DE2351868A1

DE2351868A1 - Verfahren und vorrichtung zum lokalen magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren materials

Info

Publication number: DE2351868A1
Application number: DE19732351868
Authority: DE
Inventors: Seigo Ando; Toshihiro Mori; Katsujiro Watanabe; Takeo Yamada
Original assignee: Nippon Kokan Ltd
Current assignee: JFE Engineering Corp
Priority date: 1972-10-16
Filing date: 1973-10-16
Publication date: 1974-05-02
Also published as: DE2351868B2; FR2203148A1; JPS4962156A; US3873912A; FR2203148B1; DE2351868C3; GB1438805A

Description

PATENTANWÄLTE ^: *

HENKEL—KERN —FEILER —HÄNZEL—MÜLLER

DR. PHIL. DIPL.-1NG. DR. RER. NAT. DIPL.-ING. DIPL.-ING.

0529802 HNKL D EDUARD-SCHMID-STRASSE 2 · ™™S S™T₈ «■«

München 90 EgSZSZZSS¹SXZa

Nippon Kokon Kabushiki Kaisha,
Tokio, Japan

ta OKT. 1973

VERFAHREN UND VORRICHTUNG ZUM LOKALEN MAGNETISIEREN EINES SICH BEWEGENDEN, MAGNETISIERBAREN /MTERIALS

Die Erfindung befrifff ein Verfahren und eine Vorrichtung zum lokalen Magnetssiersn eines sich bewegenden, magnetisterbaren Materials an einer Anzahl von auf gleiche Abstände verteilten und in Bewegungsrichtung des magnetischen Materials linear angeordneten Punkten.

Das übliche Verfahren zum Messen z.B. der Länge des preßgewalzten Abschnitts von Stahlblech während seiner Bewegung durch die Preßwaizenstraße besteht darin, das durchlaufende Stahlblech an einer Vielzahl von auf gleiche Abstände verteilten, in Laufrichtung des Stahlblechs linear angeordneten Punkten lokal zu magnetisieren, die Zahl der lokal magnetislerten Steifen; zu zählen und die gezählte Anzahl der magne- , tisierten Stellen in die Länge des preßgewalzten Abschnitts des Stahlblechs umzuwandeln bzw. umzurechnen.

Ein bekanntes Verfahren zum lokalen Magnetisieren von durchlaufendem rnagnetisierbarem Material besteht in der Einspeisung eines Wechselstroms in eine Magnetisierspule,

Mü/Re /2

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die z.B. dicht an dem dem Preßwalzvorgang unterzogenen Stahlblech angeordnet ist. Bei diesem Verfahren ist die Magnetisierspule mit einer Wechselstromquelle über einen zugeordneten Schalter verbunden, wobei der Schalter ausgeschaltet wird, wenn der Wechselstrom auf einen Pegel gleich Null abfällt. Hierbei wird durch den Wechselstrom ein Magnetfluß von mehr als einer Periodendauer erzeugt. Durch den so erzeugten Magnetfluß wird das Stahlblech bzw. die Stahlplatte lokal magnetisiert. Für die Benutzung der lokal magnetisierten Stellen zur Messung der preßgewalzten Länge des Stahlblechs ist es jedoch erforderlich, daß die magnetische Polarität der magnetisierten Stellen sowie die Stärke der Magnetisierung in Abhängigkeit von der Phase des die Abschaltbetätigung des Schalters bewirkenden Wechselstroms gesteuert wird. Zu diesem Zweck wird ein Schaltregler für die für den Abschal tvorgang des Schalters erforderliche Phasensteuerung verwendet. Eine genaue Phasenregelung ist jedoch schwierig zu erreichen, so daß sich Fehler ergeben. Da außerdem das Stahlblech die Preßwalzenstraße mit vergleichsweise hohen, unterschiedlichen Geschwindigkeiten durchläuft, muß die durch den vorgenannten Schaltregler bewirkte Steuerung der Phase des den Abschal tvorgang bewirkenden Wechselstroms entsprechend den sich ändernden Durchlaufgeschwindigkeiten des Stahlblechs innerhalb höchstens einer Halbperiode erfolgen. Ein für diesen Zweck benutzter Schaltregler ist daher unweigerlich kompliziert aufgebaut und mithin feuer. Aus der Magnetisierung durch einen Wechselstrom und die erforderliche Einspeisung einer großen elektrischen Energiemenge in die Magnetisierspule ergibt sich der weitere Nachfeil, daß die Magnetisierspule aus einem dicken Draht gewickelt werden muß und eine lokal magnetisierte Stelle auf dem Stahlblech zwangsläufig unzulässig groß wird, wodurch die genaue Messung der Länge des preßgewalzten Abschnitts des Stahlblechs erschwert wird.

Der Erfindung liegt daher in erster Linie die Aufgabe zugrunde,, ein Verfahren zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials sowie eine kosfensparende, einfach aufgebaute Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die nur eine Stromquelle mit vergleichsweise niedriger Kapazi-

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tat erfordert und welche das durchlaufende magnetische Material stets an einem kleinen Fleck zu magnetisieren vermag, so daß eine sehr genaue Messung z.B. der preßgewalzten Länge von Stahlblech möglich wird.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren zum lokalen Magnetisieren eines magnetischen Materials, das sich im allgemeinen langsamer als es einer vorgeschriebenen Grenzgeschwindigkeit entspricht bewegt, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß eine Magnetisierspule an der Seite des durchlaufenden magnetischen Materials angeordnet wird und daß in einem vorgeschriebenen Intervall ein Stromimpuls konstanter Dauer durch die Magnetisierspule geschickt wird.

In weiterer Ausgestaltung wird mit der Erfindung ein Verfahren zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials geschaffen, bei dem eine Spule zum lokalen Magnetisieren des durchlaufenden magnetisierbaren Materials und mindestens ein Detektor zur Feststellung der lokal magnetisierten Stellen in Bewegungsrichtung des Materials linear in einem vorbestimmten Abstand voneinander an der Seite dieses magnetisierbaren Materials angeordnet werden, die Magnetisierspule mit einem impulsförmigen Strom einer vorgegebenen Periode beschickt wird, aus einem von dem die lokal magnetisierten Stellen feststellenden Detektor gelieferten Meßsignal ein Signal gewonnen wird, welches die Geschwindigkeit des durchlaufenden magnetischen Materials angibt, und die Zeitdauer des impulsförmigen Stroms durch das abgenommene Signal gesteuert wird, so daß die lokale magnetisierte Stelle unabhängig von der Durch I auf geschwindigkeit des magnetischen Materials eine feste Länge längs dieses Materials besitzt. ..

Zur Durchführung dieses Verfahrens wird mit der Erfindung eine Vorrichtung zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials geschaffen, die gekennzeichnet ist durch eine neben dem durchlaufenden Stahlblech angeordnete Magnetisierspule und eine Vorrichtung, welche die Magnetisierspule in einem vorbestimmten Intervall mit einem Impulsstrom einer festgelegten Zeitdauer beschickt.

/4

In weiterer Ausgestaltung bezieht sich die Erfindung auf eine Vorrichtung zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials, die gekennzeichnet ist durch eine Magnetisierspule zur Erzeugung einer lokal magnetisierten Stelle auf dem sich bewegenden, magnetisierbaren Material und mindestens einem Detektor insbesondere einer Meßspule zur Feststellung der magnetisierten Stelle, wobei die Magnetisierspule und der Detektor in einem vorbestimmten linearen Abstand voneinander in Laufrichtung des Materials an dessen einer Seite angeordnet sind, durch eine Vorrichtung zur Speisung der Magnetisierspule mit einem Stromimpuls mit vorbestimmter Wiederholungsperiode, durch eine Abtastvorrichtung zum Herausgreifen eines die Geschwindigkeit des sich bewegenden, magnetischen Materials angebenden Signals aus einem vom Magnetpunkt-Detektor gelieferten Meßsignal und durch eine Steuervorrichtung zur Steuerung der Zeitdauer des Stromimpulses m Abhängigkeit von dem abgetasteten Signal derart, daß diese Zeitdauer der Geschwindigkeit des sich bewegenden, magnetisierbaren Materials, z.B. eines Stahlblechs, umgekehrt proportional wird.

Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung an Hand der beigefügten Zeichnung näher erläute t. Es zeigen:

Fig. J eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zum

lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetischen Materials nach dem erfindungsgemäßen Verfahren,

Fig. 2A und 2B Wellenformen von Signalen zur Verdeutlichung der Arbeits

weise der Vorrichtung gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer abgewandelten AusfUhrungs-

form der erfindungsgemäßen Vorrichtung,

Fig,. 4A, 4B, 4C, 4D und Wellenformen von Signalen, die an verschiedenen Ab-4E schnitten der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 auf

treten,

_ 409818/0874 . /⁵

Fig. 5A₇ 5B, und 5C Wellenformen von Signalen zur Veranschaulichtung

der Arbeitsweise des Korrektur-Spannungsgeneratorabschnitts gemäß Fig; 3,

Fig. 6A, 6B, 6C und 6D Wellenformen von Signalen zur Veranschaulichung

der Arbeitsweise einer Vorrichtung mit der Schaltungsanordnung gemäß Fig. 3 und

. Fig. 7 ein Blockschaltbild einer noch weiter abgewandelten

Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung.

Gemäß Fig. 1 bewegt sich ein Prüfkörper 1 aus magnetischem Material, z.B. Stahlblech, mit einer festen ..Geschwindigkeit in Richtung des in Fig. 1 eingezeichneten Pfeils. Ein dicht an einer Seite des Stahlblechs 1 angeordneter U-förmiger Kern 2 ist mit einer Magnetisierspule 3 bewickelt. Beide Enden der Magnetisierspule 3 sind über eine Schaltvorrichtung 4 mit einer Gleichstromquelle 5 der angedeuteten Polarität verbunden. Die Betätigung der Schaltvorrichtung 4 wird durch ein Steuersignal gesteuert, das durch einen Schaltregler 6 geliefert wird. Wenn die Schaltvorrichtung 4 z.B. aus einem Transistorschalter besteht,· kann der Schaltregler 6 aus einem astabilen Multivibrator bestehen, welcher die Basis des den Transistorschalter 4 bildenden Transistors mit einem Signal zum Durchschalten oder Sperren - dieses Transistors beschickt. In Parallelschaltung zu beiden Enden der Magnetisierspule 3 liegt eine Reihenschaltung aus einem Widerstand 7 und einer Diode 8, die gegenüber der Stromquelle 5 entgegengesetzte Polarität aufweist.

Wenn der Schaltregler 6 bei einer Vorrichtung der vorstehend umrissenen Art betätigt wird, um den Schafter 4 zu schließen und ihn danach sofort wieder zu öffnen, wird ein Stromimpuls mit der in Fig. 2B dargestellten Wellenform von der Gleichspannungsqueile 5 her an die Magnetisierspule 3 angelegt. Ein durch diesen Stromimpuls in der Spule 3 erzeugter, impulsförmiger Magnetfluß bewirkt, daß der in der

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Nähe des Kerns 2 befindliche Abschnitt des Stahlblechs 1 selbst in der Form eines Impulses gemäß Fig. 2A magnetisiert wird. Hierdurch wird das Stahlblech 1 lokal, d.h. stellenweise in einem Ausmaß magnetisiert, das von der Güte und der Dicke des magnetischen Materials, dem Abstand zwischen der Spule 3 und dem Stahlblech 1 sowie der Größe des die Magnetisierspule 3 durchlaufenden Stromimpulses abhängt. Wenn der Schalter 4 durch den Schaltregler 6 geöffnet wird, entsteht an beiden Enden der Magnetisierspule 3 infolge ihrer Induktivität eine elektromotorische Gegenkraft, und infolgedessen fließt ein in Fig. 2B in gestrichelten Linien angedeuteter Übergangsstrom über beide Enden der Magnetisierspule 3. Bei der Magnetisiervorrichtung gemäß Fig. 1 wird dieser Übergangsstrom jedoch durch den Widerstand 7 und die Diode 8 unterdrückt. Infolgedessen wird ein in Fig. 2B in ausgezogenen Linien dargestellter, scharfer Stromimpuls an die Magnetisierspule 3 angelegt. Wenn daher der Schalter 4 durch den Schaltregler 6 derart angesteuert wird, daß er unter den Bedingungen, unter denen das Stahlblech 1 angenommenerweise mit fester Geschwindigkeit durchläuft, in gleichen Intervallen während einer vorbestimmten Zeitspanne betätigt wird, wird das Stahlblech 1 an auf gleiche Abstände verteilten Stellen jeweils über eine feste Länge hinweg lokal magnetisiert.

Tatsächlich läuft das als Prüfling dienende Stahlblech 1 jedoch mit stark schwankenden Geschwindigkeiten durch die Preßwalzenstraße, wodurch die Länge der Lokal magnetisierten Stellen auf dem Prüfling in Abhängigkeit von seiner Durchlaufgeschwindigkeit variiert. Dieser Umstand führt zu einer Verschiebung des Mittelpunkts der lokal magnetisierten Stellen, was zu Fehlern bei der Messung der preßgewalzten Länge des Prüflings an Hand dieser lokal magnetisierten Stellen führen würde.

Im folgenden ist nunmehr die Art und Weise beschrieben, auf welche ein Magnetfluß in lokal magnetisierten Punkten bzw. Stellen auf dem durchlaufenden Stahlblech Ϊ verteilt ist. Wenn ν (m/sec.) die Geschwindigkeit des durchlaufenden Stahlblechs 1 undT(sec.) die Zeitdauer des magnetfsterenden Stromimpulses an-

,4098 18/0874

geben, kann die Strecke d (m), welche das Stahlblech 1 während des Stromflusses durch die Magnetisierspule 3 durchläuft, durch folgende Gleichung ausgedrückt werden:

(1)

Wenn nämlich ein Prüfling in Form eines Stahlblechs 1, das sich mit der Geschwindigkeit von ν (m/sec.) bewegt, bei auf (see.) festgelegter Zeitdauer des Stromimpulses lokal magnetisiert wird, kann angenommen v/erden, daß sich der Prüfling gemäß obiger Gleichung (1) dabei über eine Strecke d (m) bewegt hat. Infolgedessen vergrößert sich die Längsausdehnung des magnetisierten Punkts auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 über dessen Länge hinweg gemäß obiger Gleichung 0) um d (m) gegenüber der Ausdehnung, die sich ergibt, wenn das Stahlblech 1 im Stillstand magnetisiert wird. Die vergrößerte Länge h des magnetisierten Punkts auf dem sich bewegenden Stahlblech 1 läßt sich durch folgende Gleichung ausdrücken:

- Δ h =d = ν T (m). (2)

Wenn mit h, (m) die Länge der magnetisierten Stelle bezeichnet wird, die auf dem Stahlblech 1 bei dessen Stillstand ausgebildet wird, läßt sich die Länge der magnetisierten Stelle h_(m), die auf.dem Stahlblech während seines Durchlaufs durch die Preßwalzenstraße erzeugt wird, durch folgende Gleichung ausdrücken:

h₂ = h_] +Äh4j+v X(m) (3)

Wenn weiterhin der genaue Punkt der halben Länge der magnetisierten Steile mit h_(m) bezeichnet wird, enthält man aus obiger Gleichung (3) die genaue halbe Länge h-.« (m) wie folgt:

403818/0 87 4 · . ■ /⁸

Die genaue halbe Länge h.-, (m) der magnetisierten Stelle auf dem stillstehenden Stahlblech 1 läßt sich somit durch folgende Gleichung ausdrücken:

^hl
^hOl ⁼ T ^=(m) '· ⁽⁵⁾

Ersichtlicherweise besitzt die Länge h-.^ (m) auf dem stillstehenden Stahlblech 1 eine Konstante_/ welche durch die Formen der Magnetisierspule und des Kerns bestimmt wird, und zwar unabhängig von der Zeitspanne, während welcher Strom durch die Magnetisierspule geschickt wird. Infolgedessen können Schwankungen der Länge der magnetfsierten Stelle auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 durch eine Vergrößerung von h gemäß obiger Gleichung (2) angezeigt werden. Die Abweichungen χ (m), die bei der Messung des preßgewalzten Längenstücks des Stahlblechs 1 infolge der Längenänderungen der magnetisierten Stellen auftreten, lassen sich bei der Feststellung des Mittelpunkts jeder magnetisierten Stelle infolge der Änderungen bestimmen, welche bezüglich der genauen halben Länge h^m) der .magnetisierten Stelle eintreten. An Hand der obigen Gleichungen (4) und (5) lassen sich diese Abweichungen wie folgt bestimmen: *

Um mithin jegliche Verschiebung bzw. Abweichung χ (m) des Mittelpunkts der magnetisierten Stelle infolge von Änderungen der Länge der magnetisierten Stelle ' könnte es als zweckmäßig angesehen werden, die genaue halbe Länge h.-.« (m) des magnetisierten Punkts auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 und die genaue halbe Länge h^. (m) der magnetisierten Stelle auf dem stillstehenden Stahlblech 1 miteinander in Beziehung zu setzen. Die Länge h, (m) der magnetisierten Stelle auf dem stillstehenden Stahlblech 1 wird jedoch durch die Formen der Magnetisierspule und des Kerns bestimmt, während die Länge h- (m) der magnetisierten Stelle auf dem sich bewegenden Stahlblech 1 notwendigerweise größer wird als wenn sich das Stahlblech 1 in Stillstand befindet. Aus diesem Grund ist es unmög-

zu eliminieren, / *

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Hch, die genaue halbe Länge h~.~ (m) der magnetisierten Stelle auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 und die genaue halbe Länge h~. (m) der magnetisierten Stelle auf dem stillstehenden Stahlblech 1 miteinander abzugleichen. Wenn jedoch die Länge Fu (m) der magnetisierten Stelle auf dem sich bewegenden Stahlblech 1 festgelegt und gleich der Länge h. (m) der gleichen Stelle auf dem stillstehenden Stahlblech 1 angeglichen werden könnte, könnten die Meßfehler bei der Bestimmung der preßgewalzteh Länge des Stahlblechs 1 ausgeschaltet werden. Wenn nämlich die Länge der magnetisierten Stelle auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 innerhalb vorbestimmter Toleranzen festgelegt und eine Kompensation für diese Toleranzen vorgenommen werden würde, könnte der Meßfehler bei der Bestimmung der preßgewalzten Länge des Stahlblechs 1 völlig ausgeschaltet werden.

Im folgenden ist nunmehr das Verfahren zur Festlegung der Länge der magnetisierten Stelle auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 innerhalb einer vorbestimmten Toleranz beschrieben. Aus den Gleichungen (2) und (6) geht hervor./ daß dieses Verfahren dadurch durchgeführt werden kann, daß die Breitey(sec.) des magnetisierenden Stromimpulses der Geschwindigkeit ν (m/sec.) des sich bewegenden Stahlblechs 1 umgekehrt proportional gemacht und die VergrößerungZIh (m) in der Länge der magrietisierten Stelle auf dem sich bewegenden Stahlblech 1 festgelegt wird.

Wenn die Zeitdauert (see.) des magnetisierenden Stromimpulses der Geschwindigkeit ν (m/sec.) des sich bewegenden Stahlblechs umgekehrt proportional festgelegt und die Verhältniskonstante dieser beiden Faktoren mit einem vorgegebenen Wert k gewählt wird, läßt sich die Vergrößerung dh (m) in der Länge der magnetisierten Stelle an Hand obiger Gleichung (2) wie folgt ausdrücken:

(7)

Infolgedessen lassen sich die Länge h_ (m) der magnetisierten Stelle auf .dem durch laufenden Stahlblech 1 sowie die Verschiebung χ (m) des Mittelpunkts der magneti sierten Stelle an Hand der Gleichungen (3) und (6) wie folgt ausdrücken:

/10 ,4098 18/0874 ·

h. + L h = h_] + k (m)

(8)

Die vorstehenden Gleichungen zeigen, daß die Verschiebung des Mittelpunkts der magnetisierten Stelle durch Festlegung der Länge der magnetisierten Stelle auf dem sich bewegenden Stahlblech 1 innerhalb fester Grenzen begrenzt werden kann.

Im folgenden ist nunmehr an Hand von Fig. 3 eine Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung beschrieben, mit deren Hilfe unabhängig von der Geschwindigkeit der sich bewegenden Stahlplatte 1 nach dem vorgenannten Prinzip eine magnetisierte Stelle mit fester Länge auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 ausgebildet werden kann. Die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Teile gemäß Fig. 3 sind mit den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. An der Seite des sich in Pfeil richtung bewegenden Stahlblechs 1 ist in einem vorbestimmten Abstand von

z.B. 1 m von der zugeordneten Magnetisierspule 3 eine Spule 11 angeordnet, die auf einen Kern 12 gewickelt ist und zur Bestimmung der Position der magnetisierten Stellen dient. An Stelle der Meßspule 11 können auch andere magnetisch empfindliche Vorrichtungen, etwa eine SMD-Vorrichtung, ein Lochelement und dergleichen angewandt werden.

Ein durch die Meßspule Il erzeugtes Meßsignal wird durch einen Verstärker 13 verstärkt und gelangt auf einen Signalformer 14. Das Ausgangssignal vom Verstärker 13 besitzt gemäß Fig. 4 A für jede magnetisierte Stelle einen Sinuswellenzyklus, Der Signalformer 14 kann beispielsweise einen Schmitt-Trigger zur Gewinnung eines Rechtecksignals nach Fig. 4B, eine Klipperschaltung zum Herausgreifen der negativen Signalimpulse aus dem Ausgangssignal der Differenzierschaltung sowie einen Inverter aufweisen. Das Ausgangssimpulssignal des Signal formers 14 (Fig. 4B) wird an einem praktisch dem Nulldurchgang der Sinuswelle gemäß

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Fig. 4A entsprechenden Punkt erzeugt und einem Impulssignalgenerator 15 zugeführt/ derein monostabiler Multivibrator sein kann. Dieser Impulsgenerator 15 liefert dabei bei Eintreffen des Meßsignals gemäß Fig. 4A den Signalimpuls fester Zeitdauer gemäß Fig. 4E.

Der Signal impuls wird durch einen Integrator 16 integriert, dessen Ausgangssignal auf eine Klipperschaltung 17 gelangt. Die dabei gebildete Spannung, deren unter einem vorgeschriebenen Wert liegender Pegel durch die Klipperschaltung abgeschnitten wurde, wird als Vorspannung der Basis eines Transistors 20 in einem monostabilen Multivibrator 18 aufgeprägt. Dieser monostabile Multivibrator 18 besteht aus zwei Transistoren 19 und 20, dessen Zeitkonstante in bekannter Weise durch einen mit der Basis des Transistors 20 verbundenen Widerstand 21 und einen Kondensator 22 bestimmt ist. Ein Ausgangssignal des monostabilen Multivibrators 18 wird vom Kollektor des Transistors 20 an die Schaltvorrichtung 4 angelegt. Ein Teil eines Ausgangssignal vom Signal impulsgenerator 15 wird zu einer aus einem Kondensator 23 und einem Widerstand 24 bestehenden Differenzierschaltung geleitet. Nur die negative Komponente des differenzierten Ausgangsimpulses der Differenzierschaltung gelangt über eine Diode 25 an den Kollektor des Transistors 19. Ein Startimpulsgenerator 27 ist über einen Schalter 26 an die eine Seite des Kondensators 23 angeschlossen.

Ein über den Schalter 26 durch den Startimpulsgenerator 27 erzeugter Statfimpuls gelangt auf die aus dem Kondensator 23 und dem Widerstand 24 bestehende Differenzierschaltung. Von den bei Eingang des Startimpulses in der Differenzierschaltung erzeugten positiven und negativen -- Impulsen wird der negative Impuls über die Diode 25 dem nonostabilen Multivibrator 18 aufgeprägt, und vom Kollektor :. des Transistors 20 wird ein Schaltsteuerimpuls zur Schaltvorrichtung 4 geleitet. Hierdurch wird die Schaltvorrichtung eine vorbestimmte Zeitspanne lang betätigt, um einen Stromimpuls in die Magnetisierspule 3 einzuleiten, wodurch die Stahlplatte bzw. das Stahlblech 1 über eine vorbestimmte Länge hinweg lokal magnetisiert wird. Diese magnetisierte Stelle bewegt sich zusammen mit dem Stahl-

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blech 1 am Magnetpunktdetektor 11 vorbei. Dabei wird durch die Spule des Detektors 11 ein elektrisches Signal erzeugt, dessen Größe der Größe des Restmagnetflusses des Magnetpunkts und der Schnittgeschwindigkeit der Spule 11 mit dem Magnetfluß proportional ist. Das auf diese Weise erzeugte elektrische Signal wird, wie erwähnt, verstärkt und geformt, um in einen Signal impuls umgewandelt zu werden. Dieser Signalimpuls gelangt vom Signal impulsgenerator 18 zur Schaltvorrichtung 4. Wenn die durch den vorhergehenden Startimpuls auf dem sich bewegenden Stahlblech 1 gebildete magnetisierte Stelle den Magnetpunktdetektor 11 erreicht, wird durch den folgenden Startimpuls eine neu magnetisierte Stelle auf dem Stahlblech erzeugt. Wenn sich das Stahlblech 1 mit fester Geschwindigkeit bewegt und die Wiederholungsfrequenz bzw. Dichte der dem Integrator 16 pro Zeiteinheit eingespeisten Impulse festgelegt ist,, bleibt auch die über die Klipperschaltung 17 der Basis des Transistors 20 aufgeprägte Spannung unverändert. Wenn der Startimpulsgenerator 27 unter den vorgenannten Bedingungen einen Startimpuls erzeugt, werden die magnetisierten Stellen automatisch in gleichen Abständen auf dem Stahlblech 1 ausgebildet, vorausgesetzt, daß sich das Stahlblech mit fester Geschwindigkeit bewegt.

Wenn die Strecke D. (m) zwischen der Magnetisierspule 3 und der Meßspule 11 mit der Zahl N von Ausgangsimpulsen, die während einer bestimmten Zeitspanne durch den Signal impulsgenerator 15 erzeugt wurden, multipliziert wird, kann die preßgewalzte Länge 1 (m) des an der Meßspule während dieser Zeitspanne vorbeilaufenden Stahlblechs 1 wie folgt gemessen werden:

Bei der Ausführungsform gemäß Fig. 3 zählt ein Impulszähler 30 die Zahl N der durch den Signalimpulsgenerator 15 erzeugten Impulse. Der Abstand zwischen der Magnetisierspule 3 und der Meßspule 11 wird in einem Rechner 31 mit der gezählten Impulszahl multipliziert. Das Ergebnis entspricht der preßgewalzten Länge 1 (m) des Stahlblechs 1. Ein entsprechendes Signal wird zur Anzeige einer Anzeigevorrichtung 32 eingespeist.

_ 409818/0874 /¹³

In der Praxis ändert sich jedoch die Länge Fu (m) der magnetisierten Stelle auf der sich bewegenden Stahlplatte bzw. dem Stahlblech 1 in Abhängigkeit von dessen Geschwindigkeit, woraus sich Änderungen in der genauen halben Länge h_.« (m) der magnetisierten Stelle und der Strecke D (m) zwischen zwei benachbarten magnetisierten Stellen ergeben. Der Absfand D. zwischen der Magnetisi erspul e 3 und der Meßspule 11 für den Magnetpunkt beinhaltet infolgedessen eine kleine Differenz x' (m) gegenüber der tafsächlich gemessenen Strecke D„ (m) zwischen zwei benachbarten magnetisierten Stellen auf dem durchlaufenden Stahlblech 1. Dieser Unterschied x' (m) ergibt sich aus Änderungen der genauen halben Länge h-~ (m) der magnetisierten Stelle und entspricht der Verschiebung χ (m) des Mittelpunkts der magnetisierten Stelle auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 infolge von Änderungen in der genauen halben Länge h^.« (m) der magnetisierten Stelle. Der Unterschied x' (m) zwischen D, und D„ läßt sich daher durch folgende Gleichung ausdrücken:,

(10)

Ein Fehlerverhältnis Z und ein Fehler Y bei der Messung der preßgewalzten Länge des durchlaufenden Stahlblechs 1 lassen sich somit durch folgende Gleichungen ausdrücken:

L ^Dl ~^D1 " ^Dl

OD

Y = Nx' = Nx (m)

In diesem Fall läßt sich die Wiederholungsperiode T (see.) der Ausgangsimpulse vom Signal impulsgenerator 15 wie folgt ausdrucken:

Wenn ein Ausgangssignalimpuls vom Signal impulsgenerator 15 an den Integrator 16 angelegt wird, welcher eine Spannung zur Berichtigung bzw. Korrektur der

. 409818/0874, > . ,.,

r' /14

Zeitdauer des Magnetisier-Stromimpulses erzeugt, wird eine Gleichspannung erhal ten, deren Wert der Frequenz l/T (Hz) eines empfangenen Signal impulses entspricht.

Wenn sich das Stahlblech bzw. die Stahlplatte 1 mit einer Geschwindigkeit bewegt, die während einer Zeitspanne von einem Zeitpunkt O bis zu einem Zeitpunkt t langsam vergrößert, besitzen die durch den Signal impulsgenerator 15 erzeugten Ausgangsimpulse eine sich gemäß Fig.5A allmählich verkleinernde Periode. Wenn diese Signal impulse durch den Integrator 16 integriert werden, wird gemäß Fig. 5B eine Impulsdichte bzw. Spannung E erhalten, welche der Bewegungsgeschwindigkeit des Stahlblechs 1 proportional ist. Von der Ausgangsspannung E des Integrators 16 wird eine Komponente, die unterhalb der vorher in der Klipperschaltung eingestellten Spannung E liegt, abgeschnitten, um die Ausgangsspannung E gemäß Fig. 5C zu erhalten. Die Klipperschaltung 17 dient dazu, die Steuerung der Zeitbreite von unnötigen Impulsen zu vermeiden, wenn sich das Stahlblech 1 mit niedriger Geschwindigkeit bewegt.

Wird eine auf die vorstehend beschriebene V/eise erhaltene Korrekturspannung an die Basis des Transistors 20 angelegt, so wird der in einem Zeitkonstantenkreis liegende Kondensator 22 mit einer Spannung aufgeladen, die mit der Größe der Korrekturspannung variiert. Dies bedeutet, daß die dem Kondensator 22 aufgeprägte Spannung um so niedriger ist, je höher die Laufgeschwindigkeit des Stahlblechs 1 ist. Infolgedessen wird die Zeitdauer eines Ausgangsimpulses vom monostabil en Multivibrator 18 um den gleichen Betrag verkürzt, so daß die Zeitdauer I (see.) des durch die Magnetisi erspul e 3 fließenden magnetisierenden Stromimpulses der Geschwindigkeit ν (m/sec.) des durchlaufenden Stahlblechs 1 umgekehrt proportional wird.

Wenn k eine Verhältniskonstante zur Bestimmung des vorgenannten umgekehrt proportionalen Verhältnisses bezeichnet, kann eine Vergrößerung Δ h (m) in der Länge der magnetisierten Stelle an Hand der Gleichung (7) als k (m) angegeben werden. Die Länge h_ (m) der auf dem durchlaufenden Stahlblech 1 ausge-

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bildeten magnetisierten Stelle und die Verschiebung χ (m) des Mittelpunkts der magnetisierten Stelle werden an Hand von Gleichung (8) auf (h. + k) und (k/2) festgelegt. Infolgedessen wird auch der Istwert der Strecke D (m) zwischen zwei benachbarten magnetisierten Stellen auf (D₁ + k ) festgelegt, wie dies aus Gleichung (10) hervorgeht. Wenn D. (m) den Abstand zwischen der Magnet!· sierspule 3 und der Meßspule Π für die magnetisierte Stelle bezeichnet, wird die genannte Strecke D« (m) zwischen zwei magnetisierten Stellen gleich dem Abstand D.. Auf diese Weise werden der vorher genannte Unterschied bzw. die Differenz x' zwischen den beiden Strecken D, und D« sowie das Fehlerverhältnis Z und der Fehler Y gemäß Gleichung (11) unterdrückt, wodurch die preßgewalzte Länge 1

(m) des durchlaufenden Stahlblechs 1 gemäß Gleichung (9) genau gemessen werden

kann. . *' ·

Die Fig. 6A bis 6D zeigen Signale, die an verschiedenen Abschnitten der Ausführungsform gemäß Fig. 3 zur Berichtigung der Zeitdauer des magnetisierenden

Stromimpulses erzeugt werden. Fig. 6A ist eine grafische Darstellung des Verhältnisses der Betriebszeit und der Geschwindigkeit der beispielsweise eine Preßwalzenstraße durchlaufenden Stahlplatte bzw. des Stahlblechs 1. Wie aus Fig. 6A hervorgeht, ist die Preßwalzenstraßen-Geschwindigkeit ν (m/sec.) der Stahlplatte 1 während der Betniebszeit Änderungen unterworfen. Wenn die Stahlplatte bzw. das Stahlblech 1 die Preßwalzenstraße mit diesen sich ändernden Geschwindigkeiten gemäß Fig. 6A durchläuft, ändert sich auch die Frequenz der vom Signalimpulsgenerator 15 erzeugten Impulse (Fig. 6B), während sich die Ausgangsspannung des Integrators 16 gemäß Fig. 6C in ihrem Wert ändert. Wird daher die Klipperschaltung 17 nicht verwendet, so weist der die Magnetisierspule 3 durchfließende Magnetisierstrom gemäß Fig. 6D eine Zeitdauer auf, welche der Geschwindigkeit der sich bewegenden Stahlplatte 1 umgekehrt proportional ist. Wie aus Gleichung (2) hervorgeht, zeigt die Länge der magnetisierten Stelle auf der durchlaufenden Stahlplatte bzw. dem Stahlblech 1 eine Vergrößerung d h, welche der Geschwindigkeit ν der Stahlplatte und der Zeitdauer L des Magnetisierstromimpuises proportional ist. Zur Festlegung der Vergrößerung Δ-h wird daher zum lokalen Magnetisieren bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung die Zeitdauer des Magnetisierstromimpuises umge-

_. 409818/0874 /16

kehrt proportional zur Preßwalzenstraßen-Geschwindigkeit der Stahlplatte 1 festgelegt.

Fig. 7 zeigt ein Schaltbild einer abgewandelten Vorrichtung zum lokalen Magnetisieren von sich bewegendem, magnetislerbarem Material. Bei dieser abgewandelten Ausführungsform sind zwei Magnetpunkt-Meßspulen Π und lla in Bewegungsrichtung des Stahlblechs 1 an dessen Seite in einem bestimmten linearen Abstand voneinander angeordnet. Vorzugsweise wird der Abstand zwischen den beiden Meßspulen Π und 11a so gewählt, daß die Meßspulen von der Auswirkung der Änderungen der Bewegungsgeschwindigkeit des Stahlblechs 1 unbeeinflußt sind, d.h. die Meßspulen werden in einem Abstand von z.B. 10 bis 100 mm angeordnet. Der in der Meßspule lla erzeugte Wechselstrom wifd durch einen Verstärker 13a verstärkt und einem Signalformer 14a eingespeist, der in seinem Aufbau dem vorher erwähnten Signalformer 14 entspricht. Dieser Signalformer 14a steuert mit einem Signalimpuls (Fig. 4D) einen Impulsgenerator 15a, der entsprechend dem eingangssei ti gen Impuls einen Ausgangsimpuls gemäß Fig. 4E liefert. Die beiden Ausgangs impulse der beiden Signalimpulsgeneratoren 15 und 15a werden an die Stell- bzw. Durchschaltklemme einer Flip-Flop-Schaltung 33 bzw. an deren Rückstell klemme angelegt.

Wenn bei der vorstehend beschriebenen Anordnung ein Schalter 26 geschlossen wird, gelangt ein Startimpuls vom Startimpulsgenerator 27 an die Schaltvorrichtung 4 und schaltet diese für eine bestimmte Zeitspanne durch. Während dieser Durchschal tzeit wird von der Gleichstromquelle 5 ein Magnetisierimpuls an die Magnetisierspule 3 geliefert. Die durch den Magnetisierimpuls auf dem durchlaufenden Stahlblech erzeugte magnetisierte Stelle läuft mit dem Stahlblech zunächst zur ersten bzw. vorderen Meßspule 11, weiche in Abhängigkeit von dieser magnetisierten Stelle ein Signal erzeugt. Bei Empfang des Meßsignals liefert der Signalimpulsgenerator 15 einen Signalimpuls an die Stell- bzw. Durchschaltklemme des Flip-Flops 33, welches daraufhin durchschaltet und ein Betätigungssignal an die Schaltvorrichtung 4 liefert. Wenn die durch den Startimpuls auf dem Stahlblech gebildete magnetisierte Stelle bei der Weiterbewegung des Stahlblechs zur zweiten

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bzw. hinteren Meßspule 1 Ια gelangt, erzeugt letztere ein Meßsignal. Bei Empfang dieses Meßsignals liefert der Signalimpulsgenerator 15a zum Rückstellen des Flip-Flops 33 einen Impuls an die Rückstell klemme R, wodurch das Ausgangssignal vom Flip-Flop 33 unterdrückt und die Schaltvorrichtung 4 unwirksam wird. Die Schaltvorrichtung 4 wird nämlich nur dann betätigt, wenn das Flip-Flop 33 durchschaltet, um den Magnetisierstromimpuls durch die Magnetisierspule 3 fließen zu lassen. Wenn daher der Abstand zwischen den beiden Meßspulen Π und Πα festgelegt ist, wird die Stell- bzw. Durchschaltperiode des Flip-Flops 33 in umgekehrt proportionalem Verhältnis zur Geschwindigkeit deF durchlaufenden Stahlplatte bzw. des Stahlblechs 1 verkürzt. Je höher die Geschwindigkeit der sich bewegenden Stahlplatte 1 ist, um so kurzer ist infolgedessen die Zeitdauer des Magnetisierstromimpulses.

Wenn zudem der Abstand zwischen beiden Meßspulen 11- und 11a auf h. (m) z.B. gleich der Länge der vorgesehenen magnetisierten Stelle auf einem stillstehenden Stahlblech bzw. einer Stahlplatte gewählt wird, wird der Magnetisierstromimpuls abgeschaltet, wenn sich die Stahlplatte 1 über die Strecke h. (m) . bewegt. Infolgedessen weist der auf der durchlaufenden Stahlplatte ausgebildete magnetisierte Fleck eine feste Länge von 2h.. (m) auf, und zwar unabhängig von der Geschwindigkeit des Stahlblechs bzw. der Stahlplatte 1. Die mit h. (m) bezeichnete genaue halbe Länge der magnetisierten Stelle sowie der Abstand D_ zwischen zwei benachbarten magnetisierten Stellen werden daher auf D. + h₁ (m) ' festgelegt. Wenn somit ein Abstand zwischen der Magnetisierspule 3 und der Magnetisierpunkt-Meßspule 11 auf D. - h. (m) eingestellt wird, so ist der Abstand D« zwischen zwei benachbarten magnetisierten Flecken bzw. Stellen gleich D.«. Hierdurch wird die Verschiebung x' des Mittelpunkts der Länge der magnetisierten Steife völlig aufgehoben. Infolgedessen werden auch das Fehlerverhältnis Z und der Fehler Y bei der Messung der preßgewalzten Länge des Stahlblechs 1 beseitigt, so daß diese Messung sehr genau durchgeführt werden kann.

In der vorstehenden Beschreibung ist die Erfindung in Anwendung auf die Messung

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der preßgewalzten Länge von Stahlblech bzw. Stahl plattenmaterial beschrieben. Die erfindungsgemäße Vorrichtung, welche die Position einer magnetisierten
Stelle genau anzugeben vermag, ist aber auch für die genaue Feststellung eines beliebigen Punkts auf dem eine Preßwalzenstraße durchlaufenden Stahlplattenmaterial verwendbar. ·

Die Vorrichtung läßt sich ersichtlicherweise auch als genauer Geschwindigkeitsmesser für durchlaufende Stahl platten verwenden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE

1. j Verfahren zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magne-

tisierbaren Materials, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausbildung lokal magnetisierter Stellen auf dem sich bewegenden magnetisierbaren Material Stromimpulse fester Zeitdauer in vorbestimmten Intervallen durch eine seitlich des Materials angeordnete Magnetisierspule geleitet werden.

2. Verfahren zum lokdien Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials, dadurch gekennzeichnet, daß eine Magnetisierspule zur Ausbildung einer magnetisierten Steile auf dem durchlaufenden magnetisierbaren Material und mindestens ein Detektor zur Feststellung der auf dem Material gebildeten magnetisierten Stelle seitlich des Materials in dessen Bewegungsrichtung in einem vorbestimmten linearen Abstand angeordnet werden, daß der Magnetisierspule ein Stromimpuls mit festgelegter Wiederholungsperiode zugeführt und ein die Geschwindigkeit des sich bewegenden, magnetisierbaren . Materials angebendes Signal aus dem von der Magnetpunkt-Meßspule gelieferten Meßsignal herausgegriffen wird, und daß die Zeitdauer des Stromimpulses in Abhängigkeit von dem Abtastsignal derart gesteuert wird, daß die Länge der magnetisierten Stelle auf dem durchlaufenden magnetisierbaren Material unabhängig von seiner Bewegungsgeschwindigkeit festlegbar ist.

3. Vorrichtung zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetischen Materials, gekennzeichnet durch eine

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Magnetisierspule (3) zur Ausbildung einer magnetisierten Stelle auf dem sich bewegenden magnetisierbaren Material (1) und eine Vorrichtung (4 - 8) zur Speisung der Magnetisierspule (3) mit einem Stromimpuls fester Zeitdauer in.vorbestimmten Intervallen.

4. Vorrichtung zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials, gekennzeichnet durch eine Magnetisierspule (3) zur Ausbildung einer magnetisierten Stelle auf dem sich bewegenden, magnetisierbaren Material (1) und mindestens einen Detektor bzw. eine Meßspule (11) zur Feststellung der magnetisierten Stelle, wobei die Magnetisierspule (3) und der Detektor (11) in einem vorbestimmten linearen Abstand voneinander in Laufrichtung des magnetischen Materials (1) an dessen einer Seite angeordnet sind, durch eine Vorrichtung (4, 5, 7, 8) zur Speisung der Magnetisierspule (3) mit einem Stromimpuls mit vorbestimmter Wiederholungsperiode, durch eine Abtastvorrichtung (13 - 17) zum Herausgreifen eines die Geschwindigkeit des sich bewegenden, magnetisierbaren Materials

_ (1) angebenden Signals aus einem vom Detektor (11) gelieferten Meßsignal und durch eine Steuereinrichtung (18) zur Steuerung der Zeitdauer des Stromimpulses an Hand des herausgegriffenen Signals derart, daß diese Zeitdauer der Geschwindigkeit des sich bewegenden, magnetischen Materials, z.B. Stahlblech, umgekehrt proportional wird.

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die den Stromimpuls erzeugende Vorrichtung eine mit der Magnetisierspuie (3) verbundene Gleichstromquelle (5), einen zwischen die Gleichstromquelle und die Magnetisierspule (3) eingeschalteten Schalter (4), einen Schaltregler (6) zur Erzeugung eines Signals zur " Steuerung der Arbeitsweise des Schalters und eine aus einem Widerstand (7) und einer Diode (8) mit gegenüber der Gleichstromquelle

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(5) entgegengesetzter Polarität bestehende Reihenschaltung aufweist, die zur Magnetisierspule (3) parallel geschaltet ist.

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor (11) einen nahe des magnetischen Materials angeordneten Kern (12) und eine auf diesen gewickelte Spule aufweist, daß die Herausgreifvorrichtung einen Signal former (14, 14a) zur Erzeugung eines Impulses pro magnefisierter Stelle bei Einspeisung eines Meßsignals von der Meßspule, einen Sign al impulsgenerator (15) zur Erzeugung eines Signal impulses mit vorbestimmter Zeitdauer nach Empfang eines Signal impulses vom Signalformer (14) und einen Integrator (16) zur Lieferung einer Spannung mit einem der Dichte oder Folge der Signal impulse proportionalen Wert aufweist, daß zur Steuerung der Schaltvorrichtung (4) ein monostabiler Multivibrator (18) vorgesehen ist, und daß die Vorrichtung zur Steuerung der Zeitdauer des Stromimpulses eine Klipperschaltung (17) aufweist, über die ein-Ausgangssignal vom Integrator (16) zu einer Zeitkonstantenschaltung (21, 22) des monostabilen Multivibrators (18) gelangt.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen Impulszähler (30) zum Zählen der vom Signal impulsgenerator (15) gelieferten Impulse, eine Koeffizientenschaltung (31) zur Lieferung eines Signals, welches die behandelte Länge des magnetischen Materials durch Multiplizieren der festgestellten Zahl von Impulsen mit einem vorbestimmten Koeffizienten, und durch eine Anzeigevorrichtung (32) zur Anzeige der Länge des behandelten magnetischen·Materials bei Zufuhr des Ausgangssignals der Koeffizientenschaltung.

8. Vorrichtung zum lokalen Magnetisieren eines sich bewegenden, magnetisierbaren Materials, gekennzeichnet durch eine Magnetisierspule (3) zum lokalen Magnetisieren des durchlaufenden magnetischen

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Materials (1) sowie einem ersten und einem zweiten Detektor (11, 11a) zur Feststellung der auf dem durchlaufenden magnetischen Material ausgebildeten magnetisierten Stellen, wobei die Magnetisierspule (3) und die Detektoren (Π, 11a) in vorbestimmten linearen Abständen voneinander in Laufrichtung des magnetischen Materials an dessen einer Seite angeordnet sind, durch eine Vorrichtung (4 - 8) zur Speisung der Magnetisierspule (3) mit einem Stromimpuls mit vorbestimmter Wiederholungsperiode, und durch eine Steuerschaltung (33) zur Lieferung eines Gleichstroms von der den Stromimpuls I feiernden Vorrichtung zur Magnefisierspuie bei Empfang eines Meßsignals vom ersten Detektor (11) und zur Unterbrechung der Gleichstromeinspeisung bei Empfang eines Meßsignals vom zweiten Detektor (Πα).

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet,

daß die Steuerschaltung (33) ein Flip-Flop ist, das durch ein Meßsignal vom ersten Detektor gesetzt bzw. durchgeschaltet und durch ein Meßsignal vom zweiten Detektor (Ha) rückgesetzt wird.

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