DE3535011A1 - Bahnlaufregler - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft einen Bahnlaufregler zum Aus­ regeln seitlicher Abweichungen einer laufenden Wa­ renbahn von einer Soll-Lage, mit einer von der Wa­ renbahn durchlaufenen, am Ende eine Umlenkwalze auf­ weisenden Regelstrecke und einer die Warenbahn beim Durchlaufen der Regelstrecke seitlich ablenkenden steuerbaren Führungseinrichtung, deren Steuerung in Abhägigkeit vom seitlichen Versatz der Warenbahn in dem an die Regelstrecke anschließenden Führungs­ abschnitt erfolgt, in dem die Warenbahn über die Umlenkwalze um im wesentlichen 90° aus ihrer Lauf­ richtung in der Regelstrecke abgelenkt ist und min­ destens eine die Kante oder eine Führungslinie der Warenbahn aufnehmende Videokamera den seitlichen Verlauf der Warenbahn überwacht, deren elektrische Bildsignale durch eine Schaltlogik in Steuerbefehle für die Führungseinrichtung umsetzbar sind und die mit ihrer optischen Aufnahmeachse etwa parallel zur Warenbahn in der Regelstrecke ausgerichtet ist.

Bei einem aus der DE-Z: VDI-Nachrichten, 1980, Nr. 23, S. 16 bekannten Bahnlaufregler dieser Art für Stahlbänder in Durchlaufglühöfen ist die Video­ kamera in Laufrichtung des Stahlbandes hinter der zugleich die Steuerrolle für die Steuerung des Bahn­ verlaufs bildenden Umlenkwalze angeordnet, so daß sich die Länge der Regelstrecke und der verhältnis­ mäßig große Aufnahmeabstand der Videokamera vom Stahlband addieren und zu insgesamt in dieser Rich­ tung sehr großen Bauabmessungen führen, die für an­ dere Warenbahnen als glühende Stahlbänder nicht in Kauf genommen werden können. Für jede Bahnkante ist eine eigene Videokamera vorgesehen und eine die je­ weilige Bahnkante im Auflicht oder Durchlicht be­ leuchtende Lichtquelle kann zur Ausleuchtung des Bildfeldes der Videokameras dienen. Die elektroni­ sche Bildauswertung bildet aus den beiden Kamera­ bildinhalten eine analoge Spannung entsprechend der Bandlage. Der Regler steuert proportional der Regel­ abweichung ein Servoventil, das über einen Stell­ zylinder eine kontrollierte Schwenkbewegung der Steuerrolle auslöst. Diese Schwenkbewegung führt so lange zu einer seitlichen Verlagerung des Ban­ des, bis die geforderte mittige Bandlage erreicht ist.

Für andere Warenbahnen als Stahlbänder sind bei­ spielsweise aus den DE-PS 31 25 852 und 33 34 879 Bahnlaufregler mit Drehrahmen als Führungseinrichtung bekannt. In derartigen Drehrahmen sind parallel­ achsig gelagerte, zwischen sich die Regelstrecke bildende Umlenkwalzen vorgesehen. Der Drehrahmen ist an einem stationären Gestell drehbar um eine Achse gelagert, die senkrecht steht auf der Waren­ bahnebene in der Regelstrecke und die in Laufrich­ tung der Warenbahn erste Umlenkwalze auf der der zweiten Umlenkwalze abgewandten Seite etwa tangiert. Die Steuerung des Drehrahmens erfolgt in Abhängig­ keit von Signalen opto-elektrischer Fühler, die in dem in Laufrichtung hinter der zweiten Umlenk­ walze liegenden Führungsabschnitt der Warenbahn angeordnet sind und als auf die Warenbahnkante ansprechende Lichtschranken ausgebildet sind, deren Lichtsensor je nach Verlauf der Warenbahnkante mehr oder weniger Licht von dem die Warenbahnkante beleuch­ tenden Lichtstrahl der Lichtschranke erhält. Das Aus­ gangssignal des Lichtsensors ist somit bezüglich sei­ nes Informationsinhaltes von der empfangenen Licht­ menge abhängig und kann daher leicht durch im Be­ trieb entstehende Verschmutzungen beeinflußt und verfälscht werden. Von Nachteil ist ferner, daß der Überwachungsbereich solcher Fühler, innerhalb dem sie also seitliche Verlagerungen der Warenbahn­ kante überhaupt erfassen können, nur sehr schmal ist, so daß die Fühler einer genauen Einstellung auf die Warenbahnbreite und bei jedem Wechsel der Warenbahn­ breite einer entsprechenden sorgfältigen Nachstel­ lung bedürfen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Bahnlaufregler der eingangs genannten Art so aus­ zubilden, daß bei einem Drehrahmen als Führungs­ einrichtung eine in Richtung der Regelstrecke insgesamt optimal kurze Baulänge bei im übrigen einfachem Aufbau erreicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch ge­ löst, daß bei Ausbildung der Führungseinrichtung als Drehrahmen mit darin parallelachsig gelager­ ten, zwischen sich die Regelstrecke bildenden Um­ lenkwalzen und Lagerung des Drehrahmens an einem stationären Gestell mit einer Drehachse, die senk­ recht steht auf der Warenbahnebene in der Regel­ strecke und die in Laufrichtung der Warenbahn erste Umlenkwalze auf der der zweiten Umlenkwalze abgewandten Seite etwa tangiert, die Videokamera in Laufrichtung der Warenbahn vor der zweiten Um­ lenkwalze in einem im wesentlichen etwa der Länge der Regelstrecke entsprechenden Aufnahmeabstand von der Warenbahn am stationären Gestell nahe der ersten Umlenkwalze angeordnet ist.

Der große Aufnahmeabstand der Videokamera von der Warenbahn ist bei dem erfindungsgemäßen Bahlauf­ regler ohne Nachteil, da er sich entlang der Regel­ strecke, also entlang dem durch die beiden Umlenk­ walzen des Drehrahmens ohnehin vorgegebenen Abstand erstreckt, diesen Abstand ohne zusätzlichen Platz­ aufwand ausnutzt. Dieser somit ohne weiteres mög­ liche große Aufnahmeabstand ist aber andererseits mit dem Vorteil verbunden, daß er in der von der Videokamera aufgenommenen Bahnebene ein zumindest quer zur Warenbahn sehr großes Bildfeld und einen entsprechend sehr großen Überwachungsbereich ergibt, in dem seitliche Bahnverlagerungen erfaßt werden, so daß die Videokamera in der Regel nicht nachge­ stellt zu werden braucht, wenn zwischen Warenbah­ nen verschiedener Bahnbreite gewechselt wird. Die Videokamera kann daher häufig feststehend ohne Nach­ stellmöglichkeit angeordnet werden. Es besteht so­ gar wegen des großen Überwachungsbereiches die Mög­ lichkeit, mit derselben Videokamera beide Kanten der Warenbahn zu erfassen und aus den so erhaltenen Bild­ signalen in der Schaltlogik die jeweilige Warenbahn­ breite zu ermitteln und Steuersignale für die Mitten­ führung der Warenbahn zu bilden. Auch Bahnrisse kön­ nen so von der Videokamera unmittelbar erfaßt werden. In allen Fällen sind die Bildsignale der Videokamera bezüglich ihres Informationsinhaltes gegen Verschmut­ zungen verfälschungssicher, da Lichtmengenänderungen bei der Auswertung der Bildsignale in der Schaltlo­ gik ohne Bedeutung bleiben. Im Ergebnis wird eine sehr kompakte und mit dem Drehrahmen völlig inte­ grierte Ausbildung des Bahnlaufreglers erhalten.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist im Bildfeld der Videokamera ein sich mit der Ist-Stellung des Drehrahmens quer zur Führungs­ richtung verlagerndes Markierungsteil vorgesehen, das zusätzlich zu den Bildsignalen der Kante oder Führungslinie eigene Bildsignale liefert und in der Schaltlogik zur Erfassung der jeweiligen Stel­ lung des Drehrahmens dient, so daß die sonst hier­ für erforderlichen zusätzlichen Stellungsmelder für den Drehrahmen entbehrlich sind und die Video­ kamera einzeln oder - bei großen Bahnbreiten - in doppelter Anordnung als einziger Fühler zur Erfas­ sung sowohl des Warenbahnverlaufs als auch der Drehrahmenbewegungen ausreicht. Zweckmäßig trägt das Markierungsteil einen eigenen Lichtgeber, um es optisch aus seiner Umgebung deutlich hervor­ zuheben. Auch kann der Lichtgeber zeitlich ge­ pulst sein und die Schaltlogik eine Anordnung zur Erkennung des entsprechend gepulsten Bildsig­ nals des Lichtgebers aufweisen, um das Bildsignal des Markierungsteils fehlerfrei von Bildsignalen, die aus seiner Umgebung herrühren, unterscheiden zu können. Zweckmäßig ist das Markierungsteil starr mit dem Drehrahmen verbunden.

Die Aufnahmeachse der Videokamera sollte möglichst dicht an der das Ende der Regelstrecke bildenden Umlenkwalze vorbei verlaufen, jedenfalls bei hohen Geschwindigkeiten der Warenbahn, wenn es also auf kurze Regelzyklen und dazu auf eine schnelle Er­ fassung seitlicher Bahnverlagerungen unmittelbar hinter der Umlenkwalze ankommt.

Die Videokamera kann als Matrix-Kamera, in wegen ihrer Einfachneit aber bevorzugter Ausführungsform als Zeilenkamera ausgebildet sein, wozu die Video­ kamera erfindungsgemäß einen Halbleiter-Bildsensor in Form eines quer zum optischen Bild der Kante oder Führungslinie ausgerichteten CCD-Streifens besitzt. Der CCD-Streifen wird in an sich bei­ spielsweise aus den Literaturstellen DE-Z: VDI- Nachrichten, 1980, Nr. 23, S. 16 und DE-Z: Funk­ schau 1/1981, S. 66 bekannter und daher hier nicht weiter zu erörternder Weise ausgelesen und der so entstehende Bildsignalfluß in die Schaltlogik ge­ geben.

Im folgenden wird die Erfindung an einem in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigen in schematischer Darstellung:

Fig. 1 einen Bahnlaufregler in einer Seitenansicht,

Fig. 2 eine Draufsicht auf den Bahnlaufregler nach Fig. 1,

Fig. 3 eine andere Ausführungsform des erfindungs­ gemäßen Bahnlaufreglers in einer Darstel­ lung entsprechend Fig. 1.

Der in der Zeichnung dargestellte Bahnlaufregler für eine allgemein mit 1 bezeichnete Warenbahn besitzt frei umparallele Achsen 2 drehbare Umlenk­ walzen 3.1, 3.2, über deren Mantelfläche die Waren­ bahn 1 hinwegläuft. Die Umlenkwalzen 3.1, 3.2 sind in einem Drehrahmen 4 angeordnet, der auf einem feststehenden Gestell 5 drehbar um eine Achse 6 ge­ lagert ist und um diese Achse 6 mittels eines Stell­ antriebes 7 verstellbar ist. Der Stellantrieb 7 wird in Abhängigkeit vom seitlichen Warenbahnversatz hin­ ter der im Drehrahmen 4 zweiten Umlenkwalze 3.2 mit­ tels eines auf den seitlichen Verlauf der Warenbahn­ kante reagierenden, in noch näher zu erläuternder Weise als Videokamera 8 ausgebildeten Fühlers gesteu­ ert. Vor und hinter der ersten bzw. letzten Umlenk­ walze 3.1, 3.2 des Drehrahmens 4 ist mindestens je eine weitere Umlenkwalze 9 mit feststehender Drehach­ se angeordnet. Diese Umlenkwalzen 9 nehmen also nicht an den Stellbewegungen des Drehrahmens 4 teil. Sie lenken die Warenbahn 1 über die Umlenkwalzen 3.1, 3.2 des Drehrahmens 4 in eine senkrecht zur Bahn­ ebene zwischen den beiden Umlenkwalzen 3.1, 3.2 des Drehrahmens 4 stehende Richtung um. Im Ergebnis bilden die beiden Umlenkwalzen 3.1, 3.2 des Dreh­ rahmens 4 zwischen sich eine von der Warenbahn 1 durchlaufende Regelstrecke A, innerhalb welcher der als steuerbare Führungseinrichtung dienende Dreh­ rahmen 4 die Warenbahn 1 seitlich ablenken kann, wobei die Steuerung in Abhängigkeit vom seitlichen Versatz der Warenbahn 1 in dem an die Regelstrecke A anschließenden Führungsabschnitt B zwischen der Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 und der ihr fol­ genden Umlenkwalze 9 mit feststehender Achse statt­ findet, in dem also die Warenbahn 1 über die zweite Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 um im wesentli­ chen 90° aus ihrer Laufrichtung in der Regelstrecke A abgelenkt ist und die Videokamera 8 wenigstens eine der Warenbahnkanten oder eine auf der Waren­ bahn 1 angebrachte Führungslinie erfaßt. Die elek­ trischen Bildsignale der Videokamera 8 werden einer Schaltlogik 10 zugeführt, in der sie in Steuerbefehle für die Führungseinrichtung, im Ausführungsbeispiel also für den Stellantrieb 7 des Drehrahmens 4 umge­ setzt werden. Registriert die Videokamera 8 einen seitlichen Verlauf der Warenbahnkante, wird der Drehrahmen 4 vom Stellantrieb 7 so verdreht, daß sich die zweite Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 in entgegengesetzter Richtung etwas verschwenkt, so daß die Warenbahn 1 im Führungsabschnitt B zwischen den Umlenkwalzen 3.2 und 9 wieder in ihre Soll-Lage zurückkehrt.

Die Videokamera 8 ist mit ihrer optischen Aufnahme­ achse 11 etwa parallel zur Warenbahn 1 in der Regel­ strecke A zwischen den Umlenkwalzen 3.1, 3.2 ausge­ richtet. Sie ist in Laufrichtung der Warenbahn vor der Umlenkwalze 3.2 in einem Aufnahmeabstand von der Warenbahn 1 angeordnet, der im wesentlichen der Länge der Regelstrecke A entspricht. Im Ergeb­ nis wird bei dieser Anordnung die ohnehin für die Regelstrecke A benötigte Länge voll für den Aufnah­ meabstand der Videokamera 8 genutzt, so daß sich ohne zusätzlichen Platzaufwand ein großer Aufnahme­ abstand verwirklichen läßt. Dieser große Aufnahme­ abstand ergibt ein entsprechend großes Bildfeld der Videokamera 8 in der Ebene der Warenbahn 1 im Führungsabschnitt B zwischen der Umlenkwalze 3.2 und der Umlenkwalze 9.

Im Ausführungsbeispiel ist die Videokamera 8 als Zeilenkamera ausgebildet. Sie besitzt dazu einen nicht näher dargestellten Halbleiter-Bildsensor in Form eines quer zum optischen Bild der Kante oder Führungslinie ausgerichteten und in die Schalt­ logik 10 auslesbaren CCD-Streifens. Die von der Videokamera 8 aufzunehmende Kante 13 oder Führungs­ linie ist beleuchtet, wozu im Ausführungsbeispiel Durchlicht von einer, gesehen von der Videokamera 8 aus, hinter der Warenbahn 1 liegenden Lichtquelle 12 genutzt wird, die sich über die gesamte Bildfeld­ breite der Videokamera 8 erstreckt und somit diese Bildfeldbreite ausleuchtet. Grundsätzlich besteht aber auch die Möglichkeit, die Lichtquelle 12 im Bereich der Videokamera 8 anzuordnen und das an der Warenbahn 1 reflektierte Auflicht der Lichtquelle 12 zu nutzen.

Im Ausführungsbeispiel ist der Fall einer sehr brei­ ten Warenbahn 1 dargestellt, bei der das Bildfeld einer einzigen Videokamera 8 nicht über die gesamte Bahnbreite reicht. Es ist daher für beide Warenbahn­ kanten 13 je eine eigene Videokamera 8 vorgesehen, deren Bildsignale der gemeinsamen Schaltlogik 10 zugeführt werden. Selbstverständlich besteht die in der Zeichnung allerdings nicht dargestellte Mög­ lichkeit, daß sich die Bildfelder der beiden Ka­ meras 8 in der Warenbahnmitte überlappen, so daß eine lückenlose Breitenerfassung der Warenbahn 1 möglich ist.

Im Bildfeld der in Fig. 2 oberen Videokamera 8 ist ein sich mit der Ist-Stellung des Drehrahmens 4 quer zur Führungsrichtung verlagerndes Markie­ rungsteil 14 vorgesehen, das starr mit dem Drehrah­ men 4 verbunden ist und zusätzlich zu den Bildsig­ nalen der Warenbahnkante 13 oder Führungslinie eigene, die jeweilige Stellung des Drehrahmens 4 angebende Bildsignale liefert. Dieses Markierungs­ teil 14 kann einen eigenen Lichtgeber, beispielsweise eine Leuchtdiode tragen, der außerdem zeitlich ge­ pulst sein kann, falls die Schaltlogik 10 eine An­ ordnung zur Erkennung des entsprechend gepulsten Bildsignales des Lichtgebers aufweist, damit sich das Markierungsteil 14 deutlich von seiner Umge­ bung abhebt und sein Bildsignal von jenen der Umge­ bungspunkte ohne weiteres unterschieden werden kann.

Durch entsprechende Ausbildung der Schaltlogik 10 ist es im Ergebnis möglich, die Warenbahn 1 wahl­ weise nur nach einer ihrer Kanten 13 bzw. nach ihrer Führungslinie oder bezüglich der Warenbahnmitte zu führen, indem die Positionen beider Warenbahnkanten 13 zur Ermittlung der Mittenposition der Warenbahn 1 benutzt werden. Gleichzeitig kann die Bahnbreite überwacht bzw. angezeigt werden. Verstellungen der Videokameras 8 auf die jeweilige Bahnbreite sind wegen des großen Überwachungsbereiches der Video­ kameras 8 entbehrlich. Gleichzeitig wird über das Markierungsteil 14 die jeweilige Stellung des Dreh­ rahmens 4 erfaßt und es kann dessen Schwenkwinkel ermittelt und ein Warnsignal erzeugt werden, wenn der Drehrahmen 4 seine zulässigen Endstellungen oder Positionen kurz vor diesen zulässigen End­ stellungen erreicht.

Es empfiehlt sich, die Videokamera 8 in Bezug auf den Drehrahmen 4 so im feststehenden Gestell 5 an­ zuordnen, daß sie sich im Bereich der ersten Um­ lenkwalze 3.1 befindet und ihre Aufnahmeachsen 11 dicht unter der das Ende der Regelstrecke A bilden­ den zweiten Umlenkwalze 3.2 des Drehrahmens 4 hin­ durch verläuft, so daß die Warenbahn 1 bezüglich ihrer Seitenlage unmittelbar nach ihrem Ablauf von dieser Umlenkwalze 3.2 erfaßt wird. Das ist beispielsweise im Fall der Fig. 3 verwirklicht.

Claims (7)

1. Bahnlaufregler zum Ausregeln seitlicher Abwei­ chungen einer laufenden Warenbahn (1) von einer Soll-Lage, mit einer von der Warenbahn (1) durch­ laufenen, am Ende eine Umlenkwalze (3.2) aufwei­ senden Regelstrecke (A) und einer die Warenbahn (1) beim Durchlaufen der Regelstrecke (A) seitlich ablenkenden steuerbaren Führungseinrichtung, deren Steuerung in Abhängigkeit vom seitlichen Versatz der Warenbahn (1) in dem an die Regel­ strecke (A) anschließenden Führungsabschnitt (B) erfolgt, in dem die Warenbahn (1) über die Umlenkwalze (3.2) um im wesentlichen 90° aus ihrer Laufrichtung in der Regelstrecke (A) ab­ gelenkt ist und mindestens eine die Kante (13) oder eine Führungslinie der Warenbahn (1) auf­ nehmende Videokamera (8) den seitlichen Verlauf der Warenbahn (1) überwacht, deren elektrische Bildsignale durch eine Schaltlogik (10) in Steu­ erbefehle für die Führungseinrichtung umsetzbar sind und die mit ihrer optischen Aufnahmeachse (11) etwa parallel zur Warenbahn in der Regel­ strecke (A) ausgerichtet ist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Ausbildung der Führungseinrichtung als Drehrahmen (4) mit darin parallelachsig gelagerten, zwischen sich die Re­ gelstrecke (A) bildenden Umlenkwalzen (3.1, 3.2) und Lagerung des Drehrahmens (4) an einem statio­ nären Gestell (5) mit einer Drehachse (6), die senkrecht steht auf der Warenbahnebene in der Re­ gelstrecke (A) und die in Laufrichtung der Waren­ bahn (1) erste Umlenkwalze (3.1) auf der der zwei­ ten Umlenkwalze (3.2) abgewandten Seite etwa tan­ giert, die Videokamera (8) in Laufrichtung der Wa­ renbahn (1) vor der zweiten Umlenkwalze (3.2) in einem im wesentlichen etwa der Länge der Regel­ strecke (A) entsprechenden Aufnahmeabstand von der Warenbahn (1) am stationären Gestell (5) nahe der ersten Umlenkwalze (3.1) angeordnet ist.

2. Bahnlaufregler nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß im Bildfeld der Videokamera (8) ein sich mit der Ist-Stellung des Drehrahmens (4) quer zur Führungsrichtung verlagerndes Mar­ kierungsteil (14) vorgesehen ist, das zusätzlich zu den Bildsignalen der Kante (13) oder Führungs­ linie eigene Bildsignale liefert.

3. Bahnlaufregler nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Markierungsteil (14) einen eigenen Lichtgeber trägt.

4. Bahnlaufregler nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Lichtgeber zeitlich gepulst ist und die Schaltlogik (10) eine Anordnung zur Erkennung des entsprechend gepulsten Bildsigna­ les des Lichtgebers aufweist.

5. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Markierungsteil (14) starr mit dem Drehrahmen (4) verbunden ist.

6. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Aufnahmeachse (11) der Videokamera (8) dicht an der das Ende der Regelstrecke (A) bildenden Umlenkwalze (3.2) vorbei verläuft.

7. Bahnlaufregler nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Videokamera (8) einen Halbleiter-Bildsensor in Form eines quer zum optischen Bild der Kante (13) oder Führungs­ linie ausgerichteten CCD-Streifens besitzt.