DE2030409A1

DE2030409A1 - Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Form von Stahlbandern, die einer Zugbeanspruchung unterworfen sind

Info

Publication number: DE2030409A1
Application number: DE19702030409
Authority: DE
Inventors: Himeji Hyogo Doi. Kiyohiro (Japan) P
Original assignee: Nippon Steel Corp
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1969-06-21
Filing date: 1970-06-19
Publication date: 1971-02-18
Also published as: DE7023164U; DE2030409C3; NL7008808A; FR2047018B1; DE2030409B2; FR2047018A1; JPS4818868B1

Description

Nippon Steel Corporation, Tokyo/Japan

Verfahren und Vorrichtung zur Messung der Formivon.__ Stahlbändern, die einer Zugbeanspruchung unterworfen

sind.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Form bzw. Verformung von Stahlbändern, die einer Zugbeanspruchung unterworfen sind oder unterworfen worden sind.

Beim Walzen von Stahlbändern, beispielsweise auch kaltgewalzten Stahlplatten, sollen die Bänder auf ein ganz bestimmtes Bickenendmaß und einen bevorzugten Bandverlauf bzw. eine vorteilhafte Form gebracht werden.

Obgleich viele die Formgebung überwachende Vorrichtungen entwickelt wurden, gibt es bis heute keine die Formgebung abtastende Vorrichtung, die sich bei der industriellen Herstellung zur Gewinnung zuverlässiger Steuer- oder Hegelsignale verwenden ließe. Aus diesem Grund werden gegenwärtig keine die Form abtastenden Vorrichtungen beim Walzen mit

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zufriedenstellenden Erfolg verwendet.

Wird ein Band auf einem Kaltwalzgerüst gewalzt, so wird auf das Band im allgemeinen eine hohe Zugspannung ausgeübt. In diesem Fall jedoch ist es schwierig, die genaue Form des Bandes während des Walzens zu messen, da das Band im unter Spannung befindlichen Zustand aufgrund der elastischen Längung flach, d.h. eben und glatt, zu sein scheint, obgleich beim Band als Fertigprodukt, d.h. dann, wenn keine Zugspannung mehr auf das Band ausgeübt wird, beträchtliche Wellen oder Verwerfungen auftreten können.

IJm diesem (!beistand zu begegnen, wurden bereits viele Versuche unternommen, und es wurden einige Verfahren und Vorrichtungen vorgeschlagen, um die Form solcher Stahlbänder zu messen.

Im folgenden sollen diese bekannten Verfahren und Vorrichtungen kurz erläutert werden.

Bei einer der bekannten Vorrichtungen zur Abtastung der Form des Bandes wird die Formgebung der Bänder überwacht (japanische Patentveröffentlichungen ITr. 19734/1965 und 4/1966), wobei eine Mehrzahl von (insbesondere drei) Diekenmeßvorrichtungen, beispielsweise Meßlehren, über die Breite des Bandes verteilt sind, um die Dicke an zugeordneten Punkten über die Breite zu messen. Dabei wird der Gesichtspunkt berücksichtigt, daß die Form eines Bandes von dessen Dickenunterschieden über seine Breite abhängt. Diese Vorrichtung hat jedoch den ÜTachteil, daß insbesondere die Dickenmeßlehren teuer sind und sich unvermeidlich große Meßfehler ergeben, da die Unterschiede über die Breite, die die Bandform beeinflußen können, so gering sind, daß praktisch keine industriell einsetzbare Dickenmeßlehre so hoher Präzision auf dem Mark erhältlich ist, die derart kleine auftretende Änderungen, die praktisch von Bedeutung sind, messen könnte. Für einen anderen, nach einem ähnlichen Gesichtspunkt entwickelten lyp von Vorrichtungen lassen sich beispielsweise

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die in der japaniaGhen Patentveröffentlichung 1009/1968 und im "Journal of the Institute of Materials¹¹, Februar 1965, S. 169 "bis 177» beschriebenen Vorrichtungen angeben. Die erstgenannte Veröffentlichung bezieht sich auf eine Vorrichtung, bei der das Band, während es über einer Rolle umgelenkt wird, verschoben wird, ohne daß dabei Bickenmeßlehren verwendet werden. Dabei sind unterteilte Meßrollen an entsprechenden Punkten über die Breite des Bandes im Bereich der Umlenkung angeordnet, und Differenzen in den Drehgeschwindigkeiten der Meßrollen werden zur Bestimmung der Dickendifferenzen des Bandes über dessen Breite ermittelt* Bei der in der zweitgenannten Veröffentlichung | offenbarten Vorrichtung wird das Band nicht umgelenkt, jedoch geradlinig verschoben, wobei an bestimmten Punkten ebenfalls unterteilte Meßrollen über die Breite des Bandes verteilt vorgesehen sind, und wiederum die Unterschiede in den Drehgeschwindigkeiten der Meßrollen zur Bestimmung der Form des Bandes ermittelt werden, Diese bekannten Vorrichtungen, die sich hinsichtlich ihrer Gemeinsamkeiten durch die Verwendung von Meßrollen zur Bestimmung der Dickendifferenzen des Bandes über dessen Breite charakterisieren lassen, haben den Bachteil, daß die Drehzahlen der Meßrollen bei hoher Geschwindigkeit den Bandverschiebungen nicht immer sicher zu folgen vermögen, so daß leicht Meßfehler, auch durch Abnützung und Dehnungserschei- ' nungen der Rollen auftreten können.

Andere Verfahren und Vorrichtungen zur Messung der Form eines Stahlbandes beruhen auf der Idee, daß die Spannungsverteilung sich auch unter dem Gesichtspunkt ermitteln läßt, daß die schlechte Form eines Bandes,durch längedifferenzen an verschiedenen Punkten über die Breite des Bandes gemessen, verursacht wird, so daß im Falle einer Zugbelastung eines solchen Bandes mit Längendifferenzen an jedem Punkt über die Breite gesehen, sich selbstverständlich eine unterschiedliche Spannungsverteilung über die Breite ergibt. In anderen Worten, die Form des Bandes und die zugeordnete Zugspannungsverteilung entsprechen einander unmittelbar.

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Pur praktisch angewendete, bekannte Verfahren zur Messung der Form eines Bandes durch Ermittlung der Spannungsverteilung läßt sich folgendes aussagen:

Ein Verfahren, "bei dem magnetische Detektoren über die Breitenrichtung des Bandes angeordnet sind, nutztdie Erkenntnis aus, daß magnetische Eigenschaften, wie die magnetische Permeabilität, oder die Eisenverluste sich mit der Beanspruchung (Zugspannung) auf eine Stahlplatte verändern," und die Spannungsverteilung wird duroh Vergleich der Ausgangsgrößen der jeweiligen Detektoren ermittelt.

Ein derartiges Verfahren ist in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 17429/1967 beschrieben. Gemäß dieser Veröffentlichung ist eine Vielzahl von öffnungen über die Breite des Bandes angeordnet, um Luft so austreten zu lassen, daß jeweils gleiche Abstände von der Oberfläche des Bandes eingehalten werden, und die Spannungsverteilung wird dadurch bestimmt, daß von einer gemeinsamen Preßluft^uelle stammende Luft durch diese öffnungen gepreßt wird, wobei gleichzeitig die Rückstoßdrücke auf der Rückseite dieser Öffnungen gemessen werden.

Bei dem in der japanischen Patentveröffentlichung Nr. 20181/1967 offenbarten Verfahren, bei dem zwei etwa in der Mitte der Breite des Bandes unterteilte Spannungsmeßwalzen vorgesehen sind, wobei jede Walze an zwei Punkten abgestützt ist, werden die Belastungen an den Stützpunkten gemessen, und die Lage der Spannungskomponenten in Breitenriehtung des Bandes wird aus dem von den beiden gemessenen Belastungen über die Bandrichtung wirkenden Moment bestimmt, woraus sich die Spannungsverteilung abschätzen läßt.

Diese erwähnten Verfahren zur Bestimmung der Spannungsverteilung lassen sich aufgrund der folgenden Nachteile nicht oder nur schwer industriell anwenden. Bei dem zuerst beschriebenen Verfahren werden magnetische Eigenschaften, wie die magnetische Per-

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neabilität oder die Eisenverluste als Meßgröße für die Spannung verwendet. Dies hat Jedoch den Nachteil, daß zur Messung selbst nicht nur komplizierte Korrekturen erforderlich sind, da die magnetischen Eigenschaften und die zugeordnete Spannung nicht in einem unmittelbaren funktioneilen Verhältnis zueinander stehen, vielmehr ist auch die Messung solcher magnetischen Eigenschaften selbst im allgemeinen leicht mit Fehlera verbunden. Weiterhin ist es schwierig, die zur Messung vorgesehenen Meßfühler hinsichtlich ihrer Größe so klein zu machen, daß zahlreiche Meßpunkte vorgesehen werden können.

Bei der zweitgenannten Methode ist die Empfindlichkeit der / Spannungsmessung so gering, daß sich die Meßgenauigkeit nur begrenzt erhöhen läßt, obgleich dieses Verfahren/ das am besten anwendbareunter den bekannten Verfahren ist. Dartiberhinaus ist bei dem luftstrahlmeßverfahren, bei dem der Rückdruck gemessen wird, der Meßbereich im allgemeinen so eng begrenzt, daß die Messung mehr oder weniger unmöglich,wird, selbst wenn nur kleine Änderungen oder Schwingungen des Stahlbandes auftreten, da das Band aus dem Meßbereich heraustritt.

Bei dem dritten der genannten Verfahren wird das von einer auf die Abstützpunkte der Spannungsmeßwalzen über die Bandbreite ausgeübte Moment als Meßgröße unter der Annahme herangezogen, daß das Band in festgelegter Lage Über die Spannungsmeßwalzen läuft. Tatsächlich jedoch läuft das Band auch dann, wenn es einer Zugspannung unterliegt, nicht ganz gleichmäßig, vielmehr treten Schwingungen auf, insbesondere, wenn es mit hoher Geschwindigkeit läuft, so daß dann Pehler bei der genauen Spurführung bzw» Zentrierung auftreten. Obgleich sich also eine eeor genaue Belastungemessung erreichen läßt, ist die Keßgenättigkeit für die Spannung, die das eigentlicheMeßziel ist, nicht gewährleistet. Weiterhin muß angemerkt werden, daß dieses Meßverfahren sich lediglich an zwei Punkten Über die Breite des Bandes durchführen läßt, während die Spannungeverteilung über die gesamte Breite mehr oder weniger unzutreffend aus den Er- ' .".

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gebnissen, die für zwei Meßpunkte bestimmt wurden, extrapoliert wird. .

Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Messung der Form eines Stahlbandes anzugeben,, durch die die oben erwähnten Nachteile vermieden sind und die sich industriell in Verbindung mit Walzgerüsten und Walzstraßen wesentlich besser verwenden lassen als dies nach dem Stand der Technik möglich ist.

Zur Messung der Form eines Stahlbandes durch Ermittlung der Spannungsverteilung über die Breite des Bandes wird die Erkenntnis ausgenützt, daß zwischen der Spannungsverteilung und der Form des Bandes eine enge Beziehung besteht. Die Erfindung besteht in kurzer Zusammenfassung darin, daß zur Messung der Form des Bandes über die Spannungsverteilungein Magnet im Weg des Bandverlaufs angeordnet wird, daß das Band durch den Magneten ausgelenkt wird, und daß die Auslenkung an bestimmten Funkten über die Breite des Bandes gemessen wird.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten werden nachfolgend anhand von Zeichnungen beispielsweise erläutert.

Fig. 1 zeigt in einer Draufsicht die Anordnung von Walzen und eines Magnets gemäß der Erfindung;

Fig. 2 zeigt die Seitenansicht des Vorrichtungsaufbaus gemäß Fig. 1;

Fig. 5 dient zur Erläuterung des Prinzipgs der Erfindung;

Fig. 4 verdeutlicht in einem Kurvendiagramm die Beziehung zwischen Zugspannung und Ablenkung;

F ig. 5a.b.c dienen ssur Erläuterung der Form und Spannungsverteilung in einem Stahlband?

gjg. 6 »«igt in perapefctivijcher Darstellung eine Aueftthrungsform der Erfindung;

Fig. 7 zeigt die Vorrichtung gemäß Fig. 6 von der Seite; Fig. 8a."b.c. d und β zeigen die Wiedergabe photographlfteher

Aufnahmen, die die Form eines Bandes verdeutlichen, wobei die Anzeige durch ein Snychronoskop erfolgt; und

Fig. 9 zeigt in Seitenansicht eine andere Ausftihrungsform der Erfindung.

In den Fig. 1 und 2 läuft ein Band S in Bertthrungskontakt über zwei Walzen 1 und 2, wobei das Band aufgrund seines Eigengewichts einer bestimmten, nach unten gerichteten Kraft unterliegt, so daß zwischen den Waisen 1 und 2 eine gewisse Ablenkung'auftritt. Diese aufgrund des Eigengewichts nach unten gerichtete * Kraft ist jedoch im Vergleich zur Stärke der auf das Band S in Laufrichtung ausgeübten Zugspannung T so klein, daß eich daraus keine brauchbare Meßgröße gewinnen läßt, und darttberhinaus ist das Band S, wie in Fig. 2 durch Bezugszeiohen 3 veranschaulicht ist, zwischen den Walzen 1 und 2 praktisch geradlinig, d.h. eine Yerbindungsgerade.

Ist das Band S eine Stahlplatte, so wird diese gemäß der Erfindung durch eine Anzugskraft rechtwinklig zur Bandrichtung durch einen Magneten 5 angezogen, der etwa in der Mitte zwischen den beiden Walzen 1 und 2 angeordnet ist, wobei als Vorteil ausgenützt wird, daß Stahl ein stark magnetisches Material ist. ä

Das Prinzip der Erfindung beruht darauf, daß die erwähnte Ablenkung zur Messung der Form des Bandes S herangezogen wird, wobei mit hoher Empfindlichkeit die Spannungsverteilung in Breitenrichtung des Bandes S bestimmt wird.

Fig. 3 zeigt die Kräfteverhältnisse für den Fall, daß das Band S beispielsweise einer nach unten gerichteten Kraft S unterv/orfen wird, wobei durch den unter dem Band S angeordneten Magneten 5 eine Auslenkung bewirkt wird. Wird die Zugspannung mit T, die

nach unten gerichtete Kraft als F, der Abstand zwischen den beiden Walzen als L. die Auslenkung mit <T und der Ablenkwinkel mit 0 bezeichnet, so gilt die folgende Beziehung:

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2 I sin O = P — (1)

Durch Umformung ergibt sich

2 sin Q
oder

fc Da T ^P, ergibt sich |f 5? ο ,so daß sich aus Gleichung (3) folgendes ergibt:

Sin Q = -£— — (4)

Wird die Gleichung (4) in Gleichung (2) eingesetzt, so folgt:

In Gleichung (5) lassen sich die Größen P und I» auf der rechten Seite konstant machen. Damit ergibt sich, daß sich die Spannung T als Punktion der Ablenkung <f darstellen läßt.

Wird daher die Anzugskraft des Magneten 5 über die gesamte Breite des Bandes S konstant gehalten, so ist die Ablenkung cT an jedem Punkt über die Breite des Bandes S nur durch die Spannung in diesem Punkt bestimmt. Damit ist es möglich, die Spannungsverteilung durch Bestimmung der Ablenkung an jedem Punkt zu ermitteln.

Ist in diesem Pail das Band S dünn, so kann der Einfluß der Ablenksteif igke it des Bandes S vernachlässigt werden. Ist das Band dagegen dick, beispielsweise dicker als 1 mm, so kann die Glei-

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chung 5 unter Berücksichtigung der Ablenksteifigkeit des Bandes S "bei der Berechnung der Spannung aus den gemessenen Werten ergänzt werden.

Pig. 4 zeigt als Beispiel ein Bezugsdiagramm von Ablenkung O und Spannung £, wenn der Magnet 5 konstant erregt wird. Diese Relation ist bestimmt durch die Banddicke, den Abstand zwischen den Walzen und die Anzugskraft des Magneten und ist konstant, solange die jeweiligen Bedingungen nicht geändert werden.

Ist die Spannung! groß, so wird die Ablenkung <f klein sein. Ist andererseits die Spannung ü? klein, so ergibt sich eine große Ablenkung S . Werden die Spannungen an zwei verschiedenen Punkten über die Breite des Bandes auf das eine Gesamtspannung I₀ ausgeübt wird, wie in-Pig·--1 angedeutet, als T_& bzw. T^ (£_a>!·^ (diese Spannungen entsprechen dem in Fig. 5a gezeigten Fall eines Bandes, das in der Mitte gedehnt ist)^^s*§o^lxgeben sich die Spannungen an den erwähnten beiden Punkten I . und T-. , (I_a, > I_b,), so daß die Beziehung T_&t ^ 3?_b, beibehalten wird, wenn die Ge samt spannung des Bandes von Π? auf UM vermindert wird. In Übereinstimmung mit dieser Veränderung der Gesamt— spannung ändert sich auch die Ablenkung cf , so daß sich aus if_a der Wert <T_&t und aus f^ der Wert <Γ^, ergibt.

In jedem solcher Bänder von verschiedener Form, wie sie etwa in Fig. 5 angedeutet sind, läßt sich, wenn die Spannungen an den Punkten a ,b und c jeweils Ϊ. l· und 2!_A sind, und die Ablenkungen den Werten σ_&, «J^ bzw. cf _c entsprechen, die Form des Bandes als Größe der Spannungen ϊ_&, I^ und I_ß an den jeweiligen Punkten messen oder die relativen Größen lassen sich bestimmen durch Messung dieser Werte cT , cT, und cT .

ImFaIIe der oben erwähnten japanischen Patentveröffentlichung 17429/1967, gemäß der die Spannungsverteilung und die Form des Bandes nicht dadurch gemessen werden, daß das Band unmittelbar,

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wie durch die Erfindung offenbart,ausgelenkt wird, wobei vielmehr die Verschiebung des Bandquer3chnitts direkt als Abweichung von einem bestimmten Standardwert P unter dem Gesichtspunkt ermittelt wird, daß sich die Form jedes Bandes als Verschiebung des jeweiligen Querschnittsstücks darstellen läßt, wie Fig. 5 zeigt, ist die Meßempfindlichkeit ganz offensichtlich geringer, da die Verschiebung aufgrund der elastischen Sehnung des Bandes sehr klein ist.

Eb läßt sich auch ein. anderes Verfahren denken, bei dem das Band anders als durch einen Magneten, beispielsweise durch einen Luftstrahl, ausgelenkt wird. Dieses Verfahren, hat jedoch verschiedene Nachteile, nicht nur dadurch, daß die Auslenkkraft über die gesamte^Breite des Bandes nur schwer gleichmäßig einzustellen ist, vielmehr muß eine Druckluftquelle für beträchtliche Drücke bereitgestellt v/erden, um ein. Band aus zulenken, das einer ziemlich hohen Spannung unterliegt, und dabei kann es leicht auftreten, daß der auf das Band auftreffende Luftstrahl dieses zum Vibrieren bringt, so daß - abgesehen von dem entstehenden Lärm die Meßgenauigkeit und die Betriebsbedingungen wesentlich schlechter sind.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren dagegen, bei dem das Band durch einen Magneten ausgelenkt wird» läßt sich die Stärke des Magneten beliebig durch Änderung der Erregerstromstärke verändern, und es ist unter der Voraussetzung, daß der Magnet lang genug ist, leicht, eine Ablenkkraft gleichmäßiger Stärke über die gesamte Breite des Bandes aufzubringen« und zwar so, daß das Band nicht in Schwingungen, gerät und keinerlei Geräuschentwicklung auftritt.

Zur Bestimmung der Auslenkung des Bandes können, verschiedene Methoden verwendet werden. Jedoch in Anbetracht der Tatsache, daß das Band mit hoher Geschwindigkeit läuft, wird eine berührungskontaktfreie Methode bevorzugt. Es lassen sich einige be-

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rührungskontaktfreie Meßvorrichtungen vorstellen, beispielsweise solche_f die elektromagnetische Eigenschaften, die elektrostatische Kapazität, den Rtickdruck eines Gasstrahls ,Röntgenstrahlen oder die Veränderung einer Lichtreflexion und dergl. ausnützen. Im Hinblick auf die Meßgenauigkeit Jedoch hat sich eine Vorrichtung, bei der die Änderungen im Rückdruck eines ausgepreßten Gases gemessen werden, als besonders vorteilhaft erwiesen.

Im folgenden wird eine Ausftihrungsform der Erfindung in Anwendung bei einem normalisierenden Walzgerüst unter Bezug auf die J Fig. 6 und 7 beschrieben. Bei dieser Ausführungsform wird ein System mit verschiebbaren Köpfen zur Bestimmung der Bandauslenkung verwendet. Die Meßköpfe weisen jeweils eine ebene Endfläche auf, die mit einer mittig angeordneten Strahlöffnung versehen sind, die an eine Druckgasquelle angeschlossen ist, wobei die Anordnung so getroffen ist, daß die Endflächen unmittelbar auf das Band gerichtet sind und hin und her verschoben werden können.

In den genannten Figuren ist das Band mit S bezeichnet, 10 und 10* bezeichnen Arbeitswalzen, 11 und 11· sind Stützwalzen, 12 ist eine Aufwickelhaspel, 13 bezeichnet eine Umlenkwalze. Das | Band S wird bei Vorlauf in Richtung des angegebenen Pfeils gewalzt. ■■."■■

Zwischen den Arbeitswalzen 10, 10' und der Umlenkwalze 13 sind zwei Walzen 14 und 15 vorgesehen, so daß das Band S im wesentlichen horizontal abgestützt wird, und sich eine Bandauslenkung zweckentsprechender Größe gewinnen läßt. Etwa in der Mitte zwischen diesen beiden Walzen 14 und 15 ist ein Elektromagnet 16 angeordnet. Die Länge des Elektromagneten 16 sollte größer sein als die maximale Breite des Bandes, so daß die von dem Magneten auf das Band ausgeübte Kraft Über die gesamte Breite möglichst gleichmäßig ist.

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Auf der dem Elektromagneten abgekehrten Seite des Bandes S sind Meßköpfe 17a "bis 17e zur Ermittlung der Auslenkung angeordnet. WievFig. 7 zeigt, weist jeder dieser Meßköpfe einen Planschteil 19 mit verhältnismäßig großer ebener Endfläche auf, in dessen Mitterbereich eine Öffnung 18 und ein angesetztes Spindel- oder Achsteil 22 vorgesehen ist, das einen hohlen Durchgang 21 aufweist, der die Öffnung 18 mit einem Druckgaseinlaß 20 am anderen Ende verbindet. Die Anordnung ist so getroffen, daß sich die Endfläche des Flanscbteils 19 und die Oberfläche des Bandes S genau parallel und nahe genug gegenüberstehen. Bezugszeichen kennzeichnet ein lager, durch das der Kopf 17 gleitbar geführt wird.

Wird der Kopf 17 nahe genug an die Oberfläche des Bandes S herangebracht, während Gas unter fest vorgegebenem Druck , beispielsweise Druckluft, am Einlaß 20 eingeleitet wird, so wird erreicht, daß ein ganz bestimmter fester Abstand h zwischen der Endfläche des Flanschteils und der Oberfläche des Bandes S beibehalten wird.

Das heißt, durch das über die Öffnung 18 in der Mitte der Endfläche des Kopfes 17 ausatrHtnende Gas wird zwischen der Bndfläche des Kopfes 17 und der Oberfläche des Bandes S ein statischer Druck eingestellt, der im Gleichgewicht mit dem atmosphärischen Druck steht, so daß der erwähnte feste Abstand h beibehalten wird.

Wird nun die Ablenkung des Bandes so groß, daß der Abstand zwischen dem Kopf 17 und dem Band S größer wird als der feste Abstandswert h, so verkleinert sich der Strömungswiderstand im Durchflußweg der durch die Oberfläche d©s Flanschteils 19 und das Band S gebildet 1st, so daß plötzlich ein Anstieg im Gasdurchströmvolumen auftritt, das durch die Öffnung 18 an der Endfläche des Kopfes herausgeblasen wird und am Rand des Abstandes entweicht, so daß im Endeffekt die Ausströmgeschwindigkeit gemäß

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dem Bernoulli'sehen Theorem, so groß wird, daß der Druck im Abstandsstück geringer wird als der atmosphärische Druck, so daß der Kopf 17 gegen die Oberfläche des Bandes S hin angezogen wird. Wird andererseits die Auslenkung so klein, daß der Abstand zwischen dem Kopf 17 und dem Band S kleiner wird als der festgelegte Wert h, so steigt der Strömungswiderstand im Durchflußweg an, der durch die Oberfläche des dem Band S gegenüberstehenden Flansches 19 und dem Band S gebildet ist, so daß plötzlich eine Verminderung des Gasdurchströmvolumens durch die Öffnung 18 auftritt mit dem Effekt, daß die Strömungsgeschwindigkeit so gering wird, daß der Druck im Abstand ansteigt und der Kopf von der Oberfläche des Bandes S abgerückt wird. Auf diese Weise bewegt sich der Kopf im Verlauf der Oberfläche des Bandes S auf und nieder derart, daß der Abstandswert h beibehalten bleibt.

Um diese Verschiebung des Kopfes 17 als elektrisches Signal abgreifen zu können, sind Differentialübertrager 24 vorgesehen, die jeweils eine Primärwicklung 25, eine Sekundärwicklung 26 und ,einen verschiebbaren Eisenkern 27 aufweisen. Ist der verschiebbare Elsenkern 27 mit dem Kopf 7 über ein Verbindungsstück 28 verbunden, so kann die Verschiebung des verschieblichen Eisenkerns 27 als elektrisches Signal abgegriffen werden, da sich die Verschiebung des Eisenkerns als Änderung im Ausgangssignal an der Sekundärwicklung 26 bemerkbar macht.

Bezugszeichen 29a bis 29e bezeichnen mit den zugeordneten Differentialübertragern 24a bis 24e verbundene Verstärker. Mit 30 ist ein Anzeigegerät bezeichnet, an dem die durch die Verstärker 29a bis 29e verstärkten elektrischen Signale abgelesen werden können. 31 bezeichnet eine Zähl- oder Rechenschaltung, durch die eine die Form des Stahlbandes überwachende Vorrichtung betätigt wird, wobei die errechneten Ergebnisse an Ausgangsklemmen 32 abgegriffen werden.

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Wird nun das Band S unter Zugspannung mittels der Arbeitswalzen 10 und 10' gewalzt und auf der Aufwickelhaspel 12 aufgerollt, so wird das Band im Bereich zwischen den Walzen 14 und 15 durch den Elektromagneten 16 angezogen, der so erregt ist, daß eine Auslenkung als Antwortgröße auf die Spannungsverteilung über die Breite des Bandes erhalten werden kann. Werden die Meßköpfe 17a bis 17e, die auf der dem Elektromagneten 16 abgekehrten Seite des Stahlbandes angeordnet sind, nahe genug an die Oberfläche des Bandes S herangerückt, jedoch ohne dieses zu berühren, während Druckluft am Einlaß 20 eingespeist wird, so daß diese an der Öffnung 18 austritt, so bewegen sich die Meßköpfe 17a bis 17e in vertikaler Richtung, so daß der Abstand vom Stahlband S an den jeweiligen Punkten genau auf dem.festgelegten Wert h verbleibt. Die jeweiligen Höhen der Meßköpfe 17a bis 17e geben dann die Auslenkung des Bandes S wieder. Die jewe-nigen Signale der Auslenkung werden mittels der Differentialübertrager 24a bis 24e in elektrische Signale umgesetzt, dann durch die Verstärker 29a bis 29e verstärkt und schließlich durch die Anzeigevorrichtung 30 wiedergegeben oder gegebenenfalls auch gespeichert.

Pig. 8 verdeutlicht photographische Aufnahmen, die Bandformen wiedergeben, die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels eines Synchronoskops erhalten wurden. Bild A zeigt die Nullpunktslage für den noch unerregten Magneten 5_S B zeigt die Form eines flachen Bandes, C zeigt die Form eines Bandes mit Mitteldehnung, D zeigt die Form bei Kantendehnung und E gibt genau die Form bei Vorliegen einer zweiten Dehnungsstelle wieder.

Der Außendurchmesser des Flanschteils 19 eines erfindungsgemäßen Meßkopfes ist etwa 5 bis 10 mm. Obgleich die Meßköpfe etwa in Abständen von 20 mm angeordnet sind₉ um gegenseitige Einflüsse des ausströmenden Gases zwischen den Köpfen auszuschließen, läßt sich ein Band von 100 mm Breite an vier Funkten messen, d.h. di© Form eines solchen Bandes läßt sich genau bestimmen.

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Jede bekannte Überviachungsvorrichtung zur Kontrolle der Form bzw. Linienführung oder des Verlaufs des Bandes kann an den Ausgangsklemmen 32 der Rechenschaltung 31 angeschlossen werden.

Gemäß der Erfindung ist es auch möglich, den die Auslenkung des Stahlbandes bewirkenden Magneten und die Meßköpfe gemeinsam nur auf einer Seite des Bandes anzuordnen. In diesem Fall sind der Spindelteil 22 und der Planschteil 19 jedes MeßkopfS 17 aus nicht-nagnetischem Material hergestellt, und - wie Pig. 9 zeigt -■ ist der Magnet 5 um den Planschteil 19 herum angeordnet, so daß das durchlaufende Stahlband vom Magneten angezogen wird und eine Auslenkung erfährt, wobei gleichzeitig die Größe dieser Auslenkung durch die Meßköpfe abgetastet wird. Sie ganze erfind ungsgemäße Vorrichtung läßt sich sehr kompakt herstellen und auf sehr kleinem Raum im Zuge der Walzstraße anordnen.

Das erfindungsgemäße Verfahren zeichnet eich also dadurch aus, daß die Form eines Bandes mit hoher Empfindlichkeit gemessen werden kann dadurch, daß dem unter Zugspannung stehenden Band durch den Elektromagneten eine frei einstellbare Auslenkung aufgedrückt wird, und daß diese Auslenkung zur Messung der Spannungsverteilung und damit zur Bestimmung der Form des Bandes abgetastet wird. Die Vorteile der erfindungsgemäßen Vorrichtung bestehen aufgrund der verschiebbaren Meßköpfe zur Bestimmung der Auslenkung nicht nur darin, daß die Form eines mit hoher Durchzugsgeschwindigkeit vorbeilaufenden Bandes mit hoher Präzision ohne Schwierigkeiten gemessen werden kann, vielmehr werden auch gegenseitige Beeinflußungen der Meß- oder Abtastteile vermieden. Da die Vorrichtung außerdem einfach und sehr kompakt aufgebaut ist, lassen sich eine Anzahl Meßköpfe über die Breite des Bandes verteilt vorsehen, so daß sich für das Gesamtergebnis eine erhöhte Meßgenauigkdt ergibt. Als weiterer Vorteil der Erfindung ist besonders zu nennen, daß Vibrationen des Bandes sicher verhindert sind, da zum Anziehen des Bandes ein Magnet verwendet wird, so daß aus diesem Umstand entstehende Meßfehler beseitigt sind.

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Die Erfindung wurde unter Bezug auf ein spezielles Ausführungsbeispiel erläutert. Es soll jedoch betont werden, daß die Erfindung keineswegs auf dieses spezielle Ausführungsbeispiel be~ Bchränkt ist, daß vielmehr etwa andere Wandler anstelle der Differentialübertrager zur Umsetzung des Bewegungsabstandes der Meßköpfe in elektrische Signale verwendet werden können, und weiter kann anstelle von zv/ei besonderen Walzen auch nur eine m Arbeitswalze und eine Umlenkwalze vorgesehen sein.

Claims

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Patentansprüche

Verfahren zur Messung der Form eines Stahlbandes, das einer Zugbeanspruchung ausgesetzt ist, dadurch g e k e η η ζ e i c h η e t, daß das unter feststehender Zugspannung über aufeinander ausgerichtete Walzen laufende Stahlband zwischen zwei solcher Walzen mittels eines Magnets ausgelenkt wird, und daß die Auslenkung über die { Breite des Bandes an wenigstens zwei Stellen gemessen wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein unter vorgegebenem Druck stehendes Fluid durch Meßköpfe gegen die Oberfläche des mittels des Magneten ausgelenkten Stahlbandes derart gepreßt wird, daß ein bestimmter Abstand der Meßköpfe von der Stahlbandoberfläche beibehalten bleibt, und daß die dabei aufgrund der Formänderungen des Stahlbandes hervorgerufenen Verschiebungen der Meßköpfe bestimmt werden.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1. oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ™ zwischen zwei in einer Horizontalebene aufeinander ausgerichteter Walzen (1,2,14,15) ein das darüberlaufende Band

(S) in Vertikalrichtung anziehender Magnet (5,16) angeordnet ist, daß auf der dem Magneten (5,16) gegenüberliegenden Stahlbandseite unmittelbar angrenzend, jedoch im Abstand von der Stahlbandoberfläche eine Mehrzahl von Meßköpfen (17a bis e) angeordnet ist, und daß zur Umwandlung der von den Meßköpfen (17a bis e) ermittelten Verschiebungswerte in elektrische Signale und zur Signalregistrierung Wandlerelemente (24) bzw. eine Anzeige- oder Registriereinrichtung (30) vorgesehen sind.

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4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßköpfe (17a bis e) dem Stahlband (S) gegenüberstehende Planschteile (18) und Spindelteile (17) aus nicht-magnetischem Material aufweisen, und daß ein Magnet (16) um den Spindelteil (17) angeordnet ist.

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