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Regelung des Antriebes eines Walzengerüstes, das einem andern
Walzengerüst vorgelagert ist
Wenn ein z. B. bandförmiges Walzgut begrenzter oder auch grosser Länge ein seine Breite vermin- demdes Stauchwalzengerüst durchläuft und noch während dieses Vorganges in ein dahinter angeordne tes, seine Dicke verminderndes Hauptwalzengerüst eintritt, bzw. überhaupt bei gleichzeitiger Einwirkung zweier Walzenpaare oder sonstiger formändernder Werkzeuge auf ein und dasselbe Arbeitsstück, ist darauf zu achten, dass in dem jeweils zwischen den beiden Gerüsten befindlichen Teil des Arbeitsgutes keine nennenswerte, den Stauch-, Walz-bzw. Formänderungsvorgang störende Zugspannung auftritt.
Ebenso ist natürlich auch eine Druckspannung unerwünscht. Aus diesem Grunde hat man vorgeschlagen, die Antriebe beider GerUste mit voneinander unabhängigen, extrem genauen Drehzahl-Regeleinrichtun- gen zu versehen, und deren Sollwerte so einzustellen, dass der Eintritt in das zweite Gerüst stossfrei erfolgt und weder eine Zugspannung noch eine Druckspannung auftritt.
Nach der Erfindung wird das Problem in verlässlicherer Weise und ohne grossen Aufwand für besonders genaue Drehzahlregelung dadurch gelöst, dass der Antrieb für das erste Gerüst zunächst auf die gleiche Geschwindigkeit wie der des zweiten Gerüstes, jedoch von einem Zeitpunkt ab, der nach dem Eintritt des Walzgutes in das erste, aber um eine vorzugsweise nur geringe Zeitspanne vor dem Eintritt in das zweite Gerüst liegt, auf gleichbleibenden Strom bzw. gleichbleibendes Drehmoment oder gleichbleibende Leistung geregelt wird. Die Rückumschaltung von Stromregelung auf Geschwindigkeitsregelung erfolgt vorzugsweise möglichst unverzögert, sobald das Arbeitsgut das erste Gerüst wieder verlässt und dieses leer läuft.
Als Sollwert für die Stromregelung wird vorzugsweise jener Stromwert gewählt, der knapp vor Übergang von Drehzahl- auf Stromregelung bestand, so dass diese Umschaltung stossfrei erfolgt. Auf jeden Fall darf als Sollwert nicht ein Stromwert genommen werden, der unmittelbar nach Eintritt des Arbeitsgutes in das erste Gerüst festgestellt wird, sondern es ist ein späterer (höherer) Stromwert zu nehmen, von dem vorausgesetzt werden kann, dass er schon den stationären Wert darstellt.
Um den Strom des ersten Walzenantriebes entsprechend dem als Sollwert dienenden Stromwert zu regeln, wird erfindungsgemäss dieser Stromwert in einer als"Stromgedächtnis"zu bezeichnenden Anordnung konserviert. Insbesondere kann als Stromgedächtnis eine Einrichtung benützt werden, die mehrere, z. B. zehn kippfähige Transduktoren mit überzogener Rückkopplung aufweist, deren Eingänge unter Ver- wendung einer abgestuften Vorspannung so an eine vom festzuhaltenden Stromwert abhängige Spannung angeschlossen sind, dass die Anzahl der gekippten Transduktoren von diesem Stromwert abhängt.
Die Ausgänge der Transduktoren können in Reihe geschaltet sein und ihre von der Anzahl der gekippten Trans- duktoren abhängige Summenspannung kann als Mass für den festzuhalten gewesenen Stromwert, d. h. als Sollwert für die Stromregelung dienen. Die Verwendung kippfähiger Transduktoren als Speicher ist an sich bekannt.
Die Zeichnung zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Der das erste Walzgerüst (im Ausführungsbeispiel ein Stauchgerüst) antreibende Motor 1 wird von einem gittergesteuerten Gleichrichter 2 gespeist und ist mit einer Tachometermaschine 3 gekuppelt. Diese ist zum Zwecke der Drehzahlregelung in Reihe mit einer der ihrigen entgegengesetzten, am Potentiometer 4 einstellbaren Spannung, die den
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Drehzahl-Sollwert darstellt, bei der gezeichneten Lage der Schalteinrichtung 5 an den Gittersteuersatz 6 angeschlossen, und es wird auf diese Weise die Geschwindigkeit auf den am Potentiometer 4 eingestellten, vorzugsweise mit der Geschwindigkeit des zweiten Walzenpaares genau übereinstimmenden Wert geregelt.
Dieses zweite Walzenpaar kann gleichfalls von einem stromrichtergespeisten Motor (1') angetrieben werden, und dieser kann mittels der analogen Einrichtungen 2', 3', 4'und 6'in gleicher Weise geregelt werden wie der Motor 1.
Bei Eintritt des Walzgutes in das erste Gerüst spricht zufolge der damit verbundenen Stromzunahme das z. B. über einen Gleichstromwandler 7 gespeiste Stromrelais 8 an und setzt das Zeitrelais 9 in Gang.
Die Verzögerungszeit des letzteren ist vorzugsweise so bemessen bzw. eingestellt, dass es ein wenig vor dem Eintritt des Walzgutes in das zweite Gerüst anspricht, also z. B. 0,4 Sekunden nach dem Ansprechen des Stromrelais, wenn z. B. die höchste Walzgeschwindigkeit 6 m/sec. und der Abstand der beiden Gerüste 3 m beträgt. Durch das Ansprechen des Zeitrelais wird die Schalteinrichtung 5 umgestellt und damit der Gittersteuereinrichtung 6 statt der Differenz der Tachometer- und Potentiometerspannung eine Spannung zugeführt, die gleich ist der Differenz einer dem jeweiligen Anker-Stromwert des Antriebsmotors 1 proportionalen Spannung und einer dem Stromgedächtnis 10 entnommenen Spannung, die ein Mass für diejenige Stromstärke ist, die unmittelbar vor der Umschaltung auf Stromregelung herrschte.
Auf diese Weise wird also nunmehr der erste Walzenantrieb auf Beibehaltung dieses Stromwertes geregelt.
Sobald das Walzgut das erste Gerüst verlässt, fallen Stromrelais 8 und Zeitrelais 9 ab, so dass das Schütz 5 auf Gleichlauf- bzw. Geschwindigkeitsregelung zurückschaltet. Gleichzeitig wird das Stromgedächtnis durch einen den Löschwicklungen 14 zugeführten Stromstoss in Gegenrichtung gelöscht, der über einen nunmehr geschlossenen Hilfskontakt des Relais 8 und einen Wischkontakt des Schützes 5 fliesst, und ist von da ab wieder für die Registrierung und Konservierung eines neuen Stromanstiegs bereit.
Das Stromgedächtnis 10 enthält beispielsweise zehn aus einem gemeinsamen Transformator gespeiste mit je einer Steuerwicklung 12, einer Rückkopplungswicklung 13 und einer Löschwicklung 14 versehene Transduktoren 11 (von denen jeder etwa in einer Hand Platz finden kann). Die Transduktoren sind so stark rückgekoppelt, dass sie bei jedem Stromstoss im Eingangskreis, gleichgültig wie gross er ist, in einen Endzustand kippen, wobei sie den sich dabei ergebenden Strom infolge der überzogenen Rückkopplung im Ausgangskreis auch beibehalten, wenn der anregende Stromstoss aufhört. Erst ein negativer Stromstoss im Eingangskreis bzw. in der Löschwicklung bringt den Strom im Ausgangskreis wieder auf den ursprünglichen geringen Wert.
Die Steuerwicklungen 12 sind nun über Sperrventile 15 so an abgestufte Teilspannungen eines mit konstantem Gleichstrom gespeisten Potentiometers 16 und eine dazu gegensinnig in Reihe geschaltete einstellbare Teilgleichspannung eines vom Gleichstromwandler 7 gespeisten Potentiometers 17 angeschlossen, dass bei einem Motorstrom von z. B. 20% des höchsten in Frage kommenden
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alle zehn.
Die Ausgänge aller Transduktoren sind in Reihe geschaltet, so dass an den Endklemmen als Summenspannung 10%, 20solo, 30% usw. erscheinen, je nachdem ob 1, 2,3 usw. Transduktoren angesprochen haben. Diese Summenspannung stellt daher ein (annäherndes) Mass für den höchsten Stromwert dar, der auf das Stromgedächtnis eingewirkt hat, insbesondere also ein Mass für den letzten während der Geschwindigkeitsregelung vom Antrieb des ersten Walzgerüstes aufgenommenen Stromwert, der als Sollwert für die anschliessende Stromregelung dient.
Es bestehen noch andere Möglichkeiten zur Konservierung eines Stromwertes bzw. eines Stromhöchstwertes. So könnte man z. B. aus dem Strom mittels eines Wandlers (Wechselstrom-oder Gleichstromwandlers) eine ihm entsprechende Spannung erzeugen und über ein Ventil einen Kondensator genügend geringer Selbstentladung auf diesen Spannungswert aufladen. Zur Stromregelung des Walzenantriebes könnte dann ein praktisch leistungslos steuerbarer Verstärker (Elektronenröhrenverstärker) dienen, dem die Differenz der gespeicherten Spannung und einer dem Stromistwert proportionalen Spannung zugeführt wird. Das Stromgedächtnis könnte aber z.
B. auch nach dem Fallbügelprinzip funktionieren, etwa indem ein dem Strom proportionaler Ausschlagswinkel eines etwa ein Potentiometer verstellenden amperemetri- schen Systems durch einen Fallbügel beim Übergang von Drehzahl-auf Stromregelung festgehalten wird. Schliesslich wäre es unter Umständen auch möglich, statt auf einen vorgegebenen Stromsollwert nur auf Verschwinden des auf induktivem Wege erfassbaren Wertes dj/dt zu regeln.
Eine vorteilhafte andere Methode zum Festhalten eines Stromhöchstwertes besteht darin, den betreffenden Strom oder einen ihm proportionalen Strom auf einen entsprechend bewickelten ferromagnetischen Kern magnetisieren einwirken zu lassen und den remanenten Magnetismus als Mass für den wirk- sam gewesenen Strom bzw. für dessen Höchstwert zu benützen. Als Material für den magnetischen Kern
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wird dabei zweckmässig eine der an sich bekannten Legierungen mit geknickter Kennlinie verwendet, bei denen die Remanenz der erreichten Induktion fast gleich (und somit auch annähernd proportional) ist.
Zur Erfassung des als Sollwert für die Stromregelung zu verwendenden remanenten Feldes kann erfindungsgemäss ein Hallgenerator dienen, der sich in einem Luftspalt des sonst zweckmässig in sich geschlossenen rechteckigen oder ringförmigen ferromagnetischen Kernes befindet und etwa über einen Verstärker (Röhren-oder Magnetverstärker) den Antrieb durch Vergleich mit dem Ist-Stromwert steuert. Die Löschung dieses Stromgedächtnisses erfolgt durch Beseitigung der Remanenz mittels eines die gleiche oder eine andere Spule durchfliessenden Entmagnetisierungsstromes, der ebenfalls durch den im Luftspalt befindlichen Hallgenerator auf Verschwinden der Remanenz gesteuert werden kann (Selbstmordschaltung, Entregung gegebenenfalls nach Massgabe der Hystereseschleifen in abklingenden Schwingungen).
Die Verwendung von Hallgeneratoren für die Messung von Gleichfeldern und deren Anwendung für Regelaufgaben in der Antriebstechnik ist an sich bekannt.
Was die selbsttätige Erfassung des richtigen Zeitpunktes für die Umschaltung auf Stromregelung betrifft, so könnte dazu statt des Stromrelais 8 und Zeitrelais 9 auch ein elektrisches Auge oder eine vom Walzgut angestossene Klappe dienen, die die Umschaltung immer knapp vor Eintritt des Walzgutes in das zweite Gerüst vornehmen, so dass die Geschwindigkeitsregelung möglichst lange beibehalten wird und somit für den Anstieg des Stromes auf einen stationären, später als Sollwert dienenden Wert möglichst viel Zeit bleibt.
An Stelle des Gleichstromwandlers 7 könnte auch ein auf der Wechselstromseite des Gleichrichters 2 angeordneter Stromwandler dienen, dem ein Trockengleichrichter nachgeschaltet sein kann.
Statt, wie im Ausführungsbeispiel angenommen, für die Antriebe der beiden Gerüste je einen getrennten, gittergesteuerten Gleichrichter vorzusehen, könnten die beiden Motoren auch von einem gemeinsamen Gleichrichter gespeist und jeder für sich im Feld geregelt werden. Die Gleichlauf- und darauffolgende Stromregelung des ersten Motors könnte dann z. B. mittels eines kleinen, sein Feld speisenden gittergesteuerten Glasgleichrichters erfolgen.
Selbstverständlich ist aber die Erfindung nicht auf gleichrichtergespeiste Antriebe beschränkt. Auch könnte nach der Umschaltung statt auf konstanten Strom auch auf konstante Leistung oder konstantes Drehmoment geregelt werden. Wesentlich für die Erfindung ist nur, dass die zunächst erforderliche Geschwindigkeit- bzw. Gleichlaufregelung rechtzeitig aufhört, da sie, besonders wenn allzugrosser Aufwand vermieden werden soll, praktisch nicht genügend genau arbeiten kann, um nicht zu Schwierigkeiten zu führen, wenn beide Gerüste gleichzeitig auf das Werkstück einwirken.
Im vorstehenden war stets nur von zwei Gerüsten die Rede. Selbstverständlich ist die Erfindung aber auch bei kontinuierlichen Walzenstrassen anwendbar, bei denen das Walzgut eine Mehrzahl oder Vielzahl von Gerüsten durchläuft. Auch dann wird erfindungsgemäss jedes einzelne vorangehende Gerüst von Gleichlauf-auf Stromregelung in einem Zeitpunkt umgeschaltet, der (knapp) vor dem Eintritt des Walzgutes in das nächstfolgende Gerüst liegt, und es werden die Gerüste einzeln möglichst unverzögert wieder auf Geschwindigkeitsregelung zurückgeschaltet, sobald das Walzgut das betreffende Gerüst verlässt, d. h. sobald dieses wieder leerläuft.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regelung des Antriebes eines Walzengerüstes od. dgl. (z. 13. eines Stauchwalzengerüstes), das einem anderen Walzengerüst od. dgl. (Hauptwalzengerüst) so vorgelagert ist, dass das Walzgut in das zweite Gerüst eintritt, bevor es das erste Gerüst verlassen hat, dadurch gekennzeichnet, dass der Antrieb zunächst auf gleiche Geschwindigkeit wie das zweite Gerüst und von einem Zeitpunkt nach dem Einlaufen des Walzgutes in das erste, aber knapp vor dem Einlaufen in das zweite Walzengerüst ab auf gleichbleibenden Strom bzw. gleichbleibendes Drehmoment oder gleichbleibende Leitung geregelt wird.