DE2451640C3 - Verfahren zur Feststellung der Lage eines Glasbandes - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Feststellung der Lage eines Glasbandes auf einem Metallbad für das Floatglasvcrfahrcn mit I lilfe von Strahlungsmessungen.

Es ist bekannt. Flachglas nach dem Floatverfahren herzustellen. Dabei wird das Glas in Bandform über ein Bad aus geschmolzenem Metall geführt. Dabei erhält das Glas eine flache Gestalt. Das Bad aus geschmolzenem Metall besteht gewöhnlich aus Zinn oder aus einer Zinnlegierung ur.d befindet sich in einem langen schmalen Tank aus feuerfestem Material. Zur Verhinderung einer Oxydation des geschmolzenen Metalls ist eine Schutzatmosphäre aus nichtoxydierendem Gas, wie Stickstoff, mit einer geringen Menge Wasserstoff oberhalb dem Bad vorgesehen. Bei dem Floatverfahren gelangt das geschmolzene Glas, welches eine hohe Temperatur aufweist, kontinuierlich aus einem Vorherd, welcher sich an einem Glasschmelzofen befindet, in Bandform auf das Bad aus geschmolzenem Metall, so daß es eine flache, glatte und parallele Fläche erhält. Dann wird das Glasband abgekühlt und vom Bad abgenommen.

Bei der Durchführung des Floatverfahrens ist es sehr wichtig, die genaue Position des Glasbandes auf dem Bad aus geschmolzenem Metall festzustellen. Es ist insbesondere wichtig, die genaue Position der Kante des Glasbandes festzustellen, um die Ausfließgeschwindigkeit des geschmolzenen Glases genau zu steuern, die Qualität des Glasbandes auf dem Bad aus geschmolzenem Metall aufrechtzuerhalten und einen stabilen Betrieb zu gewährleisten.

Es ist weithin üblich, die Position der Kante des Floatglasbandes durch Beobachtung mittels eines Fernsehsystems oder direkt durch Betrachtung durch ein Fenster hindurch festzustellen. Dieses Verfahren erfordert jedoch ein erhebliches Maß ;in Erfahrung und

Geschick der Beobachtungsperson.

Es wurde ferner vorgeschlagen, den Staudruck zu messen, wobei ein Gasstrom aus einer Düse auf die Kante des Glasbandes gerichtet wird. Bei diesem S Verfahren wird die Kante des Glasbandes jedoch abgekühlt und das geschmolzene Metall verbindet sich mit der Oberfläche des Glasbandes, so daß Verzerrungen und Oberflächendefekte auftreten.

Die US-PS 37 64 285 beschreibt eine Vorrichtung zur

ic Feststellung der Position des Glasbandes, welche stationär angeordnet ist und als Wärmedurchflußdetektor wirkt. Eine solche Einrichtung spricht jedoch nicht nur auf eine Änderung der Glasbandbreite an, sondern sie ist auch gegenüber den Änderungen anderer Bedingungen empfindlich und sie erfordert eine komplizierte Eichung. Sie erzeugt ein Signal, welches zwischen einem maximalen Signal liegt, das erzeugt wird, wenn der Detektor nur dem heißen Glas gegenüber liegt und zwischen einem minimalen Signal

^!o Smia, welches erzeugt wird, wenn der Detektor nur geschmolzenem Metall gegenüber liegt. Diese Einrichtung liefert jeweils nur einen Meßwert, welcher mit der Position dei Glaskante durch Eichung korrclieri werden muß.

Die FR-PS 20 60 235 beschreibt eine optische Einrichtung zur Feststellung der Kante eine·; Floatglasbandes. Hierzu sind zwei optische Zellen in einem geringen Abstand voneinander vorgesehen. Ein Motor wird derart gesteuert, daß das Instrument rückwärts bewegt wird, falls beide Zellen angeregt werden bzw. vorwärts bewegt werden, wenn keine der Zellen angeregt wird bzw. in seiner Position festgehalten wird, wenn nur eine der Zellen angeregt wird. Ein derartiges optisches System ist sehr kompliziert. Darüber hinaus ist es nicht sehr empfindlich, da das optische Signal sich nicht abrupt an der Kante des Glasbandes ändert. Die Genauigkeit dieser Einrichtung hängt von dem Abstand der beiden op'ischen Zellen ab, der aber nicht beliebig klein gewählt werden kann. Diese Einrichtung liefert jeweils nur einen Meßwert, welcher mit einem erheblichen Fehler behaftet ist.

Es ist soüiit Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein zuverlässiges und störungsfreies Verfahren zu schaffen, mit dem die Lage eines Glasbandes auf einfache Weise genau festgestellt werden kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß man eine strahliingsempfangende Kante eines Strahlungspyrometers oberhalb des Glasbandes in Querrichtung zum Glasband hin- und herführt und die

so Position einer vorbestimmten Temperatur im Bereich eines raschen Anstiegs der durch das Strahlungspyrometer gemessenen scheinbaren Temperatur sucht und die zugeordnete Position der strahlungsenipfangenden Kante mißt.

Es wurde festgestellt, daß bei Messung der Temperatur des Glasbandes und der Temperatur des geschmolzenen Bades mittels eines Thermometers, welches auf die Strahlung eines sich auf hoher Temperatur befindlichen Materials anspricht, d. h. mittels eines

ho Strahlungspyrometers, eine scheinbaie Temperaturdifferenz von 200-400"C festgestellt wird, obgleich die wahre Temperaturdifferenz nur 100"C beträgt. Es wird angenommen, daß dies auf dem Unterschied zwischen dem .Strahlungsvermögen oder dem Schwärzegrad des

frs geschmolzenen Zinns und des Glases bei hoher Temperatur beruht.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Zeichnungen naher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 eine graphische Darstellung zur Veranschaulichung des Prinzips der Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf einen Teil der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens,

Fig.4 eine schematische Seitenansicht der Auuführungsform j*omäß F i g. 3 und <■■>

Fig. 5 eine schematische Ansicht einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.

In Fig. 1 sind auf der Ordinate die Temperaturen, welche mit dem Strahlungspyrometer gemessen werden, aufgetragen. Die Abszisse zeigt die Länge des ij Bades aus geschmolzenem Metall in Querrichtung.

Fig. I zeigt ferner einen Schnitt durch ein Glasband und man erkennt die Position einer Kante des auf dem Bad aus geschmolzenem Metall schwimmenden Glasbandes. Die Kurve gemäß Fig. 1 bezeichnet den ^o Temperauirverlaiil in Querrichtung, wie er mit dem Strahlungspyrometer festgestellt wird. Bei dieser Ausführungsform beträgt die Temperatur an einem Teil des Bades aus geschmolzenem Metall etwa 765 C. während die Temperatur an der Kante des Glasbandes J5 77O"C beträgt. Vi dieser Position aus steigt die Temperatur rasch bis zu einem Wert von etwa S K)' C an einer Stelle, welche etwa 20 mm von der Kante des Glasbandes zur Mine des Glasbande.s hin liegt, an. Von dort an bleibt diese Temperatur im wesentlichen jo erhalten.

Der absolute Wert der angezeigten Temperatur mag fluktuieren. Die Beziehung zwischen der angezeigten Temperatur und dem Abstand von der Kante des Glasbandes ist jedoch relativ konstant. Wenn z. B. vs gemäß Fig. 1 die Kante des Strahlungspyrometers auf eine Position eingestellt wird, in der 900 C gemessen werden, so wird festgestellt, daß diese Position einen Abstand von der Kante des Glasbandes von 8 mm aufweist. Dieser Wert von 8 mm ist konstant. Somit kann die Position der Kante des Glasbandes anhand einer Relalivmessung festgestellt werden.

F i g. 2 zeigt eine schematische Ansicht einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens. Diese Vorrichtung umfaßt ein Glasband 1, ein Bad aus geschmolzenem Metall 2, einen Tankboden 3 und eine Scitenwandung 4. Das Bezugszeichen 10 bezeichnet die Strahlungsempfangskantc eines Strahmngspyrometers. Dieses umfaßt eine Objektivlinse, eine Huzeeinpfangsplatte und einen Strahlungsemitter zur Messung des Temperaturanstiegs der Hitzeempfangsplatte (z. B. in Form eines Thermopaars). Das Bezugszeichen 11 bezeichnet eine Haltestange durch welche ein Leitungsdraht zur Übertragung des Meßwertes geführt ist. Der Meßwert wird vom Strahlungsemitter über den Leitungsdraht zu einem Meßgerät in Form eines elektrischen Signals geführt. Ferner enthält dieser Haltestab ein Gasrohr zum Spülen mit Inertgas, wie Stickstoff. Auf diese Weise wird verhindert, daß die Linse sich verschleiert. Ferner enthält dieser Stab ein Wasserkühlrohr.

Die Haltestange 11 und somit auch die strahlungscmpfangcnde Kante 10 werden in Querrichtung zum Cilasband hin- und hergeführt. Hs ist erforderlich, für diese Hin- und Herbewegung einen Antrieb zu <>s verwenden, mit dem die Position der strahlungsempfangendcn Kante festgestellt werden kann, so daß die Position einer vorbestimmten Temperatur im Bereich eines scheinbaren raschen Anstiegs der Temperatur des geschmolzenen Metalls und des Glasbandes (festgestellt mit dem Strahlungspyrometer) erhalten wird.

Die Fi g. 3 und 4 zeigen eine Ausführungsform dieses Anirebs. Der hintere Teil 12 der Haltestange 11 ist mit einem Zuführungsdraht, einem Rohr zur Einleitung von Spülgas und einer Verbindung eines Kühlwasserrohrs versehen. Die Haltestange 11 ist auf einer Grundplatte 13 befestigt, und zwar mittels einer Anlenkung 15 und einer Schraube 14 für vertikale Einstellung. Auf der Rückseite der Grundplatte 13 sind vierGleiteiemente 16 angeordnet. Eine Führungsschiene 17 ist über einem Maschinenbett 18 angeordnet und erstreckt sich verschiebbar durch Nuten in den Gleitelementen 16. Auf dem Maschinenbett 18 ist ein Steuermotor 19 befestigt. Ein verschwenkbarer Arm 21 ist mit der Motorwelle 20 des Motors verbunden. An dem Ende des verschwenkbaren Arms 21 ist ein Langloch 22 ausgebildet. Im mittleren Bereich der Rückseite der Basisplatte 13 ist ein Arm 23 vorgesehen, welcher einen Vorsprung 24 aufweist. Dieser erstreckt sich frei in das Langloch 22. Bei einem Antrieb des Steuermotors 19 wird somit der verschwenkbare Arm 21, welcher mit der Motorwelle 20 verbunden ist verschwenkt. Hierdurch wird die Haltestange 11 vorwärts oder rückwärts bewegt.

Im folgenden soll eine Ausführungsform des An triebssteuersystems des Steuermotors erläutert werden. Der Steuermotor 19 wird durch eine Motorantriebsschaliung 30 gesteuert, so daß eine Hin- und Herbewegung zustande kommt. Wenn nun die strahlungsempfangende Kante während ihrer Vorwärtsbewegung >n der Nähe der Kante des Glasbandes ankommt, üo steigt die Temperatur gemäß Fig.] an. In der Schaltung ist nun ein Temperaiursehalter oder ein Relais vorgesehen, welcher die Drehbewegung des Motors zu dem Zeitpunkt unterbricht, zu dem die vorbestimmte Temperatur erreicht wird. Hierdurch kann die Drehbewegung des Motors an der gewählten Position unterbrochen werden, z. B. bei einer Position mit einer Temperatur von 850 C. Die eingenommene Position wird mittels eines Potentiometers 31 festgestellt und auf einer Anzeigeeinrichtung 32 angezeigt. Der Motor wird sodann nach einer bestimmten Zeitdauer, welche mittels eines Zeitgliedes festgelegt ist, und von der Unterbrechung der Motorbewegung an gerechnet wird, auf Rückwärtsbewegung umgeschaltet. Dabei wird die strahlungsempfindliche Kante rückwärts bewegt, sodann wird ein Endlagenschalter am Ende der Führungsstange betätigt, welcher auf Vorwärtsbewegung umschaltet. Auf diese Weise wird eine hin- und hergehende Bewegung wiederholt verwirklicht. Intermittierend erhält man dabei ein Positionssignal.

Eine weitere Ausführungsform zur kontinuierlichen Messung der Position der Kante des Glasbandes ist in Fig. 5 gezeigt. Hierbei weist die Haltestange 11 eine Zahnstangenverzahnung 40 auf, welche mit einem Zahnrad 41 des Steuermotors kämmt. Die strahlungsempfangende Kante 10 wird durch Drehung des Steuermotors vorwärts oder rückwärts bewegt. Die Positionsinformation der Strahlungsempfangenden Kante 10 wird mittels eines mit dem Zahnrad 41 kämmenden Zahnrads 42 eines Potentiometers abgenommen. Die Temperaturinformation wird vom Strahlungsemitter an der strahlungsempfangenen Kante 10 bereitgestellt und über einen Anschluß 12 einem elektronischen Temperaturregler 43 in Form einer Spannung zugeführt. Der elektronische Temperaturreg-

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eingestellt, und zwar auf eine Position, bei der die durch das Strahlungspyrometer gemessene Temperatur rasch ansteigt. Die strahlungsempfangendc Kante wird hin- und herbewegt, wodurch die Position festgestellt wird. welche dieser vorbestimmten Temperatur zugeordnet ist. Dies geschieht durch entsprechende Regelung des Steuermotors durch den elektronischen Temperaturregler. Eine Rückwärtsbewegung wird eingeleitet, wenn die durch das Slrahlungspyrometer angezeigte Temperatur oberhalb der vorbestimmten Temperatur liegt. Andererseits wird eine Vorwärtsbewegung eingeleitet, wenn die angezeigte Temperatur unterhalb der vorbestimmten Temperatur liegt. Der elektronische Temperaturregler 43 ist ein PID-Regler.

Die Information bezüglich der Position der strahiurigsL-mpiangenden Kante an der rechten Seile wird in Form eines elektrischen Widerstandes des Potentiometers erhalten. Diese Information gelangt zu einem Potentiometcr-Spannungs-Wandler 44 und wird dort in eine Spannung umgewandelt. Diese Spannung gelangt sodann zu einer Vcrhälinisvorspannung 45. wo eine proportionale Umwandlung auf den halben Weil vorgenommen wird. Danach erfolgt eine Aufzeichnung auf der rechten Seite des Aulzeichniingsgeräics 4b. Andererseits gelangt die l'osiiionsinformation der s strahlungsempfangenden Kante aiii tier linken Seite über einen Poientiomeier-Spanniings-Wandler 44 /ti einer Signaliimkehrsuilc 48. wo eine .Signalumkehr siaül'indei. Sodann gelang! das Signal über eine Verhallnisvorspanniing 45 zum linken Teil des Auf-

κι zeichnungsgerüies4b.

Die der Breite des (ilasbandes entsprechenden Weite gelangen vom rechten und vom linken Poienliomeler-Spanniings-Wandler 44 zu einem Computer 47 und werden dort verarbeitet und der dabei erhaltene Wert wird im mittleren Teil des Aufzeichnungsgerätes 4fi aufgezeichnet. r.rfindungsgemälJ können sumii die Positionen der Kanten des lloatglasbandes sowie die Breite dieses Bandes genau gemessen werden, so dall die Menge des dem Bad aus geschmolzenen Metal zugeführten geschmolzenen Glases automatisch geregelt werden kann.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Feststellung der Lage eines Glasbandes auf einem Metallbad für das Floatglasverfahren mit Hilfe von Strahlungsmessungen, dadurch gekennzeichnet, daß man eine Strahlungsempfangende Kante eines Strahlungspyrometers (10) oberhalb des Glasbandes (1) in Querrichtung zum Glasband hin- und herführt und die Position einer vorbestimmten Temperatur im Bereich eines raschen Anstiegs der durch das Strahlungspyrometer gemessenen scheinbaren Temperatur sucht und die zugeordnete Position der Strahlungsempfangenden Kante mißt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsempfangende Kante zunächst vorwärts bewegt wird und dann angehalten wird, wenn die durch das Strahlungspyrometer gemessene Temperatur einen vorbestimmten Wert erreicht und dann rückwärts geführt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahlungsempfangende Kante rückwärts bewegt wird, wenn die durch das Strahlungspyrometer angezeigte Temperatur oberhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt unci andererseits vorwärts bewegt wird, wenn die durch das Strahlungspyrometer angezeigte Temperatur unterhalb einer vorbestimmten Temperatur liegt.