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Vorrichtung zur Dickenmessung von Bahn-, Bogen-, Blechmaterial od.dgl.
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Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Messen der Dicke
einer laufenden Bahn oder von laufendem Eogen- oder Blechmaterial od.dgl. und insbesondere
auf eine Vorri¢htung zum Messen der tatsächlichen Dicke der laufenden Bahn od.dgl.
in ihr seitliche Richtung.
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Bei bekannten Vorrichtungen zur Dickenmessung ist ein bewvglicher
Dickenmesser verwendet worden, um die Dicke der laufenden Bahn in deren seitlicher
Richtung zu messen.Der Dickenmesser wird auf einem Weg rechtwinklig zu der bewegungsrichtung
der laufenden Bahn bewegt. Bei so Ichen Dickenmessungsvorrichtungen, die beim Herstellen
von Blättern, Bögen, Filmen, Folien od-.dglO verwendet werden, werden Dickenmesser
in Form eines Luft-Mikrometers, eines Dehnungsmessers, eines Überschallickenmessers,
eines /5 -Strahlen-Dickenmessers und dgl. verwendet. Da der Dikkenmesser gemäß vorstehender
Beschreibung auf einem Weg rechtwinklig zu der Bewegungsrichtung der laufenden Bahn
bewegt wird, ist der Ort des Abtastens des Dickenmessers an der laufenden Bahn eine
schräge Linie0 In Übereinstimmung
mit der gemessenen Dicke entlang
der schräJén Linie an der Bahn wird ein Dickenprofil in seitlicher Richtung der
Bahn erhalten. In Übereinstimmung mit dem erhaltenen Profil der Dicke in der seitlichen
Richtung der Bahn wird der einstellbare Teil der Herstellungsmaschine gesteuert,
um gleichmäßige Dicke der Bahn in ihrer seitlichen Richtung zu erhalten. Beispielsweise
werden die Temperaturverteilung in seitlicher Richtung, der Spielraum zwischen oberen
und unteren Walzen oder der Kreuzungswinkel oder Querwinkel der Walzen gesteuert,
um gleichmäßige Dicke zu erhalten.
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Jedoch kann die Steuerung der Dicke in Übereinstimmung mit dem Dickenprofil,
das durch'den seitlich bewegten Dickenmesser gemäß vorstehender Beschreibung erhalten
wird, nicht immer zu richtig gleichmäßiger Dicke in seitlicher Richtung der Bahn
führen Bei einem praktischen Verfahren zum Erzeugen von Blättern oder Bögen oder
Bahnen (nachstehend der Einfachheit halber "Bahn" genannt) mittels einer Extrudierschnecke
ergibt sich eine Anderung der Dicke in der Bewegungsrichtung der erzeugten Bahn
zufolge einer Änderung der Drehgeschwindigkeit der Extrudierschnecke, zufolge mechanischer
Vibration, Exzentrizität der Abschreckung (quench) von der Achse, Spiel des Antriebszahnrades
oder zufolge Schlupf des Antriebsriemens.
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Außerdem kann eine änderung der Dicke in der Bewegungsrichtung der
Bahn erzeugt werden durch Anderung der Spannung der laufenden Bahn, die hervorgerufen
wird durch einen Unterschied im Reibungskoeffizienten in der Umfangsrichtung der
Oberfläche des Umfanges der Leerwalzen.
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Zusätzlich zu der oben genannten Anderung der Dicke der laufenden
Bahn, die in der Bewegungsrichtung der Bahn erzeugt ist, ergibt sich eine Anderung
der Dicke der laufenden Bahn in einer Richtung rechtwinklig zu ihrer Bewegungsrichtung.
Die Änderung der Dicke in dieser Richtung rechtwinkelig
zur Bewegungsrichtung,
doh in seitlicher Richtung, ergibt sich nicht ohne zwangsläufige änderung der Dicke
in der seitlichen Richtung mittels einer Steuereinrichtung.
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Wenn daher keine Anderung der Dicke in der Bewegungsrichtung der Bahn
vorhanden ist, kann die richtige Regelung der Dicke ausgefUhrt werden durch Steuern
der Dickensteuereinrichtung in Übereinstimmung mit dem Dickenprofil, welches durch
die Dickenmessung mit einem Dickenmesser erhalten ist, der eine Abtastung in seitlicher
Richtung vornimmt. Falls jedoch änderung der Dicke in Bewegungsrichtung vorhanden
ist, ist es nicht möglich, die Dicke der Bahn dadurch richtig zu steuern, daß lediglich
die Dickensteuereinrichtung in Übereinstimmung mit dem Dickenprofil betätigt wird,
das durch Dickenmessung mit einem Dickenmesser erhalten ist, der die Bahn in seitlicher
Richtung abtastet. Dies ergibt sich, weil- der Abtastmesser tatsächlich die Bahn
mit Bezug auf diese schräg abtastet, wenn die Bahn läuft und das Meßgerät in einer
Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Bahn bewegt wird.
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Eine Lösung für das oben genannte Problem besteht darin, den Dickenmesser
mit Bezug auf die Bewegungsrichtung der Bahn schräg zu bewegen, so daß die Geschwindigkeitskomponente
der Abtastung in der Bewegungsrichtung gleich der Bewegungsgeschwindigkeit der Bahn
ist. Wenn der Dickenmesser gemäß vorstehender Beschreibung bewegt wird, wird er
als Ergebnis relativ in seitlicher Richtung der Bahn bewegt.
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Auf diese Weise wird die Dicke der Bahn in seitlicher Richtung gemessen
und das richtige Dickenprofil erhalten. In Übereinstimmung mit dem auf diese Weise
erhaltenen Dickenprofil kann richtige Dickensteuerung ausgeführt werden. Jedoch
ist die Abtastgeschwindigkeit des Dickenmessers' allgemein durch die Ansprechzeit
des Dickenmessers, Geräusch und dgl. begrenzt. Da die Laufgeschwindigkeit der Bahn
mit Bezug auf die mögliche Geschwindigkeit des Tastmessers vergleichsweise hoch
ist, muß der Dickenmesser in einer Richtung
abtasten, die mit der
Bewegungsrichtung der Bahn in einem kleinen Winkel schräg verläuft. Demgemäß sollte
der Weg des abtastenden Dickenmessers merkbar groß sein.
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Daher ist viel Raum erforderlich, um die oben beschriebene Arbeitsweise
auszuführen. In einigen Fällen ist es unmöglich, die beschriebene Lösung anzuwenden.
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Unter Berücksichtigung der Probleme, die sich aus den bis jetzt verwendeten
Arbeitsweisen zur Messung der Dicke einer laufenden Bahn ergeben, ist offensichtlich,
daß seit langer Zeit ein Bedürfnis für eine Vorrichtung zum Messen der Dicke einer
laufenden Bahn besteht, bei der die genannten Probleme nicht vorhanden sind.
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Durch die Erfindung ist eine Vorrichtung zum Messen der Dicke von
Bahnmaterial geschaffen, die einen stationären Dickenmesser zum Messen der Dicke
der laufenden Bahn entlang der Bewegungsrichtung, und einen beweglichen Dickenmesser
aufweist, der in einer Richtung rechtwinklig zur Bewegungsrichtung der Bahn bewegt
wird. Der stationäre Dickenmesser mißt die Dicke der Bahn in der Laufrichtung und
der bewegliche Dickenmesser mißt die Dicke der Bahn in einer schrägen Richtung.
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Demgemäß kann durch Kompensieren bzw. Kombinieren der gemessenen
Dicke der Bahn in der schrägen Richtung in Übereinstimmung mit der gemessenen Dicke
der Bahn ih ihrer Bewegungsrichtung das tatsächliche Dickenprofil entlang der seitlichen
Richtung der Bahn erhalten werden.
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Die Erfindung wird nachstehend an Hand der Zeichnung beispielsweise
erläutert.
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Fig. 1 ist eine Draufsicht der Dickenmessungsvorrichtung gemäß der
Erfindung.
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Fig. 2 ist ein Diagramm, in der das Prinzip der Arbeitsweise der
Messung der Dicke der laufenden Bahn gemäß der Erfindung dargestellt ist.
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In Fig. 1 ist mit 1 ein stationärer Dickenmesser, mit 2 ein beweglicher
Dickenmesser und mit 3 eine laufende Bahn
bezeichnet. Die Bahn 5
läuft gemäß der Zeichnung von links nach rechts. Der bewegliche Dickenmesser 2 wird
in einer Richtung rechtwinklig zu der Bahnlaufrichtung bewegt, d.h. in seitlicher
Richtung der Bahn 3. Der geometrische Ort des beweglichen Dickenmessers 2 an der
laufenden Bahn 3 ist durch eine schräge Linie 4 dargestellt. In Fig. 2 ist mit 5
ein Dickenprofil entlang der Laufricltmg der Bahn 3 bezeichnet, welches von dem
Dickenmesser t erhalten ist0 Eine gerad Linie 6 stellt einen Mittelwert der Dicke
der Bahn 9 in-der Längsrichtung dar, gemessen mit dem Dickenmesser 1. Mit 7 ist
ein Dickenprofil entlang der schrägen Linie 4 der Bahn 3 bezeichnet, gemessen mit
dem beweglichen Dickenmesser 2. Mit 8 ist ein Mittelwert der Dicke bezeichnet, gemessen
mit dem beweglichen Dickenmesser 2o Mit 9 ist der geometrische Ort des beweglichen
Dickenmessers 2 bezeichnet, der an der laufenden Bahn 3 bewegt wirdw D.h. die Stellen
O, a2, b2 ... g2, h2 sind die Meßpunkte, an denen die Dicke. der Bahn 3 gemessen
ist, und das Dickenprofil 7 wird erhalten, indem die an den Meßpunkten auf der geraten
Linie 9 gemessene Dicke auf die seitliche Linie 8 projiziert wird. Mit 10 ist die
laufende Bahn bezeichnet, die sich in Richtung des dargestelltenPfeiles bewegt.
Mit Ii ist das Dickenprofil bezeichnet, welches nach der Arbeitsweise gemäß der
Erfindung gezeichnet ist. Das Profil 11 zeigt das tatsächliche Dickenprofil entlang
der seitlichen Richtung. Gemäß dem gezeichneten Dickenprofil 11 gemäß der Erfindung
kann die Dicke entlang der seitlichen Richtung der Bahn so gesteuert werden, daß
sie konstant ist, so daß gleichmäßige Dicke erhalten werden kann.
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Nachstehend wird im einzelnen die Art und Weise beschrieben, in der
das richtige Dickenprofil 11 gemäß der Erfindung gezeichnet wird. Das Dickenprofil
11 wird erhalten, indEm das Dickenprofil 5 entlang der Laufrichtung der Bahn, gemessen
von dem stationären Dickenmesser 1, von dem
Dickenprofil 7 entlang
der schrägen Linie 4 an der Bahn, gemessen von dem beweglichen Dickenmesser 2, abgezogen
wird. D.h., wenn die Dicke an den Meßpunkten OX, b1> d1, fl, h1 auf dem Profil
5, die von dem Profil 7 abgezogen werden muß, Null ist, entspricht das tatsächliche
erhaltene Dickenprofil eine Dicke gleich der auf dem Profil 7 entlang der schrägen
Linie 4 gemessenen Dicke, die von dem Dickenmesser 2 gemessen ist; nämlich 0, b3,
dn, f5,, h3.
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An den Meßpunkten a und e wird, da die Dicke entlang der Laufrichtung,
dargestellt durch das Profil 5, kleiner als der Mittelwert an den Stellen al, e1
ist, die tatsächliche Dicke, die durch Subtrahieren des Profils 5 von dem Profil
7 erhalten wird, größer als das Profil i Demgemäß wird eine Dicke verhalten, die
größer als die gemessene Dicke ist, wie es durch a3 und e3 auf dem Profil 11 angedeutet
ist. An den Meßpunkten c und g ist, da die Dicke entlang der Laufrichtung, dargestellt
durch das Profil 5, größer als die mittlere Dicke, dargestellt bei c1 und g1, ist,
die tatsächliche durch Subtrahieren des'Profils 5 von dem Profil 7 erhaltene Dicke
kleiner als das Profil 7. Auf diese Weise wird eine Dicke kleiner is die gemessene
Dicke an den Stellen c5 und d erhalten. Das so erhaltene Dickenprofil 11 liefert
die tatsächliche Dicke entlang der seitlichen Richtung der Bahn.
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Selbstverständlich basiert die Annahme, daß das Dickenprofil 11,
welches auf diese Weise erhalten ist, die tatsächliche Dicke entlang der seitlichen
Richtung der Bahn wiedergibt, auf experimentellen Ergebnissen, da die Änderung der
Dicke entlang der Laufrichtung der Bahn an allen Stellen entlang der seitlichen
Linie der Bahn gleich gemacht ist.
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Die tatsächliche Dicke der laufenden Bahn entlang ihrer seitlichen
Richtung kann, wie nahstehend angegeben, auf eine noch bevorzugtere Weise gemessen
werden. Wenn an zwei Punkten auf einer seitlichen Linie der laufenden
Bahn
gemessen wird und die gemessene Dicke verglichen wird, kann das Diclcenprotil entlang
der seitlichen Richtung der Bahn erhalten werden, indem kontinuierlich an den beiden
Punkten an verschiedenen Stellungen gemessen wird. Da der stationäre Dickenmesser
1, der die Dicke der Bahn 3 entlang ihrer Längsrichtung mißt, sich von dem beweglichen
Dickenmesser 2 in der Laufrichtung der Bahn in einem Abstand 1 befindet, ist eine
Einrichtung erforderlich, um die gemessene Dicke für eine gewisse Zeit im Gedächtnis
zu halten bzw. zu speichern. Da die Bahn 3 sich mit einer stationären konstanten
Geschwindigkeit v von dem Ort des stationären Dickenmessers 1 zu dem Ort des beweglichen
Dickenmessers 2 bewegt, beträgt die Zeit, welche die Bahn 5 benötigt, um von dem
stationären Dickenmesser 1 zu dem beweglichen Dikkenmesser 2 zu laufen, l/v. Daher
ist es möglich, die beiden Punkte auf einer seitlichen Linie der Bahn 5 zu verglei
chen und das tatsächliche Dickenprofil entlang der seitlichen Richtung zu' erhalten,
wenn die von dem stationären Dickenmesser 1 gemessene Dicke der Bahn gespeichert
und nach einer Zeit l/v wiedergegeben wirdg Die von dem stationähren Dickenmesser
1 gemessene Dicke wird durch eine magnetische Aufzeichnungseinrichtung gespeichert
und--nach - nach der oben beschriebenen Zeit l/v wiedergegeben. Durch Vergleichen
der von dem stationären Dickenmesser 1 gemessenen und wiedergegebenen Dicke mit
der Dicke, die von dem bewegt chen Dickenmesser 2 an der Stelle auf der seitlichen
Linie gemessen ist, an der sich die Stelle befindet, an welcher die Dicke von dem
stationären Dickenmesser 1 gemessen worden ist, kann das tatEchliche Dickenprofil
in seitlicher Richtung erhalten werden. Durch kontinuierliches Anwenden der oben
beschriebenen Arbeitsweise zum Vergleichen der von dem stationären Dickenmesser
1 gemessenen Dicke mit der von dem beweglichen Dickenmesser 2 gemessenen Dicke,
der stich entlang einer Richtung rechtwinklig zu der Laufrichtung der Bahn bewegt,
kann ein richtige Dickenprofil,
welches die Dicke entlang der seitlichen
Richtung der Bahn wiedergibt, erhalten werden, selbst wenn eine Dickenänderung in
der Laufrichtung der Bahn vorhanden ist.
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Um die gemessene Dicke nach der vorgeschriebenen Zeit, d.h. nach
der Zeit l/v> wiederzugeben, und um die von dem stationären Dickenmesser 1 gemessene
Dicke von der von dem beweglichen Dickenmesser 2 gemaß Fig. 1 gemessenen Dicke abzuziehen,
können verschiedene bekannte elektrisch.e Arbeitsweisen angewendet werden. Beispielsweise
kann das Dickenprofil in die Größe einer Spannung als ein Analogwert umgewandelt
werden, und der Analogwert kann seinerseits zu einem Digitalwert umgewandelt werden,
beispielsweise zu einer Frequenz der Art, daß sie auf einem Magnetband, einer Magnetscheibe,
einer Magnettrommel od.dgl. gespeichert und näch der Zeit l/v wiedergegeben werden
kann.
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Dann wird in diesem Fall der wiedergegebene Digitalwert umgekehrt
in die Spannung umgewandelt>und auf die Spannung wird durch einen richtigen elektrischen
Stromkreis eingewirkt0 EE ist ersichtlich, daß die Dickenmessungsvorrichtung gemäß
der Erfindung auch betätigt werden kann, selbst wenn die Stellungen des stationären
Dickenmessers 1 und des beweglichen Dickenmessers 2 umgekehrt werden. In dem Fall,
in dem die änderung der Dicke der Bahn in ihre LauRrichtung klein ist und der Gradient
der Dickenänderung klein genug ist, ist es möglich, die tatsächliche Dicke der Bahn
in der seitlichen Richtung zu erhalten ohne Verwendung irgendeiner Aufzeichnungse-inrichtung
zum Speichern der gemessenen Dicke, indem die beiden Dickenmesser in enger Beziehung
bzw. nahe beieinander angeordnet werden. D.h. wenn der oben beschriebene Abstand
1 so klein ist, daß er vernachlässigar ist, besteht keine Notwendigkeit, die gemessene
Dicke zu speichern und wiederzugebenO Die Erfindung kann auch dazu verwendet werden,
das Dickenprofil in seitlicher Richtung einer Überzugsschicht
zu
messen. Beim Überziehen einer Bahn, eines Bogens, eines Bleches od.dgl. mit einer
Überzugsschicht, während die Bahn kontinuierlich vorbewegt wird, ist es sehr schwierig,
die Dicke der Überzugsschicht in seitlicher Richtung und in Längsrichtung gleichmäßig
zu halten. In einem solchen Fall ist es, wenn der stationäre Dickenmesser an dem
nicht überzogenen Bahnmaterial und der bewegliche Dickenmesser über dem überzogenen
Bahnmaterial angeordnet werden, möglich, die Dicke des nicht überzogenen Bahnmaterials
und die Dicke des überzogenen Bahnmaterials getrennt zu messen. Es ist demgemäß
möglich, das Dickenprofil der Überzugsschicht in seitlicher Richtung zu erhalten,
indem der Unterschied der Dicke zwischen nicht überzogenem Bahnmaterial und überzogenem
Bahnmaterial festgestellt wird.