DE2458606A1

DE2458606A1 - Verfahren zum erfassen der planheit eines kaltgewalzten ferromagnetischen bandes und vorrichtung zur durchfuehrung des verfahrens

Info

Publication number: DE2458606A1
Application number: DE19742458606
Authority: DE
Inventors: Bruno Dipl Ing Hopf; Guenter Dipl Ing Riegler; Hans Ing Weinzinger
Original assignee: Voestalpine AG
Current assignee: Voestalpine AG
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1974-12-11
Publication date: 1975-07-17
Also published as: JPS50104667A; DE2458606C3; US3969668A; AT329293B; SE7415681L; GB1460958A; FR2257893B1; ATA28974A; JPS5651563B2; SE399319B; DE2458606B2; IT1028848B; FR2257893A1

Description

Vereinigte Österreichische Eisen- und Stahlwerke Alpine Montan Aktiengesellschaft, Wien (Österreich)

Verfahren zum Erfassen der Planheit eines kaltgewalzten ferromagnetisehen Bandesnmd Vorrichtung zur Durchführung

des Verfahrens

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Erfassen der Planheit eines kaltgewalzten ferromagnetischen Bandes, das über zwei mit Abstand voneinander angeordnete, quer zur Bandlängsrichtung verlaufende, parallele Auflagen gezogen wird und auf das zwischen den Auflagen mittels über die Bandbreite verteilter, berührungslos arbeitender Elektromagnete auf die Bandoberfläche etwa senkrecht stehende Kräfte ausgeübt werden, wobei die durch diese Magnetkräfte hervorgerufenen, bei unebenen Bändern auf Grund der dann über die Bandbreite verschieden großen Zugspannungen verschieden starken Bandablenkungen gemessen werden.

Werden nie ganz vermeidbare Dickenunterschiede über die Breite eines Bandes beim Kaltwalzen ausgeglichen, so entstehen Planheitsfehler, da die dickeren Stellen des Bandes dabei mehr als die dünneren gestreckt werden, so daß sich durch die unterschiedlichen Längungen der einzelnen Bandlängszonen Wellen bilden. Wird nun das hinsichtlich seiner Planheit zu erfassende Band über zwei mit Abstand voneinander angeordnete, quer zur Bandlängsrichtung verlaufende, parallele Auflagen gezogen, so kann der auf Grund der verschieden großen Längen der Bandiängszonen zwischen den beiden Auflagen verschieden große Durchhang zur Be-

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Stimmung des Planheitsgrades gemessen werden, wenn die Unterschiede im Durchhang eine meßtechnisch genügend genau erfaßbare Größe erreichen. Es v/erden daher auf die Bandoberfläche Kräfte ausgeübt, die eine entsprechende Ablenkung der einzelnen Bandlängszonen ergeben. Dabei ist jedoch die genaue Kenntnis der Kraftverteilung über die Bandbreite von besonderer Bedeutung, da natürlich die Ablenkung einer Bandlängszone von der auf sie einwirkenden Kraft abhängt.

Bei einem bekannten Verfahren wird die Ablenkung der Bandlängszonen mittels eines Druckgases erreicht, das zu gegen die Bandoberfläche gerichteten, über die Breite des Bandes gleichmäßig verteilten Düsen geleitet wird. Die Ablenkung der einzelnen Bandlängszonen wird berührungslos über einen Luftspalt magnetisch gernessen· Nachteilig bei diesem bekannten Verfahren ist vor allem, daß der Gasdruck nicht gleichmäßig über die Breite des Bandes aufgebracht werden kann« Wird nämlich bei einer größeren Ablenkung des Bandes im Bereich einer Längszone der Düsenabstand größer, so wird der Gasdruck auf diese Bandlängszone kleiner, was eine Schwächung der Ablenkung mit sich bringt,· Außerdem ist mit der Bereitstellung eines Druckgases ein großer Aufwand verbunden, wobei neben der durch die Düsen bedingten unangenehmen Geräuschentwicklung auch die VerschmutzunSsgefahr der Düsen als Nachteil angesehen werden muß.

Bei einem anderen bekannten Verfahren wird das Band mittels eines Elektromagneten abgelenkt und die Ablenkweite der einzelnen Bandlängszonen durch gegen die Oberfläche des Bandes verschiebbare Meßköpfe gsmessen, wobei ein konstanter Abstand zwischen den Meßköpfen und der Oberfläche des Bandes durch den Staudruck eines durch die Meßköpfe gegen die Bandoberfläche geleiteten Gases erreicht werden soll. Abgesehen davon, daß zur Durchführung dieses Verfahrens ein vergleichsweise großer Aufwand notwendig ist, ist die Gefahr einer Verschmutzung der Meßköpfe gegeben, was sich unmittelbar auf die Genauigkeit der Messungen auswirkt. Wegen der Unmöglichkeit, die Meßköpfe gegen eine Ver-

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schmutzung zu schützen, scheint dieses bekannte Verfahren für den rauhen Betrieb in Walzwerken ungeeignet zu sein*

Der Erfindung stellt sich demnach die Aufgabe, ein Verfahren der eingangs geschilderten Art so zu verbessern, daß mit einfachen Mitteln eine sichere, störunanfällige Erfassung der Planheit eines kaltgewalzten Bandes gewährleistet wird, ohne daß anfallender Schmutz oder Schwingungen des gesamten Bandes nachteiligen Einfluß auf das Meßergebnis haben könnten.

Die Erfindung löst die gestellte Aufgabe dadurch, daß zum Messen der Ablenkweiten die Spannung an den jeweiligen mit einem gegebenen Wechselstrom gespeisten Erregerwicklungen der Elektromagnete verwendet wird. Die verschieden großen Ablenkweiten geben verschieden große Luftspalte, die wiederum die Spannung in den Erregerwicklungen beeinflussen. Die Spannung in der Erregerwicklung der einzelnen Elektromagnete kann daher als Maß für die Ablenkung im Bereich der jeweiligen Bandlängszone genommen werden. Es erübrigt sich somit ein eigenes Meßsystem, wobei die berührungslos arbeitenden Elektromagnete vollkommen vor Verschmutzung und Walzemulsion geschützt werden können.

In weiterer Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird jeweils das Verhältnis der Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen zum arithmetischen Mittelwert der Spannungen aller Erregerwicklungen bzw. zur Summenspannung aller Erregerwicklungen gebildet und angezeigt. Dies hat den wesentlichen Vorteil, daß der mittlere Abstand der einzelnen Bandlängszonen von den Elektromagneten bei der Messung unberücksichtigt bleibt. Es werden lediglich die von diesem mittleren Abstand abweichenden Ablenkungen der einzelnen Bandlängszonen erfaßt, welche Ablenkungen ein unmittelbares Bild von der Planheit des Bandes ergeben. Schwingungen, die das ganze Band betreffen und eine Änderung des mittleren Abstandes des Bandes von den Magneten ergeben, gehen nicht in die Messung ein.

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Werden in weiterer Ausbildung der Erfindung beim Überschreiten eines Grenzwertes für die Spannungen der Erregerwicklungen durch die Spannung v/enigstens einer Erregerwicklung die Elektromagnete vom Band weiter entfernt, so kann in einfacher Weise für einen Berührungsschutz der Elektromagnete gesorgt werden. Steigt nämlich die Spannung einer Erregerwicklung über den Grenzwert an, so bedeutet dies, daß der Abstand zwischen der Bandoberfläche und dem Elektromagneten, also der Luftspalt für den Elektromagneten unter ein gewisses Maß abgesunken ist. Zur Verhinderung einer Berührung dieses Elektromagneten mit dem Band muß daher zumindest dieser Elektromagnet vom Band entfernt werden.

Da die Spannung in den einzelnen Erregerwicklungen auch vom magnetischen Fluß durch das Band abhängig ist, ergeben sich nichtlineare Verzerrungen der Spannungen, wenn der Luftspalt klein ist und man in den Bereich der Sättigung kommt. Um in einem solchen Fall nicht Einbußen in der Empfindlichkeit der Messungen in Kauf nehmen zu müssen, werden die Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen nur innerhalb von Zeitintervallen gemessen, die kürzer als die halbe Periodendauer des zeitlichen Spannungsverlaufes sind und in die jeweils der NuüL^durchgang des Erregerstromes fällt. Es werden also die Spannungen nur dann gemessen, wenn zwischen der Feldstärke und der Induktion bzw. dem Fluß ein angenähert linearer Zusammenhang besteht.

Um sowohl positive als auch negative Spannungshalbwellen messen zu können, ist in weiterer Ausbildung der Erfindung vorgesehen, daß die Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen vor ihrer Auswertung gleichgerichtet werden.

Damit meßtechnisch gut erfaßbare Größenunterschiede in der Ablenkung der einzelnen Bandlängszonen erreicht werden können, müssen die!senkrecht auf die Oberfläche des Bandes wirkenden Kräfte in Abhängigkeit vom Auflagenabstand, von der Dicke des Bandes und von der Zugspannung gewählt werden, die in Längsrichtung auf das Band wirkt. Zur Anpassung an verschiedene Verhältnisse kann daher gemäß

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der Erfindiong die Äblenkkraft der Magnete durch je eine zusätzliche Erregung, vorzugsweise mit Gleichstrom, erhöht werden.

Zur Durchführung des Verfahrens geht die Erfindung von einer Vorrichtung mit etwa in der Mitte zwischen den Bandauflagen angeordneten, über die Bandbreite verteilten Elektromagneten aus, welche Vorrichtung dadurch gekennzeichnet ist, daß jedem Elektromagneten ein eigener Quotientenbildner zugeordnet ist, dessen Eingänge einerseits an der Spannung der Erregerwicklung des zugehörigen Magneten liegen und anderseits mit dem Ausgang eines Summenbildners bzw. eines Mittelwertbildners für die Spannungen der Erregerwicklungen aller Magnete verbunden sind. Durch die Anordnung eines Quotientenbildners und eines Summen- bzw. Mittelwertbildners können die Spannungen der Erregerwicklungen der einzelnen Magnete auf den Mittelwert der Spannungen aller Magnete bezogen v/erden,' so daß Schwankungen des Mittelwertes ohne Einfluß auf das Meßergebnis bleiben.

Sind gemäß der Erfindung alle Magnete auf einem gemeinsamen, zur Bandoberfläche parallelen Träger angeordnet, der senkrecht zur Bandoberfläche verstellbar ist, so können die Magnete in einfacher Weise gemeinsam in die richtige Arbeitslage gebracht werden. Dabei ergibt sich die Möglichkeit, zum Verstellen des Trägers einen mit einem Regler verbundenen Antrieb vorzusehen, wobei der Regler auf eine vorgebbare, maximale Spannung der Erregerwicklungen anspricht und eine Entfernung des Trägers vom Band bewirkt. Durch diese Maßnahme kann gewährleistet werden, daß die Magnete mit dem Träger vom Band wegbewegt werden, bevor dieses an die Magnete anstößt. Eine Beschädigung der Magnete durch das Band ist daher ausgeschlossen.

Um einen mittleren Abstand der Magnete von der Bandoberfläche auch bei sich ändernden Durchhang des Bandes einhalten zu können, was für das Messen mit einer bestimmten Empfindlichkeit von ausschlaggebender Bedeutung ist, kann in weiterer Ausbildung der Erfindung der Regler"den Abstand des Trägers vom Band in Abhängigkeit vom Mittelwert

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der Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen oder von der Summenspannung aller Erregerwicklungen steuern, da der Informationsgehalt deä Mittelwertes der Spannungen und der Summenspannung gleich ist.

Damit Bänder verschiedener⁵ Breite erfaßt werden können, sind· in weiterer Ausbildung der Erfindung die Magnete auf dem Träger quer zur Bandlähgsricfitüng verstellbar» Von Vorteil dabei ist es, wenn VerStelleinrichtungen vorgesehen sind, die stets untereinander gleiche Abstände der Magnete gewährleisten, da dann ein gleichmäßiges Aufbringen der Kräfte über die Breite des Bandes möglich ist.

Trägt nach der Erfindung jeder Elektromagnet eine vorzugsweise mit Gleichstrom gespeiste Zusatzwicklung, so kann die Ablenkkraft wesentlich erhöht werden, ohne daß eine Änderung des Meßsystems notwendig wäre.

Schließlich kann erfindungsgemäß für die Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen jeweils ein Vollweggleichrichter vorgesehen sein, der das Erfassen sowohl der positiven als auch der negativen Spannungshalbwellen ermöglicht.

An Hand der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung wird das erfindungsgemäße Verfahren näher erläutert. Es zeigen die
Fig. 1 und 2 eine erfindungsgemäße Vorrichtung in schema-

tischer Seitenansicht und in Draufsicht, Fig. 3 ein Blockschaltbild der Meßeinrichtungen, Fig. 4 die elektrische Schaltung der Magnete mit einer

Gleichstromzusatzerregerwicklung, Fig. 5 eine erfindungsgemäße Vorrichtung mit senkrecht zur Bandd&berfläche verstellbaren Elektromagneten im schematischen Querachnitt,

Fig. 6 einen Schnitt nach de? Linie VI-VI der Fig.' 5, Fig. 7 den seitlichen Verlauf des Erregerstromes eines

Elektromagneten,
Fig. 8 den zeitlichen Verlauf des magnetischen Flusses bei

einer bestimmten Luftspaltgröße, Fig. 9 die auf Grund dieses Flusses in der Erregerwicklung induzierte Spannung,

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Fig. 10 den,tatsächlichen Spannungsverlauf in der Erregerwicklung,

Fig. 11 den tatsächlichen Spannungsverlauf einer Erregerv/icklung mit eingezeichneten, zeitlichen Meßbereichen und
Fig. 12 eine Schaltung zu einer solchen zeitweisen Messung im Blockschaltbild. -

Bei einer Vonichtung gemäß Fig. 1 und 2 wird die Planheit eines Bandes 1 vor und nach einem Arbeitswalzenpaar 2 bestimmt. Zu diesem Zweck wird das Band jeweils über zwei Auflagen gezogen, die durch eine Umlenkrolle 3 und die Arbeitswalzen 2 bzw. die Arbeitswalzen 2 und eine Umlenkrolle 4 gebildet werden. Etwa in der Mitte zwischen diesen Auflagen 3 und 2 bzw. 2 und 4 sind Elektromagnete über die Breite des Bandes verteilt angeordnet. Üblicherweise wird man mit drei gleichmäßig über die Breite des Bandes verteilten Elektromagneten 5 auskommen, wie dies auch in der Zeichnung dargestellt ist. Es ist aber ohne weiteres möglich, die Anzahl der Elektromagnete den Erfordernissen entsprechend zu verändern.

In der Zeichnung sind zwar zwei Meßstrecken (zwischen der Umlenkrolle 3 und den Arbeitswalzen 2 sowie zwischen den Arbeitswalzen. 2 und der Umlenkrolle 4) vorgesehen, doch könnte selbstverständlich nur eine, beispielsweise zwischen den Arbeitswalzen 2 und der Umlenkrolle 4, vorhanden sein.

Das Band 1 wird mit Hilfe einer Aufwickelhaspel 6 von einer Vorratshaspel 7 abgezogen, wobei auf das Band 1 eine konstante Zugkraft wirkt. Das Band 1 wird.demnach zwischen seinen Auflagen 3 und 2 bzw. 2 und 4 gespannt. Normal auf diese Zugkraft wirken die Ablpnkkräfte der Magnete 5, die einen entsprechenden Durchhang des Bandes bewirken. Dabei ist der Durchhang über die Breite des Bandes nicht gleich, wenn Planheitsfehler auftreten. Bei unbelastetem Band verschieden lange Längszonen ergeben bei einer Zugbelastung des Bandes in Bandlängsrichtung zonenweise verschiedene Zugspannungen, die wfeierum verschieden starke Ablen-

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kungen bei über die Breite des Bandes gleichmäßig verteilter Ablenkkraft bewirken« Diese verschieden starken Ablenkungen der einzelnen Bätidlängszonen können gemäß der Erfindung über die in den Erregerwicklungen 8 induzierten Spannungen bestimmt werden, Wenn die Erregerwicklungen 8 mit einem vorgegebenen Erregerwechselstrom gespeist werden. In Fig.- 3 sind daher die in Serie geschalteten Erregerwicklungen 8 der einzelnen Magnete 5 an eine Wechselotromcjuelle 9 angeschlossen. Die Spannung an den Erregerwicklungen 8 hangt vom magnetischen Fluß ab, der sich zum Teil über Luft und zum Teil über das ferromagnetische Band 1 schließt. Ist der Luftspalt so groß, daß ein linearer Zusammenhang ztirisehen der Feldstärke und dem sich über das Band schließenden Flußanteil besteht, so ist die in den Erregerwicklungen 8 induzierte Spannung verkehrt proportional der Luftspaltgröße. Die Spannung an den Erregerwicklungen 8 kann daher zumindest außerhalb des Sättigungsbereiches als direktes Maß für den Abstand der einzelnen Magnete 5 von der jeweiligen Bandlängszone genommen werden.

Da jedoch nicht der Abstand zwischen den Magneten 5 und der Bandoberfläche, sondern die Unterschiede dieses Abstandes im Bereich der einzelnen Magnete Auskunft über die Planheit des Bandes geben, werden gemäß der Erfindung die Abstände im Bereich der einzelnen Bandlängszonen nicht unmittelbar gemessen, sondern die gemessenen Abstände auf einen mittleren Abstand bezogen. Zu diesem Zweck ist federn Elektromagneten 5 ein Quotientenbildner 10 zugeordnet, dessen Eingänge einerseits an der Spannung der Erregerwicklung des zugehörigen Magneten 5 liegen und anderseits mit dem Ausgang eines Mittelwertbildners 11 für die Spannungen der Erregerwicklungen 8 aller Magnete 5 verbunden sind. Die an den Klemmen 12 abgenommene Spannung der einzelnen Erregerwicklungen 8 wird also einerseits dem jeweiligen Quotientenbildner 10 und anderseits dem Mittelwertbildner 11 zugeführt, wobei die Klemmen 12 jeweils mit einem Vollweggleichrichter 13 verbunden sind, der das Erfassen sowohl

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der negativen als auch der pcsitiven Halbwellen erlaubt. Die Spannung am Ausgang des Mittelwertbildners 11, die auf einem Anzeigegerät 14 abgelesen werden kann, entspricht dem mittleren Abstand der Elektromagnete 5 von der Bandoberfläche. Diese Spannung würde an allen Klemmen 12 der Erregerwicklungen 8 auftreten, wenn das Band plan wäre und in der durch die strichpunktierte Linie 15 angedeuteten Lage verliefe. In den Quotientenbildnern 10 wird die tatsächlich an den Klemmen 12 auftretende Spannung ins Verhältnis zum Mittelwert der Spannungen aller Erregerwicklungen 8 gesetzt, so daß auf den den Quotientenbildnern nachgeordneten Anzeigegeräten 16 die Abweichungen der tatsächlichen Bandlage von der durch die Linie 15 angedeuteten Sollage abgelesen werden können. Die Ausgangsgrößen der Quotientenbildner 10 können aber selbstverständlich auch für die Steuerung von Walzenbiegevorrichtungen verwendet werden,-die dann korrigierend in den Walzvorgang eingreifen.

An Stelle des Mittelwertbildners 11 kann aber auch ein Summenbildner verwendet werden, da ja der arithmetische Mittelwert der Summe aller Werte direkt proportional ist.

Da nicht der Abstand der einzelnen Elektromagnete von der Bandoberfläche, sondern das Verhältnis zu einem mittleren Bandabstand für die Bestimmung des Planheitsgrades Verwendung findet, gehen Änderungen in der Größe des mittleren Abstandes nur in die Empfindlichkeit, nicht aber in die Messung selbst ein, so daß beispielsweise Bandschwingungen das Meßergebnis nicht beeinflussen können.

Um die Abweichungen des Bandes von der durch die Linie 15 dargestellten Sollwertlage meßtechnisch gut erfassen zu können, müssen diese Abweichungen eine gewisse Größe besitzen. Da die Ablenkungen des Bandes 1 vom Abstand der Auflagen, zwischen denen das Band gespannt wird, von der Dicke des Bandes und von der Ablenkkraft abhängen, kann zur Anpassung an ein Band mit einer bestimmten Dicke entweder der Auflagenabstand oder die Größe der Ablenkkraft

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geändert werden. Üblicherweise ist aber der Auflagenabstand unveränderbar vorgegeben, so daß die Ablenkweiten für ein Band mit einer bestinmten Dicke nur über die magnetischen Ablenkkräfte beeinflußt werden können. Wird zu diesem Zweck der Erregerstrom in den Erregerwicklungen 8 verändert, so ändert sich auch die induzierte Spannung in den Erregerwicklungen, wobei sich Anpassungsschwierigkeiten an die nachfolgenden elektrischen Geräte ergeben könnten. Günstiger ist es, wenn, wie in Fig. 4 angedeutet, die Elektromagnete 5 mit einer zusätzlichen Erregerwicklung 17 ausgestattet werden, die in Serie an eine Gleichstromquelle 18 angeschlossen sind. Die Gleichstrommagnetisierung besitzt dabei den Vorteil, daß sie die in den Erregerwicklungen 8 induzierten Spannungen nicht beeinflußt.

Neben der Größe der Ablenkung des Bandes im Bereich der einzelnen Bandlähgszonen ist für die Empfindlichkeit der Messung auch die Luftspaltgröße von Bedeutung. Um in einfacher Weise, einen den gewünschten Verhältnissen entsprechenden Luftspalt einstellen zu können, sind gemäß Fig. 5 die Elektromagnete 5 auf einem gemeinsamen Träger 19 befestigt, der senkrecht zur Bandoberfläche in Führungen 20 verstellt werden kann. Zum Verstellen des Trägers 19 ist ein doppelt wirkender Hydraulikzylinder 21 vorgesehen, der mit den Kniegelenken 22 eines Kniehebeltriebes 23 verbunden ist. Die Beaufschlagung des Hydraulikzylinders 21 erfolgt über einen Steuerschieber 24, der das Druckmittel über Druckleitungen 25 und 26 auf die eine oder andere Seite des Hydraulikzylinders 21 leitet, so daß der Kolben des Hydraulikzylinders nach der einen oder anderen Seite bewegt wird und die Kniehebeltriebe 23 entsprechend verstellt, über eine Leitung 27 wird Druckmittel dem Steuerschieber 24 zugeführt.

Der Steuerschieber 24 wird über einen Regler 28 betätigt, der den mittleren Abstand der Bandoberfläche zu den Magneten 5 konstant hält. Dieser mittlere Abstand kann mit Hilfe eines Sollwertgebers 29 eingestellt werden.

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Die durch den Sollwertgeber 29 vorgegebene, dem mittleren Sollabstand entsprechende SpärthtiMg wird mit der dem mittleren Istabstand ent sprechenden Ausgangsspannung des Mittelwertbildners 11 verglicheii^ wobei die Verbindungsleitung zwischen dem Mitteiwertbildner 11 uild der Regeleinrichtung mit 30 bezeichnet isis* Weicht der Istwert vom Sollwert ab, so wird über den Regler 28 der Steuerschieber 24 verstellt und der Träger 19 mit Hilfe des Hydraulikzylinders 21 so lange verschoben, bis der Istwert wieder dem Sollwert entspricht.

Um zu verhindern, daß das Band 1 bei starken Wellen einen der Magnete 5 berührt und dabei beschädigt, werden die Spannungen aller Klemmen 12 in einem Gerät 31 mit einem vorgegebenen, einstellbaren Grenzwert verglichen, wobei beim Überschreiten des Grenzwertes durch eine der Klemmenspannung über eine Leitung 32 der Regler 28 angesteuert wird, der ein Absenken des Trägers 19 in seine tiefste Lage bewirkt.

Die Anpassung der Vorrichtung an die jeweilige Bandbreite kann, wie dies in Fig. 5 und 6 dargestellt ist, durch Verschieben der einzelnen Magnete 5 erfolgen. Im dargestellten Ausführungsbeispiel besitzt zu diesem Zweck der Träger 19 eine Schwalbenschwanzführung 33, in der die Magnete 5 entsprechend gelagert sind. Da die genaue Erfassung der Planheit eines Bandes von der Gleichmäßigkeit abhängt, mit der die Ablenkkraft über die Breite des Bandes verteilt werden kann, ist es notwendig, die Magnete 5 mit jeweils gleichem Abstand voneinander anzuordnen. Die gleichmäßige Verteilung der Magnete 5 kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, daß mit dem Träger 19 ein Längenmaßstab 34 fest verbunden ist, an dem die Positionen der einzelnen Magnete 5 über mit den Magneten fest verbundene Anzeigezungen 35 abgelesen werden können.

Werden die Erregerwicklungen 8 mit einem sinusförmigen Erregerstrom ig gespeist (Fig. 7), so ergibt sich ein magnetischer Fluß, der sich einerseits über Luft und anderseits über das ferromagnetische Band schließt. Da der Flußanteil, der sich über Luft schließt, keinen

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Beitrag zum Erfassen des Abstandes des jeweiligen Magneten von der Bandoberfläche liefern kann, wird er im folgenden als Streufluß φ η bezeichnet. Lediglich der sich über das ferromagnetische Band schließende Flußänieil kann zur Bestimmung der Lu'fispaltgröße dienen urtd muß daher als Nutzfluß flfjr angesehen werden. Während der Streufluß ς/g bei sinusförmigem Erregerstrom ig ebenfalls einen sinusförmigen Verlauf aufweist, weicht der Nutzfluß </_N davon ab, wenn die magnetische Feldstärke so groß wird, daß man in den Sättigungobereich des ferromagnetischen Bandes gelangt. In Fig. 8 ist der Verlauf eines Nutzflusses dargestellt, wie er bei einem in Fig. 7 gezeichneten Erregerstrom i„ für eirie bestimmte Bandstärke und eine bestimmte Luftspaltgröße auftritt. Bei dickeren Bändern 1 wird der Sättigungsbereich erst bei größeren Feldstärken erreicht, so daß sich ein größerer maximaler Nutzfluß </«, als bei dünneren Bändern ergibt. Das Verhältnis zwischen Streufluß und Nutzfluß hängt wiederum von der Luftspaltgröße ab. Je kleiner nämlich der Luftspalt wird, umso kleiner wird der Streuflußanteil und umso größer wird der Nutzflußanteil, so daß der Sättigungsbereich für den Nutzfluß schneller als bei größeren Luftspaltgrößen erreicht wird.

Da aber die in den Erregerwicklungen 8 induzierten Spannungen u. von der Änderungsgeschwindigkeit des magnetischen Flusses ^ abhängen, wird auf Grund der raschen Änderungen des Nutzflusses ^_n bei kleinem Luftspalt von diesem eine größere Spannung u.^ induziert als bei größerem Luftspalt, bei dem mit einem kleineren Nutzfluß eine langsamere Änderung seiner Größe verbunden ist, da ja die Frequenz bzw. die Periodendauer in Abhängigkeit vom Erregerstrom I₁₇ konstant bleibt. In Fig. 9 sind die zufolge des Nutzflusses d,j und des Streuflusses φα in der Erregerwicklung 8 induzierten Spannungen u_iN und u_ig in ihrem zeitlichen Verlauf dargestellt. Würde sich der Luftspalt ändern, würde er beispielsweise größer v/erden, so ergäbe sich ein Streufluß </_s mit kleinerer Amplitude und ein größerer Nutzfluß </_N, was sich im zeitlichen Verlauf durch flachere Flanken des

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Streuflusses und steilere Flanken des Nutzflusses bemerkbar macht. Die von dem Streuflu3 induzierte Spannung u_iS würde einen sinusförmigen Verlauf mit kleineren Amplituden haben,, während sich auf Grund der raschen' Änderung des Nutzflusses ^_n steilere SpannungsSpitzen ergeben würden, deren Dauer kürzer wäre, da der Fluß rascher in die Sättigung gelangt. Die an den Klemmen 12 abgreifbare Spannung u ergibt sich aus der durch den Nutzfluß j>L induzierten Spannung u_iN, aus der durch den Streufluß jzL induzierten Spannung u^g. und dem Ohm¹ sehen Spannungsabfall u* in den einzelnen Erregerwicklungen 8. Es zeigt sich also, daß die an den Klemmen 12 meßbare Spannung u nicht in ihrem gesamten Seitlichen Ablauf dem Luftspalt verkehrt proportional ist. Ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen der Klemmenspannung u und dem Luftspalt besteht nur dann, wenn der Zusammenhang zwischen der magnetischen Feldstärke und dem Fluß linear ist und keine Sättigungserscheinungen auftreten. Um eine große Empfindlichkeit auch bei Messungen zu erreichen, bei denen die Sättigungserscheinungen nicht vernachlässigt werden können, wird daher die Spannung nicht während der gesamten Periode, sondern nur während eines Teiles davon gemessen. Fig. 11 zeigt, wie die Klemmenspannungen vorteilhafterweise nur innerhalb von Zeitintervallen gemessen werden, die kürzer als die halbe Periodendauer des zeitlichen Spannungsverlaufes sind und in die der jeweilige Nulldurchgang des Erregerstromes i„ fällt. Im Bereich des Nulldurchganges des Erregerstromes ig ist nämlich ein linearer Zusammenhang zwischen der Feldstärke und der induktion bzw. dem Fluß gegeben, da die dem Erregerstrom proportionale Feldstärke noch nicht groß ist. · Die Meßzeiten sind in Fig. 11 mit t_m angegeben.

Fig. 12 veranschaulicht in einem Blockschaltbild, wie vorgegangen werden muß, damit nur in den Zeitintervallen t_m ' gemessen wird. Die Spannungen der Erregerwicklungen der einzelnen Elektromagnete 5 werden über Schalter 36 abgenommen, die von einer Triggereinheit 37 angesteuert werden. Die Triggereinheit 37 ist dabei über eine Leitung 38 mit der Erregerstromquelle 9 synchronisiert, so daß die Be-

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tätigung der Schalter 36 genau auf die Frequenz des Erreger ströme s abgestellt werden kann und die Schließ-zeit t der Schalter 36 zeitlich stets in den Bereich des Nulldurchganges des Erregerströmes fällt.

Um Änderungen des wirksamen Luftspaltes durch gegebenenfalls von den Magneten 5 angezogene ferromagnetische Teilchen zu vermeiden, könnten beispielsweise Blasdüsen vorgesehen sein, durch die Druckluft zum Abblasen dieser Teilchen geführt wird.

Außerdem könnte die Frequenz des Erregerstromes ig variierbar sein, damit die Eigenfrequenz der Bänder entsprechend berücksichtigt und Resonanzschwingungen vermieden werden können.

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Claims

Patentansprüche :

Verfahren zum Erfassen der Planheit eineö kaltgewalzten fferromagnetischen Bandes, das über zwei mit Abstand voneinander angeordnete, quer zur Bandlängsrichtung verlaufende, parallele Auflägen gezogen wird und auf das zwischen den Auflagen mittels über die Bandbreite verteilter, berührungslos arbeitender Elektromagnete auf die Bandoberfläche etwa senkrecht stehende Kräfte ausgeübt v/erden wobei die durch diese Magnetkräfte hervorgerufenen, bei unebenen Bändern auf Grund der dann über die Bandbreite verschieden großen Zugspannungen verschieden starken Bandablenkungen gemessen werden, dadurch gekennzeichnet, daß zum Messen der Ablenkweiten die Spannung an den jeweiligen mit einem gegebenen Wechselstrom gespeisten Erregerwicklungen der Elektromagnete verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils das Verhältnis der Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen zum arithmetischen Mittelwert der Spannungen aller Erregerwicklungen bzw. zur Summenspannung aller Erregerwicklungen gebildet und angezeigt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß beim überschreiten eines Grenzwertes für die Spannungen der Erregerwicklungen durch die Spannung wenigstens einer Erregerwicklung die Elektromagnete vom Band weiter entfernt werden.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen nur innerhalb von Zeitintervallen gemessen werden, die kürzer als die halbe Periodendauer des zeitlichen Spannungsverlaufes sind und in die der jeweilige Nulldurchgang des Erregerstromes fällt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannungen der- einzelnen Erregerwicklungen vor ihrer Auswertung gleichgerichtet werden.

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6i Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Ablenkkraft der Magnete durch je eine zusätzliche Erregung, vorzugsweise mit Gleichstrom, erhöht wird.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 biä 6 mit etwa in der Mitte zwischen¹ den Bandauflagen angeordneten, über die Bandbreite verteilten Elektromagneten, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Elektromagneten (5) ein eigener Quotientenbildner (10) zugeordnet ist, dessen Eingänge einerseits an der Spannung der Erregerwicklung (8) des zugehörigen Magneten (5) liegen und anderseits mit dem Ausgang eines Summenbildners bzw. eines Mittelwertbildners (11) für die Spannungen der Erregerwicklungen (8) aller Magnete (5) verbunden sind.

8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß alle Magnete (5) auf einem gemeinsamen, zur Bandoberfläche parallelen Träger (19) angeordnet sind, der senkrecht zur Bandoberfläche verstellbar ist.

9. Vorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zum Verstellen des Trägers (19) ein mit einem Regler (28) verbundener Antrieb (21) vorgesehen ist, wobei der Regler(23) auf eine vorgebbare, maximale Spannung der Erregerwicklungen (8) anspricht und eine Entfernung des Trägers (19) vom Band (1) bewirkt.

10. Vorrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Regler (28) den Abstand des Trägers (19) vom Band (1) in Abhängigkeit vom Mittelwert der Spannung der einzelnen Erregerwicklungen (8) oder von der Summenspannung aller Erregerwicklungen (8) steuert.

11. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnete (5) auf dem Träger (19) quer zur Bandlängsrichtung verstellbar sind.

12. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Elektromagnet (5) eine mit Gleichstrom gespeiste Zusatzwicklung (17) trägt.

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13. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß für die Spannungen der einzelnen Erregerwicklungen (8) jeweils ein Vollweggleichrichter (13) vorgesehen ist.

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