DE1623342B1

DE1623342B1 - Vorrichtung zum Bestimmen der Welligkeit von bandfoermigen Gegenstaenden

Info

Publication number: DE1623342B1
Application number: DE1623342A
Authority: DE
Inventors: Tsuguo Ishida; Hideo Takafuji
Original assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Current assignee: Yawata Iron and Steel Co Ltd
Priority date: 1966-09-07
Filing date: 1967-09-07
Publication date: 1974-09-12
Also published as: GB1199328A; SE330618B; US3470739A; DE1623342C2

Description

daß die Vorrichtung zum Bestimmen der Welligkeit Formern: von bandförmigen Gegenständen mit wenigstens einer 55

ah

längs des Bandes bewegbaren Einrichtung zum Messen j r

des Gradienten des Bandverlaufes über der Bezugs- - o. — —=- I

ebene und einer Recheneinrichtung zur fortlaufenden X₁

Quadrierung dieser Gradientenfunktion und zur Integration dieser Quadratfunktion über die Länge L 60

bzw. zur fortlaufenden abschnittsweisen Summation I

dieser Quadratfunktion über die Länge L versehen ist. ^ ⁼ ΎΤ

*2

dh_ dx

dx (A)

dx. (B)

Die Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung erläutert, in der

F i g. 1 perspektivisch eine übliche Methode zum 65 Wenn nun mit dem obengenannten Rechner 6 die

Messen einer Oberflächenform zeigt; Integrale der Formeln (A) und (B) berechnet werden,

Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht zur Erläute- können α und λ bestimmt werden. Obwohl in der

rung der Welligkeit und des Welligkeitsgrades; Zeichnung nur eine Wellenlänge gezeigt ist, kann die

Meßlänge natürlich willkürlich gewählt werden. In diesem Fall werden die Durchschnittswerte von a und λ über die gesamte Meßdistanz bestimmt.

Bei der Durchführung einer Messung mit einer solchen Einrichtung 5 ist es notwendig, daß das gewalzte Band 1 bewegt wird oder daß, wenn das gewalzte Band 1 stationär bleibt, die Vorrichtung einschließlich dieses Meßteiles längs dieses Bandes 1 bewegt wird. Dazu können verschiedene bekannte Einrichtungen verwendet werden, von denen fünf in den F i g. 5 bis 8 gezeigt sind.

In Fig. 5 ist ein zweirädriger Schlitten8, der mit 'Rädern 7 und 7' versehen ist, über eine Drehwelle 10 schwenkbar mit dem vorderen Ende eines Stützarmes 9 verbunden, der schwenkbar an der Basis 12 eines Stützteiles 11 angebracht ist und der durch den Stützteil 11 mit Hilfe von Federn 13 und 13' gehalten wird. Die Räder 7 und T des zweirädrigen Schlittens 8 sind so ausgebildet, daß sie immer dem Gradienten des gewalzten Bleches 1 folgen. Wenn daher in diesem Fall der Drehwinkel der drehbaren Welle 10 gemessen wird, ist der Gradient des Bleches an diesem Punkt bekannt bzw. zu bestimmen.

In F i g. 6 sind nun zwei Verschiebungselemente 14 und 14', beispielsweise Differentialtransformatoren, integral angebracht, wobei diese Transformatoren in Bewegungsrichtung des gewalzten Bandes 1 einen festen Abstand A χ voneinander haben, so daß, wenn die Differenz A h zwischen den Höhen H₁ und h₂ der Verschiebungsmeßelemente 14 und 14' von der Bezugsebene 2 bekannt ist, an dieser Stelle der Gradient ΔΛ

1 ^N

dft
dx

dx

Δχ,- (A')

In diesen Formeln ist N die Zahl der Messungen ίο im Abschnitt L und

Δχ

bestimmt werden kann.

In Fig. 7 ist eine Hubstange 18 am vorderen Ende eines Stützarmes 17 drehbar gelagert, welch letzterer an einem Stützteil 15 mit Hilfe von Federn 16 und 16' angebracht ist, so daß eine Rolle 19 am vorderen Ende dieses Hubarmes 18 sich frei nach oben und unten in engem Kontakt mit der Oberfläche des gewalzten Bandes 1 bewegen kann. Die Differenz Ah der Blechoberfläche wird durch ein Verschiebungsmeßelement 20 gemessen, das mit dieser Stange 18 verbunden ist und von der Rolle 19 am vorderen Ende der Hubstange 18 einen Abstand Ax hat,, ' Ah

so daß der Gradient α =

bestimmt werden kann.

Gemäß Fig. 8 wird die Höhe h des gewalzten Bandes oder Bleches 1 mit einem Verschiebungselement 21 gemessen und mit Hilfe eines elektrischen Kreises 22 nach χ differenziert, so daß sich der Gra-

dient zu α = -j—
dx

bestimmt.

Als Rechner 6 kann irgendein geeigneter Rechner verwendet werden. Bei einem Analogrechner, bei dem die Integration elektrisch nur in einem Zeitbereich durchgeführt werden kann, werden dabei, wenn beispielsweise die relative Geschwindigkeit der Meßvorrichtung und des Bandes festliegen, die genannten Integrationen α und λ von örtlichen Integrationen in zeitliche Integrationen umgewandelt, womit die Rechnung durchgeführt werden kann. Wenn, bei Verwendung eines Digitalrechners, der Meßwert des Gradienten immer dann abgenommen wird, wenn der genannte Meßteil 5 sich um einen Abstand d x_t mit Bezug auf das Band bewegt, so werden die Formeln (A) und (B) in die folgenden Formeln (A)' und (B)' umgewandelt, woraus man die folgenden Werte für α und λ erhält:

L =

Ix₁-.

Wenn nun die Messungen in festen Abständen, beispielsweise in den Abständen Ix,- = Ix durchgeführt werden, so werden aus den Formeln (A') und (B') die folgenden Formeln (A") und (B"), wobei kein Fehler durch den Abstand der Meßpunkte auftreten kann und eine einfache und genaue Messung möglich ist:

a =

λ =

Δχ

1=1

i — 1

ah
dx

Vorstehend wurden bekannte Verfahren und Vorrichtungen zum Messen der Wellenhöhe und der .Steilheit erläutert. Diese bekannten Methoden und Geräte wurden ausführlicher beschrieben, weil die Erfindung darauf aufbaut. Die nach bekannten Methoden erreichbare Genauigkeit ist jedoch für viele Zwecke unbefriedigend, wie im folgenden erläutert wird.
Bei normal gewalzten Blechen sind die in Fig. 2 gezeigten Größen S und L annähernd gleich. Selbst

. bei einem Blech bzw. einem Blechband mit sehr ' schlechter Form ist δ so klein, daß es sehr schwierig ist, durch direkte Messung von S und L, δ und ? genau zu bestimmen. Wenn jedoch der Gradient α dieses Bleches 1, wie oben ausgeführt, durch eine Einrichtung 5 gemessen wird, so erhält man mit HiUe eines Rechners, mit dem nicht nur Gradienten bestimmt und integriert, sondern vor der Integration auch quadriert werden können, das Ergebnis in analoger Weise, wie bei den Formeln (A) und (B) aus den folgenden Formeln :

τ- J (W ^dx

2L

dx.

(Q

(D)

Die nachfolgenden Formeln entsprechen den obengenannten Formeln (A'), (B') und (A"), (B"):

δ =

Ax Jl- /dftY

Ax
2

2iV 1

Eine Bestimmung der Welligkeit bzw. des Welligkeitsgrades auf Grund der Formeln (C), (D), (C), (D') oder (C"), (D") gibt eine wesentlich präzisere Aussage über den Zustand eines gewalzten Blechbandes, weil durch die Quadrierung der Gradienten stärkere Abweichungen überproportional in das Endergebnis eingehen. Ein Blech mit wenigen, aber starken, fehlerhaften Wellen, die eine vorgeschriebene Toleranzgrenze überschreiten, könnte nach den bekannten Bestimmungsmethoden das gleiche Ergebnis liefern, wie ein gleichförmig gewelltes Blech, bei dem alle Wellen unter einer vorgeschriebenen Toleranzgrenze liegen. Wenige, aber stärkere Fehler können für eine Blechbearbeitung aber viel störender sein, als eine gleichmäßige Wellung.

Eine Ausführungsform der Erfindung, die zum Messen der Form eines Bleches verwendet wird, ist in den Fig. 9 und 10 dargestellt, gemäß denen ein Blech oder Band 23 auf einer Bezugsplatte 24 angeordnet wird und mehrere Meßeinrichtungen 5, 5', 5"... verwendet werden, die in Breitenrichtung des Bandes angeordnet sind und in dessen Längsrichtung mit Hilfe einer Bewegungseinrichtung 25 bewegt werden, wodurch der Gradient an jedem Punkt dieses Bandes

gemessen wird und S-L oder —j— durch den Rechner 29 berechnet werden, wodurch die Form des • Bandes quantitativ bestimmt und automatisch untersucht und klassifiziert wird. Wenn daher beispielsweise der gemäß Formel (C) oder (D) der Welligkeitsgrad ρ in Breitenrichtung verglichen wird, wird eine quantitative Angabe, wie Randwelligkeit oder Mittelwelligkeit, d. h. Welligkeit in der Mitte, möglich. Durch Verwendung der erfindungsgemäßen Vorrichtung, wie sie in den Fig. HA und HB gezeigt ist, wird bei einer Bandwalzanlage 26 und beim Bandwalzen eine geeignete Anzahl von Meßeinrichtungen 5, 5', 5"... in Breitenrichtung des Bandes an der Auslaßseite der Walzen angeordnet, der Gradient an jedem Punkt des laufenden Bandes 27 gemessen und der Welligkeitsgrad in dem Rechner 29 berechnet, wodurch es möglich ist, die Form des Bandes 27, das gewalzt wird, zu bestimmen und diese Information in ein Steuersystem 28 des Walzgerüstes zurückzugeben, wodurch die Walzkraft oder die Biegekraft der Walzen automatisch eingestellt und die Form des Bandes 27 während des Walzens reguliert wird.

Zur Erläuterung der Erfindung wird nachfolgend ein Beispiel gegeben:

Die Form eines Bandes wurde unter Verwendung der Meßeinrichtung S nach F i g. 6 abgetastet, wobei als Verschiebungsmeßelemente 14 und 14' Differentialtransformatoren verwendet wurden. Bei einem Abstand Ix = 10 mm war die Meßgenauigkeit von Zi₁ und h₂ 1/100 mm. r
Der Welligkeitsgrad f wurde mit dem Digital-

rechner berechnet, und er konnte in der Größenordnung von bestimmt werden. In Fig. 12 sind Meßergebnisse dargestellt. Dabei waren die Gradientmeßteile in Abständen von 10 cm in Breitenrichtung W des Bandes angeordnet, das eine Breite von 1 m und eine Länge von 2 m hatte. Der Welligkeitsgrad ε wurde über die Länge von 2 m gemessen. Durch diese Messung konnte festgestellt werden, daß dieses Band in der Mitte eben, an den Rändern aber wellig war.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

ι 2

• Fig. 3 ist eine Ansicht zur Erläuterung des Meß-Patentanspruch: prinzips;

F i g. 4 zeigt das Prinzip einer Meßvorrichtung mit

Vorrichtung zum Bestimmen der Welligkeit daran angeschlossenem bekanntem Rechner;
von bandförmigen Gegenständen, insbesondere 5 F i g. 5 bis 8 sind Seitenansichten von bekannten von gewalzten Blechbändern, definiert als die Diffe- Vorrichtungen zum Messen des Gradienten der renz zwischen der Länge S des Bandes gemessen Oberfläche;

längs der Wellen und der LängeL der Parallel- Fig. 9 zeigt eine Draufsicht auf eine erfindungs-

projektion des Bandes auf eine Bezugsebene, oder gemäße Vorrichtung mit mehreren Meßeinrichtungen; des Welligkeitsgrades (S — L)/L, g e k e η η- _ϊ0 F i g. 10 zeigt eine Seitenansicht der Ausführungszeichnet durch wenigstens eine längs des form nach F i g. 9;

Bandes bewegbare Einrichtung zum Messen des Fig. 11A und 11B zeigen die Steuerung einer

Gradienten des Bandverlaufes über der Bezugs- Walzanlage'durch die erfindungsgemäße Vorrichtung, ebene und eine Recheneinrichtung zur fortlaufen- Dabei zeigt 11A eine Seitenansicht und 11B eine den Quadrierung dieser Gradientenfunktion und i₅ Vorderansicht;

zur Integration dieser Quadratfunktion über die Fig. 12 ist ein Diagramm, das die Ergebnisse

Länge L bzw. zur fortlaufenden abschnittsweisen von Untersuchungen gemäß der Erfindung zeigt.
Summation dieser Quadratfunktion über die Lan- Um die spätere Erläuterung der Erfindung verständ-

geL. lieh zu machen^ werden zunächst bekannte Meß-

20 verfahren und Vorrichtungen an Hand der Fig. 1

bis 8 erläutert.

Gemäß Fig. 1 wird eine bekannte quantitative Messung bei einer gewalzten Platte 1 so ausgeführt,

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Be- daß die Länge (Höhe) α von einer Bezugsebene 2 stimmen der Welligkeit von bandförmigen Gegen- 25 bis zum Scheitel 4 einer Welle 3 benutzt wird oder die ständen, insbesondere von gewalzten Blechbändern, ο*»;ιι,~·* a:<> α ,-„u a„„ v«abi^;„ 1 ^a α u „„,. j -c - _I t j· TN-te · t. j τ ·· cj Steilheit, die durch das Verhältnis λ = -r- , d.h. nur

definiert als die Differenz zwischen der Lange S des I

Bandes, gemessen längs der Wellen und der Länge L das Verhältnis der Höhe α zur Länge Z zwischen den der Parallelprojektion des Bandes auf eine Bezugs- Mulden der Wellen verwendet wird. Dabei sind der Anebene, oder des Welligkeitsgrades (S — L)[L. ₃₀ fang und das Ende der Wellenlänge I nicht bestimmt.

Neuerdings ist der Verbrauch von gewalzten Metall- Da es ferner Wellen mit komplizierteren Formen gibt,

streifen und Bändern sehr hoch. Durch den Fortschritt kann die Form nicht ausschließlich durch die Messung

der Technik werden mehr und mehr flache Bänder mit der Faktoren α und λ ausgedrückt werden,

minimaler Welligkeit gefordert. Es ist daher notwendig, Wie Fig. 2 zeigt, ist die Länge S des Wellenteils

die Welligkeit der Produkte zu messen, um Erzeugnisse 35 längs des Bandes, d.h. längs der Wellen größer als

zu erhalten, die diesen Erfordernissen entsprechen. die Länge L des flachen Teiles des Bandes 1 (also

Zur Bestimmung der Welligkeit von Oberflächen ist nicht längs der Wellen, sondern gerade gemessen),

es bekannt, die Höhe der Scheitelpunkte von Wellen Werden daher L und S gemessen, und damit die

zu messen und diese Höhen durch die Meßstrecke Größe der Welligkeit δ = S — L und der Welligkeits-

zu dividieren. Ferner sind Vorrichtungen bekannt, ₄o _d ₌ « ₌ S-L_ _{berech so ist die Form}

mit denen Neigungen von Oberflachen gemessen wer- ^LL '

den können, wobei diese Meßwerte dann gewünschten- dieses Bleches oder Bandes für manche Anwendungs-

fallsineinemRechnersurnmiert oderintegriert werden. gebiete quantitativ genau genug bestimmt.

Diese Werte sind für viele Zwecke, z. B. für die In F i g. 4 wird das Prinzip einer Vorrichtung zur

Vermessung von Straßen, voll ausreichend, jedoch 45 Durchführung eines bekannten Meßverfahrens gezeigt,

können Präzisionsmessungen an Oberflächen von wobei eine Einrichtung 5 zur Messung des Gradienten

Metallbändern nicht mit der erwünschten Genauigkeit und ein Rechner 6 verwendet werden. Die Länge und

durchgeführt werden. die Höhe werden mit dieser Einrichtung 5 nicht direkt

Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine Vorrichtung gemessen, sondern es wird an jeder Stelle eines gewalz-

zu schaffen, die die Bestimmung der Welligkeit von 50 ten Bandes 1 der Gradient α zu einer Bezugsebene 2

bandförmigen Gegenständen mit extremer Genauig- gemessen. Wird dieser Gradient α gemessen, wie deut-

keitermöglicht. lieh in Fig. 3 gezeigt ist, so bestimmen sich die

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung so gelöst, Wellenhöhe α und die Steilheit λ aus den folgenden