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Längenmeßeinrichtung für bewegte Teile Zur Bestimmung der Länge bewegter
Teile sind digitale Geber bekann, die abhängig von einem bestimmten zurückgelegten
Weg, z.B. durch Erfassung des Drehwinkels einer Scheibe, Jeweils einen Impuls abgeben.
Werden diese Impulse auf einen Zähler gegeben, so
kann die Länge
des bewegten Teiles am Zähler abgelesen werden.
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Dieses Verfahren macht bei längsbeweglichen Teilen Schwierigkeiten,
da an kurzen Abständen der gesamten Strecke, an der sich, das Teil'entlangbewegt,
Abtasteinrichtungen vorgesehen werden müssen. Aus diesem Grunde ist man bei längsbeeglichen
Teilen dazu übergegangen, eine Rolle auf dem Teil abrollen zu lassen und durch Geber
den Drehwinkel dieser Rolle zu erfassen. In vielen Fällen ist eine derartige Längenbestimmung
konstruktiv nicht möglich. Außerdem erfordert es einen erheblichen Aufwand, die
Abtastrollen zu bestimmten Zeitpunkten auf das Walzgut aufzusetzen und wieder abzuheben,
bevor das Walzgut ganz durchgelaufen ist.
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Wegen des auftretenden und nicht immer konstanten Schlupfes bereitet
es auch Schwierigkeiten, wenn die Länge des Walzgutes von einer mit der Walze gekuppelten
Tachometeriaschine und einem nach. geschalteten Integrator gemessen werden soll.
Es läßt sich also aus einer derartigen Geschwindigkeitsmessung und der Integration
über die Zeit der Weg und damit die Länge des, Teiles nicht ausreichend genau bestimmen.
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Hier schafft die neue Längenmeßeinrichtung Abhilfe. Sie ist für auf
einer bestimmten Bahn bewegte Teile geeignet und, wird insbesondere für Walzgut
in Walzwerken unter Verwendung-ton Abtastelementen an der Bahn des bewegten Teiles
und unter Verwendung eines Längenzählers, dessen Zählerstand der Länge des bewegten
Teiles entspricht, mit Vorteil einzusetzen sein. Das. eue besteht dabei darin, daß
an eine Spannungsquelle mit wählbarer
Ausgangsspannung über ein
Korrekturglied ein Spannungs-Frequenzwandbr angeschlossen ist, dessen Ausgang während
des Durchlaufs des bewegten Teiles durch die von den Abtastelementen begrenzte Meßstrecke
auf einen Eingangszähler und anschließend auf den Längenzähler einwirkt, daß dem
Eingangszähler eine Auswahlschüttung nachgeschaltet ist, deren Ausgangswert vor
Austritt des bewegten Teils aus der Meßstrecke proportional dem Zählerstand eines
fest eingestellten Zählers und anschließend um den Differenzbetrag zwischen dem
Zählerstand des fest eingestellten Zählers und des Eingangszählers höher bzw. niedriger
liegt, und daß dem Ausgang der Auswahlschaltung ein Digital-Analog-Umsetzer nachgeschaltet
ist, dessen Ausgangswert auf die Eingangsspannung des Spannungs-Frequenzwandlers
umgekehrt proportional zum Ausgangswert der Auswahlschaltung einwirkt.
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Ein Ausführungsbeispiel ist in der Figur im Blockdiagramm dargestellt.
Das Walzgut 1 wird auf einer Rollbahn 2 von den Walzen 5 und 4 fortbewegt. In bestimmtem
Abstand voneinander sind auf der Rollbahn Lampen 5 und 6 und Fotozellen 7 und 8
angeordnet, die somit als Abtastelemente eine Meßstrecke begrenzen. Bei glühendem
Material können die Lampen 5 und 6 entfallen. Die Fotozellen 7 und 8 sind durch
Infrarotempfänger zu ersetzen. Die Ausgänge der Fotozellen 7 und 8 sind einem Steuerwerk
9 zugeführt.
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Eine mit der Walze 4 gekuppelte Tachometermaschine 10 gibt eine der
Geschwindigkeit des Walzgutes proportionale Spannung ab. Diese Spannung ist an einem
an die Klemmen der Tachometermuschine 10
angeschlossenen Potentiometer
11 abzugreifen. Der Abgriff dieses Potentiometers ist dem Eingang eines Verstärkers
12 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Eingang eines Spannungsfrequenzwandlers 13
verbunden ist. Der Ausgang dieses Spannungsfrequenewandlers 13 ist einerseits über
ein Und-Gatter 14 und einen1Längenzähler 15 einem daran angeschlossenen Speicher
16 zugefthrt und andererseits über ein Und-Gatter 17 mit einem Eingangszähler 18
verbunden. Die zweiten Eingänge der Und-Gatter 14 und 17 sind mit Ausgängen des
Steuerwerkes 9 verbunden.
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Das Steuerwerk 9 ist so aufgebaut, daß während des Durchlauf des Walzgutes
1 durch die Meßstrecke-wenn also die Fotozelle 8 noch kein Signal abgegeben hat
- ein Signal am Eingang des Und-Qatters 17 liegt. Anschließend wird ein Signal am
Und-Gatter 14 anstehen, während das Signal am Und-Gatter 17 verschwindet. Da außerdem
das Signal am Und-Gatter 17 nur vorhanden ist, wenn das Walzgut 1 die Fotozelle
7 bereits passiert hat, wird vol Eintritt des Walzgutes in die Meßstrecke der an
den Ausgang des Und-Gatters 17 angeschlossene Eingangszähler 18 zählen. Dieses Zähler
ist eine Auswahlschaltung 19 nachgeschaltet, die über einen zweiten Eingang mit
einem fest einzustellenden Zähler 20 verbu@den tut. Die Auswahlechaltung 19 ist
so aufgebaut, daß sie an einen der Auswahlschaltung 19 nachgeschalteten Digital-Analog-Um@etzer
21 zunächst eine vom Zählerstand des Zählere 20 abhängige Große liefert. Erst wenn
das Walzgut 1 die Fotozelle 8 passiert hat. gibt die Aubwablschaltung 19 einen Ausgangswert
ab, der gebenüber den vorherigen,
vom Zähler 20 abhängigen Wert
um den Differenzbetrag der Zähler 20 und 18 erhöht oder erniedrigt ist, abhängig
davon, ob der Zählerstand des Eingangszählers 18 größer oder kleiner izt als der
Zählerstand des fest eingestellten Zählers 20. Zur zeitgerechten Umsehal.-'tung
sind zwei weitere Eingänge der Aussahlschaltung 19 mit Ausgängen des Steuerwerkes
9 verbunden. Der der Auswahlschaltung 19 nachgeschaltete Digital-Analog-Umsetzer
21 liegt im gegengekoppelten Rückführkreis des Verstärkers 12. Er ist in diesen
Rückführkreis so eingeschaltet, daß der Rückführstrom verstärkt wird, wenn von der
Auswahlschaltung 19 eine vergrößerte Ausgangsgröße abgeben wird.
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Dies bewirkt, daß die Ausgangsspannung des Verstärkers 12 bei erhöhtem
Ausgangswert der Auswahlschaltung 19 abnimmt.
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Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist folgendermaßen: Abhängig von
dem Zählerstand des fest einstellbaren Zählers 20 besitzt der Digital-Analog-Umsetzer
21 in seinem Ausgangskreis einen bestimmten Widerstand, der einem bestimmten Rückkopplungsgrad
entspricht, Am Eingang des Verstärkers 12 liegt eine der Geschwindigkeit des Walzgutes
proportionale Spannung. Die Ausgangsspannung des Verstärkers 12 wird im Spannungsfrequenzwandler
13 in eine ihr proportionale Frequenz uxgewandelt, die über das Und-Gatter 1V -
nachdem das Walzgut 1 die Fotozelle 7 passiert hat auf den Eingangszähler 18 gelangt.
Am Ende der Meßstrecke - wenn die Foto zelle 8 ein Signal abgibt - wird von der
Auswahlschaltung 19 der Zählerstand des Eingangszählers 18 anstelle des Zählerstandes
des fest eingestellten Zählers 20 an den Digital-Analog-Umsetzer 21
abgegeben.
Sind während der Meßzeit vom Spannungstrequenzwandler-bedingt durch den Zählerstand
des Zählers 20 und der Relation der Walzgutgeschwindigkeit und der abgegebenen Spannung
der Tachometermaschine 10 - zu wenig Impulse abgegeben worden, so wird der Eingangszähler
18 einen geringeren Zählerstand besitzen als der fest eingestellte Zähler 20. Dadurch
wird nach dem Umschalten die Ausgangsgroße der Auswahischaltung 19 vermindert. Dies
hat zur Folie, daß der wirksame RÜckkopplungswiderstand im Digital-Analog-Umsetzer
21 vergrößert und dadurch die Ausgangsspannung am Verstärker 12 erhöht wird. Gleichzeitig
wird die vom Spannungsfrequenzwandler 13 abgegebene Ausgangsfrequenz auf den Längenzähler
15 durchgeschaltet. Dieser erhält damit eine Frequenz, die der Geschwindigkett des
Walzgutes t bei vorgegebenem Proportionalitätsfaktor entspricht. Dies gilt auch,
wenn sich die Geschwindigkeit des Walzgutes nach Passieren der Meßstrecke ändert,
da bei dem gleichen Säch auch ein gleichbleibender Schlupf zwischen Walzgut und
Walze vorhanden ist. Der jeweilige Zählerstand des Längenzählers 15 gibt also die
Lage des Walzgutanfangs und damit die Länge des Walzgutabschnittes wieder, das die
Potozelle 8 passiert hat. Er kann beispielsweise in einen Rechner als Eingsngswert
gegeben werden, der z.B. das optimale Abschneiden des Walzgutes abhängig von den
bestellten Längen berechnen und die Schere zum Abschneiden des Walzgutes steuern
kann.
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Man sieht also, daß sich durch Verwendung von nur zwei Fotozellen
7
und 8 oder entsprechenden anderen Abtastelementen die durch den Walzenschlupf auftretenden
Fehler in bekannten Längenmeßeinrichtungen bzw. der durch den Einbau einer Vielzahl
von Stellungsgebern erforderliche Aufwand erheblich vermindern läßt.
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Für den Fall, daß sich die Winkelgeschwindigkeit der Walzen 3 und
4 während eins Stthes nicht ändert, kann man auf die Tachometermaschine 10 ganz
verzichten und dem Eingang des VergtBrkers 12 eine konstante Spannung zuführen.
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1 Figur 3 Ansprüche