DE1602146A1 - In einem Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Walze - Google Patents

Description

• In einem Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Talze Die Erfindung betrifft eine in einem Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Walze, deren Durchbiegung als Maß für die Verteilung der Zugspannung über die Bandbreite eine Änderung von magnetischen Flüssen hervorruft, welche Meßglieder im Inneren der Walze beeinflussen, wobei je Meßort die Meßglieder an diametral um 1800 versetzten Stellen angeordnet sind.
• Nach einem nicht vorveröffentlichten Vorschlag wird die Burchbiegung einer solchen Walze, deren Mantel aus magnetisierbarem Material besteht, mit Filfe zweier um 1800 versetzter U-formiger Magneten als Luftapaltänderung zwischen den Magnetpolen und dem als Magnetjoch aufzufsasenden Walzenmantel ermittelt und mit der für eine gleichmäßige Verteilung der Zugspannung errechneten Durchbiegung verglichen.
• Als Menorte sind dabei die Bandmitte und die Drittelspunkte der Waizenstützweite vorgesehen. Der Walzenmantel ist über Wälzlager auf einer starren Achse abgestützt. Da beispielsweise bei einer viergerüstizen Tandemstraße Änderungen der Walzendurchbiegung nur einige Mikrometer (hinter dem dritten Gerüst) bis zum etwa Zehnfachen dieser Gräße (hinter dem ersten Gerüst) betragen, während das Walzlagerspiel in Abhängigkeit von der Temperatur und der Belastung eine Größe von etwa 150 µm erreichen kann, ist eine einwandfreie Erfassung der relativen Durchtiegung der Meßwalze nicht sichergestellt. Mit Hilfe der drei Meßstellen soll festgestellt werden, ob die Zugspannungsverteilung einen quadratischen oder biquadratischen Verlauf hat.
• Gemäß der Erfindung ist dagegen der Bandmitte ein Meßort mit einem Paar der die Durchbiegung erfassenden Meßglieder je Meßstelle zugeordnet und zur Ausschaltung des Wälzlagerspieles Je ein weiterer Meßort an den Enden der Walze vorgesehen. Die von den Meßgliedern an den Walzenenden ermittelten Werte werden durch eine elektronische Schaltung addiert und die hälfte der Summenspannung von dem in er Walzenmitte erhaltenen Meßwert subtrahiert. Als Meßglieder werden vorzugsweise induktive Geber, hallgenerator-Geber oder Feldplatten- Geber einsesetzt. Die Feldplatten sind magnetfeldabhängige Widerstinde. Zur Verfassung der Durchbiegung kann bei einer Walze, deren Walzemantel über ein Zwischenglied auf den Wälzlagern abgestützt ist, in der Walzenmitte ein mechanisches Überstezungssystem eingesetzt sein, dessen einer Teil auf der Innenfläche des Walzenmantels und dessen anderer Teil, der mit dem Stellglied einer Vorrichtung zur erzeugung einer seiner Bewegung proportionalen elektrischen Gr'e auf mechanischem oder optischem Wege verbunden ist, auf dem Zwischenglied angeordnet ist. Ferner kann die Durchbiegung der Walze. mit Hilfe von Dehnungsmeßstreifen erfaßt werden, die in der Mitte er Walze auf der Innenfläche des Walzenmantels parallel zur Walzenachse befestigt sind.
• Anhand der Zeichnungen wird die Erfindung im folgenden näher erläutert.
• In Fig. 1 ist eine hohle Meßwalze schematisch dargestellt, deren Walzenmantel i über Kugellager 2 auf einer starren Achse 3 abgestützt ist. Die auf die Walze wirkende Gesamtzugkraft wird mit Hilfe von Druckmeßdosen 4 erfaPt. An den Enden der Walze ist je ein Meßort A bzw. B und in der Walzenmitte ein Meßort M vorgeschen. Jeder Meßert enthält zwei diametral um 180°C versetzte Meßstellen, an denen je ein Meßglied bzw. 6 angeordnet ist. Jedes Meßglied umfaßt einen mit em Walzenmantel umlaufenden und einen mit der starren Achse verbundenen Teil.
• An den Menstellen 5, k sind beispielsweise die in Fig. 2 dargestellten inauktiven Geber eingesetzt, die aus zwei Spulen 7 mit Eisenkernen 8 und einem als Winkelring 9 ausgebildeten magnetischen Rückschluß bestehen. Der Winkelring 9 ist auf der Innenfläche des Walzenmantels 1 und die Doppelspule 7 auf der starren, vorzugsweise hohen Achse 3 befestigt. Durch eine Verschiebung des Winkelringes infolge eSner Durchbiegung der Walze werden die Induktivitaten der Beiden gleichen Spulen in gleichem Maße größer bzw. kleiner. Zur Erzielung eines möglichst linearen Verlaufs der der Durohbiegung proportionalen elektrischen Größe haben die Spulen vorzugsweise großen induktiven und kleinen ohmschen Widerstand. Zweckmäßigerweise slnd die an jedem Meßort zwischen dem Winkelring und dem @alzenmantel liegenden Spulen und die zwischen der Achse und dem Winkelring liegenden Spulen untereinander in Reihe geschaltet. Die in Reihe geschalteten Wicklungen bilden je einen Zweig einer Tragerfrequenz-Brückenschaltung. Durch den Einsatz von zwei Spulen je Meßstelle ergibt sich der doppelte Signalhub gegenüber einer einfachen Spule.
• Die Anordnung ist weitgehend temperaturempfindlich, weil beide Spulen in der gleichen Umgebung liegen. Zur Ausschaltung des lagerspiels werden die an den Meßorten A und B ermittelten Werte, die infolge Rundlauftoleranzen, Temperaturschwankungen und Belastungsänderungen unterschiedlich sein können, addiert und die Hälfte der Summenspannung von dem am Meßort M gemessene Vert subtrahiert. Die Anschlußleitungen für die Spulen und gegebenenfalls erforderliche Verstärker können durch die feststehende Achse 3 zugeführt werden.
• Nach Fig. 3 sind zur Messung der Durchbiegung Hallgeneratoren eingesetzt. Ein mit dem Walzenmantel über einen Distanzring 10 verbundener Magnetring 11, dessen Stirnseiten magnetisch polarisiert sind und zwei Hallgeneratoren 12 bzw. 13 je Meßstelle 5, 6 bilden die Meßglieder. Die auf einen magnetischen Fluß ansprechenden Hallgeneratoren sind so angeordnet, daß sie in der Ruhestellung des Mangnetringes keine Hallspannung abgeben. Die an den Meßorten A, M und B angeordneten Hailgeneratoren sind entsprechend Fig. 4 in Reihe geschaltet. Werden die erforderlichen Steuerströme Ii bis I4 der einzelnen Hallgeneratoren galvanisch getrennt eingespeist, so ergibt sich die aus Fig. 4 ersichtliche Auswerteschaltung zur Bildung 4er der Durchbiegung entsprechenden elektrischen Größe durch einfache Subtraktion der halben Summe der an den Meßsorten A und B gemessenen von der am Meßort M gemessenen Hallapannung. Mit dieser Anordnung ist eine hohe Empfindlichkeit und eine gute Linearität errreichbar.
• Fig. 5 zeigt eine Meßanordnung, die aus sogenannten Feldplatten, das sind magnetfeldabhängige Widerstände, und zugehörigen Magnetsystemen aufgebaut sind. An jeder Meßstelle 5 bzw. 6 sind vier Feldplatten 14 bis 17 auf einer als Eisenrückschluß dienenden Platte 18 bzw. 19 derart angeordnet, daß sie den planparallelen Polen U-förmiger Ringmagnete 20 gegenüberstehen. Die Ringmagnete 20 sind an einem mit dem-Walzenmantel 1 verbundenen Distanzring 21 aus unmagnetischen Material befestigt. Durch- die Bewegung der Feldplatten in dem homogenen Magnetfeld infolge einer Durchbiegung der Walze ändert sich der Widerstand der Feldplatte wegproportional. Die Feldplatten 14, 15 und 16, 17 sind jeweils als Spannungsteiler nach Fig. 6 geschaltet. Die Meßspannung Um wird an dem den beiden Feldplatten gemeinsamen Verbindungspunkt abgegriffen. Durch Zusammenfassung der je Meßort vorgesehenen acht Feldplatten in einer Frckenschaltung lassen sich hohe Signalspannungen erreichen.
• In Fig. 7 ist eine Hohlwalze schematisch dargestellt, bei der zur Ausschaltung des Lagerspieles eine an der Innenfläche des Walzenmantels befestigte Hiilse 22 mit dem Walzenmantel einen ringspalt 23 bildet. Zur Messung der Durchbiegung ist hier nur ein Meßort mit den Meßstellen 5 und 6 in der Mitte der Walze vorgesehen. Anstelle des Winkelrings 9 nach Fig. 2, des Magnetrings 11 nach Fig. 3 und der Ringmagnete 20 nach Fig. 5 sind dann an jeder Meßstelle ein Winkel, ein Magnet, bzw. zwei Hufeisenmagnete vorgesehen. Diese Teile stehen den Drosselspulen 7, den Hallgeneratoren 12 bzw. den Feldplatten 14 bis 17-während der Drehung der Walze ständig gegenber und geben nur über einen schmalen Winkelbereich ein der Durch-1'wiegung proportionales Signal ab. Bei dieser Anordnung müssen die Anschlußleitungen über Schleifringe geführt werden. Außerdem sind für die Signalspannungen Verstärker erforderlich, die in ien Ringspalt 23 einzubauen sind und die für die Schleifkontakte erforderlichen Spannungen liefern.
• Der vom Walzenmantel infolge einer Durchbiegung zurückgelegte Weg kann bei. einer Anordnung nach Fig. 7 vorteilhafterweise mechanisch vergrößert werden. Hierzu kann beispielsweise auf der Innenfläche des Walzenmantels 1 eine radial angeordnete. Zahnstange befestigt sein, in deren Zähne ein mit der Hülse verbundenes Zahnrad eingreift. Zur Vermeidung eines Spiels ist das Zahnrad zweiteilig auszuführen und in bekannter Weise eine gegenseitige Verspannung. der beiden Teile vorzushen. Auf der Aahnradwelle ist beispielsweise ein Potentiometer angeordnet, dessen Widerstandsänderung zur Signalgabe ausgenutzt ist.. Die gleiche Wirkung läßt sich mit einem Hebelgestänge erzielen. Anstelle des Potentiometere kann ein optisches system elngesetzt sein, das aus einer Lampe, einem mit dem mechanischen Übersetzungsglied verbundenen Spiegel und Fotozellen oder Fotowiderstönden besteht.
• Mit. besonderem Vorteil können schließlich als Meßglieder bei einer Anorr3nung nach Fig. 1 oder Fig. 7 Dehnungsmeßstreifen verwendet sein, die in der Walzenmitte achsparallel auf der Innenfläche des Walzenmantel befestigt sind. Vergleichsmessungen an den Enden der Walze sind in diesem Falle auch bei einer Anordnung nach Fig. 1 nicht erforderlich.
• 7 Figuren 9 Patent ansprüche

Claims (1)

1. Patent an sprüche In einem Ban4'walzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Walze, deren Durchbiegung als Maß für die Verteilung der Zugspannung über die Bandbreite eine Änderung von magnetischen Flüssen hervorruft, welche Meßglieder im Inneren der Walze beeinfflusen, wobei je Meßort die Meßglieder an diametral um 1800 versetzten Stellen angeordnet sind, dadruch gekennzeichnet, daß der Bandmitte ein Meßort mit einem Paar der die Durchbiegung erfassenden Meßglieder je Meßstelle zugeordnet und zur Ausschaltung des Wälzlagerspieles je ein weiterer Meßort an den Enden der Walze vorgesehen ist.

   Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßglieder aus je einer Spule und einem Eisenkern bestehen, dßß jedem Meßgliederpaar ein mit dem Walzenmantel umlaufendes Rückschlußeisen zugeordnet ist und daß der Ausgang einer Spule des einen Paares mit dem Ausgang der entsprechend angeordneten Spule des anderen Paares in Reihe geschaltet ist.

   Walze nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßglieder an eine TrägerfrequenzbrUckenschaltung angeschlossen sind.

   Walze nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch eine elektronische Schaltung, welche die Hälfte der aus den Ausgangsspannungen der Meßglieder anoden Enden der Walze gebildeten Summenspannung von dem in der Walzenmitte erhaltenen Meßwert subtrahiert, Walze-nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßg'Lieder Hallgeneratoren sind, deren Magnetsystem mit dem Walzenmantel verbunten ist, und daß die Ausgänge der einem Meßort zugeordneten Meßliederpaare in Reihe geschaltet sind.

   Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Meßglied zwei magnetfeldabhängige Widerstände enthält, deren Magnetsystem am Wanzenmantel befestigt ist, und daß die MeRgliederpaare in einer 3pannungsteiler- oder Brückenschaltung miteinander verbunden sind.

   Walze nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einsparung der Me@orte an den Walzenenden mit dem Walzenmantel eine mit diesem einen Ringspalt bildende, koaxial eingesetzte Hülse verbunde ist und daß die Anschlußleitungen an die umlaufenden Meßglieder in an sich bekannter Weise über Schleifringe angeschlossen sind.

   In eine Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Walze. deren Mantel unter Bildung eines Ringspaltes mit einer koaxial eingesetzten Hülse verbunden ist und deren Durchbiegunr als Maß für die Verteilung der Zugspannung über die Bandbreite mit hilfe von im Inneren der Walze diametral um 1800 versetzt arlgeordneten Meßgliedern erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Walze jeweils ein Teil eines mechanischen Überstezungssystems auf der Innenfläche des Walzenmantels und der andere Teil, der mit dem Stellglied des Meßgliedes zur Erzeugung einer seiner Bewegung proportionalen elektrischen Größe auf mechanischem oder optischem Weg verbunden ist, auf der Hülse angeordnet ist.

   In einem Bandwalzwerk quer zur Laufrichtung des Bandes angeordnete hohle Walze, deren Durchbiegung als Maß für die Verteilung der Zugspannung über die Bandbreite mit Hilfe von im Inneren der Walze angeordneten Meßgliedern erfaßt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Mitte der Walze auf der Innenfläche des Walzenmantels als Meßglieder Dehnungsmeßstreifen parallel zur Waizenachse befestigt sind.

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