DE3546480A1

DE3546480A1 - Messeinrichtung fuer die wickelhaerte eines wickels

Info

Publication number: DE3546480A1
Application number: DE19853546480
Authority: DE
Inventors: Gerhard 4000 Düsseldorf Buschmann; Peter 4051 Korchenbroich Hoffmann; Hans 4040 Neuss Leichter; Ewald Dr. 4006 Erkrath Welp
Original assignee: Jagenberg AG
Current assignee: Jagenberg AG
Priority date: 1985-04-18
Filing date: 1985-04-18
Publication date: 1986-10-30
Also published as: DE3546480C2

Description

Meßeinrichtung für die Wickelhärte eines Wickels
Die Bedeutung der Wickelhärte eines Wickels für die Qualität der aufgewickelten Materialbahn ist bekannt. Die verschiedensten Methoden sind angewendet worden, um die Wickelhärte zu prüfen.
Bei einem bekannten Verfahren zum Prüfen der Wickelhärte des fertigen Wickels werden während des Wickelns bei verschiednen Radien des Wickels gleiche Streifen mit stirnseitig überstehenden Enden eingewickelt, die dann aus dem fertigen Wickel herausgezogen werden können. Die Kraft, die erforderlich ist, um die Streifen herauszuziehen, ist ein Maß für die Wickelhärte. Nachteilig ist bei diesem Verfahren, daß nicht bereits während des Wickelns die Wickelhärte kontrolliert und danach eventuell korrigiert werden kann.
Bekannte Verfahren, die zur Ermittlung der Wickelhärte während des Wickelvorganges geeignet sind, arbeiten nach dem Prinzip der Dichteänderung. Mit ihnen läßt sich nur ein Mittelwert der Wickelhärte über die Wickelbreite ermitteln. Lokale Wickelhärteänderungen, z.B. aufgrund von Bahnprofilschwankungen oder ungleichen Druckwalzenbelastungen, lassen sich mit diesem Meßverfahren nicht feststellen.
Gegenstand der Erfindung ist eine Meßeinrichtung für die Druckzonenbreite und/oder Flächenpressung zwischen einem Wickel einer Materialbahn und einer gegen den Wickel gedrückten Walze, insbesondere einer Stütz-, Trag- oder Druckwalze.
Aufgabe der Erfindung ist es, während des Wickelns einen Meßwert zu erhalten, aus dem sich die Druckzonenbreite und ggf. die Flächenpressung bestimmen läßt.
Diese Aufgabe wird bei einer Meßeinrichtung der vorgenannten Art gelöst durch eine im Mantel der Walze angeordnete Strahlungsquelle, deren Strahlung gegen den Wickel gerichtet ist, einen neben der Strahlungsquelle im Mantel der Walze angeordneten Strahlungsempfänger, der auf die am Wickel reflektierte Strahlung der Strahlungsquelle ausgerichtet ist und ein Auswertgerät, das aus dem Zeitsignal des Strahlungsempfängers für die Phase ( 4 t) der Unterbrechung des Strahlungsempfangs während der Abdeckung der Strahlungsquelle durch den Wickel und einem von einem Bahngeschwindigkeitsmesser gelieferten Signal die Druckzonenbreite und/oder Flächenpressung des Wickels an der Walze berechnet.
Bei der Erfindung wirkt der Wickel wie eine in den Strahlengang zwischen Strahlunsquelle und Strahlungsempfänger eingeführte Blende. Während im Nahbereich des Wickels die Oberfläche des Wickels eine Strahlung mit ausreichender Intensität reflektiert, um vom Strahlungsempfänger empfangen zu werden und zur Auslösung eines Ausgangssignals zu führen, wird im Kontaktbereich von Wickel und Walze die Strahlung abgeblendet. Der Strahlungsempfänger empfängt erst wieder ein reflektiertes Signal; das zur Ausgabe eines Ausgangssignals führt, wenn der Wickel die Strahlungsquelle wieder freigibt. Deshalb ist das von der Zeit der Abblendung durch den Wickel abgeleitete Signal ein Maß für die Breite des gesamten Kontakbereichs zwischen Wickel und Walze. Dieses Ausgangssignal ist aber auch ein Maß für die Flächenpressung.
Um den Einfluß störender Strahlung aus der Umgebung auszuschließen, sollten eine Strahlungsquelle und ein Strahlungsempfänger mit einer Strahlung verwendet werden, die von der möglichen Strahlung der Umgebung abweicht. Diese Bedingung erfüllt eine Infrarotstrahlungsquelle.
Sofern gewünscht wird, nicht nur an einer Stelle des Wickels die Flächenpressung zu erfassen, sondern an mehreren Stellen, können mehrere solcher Strahlungsquellen/ Strahlungsempfänger-Kombinationen über den Mantel der Walze verteilt angeordnet sein.
In weiterer Ausgestaltung der Erfindung werden von einem Signalgeber für den Wickelradius und einem Signalgeber für das Wickelgewicht dem Auswertgerät weitere variable Signale zugeführt, aus denen das Auswertgerät mit den anderen variablen Signalen und mit Konstanten, wie Wickelbreite, spezifisches Materialbahngewicht und Geometrie der Wickelvorrichtung, die Wickelhärte ermittelt.
Im folgenden wird die Erfindung anhand einer ein Ausführungsbeispiel darstellenden Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen Fig. 1 eine Wickelvorrichtung mit einer Meßeinrichtung für die Druckzonenbreite, Fig. 2 eine Wickelvorrichtung mit einer Meßeinrichtung für die Druckzonenbreite und die Wickelhärte und Fig. 3 einen Teil der Meßeinrichtung zwischen einem Wickel und einer Stützrolle.
Die in der Zeichnung dargestellten Wickelvorrichtungen bestehen aus zwei Tragwalzen 1,2,3,4 und einer Druckwalze 5,6. Zwischen diesen drei Walzen 1 bis 6 jeder Wickelvorrichtung ist ein Wickel 7,8 eingeklemmt. Eine aufzuwickelnde Materialbahn 9,10 läuft über eine der Tragwalzen 1,2,3,4 zum Wickel 7,8; Die Druckwalze 5,6 drückt mit einer Kraft P auf den Wickel 7,8. Die Kraft P setzt sich aus dem Eigengewicht der Druckwalze 5,6 und einer zusätzlichen, einstellbaren Last zusammen.
Die Auflagekraft N an den Tragwalzen 1,2,3,4 hängt ab von der Kraft P und dem Gewicht G des Wickels 7,8, das mit zunehmendem Radius r des Wickels 7,8 größer wird. Ferner hängt die Auflagekraft N von der geometrischen Anordnung der Wickelvorrichtung ab, und zwar von dem Abstand der Tragwalzen 1,2,3,4, deren Radius und dem Radius r des Wickels 7,8. Über Signalgeber, die die Position des Lagers der Druckwalze 5,6 und die Drehzahl einer der beiden Tragwalzen 1,2,3,4 überwachen, lassen sich die variablen Signale r und v für den Wickelradius des Wickels 7,8 und der Bahngeschwindigkeit der Materialbahn 9,10 zur Verfügung stellen. Ein weiterer Signalgeber kann ein Signal für die Kraft P der Druckwalze 5,6 liefern. Da die Art der Signalaufbereitung nicht Gegenstand der vorliegenden Anmeldung ist, sind die Signalgeber nicht dargestellt, sondern nur die entsprechenden Signalleitungen.
Für die Erfassung der Druckzonenbreite (in Umfangsrichtung) des Wickels 7,8 an mehreren axial versetzten Stellen der Druckwalze 5;6 oder einer Tragwalze 2,4, sind über die Länge der Druckwalze 5,6 oder Tragwalze 2,4 verteilt mehrere aus Strahlungsquelle und Strahlungsempfänger bestehende Reflexsensoren 11 angeordnet.
In Fig. 3 ist die Anordnung in vergrößerter Darstellung, beispielsweise für eine Tragwalze 4; dargestellt.
Entsprechend kann auch die Anordnung bei einer Druckwalze 5,6 sein. Der Reflexsensor 11 ist im Mantel der Tragwalze 4 eingebettet. Er besteht aus einer Infrarotstrahlungsquelle 12, deren Strahlung radial nach außen gerichtet ist, und einem in unmittelbarer Nachbarschaft daneben angeordneten Strahlungsempfänger 13. Die Anordnung ist derart getroffen, daß die Strahlung der Strahlungsquelle 12 nicht unmittelbar auf den Strahlungsempfänger 13 fallen kann. Sofern sich der Reflexsensor 11 in der in Fig. 3 ausgezeichneten Position befindet, wird die Strahlung nicht reflektiert. Der Strahlungsempfänger 13 erhält kein Signal, wie das in der Zeichnung darunter dargestellte Diagramm zeigt. Sobald sich aber der Reflexsensor 11 infolge der Drehung von Stützwalze 4 der Oberfläche des Wickels 8 nähert, wird die Strahlung an der Oberfläche des Wickels 8 reflektiert und vom Empfänger 13 empfangen. Der Empfänger 13 liefert dann ein Signal 1.
Bei weiterer Drehung wird der Empfänger 13 von der Oberfläche des Wickels 8 abgedeckt. Damit wird das Signal 1 beendet. Die Signalpause t t dauert an, bis daß sich die Oberfläche des Wickels 8 von dem Mantel der Stützwalze 4 löst. Der Strahlungsempfänger 13 liefert dann solange ein Signal 1, wie Strahlung ausreichender Intensität von der Oberfläche des Wickels 8 noch reflektiert wird.
Das gewonnene ZeitsignaliS t ist ein Maß für die Breite der Druckzone in~Umfangsrichtung. Aus diesem Zeitsignal t t und dem Geschwindigkeitssignal v der Materialbahn 10 läßt sich nach der Formel A s = V . \ t unmittelbar die Druckzonenbreite berechnen.
In Verbindung mit den anderen Variablen P, r und den Konstanten für die Länge 1 des Wickels, dem spezifischen Materialbahngewicht 2~ und der Geometrie der Wickelvorrichtung lassen sich nach der Formel für die Wickelhärte die Wickelhärte berechnen, wobei die Stützkraft N = f (G,P) ist. In die Stützkraft N gehen die Druckkraft P der Druckwalze 6, das spezifische Materialbahngewicht 27 und die Geometrie der Wickelvorrichtung als Konstanten ein.
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Claims

Ansprüche 1. Meßeinrichtung für die Druckzonenbreite und/oder Flächenpressung zwischen einem Wickel einer Materialbahn und einer gegen den Wickel gedrückten Walze, insbesondere einer Stütz-, Trag- oder Druckwalze, gekennzeichnet durch eine im Mantel der Walze (4) angeordneten Strahlungsquelle (12), deren Strahlung gegen den Wickel (8) gerichtet ist, einen neben der Strahlungsquelle (12) im Mantel der Walze (4) angeordneten Strahlungsempfänger (13), der auf die am Wickel (8) reflektierte Strahlung der Strahlungsquelle (12) ausgerichtet ist, und ein Auswertgerät, das aus aus dem Zeitsignal des Strahlungsempfängers (13) für die Phase der (t t) der Unterbrechung des Strahlungsempfangs während der Abdeckung der Strahlungsquelle (12) durch den Wickel (8) und einem von einem Bahngeschwindigkeitsmesser gelieferten Signal die Druckzonenbreite und/oder Flächenpressung des Wickels (8) an der Walze (4) berechnet.
2. Meßeinrichtung nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Strahlungsquelle (12) eine Infrarotstrahlungsquelle ist.
3. Meßeinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß über den Mantel der Walze (4) mehrere Strahlungsquellen/Strahlungsempfänger (12,13) verteilt angeordnet sind.
4. Meßeinrichtung nach Anspruch 3, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß von einem Signalgeber für den Wickelradius (r) und von einem Signalgeber für das Wickelgewicht (G) dem Auswertgerät weitere variable Signale zugeführt werden, aus denen das Auswertgerät mit den anderen variablen Signalen und mit Konstanten, wie Wickelbreite (1), spezifisches Materialbahngewicht (g ) und Geometrie der Wickelvorrichtung die Wickelhärte (WH) ermittelt.