DE2442901B2 - Vorrichtung zur kontinuierlichen messung des elastizitaetsmoduls von bewegtem band- oder drahtfoermigem material - Google Patents

Description

c) eine Differentialmeßschaltung (18), deren Ausgangsgröße dem Elastizitätsmodul (K) des
Materials proportional ist, ist an die Ausgänge

der Materialspannungs-Meßeinrichtungen (14, _{Dig Erfindung bezieht sich au}f eine Vorrichtung

16) angeschlossen. ^ _{gemäß dem} Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- bei der Verarbeitung bzw. Bearbeitung von bandkennzeichnet, daß zwischen der ersten Material- oder drahtförmigem Material sowie auch bei der spannungs-Meßeinrichtung (14) und der Differen- Qualitätskontrolle von kontinuierlich hergestellten tialmeßschaltung (18) ein Verzögerungsglied (17) Bändern oder Drähten ist häufig die genaue Ubermit variabler Zeitkonstante angeschlossen ist. 30 wachung des Elastizitätsmoduls des bewegten Ma-

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch terials notwendig oder wünschenswert. Wenn Papiergekennzeichnet, daß die Materialantriebsvorrich- oder Kartonbänder, die von einer Spule abgewickelt tungen aus je einer mit einer Druckrolle (3; 5) zu- werden, in eine Druckmaschine einlaufen, dann sammenwirkenden Zugrolle (2; 4) bestehen, welche müssen beispielsweise die Bedingungen einer konbeide mit derselben Winkelgeschwindigkeit ange- 35 stanten Materialspannung oder einer konstanten trieben werden und von denen die erste Zugroiie (2) Mau-iiallängung, welche ein konstantes Format im einen Radius (Ra₁) aufweist, welcher kleiner als freien, unbeanspruchten Zustand des Materials geder Radius (Ra₂) der zweiten Zugrolle (4) ist. währleistet, oder aber einer konstanten Längung bei

4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge- einer vorgegebenen Spannung erfüllt werden, welche kennzeichnet, daß der Unterschied der erwähnten 40 in diesem Falle ein konstantes Format bei einer gege-Radien (Ra₁, Ra₂) der beiden Zugrollen (2, 4) benen Spannung gewährleistet. Es sind bereits Vorgrößenordnungsmäßig 1 °/₀₀ beträgt. richtungen der eingangs erwähnten Art bekannt, mit

5. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch ge- denen der Elastizitätsmodul eine? Bandes auf der kennzeichnet, daß das Verzögerungsglied (17) eine Grundlage einer Messung der Differenz der Geschwinelektrische Schaltungsanordnung ist, die eine Di- 45 digkeiten dieses Bandes zwischen zwei Punkten vervisions- bzw. Inversionsschaltung (23), auf deren schiedener Spannung ermittelt wird. Diese Vorrich-Eingang eine der Materialgeschwindigkeit (v) pro- tungen liefern jedoch keine befriedigenden Ergebnisse, portionale elektrische Spannung gegeben wird, ein weil eine Differenz gemessen werden muß, die im Servo-Potentiometer (21) mit mehreren, durch Vergleich mit den Bandgeschwindigkeiten an den Meßeinen Stellmotor (25) gleichzeitig veränderbaren 50 punkten sehr klein ist.

Widerständen (A₀, R₁, R₂), einen Operationsver- Bei der Herstellung von Papier-, Karton-, Kunststärker (22), dessen einer Eingang mit dem Aus- stoff- oder Metallbändern ist zwecks Qualitätskongang der Divisions- bzw. Inversionsschaltung (23) trolle ebenfalls eine kontinuierliche Messung des und dessen anderer Eingang mit der am einen der Elastizitätsmoduls wünschenswert, weil auf diese Widerstände (R₀) des Servo-Potentiometers abge- 55 Weise eine automatische Regelung der Produktionsgriffenen Spannung beaufschlagt ist und dessen anlage als Funktion der Meßwerte zwecks Erzielung Ausgangsspannung den Stellmotor (25) steuert, einer gleichbleibenden Qualität möglich ist.
sowie ein Integrationsglied (20) mit einem zweiten Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Operationsverstärker (26) aufweist, welchem ein exakt arbeitende und verhältnismäßig einfach aufgezweiter veränderbarer Widerstand (R₂) des Servo- 60 baute Vorrichtung der eingangs beschriebenen Art zu Potentiometers parallel geschaltet ist, und daß der schaffen.

Eingang des zweiterwähnten Operationsverstär- Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung durch

kers (26) über einen dritten Widerstand (R₁) des diejenigen Merkmale charakterisiert, die im Kenn-

Servo-Potentiometers mit dem Ausgang der ersten, zeichen des Patentanspruchs 1 angegeben sind.

die mechanische Materialspannung (T₁) messenden 6₅ Weitere Ausgcstaltungsmerkmale, insbesondere zur

Einrichtung (14) verbunden ist. Verbesserung der Qualität der Messung im dynami-

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- sehen Bereich geeignete bevorzugte Maßnahmen, kennzeichnet, daß das Integrationsglied (20) einen ergeben sich aus den Unteranspriichen.

nie Erfindung wird an Hand der Zeichnungen an zwischen dem Spannungszuwachs und dem LäiigungsrSm Ausführungsbeispiel näher erläutert; es zeigt Zuwachs, und es gilt daher .m stat_:ona,ren Bere.ch der F i g· 1 ^eme schematische Darstellung der Vorrich- Aufdruck:

""/i T^n« ISShe Damdlung de, Korrek- 5 K - (Γ, - T₁)Rc₁HK-, - *>Λ

ISSSr

wickelt und im Sinne des Pfeils F₁ bewegt. Dieses Änderung der Bandspannung T₁ ni Band verläuft euerseits zwischen einer ersten an- mit einer ,Zeitkonstanten« ,„folge Senden Zugrolle 2 und einer mit dieser zusammen- von Zug-Druck-Rolten ™^f *^l%fg Aden Druckrolle 3 und andererseits zwischen »rückwkL Diese urofts vom Typ «ner ^ Sner zweiten antreibenden Zugrolle 4 und einer mit >₅ stanten ist gleich der Lange ^e* Randes dSer zusammenwirkenden Druckrolle 5. Die Zug- den be.den Zugrollen. Eine Störung.]/, folien 2 und 4, welche die Radien Ae₁ bzw. Ra₂ auf- sich daher gemäß dem Ausdruck, weisen, werden mit der gleichen Winkelgeschwindig- _ _n ^ ,j _T keit von einem Gleichstrommotor6 mit konstanter /Ji₂^J ^ ^; Erregung angetrieben. Die Erregerspule ist mit 7 be- *o informationen in gültiger Weise verzeichnet Der AnkerS des Motors wird über einen Um die beiden Mormaturnen m gultg statischen Regelkreis 9 mit einem Operationsverstärker gleichen zu können welche die .^F _{h Weise} ΙΟ gespeist, der einen den Sollwert des Motordreh- meßeinriAtungen hefern _w.rd auff™^ _fungs<<. moments liefernden Eingang 11 aufweist die erste ^M^fJ^* die Änderungen der Das Band 1 verläuft ferner über eine Rolle 12, die ₂₅ funktion modifiziert, welche a^e ^ auf einer festen Achse sitzt, unter einer Rolle 13, die Bandspannung T₁ erfahren bevor _zu einer ersten, die Spannung des Bandes vor der BandspJ^J ^ ^c™^_{s K}orrektarfaktors erhält ersten Zugrolle 2 messenden Einrichtung 14 gehört, Mit der Einfuhrung dieses n. j _{hen Be}. und ferner unter einer Rolle 15, die zwischen den man fur den Elastizitätsmodul im y beiden Zugrollen angeordnet ist und zu einer die 30 reich den Ausdruck.

Spannung des Bandes vor der zweiten Zugrolle 4 _ n__e-* 01 RaJ(Ra₂ — AaO-

messenden Einrichtung 16 gehört. Die beiden Band- A-U₂

Spannungsmeßeinrichtungen 14 und 16 sind von be- »Zeitkonstante« einführt, dann

kannter Bauart und werden üblicherweise dazu be- Jn na '« _{kte Messung des}

nützt um eine elektrische Größe zu erzeugen, die der 35 ergibt sich eine steugc " darauf, welche

auf das Band wirkenden mechanischen Spannung Elastizitätsmoduls ohne: Rucks.d t J^ · _{Da auf}

später noch erläuterten Funktion 1-e-'. D.eses man mit ν die ^Bai;^df ^s^_and ^_{1 einer Z}eit r zurück-

Korrektursignal ist als Funktion einer zur Band- Weg bezeichne, den das t» _ich.

geschwindigkeit ν proportionalen elektrischen Große 45 legt, dann gut χ - ι t, una _B

veränderbar, die das Verzögerungsglied 17 steuert, wie i_e-«*:i = l-e"¹".

in Fig 1 angedeutet. Der Ausgang des Verzögerungs- >■ ^e

gliedes 17 ist an den einen Eingang einer Differential- Analogie läßt sich nun eine Zeitmeßschaltung 18 angeschlossen be, welcher es sich AiJ!Grund der Anato» _{windi keit durch} um einen Operationsverstärker bzw. einen Differen- 50 konstante als Sverstärker handelt, dessen anderer Eingang das von die Beziehung ₌ der Bandspannungsmeßeinrichtung 16 abgegebene ^ ■

Signal erhält. Der Differentialmeßschaltung 18, deren vorstehend als Verzögerungsglied 17

Ausgangssignal also der Differenz ihrer beiden elek- definieren De vor^¹"⁰ realisiert genau

SJ Eingangsgrößen proportional ist, ist eine 55 bezeH±neU: ekkt on.sd ^ J^ _Geschwindig.

hl 19 hgeschaltet an deren Ausgang Jie Fanktion 1 e _{i Thometer}

SJ Eingangsgrößen proportional ist, ist eine 55 bezeH±neU: ^ J^ _Geschwindig.

Teilerschaltung 19 nachgeschaltet, an deren Ausgang Jie Fanktion 1 e _{eincr Tachometer}.

ein dem zu ermittelnden Elastizitätsmodul K proper- ke,t^ de Ba, de .eiche ^ _{Differenlialmeßschal}.

^ti^SSSSrÄS?? S iÄ^fit i lektrisc Göß lche propor-

^ ^ _Differenlia

^lSSiSSr«ÄS?? S um größenord. iÄ^efeit eine elektrische Größe, welche propor nungsmäßig 1 °/„„ größer als der Radius Ae₁ der Zug- 60 fonal ist zu _ _^.

rolle 2 Da die Winkelgeschwindigkeit der beiden 2

Zugrollen gleich ist, hat dieser Unterschied in den Teilerschaltunc 19 teilt diese Größe durch

Radien der Rollen eine Vergrößerung der Band- um ^ Je'c^^hJ^ltunB . , _{jst zu} (/,α,-Λ^/Λ/,. geschwindigkeit zwischen den be.den Zugrollen 2 einen Fakto J⁰^P¹⁰J₁₁₁, _{id miuds cincr} Schaltung und 4 um f._/eQ zur Folge, d. h es tritt eine besi.mm- 6₅ D e Funkt on 1 e „_{t Die}se Schaltung

te Vergrößerung der spezifischen Bändigung nach den \ ^ _kd ^ _ein scrvo-Präz.s.ons-

^WSL ist gleich dem VcrhäUni. potentiometer 2, als Stellglied, einen Operativer-

stärker 22 sowie eine elektronische Divisionsschaltung 23 auf, welche die mathcmatis'.he Inversion einer zur Geschwindigkeit ν proportionalen Größe ausführt, wobei die Geschwindigkeit ν durch einen Tachometer 24, der einen Tachometerdynamo einschließt, gcmessen wird. Die verschiedenen Elemente der Schaltung sind an sich bekannt und handelsüblich. Bei den Schaltungen 22 und 23 handelt es sich vorzugsweise um integrierte Schaltungen. Das Servo-Potentiometer 21 weist einen Stellmotor 25 auf, welcher gleichzeitig die Schleifkontakte von drei veränderbaren Widerständen R₀, R₁ und R₁ antreibt. Der veränderbare Widerstand R₀ liegt zwischen einem positiven Potential und Masse, während sein Schleifkontakt an einem der Eingänge des Operationsverstärkers 22 angeschlossen ist. Am anderen Eingang dieses Operationsverstärkers 22 liegt eine zu l/v proportionale Spannung, die am Ausgang der Schaltung 23 erzeugt wird. Der Widerstand R₁ des Servo-Potentiometers 21 liegt in Reihe mit dem Operationsverstärker 26 des Integrationsgliedcs 20, während der Widerstand R₂ zu diesem Operationsverstärker 26 parallel geschaltet ist. wie es dem Schaltbild nach F i g. 3 zu entnehmen ist. Dem Widerstand R₂ ist außerdem noch ein Kondensator C parallel geschaltet. Die der mechanischer Spannung T₁ proportionale elektrische Größe liegt ar der anderen Klemme des veränderbaren Widerstandes R₁. Diese Schaltung erzeugt die Funktion

ίο T₁ (l—e-' ^T)- wobei τ = R₂C ist.

Die Zeitkonstante r ist also zu A₂ proportional und R₂ variiert als Funktion von l/v; man erhält alsc auf diese Weise die gewünschte Funktion.

Die den Spannungen proportionalen Größen sowü die berechneten Größen lassen sich auch auf andere als elektrische Weise erhalten bzw. berechnen, nämlicl beispielsweise durch mechanische, hydraulische, pneu inatische oder hydropneumatische Mittel, insbeson derf auch durch Flüssigkeitskreise.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

zum zweiterwähnten Widerstand (R2) parallelge- Patentansorüche · schalteten Kondensator (C) aufweist. Fatentansprucne. ηVorrichtung nach e;nem der Ansprüche 1

1. Vorrichtung zur kontinuierlichen Messung des bis 6, dadurch gekennzeichnet, daCS der Differen-Elastizitätsmoduls von bewegtem band- oder 5 üalmeßschaltung (18) eine Teilerschaltung (19) drahtförmigem Material, gekennzeichnet nachgeschaltet ist, die einen durch d.e Radien der durch die Kombination folgender Merkmale: Zugrollen (2 4) gegebenen Untersetzungsfaktor

Ra₁I(Ra₂-Ra₁) hat.

a) einer ersten Materialantriebsvorrichtung (2, 3) g Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 folgt eine zweite, in Bewegungsrichtung des ₁₀ ^j₅ 7_> dadurch gekennzeichnet, daß die Differen-Materials (1) dahinter angeordnete und das tialmeßschaltung (18) ein Differentialverstärker Material mit einer anderen Geschwindigkeit -_ls^ dessen einer Eingang mit dem Ausgang des als die erste antreibende Materialantriebs- Verzögerungsgliedes (17) und dessen anderer Einvorrichtung (4, 5); gang mit dem Ausgang der zweiten, die mecha-

b) eine (14) von zwei Einrichtungen (14, 16) zur x₅ nische Materialspannung (T₂) messenden Einrich-Messung der mechanischen Materialspannung tung (16) verbunden ist.

ist vor der ersten Materialantriebsvorrichtung
(2, 3) und die andere (16) zwischen den beiden
Materialantriebsvorrichtungen angeordnet;