DE1203981B - Anordnung zum Messen der Zugspannungen eines draht- oder bandfoermigen Materials - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

GOIl

Deutsche Kl.: 42 k-7/02

A39470IXb/42k
14. Februar 1962
28. Oktober 1965

Bei Kaltwalzen von Bändern oder Blechen ist die Dicke und Oberflächenfeinheit des Walzgutes zum großen Teil von der Zugkraft abhängig, mit der das auf eine Haspel aufgerollte Gut durch das Walzwerk gezogen wird. Diese Kraft, der Haspelbandzug, muß in einem bestimmten Verhältnis zur Walzgeschwindigkeit stehen, um eine gleichmäßige Banddicke zu ergeben. Es ist deshalb notwendig, in der einen oder anderen Weise den Bandzug zu messen und diesen gemessenen Wert zum Steuern eines Drehzahlreglers entweder für den Walzenmotor oder den Haspelmotor zu verwenden. Wenn das Walzgut aus den Arbeitswalzen herauskommt, wird es über eine Umlenkrolle zum Aufrollen auf die Haspel geführt. Beim Passieren der Umlenkrolle wird das Gut um einen Winkel« abgebogen, dessen Größe mit der Menge des auf der Haspel aufgewickelten Walzgutes variiert. Der Haspelbandzug wird die Umlenkrolle mit einer Kraft beeinflussen, die in eine Horizontal- und eine Vertikalkomponente aufgeteilt werden kann. Diese beiden Komponenten hängen nicht nur von dem Bandzug ab, sondern auch vom Winkel <x, und da der Winkel variiert, werden die beiden Kraftkomponenten jede für sich und im Verhältnis zueinander variieren.

Man hat versucht, das Problem, den Bandzug zu messen, so zu lösen, daß man eine zusätzliche Walze zwischen der Umlenkwalze und der Haspel angeordnet hat. Der Bandzug beeinflußt dann die Umlenkwalze unter einem konstanten Winkel und kann dadurch leicht gemessen werden. Der Nachteil dieser Anordnung ist jedoch, daß der Abstand zwischen den Arbeitswalzen und der Haspel und damit die Länge des nicht gewalzten Materials zunimmt, das verschrottet werden muß. Dieser Verlust ist besonders groß bei einem Reservierwalzwerk, wo eine Haspel auf jeder Seite des Walzwerks angeordnet ist und das Walzgut vor- und zurückgeführt wird, ohne von den Haspeln gelöst zu werden. Ein Teil des Walzgutes, der dem Abstand zwischen den Arbeitswalzen und der Haspel an jedem Ende des Gutes entspricht, wird nicht gewalzt, sondern muß verschottet werden. Das gilt auch für solche Anordnungen zur Messung der Zugspannung, die in bekannter Weise eine Tastrolle verwenden. Eine solche Tastrolle muß zudem beim Auswechseln des Bandes ausgeschwenkt und dann erneut eingestellt werden. Weiter wird das Band oft durch die Tastrolle beschädigt. Auch wenn in bekannter Weise zur Messung der Zugspannung eine Seilzugwaage verwendet wird, mit der die Zugkraft unabhängig vom Umschlingungswinkel gemessen werden kann, sind zwei Umlenkrollen notwendig, d. h., der Abfall wird größer. Das Ziel ist daher, die Haspel so nahe Anordnung zum Messen der Zugspannungen
eines draht- oder bandförmigen Materials

Anmelder:

Allmänna Svenska Elektriska Aktiebolaget,

Västeräs (Schweden)

Vertreter:

Dipl.-Ing. H. Missling, Patentanwalt,

Gießen, Bismarckstr. 43

Als Erfinder benannt:

Egil Angeid,

Holger Friman, Västeräs (Schweden)

Beanspruchte Priorität:

Schweden vom 24. Februar 1961 (1930)

wie möglich an den Arbeitswalzen anzuordnen und die Möglichkeit beizubehalten, den Haspelbandzug kontinuierlich messen zu können, unabhängig von der Menge des Walzgutes auf der Haspel.

Die Erfindung geht von einer Anordnung zum Messen der Zugspannung eines draht- oder bandförmigen Materials, vorzugsweise der Zugspannung des Walzgutes in Walzwerken aus, in denen das Walzgut nach dem Passieren der Arbeitswalzen zu einer angetriebenen Aufrollhaspel über eine Umlenkwalze geführt wird, die durch die Zugspannung im Walzgut, den sogenannten Haspelbandzug, mit einer gewissen Kraft beeinflußt wird, die von dem Haspelbandzug und von dem Winkel abhängt, in dem das Walzgut an der Umlenkwalze umgebogen wird. Erfindungsgemäß ist die beschriebene Anordnung so ausgebildet, daß die Umlenkwalze auf zwei Kraft-Meßwandler mit senkrecht zueinander verlaufenden Meßrichtungen wirkt, daß die elektrischen Ausgänge der Meßwandler an die Enden je eines Potentiometerkreises angeschlossen sind und daß die Schleifer der Potentiometer mit einer Servoeinrichtung mit Nullabgleich verbunden sind, wobei die Meßspannung zwischen dem Schleifer des einen Potentiometers und der Verbindungsleitung zwischen den einen Enden beider Potentiometer abgenommen wird.

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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist im folgen- Da der Servomechanismus 9 die Spannung zwischen

den an Hand der Zeichnung beschrieben; in dieser den Kontakten 10 und 11 gleich Null hält, wird der

zeigt Teil des Widerstandes 7, der zwischen dem Kontakt 10

, -d Leitern Hegt, _g.eich -^ des ganze. Wider-

Fig. la, wie der BandzugS die Umlenkwalze Standes sein, und der Teil des Widerstandes8, der

und die resultierende Kraft F sowie deren Vertikal- und zwischen dem Kontakt 11 und Leiter 12 liegt, wird

Horizontalkomponenten beeinflußt, während k_x . . , ., „.. „ . . „ . .

F i g. 2 und 3 zwei Ausführungsbeispiele des Meß- T^cos^ ^sem' ^{wo in beiden Fallen k}^ ^eme Konstante

kreises zeigen, der zum Erzeugen einer elektrischen io ist. Wenn man annimmt, daß der Widerstand 7 gleich R

Größe benutzt wird, die dem Bandzug proportional ist. . . ,..,. joj *,. , ,_ ,· Uy . _

Nach F i g. 1 wird das Walzgut 1 zwischen zwei ^lst' ^{erhalt man}' ^{daß der Strom durch diesen} ΊΓ ^lst"

Arbeitswalzen 2 von der einen der beiden Haspeln 3 Da aber kein Strom durch die Servoanordnung 9

zu der anderen geführt. Zwischen den Arbeitswalzen fließt, erhält man auch, daß der Strom durch

und jeder Haspel ist eine Umlenkwalze 4 angeordnet, 15

die eine Abbiegung des Walzgutes im Winkel χ ji₌ ^s

zustande bringt. Die Zugspannung im Walzgut, der R · k_x

Haspelbandzug, ist mit S bezeichnet. Gemäß der Ίϊϊηα
Figur erzeugt der Haspelbandzug eine resultierende

Kraft F der Umlenkwalze, und diese Kraft variiert in 20 ist, wo Us die Spannung zwischen dem Kontakt 10

ihrer Größe und Richtung, wenn χ variiert. Der und Leiter 12 ist. Wenn diese beiden Ausdrücke für

Winkel κ variiert zwischen zwei Werten entsprechend den Strom gleichgesetzt werden, erhält man
einer leeren und einer voll aufgerollten Haspel.

Die Umlenkwalze wird von zwei Lageranordnungen Uv _ Us ' sin« , tj _ tj ^i
getragen, die je zwei druckempfindliche Organe ent- 25 R R-Ic₁ ^s ~~ ^v sin«
halten, die zwei vorzugsweise gegeneinander winkelrechte Komponenten der resultierenden Kraft F in Wie früher erwähnt ist Uv proportional Fv und entsprechende elektrische Größen umwandeln. Diese kann geschrieben werden Uv = k_z · Fr, wo k₂ eine beiden druckempfindlichen Organe sind nämlich so andere Konstante ist, aber Fv = S · sin « ist, woraus angeordnet, daß sie die horizontalen und vertikalen 30 sich ergibt Uv = k_z · S · sin x.
Komponenten Fh und Fv der Kraft F abtasten. Aus Wird dies in die obengenannten Ausdrücke für Us der Fig. la entnimmt man, daß eingesetzt, erhält man

^ ^{Und S} = l £^ Us = k_z- S- sin« A

ι — cos κ *

^c l£^ s _z

sin λ ι — cos κ ₃₅ * _{sin α}

Die druckempfindlichen Organe im Lager der Somit ist die Spannung fs proportional dem Haspel-Umlenkwalze wandeln die Kraftkomponenten Fv und bandzug S, unabhängig vom Abbiegungswinkel «.
F_H in damit proportionale Spannungen Ur und U_H In F i g. 1 ist schematisch gezeigt, wie die Spanum. Diese Spannungen werden den Eingangsklemmen 5 40 nung U_s für Regelung des Haspelmotors verwendet bzw. 6 einer Meßanordnung nach F i g. 2 zugeführt. _wj_rd, so daß der Haspelbandzug sich konstant hält. Die An den Klemmen 5 ist ein nichtlineares Potentiometer? genannte Spannung kann natürlich auch zur Regelung mit einem beweglichen Kontakt 10 und an den _VOn Walzwerkmotoren oder für gleichzeitige Regelung Klemmen 6 ein anderes nichtlineares Potentiometer 8 der Walzwerk- und Haspelmotoren verwendet werden, mit einem beweglichen Kontakt 11 angeschlossen. 45 Da der Winkel« normalerweise zwischen etwa 20 Das eine Ende der beiden Potentiometer ist an einen _und 40° variiert und die Kurven für sin « und cos» Leiter 12 angeschlossen, an den auch je eine Klemme innerhalb dieses Intervalls mit annehmbarer Annäheder beiden Klemmenpaare 5 und 6 angeschlossen ist. rung durch eine gerade Linie ersetzt werden können, Ein Servomechanismus 9 ist an die beiden beweglichen kann der Kreis gemäß F i g. 2 vereinfacht werden, Kontakte 10 und 11 angeschlossen. Dieser Servo- ₅₀ indem man die nichtlinearen Potentiometer durch eine mechanismus tastet den Spannungsunterschied zwi- Reihenschaltung eines festen Widerstandes und eines sehen den Kontakten ab und stellt sie so ein, daß die linearen Potentiometers ersetzt. F i g. 3 zeigt eine Spannung zwischen ihnen immer Null ist. solche Meßanordnung. Die Spannung Uv wird über

Aus dem Zusammenhang die Klemmen 5 einer Reihenschaltung eines Potentio-

55 meters 13 und eines festen Widerstandes 14 aufge-

e _ Fr j o, _ Fh drückt, während die Spannung Uh einer Reihen-

~ sin χ ~ 1 — cos λ schaltung eines Potentiometers 15 und eines festen

erhält man Widerstandes 16 aufgedrückt wird. Die beweglichen

„ „ Kontakte 17 und 18 der beiden Potentiometer sind an

^{r H} 60 einen Servomechanismus 9 angeschlossen, der sie so

sin λ 1 — cos α einstellt, daß die Spannung zwischen ihnen Null ist.

In früher gezeigter Weise wird dann die Spannung Us

Daraus erhält man auch den Zusammenhang zwischen einem der beweglichen Kontakte 17 oder 18 zwischen den von den druckempfindlichen Organen und dem Leiter 12 proportional dem Bandzug S und abgegebenen Spannungen 65 unabhängig vom Abbiegungswinkel oc.

Ein annäherndes Maß des Bandzugs kann man

Γ,. = zJi auch durch den Ausdruck Us <*> Uv—k_s · Uh erhal-

sin χ 1 - cos χ ' _ten- Wenn der Winkel χ in dem Bereich 20 bis 40°

variiert, wird der größte Fehler (mit k₃ = 1,71) etwa ±6 ⁰J₀, was in vielen Fällen eine befriedigende Genauigkeit ist. Diese Lösung bedarf keines Servosystems.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zum Messen der Zugspannung eines draht- oder bandförmigen Materials, vorzugsweise der Zugspannung des Walzgutes in Walzwerken, in denen das Walzgut nach dem Passieren der Arbeitswalzen zu einer angetriebenen Aufrollhaspel über eine Umlenkwalze geführt wird, die durch die Zugspannung im Walzgut, den sogenannten Haspelbandzug, mit einer gewissen Kraft beeinflußt wird, die von dem Haspelbandzug und von dem Winkel abhängt, in dem das Walzgut an der Umlenkwalze umgebogen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Umlenkwalze auf zwei Kraft-Meßwandler mit senkrecht zueinander verlaufenden Meßrichtungen ao wirkt, daß die elektrischen Ausgänge der Meßwandler an die Enden je eines Potentiometerkreises angeschlossen sind und daß die Schleifer der Potentiometer mit einer Servoeinrichtung mit Nullabgleich verbunden sind, wobei die Meßspannung zwischen dem Schleifer des einen Potentiometers und der Verbindungsleitung zwischen den einen Enden beider Potentiometer abgenommen wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometerkreise nichtlineare Potentiometer enthalten.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Potentiometerkreise eine Reihenschaltung eines linearen Potentiometers und eines festen Widerstandes enthalten.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschriften Nr. 626 206, 957 980, 966, 1067 230;

deutsche Auslegeschrift Nr. 1108 018;

schweizerische Patentschrift Nr. 201 354;

Zeitschrift »Journal of the Iron and Steel Institute«, Dezember 1948, S. 381 bis 387.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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