele kapazitiv-induktiv abgestimmte Kreise vorgesehen, die so gekoppelt sind, dass ein Differenzausgangssignal erzeugt wird, welches der Ablenkung des Materialstreifens von der einzuhaltenden Mittellinie proportional ist. Die Kantenabtast- bzw. -fühlelemente sind eymmetrisch zu der einzuhaltenden Mittellinie angeordnet-, und die Phasenbeziehungen der Kreise sind so eingestellt, dass bei richtiger Lage des Materialstreifens ein Nullsignal erzeugt wird.
Diese Ausführungsform ermöglicht ein genaueres Einstellen der Lage des Materialstreifens, insofern als beide Kanten abgetastet bzw. gefühlt werden und die Ausgangssignale der Kantenabtast-bzw. -fühlelemente zur Erzeugung eines pifferenzausgangssignals einander entgegengesetzt sind. Wenn Material verschiedener Breiten auf derselben Bewegungslinie bewegt wird, ist es nicht notwendig, die Kantenfühl- bzw. - abtastelemente umzustellen bzw. neu einzustellen, vorausgesetzt, die Detektorplatten sind so lang, dass die seitlichen- Verschiebungen des Materialstreifens innerhalb des durch die L&nge der Platte festgelegten Bereichs liegen.
Im folgenden ist die Erfindung anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert, und zwar zeigt: Fig. 1 einen echematischen Schaltplan des in der Erfindung verwendeten Grundkreisesg Fig. 2 einen schematischen Schaltplan einer anderen erfindungsgemäss verwendeten Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten Kreises; Fig. 3 eine typische Resonanzkurve für die in den Fig. 1 und 2 dargestellten Kreise, in der ein typischer Betriebsbereich eingezeichnet ist; Fig. 4 ein teilweise schematischer Schaltplan eines erfindungsgemässen Ausführungsbeispiels der Kantenabtast- bzw.
-fühleinrichtung und des Steuerkreises für den Materialstreifen; und Fig. 5 verschiedene Ausführungsformen der Kantenfühl-bzw.
-abtasteinrichtungen in ABhängigkeit von der Beschaffenheit bzw. der dielektrischen Eigenschaft des sich bewegenden materialstreifens.
In Fig. 1 ist ein Grundkreis gezeigt, bei dem von dem Prinzip Gebrauch gemacht wird, den kapazitiven Blindwiderstand in einem parallelen kapaæitiv-induktiven Kreis, der fast auf Resonanz abgestimmt ist, zu verändern. Die Primctrwicklung 12 eines Transformators 10 ist an eine geeignete Wechselspannungsquelle 14 angeschlossen. Die Sekundärwicklung 16 wird von der Primärwicklung 12 erregt und besitzt einen gewissen induktiven Blindwiderstand und einen inneren Scheinwiderstand. En Kondensator C ist parallel zur Sekundärwicklung 16 vorgesehen'und wenn dieser so eingestellt ist, dass der kapazitive Blindwi-ders'-tand dem induktiven Blindwiderstand gleich ist, herrscht sogenannte Resonanz und die Spannung zwischen den Anschlussklemmen X und. Y der Sekundärspule erreicht einen maximalen Wert. Das entspricht der Linie A in der Resonanzkurve (Fig. 3). Wenn'die Kapazität des Kondensators C erhöht wird, verringert sich der kapazitive Blindwiderstand und daher auch der Scheinwiderstand. Dadurch wird die Energiequelle belastet, was auf die Sekndärspule 16 des Transformators 10 zurückwirkt, so dass die Spannung zwischen X und Y geringer wird. Die Sekundarspuls 16 wird bei M abgegriffen, em dass eine niedrige Scheinwiderstand-Auagangsleistung an einem Teil der Sekundarspule 16 zwischen den Klemmen Y und M abgegriffen werden kann und somit der relativ grosse Scheinwiderstand, der zwischen den Anschlussklemmen X und Y der Sekundärspule 16 liegt, nicht belastet wird.
In den folgenden Ausführungen tritt noch klarer hervor, dass es erfindungsgemass erwünscht ist, die Sekundär- oder abgestimmte Seite des Transformators 12 nicht zu belasten. Jede zusätzliche Belastung eines abgestimmten Kreises verbreitert den Resonanzpunkt, wobei die Amplitude der an dem Kreis auftretenden Spannung verringert wird. Deshalb wäre zur Erzeugung eines brauchharzen Ausgangssignals eine grössere Änderung der Kapazität des Kondensators C erforderlich. Folglich wird die Empfindlichkeit des abgestimmten Kreises dadurch beträchtlich erhöht, dass die Sekundarspule nicht belastet wird, und sehr kleine Änderungen der Kapazität tufen feststellbare Änderungen des Ausgangssignals hervor.
In Fig. 2 ist eine abgeswandelte Ausführungsform des in Fig. 1 dargestellten grundlegenden Kreises dargestellt, bei der ein ransformator 18 3W3i Sekundarspulen 24 und 26 besitzt. Es sind zwei im wesentlichen identische Sekundärkreine vorgesehen, so dass auf diese Weise ein Differenzsignal ableibar ist, das derAblenkung des streifen- bzw. bandförmigen Materials von der einzuhaltenden Mi;ttellinie proportional ist. Wie ersichtliohi wird die Primärwicklung 20 des Transformators 18 aurch eine geeignete Wechselspannungsquelle 22 erregt, Zur Unterscheidung sind die Elemente Jedes der beiden Sekundärkreise mit dem Index 1 bzw. 2 bezeichnet. Die Anschlussklemmen für die Sekundärwicklung 24 des ersten Sekundärkreises sind mit X1 und Y1 bezeichnet und in entsprechender Weise sind die Anschlussklemmen der zekundärwicklung 26 des zweiten Sekundärkreises mit X2 und Y2 bezeichnet. Die Anschlussklemmen Y1 und r2 der Sekundärspulen sind im Punkt 28 miteinander verbunden und in geeigneter Weise geerdet, Jede der übrigen Anschlussklemmen X1 und X2 ist mit je einer leitenden Detektorplatte 32 bzw. 34 verbunden, was im folgenden näher erläutert wird. Die leitenden Detektorplatten 32 und 34 sind symmetrisch zu derjenigen Mittellinie angeordnet, die das leitende streifen- bzw. bandförmige Material 30 bei seiner Bewegung einhalten soll.
Die, leitenden Detektorplatten 32 und 34 besitzen im allgemeinen. dieselbe Grösse, Gestalt und Form und sind im allgemeinen parallel und nahe der Bewegungsebene des sich bewegenden leitenden streifen- bzw. bandförmigen Materials 30 angeordnet. Die Detektorplatten sind in der Nähe der beiden einander gegenüberliegenden Kanten bzw. Seiten des streifen- bzw. bandförmigen Materials angeordnet. Das Material 30 ist in geeigneter Weise geerdet, was gewöhnlich durch die Rollen der Anlage erreicht wird. Wie sich aus vorstehenden Ausführungen ergibt, dient das leitende streifen-bzw. bandförmige Material 30 als die zweite Platte eines Kondensators, der von den Detektorplatten 32 bzw. 34 und dem streifen-bzw. bandförmigen Material selbat gebildet wird. Die Kapazität zwischen dem streifen- bzw. bandförmigen Material und den Platten ist in Strichlinien eingezeichnet und mit Ci bzw. C2 bezeichnet.
Weil die Kapazität eines gegebenen Kondensators in direkter Beziehung zu der Fläche der Detektorplatte steht, die von dem streifen- bzw. bandförmigen Material bedeckt wird@ und ferner der Entfernung zwischen der Detektorplatte und dem leitenden streifen- bzw. bandförmigen Material ungekehrt proportional ist, ist die Kapazität der von dem streifen- bzw.' bandförmigen Material bedeckten Fläche der Detektorplatte direkt proportional, wenn die Entfernung zwischen der Detektorplatte und dem leitenden streifen- bzw. bandförmigen Material einigermassen konstant gehalten wird. Wenn sich nun das sich bewegende leitende streifen- bzw. bandförmige Material in seitlicher Riohtung verschiebt, ändert sich das Verhältnis der Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 in Beziehung zueinander. Die Detektorplatten 32 und 34 sind so angeordnet'dass die Kapazitäten der Kondensatoren C1 und C2 im wesentlichen gleich -sind, wenn der leitende Materialstreifen 30 der einzuhaltenden Mittellinie folgt. Jede der beiden Sekundärwicklungen 24 und 26 iet mit je einer Sekundärklemme M1 und M2 versehen, so dass zwischen M1 und Erde und in gleicher Weise zwischen M2 und Erde ein ßu8-gangssignal abgegriffen werden kann. Mit der Klemme M1 der Sekundärwicklung 24 und der Erde ist eine Diode D1, ein Widerstand R1 und ein Kondensator C in Reihe geschaltet; die Erde 3 hat im wesentlichen das gleiche Potential wie der leitende Materialstreifen 30. In gleicher Weise sind mit der Klemme M2 der Sekundärspule 26 eine Diode D2 und ein Widerstand R2 in Reihe geschaltet, dessen andere Klemme zwischen dem Widerstand R1 und der Kapazität C3 verbunden ist. Parallel zum Kondensator C3 wird an den Ausgangsklemmen A und B ein Signal abgegriffen, wie weiter unten erläutert wird.
Der Wechselstrom der beiden parallelen kapazitiv-induktiven Kreise wird mittels der betreffenden Dioden D1 und D2 gleichgerichtet, und der Strom wird mittels der Strombegrenzungswiderstände R1 bzw. R2 begrenzt. An der Ausgangsklemme B, an der die Widerstände R1 un& R2 elektrisch verbunden sind, werden' die Halbwellen der gleichgerichteten Spannungen summiert, wobei man wegen der Polarität (Richtung) der Dioden D1 und D2, die gegeneinander geschaltet sind, eine Differsnzspannung erhält. Wie ersichtlich, virEt der Ko,ndensator C als Glättungskondensator, d.h. er filtert das resultierende Differenzsignal, so dass man im wesentlichen eine Gleichspannung erhält. Die andere Ausgangsklemme A ist an das andere Ende des Kondensators C 3 und an Erde angeschlossen. Folglich kann die an den Ausgangsklemmen A und 13 abgegriffene Spannung entweder poeitiv oder negativ sein und ihre Grösse ist kennzeichnend für die Abweichung des Materialstreifens.
Somit stellt der vorstehena beschriebene Kreis einen Differenzspannungsdetektor dar, dessen Ausgangssignal am Kondensator C3 abgegriffen wird. Der Spannungsdifferenzdetektor ist so angeordnet, dass, wenn die Wechselspannungen zwischen M1 und Erde und M2 und Erde gleich sind, an dem ondensator C3 keine Gleichstromepannung feststellbar ist und die beiden Sekundarkreise sich folglich in einem Nullspannungzs-Ausgangs-Gleichge"ichtspunkt befinden. Wenn diese Wechselspannungen sich voneinander unterscheiden, tritt am Kondensator C3 eine Gleichspannung auf. Die Polarität dieser gleichepannungkennzeichnet, in welche Richtung der Materialstreifen von der einzuhaltenden Bewegungsinittellinie abweicht. Die Grösse der Gleichspannung ist näherungsweise ein Maß für die Grösse der Abweichung des Materialstreifens von der einzuhaltenden Bewegungsmittellinie.
In Fig. 4 ist eine vollständige Anordnung gezeigt, in der der in Fig. 2 gezeigte Kreis verwendet wird, Das leitende streifen-bzw. bandförmige Material 30 bewegt sich über und in Berührung mit einer Steuerwalze 36, die eine Achse 38 besitst, welche an einem Ende einen Schwenkpunkt 40 besitzt. Die Bewegungsrichtung des Materialstreifens wird dadurch geändert, dass die Steuerwalze 36 um den Schwenkpunkt 40 gedreht bzw. verschwenkt wird.
Diese Bewegung wird mittels eines doppelt wirkenden hydrauli-, sohen Zylinders 42 bewirkt, der mittels mechanischer Glieder mit dem freien Ende der Achse 38 verbunden ist. Die Arbeitsweise der Steuerwalze 36 wird weiter unten im einzelnen erläutert. Sehr nahe an und parallel zu dem sich bewegenden leitenden Materialstreifen 30 sind symmetrisch zu der einzujieltenden Mittellinie zwei im allgemeillen trupezförmige leitende Detektorplatten 32 und 34 angeordnet. Wie weiter oben erläutert, stellt jede der beiden Detektorplatten 32 und 34 eine Platte eines Kondensators dar, dessen andere Platte von dem leitenden Materialstreifen 30 gebildet wird, der über die maschinelle Einrichtung in geeigneter Weise geerdet ist. Die elektrischen Einrichtungen enthal-ten eine Wechselspannungsuell. 44, einen Hochfrequenstransformator 46, zwei magnetische Verstärker 48 und 50, eine Gleichspannungsquelle 52 und ein geeignetes hydraulisches System, das nach Maßgabe der Abweichung des Materialstreifens von der einzuhaltenden Bevegungalinie betätigt wird.
Im einzelnen ist die Wechselspannungsquelle 44 ein 250-kHz-Oszillator, der die erforderliche Erregung für die PrimOrwicklung 45 3es Transformators 46 liefert. Der sekundärseitige Kreis ist mit dem Kreis in Fig. 2 identisch und dessen Teile tragen die gleichen Bezugszeichen, so dass nicht weiteres darauf eingegangen werden muss. In den Kreis sind zwei Trimmkondensatoren 47 und 49 zusätzlich eingefügt worden und je einer der beiden Kondensatoren ist parallel zu demjenigen Kondensator, der von den Detektorplatten 32 bzw. 34 gebildet wird. Die Kapazität der Leiter zwischen X1 und X2 und den Detektorplatten 32 und 34 muss möglichst klein gehalten oder es musa auf andere Weise entsprechend Vorsorge getroffen werden. Mittels der rimmkondensatoren 47 und 49 wird ein Anfangsbetriebspunkt auf der Resonanzkurve der Fig. 3 festBelegt, wenn der leitende Materialstreifen 30 nicht vorhanden ist. Die Einführung des Materialstreifens 30 verschiebt + den Betriebspunkt in eine Lage in dem mittels der Linien B und C eingezeichneten Betriebsbereich, der, wie aus Pig. 7 ersichtlich, ein im wesentlichen linear verlaufender Kurvenabsohnitt ist. Dadurch, dass man in diesem Bereich der Kurve arbeitet, wird die Steuerung bzw.
Regulierung insofern vereinfacht, als das Augangesignal des Spannungsdifferenzdetektors eine relativ lineare Funktion der-Abweichung des Material streifens von der vorgegebenene Mittellinie ist.
Das Ausgangs signal des Spannungsdifferenzdetektors wird am Kondensator C3, und zwar an den-Punkten A und B abgegriffen und in die in Reihe liegenden Steuerwicklungen 54 und 56 der gagnetisohen Verstärker 48 bzw. 50 eingespeist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind von den magnetischen Verstärkern 48 und 50 nur die Steuerwicklungen dargestellt, und die relative Polarität der Verbindung ist mit einem Plus-Zeichen bzw. mit einem Minus-Zeichen dargestellt. Die magnetischen Verstärker 48 und 50 sind bistabile Einheiten und befinden sich entweder im "Eintt-oder im'Aus"-Zustana. Die Steuerwicklungen 54 und 56 sind'gegeneinander geschaltet, (wie durch die Polaritätssymbole angedeutet ist) so dass sich in irgendeinem Zeitpunkt immer nur einer der beiden magnetischen Verstärker in der "Eint-Stellung befindet. Das hat zur-Folge, dass immer nur ein magnetischer Verstärker, z.B. der Verstärker 48, für die Bewegung der Steuerwalze 36 in einer gegebenen Richtung verantwortlloh ist, während der andere magnetische Verstärker, im Beispiel der magnetische Verstärker 50, für die Bewegung der Steuerwalze 36 in der anderen Richtung zuständig ist.
Eine Empfindlbchkeitssteuerung bzw. ein Potentiometer 58, dessen Widerstand zur Begrenzung der Grösse des zu den Steuerwicklungen fliessenden Stroms verändert werden kann, ist mit dem Ausgang des -Spannungsdifferenzdetektors in Reihe und in Gegenschaltung zu den Wicklungen 54 und 56 vorgesehen. Die Steuerwicklungen 54 und 56 sind miteinander in Gegenschaltung verbunden, so dass die eine Steuerwicklung auf ein positives Signal und die andere Steuerwicklung auf ein negatives Signal anspricht.
Zum Schliessen der Steuersohleife besitzt Jeder der beiden magnetischen Verstärker 48 und 50 je eine von zwei weiteren gegeneinander geschalteten Steuerwicklungen 60 und 62, die mit einem Rückkoppelungs- bzw. Rückführugns-Eichungs-Steuerpotentiometer 64 in Reihe und an einer Gleichstromboko liegen, die von dem Potentiometer 66 für die Lage der Materialstreifensteuerwalze und von dem Rückkoppelungs- bzw. Rdekführungs-Nullstellungs-' Potentiometer 68 gebildet wird. Die Brücke wird mittels einer geeignetzen Gleichstromquelle 52 gespeist., Das mit der Materialstreifensteuerwalze zusammenwirkende Potentiometer 66 ist an den Klemmen Z1 und Z2 an die Gleichstromquelle 52 angeschlossen. Das Rückkoppelungs- bzw. Rückführungs-Nullstellungs-Potentiometer 68-ist in gleicher Weise mit dem mit der Materialstreifenführungswalze zusammenwirkenden Potentiometer 66 parallel geschaltet. Der Gleitkontakt des Potentiometers 66 ^. für die Stellung der Steuerwalze steht mit dem beweglichen Ende der Achse 38 der Steuerwalze 36 in mechanischer Wi-rkverbindung. Die Gleitkontakte der Potentiometer 66 und 68 liegen in Reihe mit dem Rückkopplungs- bzw. Rückführungs-Eichungs-Steuerpotentiiometer 64 sowie mit den Steuerwicklungen 60 und 62 der magnetischen Verstärker 48 und 50. Der Mittelabgriff des Potentiometers 68 ist so eingestellt, dass durch die Steuervicklungen 60 und 62 kein Strom fliesst (Nullstrom-Einstellung), wobei der Mittelabgriff des mit der Materialstreifensteuerwalze zusammenwirkenden Potentiometers 66 nach Maßgabe einer Mittellage bzw. Mittelstellung der Materialstreifenstenerwalze 36 eingestellt ist. Die Richtung eines in den Steuerwicklungen 60 und 62 fliessenden, nicht abgeglichenen Stromes kennzeichnet somit die Bewegungsriohtung der Steuerwalze 36, und die Amplitude des Stromes keinnzeichnet den Betrag, um den die Steuerwalze 36 bewegt worden ist, Die Phase dieses von der Steuerwalze 36 über das Potentiometer 66 für die Steuerwalzenstellung kommende Signal wird so-eingestellt, dass dieses Signal dem Signal des Spannungadifferenzdetektors entgegengerichtet ist und wird so geeicht, dass die Bewegung der Steuerwalze 36 gerade so gross ist, dass der Spurfehler berichtigt wird.
In den magnetischen Verstärkern 48 und 50 kann je eine dritte Steuerwicklung 70 bzw. 72 zusammen mit einem vorbelasteten Empfindlichkeitssteuerungswiderstand 74 zu der Gleichspannungsquelle 52 verwendet werden, um für die magnetischen Verstärker einen Anfangs-Vorbelastungspunkt in der "Aus"-Richtung herzustellen, so dass sichergestellt ist, daes die magnetischen Verstärker 48 und 50 bei einem zusammengesetzten Nullsignal unter Berücksichtigung aller Steuerwicklungen in ihre "Aus"-Stellung gehen. Die Steuerwicklungen 70 und 72 kennen auch dazu dienen, einen unwirksamen Bereich w einzustellen, der in bestimmten Fällen erwünsoht sein kann. Die von den magnetischen Verstärkern benötigte Leistung wird aus einer geeigneten Wechselstromquelle von 115 Volt entnommen. Die besonderen in dieser Ausführungsform der Erfindung benutzten magnetischen Verstärker besitzen einen siliciumgesteuerten Gleichrichterausgang mit einer Leistung, die dazu ausreicht, die Magnetspulen eines unter Federwirkung stehenden hydraulischen Vierwegeventils 76 mit geschlossenem Mittelpunkt zu erregen. Das Ventil 76 lässt Öl aus der Zufuhrungsleitung 78 in eine von zwei zu dem hydraulischen Zylinder 42 führenden Leitungen, und zwar entweder in die Leitung 80 oder in die Leitung 82 einströmen, während das Öl in der anderen zu dem hydraulischen Zylinder führenden Leitung über das Ventil 76 in die Ölrückführungsleitung 84 zurückströmt. Wenn keiner der beiden magnetischen Verstärker sich in seiner "Ein"-Stellung befindet, sind alle Ölleitungen geschlossen und der hydraulische Zylinder 42 ist deshalb in seiner Stellung verriegelt. Der-hydraulische Zylinder 42 ermöglicht die Steuerbewegung der Steuerwalze 36 um den Schwenkpunkt 40. Somit ergibt sich, dass mit dem vorstehend erläuterten System in einer sehr kleinen Zeitspanne die Abweichung des Materialstreifens 30 festgestellt und die Richtung des Streifens 30 in der richtigen Richtung gesteuert bzw. geregelt werden kann.
Wenn das System zum ersten Mal eingerichtet wird-werden die, Detektorplatten 32 und 34 zunächst von Hand auf die Mittellinie der Einrichtungen ausgerichtet. Zur Feineinstellung werden die einzelnen Bauteile des Kreises entsprechend eingestellt, wobei sich der Abgriff des Steuerwalzenstellungs-Rückkopplungs-bzw. Rückführungs-Potentiometers in seiner Mittelstellung befindet.
Zur Erleichterung der anfänglichen Einrichtungen, der laufenden Unterhaltung oder der Störungsbeseitigung kann ein zweipoliger Schalter 61 (wie in Fig. 4 gezeigt) zum Öffnen der sich in "Aus"-Stellung befindenden Steuerwicklung und der Gegenkopplungswicklungskreise vorgesehen sein, um auf diese Weise den primären Detektorkreis schnell überprüfen und einstellen zu können.
Selbstverständlich kann die besondere Kantenfühl- bzw. -abtasteinrichtung entweder nur an einer oder auch an beiden Begrenzungskanten vorgesehen sein und in jedem Fall als kapazitives Element in irgendeinem elektrischen Kreis angeordnet werden, der als Charakteristik ein Ausgangssignal hat, welohes-der Kapazität der überdeckenden Bleche der Detektorplatte bzwe der D.etektorplattender Kantenfühl- bzw. -abtasteinrichtung proportional ist. Die gezeigten und beschriebenen Ausführungsformen sollen nur als Beispiele dienen und die Erfindung ist keineswegs auf diese Ausführungsformen beschränkt.
In Fig. 5 ist eine Reihe von verschiedenen ausgebildeten bzw. geformten Kantenabtast- bzw. fühleinriohtungen gezeigt, die auf die Detektorplatten 32 und 34 angewendet werden können, Je nach Abhangigkeit von verschiedenen Faktoren, wie z.B. unregelmässigen Kanten, ungleichartiger Bewegung des leitenden Materialstreifens bzw. -bandes oder den elektrischen Eigenschaften den Materials. Die Detektorplatten 86 z.B. sind im wesentlichen rechteckig ausgebildet und werden im allgemeinen symmetrisch zu der Bewegungsmittellinie sowie im Abstand von und parallel zu dem Leitenden Materialstreifen angeordnet. Zur Erzielung einer hohen empfindlighkeit bei breitem Material kann die Form der Platten gewandert werden, und es können z.B. Detektorplatten 88 verwendet werden, die im allgemeinen trapezförmig sind. Die trapezförmige Ausbildung der Platten bewirkt eine wesentlich grössere Kapazitätserhöhung bei einer gegebenen Einheit einer seitlichen Bewegung les leitenden materialstreifens 30. Diese Kapazitätserhöhung tritt bei der Detektorplatte 88 in Richtung der seitlichen Bewegung auf. Folglich ist auch das UngleLohgewicht grösser, so das Linie Empfindlichkeit größer ist.
In vielen Fällen kann der leitende Materialstreifen 30 wellenförmig verlaufende Kanten besitzen, so dass sich die Entfernung zwischen der Detektorplatte und dem leitenden Materialstreifen 30 qtänaig ändert. Um die ständigen Änderungen der Kapazität auszugleichen bzw. aufzuheben, können Platt--n verwendet werden, diese geformt sind wie die Detektorplatten 90, welche im allgemeinen Unförmig ausgebildet sind. Bei diesen Platten ist ein Schenkel des U parallel zu und unterhalb des leitenden Materialstreifens 30 und der andere Schenkel des U parallel zu und oberhalb des leitenden Materialstreifens 30 angeordnet. Das hat zur Folge, dass sich die Kapazität zwischen dem Materialstreifen 30 an dem oberen U-Schenkel umgekehrt und gegenläufig zu der Kapazität zwischen dem leitenden Materialstreifen 30 und dem unteren Schenkel ändert. Im Endergebnis werden die Änderungen der Kapazität ausgeglichen und man erhält einen Durchschnittswert.
Insofern als die Kapazität des Kondensators auch der relativen Dielektrizitätskonstante des zwischen den Platten befindlichen Mediums direkt proportional ist, kann die Erfindung auch als Kantenfühl- bzw. -Abtasteinrichtung für dielektrische Materialien verwendet werden. Eine für diesen Zweck geeignete Ausführungsform der Erfindung ist in Fig. 5 dargestellt. Bei dieser Ausführungsform passiert das dielektrische Material 92 eine gemeinsame leitende Platte 94 und zwei Kantenfühl- bzw. -Abtast-Detektorplatten 96 und 98, In diesem Ausführungsbeispiel ist die Platte 94 ein Bestandteil es weiter oben beschriebenent Kreises. Bewegt sich nun das streifen-bzw. bandförmige dielektrische Material 92 in seitlicher Richtung zwischen den Platten, dann erhöht sich die Kapazität auf der einen Platte und erniedrigt sich auf der anderen Platte nach Maßgabeder Bewegungsrichtung. Dieses Differenzsignal ergibt das gewünschte Ausgangssignal zur Steuerung der geeigneten elektrischen Schaltung, welche die notwendige Korrektursteuerwirkung für den Materialstreifen erzeugt.

Claims

Patentansprüche 1. Vorrichtung zum Abtasten der Seitenkantenlage eines sich ausgehend von einer Steuerwalze entlang einer Materialbahn bewegenden Materialbandes, unter Verwendung zweier, an den Seitenkanten der Bahn angeordneter Abtastorgane, aeren Ausgangssignale gegenseitig miteinander verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Abtastung ein kapazitiv wirksame. Schaltungselement in eine Schaltung eingebaut ist, die symmetrisch zur Mittellinie der Bahn des Materialbandes (30, 92), rechts und links von diesem, je eine Detektorplatte (32 bzw.

34, 86, 88 90) enthält, von denen je eine je einem von zwei Eondensatoren (C1, 2) zugeordnet ist und von denen Jede Trapezform und eine solche Lage besitzt, dass sie sich zur Symmetrielinie der Bahn des Materialbandes (3o, 92) hin verjüngt, oder U-Form besitzt, deren Schenkel die Kante des Materialbandes -(30, 92) in Abstand von dessen oberer und dessen unterer Oberfläche, oberhalb und unterhalb des Bandes umgreifen, falls das Band wellenförmige Randteile besitzt, und dass diese Detektorplatten einen solchen Teil des sich bewegenden Bandes überlappen, dass sie ein kapazitives Schaltungselement bilden, dessen Kapazität dem überlappten Flächenbereich jeweils proportional ist.
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass sie eine Wechselstromquelle (14 bzw. 44) enthält, die einen Stromkreis (10, 12, 16 bzw. 46, 45, 26) elektrisch erregt, der ein Ausgangssignal liefert und einen Ausgleichspunkt besitzt, der die gewünschte Lage des Bandes (30, 92) repräsentiert, und dass das kapazitive Schaltung element mit diesem Stromkreis derart elektrisch verbunden ist, dass. dessen Ausgangssignal s-ioh proportional zur Kapazität des kapazitiven Schaltungselements ändert.
3. Vorrichtung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass sie Sohaltungsglieder (44 46, 48, 50, 52) enthält, die Steuerorgane (42, 78, 80, 82, 84) betätigen, welche auf das Ausgangssignal des Stromkreises- (10, 12, 16 bzw. 46, 45; 26) ansprechen, und dass sie weitere Schaltungsgleider (6o, 62, 68) enthält, die auf das Arbeiten der Steuerorgane (42, 78, 80, 82, 84) ansprechen und mit dem Stromkreis (10, 12, 16 bzw. 46, 45, 26) derart verbunden sind, dass eine Vorspannung an den letztgenannten Schaltungsgliedern in einer Richtung entsteht, dass sie bestrebt sind, die erstgenannten Schaltungsglieder des Stromkreises (10, 12, 16 bzw. 46, 45, 26) auf den Ausgleichspunkt des Stromkreises zurückzuführen.
4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die auf das Abtasten eines sich bewegenden Bandes aus leitfähigem Material entlang einer vorgegebenen Bahnmittellinie und zur Aufrechterhaltung dieser Band--bahn eingerichtet oder einrichtbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass ein abgestimmter erster Stromkreis (22, 20, 18, 24) und ein abgestimmter zweiter Stromkreis (22, 20, 18, 26) vo-rgesehen sind, von denen jeder ein veränderliches kapazitives Schaltungselement (C1 bzw. C2) besitzt, das die Ausgangsspannung des zugehörigen Stromkreises entlang der Kurve seiner Betriebscharakteristik verschieben kann, dass ferner Jeder dieser Stromkreise mit einer leitenden Detektorplatte (32 bzw. 34) verbunden ist, von denen die eine an der einen und die andere an der anderen Seite der Mittellinie liegt, dass weitere elektrische Verbindungsorgane (X1 bzw. X2 und Y1 bzw. Y2) die Ausgangsleitungen des ersten abgestimmten bzw. des zweiten abgestimmten Stromkreises in Gegeneinanderschaltung verbinden, dass weitere Schaltungsglieder (24, M1, D1, R1 bzw. M2, D2 und zu G3) vorgesehen sind, die eine Differentialausgabe liefern, welche die Grösse und die Richtung eines Ungleiohgewiohts repräsentiert, und dass Schaltglieder (48, 50) vorgesehen sind, die auf die Richtung und die Grösse der Differeutialauagabe ansprechen.
5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die durch die auf die Grösse und die Richtung der Differentialausgabe ansprechenden Schaltglieder (44, 46, -48, 50, 52) durch Schaltglieder (47, 49) steuerbar sind, durch die die abgefühlte Bewegung @@@der Steuerglieder elektrisch zu diesen Schaltgliedern in Beziehung gesetzt wird, und zwar in Gegenrichtung zu dieser Bewegung, um das Ansprechen der Schaltglieder zu dämpfen.
6. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass sie elektrische Verbindungsglieder zum Verbinden der Ausgänge des ersten abgestimmten Stromkreises (20, 22, 18, 24) und des zweiten abgestimmten S-sromkreises-(24, 20, 18, 26) in Gegenschaltung zueinander enthält, die eine gleichgerichtete Differentialauegabe liefert, welche das Ungleichgewicht zwischen den Ausgaben des ersten abgestimmten Stromkreises und des zweiten abgestimmten Stromkreises repräsentiert, wobei ein erstes Schaltglied (48) und ein zweites Schaltglied (50) jeweils der Polarität entspricht und je eines dieser Schaltglieder abwechselnd mit dem anderen je nachdem tätig wird, welche Polarität die Ausgangs spannung für das Ungleichgewicht der genannten Differentialausgabe hat, und das ein elektrisches Element (T6) durCh die Ausgabe der genannte+'chaltgliedsr in zwei Richtungen betätigt wird, wobei die in zwei Richtungen betätigbaren Organe ihrerseits die Steuerglieder (42, 78, 80, 82, 84) in derjenigen Richtung betätigen, in der die Differentialausgabe auf Null gebracht wird.
7. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, die zum Abtasten eines sich entlang einer vorgegebenen Mittellinie bewegenden Materialbandes, das dielektrische Eigenschaften besitzt und zur Aufrechterhaltung dieser Bewegung eingerichtet oder einrichtbar istt dadurch gekennzeichnet, dass sie zwei leitfähige Detektorplatten (96, 98) enthält, die paralle und in Abstand voneinander und so angeordnet sind, dass sie das materialband (92) mindestens zwischen einem Teil der Detektorplatten durchlaufen lassen, die ein kapazitives Schaltungselement bilden, dessen Kapazität dem zwischen den Detektorplatten liegenden Flächebereich des Materialbandes (92) proportional ist,und dass die diese Platten enthaltenden elektrisch erregten Stromkreise einen Ausgleichspunkt zur Steuerung ihrer Ausgabe und der Streifenmittellinie besitzen, wobei das kapazitive Schaltungselement elektrisch mit diesen Stromkreisen verbunden ist und deren Ausgabe sich proportional zur Kapazität des kapazitiven Schaltungselements ändert.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, daduroh gekennzeichnet, dass die leitende den Detektorplatten (96, 98) parallel und benachbart zu je einer der Längekanten des Materialbandes (92) und in bestimmtem Abstand ihrer zu den Längekanten des Bandes parallelen Kanten von der einen bzw. von der anderen dieser Längskanten, ferner im übrigen so angeordnet sind, dass das Band (92) zwischen den Platten durchgeht und diese mit ihrer Unterseite mindestens einen Teil des Bandes überlappen, wobei die bsiden leitfähigen Detektorplatten (96, 98) ein kapazitives Schaltungselement bilden, dessen Kapazität dem zwischen ihnen liegenden Flächenbereich des Bandes (92) proportional ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass sie einen ersten abgestimmten Stromkreis (22, 20, 18, 24) und einen zweiten abgestimmten Stromkreis (22, 20, 18, 26) enthält, von denen jeder elektrisch mit Je einem der genannten kapazitiven Schaltungselemente verbunden ist und dass elektrische Verbindungsglieder die Ausgänge der beiden abgestimmten Stromkreise in Gegenschaltung zueinander verbinden und eine Differentialausgabe liefern, die die Grösse und die Richtung des Ungleichgetichts repräsentiert, und dass Schaltglieder (48, 50) vorgesehensind, die auf die Richtung und die Grösse dieser Differentialausgabe steuernd ansprechen.
10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Schaltglieder (48 bzw. 50) als ein erstes bzw. ein zweites Sohaltglied auf die Polarität der Differentialausgabe ansprechen und wechselweise nach Massgabe der Polarität der Differenzausgabe der genannten Differentialausgabe betestigt werden, und dass ein Sohaltungselement ((76) in zwei Richtungen durch die ausgabe der Sohaltglieder (48 bzw. 50) betätigbar ist und seinerseits die Steuerglieder (42, 78, 80, 82, 84) in derjenigen Richtung betätigt, in der die Differentialausgabe au9 Null gebracht wird.