DE4416546C2 - Verfahren zur Bestimmung der Spannungsverteilung eines Materialbandes über seine Breite - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Spannungsverteilung eines Materialbandes über seine Breite, wobei das Band über eine Meßeinrichtung mit in Richtung der Bandbreite nebeneinanderliegenden Meßzonen geführt wird, von denen jede einen Meßwert liefert.

Bei einem derartigen, aus der DE 29 44 723 C2 bekannten Ver­ fahren wird die Spannungsverteilung über die Breite eines ge­ walzten Metallbandes gemessen, indem das Metallband über eine Umlenkmeßrolle geführt wird, die in Richtung der Breite des Metallbandes in eine Vielzahl von ringförmigen Meßzonen mit Kraftmeßgebern unterteilt ist. Die Kraftmeßgeber liefern für jede Meßzone einen Meßwert für die von dem Metallband auf die Zone ausgeübte Radialkraft, wobei aus den so gemessenen Ra­ dialkräften die Spannungsverteilung bzw. Planheit des Metall­ bandes bestimmt werden kann.

Bei bestimmten hochempfindlichen Materialqualitäten, wie z. B. Edelstahl oder Buntmetalle, wird die Oberfläche der Umlenk­ meßrolle heute fast ausnahmslos mit einer Kunststoffbeschich­ tung zum Schutz der Oberfläche des Metallbandes versehen. Die Metallbänder sind jedoch in der Regel besäumt und weisen scharfe Kanten auf, die sich verstärkt in die Kunststoff­ beschichtung der Umlenkmeßrolle eingraben und dort einen erhöhten Abrieb verursachen. Die Folge ist ein ungleicher Durchmesserverlauf über die Breite der Meßrolle, wobei an Stellen mit geringerem Durchmesser die tatsächliche Radial­ kraft nicht mehr exakt gemessen wird.

Entsprechende Probleme können auch bei der Bestimmung anderer Eigenschaften von Materialbändern auftreten, wenn dazu das Band über eine Meßeinrichtung mit nebeneinanderliegenden Meß­ zonen geführt wird und unterschiedlicher Abrieb der Meßzonen die Meßwerte beeinträchtigt.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine automa­ tische Kompensation des Einflusses von unterschiedlichem Ab­ rieb in den Meßzonen auf das Meßergebnis zu erreichen.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei dem Verfahren der eingangs angegebenen Art die von den ein­ zelnen Meßzonen gelieferten Meßwerte in Abhängigkeit von Ab­ weichungen zu den Meßwerten der jeweils benachbarten Meßzonen im Sinne einer Verringerung dieser Abweichungen korrigiert werden.

Vorteilhafte Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens sind in den Unteransprüchen angegeben.

Dem erfindungsgemäßen Verfahren liegt die Erkenntnis zugrun­ de, daß in der Regel die Verteilung der Eigenschaften des Ma­ terialbandes über seine Breite stetig, d. h. ohne signifikante Sprünge oder singuläre Spitzen verläuft, so daß bei korrekt messender Meßeinrichtung der von jeder Meßzone gelieferte Meßwert im Bereich zwischen den Meßwerten der jeweils benach­ barten Meßzonen liegt. Dementsprechend werden bei dem erfin­ dungsgemäßen Verfahren die Meßwerte der einzelnen Meßzonen in Abhängigkeit von den Abweichungen zu den Meßwerten der je­ weils benachbarten Meßzonen korrigiert. Hierzu können zusätz­ lich zu den Meßwerten der beiden unmittelbar benachbarten Meßzonen auch die Meßwerte von in weiterer Nachbarschaft lie­ genden Meßzonen herangezogen werden, wobei diese letzteren Meßwerte mit geringerem Gewicht in die Meßwertkorrektur ein­ greifen können.

Da sich die durch Abrieb einzelner Meßzonen hervorgerufene Beeinträchtigung des Meßergebnisses vergleichsweise langsam entwickelt und verändert, werden die Abweichungen zwischen den Meßwerten der einzelnen Meßzonen und denen der jeweils benachbarten Meßzonen über eine Anzahl von zeitlich aufeinan­ derfolgenden Meßwerterfassungen gemittelt, so daß korrekte Meßwertanteile nicht durch die Korrektur verfälscht werden.

Um Meßwertverfälschungen im Randbereich des Materialbandes zu verhindern, bleiben von dem Band nichtbedeckte Meßzonen bei der Meßwertkorrektur unberücksichtigt.

Zur weiteren Erläuterung der Erfindung wird im folgenden auf die Figuren der Zeichnung Bezug genommen; im einzelnen zei­ gen:

Fig. 1 eine Umlenkrolle mit mehreren nebeneinanderliegenden Meßzonen, über die ein Materialband geführt wird, und

Fig. 2 ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung der Auswer­ tung des von einer der Meßzonen gelieferten Meßwer­ tes.

Fig. 1 zeigt ein Materialband 1, hier aus Metall, dessen Spannungsverteilung über seine Breite bestimmt werden soll. Dazu wird das Band 1 in Richtung des Pfeiles 2 über eine Um­ lenkmeßrolle 3 mit in Richtung der Breite des Bandes 1 neben­ einanderliegenden Meßzonen 4i - 1, 4i, 4i + 1 geführt. Jede Meß­ zone 4i - 1, 4i, 4i + 1 weist ein äußeres Ringelement 5 auf, auf das das Metallband 1 in Abhängigkeit von der an dieser Stelle in dem Band 1 vorherrschenden Spannung eine Radialkraft aus­ übt. Diese Radialkraft wird von dem Ringelement 5 auf einen oder mehrere Kraftmeßgeber 6 übertragen, die ein der Radial­ kraft entsprechendes Meßsignal erzeugen. Zum Schutz des Metallbandes 1 ist die Oberfläche der Umlenkmeßrolle 3 mit einer Kunststoffbeschichtung 7 versehen, die während des Be­ triebsverlaufs durch Abrieb in den einzelnen Meßzonen 4i - 1, 4i, 4i + 1 unterschiedlich stark abgetragen werden kann. In solchen Meßzonen 4i - 1, 4i, 4i + 1, die gegenüber den benach­ barten Meßzonen (4i - 1, 4i + 1) einen erhöhten Abrieb aufweisen, führt dies zu kleineren, also verfälschten Meßwerten.

Fig. 2 zeigt in einem Blockschaltbild am Beispiel einer Meß­ zone 4i, wie der von dieser Meßzone 4i gelieferte Meßwert F_i im Sinne einer Kompensation des Einflusses unterschiedlichen Ab­ riebs in den einzelnen Meßzonen auf deren Meßwerte korrigiert wird. In zeitlich aufeinanderfolgenden Meßwerterfassungen werden jedesmal die Meßwerte der einzelnen Meßzonen ..., 4i - 1, 4i, 4i + 1, ... als Datensatz..., F_i-1, F_i, F_i+1, ... bereitgestellt. Zur Korrektur des Meßwertes F_i wird dieser in einem Multiplizierglied 8 mit einem Korrekturfaktor K_i multi­ pliziert, der in Abhängigkeit von dem Meßwert F_i der Meßzone 4i und den Meßwerten F_i-1 und F_i+1 der beidseitig unmittelbar benachbarten Meßzonen 4i - 1 und 4i + 1 gebildet wird. Hierzu werden die beiden Meßwerte F_i+1 und F_i-1 der benachbarten Meßzonen 4i + 1 und 4i - 1 in Multipliziergliedern 9 und 10 mit den für sie jeweils aktuell ermittelten Korrekturfaktoren K_i+1 und K_i-1 multipliziert. Aus den so erhaltenen korri­ gierten Meßwerten wird in einem Rechenglied 11 der Mittelwert 0,5 . (K_i+1 . F_i+1 + K_i-1 . F_i-1) gebildet, der als Sollwert F_isoll einem Summierpunkt 12 zugeführt wird. Der Meßwert F_i der hier betrachteten Meßzone 4i wird in einem weiteren Multiplizierer 13 mit dem für ihn jeweils aktuellen Korrekturwert K_i multi­ pliziert und als Istwert F_iist in dem Summierglied 12 von dem Sollwert F_isoll subtrahiert.

Von der so erhaltenen Differenz ΔF_i wird in einem weiteren Rechenglied ein Mittelwert MΔF_i = ΣΔF_i/n über z. B. n = 10000 Da­ tensätzen gebildet. Wenn der Mittelwert MΔF_i einen in einer Schwellwertstufe 15 festgelegten Grenzwert überschreitet, wird der Mittelwert MΔF_i in einer Summier- bzw. Integrier­ stufe 16 einem Anfangswert 1 sowie gegebenenfalls diesem be­ reits vorher aufaddierten Mittelwerten hinzuaddiert. Gleich­ zeitig werden in einem Addierglied 17 die für die beiden benachbarten Meßzonen 4i + 1 und 4i - 1 entsprechenden Mittel­ werte MΔF_i+1 und MΔF_i-1 jeweils mit ihrem halben Betrag subtrahiert. Entsprechend wird auch der Mittelwert MΔF_i bei den benachbarten Meßzonen 4i + 1 und 4i - 1 je zur Hälfte subtra­ hiert. Der Grund für diese Maßnahme ist, daß dann, wenn sich der Durchmesser der betrachteten Meßzone 4i gegenüber den benachbarten Meßzonen 4i - 1 und 4i + 1 verringert, dies neben einer geringeren Kraftausübung des Metallbandes 1 auf die Meßzone 4i auch zu einer höheren Kraftausübung auf die Meß­ zonen 4i - 1 und 4i + 1 führt. Die in der Summierstufe 16 erhaltene Summe bildet den jeweils aktuellen Korrekturwert K_i, mit dem der Meßwert F_i in den Multipliziereinrichtungen 8 und 13 multipliziert wird. Dabei verhindert ein Begrenzer 18, daß die Summe vorgegebene Grenzwerte nach oben bzw. unten nicht überschreitet. Die für die benachbarten Meßzonen 4i + 1 und 4i - 1 in gleicher Weise ermittelten aktuellen Korrektur­ werte K_i+1 und K_i-1 werden den Multipliziergliedern 9 und 10 zugeführt. In gleicher Weise wird auch der Korrekturfaktor K_i an entsprechende, hier nicht gezeigte Multiplizierglieder für die benachbarten Meßzonen 4i + 1 und 4i - 1 abgegeben.

Claims (8)

1. Verfahren zur Bestimmung der Spannungsverteilung eines Materialbandes (1) über seine Breite, wobei das Band (1) über eine Meßeinrichtung (3) mit in Richtung der Bandbreite neben­ einanderliegenden Meßzonen (4i - 1, 4i, 4i + 1) geführt wird, von denen jede einen Meßwert (F_i-1, F_i, F_i+1) liefert, dadurch gekennzeichnet, daß die von den einzelnen Meßzonen (4i) gelieferten Meßwerte (F_i) in Abhängigkeit von Abweichungen zu den Meßwerten (F_i-1, F_i+1) der jeweils benachbarten Meßzonen (4i - 1, 4i + 1) im Sinne einer Verringerung dieser Abweichungen korrigiert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Abweichungen über eine Anzahl von zeitlich aufeinanderfolgenden Meßwerterfassungen gemit­ telt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß von dem Band (1) nicht bedeckte Meßzonen (4i) unberücksichtigt bleiben.

4. Verfahren nach einem der vorangegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die Korrektur des Meßwertes (F_i) jeder einzelnen Meßzone (4i) der Mittelwert (F_isoll) der korrigierten Meßwerte (F_i-1, F_i+1) zumindest der beiden unmittelbar benachbarten Meßzonen (4i - 1, 4i + 1) gebildet wird, daß die Differenz (ΔF_i) zwischen diesem Mittelwert (F_isoll) und dem mit einem Korrekturfaktor (K_i) mit dem Anfangswert Eins multiplizierten Meßwert (F_i) der einzelnen Meßzone (4i) gebildet wird, daß die aus zeitlich aufeinanderfolgenden Meßwerterfassungen gebildeten Differen­ zen (ΔF_i) zu Differenzmittelwerten (MΔF_i) gemittelt werden und daß aus den Differenzmittelwerten (MΔF_i) der Korrektur­ faktor (K_i) zur Korrektur des Meßwertes (F_i) der einzelnen Meßzone (4i) gebildet wird, indem die Differenzmittelwerte (M ΔF_i) laufend dem Anfangswert Eins hinzuaddiert werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Differenzmittelwerte (MΔF_i) erst beim Übersteigen eines vorgegebenen Grenzwertes zur Bildung des Korrekturfaktors (K_i) herangezogen werden.

6. Verfahren nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die für die einzelnen Meßzonen (4i) gebildeten Differenzmittelwerte (MΔF_i) jeweils mit einer vorgegebenen Wichtung von den entsprechenden Dif­ ferenzmittelwerten (MΔF_i-1, MΔF_i+1) der benachbarten Meßzonen (4i - 1, 4i + 1) subtrahiert werden.

7. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Differenzmittelwerte (MΔF_i) zur Hälfte bei den benachbarten Meßzonen (4i - 1, 4i + 1) subtrahiert werden.

8. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Span­ nungsverteilung über die Breite von Metallbändern (1) ge­ messen wird.