DE2505560A1

DE2505560A1 - Verfahren und einrichtung zum steuern der ebenheit von bandfoermigem material, insbesondere beim kaltwalzen von metallblech

Info

Publication number: DE2505560A1
Application number: DE19752505560
Authority: DE
Inventors: John Frederick Easey; William John Edwards
Original assignee: John Lysaght Australia Pty Ltd
Current assignee: John Lysaght Australia Pty Ltd
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1975-08-14
Also published as: US3979935A; CA1039383A; GB1488955A; FR2260779A1; FR2260779B1; DE2505560B2; IT1029699B; DE2505560C3; JPS50117662A

Description

Β4ΤΕΝΜΝΙΛ0ΠΕ ^BROSE^DK* BROSE D-8023 München-Pullach, Wiener Str. ?; Te·. (Π8?) 7 93 30 7i; Telex 5211-147 bros d; Cables: «Patentibus» München

Diplom Ingenieure

Ihr Zeichen: Tag: 7. Februar 1975

Yourref.: Date: vJjl/aU D.B.44E

JOHN LYSAGHT (AUSTRALIA) LIMITED, eine Firma nach den Gesetzen des Staates New South Wales, Australien, 50 Young Street, Sydney, New South Wales, Australien

Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Ebenheit von bandförmigem Material, insbesondere beim Kaltwalzen von Metallblech.

Die Erfindung bezieht sich auf die Verarbeitung von Bandmetall, insbesondere solches, welches durch Kaltwalzen auf die endgültige Dicke reduziert wurde. Im Idealfall soll Bandmetall eine konstante Dicke über seine gesamte Ausdehnung aufweisen und sollte auch vollständig eben sein. Diese Ebenheit sollte auch dann beibehalten werden, nachdem das Band oder der Streifen in kleira^e Abschnitte abgeschnitten oder gespalten wurde, wobei jedoch dieser Vorgang häufig Restspannungen in dem Metall freigibt.

In der Praxis läßt sich die Ebenheit des Bandes oder Streifens nur mit extremen Schwierigkeiten verwirklichen und es besteht dabei die Neigung dazu, Abschnitte des Streifens zu überwalzen, wodurch zentrale oder Kantenwellen entstehen können. Bandmetall

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wird gewöhnlich kaltgewalzt, wobei es jedoch unter längsgerichteter Zugspannung .gehalten wird, so daß diese Kanten- oder Zentrumswellen der Aufsichtsperson des Bandwalzwerkes nicht immer erkennbar sind; darüber hinaus arbeiten derartige Walzwerke mit hoher Geschwindigkeit und mit einer minimalen Überwachung durch die überwachende Person, so daß selbst offensichtliche Wellen, Buckel oder- Stauchungen und Bandebenheitsschwankungen nicht festgestellt werden.

Es stehen eine Reihe von Verfahren zur Steuerung der Ebenheit von Bandmetall zur Verfugung, die jedoch eine geeignete Einrichtung zur Messung der Ebenheit erforderlich machen. Bei bekannten Meßsystemen wurde versucht, die Ebenheit dadurch zu mes-j sen, indem man die Spannungsverteilung über die Breite des Ban- j des hinweg erfaßt hat und zwar entweder durch einen berührungs- ^!

freien elektromagnetischen Fühler oder indem man das Band über ι

ι eine in Segmente eingeteilte Walze gelenkt hat und indem man die durch das Band auf jedes Segment ausgeübte Kraft gemessen hat. Eine Einschränkung dieser bekannten Verfahren liegt in der Unfähigkeit, die Formschwankungen oder die Spannungsverteilung mit irgendeiner Genauigkeit zu messen, die in der Nähe der gekrümm- j ten oder welligen Zonen liegt und sind weiter mit dem Nachteil j behaftet, daß nahe den Bandkanten aufgrund der begrenzten Gros- J se dar Abtastvorrichtungen die Auflösung begrenzt ist, selbst- j dann, wenn diese auf eine praktische minimale Breite reduziert j s ind. . I

Um dieses Problem zu beseitigen, wird durch die vorliegende Erfindung ein Meßverfahren geschaffen, um die Ebenheit eines in Swegung befindlichen Bandes zu messen, gemäß welchem Verfahren das Band, das unter Spannung gehalten ist, über eine federnd nachgiebige Ablenkwalze mit einer federnd nachgiebigen äusseren Fläche geführt wird und die Eindrücktiefe des in der äusseren Fläche der nachgiebigen Ablenkwalze durch den Strei-

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fen erzeugten Eindruckes gemessen wird. Die Eindrücktiefe ist direkt auf die Spannungsverteilung bezogen, die ihrerseits ein Ma£ der Ebenheits-Änderung Jst. ■

Die Eindrücktiefe kann dadurch gemessen werden, indem man. den Abstand einer oder beider Flächen des Bandes von einer festen Bezugsstelle an einer erforderlichen Anzahl von Stellen über die Breite des Bandes mißt. Dies kann mit Hilfe irgendeines bekannten Abstands-Meßgerates, beispielsweise auf der Grundlage einer Triangulierung, unter Verwendung von entweder einer abtastenden Lichtquelle oder eines Zeilenstrahles - wobei die Lichtquelle allgemein aus einem Laser besteht - erreicht werden. Das Ergebnis dieser Abstandsmessung kann dann in ein Ebenheitssignal umgewandelt werden, welches dann den kombinierten Effekt innerer Zugspannungsschwankungen und Flächenbuckel, verursacht durch LängungsSchwankungen, darstellt.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine EbenheitsmeßvomLehtung zeigt. '■■""."■ - . Ein in Längsrichtung unter Spannung gehaltenes Metallband 1 wird in Richtung des Pfeiles über die Ablenkwalze 2 "bewegt, die sich frei um ihre Welle in den Lagern 3 drehen kann. Die Walze 2 kann aus federnd nachgiebigem Material bestehen oder kann (wie dargestellt) von einer Schicht aus einem federnd nachgiebigen Material 4 einheitlicher Dicke- bedeckt sein. Wenn das Band 1 über und teilweise um die Walze 2 läuft, so verursachen Längsspannungen innerhalb des Metalles ein Zusammendrücken oder Niederdrücken des Abdeckungsmaterials 4.

Die Ablenkungen des Streifens können dann gemessen werden, beispielsweise mit Hilfe einer Abtastvorrichtung 5, die elektro--

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magnetisch arbeiten kann oder aus einer Laservorrichtung besteht, deren Ausgangssignal X den Eindruck des Bandes in die nachgiebige Fläche wiedergibt, wobei Schwankungen in der Dicke des Bandes, die, entlang und über den Streifen hinweg auftreten können, berücksichtigt werden.

Die Abtastvorrichtung kann beispielsweise aus irgendeiner, einer Reihe von bekannten Vorrichtungen bestehen, die auf dem Prinzip der Triangulierung arbeitet. Derartige Abtastvorrichtungen enthalten gewöhnlich eine Strahlungsquelle (die beispielsweise aus einer Laserquelle bestehen kann), eine Abtastvorrichtung (die beispielsweise aus in Drehung versetzten Spiegeln oder einer elektro-optischen Vorrichtung bestehen kann), und einen Detektor, der entsprechend der verwendeten Strahlung ausgewählt wird.

Es lassen sich unabhängige Messungen der Nenndicke (Y), der Dickenverteilung oder des Profiles (U) und der Zugspannung (Z) vornehmen und dazu verwenden, das Verschiebe- oder Ablenksignal durch elektronische Schaltungen oder durch einen Computer 6 zu verarbeiten.

Das verarbeitete Signal (W) kann dann für die betriebhabende Person zur Anzeige gebracht werden, um eine Ebenheitskorrektur von Hand vorzunehmen, oder kann zu einem automatischen Ebenheits-Regulierer gesendet werden.

Die Wirkungen der Bandvibration und SpannungsSchwankung (Z) können durch geeignete Filterung oder durch Dämpfung der Abtasterausgangssignale (X) minimal .gehalten werden.

Der Durchmesser der Ablenkwalze 2, die Dicke des nachgiebigen Deckmaterials 4 und die Zusammensetzung der Schicht werden durch die Anforderungen des Walzwerkes und die Eigenschaften

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des Metalls bestimmt. Die Walze kann selbst aus einem federnd nachgiebigen Material bestehen, wobei dann in diesem Fall das nachgiebige Deckmaterial k nicht erforderlich ist. Wenn, wie gezeigt ist, die Walze selbst aus einem im wesentlichen nicht kompressiblen Material besteht, kann die nachgiebige Ummantelung; aus einer einzigen Schicht oder aus einer Vielzahl von Schichten bestehen, die nicht notwendigerweise aus dem gleichen oder ähnlichen Material bestehen müssen und auf irgendeine Weise auf die Walze aufgebracht sind.

Es kann wünschenswert sein, in der nachgiebigen Ummantelung Perforationen vorzusehen, oder diese in unteren Schichten vorzusehen, sofern diese vorhanden sind. Eine andere Möglichkeit beisteht auch darin^ die Walzenfläche mit Vertiefungen auszustatten oder zu perforieren, um Raum zu schaffen, in welchen das nachgiebige Material "fliessen"kann und zwar unter der Wirkung der Spannung, die auf das Material durch das Bandmetall ausgeübt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, daß das nachgiebige Material eine zellenförmige Struktur aufweist, wie beispielsweise im Falle von geschäumtem Gummi, so daß dadurch dieser "Luftraum"-Effekt erzielt wird.

Dort, wo die nachgiebige Ummantelung oder dieWalze selbst mit Vertiefungen ausgestattet ist oder in irgendeiner Weise perforiert ist, müssen diese Lufträume in einem regelmäßigen Muster vorgesehen sein und zwar quer und um die Walzenfläche herum, so daß die Ablenkung gemäß irgendeiner gegebenen Last für alle Flächenabschnitte konstant istr

Bei einer noch weiteren Ausführungsform kann die .Ablenkwalze mit einer nicht komprimierbaren, jedoch deformierbaren äusseren Hülle ausgestaltet sein. Eine solche äussere Hülle kann aus Metall bestehen. Die Verwendung einer äusseren Metallhülle, die

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über einer oder über mehreren Schichten aus nachgiebigem Material angeordnet ist, führt dazu, daß die Walze als Ganzes
nachgiebig ist, wobei Jedoch Verschmutzungsprobleme vermieden
werden, die manchmal dann in den Vordergrund treten, wenn eine nicht-metallische nachgiebige äussere Schicht in Berührung mit Chemikalien ,oder Ölen gelangt, die auf dem B*and vorhanden sein können. Ein äusserar Metallstreifen kann auch bessere Verschleißeigenschaften gewährleisten.

Sämtliche in der Beschreibung erkennbaren und in der Zeichnung veranschaulichten technischen Einzelheiten sind für die Erfindung von Bedeutung.

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Claims

Patentansprüche

1. Verfahren und Einrichtung zum Steuern der Ebenheit von band- ^Formigem Material, dadurch gekennzeichnet, daß das Band, das unter Zugspannung gehalten über eine federnd nachgiebige Ablenkwalze geführt wird, daß die Eindrucktiefe des durch das Band an der nachgiebigen Ablenkwalze erzeugten Eindruckes gemessen wird, und daß die Ebenheit des Bandes als Funktion der Eindrucktiefe an der äusseren Fläche der federnd nachgiebigen Ablenkwalze gesteuert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,, daß als federnd nachgiebige Ablenkwalze eine Walze verwendet wird, die einen im wesentlichen nicht-kompressiblen zylindrischen Kern und einen kompressiblen äusseren Mantel mit einer oder mit mehreren Schichten aus federnd nachgiebigem Material aufweist:.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als nachgiebige Ablehkwalze eine Walze verwendet wird, die einen im wesentlichen nicht-kompressiblen zylindrischen Kern oder Zapfen und einen kompressiblen äusseren Mantel mit einer oder mit meh-

; reren Zwischenschichten aus federnd nachgiebigem Material und

ι einer dünnen, verformbaren äusseren Metallschicht aufweist.

k. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daßfaie Ebenheit des Bandes als Funktion der Eindrucktiefe und als Funktion eines oder mehrerer aus einer Gruppe ausgewählten Parametern gesteuert wird, die die Nenndicke des Bandes, die Dickenverteilung oder das Querprofil des Bandes und die auf das Band aufgebrachte Zugspannung umfaßt. . " .

5. Verfahren zur Messung der Ebenheit eines sich bewegenden Bandes, dadurch gekennzeichnet, daß das Band unter Zugspannung ge- ! halten über eine federnd nachgiebige Ablenkwalze geführt wird u4d

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daß die durch das Band erzeugte Eindrucktiefe in die äussere Fläcte der federnd nachgiebigen Ablenkwalze gemessen wird.

6. Verfahren nach einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Eindrucktiefe an einer Vielzahl von Stellen über die Breite des Bandes unter Anwendung des Triangulierungsverfahrens gemessen wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß bei dem Triangulierungsverfahren ein Abtastzeilenstrahl, der von einer Laserquelle erzeugt wird, verwendet wird.

8. Verfahrennach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Band ein Bandmetall verwendet wird.

9. Meßgerät zur Messung der Ebenheit eines bewegten Bandes, gekennzeichnet durch eine zylindrische federnd nachgiebige Ablenk-· walze (2, 4) und durch Ablenk- bzw. Verschiebungsmeßeinrichtungen (5), die dieser Walze zugeordnet sind, um die Eindrucktiefe des durch den über die Walze geführten Streifen erzeugten Eindruckes an der äusseren Fläche der nachgiebigen Ablenkwalze.

10. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nach-· giebige Ablenkwalze (2, 4) aus einem im wesentlichen nicht-kompressiblen zylindrischen Kern oder Zapfen (2) und einem kompressiblen äusseren Mantel (4) besteht, der aus einer oder mehreren Schichten aus nachgiebigem Material besteht.

11. Gerät nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die nach-· giebige Ablenkwalze aus einem im wesentlichen nicht-kompressiblen zylindrischen Kern (2) oder Zapfen und einer kompressiblen äusseren Hülle oder Mantel (4) besteht, der eine oder mehrere Zwischenschichten aus federnd nachgiebigem Material und eine

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dünne, verformbare äussere Metallschicht enthält.

12. Gerät nach Anspruch 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der federnd nachgiebigen Schichten des kompressiblen Mantels einheitlich perforiert oder mit Vertiefungen ausgestattet sind, um Raum zu schäfen, in den das nachgiebige Material unter der Wirkung der auf dieses einwirkenden Spannung fließen kann.

13. Gerät nach-Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß die kompressible Abdeckung oder Mantel aus geschäumtem Gummi besteht.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstandsmeßeinrichtung aus einer Triangulierungsabtastvorrichtung besteht.

15. Gerät nach einem der Ansprüche 9 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß Einrichtungen zum Erzeugen eines Signals (X) als Funktion der Kompression der Walze (2, 4) an verschiedenen Zonen über ihre Breite hinweg und Einrichtungen (6) zur Steuerung der Ebenheit des Bandes als Funktion dieses Signals vorgesehen sind.

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