DE918413C

DE918413C - Einrichtung zur elektrischen Laengenmessung und Laengenregelung von megnetischem Material, insbesondere fuer Walzvorgaenge

Info

Publication number: DE918413C
Application number: DEE5449A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Karl-Heinz Blass; Dipl-Ing Walter Sussebach
Original assignee: Elektro Mechanik GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Current assignee: Elektro Mechanik GmbH; ELMEG Elektro Mechanik GmbH
Priority date: 1952-05-09
Filing date: 1952-05-09
Publication date: 1954-09-27

Description

Einrichtung zur elektrischen Längenmessung und Längenregelung von magnetischem Material, insbesondere für Walzvorgänge Beim Walzen von Eisenblechen besteht oftmals die Aufgabe, das Blech nach dem Walzen in einzelne Stücke genauer Länge zu zersägen oder zu zerschneiden. Die abzutrennenden Blechstreifen müssen daher in ihrer Länge gemessen werden, und der Vorschub des Bleches muß auf Grund dieser Messung in einer genauen Lage stillgesetzt werden.
Handelt es sich bei dem Walzvorgang dabei um Blech, dessen Oberfläche keine Beschädigungen, z. B. Kratzer oder Druckstellen, erhalten darf, bedeutet die genaue Erfassung der abzuschneidenden Länge eine besondere Aufgabenstellung.
Die Erfindung bedient sich zur Lösung dieser Aufgabe eines an sich bekannten induktiv wirkenden Meßsystems, bei dem zwei lamellierte Eisenkerne verwendet werden, für die das zu messende Gut den magnetischen Rückschluß bildet und deren durch das zu messende Gut erfolgende Induktivitätsänderung die Meßgröße hervorruft. Die Erfindung besteht darin, daß die beiden Eisenkerne so angeordnet und ihre Wicklungen so geschaltet sind, daß die Meßgröße Null ist, wenn die Meßkante des zu erfassenden Gutes einen Teil, vorzugsweise die Hälfte des zweiten Kernes überdeckt, und daß die Meßgröße in ihrer Größe und Phasenlage von der Entfernung der Meßkante von der vorgenannten Kernlage linear oder nach einer anderen Funktion abhängt. Eine solche Einrichtung ist unabhängig von der Stärke des Meßgutes und in weitem Bereich auch unabhängig von Schwankungen der Gutführung im Abstand vom Meßkern. Die Längenmessung und -regelung erfolgt immer mit der gleichen absoluten Genauigkeit, ganz gleich, wie groß der Abstand des Meßkopfes von der abschneidenden Schere ist, da die Regelkennlinie immer durch die Breite des zweiten Meßkernes gebildet wird und gleichbleibt.
Nach Fig. I der Zeichnung besteht das System aus zwei Spulen mit vorzugsweise lamelliertem Eisenkern 10 und II, die in bestimmtem Längenabstand in Vorschubrichtung über oder unter dem gewalzten Blech I2 angeordnet werden. Das Blech I2, das von links nach rechts bewegt werden möge, wird die Induktivität desjenigen Kernes wesentlich erhöhen, der gerade in einem kleinen Abstand vom Blech 12 überfahren wird.
Ordnet man die Wicklungen der beiden Kerne 10 und II in einer Brücke an, wie es Fig. I zeigt, so ist ersichtlich, daß die am Ausgangspunkt 13 der Brücke gewonnene Wechselspannung, die z. B. noch einem Verstärker 14 zwecks Verstärkung und eventuell auch Umformung zugeführt werden kann, Null ist, wenn beide Teilspannungen an den Spulen gleich sind, und daß sie in einer oder der um I800 phasenverschobenen Richtung anwächst, wenn die eine oder andere Induktivität geändert wird. Macht man nun den Abstand des Kernes 10 vom Walzblech 12 doppelt so groß wie den des Kernes II, so sind beide Induktivitäten gleich, wenn die vordere Kante des Walzgutes den Kern II bis zur Hälfte überfahren hat. In dieser Stellung ist die an I3 gewonnene Wechselspannung Null. Vor dieser Stellung hat die Spannung in der einen hinter dieser Stellung in der entgegengesetzten Richtung einen von der Entfernung der Blechkante von dieser Stellung abhängigen Wert. Die gleiche Wirkung kann man erzielen, wenn der Abstand der beiden Kerne 10, II vom Walzgut gleich ist und die Windungszahl im Verhältnis 1 2 unterschiedlich hoch gewählt wird.
In Fig. 2 ist die Abhängigkeit der an I3 gewonnenen Wechselspannung von dem Abstand der Walzgutkante von der Kernmitte des Kernes II aufgezeichnet. Die Kennzeichnung + U bzw.U soll dabei den Phasenwechsel um I80° darstellen.
Der Koordinatenschnittpunkt 0 ist die Kernmitte von II, während die Punkte - und + die linke bzw. rechte Seitenkante dieses Kernes II bedeuten.
Man sieht, wie die Spannung U ihren Wert linear mit dem Fortschreiten der Walzgutkante vom Kernanfang bis zum Kernende ändert.
Statt der in Fig. 1 aufgezeichneten Brückenschaltung kann auch vorteilhaft eine Differenzschaltung nach Fig. 3 gewählt werden. Hierbei sind auf jedem Kern zwei Wicklungen aufgebracht. Die Primärwicklungen 15 und I6, die z. B. in Reihe geschaltet worden sind, werden vom Netz gespeist, während die Sekundärwicklungen I7 und I8 gegeneinandergeschaltet sind. Am Punkt I3 wird wieder die stellungs- und richtungsabhängige Wechselspannung gewonnen. Diese Differenzschaltung hat gegenüber der Brückenordnung den Vorteil eines geringeren Schaltungsaufwandes und einer größeren Ausgangsleistung.
Unter Einsparung des Kernes 10 könnte gegebenenfalls auch mit dem Kern II allein die gewünschte Längenmessung durchgeführt werden, indem man die von der Sekundärwicklung von 11 gelieferte stellungsabhängige Spannung gegen eine konstante, vorteilhaft dem gleichen speisenden Netz entnommene Wechselspannung schaltet und die Differenz beider für die Regelung der Länge verwertet. Eine solche Einrichtung hat den Nachteil, daß man erstens das speisende Netz konstant halten muß und daß zweitens der eventuell schwankende Abstand des Walzgutes vom Kern II die Meßgröße sehr stark beeinflußt. Beide Nachteile fallen bei der erfindungsgemäßen Einrichtung weg, da man durch entsprechend geringen Abstand beider Kerne 10 und II voneinander dafür sorgen kann, daß eventuell langwellige Blechdurchbiegungen oder Abstandsänderungen des Bleches von den Kernen keine Rolle spielen.
Die mit der erfindungsgemäßen Einrichtung erreichbare Genauigkeit in der Längenerfassung und Regelung ist außerordentlich groß. Man kann weiterhin den Meßbereich, im Regelkreis die sogenannte Proportionalbandbreite, dadurch verlängern, daß man den Kernen je einen Polschuh aufsetzt, der den Weg + x im gewünschten Maße vergrößert oder verkleinert. Schließlich kann die Ansprechempfindlichkeit noch durch Änderung der Höhe der speisenden Netzwechselspannung oder durch ein dem Ausgangspunkt I3 des Meßsystems parallel geschaltetes Potentiometer eingestellt werden.
Außer der in Fig. 2 dargestellten linearen Abhängigkeit der Meßgröße vom Meßweg x kann man auch eine andere Funktion erzeugen, indem man die Kernfläche von 11 nicht eben, d. h. parallel zum Walzgut, sondern gekrümmt ausbildet, also den Luftspalt nicht konstant sein läßt.
Die Verwertung der gewonnenen stellungsabhängigen Wechselspannung als Meßgröße in einem Regelkreise, in dem abhängig von dieser Wechselspannung der Vorschub des Walzgutes geregelt wird, x ist die Regelgröße, ist hier im einzelnen nicht behandelt. Es wird lediglich noch vorgeschlagen, den Vorschub des Walzgutes so lange zu steuern, z. B. durch eine konstante Steuerspannung, die vorteilhaft auch in den Verstärker 14 hineingegeben wird, bis die vordere Walzgutkante den Kern 10 erreicht hat. Von da ab wird z. B. mittels eines durch 10 gesteuerten Relais diese Steuerspannung abgeschaltet und die von dem Meßsystem gewonnene stellungsabhängige Wechselspannung eingeschaltet. Nach beendetem Schnitt wird für den nächsten Vorschub zuerst wieder die konstante Steuerspannung eingeschaltet, die die neue Blechkante bis zum Kern 10 heranführt.
Selbstverständlich kann die erfindungsgemäße Einrichtung außer für Walzvorgänge überall da angewendet werden, wo berührungslos Längen gemessen und geregelt werden sollen. Ist das von der Einrichtung zu erfassende Gut selbst nicht magnetisch, so kann es gegebenenfalls mit Meßstreifen od. dgl. aus magnetischem Material verbunden werden, die während des Meßvorganges oberhalb oder unterhalb der Wicklungskerne geführt werden.

Claims

PATENTANSPRÜCHE: I. Einrichtung zur elektrischen Längenmessung und Längenregelung von magnetischem Material, insbesondere für Walzvorgänge, unter Verwendung von zwei lamellierten Eisenkernen, für die das zu messende Gut den magnetischen Rückschluß bildet und deren durch das zu messende Gut erfolgende Induktivitätsänderung die Meßgröße hervorruft, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Eisenkerne so angeordnet und ihre Wicklungen so geschaltet sind, daß die Meßgröße Null ist, wenn die Meßkante des zu erfassenden Gutes einen Teil, vorzugsweise die Hälfte des zweiten Kernes überdeckt, und daß die Meßgröße in ihrer Größe und in ihrer Phasenlage von der Entfernung der Meßkante von der vorgenannten Kernlage linear oder nach einer anderen Funktion abhängt.
2. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Nullwert der Meßgröße bei Stellung der Meßkante über der Hälfte des zweiten Kernes dadurch erreicht ist, daß entweder der Abstand der beiden Kerne vom zu messenden Gut unterschiedlich groß gemacht ist oder daß die Windungszahlen der gegeneinanderwirkenden Spulen unterschiedlich hoch gewählt sind.
3. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der beiden Kerne in einer Brückenschaltung gegeneinanderwirken.
4. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen der beiden Kerne in einer Differenzschaltung gegeneinanderwirken.
5. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß eine Änderung des Spannungsverlaufs mit dem Meßweg durch verschiedene Kernbreiten oder durch aufsetzbare Polschuhe erzielt ist.
6. Einrichtung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Vorschub des zu messenden Gutes z. B. durch eine konstante Steuerspannung so lange gesteuert wird, bis die vordere Meßgutkante den ersten Kern erreicht hat, und daß dann die vom Meßsystem gewonnene stellungsabhängige Wechselspannung sich einschaltet.

Angezogene Druckschriften: USA.-Patentschriften Nr. 2 485 285, 2 488 277.