DE2505560C3

DE2505560C3 -

Info

Publication number: DE2505560C3
Application number: DE2505560A
Authority: DE
Inventors: John Frederick Charlestown Easey; William John Coal Point Edwards
Original assignee: John Lysaght Australia Pty Ltd
Current assignee: John Lysaght Australia Pty Ltd
Priority date: 1974-02-12
Filing date: 1975-02-10
Publication date: 1980-07-24
Also published as: JPS50117662A; DE2505560B2; US3979935A; CA1039383A; FR2260779A1; FR2260779B1; IT1029699B; DE2505560A1; GB1488955A

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Messung der Ebenheit eines unter Zugspannung stehenden Bandes, das über eine Ablenkwalzc geführt wird, wobei Unebenheiten des Bandes im Bereich der Ablenkwalze an einer Vielzahl von Stellen längs der Breite des Bandes gemessen werden. Eine derartige Einrichtung ist aus der Zeitschrift »Blech. Rohre, Prolile«. 3/1971, S. 117, bekannt. Derartige Einrichtungen werden bei der Verarbeitung von Bandmetall verwendet, welches insbesondere durch Kaltwalzen auf die endgültige Dicke reduziert wurde. Im Idealfall soll Bandmetall eine konstante Dicke über seine gesamte Ausdehnung aufweisen und sollte auch vollständig eben sein. Diese Ebenheit sollte auch dann beibehalten werden, nachdem das Band oder der Streifen in kleinere Abschnitte abgeschnitten oder gespalten wurde, wobei jedoch dieser Vorgang häufig Restspannungen in dem Metall freigibt.

In der Praxis läßt sich die Ebenheit des Bandes oder Streifens nur mit extremen Schwierigkeiten verwirklichen und es besteht dabei die Neigung dazu, Abschnitte des Streifens zu überwalzen, wodurch zentrale oder Kantenwellen entstehen können. Bandmetall wird gewöhnlich kaltgewalzt, wobei es jedoch unter längsgerichteter Zugspannung gehalten wird, so daß diese Kanten- oder Zentrumswellen der Aufsichtsperson des Bandwalzenwerkes nicht immer erkennbar sind; darüberhinaus arbeiten derartige Walzwerke mit hoher Geschwindigkeit und mit einer minimalen Überwachung durch die überwachende Person, so daß selbst offensichtliche Wellen, Buckel oder Stauchungen und

ίο Bandebenbeitsschwankungen nicht festgestellt werden.

Bei der oben genannten Einrichtung besteht die

Ablenkwalze aus einer Vielzahl von einzelnen Ringen, die von dem Band mitgeschleppt werden. Die Planheit des Bandes wird über die unterschiedliche Geschwindigkeit der mitgeschleppten Ringe gemessen. Diese Meßwerte werden dann zur Steuerung des Walzendruk-Jces oder der Temperatur einer Kühlvorrichtung verwendet.

Zur Messung der Ebenheit bzw. der dicken Schwankungen eines unter Zugspannung stehenden Bandes ist weiterhin bekannt (vgL Zeitschrift »Klepzig Fachberichte«, 1970, Heft 10, S. 526-535) die Banddicke im Walzenspalt über induktive Geber, die ein Magnetfeld aufbauen, zu messen. Zwischen zwei Meßplatten wird ein Magnetfeld aufgebaut, daß sich mit einer Abstandsänderung der Platten und damit der Walzen verändert. Aus der DE-PS 17 73 088 ist bekannt. Mikrowellen aus in einer Linie quer zum Band ausgerichteten Antennen auf eine Seite des Bandes zu schicken und die durch

Λ lokale Ungleichmäßigkeiten des Bandes hervorgerufenen Phasenverschiebungen der reflektierten Mikrowellen zu messen und in impulsförmige Signale umzuwandeln.

Aus der GB-PS 11 41 584 ist bekannt, den Anpreß-

3ϊ druck der Walzen sowie die Zugspannung des Bandes zu messen, um hieraus Rückschlüsse auf dessen Ebenheit zu ziehen und die Walzparameter zu regeln

Aus der Zeitschrift »Stahl und Eisen«. 1968, S. 1086—1089, ist eine optische Ei,· richtung mit einem

*° Drehstrahltaster bekannt geworden, mit dem die Dicke — und damit die Form — eines Walzdrahtes gemessen werden kann.

Aus der GB-PS 12 31 008 ist bekannt geworden, lokal unterschiedliche Längungen des Bandes und damit

⁴J Unebenheiten über eine Vielzahl einzelner Meßräder zu messen, die mit dem Band in Berührung stehen und von diesem angetrieben werden.

Schließlich ist aus der GB-PS 1301489 bekannt geworden, das Band aus dem Walzspalt über eine Rolle

*) zu führen, in der Einrichtungen zum Messen der Spannung des Bandes vorhanden sind. Die einzelnen Meßwerte werden über Schleifringe einer Auswerteelektronik zugeführt, um den Anpreßdruck oder Heiz- und Kühlcinrichtungen zu steuern.

Zusammenfassend war es also bekannt, die Ebenheit eines Bandes berührungslos (induktiv, optisch oder durch Mikrowellen) zu messen oder indem man das Band über eine in Segmente eingeteilte Walze gelenkt hat und die durch das Band auf jedes Segment ausgeübte

ω Kraft oder die Umfangsgeschwindigkeit der einzelnen Segmente gemessen hat. Nachteilig an den berührungslos arbeitenden Meßeinrichtungen ist die Tatsache, daß durch den Walzvorgang bedingte Schwingungen und Erschütterungen des Bandes die Meßgenauigkeit

⁶^ nachteilig beeinflussen, während bei den mit Ablenkwalzen arbeitenden Einrichtungen durch die endliche Ausdehnung der einzelnen Meßelemente das Auflösungsvermögen der Messing entscheidend hcrabge-

setzt ist Insbesondere sind geringfügige Formschwankungen mit diesen Einrichtungen kaum meßbar. Weiterhin ist das Auflösungsvermögen aufgrund der nach unten begrenzten Größe der Abtastvorrichtungen, insbesondere nahe den Bandkanten, begrenzt, selbst dann, wenn die Abtastvorrichtungen auf eine minimale Breite reduziert sind.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Einrichtung der oben genannten Art zu schaffen, bei der unter Verwendung einer Ablenkwalze ein hohes Auflösungsvermögen bei der Messung der Ebenheit des Bandes über die gesamte Breite erzielt werden kann.

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß die Oberfläche der Ablenkwaize federnd nachgiebig ausgebildet ist und daß die Meßeinrichtung zur Messung der Eindrucktiefe des Bandes in die äußere Fläche der Ablenkwalze ausgebildet ist

Hierdurch wird erreicht daß das Band einerseits an der Ablenkwalze definiert geführt wird, wobei die Ablenkwalze selbst das unter Zugspannung stehende >o Band jedoch nicht verformt und dadurch das Meßergebnis verfälscht Vielmehr wird die Ablenkwalzp durch das Band verformt und es wird die Eindrucktiefe des Bandes in die äußere Räche der Ablenkwalze gemessen, wobei diese Eindringtiefe ein direktes Maß für die Spannungsverteilung in dem Band und damit für die (Un)-Ebenheit ist.

Die Eindrucktiefe kann dadurch gemessen werden, indem man den Abstand einer oder beider Flächen des Bandes von einer festen Bezugsstelle an einer erforderlichen Anzahl von Stellen über die Breite des Bandes mißt Dies kann mit Hilfe irgendeines bekannten Abstands-Meßgerätes, beispielsweise auf der Grundlage einer Triangulierung, unter Verwendung von entweder einer abtastenden Lichtquelle oder eines Zeilenstrahles — wobei die Lichtquelle allgemein aus einem Laser besteht — erreicht werden. Das Ergebnis dieser Abstandsmessung kann dann in ein Ebenheitssignal umgewandelt werden, welches dann den kombinierten Effekt innerer Zugspannungsschwankungen und Flächenbuckel, verursacht durch Längungsschwankungen, darstellt.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispieles unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher erläutert, deren einzige Figur schematisch eine Einrichtung zur Messung der Ebenheit eines unter Zugspannung stehenden Bandes zeigt.

Ein in Längsrichtung unter Spannung gehaltenes Metallband I wird in Richtung des Pfeiles über die Ablenkwa'ze 2 bewegt die sich frei um ihre Welle in den Lagern 3 drehen kann. Die Walze 2 kann aus federnd nachgiebigem Material bestehen oder kunn (wie dargestellt) von einer Schicht aus einem federnd nachgiebigen Material 4 einheitlicher Dicke bedeckt sein. Wenn das Band 1 über und teilweise um die Walze 2 läuft, so vcmrsachen Längsspannungen innerhalb des Metalles ein Zusammendrücken oder Niederdrücken des Abdeckungsmaterials 4.

Die Ablenkungen des Streifens können dann gemessen werden, beispielsweise mit Hilfe einer Abtastvorrichtung 5, die elektromagnetisch arbeiten kann oder aus einer Laservorrichtung besteht deren Ausgangssignal X den Eindruck des Bandes in die nachgiebige Fläche wiedergibt wobei Schwankungen in der Dicke des Bandes, die entlang and über den Streifen hinweg auftreten können, berücksichtigt werden.

Die Abtastvorrichtung kann beispielsweise aus irgendeiner, einer Reihe von bekannten Vorrichtungen bestehen, die auf dem Prinzip der Triangulierung arbeitet Derartige Abtastvorrichtungen enthalten gewöhnlich eine Strahlungsquelle (die beispielsweise aus einer Laserquelle bestehen kann), eine Abtastvorrichtung (die beispielsweise aus in Drehung versetzten Spiegeln oder einer elektro-optischen Vorrichtung bestehen kann), und einen Detektor, der entsprechend der verwendeten Strahlung ausgewählt wird.

Es lassen sich unabhängige Messungen der Nenndikke (Y), der Dickenverteilung oder des Profiles (U) und der Zugspannung (Z) vornehmen und dazu verwenden, daß Verschiebe- oder Ablenksignal durch elektronische Schaltungen oder durch einen Computer 6 zu verarbeiten.

Das verarbeitete Signal (W) kann dann für die betriebhabende Person zur Anzeige gebracht werden, um eine Ebenheitskorrektur von Hand vorzunehmen, oder zu einem automatischen Ebenheits-Regulierer gesendet werden.

Die Wirkungen der Bandvibration und Spannungsschwankung (Z) können durch geeignete Filterung oder durch Dämpfung der Abtasterausgangssigncle (X) minimal gehalten werden.

Der Durchmesser der Ablenkwalze 2, die Dicke des nachgiebigen Deckmaterials 4 und die Zusammensetzung der Schicht werden durch die Anforderungen des Walzwerkes und die Eigenschaften des Metalls bestimmt. Die Walze kann selbst aus einem federnd nachgiebigen Material bestehen, wobei dann in diesem Fall das nachgiebige Deckmaterial 4 nicht erforderlich ist. Wenn, wie gezeigt ist, die Walze selbst aus einem im wesentlichen nicht kompressiblen Material besteht, kann die nachgiebige Ummantelung aus einer einzigen Schicht oder aus einer Vielzahl von Schichten bestehen, die nicht notwendigerweise aus dem gleichen oder ähnlichen Material bestehen müssen und auf irgendeine Weise auf die Walze aufgebracht sind.

Es kann wünschenswert sein, in der nachgiebigen Ummantelung Perforationen vorzusehen, oder diese in unteren Schichten vorzusehen, sofern diese vorhanden sind. Eine andere Möglichkeit besteht auch darin, die Walzenfläche mit Vertiefungen auszustatten oder zu perforieren, um Raum zu schaffen, in welchen das nachgiebige Material »fließen« kann, und zwar unter der Wirkung der Spannung, die auf das Material durch das Bandmetall ausgeübt wird. Es besteht auch die Möglichkeit, daß das nachgiebige Material eine zellenförmige Struktur aufweist, wie beispielsweise im Falle von geschäumtem Gummi, so daß dadurch dieser »Luftraum«-Effekt erzielt wird

Dort wo die nachgiebige Ummantelung oder die Walze selbst mit Vertiefungen ausgestattet ist oder in irgendeiner Weise perforiert ist, müssen diese Lufträume in einem regelmäßigen Muster vorgesehen sein, und zwar quer und um die Walzenfläche herum, so daß die Ablenkung gemäß irgendeiner gegebenen Last für alle Flächenabschnitt" konstant ist.

Bei einer noch weiteren Ausführungsform kann die Ablenkwalze mit einer nicht komprimierbaren, jedoch deformierbaren äußeren Hülle ausgesiane. sein. Eine solche äußere Hülle kann aus Metall bestehen. Die Verwendung einer äußeren Metallhülle, die über einer oder über mehreren Schichten aus nachgiebigem Material angeordnet ist, führt dazu, daß die Walze als Ganzes nachgiebig ist, wobei jedoch Verschmutzungsprobleme vermieden werden, die manchmal dann in den

Vordergrund treten, wenn eine nicht-metallische nachgiebige äußere Schicht in Berührung mit Chemikalien oder ölen gelangt, die auf dem Band vorhanden sein können. Ein äußerer Metallstreifen kann auch bessere Verschleißeigenschaften gewährleisten.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Messung der Ebenheit eines unter Zugspannung stehenden Bandes, das über eine Ablenkwalze geführt wird, wobei Unebenheiten des Bandes im Bereich der Ablenkwalze an einer Vielzahl von Stellen längs der Breite des Bandes gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche der Ablenkwalze (2, 4) federnd nachgiebig ausgebildet ist und daß die Meßeinrichtung (S) zur Messung der Eindrucktiefe des Bandes (1) in die äußere Fläche der Ablenkwalze (2,4) ausgebildet ist.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die federnd nachgiebige Ablenkwalze (2, 4) aus einem im wesentlichen nicht-kompressiblen zylindrischen Kern oder Zapfen (2) und einem kompressiblen äußeren Mantel (4) besteht, der aus einer oder mehreren Schichten aus nachgiebigem Material bes.eht.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der äußere Mantel (4) aus mehreren Zwischenschichten aus federnd nachgiebigem Material und einer dünnen, verformbaren äußeren Metallschicht besteht.

4. Einrichtung nach den Ansprüchen 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine oder mehrere der federnd nachgiebigen Schichten des kompressiblen Mantels (4) einheitlich perforiert oder mit Vertiefungen ausgestattet sind und einen Raum schaffen, in den das nachgiebige Material unter der Wirkung der auf dieses einwirkenden Spannung fließen kann.

5. Einriclnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der kompnissible Mantel aus geschäumtem Gummi besteht.

6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung zur Messung der Eindrucktiefc (5) aus einer als Triangulierungs-Abtastvorrichtung ausgebildeten Abstandsmeßeinrichtung besteht.