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Einrichtung zum Messen des Längszuges in einem Band Die Erfindung
betrifft eine Einrichtung zum Messen des Längszuges in einem Band, das in einer
Walzmaschine von einer Ablaufhaspel über eine Umlenkrolle ab-, durch einen Walzspalt
hindurch- und über eine Umlenkrolle auf eine Aufwickelhaspel aufläuft.
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Bei einigen neueren Walzmaschinen ist es bekannt, die Verformung
des Bandes nicht nur durch die Kraft, mit der die Verformungswalzen das Band drücken,
sondern auch gleichzeitig durch Zugkräfte, welche in der Bewegungsrichtung des Bandes
auf das durch den Walzspalt laufende Band wirksam werden, zu erzielen.
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Um einen möglichst hohen Verformungsgrad zu erreichen, wendet man
dabei unter Umständen Zugkräfte an, die das Band bis zur Dehnungsgrenze beanspruchen.
Insbesondere werden solche Bänder, die vor dem Eintritt in den Walzspalt eine große
Härte besitzen, vorzugsweise in der besagten Art, also unter Anwendung hoher Zugkräfte
verformt, da eine Erhöhung der Walzkraft in diesen Fällen nur eine geringe Wirkung
besitzt.
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Je höher der Anteil der Zugkräfte an der Verformung ist, um so höher
werden auch bei gegebenen Toleranzen für das gewalzte Material die Anforderungen
an die Genauigkeit der Messung der Zugkräfte bzw. an ihre Steuerung oder Regelung
unter Verwendung des gemessenen Istzuges.
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Es ist zwar versucht worden, den Bandzug ohne dessen Messung zu steuern.
Diese, gewissermaßen »blinde« Steuerung ist jedoch, besonders für die vorstehend
beschriebene Aufgabe, völlig unzureichend.
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Da sich nämlich der Bunddurchmesser an der Ablauf-und an der Aufwickelhaspel
während des Betriebes laufend ändert, kann ein konstanter Bandzug nur durch eine
der Änderung des Bunddurchmessers laufend angepaßte Änderung des bremsenden bzw.
antreibenden Drehmomentes erreicht werden, das der jeweiligen Haspel von ihrem Brems-
bzw. Antriebssatz erteilt wird. Sofern eine konstante Bandgeschwindigkeit gewünscht
wird, also während des Walzvorganges, müssen auch die Drehzahlen der Haspeln laufend
den Bunddurchmessern angepaßt werden.
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Um auch bei veränderlicher Bandgeschwindigkeit, beispielsweise während
des Anfahrens oder des Abbremsens der Walzmaschine, einen konstanten Bandzug sicherzustellen,
müssen die Antriebs- bzw. Bremssätze auch noch die zur positiven oder negativen
Beschleunigung ihrer selbst, der Haspeln und der Masse des zwischen diesen befindlichen
Bandes erforderlichen Drehmomente aufbringen.
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In jedem Falle werden an die Antriebs- bzw. Bremssätze der Haspeln
sowie an die dazugehörigen Steuer-oder Regeleinrichtungen verhältnismäßig hohe Anforderungen
gestellt. Diese Anforderungen lassen sich an sich durch Elektromotoren in Verbindung
mit vor-
zugsweise elektronisch arbeitenden Steuer-oder Regeleinrichtungen erfüllen,
jedoch, wie die Erfahrung lehrt, nur dann, wenn den Steuer- oder Regeleinrichtungen
laufend der mit größtmöglicher Genauigkeit gemessene Istwert des Bandzuges zugeführt
wird.
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Ist die genaue Messung des Bandzuges für die vorstehend erwähnten
Aufgaben einer halb- oder vollautomatischen Einhaltung eines vorgegebenen Sollzuges
unabdingbar, so will man heutzutage auch in einfacheren Fällen und bei geringeren
Ansprüchen zumindest nicht auf eine Anzeige des Bandzuges verzichten, um einen quantitativen
überblick über den Arbeitsvorgang zu erhalten.
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Anordnungen zur Messung des Längs zuges in einem laufenden Band sind
bekannt; insbesondere solche, bei denen das Band in einer Schleife zwischen zwei
fest gelagerten Stützrollen um eine bewegliche, federnd gegen das Band gedrückte
sogenannte Tänzerrolle geführt und der Bandzug aus der Auslenkung der Tänzerrolle
entgegen der Wirkung ihres Federmittels bestimmt wird.
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Diese Tänzerrollenanordnungen besitzen jedoch einmal den Nachteil,
daß das Band zwischen den festen Stützrollen und der beweglichen Tänzerrolle hindurchgefädelt
werden muß; zum anderen bedingen sie eine gewisse Mehrlänge des Bandes. Diese Mehrlänge
führt am Bandanfang und am Bandende zu größeren Ausschluß längen.
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Es sind ferner Einrichtungen bekannt, bei denen die Zugkraft aus
der auf die Umlenkrolle ausgeübten Kraft und den geometrischen Größen des Dreiecks
bestimmt- wird, das durch die Umlenkrolle und die Spannpunkte des Bandes beiderseits
der Rolle gebildet wird.
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Bei diesen Einrichtungen ist das Band auf der einen Seite der Umlenkrolle
im Walzspalt eingespannt.
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Die auf die Umlenkrolle ausgeübte auslenkende Kraft wird bei den
bekannten Einrichtungen durch eine hydraulisch, pneumatisch oder durch eine Feder
erzeugte Gegenkraft kompensiert und entsprechend durch ein Manometer bzw. durch
die Zusammendrückung der Feder gemessen. Dabei wird stets vorausgesetzt, daß sich
die vor der Messung festgelegten geometrischen Größen des Meßdreiecks während der
Messung selbst nicht oder nicht wesentlich ändern.
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Infolgedessen wird die zur Kraftmessung erforderliche Auslenkung der
Umlenkrolle so klein gewählt, daß sie das Meßdreieck nicht wesentlich verändert.
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Da sich jedoch andererseits der Durchmesser des Haspelbundes während
des Walzvorganges laufend ändert, muß das Band bei den vorstehend beschriebenen
bekannten Einrichtungen zwischen der Umlenkrolle und der Haspel über eine feste
Spannrolle geführt werden, die den zweiten Spannpunkt des Bandes bildet und damit
das Meßdreieck festlegt.
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Durch diese Einführung einer festen Spannrolle bei den bekannten
Einrichtungen wird die eingespannte Bandlänge wesentlich vergrößert, was sich, wie
es bereits oben für die Tänzerrollenanordnung beschrieben wurde, in einer Erhöhung
des Ausschusses zu Beginn und am Ende des Walzvorganges auswirkt. Außerdem muß die
Haspel weiter von den Walzen abgerückt werden, so daß sich die Baulänge der gesamten
Walzmaschine wesentlich vergrößert.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine verbesserte Zugmeßeinrichtung
der vorbeschriebenen Art zu schaffen, die die vorstehend genannten Nachteile nicht
besitzt, vielmehr ein einfaches Einlegen des Bandes bei Arbeitsbeginn ermöglicht
und keine Mehrlängen benötigt. Die Zugmeßeinrichtung soll insbesondere gestatten,
die Haspeln dicht an den Walzspalt heranzurücken, um den Ausschuß am Bandanfang
und -ende auf ein Minimum zu beschränken und die Baulänge der Walzmaschine möglichst
klein zu halten.
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Das Kennzeichen der Erfindung ist eine Einrichtung zum laufenden
Messen der Lageänderung desjenigen Spannpunktes des Bandes im Dreieck, der durch
den Bandauf- bzw. -ablaufpunkt am Haspelbund gebildet ist.
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Durch die laufende Messung der Lage dieses Spannpunktes sind die
geometrischen Größen des Meßdreiecks zu jedem Zeitpunkt bekannt und gestatten in
Verbindung mit der ebenfalls laufend gemessenen auslenkenden Kraft eine laufende
Bestimmung des Längszuges im Band. Dabei wird auf die Einfügung irgendeiner weiteren,
festen Spannrolle verzichtet, so daß die Haspel sehr dicht an den Walzspalt herangerückt
werden kann.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung bietet weiterhin den Vorteil, daß
die vorgenannte Lage der Bandebene auch bei einem sehr kurzen Abstand zwischen Walzspalt
und Haspel praktisch nicht von dem zeitlich veränderlichen Bunddurchmesser abhängig
ist.
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Die Lageänderung des Spannpunktes am Haspelbund wird vorzugsweise
durch eine den jeweiligen Bundhalbmesser messende Tasteinrichtung bestimmt.
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Derartige Tasteinrichtungen, die beispielsweise eine federnd gegen
den Haspelbund gedrückte Tastrolle umfassen, sind bekannt und werden beispielsweise
bei bekannten Einrichtungen dazu verwendet, die Drehzahl oder das Drehmoment von
Haspeln entsprechend dem veränderlichen Bundhalbmesser zu steuern. Bei der erfindungsgemäßen
Einrichtung wird diese Tasteinrichtung jedoch zur Bestimmung der jeweiligen
Lage
des Spannpunktes, d. h. des Punktes, in dem die Bandebene den Umfang des Haspelbundes
berührt, verwendet.
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In weiterer Ausgestaltung der Erfindung umfaßt die Einrichtung zum
Messen des Längszuges eine die Lage des Spannpunktes durch Messen der Bandneigung
zwischen Umlenkrolle und Haspelspannpunkt bestimmende Tasteinrichtung.
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Die Tasteinrichtung umfaßt vorzugsweise eine Tastrolle, die längs
einer die Bandebene zwischen Umlenkrolle und Haspelbund schneidenden Kurve geführt
wird. An Stelle der vorstehend beschriebenen Messung des Bunddurchmessers wird hier
die Lage der Bandebene zwischen Umlenkrolle und Haspelbund an einer Stelle durch
eine Tastrolle ermittelt, während die andere, die Lage der Bandebene bestimmende
Stelle durch die feste Lage der Umlenkrolle gegeben ist. Die Tastrolle kann in beliebiger
Weise geführt sein, jedoch so, daß ihre Führungsbahn die Bandebene zwischen Umlenkrolle
und Haspelbund schneidet.
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In einer besonders vorteilhaften Ausbildung umfaßt die erfindungsgemäße
Einrichtung eine in einem frei schwenkbaren Haltearm gelagerte Umlenkrolle, dessen
fester Schwenkpunkt sich auf der derUmlenkrolle gegenüberliegenden Seite des Bandes
befindet, und eine die Lage des Spannpunktes durch Messung des Schwenkwinkels des
Haltearmes bestimmende Einrichtung.
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Im Unterschied zu den eingangs beschriebenen erfindungsgemäßen Ausführungen
ist die Lage der Umlenkrolle hier also nicht festgelegt, sondern die Rolle wird
von einem frei schwenkbaren Haltearm getragen.
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Der Haltearm schwenkt unter der Wirkung des Bandzuges von selbst in
die Richtung der resultierenden Kraft ein, d. h. in die Richtung der Winkelhalbierenden
des Umlenkwinkels. Unter Umlenkwinkel wird hier und im folgenden der Winkel verstanden,
den die Bandebenen beiderseits der Umlenkrolle einschließen.
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Sobald die Bandneigung und damit der Umlenkwinkel durch eine Änderung
des Bunddurchmessers verändert wird, ändert sich auch die Lage der Winkelhalbierenden
und damit die Lage des Haltearmes. Zwischen dem Umlenkwinkel und der Lage des Haltearmes
besteht ein eindeutiger funktionaler Zusammenhang, so daß die jeweils gemessene
Lage des Haltearmes eine Bestimmung der Bandneigung und damit des Spannpunktes gestattet.
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Der besondere Vorteil dieser Ausführung besteht darin, daß außer
der Umlenkrolle keine besondere Tastrolle benötigt wird, sondern erstere die Aufgabe
der Tastrolle mit übernimmt. Außerdem stellt sich der Haltearm stets von selbst
in die Richtung der resultierenden Kraft und wird demnach nicht auf Biegung, sondern
nur auf Zug beansprucht.
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Bei der vorstehend beschriebenen Ausführung ist es vorteilhaft, den
Haltearm möglichst nahe an die Haspel heranzusetzen und seine Länge klein gegenüber
seinem Abstand vom Walzspalt zu halten, damit seine Schwenkung die Lage der Bandebene
zwischen dem Walzspalt und der Umlenkrolle möglichst wenig beeinflußt. Es wird aber
betont, daß diese letztere Maßnahme nur aus walztechnischen Gründen empfohlen wird,
während die Messung des Umlenkwinkels selbst in jedem Falle, also auch bei einem
verhältnismäßig langen Haltearm, fehlerfrei erfolgt.
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Bei der vorstehend beschriebenen Verwendung einer in einem frei schwenkbaren
Haltearm gelagerten Umlenkrolle ist die Messung der auf die Umlenkrolle wirkenden
Kraft besonders einfach und zweckmäßig durchführbar. Der Haltearm kann nämlich ein
elastisches
Glied umfassen, das eine meßbare Verlängerung des Haltearmes
entsprechend der Größe der besagten Kraft bewirkt, wobei das elastische Glied so
bemessen ist, daß es selbst bei der größten Kraft noch keine merkliche Änderung
des Umlenkwinkels zuläßt.
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Das elastische Glied kann ein beliebiges Federmittel umfassen. Vorzugsweise
wird jedoch der Haltearm selbst als elastisches Glied verwendet, indem er sich dem
Elastizitätsmodul seines Werkstoffes und seinem Ouerschnitt entsprechend dehnt.
Dabei kann die Verlängerung des Haltearmes zweckmäßig durch einen ihn ganz oder
teilweise überbrückenden Dehnungsmeß streifen gemessen werden, dessen ohmscher Widerstand
sich in bekannter Weise entsprechend seiner Dehnung verändert.
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Ein solcher, an sich bekannter Dehnungsmeßstreifen gestattet die
Messung kleinster Längenänderungen und ist deshalb in Verbindung mit der erfindungsgemäßen
Anordnung besonders vorteilhaft, weil er eine »harte« Aufhängung der Umlenkrolle
ermöglicht, d. h. eine solche, bei der die auslenkende Kraft nur eine sehr kleine
Verlagerung der Rolle bewirkt. Die Aufhängung kann also praktisch als starr betrachtet
werden.
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Die Auslenkung der Umlenkrolle kann aber auch in anderer Weise gemessen
werden.
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In gleicher Weise kann auch mit der Tastrolle oder ihrem Tragarm
bzw. mit dem schwenkbaren Haltearm der Umlenkrolle ein Meßwertgeber gekoppelt sein,
der eine elektrische Meßgröße entsprechend der Lage der Tastrolle bzw. des Haltearmes
verändert, so daß der jeweilige Wert der elektrischen Meßgröße dem Wert des Umlenkwinkels
entspricht.
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Die Meßwerte, d. h. die auf die Umlenkrolle wirkende Kraft und die
jeweilige Lage des Spannpunktes am Haspelbund können entsprechend dem durch die
geometrischen Verhältnisse gegebenen funktionalen Zusammenhang laufend selbsttätig
durch an sich bekannte Rechengetriebe oder elektrische Rechenschaltungen zu einem
Ausgangswert zusammengefaßt werden, der dem jeweiligen Bandzug entspricht. Somit
kann der Bandzug direkt angezeigt werden und/oder zur Steuerung eines Zugregelkreises
dienen.
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Die Erfindung wird an einigen Ausführungsbeispielen an Hand der Zeichnung
näher erläutert. Dabei zeigt Fig. 1 eine erfindungsgemäße Meßanordnung in schematischer
Darstellung, Fig. 2 ein Vektordiagramm der Kräfte an der Umlenkrolle in Fig. 1,
Fig. 3 eine schematische Darstellung einer Meßanordnung in einer anderen Ausführung,
Fig. 4 eine weitere Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung, Fig. 5 eine
Ausführung mit einer schwenkbar gelagerten Umlenkrolle und Fig. 6 ein Prinzipschaltbild
einer Rechenschaltung für eine Anordnung nach Fig. 1 bis 5.
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Bei der in Fig. 1 dargestellten Anordnung wird das zu verformende
Band 1 dem von den beiden Druckwalzen 2 und 3 gebildeten Walzspalt W zugeführt.
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Das aus dem Walzspalt austretende verformte Band S wird in Richtung
des Pfeiles 6 über eine Umlenkrolle 7 von einer Haspel 9 mit dem Kerndurchmesser
r0 abgezogen und auf dieser zu einem Bund 8 aufgewickelt. Der Bundradius r, d. h.
der Abstand des Auflaufpunktes A des Bandes auf den Bund vom Drehpunkt M der Haspel,
nimmt während des Aufwickelvorganges ständig zu. Die Ebenen der beiderseits der
Umlenkrolle 7 liegenden Bandenden schließen
miteinander einen mit 2 a bezeichneten
Umlenkwinkel ein. Die besagten beiden Ebenen schneiden sich an der mit U bezeichneten
Stelle, die bei einem kleinen Durchmesser der Umlenkrolle praktisch der Drehachse
dieser Rolle gleichgesetzt werden kann. Der Umlenkwinkel wird also mit ausreichend
guter Näherung von den Strecken W-U und U-S in der Zeichnung gebildet.
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Weiterhin ist eine Tastrolle 10 vorgesehen, die in einem bei 12 schwenkbar
gelagerten Hebel 11 gelagert ist und durch eine am Hebel befestigte Zugfeder 13
gegen den Umfang des Bundes 8 gedrückt wird.
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Das Band 5 steht zwischen dem Walzspalt und der Haspel unter einem
Längszug P, der entsprechend der Größe des Umlenkwinkels eine Kraft auf die Umlenkrolle
7 ausübt. Diese Kraft wird durch eine im Lager der Umlenkrolle vorgesehene, nicht
eingezeichnete Meßeinrichtung gemessen.
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Zwischen dem Bandzug P, dem Umlenkwinkel und der auf die Umlenkrolle
ausgeübten Kraft besteht ein eindeutiger funktioneller Zusammenhang, der in Fig.
2 grafisch dargestellt ist. Auf den Punkt U, d. h. auf die Umlenkrolle, wird von
jeder der beiden Bandstrecken (W-U und U-A 4 in Fig. 1) eine Kraft ausgeübt, die
gleich dem Bandzug P ist. Die Resultierende dieser beiden Kräfte liegt in der Richtung
der Winkelhalbierenden und hat den absoluten Wert: Pr = 2 P cos a. (1) Diese Resultierende
ist die auf die Umlenkrolle ausgeübte Kraft. Falls die Umlenkrolle zur Messung dieser
Kraft in einer bestimmten, von der Winkelhalbierenden abweichenden Richtung elastisch
verschiebbar geführt ist, wobei die Verschiebung bei gegebener Federkonstante ein
Maß für die Kraft in der Verschiebungsrichtung ist, ist die Verschiebungskraft Pr'
nicht gleich der Resultierenden Pr. Sobald jedoch die Richtung der Verschiebung
gegenüber der Richtung der Bandstrecke W-U (Fig. 1) festgelegt wird, besteht ein
eindeutiger funktioneller Zusammenhang zwischen der Resultierenden PrJ der Verschiebungskraft
Pr' und dem Umlenkwinkel 2 a. In Fig. 2 ist beispielsweise angenommen, daß die Verschiebungsrichtung
senkrecht auf der Bandstrecke W-U steht. Dann ist der besagte Zusammenhang, wie
sich leicht aus der Fig. 2 ablesen läßt, durch den Ausdruck gegeben: Pr = Pr cos
(900 - a) = Pr sin a. (2) Damit wird der Zusammenhang zwischen der durch die Verschiebung
meßbaren Kraft Pr'J dem Bandzug P und dem Umlenkwinkel wie folgt beschrieben: Pro
= 2 P cos a sin a = P sin 2 a. (3) Der Umlenkwinkel wird indirekt durch Messung
des Banddurchmessers mit Hilfe der Tastrolle 10 bestimmt. In Fig. 1 ist der Einfachheit
halber angenommen, daß der Drehpunkt M der HaspeI auf der Verlängerung der Bandstrecke
W-U liegt. Wie aus Fig. l ersichtlich ist, besteht zwischen dem Bundradius r und
dem Umlenkwinkel folgender Zusammenhang: tg(180° - 2α) = r/## = -tg 2α.
(4) UM Da bei einer gegebenen Anordnung der Abstand UM festgelegt ist, läßt sich
aus dem von der Tastrolle gemessenen Bundradius r der Umlenkwinkel 2 a und daraus
nach den Beziehungen (1) bis (3) der Bandzug P bestimmen. Ähnliche Beziehungen bestehen
bei einer anderen Lage des Haspeldrehpunktes M.
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Die Umlenkrolle und die Tastrolle können mit vorzugsweise elektrischen
Meßwertgebern gekoppelt sein, aus deren Werten eine Rechenschaltung od. dgl. entsprechend
dem vorstehend beschriebenen funktionellen Zusammenhang selbsttätig den Bandzug
bildet.
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Fig. 3 veranschaulicht eine andere Ausführung, bei der die Bestimmung
des Umlenkwinkels nicht durch Messung des Bundradius, sondern durch Abtastung der
Lage des Bandes zwischen Umlenkrolle 7 und Ablaufpunkt A erfolgt. Zu diesem Zweck
ist eine Tastrolle 14 vorgesehen, die in einem um den festen Punkt 16 schwenkbaren
Hebel 15 drehbar gelagert ist und durch eine Druckfeder 17 gegen das Band gedrückt
wird. Die Tastrolle wird dadurch auf einer kreisförmigen Kurve 18 geführt. Die geometrische
Anordnung ist so getroffen, daß die Führungskurve 18 das Band bei jedem in Frage
kommenden Bundradius schneidet. Beispielsweise ist die Lage des Bandes zu Beginn
des Aufwickelvorganges zwischen dem Punkt U und dem Auflaufpunkt A' gestrichelt
eingezeichnet.
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Je nach der getroffenen geometrischen Anordnung besteht stets ein
bestimmter funktioneller Zusammenhang zwischen dem Umlenkwinkel und dem Winkel,
den der Hebel 15 mit einer festen Bezugsebene bildet, so daß der Umlenkwinkel aus
dem besagten Anstellwinkel des Hebels 15 bestimmt werden kann. Zu diesem Zweck kann
mit dem Hebel ein Meßwertgeber gekoppelt sein, der in ähnlicher Weise, wie an Hand
der Fig. 1 beschrieben wurde, an eine Rechenschaltung zur selbsttätigen Bestimmung
des Bandzuges angeschlossen sein kann. Die auf die Umlenkrolle ausgeübte Kraft wird
dabei in der oben beschriebenen Weise bestimmt.
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Die in Fig. 4 dargestellte Ausführungsform unterscheidet sich von
der Ausführung gemäß Fig. 3 zunächst durch eine andere Führung der Tastrolle. Die
Tastrolle 26 ist am oberen Ende einer Stange 27 gelagert, die in einer Führung 28
verschiebbar ist. Eine Druckfeder 29 drückt die Tastrolle bei B an das Band Die
von der jeweiligen Größe des Umlenkwinkels bestimmte Lage des Anlagepunktes B wird
durch einen am unteren Ende der Stange befestigten elektrischen Meßwertgeber30,
der in der Zeichnung schematisch als Spannungsteiler dargestellt ist, gemessen.
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In der Zeichnung ist der Einfachheit halber angenommen, daß die über
die Umlenkrolle hinaus verlängerte Ebene des Bandteiles W-U (entsprechend den Bezeichnungen
in Fig. 1) die Führungskurve 31 der Tastrolle bei S unter einem rechten Winkel schneidet.
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Dann ist der Zusammenhang zwischen dem Umlenkwinkel und der Lage der
Tastrolle gegeben durch: SB tg(18O0-2a) = US . (5) Die Anordnung gemäß Fig. 4 zeigt
weiterhin beispielsweise eine besondere Aufhängung der Umlenkrolle 7 die die Messung
der auf die Rolle ausgeübten Kraft gestattet. Die Umlenkrolle ist am freien Ende
einer bei 20 fest eingespannten Blattfeder 19 gelagert.
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Auf der Oberseite der Blattfeder ist ein bekannter Dehnungsmeßstreifen
21 so befestigt, daß er bei einer Abwärtsbiegung der Blattfeder durch die vom Band
auf die Umlenkrolle ausgeübte Kraft gedehnt wird und seinen ohmschen Widerstand
entsprechend vergrößert.
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Die Blattfeder wird an ihrem die Umlenkrolle tragenden Ende durch
eine Tragstange 22 unterstützt, die an ihrem unteren Ende einen Kolben 23 trägt.
Der Kolben ist in einem Zylinder 24 geführt, dem bei 25
ein Gas, vorzugsweise Luft,
unter Druck zugeführt wird, Das Zylinder-Kolben-System stellt ein pneumatisches
Federmittel dar, dessen Charakteristik bzw.
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Federkonstante durch Zug oder Abfuhr von Luft geändert werden kann.
Die Federung wird entsprechend der Größenordnung des Bandzuges so eingestellt, daß
die größte Auslenkung der Umlenkrolle noch keine merkliche Lageänderung der Bandebene
zwischen Walzspalt und Umlenkrolle, also auch keine Änderung des Umlenkwinkels ergibt.
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Eine besonders vorteilhafte Anordnung zum Messen des Bandzuges ist
in Fig. 5 dargestellt. Dabei ist die Umlenkrolle 7 am freien Ende eines Haltearmes
32 gelagert, der in dem festen Lager 33 frei schwenkbar gelagert ist. Der Haltearm
ist auf der der Umlenkrolle gegenüberliegenden Seite der Bandebene gelagert und
wird deshalb stets auf Zug beansprucht.
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Infolge seiner freien Schwenkbarkeit stellt sich der Haltearm stets
von selbst in die Richtung der Winkel halbierenden des Umlenkwinkels, so daß er
einen Längszug erfährt, der im Betrag gleich der Resultierenden der beiderseitigen
Bandzüge ist. An dem Haltearm ist ein Dehnungsmeßstreifen 34 befestigt, der die
Dehnung auf Grund der resultierenden Kraft in eine Änderung seines ohinschen Widerstandes
umsetzt. Der Anstellwinkel des Haltearmes gegenüber einer festen Bezugsrichtung
steht in eindeutigem funktionellem Zusammenhang mit der Größe des Umlenkwinkels.
Dieser Zusammenhang ist besonders einfach und übersichtlich, wenn man dafür sorgt,
daß der Bandteil zwischen Walzspalt und Umlenkrolle in seiner Lage praktisch unverändert
bleibt, indem man den Haltearm möglichst nahe an die Haspel heranrückt. In der Zeichnung
ist dieser Fall angenommen und die Bezugsebene für den Anstellwinkel des Haltearmes
(gestrichelt dargestellt) parallel zur Richtung des Bandteiles zwischen Walzspalt
und Umlenkrolle gelegt. Dann ist der Anstellwinkel a gleich dem halben Umlenkwinkel
a. Mit dem Haltearm kann also ein elektrischer Winkellagengeber, beispielsweise
ein Drehpotentiometer, gekoppelt sein, der den gemessenen Anstellwinkel und damit
den Umlenkwinkel in eine elektrische Meßgröße umwandelt.
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In Fig. 6 ist schematisch eine Rechenschaltung dargestellt, mit deren
Hilfe die laufende Bestimmung des Bandzuges aus den beiden Meßgrößen, d. h. der
Umlenkrollenkraft und dein Anstellwinkel, erfolgen kann.
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Bei 35 und 36 wird eine konstante Spannung U0 zugeführt, die einer
beliebigen konstanten Spannungsquelle entnommen werden kann. Von dieser Spannung
greift ein Spannungsteiler 37 eine Teilspannung Uj ab, die durch einen Verstärker
mit konstantem Verstärkungsgrad V verstärkt wird. Von der Ausgangsspannung Un des
Verstärkers greift ein zweiter Spannungsteiler 39 eine Teilspannung U3 ab, die einem
Anzeigeinstrument 40 zugeführt wird und außerdem an den Klemmen 41 und 42 abgenommen
werden kann.
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Bezeichnet man das Spannungsteilerverhältnis des Spannungsteilers
37 mit a, das des Spannungsteilers 39 mit b, so ist die Ausgangsspannung der Rechenschaltung
durch folgende Beziehung gegeben: U, =baVU,. (6) Also: U,=Cbcc. (7) Dabei ist C
eine feste Konstante. Die beschriebene Schaltung bewirkt also die Multiplikation
zweier Größen a und b, die an den Spannungsteilern 37 und 39 eingestellt werden.
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Wenn beispielsweise bei der Anordnung nach Fig, 5 an Stelle des starren
Haltearmes 32 ein zweiteiliger, durch eine Zugfeder verbundener Haltearm und an
Stelle des Dehnungsmeßstreifens 34 ein mit den beiden Haltearmteilen verbundener
und von deren gegenseitiger Verschiebung gesteuerter Spannungsteiler als Meßwertgeber
verwendet wird, so läßt sich dieser Meßwertgeber als Spannungsteiler 37 in der Schaltung
nach Fig. 6 verwenden. Das Spannungsteilerverhältnis a ist dann proportional der
Zugkraft Pr im Haltearm.
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Wenn weiterhin mit dem Haltearm ein nach einer entsprechenden Winkelfunktion
gewickelter Spannungsteiler gekoppelt wird, was nach dem heutigen Stand der Technik
durchaus möglich und auch bekannt ist, so liefert die Schaltung nach Fig. 6 eine
dem Bandzug P proportionale Ausgangsspannung Us.
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Im vorstehend genannten Beispiel müssen dann die Spannungsteiler nach
folgenden Funktionen aufgebaut sein: Spannungsteiler 37: a = c1 Pr' (8) Spannungsteiler
39: b = c2 # 1 cos α. (9) Dabei sind c1 und c2 beliebige Konstanten.
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Dann ergibt sich nach den vorstehenden Gleichungen (7) bis (9) für
die Ausgangsspannung: U3 = C. cos c2 Pr cosa (10) Also: U3 = c3 P. (11) Dabei ist
c3 eine Konstante, die die Konstanten C, c1 und c2 umfaßt. Die Ausgangsspannung
ist also dem Bandzug P direkt proportional und kann sowohl angezeigt als auch zur
Steuerung oder Regelung des Bandzuges, beispielsweise über eine Steuerung des Drehmoments
des Haspelantriebes, verwendet werden.
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Die an Hand der Fig. 6 beschriebene Bestimmung des Bandzuges stellt
nur ein schematisches Beispiel dar; die Bestimmung kann aber auch durch beliebige
andere Rechenschaltungen, Rechengetriebe od. dgl. erfolgen.
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Die Erfindung wurde vorstehend am Beispiel der Messung des Wickelzuges
zwischen dem Walzspalt
und der Aufwickelhaspel erläutert; sie kann natürlich in entsprechender
Weise auch zur Messung des Bremszuges zwischen der Ablaufhaspel und dem Walzspalt
dienen.
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PATENTANSPRtJCHE : 1. Einrichtung zum Messen des Längszuges in einem
Band, das in einer Walzmaschine von einer Ablaufhaspel über eine Umlenkrolle ab-,
durch einen Walzspalt hindurch- und über eine Umlenkrolle auf eine Aufwickelhaspel
aufläuft, bei der die Zugkraft aus der auf die Umlenkrolle ausgeübten Kraft und
den geometrischen Größen des Dreiecks bestimmt wird, das durch die Umlenkrolle und
die Spannpunkte des Bandes beiderseits der Rolle gebildet wird, gekennzeichnet durch
eine Einrichtung zum laufenden Messen derLageänderung desjenigen Spannpunktes (A)
des Bandes (5) im Dreieck, der durch den Bandauf- bzw. -ablaufpunkt am Haspelbund
gebildet ist.