DE3140714A1 - Device for measuring the thickness of flat sections - Google Patents

Device for measuring the thickness of flat sections

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Paul Ing.(Grad.) Flormann
Bernhard Ing.(grad.) 5628 Heiligenhaus Mengelkamp
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    • G01B15/00—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons
    • G01B15/02—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness
    • G01B15/025—Measuring arrangements characterised by the use of electromagnetic waves or particle radiation, e.g. by the use of microwaves, X-rays, gamma rays or electrons for measuring thickness by measuring absorption

Abstract

The invention relates to a device for continuously measuring thickness during the rolling of flat sections, having at least one gamma source on one side of the rolling material and a receiving device on the other side. It is the object of the invention to provide a reliable measuring device for flat sections which covers the entire area of the measuring material without a traversing device. The invention is characterised by a combination of the following features: a) At least one source is arranged at a comparatively great height above the measuring material, with a fan-shaped radiation exit opening. b) A detector beam is located below the measuring material transverse to the rolling direction. c) Built into said detector beam is a multiplicity of ionisation chambers aligned on the source. i

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Vorrichtungen der im GattungsbegriffThe invention relates to devices of the generic term

genannten Art.mentioned Art.

Bei der Dickenmessung mit Isotopen ist es bekannt, Strahler und Empfänger entweder fest einzubauen oder auf einen verfahrbaren Meßbügel zu setzen. Im letzteren Fall kann der Querschnitt des Meßgutes, z.B. Papier, Folie, Blech, zickzackförmig abgetastet werden.When measuring the thickness with isotopes, it is known to use emitters and receivers either to be installed permanently or to be placed on a movable measuring bracket. In the latter In this case, the cross-section of the material to be measured, e.g. paper, foil, sheet metal, can be zigzag are scanned.

Weiterhin werden sogenannte Traversiergerüste eingesetzt, auf denen ein Strahler und ein dazugehöriger Empfänger mit Hilfe von parallelen Gewindespindeln, Zahnriemen oder Kettenzügen und Servomotoren hin- und herbewegt werden. Bei diesem Meßverfahren kann man zwar theoretisch jeden Punkt oder jede kleine Flächeneinheit des Meßgutes ansteuern, jedoch ist die Überwachung in der Praxis sehr lückenhaft, weil die Traversiergeschwindigkeit begrenzt ist und die Ablaufgeschwindigkeit des Meßgutes durch den Produktionsprozeß vorgegeben ist. Selbst wenn als Empfänger Ionisationskammern mit einem Fensterdurchmesser von einigen cm benutzt werden und eine maximale Traversiergeschwindigkeit eingestellt wird, können infolge der hohen Meßgutgeschwindigkeiten nur wenige Prozent der Bahnoberfläche überwacht werden.Furthermore, so-called traversing scaffolds are used on which a radiator and an associated receiver with the help of parallel threaded spindles, Toothed belts or chain hoists and servomotors are moved back and forth. With this one One can theoretically measure any point or any small unit of area control of the material to be measured, however, the monitoring is very patchy in practice, because the traversing speed is limited and the running speed of the The material to be measured is predetermined by the production process. Even if ionization chambers are used as receivers with a window diameter of a few cm and a maximum traversing speed is set, only a few percent can due to the high speeds of the material to be measured the web surface can be monitored.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne großen mechanischen Aufwand eine äußerst zuverlässige Flachprofilmeßeinrichtung zu schaffen, die die gesamte Meßgutfläche erfassen kann.The invention is based on the object, without major mechanical Effort to create an extremely reliable Flachprofilmeßeinrichtung that the can capture entire material surface.

Diese Aufgabe wird mit den im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Mitteln gelöst.This task is given in the characterizing part of claim 1 Funds resolved.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand von Fig. 1 - 6 der Zeichnung erläutert.Embodiments of the invention are based on FIGS. 1-6 of Drawing explained.

Fig. 1 zeigt einen Vertikalschnitt durch eine Meßeinrichtung mit zwei Strahlern und einer Vielzahl von Empfängern, Fig. 2 einen um 900 dazu versetzten Schnitt, Fig. 3 den Vertikalschnitt einer abgewandelten Meßeinrichtung mit verfahrbarem Detektorbalken, Fig. 4 die Draufsicht auf einen Detektorbalken, Fig. 5 eine Draufsicht auf eine Meßeinrichtung mit mehreren Detektorbalken, Fig. 6 einen vergrößerten Ausschnitt aus Fig. 1 In Fig. 1 sind mit 1 und 2 punktförmige Strahler bezeichnet, die von Schwermetallabschirmungen 3 und 4 umgeben sind. Die Meßstrahlung wird mittels Aussparungen 3a und 4a fächerförmig ausgeblendet, so daß Strahlerbündel mit dem Winkel 7C austreten. Die Strahler 1 und 2 sind etwa 1,5 - 2 m oberhalb der Meßgutebene angeordnet. Das Meßgut in Form eines Flachprofils 5 liegt auf einem Rollgang 6 und bewegt sich senkrecht zu Zeichenebene. Zwischen zwei Rollen des Rollganges 6 ist ein Detektorbalken 7 angeordnet, der sich über die ganze Breite des Flachprofils 5 erstreckt. Der Balken 7 weist eine Vielzahl von zylindrischen Kollimatoröffnungen 8 und 9 auf, die mit ihrer Achse genau auf die Strahler 1 und 2 ausgerichtet sind. Unterhalb dieser Kollimatoröffnungen sind zylindrische Ionisationskammern 10, 11 befestigt, die über abgeschirmte Kabel I - XIII mit nicht dargestellten Kammerstromverstärkern verbunden sind.Fig. 1 shows a vertical section through a measuring device with two Radiators and a large number of receivers, Fig. 2 one offset by 900 Section, Fig. 3 shows the vertical section of a modified measuring device with a movable Detector bar, FIG. 4 the top view of a detector bar, FIG. 5 a top view on a measuring device with a plurality of detector bars, FIG. 6 shows an enlarged section from Fig. 1 In Fig. 1, 1 and 2 denote point radiators, which from Heavy metal shields 3 and 4 are surrounded. The measuring radiation is by means of recesses 3a and 4a faded out in a fan shape, so that radiation beams emerge at the angle 7C. The radiators 1 and 2 are arranged about 1.5 - 2 m above the level of the material to be measured. That Material to be measured in the form of a flat profile 5 lies on a roller table 6 and moves vertically to drawing plane. A detector bar 7 is located between two rollers of the roller table 6 arranged, which extends over the entire width of the flat profile 5. The beam 7 has a plurality of cylindrical collimator openings 8 and 9, which with their axis are precisely aligned with the radiators 1 and 2. Below these collimator openings cylindrical ionization chambers 10, 11 are attached via shielded cables I - XIII are connected to ventricular current amplifiers (not shown).

Fig. 2 zeigt die Anordnung im Schnitt entlang der Linie AB in Fig. 1.Fig. 2 shows the arrangement in section along the line AB in Fig. 1.

Der Austrittswinkel ß der Strahlung ist hier so klein gewählt, wie es der Abstand der Rollen 6 zuläßt. Es soll also durch Gestaltung der Abschirmung möglichst nur so viel Strahlung in den Raum emittiert werden, wie zu einer optimalen Beaufschlagung des Meßgutes und der Empfänger erforderlich ist.Der Detektorbalken 7 ist an seiner Oberseite abgeschrägt. Die Kollimatoröffnungen 9 sind durch ein Blech 7a abgedeckt. Dadurch wird die Ablagerung von Zunder im Strahlengang verhindert. Das vorzugsweise aus Edelstahl bestehende Blech 7a kann zusätzlich durch Beaufschlagung mit Preßluft freigehalten werden.The exit angle β of the radiation is selected here as small as it the distance between the rollers 6 allows. So it should be done by designing the shielding as much as possible only as much radiation is emitted into the room as for optimal exposure of the material to be measured and the receiver is required. The detector bar 7 is at its Beveled top. The collimator openings 9 are covered by a metal sheet 7a. This prevents scale from being deposited in the beam path. Preferably that Sheet metal 7a made of stainless steel can also be subjected to compressed air be kept free.

Die Ionisationskammern 10, 11 sind über die zugehörigen Kammerstromverstärker mit einer Anzeige-, Registrier- und Auswertestation verbunden, die in der Steuerwarte der Walzenstraße aufgestellt ist.The ionization chambers 10, 11 are connected to the associated chamber current amplifiers connected to a display, registration and evaluation station in the control room the roller train is set up.

Fig. 3 zeigt schematisch einen Strahler 12, ein Meßobjekt 13 und einen Detektorbalken 14 mit sechs Ionisationskammern 15. Der Detektorbalken 14 ist im Bereich des Winkels g verschwenkbar angeordnet, wobei die ideelle Schwenkachse mit dem Ort des Strahlers 12 zusammenfällt. Die linke Endlage des Balkens 14 ist mit strichpunktierten Linien angedeutet.Fig. 3 shows schematically a radiator 12, a measurement object 13 and a Detector bar 14 with six ionization chambers 15. The detector bar 14 is in the Area of the angle g arranged pivotably, the ideal pivot axis with the location of the radiator 12 coincides. The left end position of the beam 14 is with dash-dotted lines indicated.

Fig. 4 zeigt die Draufsicht auf den Detektorbalken 14. Man erkennt, daß die Ionisationskammern 15 in zwei Reihen seitlich versetzt angeordnet sind, wobei der Reihenabstand etwa dem Kammerdurchmesser entspricht. Die relativ dicke Schicht strahlenabsorbierenden Materials zwischen den einzelnen Kammern verhindert eine wechselseitige Beeinflussung der Meßwerte und verringert den Fehler bei Änderung der Meßgutlage.Fig. 4 shows the plan view of the detector bar 14. It can be seen that the ionization chambers 15 are arranged laterally offset in two rows, The row spacing corresponds approximately to the chamber diameter. The relatively thick one Prevents a layer of radiation-absorbing material between the individual chambers a mutual influence of the measured values and reduces the error when changing the position of the material to be measured.

Fig. 5 zeigt die Draufsicht auf drei Detektorbalken 16, 17, 18 mit ionisationskammern 19, 20, 21, die über den Querschnitt eines sehr breiten Bleches 22 verteilt sind. Die Walzgutmitte ist strichpunktiert angedeutet. Die vordere und die hintere Bandhälfte und die dazugehörigen Ionisationskammern werden von je einem Strahler 23, 24 beaufschlagt. Durch die Pfeile 25, 26 wird angedeutet, daß die Detektorbalken 16, 18 verschwenkbar angeordnet sind.Fig. 5 shows the plan view of three detector bars 16, 17, 18 with ionization chambers 19, 20, 21, which over the cross section of a very wide sheet 22 are distributed. The middle of the rolling stock is dash-dotted indicated. The front and rear halves of the belt and the associated ionization chambers are acted upon by one radiator 23, 24 each. The arrows 25, 26 indicate that the detector bars 16, 18 are arranged pivotably.

In Fig. 6 ist ein vergrößerter Ausschnitt aus Fig. 1 dargestellt.FIG. 6 shows an enlarged detail from FIG. 1.

In dem Detektorbalken 7 ist die Ionisationskammer 10 von unten her eingesetzt. Die Kammer kann zur Optimierung der Kollimatorwirkung in verschiedenen Höhen arretiert werden. Der Durchmesser der Kollimatorbohrung 8 ist um einige mm kleiner gewählt als die zylindrische Aussparung 27 für die Ionisationskammer. Die Länge des Kollimators 8 ist etwa doppelt so groß wie sein Durchmesser. Das gleiche gilt für die Proportionen der Ionisationskammern 10.The ionization chamber 10 is in the detector bar 7 from below used. The chamber can be used in various ways to optimize the collimating effect Heights can be locked. The diameter of the collimator hole 8 is a few mm selected smaller than the cylindrical recess 27 for the ionization chamber. the The length of the collimator 8 is about twice as large as its diameter. The same applies to the proportions of the ionization chambers 10.

Die Vielzahl von Ionisationskammern pro Strahler macht es erforderlich, den Abstand der Strahler vom Meßgut um den Faktor 10 - 20 größer zu wählen als die Länge der Ionisationskammern. Als Faustregel kann gelten, daß der Abstand Strahler - Walzgut etwa der Breite des Walzgutes entspricht.The large number of ionization chambers per radiator makes it necessary to choose the distance of the emitter from the material to be measured by a factor of 10 - 20 greater than the Length of the ionization chambers. As a rule of thumb, the distance between the radiators - The rolling stock corresponds approximately to the width of the rolling stock.

Da die Strahlen der einzelnen Ionisationskammern mit unterschiedlichen Winkeln auf das Blech auftreffen und bei gleicher Blechstärke verschieden stark abgeschwächt werden, wird der Meßwert jeder Ionisationskammer entsprechend dem ortsabhängigen Einfallswinkel korrigiert.Since the rays of the individual ionization chambers with different Angles hit the sheet and with the same sheet thickness of different strengths are attenuated, the measured value of each ionization chamber is corresponding to the location-dependent Corrected angle of incidence.

Die beschriebene Anordnung ist dazu geeignet, außer einer kontinuierlichen Dickenmessung auch eine Bandkantenregelung durchzuführen.The arrangement described is suitable for this, except for a continuous one Thickness measurement also perform a strip edge control.

Dazu ist es lediglich erforderlich, die Detektorbalken 16, 18 so weit nach innen zu schwenken, daß die Bandkanten in den Fensterbereich der äußeren Ionisationskammern gelangen. Die Ausgangsströme dieser Kammern werden dann einem Regler zugeführt.For this it is only necessary to move the detector bars 16, 18 so far pivot inward so that the tape edges into the window area the reach outer ionization chambers. The output currents of these chambers are then fed to a controller.

Die Vielzahl von Detektoren bei der neuartigen Meßeinrichtung gestattet es, die Strahler gegenüber den bekannten Verfahren um ein Mehrfaches besser auszunutzen und vom Meßgut ein kontinuierliches Dickenprofil mit einer der Kammeranzahl entsprechenden digitalen Auflösung zu gewinnen.The large number of detectors in the novel measuring device is permitted it is better to use the emitters many times over compared to the known methods and a continuous thickness profile of the material to be measured with a thickness corresponding to the number of chambers digital resolution to win.

Claims (10)

Paul Flormann Haselweg 11 5628 Heiligenhaus Bernhard Mengelkamp Moselstr. 129 5628 Heiliyenhaus Vorrichtung zur Dickenmessung von Flachprofilen S Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung beim Walzen von Flachprofilen mit mindestens einem Gammastrahler auf der einen und einer Empfangseinrichtung auf der anderen Seite des Walzgutes, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Strahler (1) mit fächerförmiger Strahlenaustrittsöffnung in größerer Höhe über dem Meßgut (5) angeordnet ist, daß unterhalb des Meßgutes (5) ein quer zur Walzrichtung liegender Detektorbalken (7) angeordnet ist und daß in diesen Detektorbalken (7) eine Vielzahl von auf den Strahler (1) ausgerichteten Ionisationskammern (10) eingebaut sind.Paul Flormann Haselweg 11 5628 Heiligenhaus Bernhard Mengelkamp Moselstr. 129 5628 Heiliyenhaus device for measuring the thickness of flat profiles S device for continuous thickness measurement when rolling flat profiles with at least a gamma emitter on one side and a receiving device on the other Side of the rolling stock, characterized in that at least one radiator (1) with fan-shaped beam exit opening arranged at a greater height above the material to be measured (5) is that underneath the material to be measured (5) is a detector bar lying transversely to the rolling direction (7) is arranged and that in this detector bar (7) a plurality of on the Radiator (1) aligned ionization chambers (10) are installed. 2. Vorrichtunq zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1, dadurch gkennzeichnet, daß der Detektorbalken (7) aus Str.ihlel)-absorbierendem Material besteht und langgestreckte Kollimatoren (8) aufweist.2. Vorrichtunq for continuous thickness measurement according to claim 1, characterized in that the detector bar (7) made of Str.ihlel) -absorbierendem Material consists and has elongated collimators (8). 3. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zylindrischen Ionisationskammern (10) zwecks Erhöhung der Anzahl der Meßpunkte einen kleinen Durchmesser und eine das Mehrfache des Durchmessers betragende Länge aufweisen.3. Device for continuous thickness measurement according to claim 1 and 2, characterized in that the cylindrical ionization chambers (10) for the purpose Increase the number of measuring points a small diameter and a multiple have length equal to the diameter. 4. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Einfallswinkel der Strahlen abhängigen Meßfehler in der Anzeige kompensiert sind.4. Device for continuous thickness measurement according to claim 1 to 3, characterized in that they depend on the angle of incidence of the rays Measurement errors in the display are compensated. 5. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß zwei gleiche Strahler (1, 2) mit aneinander anschließendem Strahlenfächer vorgesehen sind.5. Device for continuous thickness measurement according to claim 1 to 4, characterized in that two identical radiators (1, 2) are connected to one another Beam fans are provided. 6. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßsignale der äußeren Ionisationskammern zur Bandkantenabtastung und -regelung eingesetzt sind.6. Device for continuous thickness measurement according to claim 1 to 4, characterized in that the measurement signals of the outer ionization chambers are used for strip edge scanning and regulation. 7. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand Strahler - Walzgut mindestens das Zehnfache der Ionisationskammerlänge beträgt.7. Device for continuous thickness measurement according to claim 1 to 4, characterized in that the distance radiator - rolling stock is at least Ten times the length of the ionization chamber. 8. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß links und rechts von der Walzgutmitte je ein Detektorbalken (16, 18) vorgesehen ist und daß jeder dieser Detektorbalken bis zur Bandmitte auf einer Kreisbahn verschwenkbar gelagert ist, deren Mittelpunkt der Strahler ist.8. Device for continuous thickness measurement according to claim 1, characterized in that left and right of the rolling stock center ever a detector bar (16, 18) is provided and that each of these detector bars to is pivotably mounted on a circular path to the center of the tape, the center of which the emitter is. 9. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß ein dritter Detektorbalken (17) über der Bandmitte fest montiert ist.9. Device for continuous thickness measurement according to claim 8, characterized in that a third detector bar (17) is fixed over the center of the tape is mounted. 10. Vorrichtung zur kontinuierlichen Dickenmessung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ionisationskammern (15) in zwei Reihen versetzt in dem Detektorbalken angeordnet sind, wobei der Reihenabstand etwa c&em Kammerdurchmesser entspricht.10. Device for continuous thickness measurement according to claim 1, characterized in that the ionization chambers (15) are offset in two rows are arranged in the detector bar, the row spacing about c & em chamber diameter is equivalent to.
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