DE1263443B

DE1263443B - Anordnung zur Durchhangregelung fuer durch eine Durchlaufgrube laufendes Bandmaterial

Info

Publication number: DE1263443B
Application number: DEL38201A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing W Fritzsche; Gerhard Paul Marhold
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1961-02-02
Filing date: 1961-02-02
Publication date: 1968-03-14
Also published as: GB923358A

Description

Anordnung zur Durchhangregelung für durch eine Durchlaufgrube laufendes Bandmaterial Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Durchhangregelung für durch eine Durchhanggrube laufendes Bandmaterial, wobei die Bestimmung des Durchhangs durch Ausmessung der Laufzeit des gegen das durchhängende Material ausgesandten und an diesem reflektierten Schalles erfolgt. Die Einschaltung von Stellen, an denen Bandmaterial im Zuge seiner Bearbeitung durchhängt, und die Regelung dieses Durchhanges ist insbesondere aus der Walztechnik bekannt. Bei den dort verwendeten bekannten Verfahren zur Durchhangregelung geschieht die Messung des Durchhanges in analoger Weise. Sie erfolgt, indem eine mit einem nicht geschlossenen stabförmigen Eisenkern versehene zylindrische Spule mit ihrer Achse quer zur Laufrichtung des Bandmaterials unterhalb des durchhängenden Bandmaterials angebracht ist. Die Stromaufnahme der Spule ändert sich mit dem Durchhang, d. h. mit dem Abstand des Bandmaterials von der Spule. Handelt es sich um ferromagnetisches Bandmaterial, so ist die Änderung in erster Linie eine Folge des sich ändernden magnetischen Widerstandes des magnetischen Kreises der Spule. Handelt es sich um ein nicht ferromagnetisches, jedoch elektrisch leitendes Bandmaterial, so ist die erhöhte Stromaufnahme eine Folge des durch Wirbelstrombildung entstehenden Energieentzuges aus dem magnetischen Feld der Spule. Diese bekannte Methode zur Messung des Durchhanges ist jedoch nur geeignet, wenn der Abstand zwischen der Spule und dem durchhängenden Bandmaterial verhältnismäßig klein ist. Ferner ist diese bekannte Methode an die Voraussetzung gebunden, daß das Bandmaterial magnetische oder elektrisch leitende Eigenschaften besitzt.
Weiterhin ist bereits eine Einrichtung bekannt, bei der die Größe der Schlaufe eines Bandes durch Messung der Kapazität eines Kondensators bestimmt werden kann. Die Entfernung des Bandmaterials von den Kondensatorplatten beeinflußt die Kapazität des Kondensators. Einer bestimmten Entfernung des Bandmaterials von den Kondensatorplatten entspricht ein bestimmter Kapazitätswert. Diese Einrichtung ist jedoch nur verwendbar, wenn das Band ein metallisch leitender Körper ist und wenn der Durchhang nur wenig schwankt und dadurch der Plattenabstand verhältnismäßig kleine Werte nicht überschreitet.
Nun treten aber auch Fälle auf, in denen die Tiefe der Durchhanggrube 10 bis 20 m beträgt, so daß der Abstand des durchhängenden Materials vom Boden der Grube großen Schwankungen unterworfen sein kann. Solche tiefen Durchhanggruben sind beispielsweise erforderlich, wenn das Bandmaterial zus einer Behandlung durch ein Bad gezogen wird (Beizbad) und der Weg durch dieses Band eine gewisse Länge haben muß.
Es ist hierbei auch bekannt, die Messung der Schlaufengröße mittels Lichtquellen und Fotozellen durchzuführen. Hierfür ist eine Vielzahl, in verschiedenen Entfernungen vom Boden der Durchhanggrube einander gegenüberliegender Lichtquellen und Fotozellen angeordnet. Jede dieser Fotozellen liefert eine Aussage darüber, ob der Lichtstrahl durch das Bandmaterial unterbrochen ist oder nicht. Abgesehen von dem großen Aufwand für eine solche Einrichtung versagt diese jedoch in den Fällen, in denen die Durchhanggrube stauberfüllt oder mit einer Flüssigkeit gefüllt ist.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung anzugeben, bei der die geschilderten Nachteile der bekannten Einrichtungen nicht auf-, treten.
Es sind bereits Vorrichtungen zur Längen- bzw. Entfernungsmessung nach dem Echolotprinzip bekannt. Die Erfindung bezieht sich jedoch auf eine Anordnung zur Durchhangregelung für durch eine Durchhanggrube laufendes Bandmaterial, wobei die Bestimmung des Durchhangs durch Ausmessung der Laufzeit des gegen das durchhängende Material ausgesandten und an diesem reflektierten Schalles erfolgt, die dadurch gekennzeichnet ist, daß am Boden der Durchhanggrube eine gegen die Mitte des durchhängenden Materials gerichtete, periodisch steilflankige Schallimpulse aussendende Schallquelle und ein den reflektierten Schall aufnehmender Echoempfänger vorgesehen sind, daß der mit der Schallaussendung und der mit dem Echoempfang verbundene Impuls nach geeigneter Umformung in einem Impulsformer die Steuerung des Tores eines an sich bekannten, mit Quarzgenerator und voreinstellbarem Zähler digital arbeitenden Soll-Istwert-Vergleichsgliedes besorgt, dessen analoge Ausgangsgröße zur Verstellung der Laufgeschwindigkeit des Bandmaterials auf einer Seite der Durchhanggrube dient.
Eine weitere erfindungsgemäße Anordnung ergibt sich dadurch, daß die mit der Schallaussendung und dem Echoempfang verbundenen Impulse von einem Impulsformer in einen in seiner Länge der Schallaufzeit proportionalen Impuls umgeformt werden und dieser durch analoge Mittelwertbildung über die ganze Schallimpulsaussendungsperiode direkt in einen dem Durchhangskomplement proportionalen analogen Wert übergeführt wird, der nach Differenzbildung mit einem analogen Sollwert zur Verstellung der Laufgeschwindigkeit des Bandmaterials auf einer Seite der Durchhanggrube dient.
In der Figur ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt. Darin ist das Bandmaterial mit 1 bezeichnet. Es erscheint in der Zeichnung nur in seinem Schnitt; man muß es sich in die Zeichenebene hinein als Band von einer gewissen Breite vorstellen. Die Durchhanggrube ist mit Z bezeichnet. Über zwei Laufrollen 3 und 4. hängt das Bandmaterial in die Grube hinein und wird durch diese hindurchgezogen. Am Boden der Grube befindet sich eine Schallquelle 5. Diese wird von einem Impulsgenerator 7 in periodischer Folge mit steilflankigen Impulsen gespeist, so daß von der Schallquelle entsprechend steilflankige Schallimpulse (Knall) ausgestrahlt werden. Diese Schallwellen sind gegen die Mitte des durchhängenden Materials gerichtet. Von hier werden sie reflektiert und von einem Echoempfänger 6 aufgefangen. Der von dem Impulsgenerator 7 erzeugte Impuls wird gleichzeitig einem Impulsformer 8 zugeführt. Diesem Impulsformer 8 wird ebenfalls der vom Echoempfänger ausgelöste Impuls zugeführt. Der Impulsformer 8 formt und verstärkt die beiden Impulse in einer Weise, die sie zur Steuerung des Tores 9 b des digital arbeitenden Soll-Istwert-Vergleichsgliedes 9 geeignet machen. Das vom Impulsformer geformte Torsteuersignal kann beispielsweise aus einem Rechteckimpuls bestehen, dessen Anfang mit dem Anfang des vom Impulsgenerator 7 erzeugten Impulses zeitlich zusammenfällt und dessen Ende mit dem Anfang des vom Echoempfänger 6 erzeugten Impulses zeitlich zusammenfällt. Das Steuersignal kann jedoch auch aus zwei Nadelimpulsen bestehen, die in den eben beschriebenen Zeitpunkten auftreten. In beiden Fällen wird das Tor 9 b während der Zeitspanne durchlässig gesteuert, während der der Schall die Strecke von der Schallquelle 5 zum Bandmaterial und zurück zum Echoempfänger 6 durchläuft. Das digital arbeitende Soll-Istwert-Vergleichsglied 9 stellt ein in der Digitaltechnik bekanntes Bauelement dar. Es besteht im wesentlichen aus einem vorzugsweise als Quarzgenerator aufgebauten Frequenzgenerator 9 a, dessen Impulse für die Zeitdauer des durchlässig gesteuerten Tores 9 b auf einen Zähler 9 c gelangen. Am Zähler 9 c wird durch Voreinstellung über den Eingang 9 e der Sollwert des Durchhanges eingestellt. Am Ausgang des Digital-Analog-Wandlers 9 d erscheint ein der Regelabweichung proportionaler und vorzeichengetreuer analoger Ausgangswert. Dieser wird in geeigneter Weise auf das Antriebsaggregat 10 der das Bandmaterial auf der einen Seite der Durchhanggrube antreibenden Treibrollen 11 zur Einwirkung gebracht. Dies kann beispielsweise in der Art geschehen, daß der Gleichstrommotor eines Leonard-Antriebs, der die Treibrolle 11 treibt, mit einer Boostermaschine in. Reihe geschaltet ist, deren Erregerwicklung von dem Ausgangswert des digital arbeitenden Soll-Istwert-Vergleichsgliedes 9 gespeist wird. Der Antrieb des Bandmaterials auf der anderen Seite der Durchhanggrube erfolgt durch einen Antriebsmotor, der von dem gleichen Leonard-Generator wie der Antriebsmotor auf der erstgenannten Seite der Durchhanb grube gespeist wird. Durch die Boostermaschine wird die Drehzahl entsprechend der Regelabweichung auf der einen Seite der Durchhanggrube vorübergehend geändert und auf diese Weise der Durchhang verstellt.
Bei der beschriebenen Regelanordnung nach der Erfindung ist es erwünscht, daß zwischen der voreinzustellenden Zahl am Zähler 9 c (Sollwert) und dem entsprechenden Abstand des durchhängenden Materials vom Boden der Durchhanggrube a (Durchhangskomplement) ein ganzzahliger Zusammenhang besteht. Dies kann man durch Wahl der Frequenz des Frequenzgenerators 9 a erreichen. Da sich die Schallgeschwindigkeit mit dem die Durchhanggrube ausfüllenden Medium ändert, ist eine dem verwendeten Medium angepaßte Frequenz des Frequenzgenerators 9 a zu wählen.
Die beschriebene Durchhangsmessung wiederholt sich in periodischer Folge. Dabei wird diese Periodendauer zur Erzielung möglichst vieler Messungen pro Zeiteinheit nach Möglichkeit klein gewählt. Der kleinstmögliche Wert ist die Zeit, die der Schall zum Hin- und Rücklauf durch die gesamte Durchhanggrube benötigt.
Bei der oben beschriebenen Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wurde die Laufzeit des gegen das durchhängende Material ausgesandten und an diesem reflektierten Schalles digital ausgemessen. Das digital arbeitende Soll-Istwert-Vergleichsglied 9 kann jedoch auch durch eine analog arbeitende Anordnung ersetzt werden. Man braucht hierzu nur den auf die Schallimpulsaussendeperiode bezogenen Mittelwert des vom Impulsformer 8 geformten in seiner Länge der Schallaufzeit proportionalen Rechteckimpulses in analoger Weise zu bilden. Der so gewonnene Mittelwert ist dem Durchhangskomplement a direkt proportional. Er wird mit einem analogen Sollwert verglichen, und die Differenz beider Werte dient wieder zur Verstellung der Laufgeschwindigkeit des Bandmaterials auf einer Seite der Durchhanggrube.
Häufig soll das Bandmaterial in der Durchhanggrube ein der Materialbehandlung dienendes Medium durchlaufen (z. B. Beizflüssigkeit). Es wird in solchen Fällen gefordert, daß jeder Punkt des Bandmaterials für eine ganz bestimmte Zeit in dem behandelnden Medium verbleibt. Sofern die stationäre Geschwindigkeit des Bandmaterials konstant ist, wird diese Aufgabe bereits durch Einregelung eines bestimmten Durchhanges gelöst. Ändert sich dagegen die stationäre Bandgeschwindigkeit, so muß zur Erzielung gleicher Durchlaufzeiten der Durchhang entsprechend der stationären Geschwindigkeit vergrößert oder verkleinert werden. Dies kann bei der Erfindung dadurch erreicht werden, daß der durch Voreinstellung eingegebene Sollwert umgekehrt proportional mit der stationären Geschwindigkeit verändert (geführt) wird. Es versteht sich von selbst, daß die Schallquelle S und der Echoempfänger 6, statt am Boden der Durchhanggrube angeordnet zu sein, auch an der Öffnung der Durchhanggrube angeordnet sein können und somit der Schall von oben auf das durchhängende Material ausgestrahlt wird.

Claims

Patentansprüche: 1. Anordnung zur Durchhangregelung für durch eine Durchhanggrube laufendes Bandmaterial, wobei die Bestimmung des Durchhangs durch Ausmessung der Laufzeit des gegen das durchhängende Material ausgesandten und an diesem reflektierten Schalles erfolgt, d a d u r c h gekennzeichnet, daß am Boden derDurchhanggrube (2) eine gegen die Mitte des durchhängenden Materials gerichtete, periodisch steilflankige Schallimpulse aussendende Schallquelle (5) und ein den reflektierten Schall aufnehmender Echoempfänger (6) vorgesehen sind, daß der mit der Schallaussendung und der mit dem Echoempfang verbundene Impuls nach geeigneter Umformung in einem Impulsformer (8) die Steuerung des Tores (9 b) eines an sich bekannten mit Quarzgenerator und voreinstellbarem Zähler digital arbeitenden Soll-Istwert-Vergleichsgliedes (9) besorgt, dessen analoge Ausgangsgröße zur Verstellung der Laufgeschwindigkeit des Bandmaterials auf einer Seite der Durchhanggrube dient.
2. Anordnung zur Durchhangregelung für durch eine Durchhanggrube laufendes Bandmaterial, wobei die Bestimmung des Durchhangs durch Ausmessung der Laufzeit des gegen das durchhängende Material ausgesandten und an diesem reflektierten Schalles erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß am Boden der Durchhanggrube (2) eine gegen die Mitte des durchhängenden Materials gerichtete, periodische steilflankige Schallimpulse aussendende Schallquelle (5) und ein den reflektierten Schall aufnehmender Echoempfänger (6) vorgesehen sind, daß die mit der Schallaussendung und dem Echoempfang verbundenen Impulse von einem Impulsformer (8) in einem in seiner Länge der Schallaufzeit proportionalen Impuls umgeformt werden und dieser durch analoge Mittelwertbildung über die ganze Schallimpulsaussendungsperiode direkt in einen dem Durchhangskomplement (a) proportionalen analogen Wert übergeführt wird, der nach Differenzbildung mit einem analogen Sollwert zur Verstellung der Laufgeschwindigkeit des Bandmaterials auf einer Seite der Durchhanggrube dient.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung eines ganzzahligen Zusammenhanges zwischen der Voreinstellung am Zähler (9 c) (Sollwert) und dem Durchhangskomplement (a) des Bandmaterials bei verschiedenen, die Durchhanggrube ausfüllenden Medien (z. B. Beizbad) die Frequenz des Quarzgenerator (9 a) entsprechend gewählt wird.
4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung einer bestimmten Durchlaufzeit jedes Bandpunktes durch ein bestimmtes, die Durchhanggrube ausfüllendes Medium (z. B. Beizbad) der Sollwert in Abhängigkeit der stationären Bandgeschwindigkeit geführt wird. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschriften Nr. 1004 711, 1012 467; USA.-Patentschrift Nr. 2 487 755.