DE2033219A1 - Vorrichtung zur Überwachung von Bandmaterial u dgl. Annτ Liberty Sheet Metal Engineering Co Ltd., Bedford (Großbritannien) - Google Patents

Vorrichtung zur Überwachung von Bandmaterial u dgl. Annτ Liberty Sheet Metal Engineering Co Ltd., Bedford (Großbritannien)

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DE2033219A1
DE2033219A1 DE19702033219 DE2033219A DE2033219A1 DE 2033219 A1 DE2033219 A1 DE 2033219A1 DE 19702033219 DE19702033219 DE 19702033219 DE 2033219 A DE2033219 A DE 2033219A DE 2033219 A1 DE2033219 A1 DE 2033219A1
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Description

Liberty Sheet Metal Engineering Company Limited, Goldington
Industrial Estate, Bedford. England
Vorrichtung zur Überwachung von Bandmaterial u. dgl ·
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Überwachung von Bandmaterial u.dgl., insbesondere zur laufenden Präzisionsmessung der Bandbreite und zur Fehlstellenprüfung, vor allem zur Feststellung von Kantenrissen'od.dgl·
Die erfindungsgemäße Vorrichtung ist insbesondere zur Verwendung bei der Herstellung von Bandmaterial aus Stahl, Aluminium, Messing, Papier oder sonstigem Werkstoff bestimmt, welches zu einer Rolle aufgewickelt und unter Spannung behandelt bzw· bearbeitet werden kann·
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Bei der Herstellung eines solchen während des Jtertigungsvorgangs unter Zugspannung stehenden Bandmaterials ist es im allgemeinen angebracht, die Bandbreite auf etwaige Abweichungen von der Sollbreite zu kontrollieren und zugleich die Kantenbereiche des Bandmaterials auf ihren Zustand hin zu überprüfen. Das letztgenannte Erfordernis ist bei der Erzeugung von Stahlbändern von besonderer Bedeutung, da hier die Bander an ihren Rändern feine Brucferisse od. dgl »aufweisen können, die sich nachteilig auf das Fertigerzeugnis auswirken.
Es versteht sich, daß die Bänder im Hinblick auf die spätere Verwendung und Weiterverarbeitung möglichst keine nennenswerten Abweichungen von der Sollbreite aufweisen sollen«, ¥ird z.B. das Bandmaterial zu Stanzsvecken verwendet 9 so können die aus dem Material ausgestanzten Staustelle bei geringst* möglichem Haterialahfall erheblich näher am ä.®& Bmmds&ltenkanten hin gelegt werden, wenn das Band, über seine S©eamtlänge nur geringe Solerassabweichragem won αβτ ß!©llta@ite aufweist. Bei stärkeren Abweichungen von der Sollseite besteht demgegenüber die Gefahr, daß im Kantenlbereiefe des Bandes Teile ausgestanzt werden, deren UstriB teilweise il'ber die Außenkanten des Bandes reicht und die dsJaer imteanebbar sind. Um diese Nachteile zu beseitigen, hat bqei daber la linblick auf die Schwankungen im Br@iteimaB der limde^ fii® Sta&zteile unter Einhaltung eines verhältnismäßig grauem Älbstandee fön den Bandseitenkanten au© &em Ifeiterial ansg@stasi@t9 waa alt einem erheblichen Materialabf all und demgealE alt nicht un-
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beträchtlichen Kosten verbunden ist.
Han hat bereite alt lünsensystemen arbeitende optische Verfahren zur überwachung und Kontrolle der Bandbreiten vorgeschlagen, die insbesondere für eine bestimmte Bandbreite eingerichtet sind. IM jedoch unterschiedliche Bandbreiten überwachen zu können, werden hier mechanisch aufwendige Vorrichtungen mit einer größeren Anzahl an Linsen benötigt, die auf die verschiedenen Bandbreiten genau ausgerichtet werden müssen. Dies erfordert eine äußerst genaue mechanische Justierung, die sich zwar In Laboratorien möglicherweise durchführen läßt, deren Durchführung aber in Pertigungsbetrieben nicht oder nur mit erheblichen Schwierigkeiten möglich ist. Sin Linsensystem, welches bei Hitze und Staub zum Einsatz kommt, laßt sich zur genauen überwachung nicht verwenden, da sich auf dem Linsensystem Staub ablagert und dadurch eine Inderung der Bandbreite vortäuscht. Bei Banddurchlaufgeschwindigkeiten von z.B. 1520 m je Minute läßt sich hier eine genaue überwachung und Kontrolle nicht zufriedenstellend durchführen. Außerdem ergeben sich bei diesen mit Linsensystemen arbeitenden Verfahren Ungenaisigkeiten aufgrund der Änderungen in der Lichtintensität der äußeren Beleuchtungsverhältniese· Diese Systeme benotigen Seher Verstärker systeme, damit ein ausreichendes Signal für ablesbare Anzeigen an einem Meßinstrument erhalten werden. Schließlich ist es bei Verwendung der Linsensysteme erforderlich, das System gegen den Einfall des Außenlichte abzusperren, was sich in Fertigungsbetrieben nur schwer erreichen läßt·
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Der Erfindung liegt vornehmlich die Aufgabe zugrunde, die vorgenannten Nachteile zu beheben und eine Vorrichtung zur überwachung von Flächen-, Streifen- oder Bandmaterial u.dgl. zu schaffen, die eine Präzisionsmessung ermöglicht und/oder mit der sich eine FehlStellenprüfung im Kanten- bzw. Randbereich des zu prüfenden Materials in einfacher und zuverlässiger Weise durchführen läßt.
Die erfindungsgemäfie Vorrichtung ist dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Lichtleitelement zur übertragung des Lichtes einer Lichtquelle auf den Kantenbereich des Bandes od.dgl. und ein das Licht von diesem Lichtleitelement empfangendes korrespondierendes Lichtleitelement sowie eine Vorrichtung zur Bestimmung und Auswertung des empfangenen Lichtes aufweist.
Gemäß einer bevorzugten Auefuhru&gsform sind die vorgenannten Lichtleitelemente an beiden Band- bzw. Kantenbereichen des Bandes od.dgl. angeordnet.
Die genannten Leitelemente bestehen zweckmäßig aus faser- bzw. fadenartigen Teilen, wie z.B. einer unzusammenhängenden Fadenoptik, die aus Lichtleitern in Form eines Bündels hergestellt sind, und mit denen sich das Licht von einer bestimmten Stelle zu einer anderen Stelle fortlelten läßt. Aufgrund der äußerst geringen Durchmesser sind die faden» bzw. faterartigen Leiteleaente flexibel, so daß sie eine flexible seitliche Verstellung der dae Licht aaeetrahlenden und empfangenden Seile der Leiteleaente, TOTJ5tsgsw®lee
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mittels eines Linearübersetzera (Linearvandlere) zulassen, an dem sich der genaue Abstand der das Licht übertragenden und der es empfangenden Seile der Leitelemente ermitteln läßt, inderer seit s kann auch eine Xodiervorrichtung (Schaft-Kodierer) -verwendet werden, wenn große Toleranzen gegeben sind.
Gemäß einem weiteren wesentlichen Merkmal der Erfindung ist eine Lichtquelle vorgesehen, mit der das Band im Kantenbereich auf Fehlstellen, wie z.B. Bruchrisse, Spalten u.dgl., (| abgetastet wird. Vorzugsweise erfolgt dies mittels einer Sathodenstrahlröhre, die in das elektrische System der Überwachungsvorrichtung so eingeschaltet ist, daß im Falle einer Fehlstelle (Bißstelle) eine Erhöhung der Wellenamplitude zu verzeichnen ist. Biese implitudenerhöhung kann dann zur Auslösung eines Warnsignals herangezogen werden.
Weitere Merkmale der Erfindung sind in den einzelnen Ansprüchen aufgeführt und in der nachfolgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels der Erfin- Λ dung näher erläutert. In der Zeichnung zeigen»
Fig. 1 schematisch in einer Teilensicht eine Überwachungsvorrichtung gemäß der Erfindung ι
Fig. 2 die Vorrichtung gemäß Fig. 1 in Seitenansicht| Fig. 3 einen elektrischen Schaltkreis·
Die Überwachungevorrichtung, die eine geschlossene Baueinheit bilden kann, weift einen Eahmen oder ein Gestell od.dgl.
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auf, von dem in der Zeichnung nur der Mit IO bezeichnete Teil dargestellt ist· Dieser Teil 10 trägt eine Lichtquelle, bestehend aus einer Lampe 11 und einem Lineenpaar, von dem nur die eine der beiden Linsen 12 erkennbar ist. Die Linsen 12 sind so angeordnet, daß sie das Licht der Lampe 11 bündeln und es auf das eine Ende 9 zweier Lichtleitelemente werfen, von denen in der Zeichnung nur das eine Lichtleitelement 13 dargestellt ist· Die aus einer sogenannten Fadenoptik bestehenden Lichtleitelemente 13 leiten das Licht zu einer Stelle hin, an der der Lichtdurchgang von der einen Kante eines sich bewegenden Bandes 14 ganz oder teilweise abgesperrt wird. Das zu überwachende Band 14 liegt ganz oder teilweise in einem rechteckigen Kopfstück 15« Das auf das Kopfstück 15 fallende Licht wird durch ein zweites Lichtleitelement 16 zu einer fotoelektrischen Zelle bzw. einem Photometer 17 abgeleitet, wo seine Intensität gemessen wird. Auch dieses Lichtleitelement 16 besteht zweckmäßig aus einer fadenoptik.
Die rechteckigen Kopfteile 15 sind mittels einer Spindel oder Einstellschraube 18 seitlich verstellbar.
Die Leitelemente 13 und 16 sind aus nicht-zusammenhängenden Jaden-Lichtleitern kleinen Durchmessers in form eines Bündels aufgebaut.
Die Inden der Leitelemente 13 können an quadratischen oder rechteckf5rmigen Kopf teilen angeschlossen werden, die gegenüber den rechteckfSrmigen, das Licht empfangenden Kopf teil en
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15 angeordnet und zu diesen ausgerichtet sind. Mittels der Einstellspindel 18 läßt sich eine feinjustierung der Kopfteile 15 unterhalb der Kanten 19 de® sich bewegenden Bandes vornehmen, eo daß das Band 14 in seiner normalen oder neutralen Stellung das aus den Lichtleitelementen 13 austretende Lichtbündel 20 auf seiner halben Querschnittsflache abdeckt. Bei dieser Hormalstellung wird eins Zu- oder Abnahme im Breitenmaß des durch das Licht bündel 20 hindurchlaufenden Bandes zu einer Änderung der von dem Photometer I? empfangenen Lichtetärke führen. Dagegen führt eine seitliche Be- ™ wegung des Bandes 14 tu keiner Beeinflussung der Vorrichtung, da bei einer solchen Bewegung die Lichtstärke des auf der einen Bandseite vorhandenen Lichtbundels vermindert und die des auf der anderen Bandseite befindlichen Lichtbundels entsprechend erhöht wird, so daß eine Inderung der von der fotoelektrischen Zelle bzw. dem Photometer empfangenen wirklichen Lichtstärke nicht eintritt.
Die Eine teil spindel 18 kann von von Hand mittels eines Knopfes 21 oder aber mittels eines Einstellgetriebes betätigt werden, derart, daß ,die Bewegung der rechteckformigen Kopf teile 15 eich synchron zu der Stellbewegung der Leitelemente 13 vollzieht. Die Träger bzw. Schlitten der beiden anderen Lichtleitelemente 16 sind an einen Linearübersetzer bzw. Linearwandler 22 angeschlossen, der eine nessung z.B. in 1/10.000 Teile eines Inchs zuläßt.
Bei der Stellbewegung der Leitelemente wird der genaue Ab-
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stand zwischen den Kopfteilen der beiden Kopf sätze von dem Meßwertwandler angezeigt bzw. registriert, wobei der Abstand en einer (nicht dargestellten) selbst einstellenden Digital·» Ablesevorrichtung angezeigt wird. Beispielsweise wird bei der Herstellung eines Katerialbandes mit einer Breite von 524 mn die Einstellung mittelbar fiber das Einstellgetriebe oder unmittelbar von Hand so vorgenommen, daß mittels der Einstellspindel die Xopfteile auf den erforderlichen Abstand gebracht werden, der sich an dem Teneter der Digital-Ablesevorrichtung ablesen läßt. Die Einrichtung ist dann betriebsbereit.
Die fotoelektrische Zelle bzw. das Photometer 17 ist an einen Detektor, z.B. ein Digital-Voltmeter angeschlossen. Dabei ist die Anordnung so getroffen, daß das Digital-Voltmeter eine Mull-Abweichung anzeigt, solange das Band 14 seine genaue Sollbreite hat. Bei einer Inderung der Bandbreite ergibt sich an dem Photometer ein größerer oder kleinerer Lichteinfall, was zur Folge hat, daß das Digital-Voltmeter eine Abweichung aus seiner zuvor eingestellten nullstellung in der einen oder anderen Richtung anzeigt. Außerdem erzeugt das Digital-Voltmeter ein binir-kodiertes Signal, welches zur Korrektur der ermittelten Abweichungen dient.
Dieselbe Lichtquelle kann zur Ermittlung von Fehlstellen, wie ζ·Β· den bei der Stahlherstellung bekannten Eißkanten verwendet werden· Solche Fehlstellen bestehen beispielsweise aus feinen Spaltrissen od.dgl. an den Bandkanten, die sich nachteilig auf das Fertigerzeugnis auswirken· Um eine solche
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7ehlStellenprüfung vorzunehmen, ist eine Kathodenstrahlröhre as Stand der Bedienungsperson angeordnet, die in den elektrischen Kreis des Photometers eingeschaltet ist. Bei Auftreten von Spaltrissen od.dgl. ergibt sich ein instieg der Amplitude der an der Kathodenstrahlröhre dargestellten Welle. Dieser Amplitudenanstieg kann dazu ausgenutzt werden, um z.B. mittels einer Lichtanzeige die Bedienungsperson auf die Johlstelle hinzuweisen, so daß das Blech oder Band an der betreff endenStelle markiert werden kann. Λ
Mg. 3 zeigt einen Schaltkreis, der unempfindlich gegenüber fremdeinfliissen und thermisch stabil ist. Die in dem Schaltkreis befindliehe fotoelektrisch· Zelle 17 ist eine hochstabile und empfindliche Yakuumielle· Der fotoelektrisch© Zellenstrom wird von einem Wider stand E2 auf einen sicheren Betriebswert herabgesetzt} seine Größe kann dadurch überprüft werden, daB ein Hefi-Zwischenglied 22 entfernt und ein (nicht dargestelltes) StrommeSgerät eingesetzt wird. Ein Lastviderstand Rl weist im Nebenschluß einen Kondensator Cl auf, um etwaige Reitwechsel ströme zu überbrücken und eine Betriebszeitkonstanz der Anordnung zu erzielen. Die Widerstand· Bl und 12 sind vorzugsweise hochfest· Speiialwiderstände. Die fotoelektrische Zelle 1? wird τοη einem hochstabilen ffetrttil über Anechlußkontakt· 24 gespeist. Um die ßtreustromaufnahm· möglichst ni«driekuhalt«n, sind die Hauptkomponenten der !Einrichtung Tollstlndig ungeerdet, wie dies bei 25 dargestellt ist·
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Venn auf die fotoelektrisch« Zelle 17 Licht fällt, so fließt ein Strom durch den Widerstand Bl, wobei die sich über ihm einstellende Potentialdifferenz über eine koaxiale Leitung auf eine (nicht dargestellte) Brücke übertragen wird. Sie Widerstände H2 und H3 bilden die Arme der Brücke. Hit Hilfe eines einstellbaren Widerstands VBl läßt sich die Brücke auf Bull einstellen, um eine Einstellung des statischen Gleichgewichts su erhalten.
Wenn sich die von den Leitelementen empfangenen Lichtwerte ändern, d.h. sich eine Differenz der Lichtwerte einstellt, so wird die Brücke aus ihrer GleichgewichteStellung gebracht, wobei sich eine positive oder negative Potentialdifferenz über einen veränderlichen Widerstand VH2 und einen Widerstand H5 unmittelbar an dem Digital-Voltmeter BVH einstellt.
Die Helligkeit des Lichts und die Empfindlichkeit der Kontrollvorrichtung Bind so eingestellt, dad eine Potential« differenx von einem Millivolt von dem Digital-Voltmeter DVH als 1/1000 Teil eines Inch» dargestellt wird·
Ber Widerstand B5 und der Kondensator 02 bilden einen Sperrkreis gegenüber Störeinflüssen. Wenn das dem Heßvorgang unterworfene Band Abweichungen von der Kuli- bzw· Sollgröße hat, so zeigt die von dem Digital-Voltmeter BVH dargestellte Different bei einem Minueeignal eine gegenüber der Sollbreite kleinere Bandbreite und bei einem Plussignal eine gegenüber der Sollbreite größere Bandbreite an. Beispielsweise bedeutet ein Ausschlag des Digital-Voltmeters DVH von 0,4 mm, daß
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das Band eine seine ßollbreite üb 0t4 n übersteigende Breite hat. Vie durch die Pfeile 26 angegeben, wird ein etwaiges Korrekturmaß von des Bin&rkodeausgang der logischen Schaltung des Digital-Voltmeters DVM abgenommen.
Die Verwendung der fadenoptikelemente hat den Vorteil, daß keine Verstärker benötigt werden, um einwandfreie Meßaniieigewerte bei Schwankungen im Breitenmaß verwendet tu werden brauchen. Außerdem weisen diese Lichtleitelemente das sie umgebende Saumlicht weitestgehend zurück. Das Signal-Bauschverhältnis der Lichtleitelemente ist daher sehr groß.
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Claims (1)

  1. Ansprüche
    1.)Vorrichtung mir überwachung von Bandmaterial u.dgl., insbesondere zur laufenden Präzisionsmessung der Bandbreite und zur Fehlstellenprüfung, vor allem zur Feststellung von Kantenriesen u.dgl., dadurch gekennzeichnet, daß sie mindestens ein Lichtleitelement (13) zur übertragung des Lichtes einer Lichtquelle (11) auf den Kantenbereich des Bandes (14) und ein das Licht von diesem Lichtleitelement empfangendes korrespondierendes Lichtleitelement (16) sowie eine Torrichtung zur Bestimmung und Auswertung des empfangenen Lichtes aufweist.
    2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei an eine gemeinsame Lichtquelle (11) angeschlossene Lichtleitelemente (13) fur die Lichtübertragung zu den beiden gegenüberliegenden Bandkantenbereichen sowie zwei ihnen zugeordnete empfangende Lichtleitelemente (16) vorgesehen sind, die an eine lichtempfindliche Vorrichtung (17) angeschlossen sind.
    3« Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die an die gemeinsame Lichtquelle (11) angeschlossenen Lichtleitelemente (13) jeweils einen Sendekopf (9) od.dgl. aufweisen, wobei die Sendeköpfe im Abstand von den gegenüberliegenden Bandkanten angeordnet sind, daß die empfangenden Lichtleitelemente (16) mit den SendekSpfan gegenüberliegenden Empfangsköpfen (15) in einer solchen Anord-
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    nung versehen sind, daß das Bandmaterial (14) sich zwischen den Sende- und Sapfangskopf en befindet und einen Teil des abgestrahlten lichtes abdeckt, und daß das Bandmaterial und die Lichtleitelemente zirp Breitenmessung des Bandmaterials nach Maßgabe der Licht abdeckung gegeneinander bewegbar sind.
    4. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitelemente (13* 16) aus Bündeln von lichtleitenden Fäden od.dgl. bestehen. λ
    5· Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Lichtleitelemente (13, 16) aus einer unzusammenhängenden Fadenoptik bestehen.
    6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsköpfe (15) rechteckig ausgebildet sind und sich in einer Ebene befinden, die parallel zu der Ebene des durch die Überwachungseinrichtung hindurchlaufenden Bandmaterials liegt.
    7« Vorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung zur Bestimmung des empfangenen Lichtes ein Photometer (17) aufweist.
    8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Photometer (17) eine Digital-Able sung hat und die An-
    ' zeige ohne Verwendung von Verstärkern durch Empfang eines Direktsignals durch das auf eine Hull-Ausgleichsposition eingestellte Photometer erfolgt.
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    9· Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß eine Bückkopplungsechleife vorgesehen ist, wodurch die Photometeranzeige eine Eorrektursteuerung zum Schneiden und zur Breiteneineteilung des Bandmaterials bewirkt.
    10. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß in einem Kreis des Photometers (17) ein Oszillokop oder eine Kathodenstrahlröhre eingeschaltet ist.
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DE19702033219 1969-07-07 1970-07-04 Vorrichtung zur Überwachung von Bandmaterial u dgl. Annτ Liberty Sheet Metal Engineering Co Ltd., Bedford (Großbritannien) Pending DE2033219A1 (de)

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