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Verfahren zur selbsttätigen Ableitung des Bremskommandos für Umkehrwalzwerke
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walzgutlänge von Hand für jeden Stich vorzugeben. Günstiger liegen die Verhältnisse, wenn ein für lange Zeit ständig wiederkehrendes Walzprogramm vorliegt. In diesem Fall kann man beispielsweise mit Hilfe von Lochkarten die jeweilig zu erwartenden Gesamtwalzgutlängen festlegen und die betreffenden Werte vorzugsweise mit Hilfe eines aus der Fernmeldetechnik bekannten Schrittschaltwerkes von Stich zu Stich weiterschalten. Im entsprechenden Sinne ist für die Vorgabe der Bremsweglängen zu verfahren.
Gemäss einer Weiterbildung der Erfindung kann jedoch auf die vorherige Festlegung der Walzgutlängen verzichtet werden, indem die jeweils bereits ausgewalzte Länge - bezogen auf die Eintrittsseite des Gerüstes-durch Integration über der Zeit einer ein Mass für die Walzgutgeschwindigkeit darstellenden Grösse, vorzugsweise der Walzmotordrehzahl unter Berücksichtigung der Nacheilung des Walzgutes gegenüber den Walzen, selbsttätig errechnet wird, wobei der Integrationsbeginn zweckmässig durch Ansprechen eines Walzdruckrelais bestimmt wird.
In gleicher Weise kann man dann für den zweiten und auf diesen folgende Stiche zur Ermittlung der jeweiligen Gesamtwalzgutlänge vorgehen, indem beim vorhergehenden Stich unter Berücksichtigung einer gegebenenfalls vorhandenen Voreilung des Walzgutes gegentiber den Walzen eine Integration der Walzgutgeschwindigkeit bzw. der Walzmotordrehzahl vorgenommen wird. Die Grenzen für diese Integration werden zweckmässig durch das Ansprechen und das Abfallen eines Walzdruckrelais gebildet. Die für die Festlegung des Bremskommandos beim ersten Stich benötigte Gesamtwalzgutlänge muss dann entweder durch Einstellung von Hand oder selbsttätig, beispiels-
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werden.
Für ein Umkehrwalzwerk ist nun charakteristisch, dass zumindest bei den ersten Stichen die jeweils erreichte Maximaldrehzahl von Stich zu Stich verschieden ist. Demgemäss wird auch unter Voraussetzung einer bestimmten, als maximal zulässig erachteten Verzögerung während des Bremsbetriebes der Bremsweg von Fall zu Fall verschieden sein. Die wesentlichen Einflussgrössen sollen daher mit Hilfe der nachstehend aufgeführten Gleichungen erfasst werden.
Sofern man während eines Stiches eine konstante zeitliche Verzögerung annimmt, so ergibt sich die Bremszeit t aus der Drehzahl n mit
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Der Bremsweg s wird dann mit der Walzgeschwindigkeit und zu
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In diesen Gleichungen stellen kl und k Konstanten dar. Setzt man weiterhin voraus, dass die zeitliche Drehzahländerung einem bestimmten Verzögerungswert bzw. einem bestimmten Drehmoment entspricht, so kann man die Gleichung für den Bremsweg s wie folgt umschreiben :
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Hiebei stellen bel den elektrischen Verzögerungswert dar. der beispielsweise von dem Ankerstrom des Gleichstromantriebes der Walzen herrührt (ein. definiertes Maschinenhauptfeld vorausgesetzt). und bw den durch die Walzarbeit bewirkten Verzögerungswert.
Der Einfluss der Walzgutschwungmasse kann in den meisten Fällen bei den grossen und konstanten Schwungmassen des Antriebes vernachlässigt werden.
Man könnte nun die Lösung der Gleichung (5), d. h. den Bremsweg, mit Hilfe eines analogen oder digitalen Rechengerätes von Stich zu Stich selbsttätig ermitteln. Das für die Verwirklichung der Erfindung gewählte Ausführungsbeispiel soll jedoch, wie im folgenden noch beschrieben wird, eine besonders einfache und demgemäss betriebssichere Einrichtung in Form eines Funktionsgebers verwenden. Die nähere Erläuterung des Ausführungsbeispieles soll mit Hilfe der Figuren erfolgen.
Fig. 1 zeigt die wesentlichen erforderlichen Einrichtungen und ihren funktionellen Zusammenhang im Prinzip, Fig. 2 die Addition der das Bremskommando bewirkenden Spannungen, Fig. 3 den gewählten Funktionsgeber, Fig. 4 die Kennlinien des Funktionsgebers und Fig. 5 eine vorteilhafte Ausbildungsmöglichkeit der Integrationseinrichtungen.
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In Fig. 1 sind zur Festlegung der jeweiligen Gesamtwalzgutlängen zwei Integrationsvorrichtungen vorgesehen, von denen die eine (Iv) die Länge während des Walzens in Vorwärtsrichtung misst und für das Bremskommando in Rückwärtsrichtung speichert, und die andere (Ir) zur entsprechenden Vorgabe der Gesamtwalzgutlänge in Vorwärtsrichtung dient, wobei zu berücksichtigen ist, dass für den ersten Stich ein anderweitig ermittelter oder eingestellter Wert massgebend ist. Eine weitere Integrationseinrichtung Iw erfasst während jedes Stiches die bereits gewalzte Länge.
Zur Berücksichtigung der Streckung des Walz- gutes infolge des Walzens können entweder die Ausgangsspannungen der Einrichtung Iw und des nachste- hend beschriebenen Funktionsgebers Fs um einen konstanten Faktor verkleinert oder aber die jeweils wirksame Ausgangsspannung der Einrichtungen Iv und Ir um einen konstanten Faktor vergrössert werden.
Die erstgenannte Massnahme entspricht an sich besser den tatsächlichen Verhältnissen, der relativ grossen
Nacheilung des Walzgutes gegenüber den Walzen auf der Eintrittsseite des Walzgerüstes, kann aber auf- wendiger sein.
Als Integrationseinrichtung kann eine Anordnung gewählt werden, bei der ein Kondensator mit einem konstanten und von der Kondensatorspannung unabhängigen Strom geladen wird. Ist der konstante
Strom von der Walzmotordrehzahl abhängig, so ist die Kondensatorspannung ein Mass für den Integra- tionswert. Durch zusätzliche Beeinflussung des Ladestromes können die Faktoren für die Streckung des
Walzgutes Berücksichtigung finden. Die Grenze für die Integration wird zweckmässig mit Hilfe einer
Walzdruckmesseinrichtung P gegeben.
Sobald beim Anstechen der Walzdruck einen bestimmten Wert überschreitet, schliesst der zugehörige Kontakt der Messeinrichtung und schaltet die Spannung des Dreh- zahlgebers G, der mit dem Walzmotor M gekuppelt ist, auf die Eingänge der Integrationseinrichtungen sowie ferner auf den Eingang des Funktionsgebers Fs, der eine dem Bremsweg entsprechende Spannung liefert. Die Integrationen mit Hilfe der Einrichtungen Iw sowie Iv bzw. Ir werden beendet, wenn das
Walzgut die Walzen verlässt und der Kontakt der Walzdruckmesseinrichtung P öffnet.
Das Hochfahrkommando für den Walzmotor wird über eine Einrichtung Kh gegeben. Je nachdem, ob das Kommando für Vorwärtslauf oder Rückwärtslauf gegeben wurde, wird eine der Einrichtungen Iv oder Ir zur Integration benutzt, während von der andern dieser beiden Einrichtungen der vom vorherigen Stich her gespeicherte Längenmesswert entnommen wird. In der Figur sind die Stellungen der Kontakte der Einrichtung Kh für die Stellung "Vorwärtsrichtung" mit v bezeichnet und für die Stellung"Rückwärtsrich- tung"mit r.
Sobald nun die Ausgangsspannungen der Einrichtungen Iw und Fs zusammengenommen einen bestimmten Betrag erreicht haben, der annähernd der Ausgangsspannung der gerade wirksamen Einrichtung Iv bzw. Ir entspricht, wird das Bremskommando mit Hilfe der Einrichtung Kb gegeben. Letztere kann beispielsweise in einem Relais bestehen, das bei Erreichen eines bestimmten Differenzbetrages der genannten Spannungen abfällt. Sobald das Walzgut die Walzen verlässt und P schaltet, wird dann der in der Einrichtung Iw und Ir (unter Voraussetzung der Kontaktstellung gemäss Figur) gespeicherte Messwert gelöscht. Ist die Speicherung beispielsweise auf einem Kondensator vorgenommen, so wird die Löschung in einfacher Weise durch Kurzschliessen der Beläge über einen niederohmigen Widerstand erfolgen.
In der Figur sind die Löschvorgänge durch Pfeile wirkungsmässig dargestellt, u. zw. für die gezeichnete Kontaktstellung Kh ausgezogen und in der andern Stellung gestrichelt.
Zur Wirkungsweise von Iv und Ir ist noch nachzutragen, dass bei Kontaktstellung v in Iv der Drehzahlintegrationswert gebildet wird, während von Ir der beim vorherigen Stich gebildete Integrationswert entnommen wird, wie dies durch die ausgezogenen Pfeile dargestellt ist. Schaltet nun Kh gemäss dem Kommando "Walzen in Rückwärtsrichtung" seine Kontakte in die Stellungen r. so wird gemäss den beiden gestrichelten Pfeilen von Iv der Integrationswert des in Vorwärtsrichtung durchgeführten Stiches entnommen, während in Ir der der Gesamtwalzgutlänge in Rückwärtsrichtung entsprechende Messwert gebildet und gespeichert wird. Nach erfolgtem Bremskommando und Öffnen des Kontaktes der Walzdruckmesseinrichtung wird dann der Messwert von Iv und Iw gelöscht. Nunmehr kann der nächste Walzvorgang in Vorwärtsrichtung eingeleitet werden.
Die Wirkungsweise der in Fig. 1 angeordneten Messeinrichtungen für die Ableitung des Bremskommandos ist in Fig. 2 prinzipmässig dargestellt. Mit Uv, r ist die Ausgangsspannung der jeweilig gerade wirksamen Integrationseinrichtung Iv oder Ir bezeichnet, mit Us der dem zu erwartenden Bremsweg entsprechende Spannungswert des Funktionsgebers Fs und mit Uw die sich während des Stiches ändernde, der gewalzten Länge entsprechende Ausgangsspannungswert der Integrationeinrichtung Iw. Man erkennt, dass der Differenzbetrag, der sich einmal aus Uv. r und zum andern aus der Summe von Us und Uw ergibt, im Laufe des Walzvorganges kleiner wird.
Unterschreitet der Differenzbetrag einen bestimmten Minimalwert bzw. wird zu Null, so wird mit Hilfe der Einrichtung Kb in Fig. 1 das Bremskommando für den Walzmotor M gegeben.
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Den Aufbau eines beispielsweise gewählten Funktionsgebers für die zu erwartende Bremsweglänge zeigt Fig. 3. Auf den Eingang des Gebers mit den Anschlussklemmen a und b wird die der Walzmotor- drehzahl n proportionale Spannung l, die dem Drehzahlgeber G entnommen wird (vgl. Fig. 1), gegeben.
Der Funktionsgeber enthält 1m wesentlichen vorgespannte Ventile 6, 7 und 8, die mit zunehmender
Spannung 1 nacheinander zur Wirkung kommen. Zur Einstellung der Vorspannungen dienen ohmsche Wi- derstände 3, 4 und 5. die mit einer an den Klemmen c und d liegenden Hilfsspannung zusätzlich beauf- schlagt werden. Die Steilheit der einzelnen Kennlinienstücke lässt sich mit Hilfe der ohmschen Wider- stände 11, 12 und 13 bestimmen, die zur Einstellung der durch die Ventile fliessenden Ströme dienen.
Der der gewünschten Funktion entsprechende Spannungsmesswert wird an dem gegenüber den Widerstän- den 11,12 und 13 niederohmig gehaltenen Widerstand 9 an den Klemmen e und f abgenommen. Dem- gemäss kann man also auch sagen, dass dem Widerstand 9 ein bestimmter Strom aufgedrückt wird.
Sofern die zeitliche Drehzahlabnahme bei der Beendigung eines jeden Stiches gleich ist, ist mit einem konstanten Verzögerungswert zu rechnen, der durch den Widerstand 9 dargestellt wird. Eine gün- stigere Motorausnützung in Verbindung mit einer kürzeren Verzögerungszeit bei den ersten Stichen lässt sich dagegen erreichen, wenn das elektrische Bremsmoment vorgegeben wird. Das resultierende Bremsmoment wird dann vom Walzmoment abhängig sein, wobei dieser Einfluss mit berücksichtigt werden muss.
In dem gewählten Ausführungsbeispiel ist angenommen, dass ein konstantes elektrisches Bremsmoment vorhanden ist, das durch den Widerstand 9 bzw. dessen Leitwert dargestellt wird. Dem Leitwert des Widerstandes 9 wird ein weiterer Leitwert hinzugefügt, der entweder vom Walzdruck abhängig oder diesem unmittelbar proportional ist. In der Fig. 3 ist dem Widerstand 9 eine Ventilanordnung 15,16, 17 und 18 parallel geschaltet, die von einer dem Walzdruck P proportionalen Spannung 14 beaufschlagt wird. Die Spannung 14 treibt einen durch den Vorwiderstand 19 begrenzten Strom durch die Ventile 17 und 18 sowie 15 und 16. Hiedurch kann sich der von dem Funktionsgeber erzeugte Strom auf den Widerstand 9 und die Ventilanordnung aufteilen, so dass die Ausgangsspannung Us kleiner wird, wie es ja auch für den Bremsweg erwartet wird.
Der Teilstrom wird über die Ventile. 15 und 17 sowie 16 und 18 fliessen.
Die Kennlinien des in Fig. 3 dargestellten Funktionsgebers sind in Fig. 4 prinzipmässig dargestellt.
Als Ordinate ist die dem zu erwartenden Bremsweg entsprechende Spannung Us aufgetragen und als Abszisse die Walzmotordrehzahl n. Durch Wahl der Vorspannung der zuerst ansprechenden Ventilstrecke 6, 7 oder 8 kann erreicht werden, dass das Walzgut mit einer Drehzahl austritt, die von Null verschieden ist, bzw. däss der Stillstand des Walzgutes erst nach dem Verlassen des Gerüstes eintritt. Wenn sich die Drehzahl von Null aus erhöht, wird zunächst eine der genannten Ventilstrecken Strom führen, dann diese und die mit der nächst höheren Vorspannung versehene und schliesslich alle drei Ventile 6,7 und 8. Selbstverständlich können, falls es als erforderlich angesehen wird, beliebig viele Ventile verwendet werden. Umso genauer wird man dann einen gewünschten Kennlinienverlauf erhalten können.
Die Verwendung der vorgespannten Ventile gestattet weiterhin, Einflüsse zu berücksichtigen, die nur fur einen Teil der Kennlinie gültig sind, beispielsweise wenn in einem bestimmten Kennlinienbereich ausschliesslich eine mechanische Bremsung erfolgt. Die Abhängigkeit der Spannung Us von der Walzarbeit bzw. vom Walzdruck ist, durch drei Kennlinienzuge dargestellt, u. zw. für P = 0, P = 1 und P = 2. Bei der Kurve P = 0 erfolgt ausschliesslich eine elektrische Bremsung, während bei der Kurve P = 2 eine relativ starke Bremsung durch die Unterstützung der Walzarbeit erfolgt.
Die Ausgangsspannung des Funktionsgebers entspricht der unter (5) genannten Formel für den Bremsweg s. In dem mit Fig. 3 gewählten Ausführungsbeispiel wird ein Strom erzeugt, der dem Quadrat der Walzmotordrehzahl n proportional ist. Die Spannung an zwei parallel geschalteten Leitwerten ist ein Mass für den Bremsweg. Dabei entspricht ein Leitwert dem elektrischen Bremsmoment bzw. dem Verzögerungswert bei und der andere Leitwert dem Walzmoment bzw. dem Walzdruck und somit dem Verzögerungswert bw.
In gleicher Weise ist es aber auch unter Benutzung der Gleichung (5) möglich, eine Spannung zu erzeugen, die proportional dem Quadrat der Drehzahl ist. Dies kann beispielsweise mit einer Tachometermaschine erfolgen, die mit dem Walzmotor gekuppelt ist und deren Nebenschlussfeld bereits von einer ebenfalls mit dem Walzmotor gekuppelten und konstant erregten Maschine mit einer der Drehzahl proportionalen Spannung gespeist wird. Die sich ergebende Ankerspannung ist dann praktisch proportional n2.
Schliesst man an die letztgenannte Spannung zwei in Reihe geschaltete Widerstände an, so ist der flie- ssende Strom ein Mass für den Bremsweg. Dabei ist dann ein Widerstand vom elektrischen Bremsmoment und der andere Widerstand vom Walzmoment bzw. Walzdruck abhängig zu machen. Der vom Walzdruck abhängige Widerstand muss hier mit zunehmendem Walzdruck grösser werden.
Die vorstehend genannte Integration der Walzgutgeschwindigkeit durch ein Analogglied in Form
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eines mit konstantem Strom geladenen Kondensators kann bei höheren Genauigkeitsanforderungen relativ aufwendig werden. Daher wird gemäss weiterer Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen, die Integration der Walzgutgeschwindigkeit mittels digitaler Rechenglieder vorzunehmen. Hiezu kann eine der Walzenumfangsgeschwindigkeit, d. h. der Walzendrehzahl, proportionale Impulsfrequenz auf ein Zählwerk gegeben werden.
Die weitere Erläuterung dieses Vorschlages erfolgt an Hand der Fig. 5, in der das Blockschaltbild einer Anordnung zur Durchführung des eingangs erläuterten Verfahrens dargestellt ist.
Ein Walzgerüst enthält die Walzen 51 und 52, die von einem nicht dargestellten Walzmotor angetrieben werden. Zwischen ihnen wird das Walzgut 53 hindurchgeführt. Das Walzgerüst ist mit einem Walzdruckmessfühler 54 verbunden, der auf ein Walzdruckmessgerät 55 arbeitet. Bei erfolgtem Anstich, d. h. wenn die Walzen 51 und 52 das Walzgut gefasst haben, wird ein Walzdruck gemessen. Das Walzdruckmessgerät 55 gibt in diesem Fall ein Signal auf die elektronische Torschaltung 56, durch die dieses Tor geöffnet wird. Dadurch wird der Weg von dem Impulsverstärker 57 zu dem Zählwerk 58 freigegeben.
In dem Impulsverstärker 57 werden die Impulse eines Impulsgebers 59 verstärkt, der an der Welle der Walze 51 oder des zugehörigen Antriebsmotors angebracht oder angekuppelt ist. In diesem Beispiel ist angenommen, dass der Impulsgeber photoelektrisch arbeitet. Selbstverständlich können auch andere Impulsgeber verwendet werden.
Bei der gewählten Anordnung ist die Zahl der pro Sekunde auf das Zählwerk 58 auftreffenden Impulse ein Mass für die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 51 und bei ordnungsgemässem Walzbetrieb auch der Walze 52. Da die elektronische Torschaltung 56 durch das Walzdruckmessgerät 55 geschlossen wird, sobald der Walzdruck. auf einen Minimalwert zurückgeht, ist die Anzahl der im Zählwerk 58 gezählten Impulse proportional dem Integral der Umfangsgeschwindigkeit der Walze über die Walzzeit. Der im Zählwerk 58 erhaltene Wert entspricht damit der Walzgutlänge nach beendetem Stich, sofern man eine gegebenenfalls vorhandene Voreilung des Walzgutes gegenüber den Walzen vernachlässigt oder durch einen entsprechenden Faktor berücksichtigt.
Vor Beginn eines neuen Stiches wird der gezählte Wert über den Übertrager 60 dem Speicher 61 zugeführt, wobei eine Multiplikation mit einem der Voreilung entsprechenden Wert erfolgen kann. Am Ausgang des Speichers 61 tritt damit ein Analogwert der Walzgutlänge auf, der dem Vergleichsglied 62 bei dem folgenden Stich zugeführt wird. Gleichzeitig wird diesem Vergleichsglied während des neuen Stiches der jeweilig im Zählwerk 58 anstehende Wert, in diesem Fall auch nach Umwandlung in eine Analoggrösse sowie nach Multiplikation mit einem der Nacheilung des Walzgutes gegenüber den Walzen entsprechenden Faktor (auf die Eintrittsseite des Walzgerüstes bezogen), übermittelt.
Auf das Vergleichsglied 62 wirkt ferner noch die Ausgangsgrösse des Multiplikators 63 ein, in dem die zu erwartende, auf die Eintrittsseite des Walzgerüstes bezogene Bremsweglänge s berechnet wird. Die Bremsweglänge hängt gemäss Gleichung (5) von der Walzgutgeschwindigkeit und der Walzarbeit ab.
Diese Abhängigkeit lässt sich mit der Gleichung
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Eingangsgrössen wird unter Berücksichtigung der Proportionalitätsfaktoren die Länge des Bremsweges s ermittelt, der bei der gerade herrschenden Walzgeschwindigkeit und dem vorhandenen Walzdruck erforderlich ist. Bremsweglänge und jeweilige ausgewalzte Länge des Walzgutes bei dem laufenden Stich (beides auf die Eintrittsseite des Gerüstes bezogen) werden in dem Vergleichsglied 62 addiert und von der vorherigen Gesamtlänge des Walzgutes abgezogen. Sobald die Differenz einen Minimalwert erreicht, spricht das Bremsrelais 67 an und bewirkt die Vorgabe des vorstehend als konstant angegebenen elektrischen Bremsmomentes für die Antriebsmotoren der Walzen.
Die Walzarbeit dieses Stiches wird dann unter Mitausnutzung der in diesem Augenblick noch vorhandenen kinetischen Energie zu Ende geführt, bis schliesslich das Walzgut das Walzgerüst mit der gewünschten geringen Geschwindigkeit verlässt. Selbstverständlich kann bei dieser Anordnung auch der Bremsweg auf digitalem Wege ermittelt werden. Hiebei kann der Impulsgeber ebenfalls zur Ermittlung der Walzgeschwindigkeit herangezogen werden.
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oder aber geschätzt werden. Ausserdem war bei kalibrierten Walzen der sich meist von Stich zu Stich ändernde Walzendurchmesser zu berücksichtigen. Diesen Nachteil soll ein weiterer Erfindungsgedanke vermeiden, dessen wesentliches Kennzeichen darin besteht, dass die einzelnen Rechengrössen auf zeitli- che Integralwerte der Walzendrehzahl umgerechnet werden.
Dieser Vorschlag wird dadurch verwirklicht, dass der zur Ermittlung des Bremskommandozeitpunktes benötigte Faktor der Nacheilung des Walzgutes gegenüber den Walzen nach erfolgtem Anstich aus einem durch zwei Bezugspunkte bestimmten Walzgut- weg auf der Eintrittsseite des Walzgerüstes und dem zur gleichen Zeit gebildeten Integralwert der Wal- zendrehzahl ermittelt wird. Hiezu sind auf der jeweiligen Eintrittsseite des Gerüstes zwei vorzugsweise lichtelektrische Anstossschalter im festgelegten gegenseitigen Abstand in Walzrichtung angeordnet, wel- che nach erfolgtem Anstich und bei Durchgang des hinteren Walzgutendes schalten und die Zeit für die
Integration der Walzendrehzahl festlegen.
Die weitere Erläuterung der letztgenannten Erfindungsgedanken erfolgt an Hand der Fig. 6,7 und 8.
Fig. 6 zeigt das Walzgerüst und die Anordnung der Anstossschalter, Fig. 7 eine Mess-und Steuereinrich- tung unter Verwendung von analogen Mitteln und Fig. 8 eine Mess- und Steuereinrichtung unter Verwen- dung von digitalen Mitteln.
In Fig. 6 wird das Walzgut 103 zwischen Unterwalze 101 und Oberwalze 102 verformt. Auf der Ein- trittsseite des Gerüstes sind die beiden symbolisch angedeuteten Anstossschalter 104 und 105 vorgesehen, die bei Durchgang des hinteren Walzgutendes und nach erfolgtem Anstich schalten. Der Anstich kann mit
Hilfe eines Walzdruckrelais oder mittels auf den Walzspalt gerichteter rotlicht-empfindlicher Strahlen- empfänger erfolgen. Derartige Strahlenempfänger können auch als Anstossschalter für das hintere Walz- gutende benutzt werden, wobei mittels einer geeigneten Differentiereinrichtung die zeitliche Strahlung- änderung beim Durchgang des Walzgutendes zur Steuerung erfasst wird.
Nach Reversierung der Walzen werden den Schaltern 104 und 105 entsprechende Schalter 104'und 105'auf der nunmehr als Eintritts- seite zu bezeichnenden Gerüstseite wirksam. Der Abstand a des Schalters 104 von der Mitte des Gerüstes muss so gewählt werden, dass das Walzgut bei Eintritt in den Walzspalt immer länger als dieser Wert a ist. Der Abstand b des Schalters 105 von der Mitte des Walzgerüstes muss so gewählt werden, dass der
Bremsweg kleiner als dieser Wert b ist. Erforderlichenfalls könnten für einen Teil der einzelnen Stiche verschiedene Anstossschalterpaare vorgesehen sein.
Fig. 7 zeigt eine Schaltungsanordnung zur Erfassung der Nacheilung unter Benutzung von analogen Rechenglieder. An dem zum Antrieb der nicht dargestellten Walzen 101 und 102 dienenden Walzmotor 106 ist ein Wegmesssystem 107 in Form eines Selsyngebers angebaut. Der Läufer dieses Gebers rotiert und wird einphasig aus einem Wechselspannungsnetz erregt. Der dreiphasige Ständer ist mit dem Ständer des Differentialsystems 108 verbunden, dessen Läufer über den Umschaltkontakt 104a des Anstossschalters 104, das Empfängerselsynsystem 109, den vorzugsweise elektronischen Verstärker 110 und den Servomotor 111 derart nachgestellt wird, dass der Läufer des Systems 108 die Stellung des Läufers des Systems 107 annimmt, wodurch die Läuferspannung von 108 praktisch zu Null wird.
Hat nun das hintere Walzgutende den Anstossschalter 104 passiert, so schaltet sein Kontakt 104a um und setzt den Servomotor 111 somit ausser Wirkung. Der von nun an zurückgelegte Integralwert der Walzendrehzahl. der proportional dem Walzenweg ist, tritt als Fehlerspannung an den Läuferk1emmen des Differentialsystems 108 auf und wird über den Umschaltkontakt 105a des Anstossschalters 105 dem Ständer des Empfängersystems 112 zugeführt. Mit Hilfe des Servomotors 103 wird nunmehr der Läufer von 108 gemäss dem Drehwinkel des Systems 107 und damit des Walzenantriebsmotors 106 verstellt, wobei die Läuferspannung am Eingang des vorzugsweise elektronischen Verstärkers 114 liegt, der den Servomotor 113 speist.
Mit dem Servomotor 113 und dem System 112 ist über ein Getriebe mit der Übersetzung b : (a-b) der verstellbare Abgriff eines von einer konstanten Gleichspannung erregten Spannungsteilerpotentiometers 116 gekuppelt, u. zw. derart, dass die am Potentiometer abgegriffene Spannung Uv, r proportional dem Drehwinkel des Servomotors 113, d. h. dem Drehwinkel des Walzenantrlebsmotors 106. ist. Das Getriebe 115 stellt somit eine Multiplikationseinrichtung dar, die eine Umrechnung des Walzgutweges auf den Integralwert der Walzendrehzahl vornimmt. Andere Formulierungen sind Umrechnung auf Winkelwerte der Walzen oder Umrechnung von der ersten auf die zweite Messstrecke. Um beide Drehrichtungen des Walzenantriebsmotors 106 erfassen zu können, ist am Potentiometer 116 ein fester Mittelabgriff vorgesehen.
Passiert nun das hintere Walzgutende den Endschalter 105, so bestimmt zunächst dessen Kontakt 105a durch Unterbrechen der Speisung des Selsynsystems 112 und somit der Nachstellung des Potentiometerabgriffes von 116 die im Schaltaugenblick vorhandene, als ein Integralwert der Walzendrehzahl gemessene Restwalzgutlänge (Spannung Uv, r).
Zur Erfassung der vom Schalten des Anstossschalters 105 an ausgewalzten Restwalzgutlänge, d. h. des
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sich zeitabhängig ändernden Abnahmewertes der Restwalzgutlänge von dem genannten Schaltzeitpunkt an, ist ein weiteres Potentiometer 116'entsprechend 116 vorgesehen. Zu dessen Antrieb dient dann eine Einrichtung analog der mit den Teilen 108-114, aber ausschliesslich des Multiplikationsgetriebes 115.
Für die gleichwertigen Bauelemente wurden die gleichen Bezeichnungen gewählt, die zur Unterscheidung durch einen angehängten Strich gekennzeichnet sind.
Mit dem Schalten des Anstossschalters 105 schaltet auch der Kontakt 105b um. wodurch die Nachstellung des Differentialsystems 108'beendet sowie über Selsynsystem 112'und Verstellmotor 113'am Potentiometer 116'ein Integralwert der Walzendrehzahl in Form der Spannung Uw abgegriffen wird. Die
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jedem Zeitpunkt vorhandene Restwalzgutlänge. Sobald dieser Wert der Restwalzgutlänge den Wert des laufend errechneten und durch den Walzenumfang dividierten Walzenbremsweges erreicht, wird das
Bremskommando gegeben.
Fig. 8 zeigt eine der Fig. 7 entsprechende Schaltungsanordnung, jedoch sind an Stelle eines Teiles der analogen Mess-und Rechenglieder digitale Einrichtungen vorgesehen.
An dem zum Antrieb der nicht dargestellten Walzen dienenden Walzmotor 106 ist ein Impulsgeber 130 angebaut. Sobald das hintere Walzgutende den Anstossschalter 104 passiert hat, schaltet dessen Kontakt 104 um und leitet die Integration der Walzendrehzahl mit Hilfe der Zähleinrichtung 131 ein.
Diese Integration. d. h. die Impulszählung, erfolgt solange, bis das hintere Walzgutende den Anstossschalter 105 passiert und dessen Kontakt 105a umschaltet. Der zuletzt geschaltete Anstossschalter 105 gibt gleichzeitig ein Mass für die im Schaltaugenblick auf der Eintrittsseite des Walzgerüstes vorhandene Restwalzgutlänge an. Der nunmehr in der Zähleinrichtung 131 vorliegende Festwert wird in der Einrichtung 132, die einen DigitalanalogwÅand1er darstellt, mit dem Faktor b : (a-b) multipliziert, so dass die entstehende Ausgangsgrösse, die der Messeinrichtung 133 zugeführt wird (hier als Spannung Uv. r bezeich- net), auf den Integralwert der Walzendrehzahl umgerechnet ist.
Von dem Schalten des Anstossschalters 105 an findet eine Integration der Walzendrehzahl in der Zähleinrichtung 134 statt, deren Ausgangsgrösse der Messeinrichtung 135 als Analogwert, beispielsweise als Spannung Uw, zugeführt wird. Gleichzeitig wird laufend unter Berücksichtigung der tatsächlichen Walzendrehzahl n in der Recheneinrichtung 136 der Bremsweg, u. zw. auf den Integralwert der Walzendrehzahl umgerechnet, selbsttätig errechnet. Dabei ergeben sich besonders einfache Verhältnisse, wenn mit einer zeitlich vorgegebenen konstanten Verzögerung gerechnet werden kann. In diesem Falle ist nämlich der Bremsweg lediglich von Quotienten aus dem Quadrat der Drehzahl zur zeitlichen Drehzahl- änderung abhängig.
Die Vorgabe der zeitlichen Drehzahländerung für den Walzmotor 106 kann über einen motorisch betriebenen Feldsteller erfolgen oder aber über die Spannung eines Kondensators, der mit konstantem Strom auf-, ent-oder umgeladen wird.
Sobald sich die Spannung Us für den Bremsweg und die der tatsächlich vorhandenen Restwalzgutlänge entsprechende Differenzspannung von Uv, r - Uw nur noch um einen vorgegebenen Minimalwert unterscheiden, wird mit Hilfe der Einrichtung 137, die aus einem Relais bestehen kann, das Bremskommando gegeben. Der Walzendurchmesser braucht somit nicht berücksichtigt zu werden, da er als gleicher Faktor bei allen drei Rechengrössen Uv. r, Uw und Us auftreten würde. Die in den Zähleinrichtungen 131 und 134 aufgenommenen Integralwerte werden nach erfolgtem Bremskommando gelöscht.
Die vorstehenden Ausführungen zeigen, dass ein wesentlicher Vorschlag darin bestand, die für das Bremskommando massgebliche Restweglänge, d. h. den Bremsweg, mittels eines Rechengerätes bzw.
Funktionsgebers als dem Quadrat der jeweiligen Drehzahl zur zeitlichen Drehzahländerung proportionalen Quotienten zu errechnen.
Einem weiteren Erfindungsgedanken liegt nun die Erkenntnis einer allgemeinen Anwendbarkeit des genannten Vorschlages zugrunde. Es besteht nämlich auch bei weg-bzw. lagegeregelten Antrieben das Problem, eine optimale Drehzahlführung zu erreichen. Eine Regelung ohne weitere Hilfsmittel würde bei einer grossen Wegregelverstärkung durch zu späten Bremseinsatz ein erhebliches Überschwingen in der Lage des angetriebenen Maschinenteiles bzw. der Motorwelle zur Folge haben, was in vielen Fällen gar nicht möglich oder zulässig ist. Umgekehrt würde eine kleine Wegregelverstärkung ein langsames Einlaufen in die vorgegebene Lage ergeben, wobei ausserdem der Lagefehler insbesondere infolge unterschiedlichen Reibungsmomentes grösser sein würde. In beiden Fällen tritt ausserdem einmal infolge des Überschwingens und zum andern infolge des langsamen Einlaufes ein Zeitverlust auf.
Diese Nachteile werden durch die Benutzung des Verfahrens zur selbsttätigen Ableitung eines Bremskommandos für Antriebe über eine Drehzahl und Bremsmoment berücksichtigende Recheneinrichtung vermieden. Es wird die Anwendung fUr Antriebe mit Wegvorgabe für einen Maschinenteil, insbesondere von Walzenanstel-
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lungen und Verschiebern in Walzwerken, vorgeschlagen. Dabei kommt es darauf an, dass erst bei Errei- chen eines Minimalwertes der Differenz aus Weg-Vorgabewert und zurückgelegte Weg auf Wegregelung umgeschaltet wird.
Gemäss einer wesentlichen Weiterbildung wird zweckmässig vor dem Umschalten auf
Wegregelung der zeitliche Drehzahl- oder Ankerspannungsrückgang vorgegeben, so dass der Bremsweg in einfacher Weise proportional dem Quadrat der Drehzahl errechnet werden kann, mit andern Worten, die
Drehzahl ist in dem Rechenglied die einzig Veränderliche.
Als Rechenglied eignet sich der bereits vorgeschlagene Funktionsgeber, bei dem die gewünschte quadratische Abhängigkeit der Ausgangsgrösse von der der Drehzahl proportionalen Eingangsspannung mit
Hilfe parallel geschalteter unterschiedlich vorgespannter Ventileinheiten erreichen wird. Zur Vorgabe des zeitlichen Drehzahl- oder Ankerspannungsrückganges eignet sich beispielsweise ein motorisch betrie- bener Feldsteller für das Nebenschlussfeld des den Antriebsmotor speisenden Leonardgenerators. Höhere
Genauigkeiten lassen sich natürlich bei in dem in Betracht kommenden Zeitabschnitt drehzahlgeregelten
Antrieben erzielen. Vorteilhaft kann man dort zur Vorgabe der Drehzahl bei definierter zeitlicher Dreh- zahländerung eine Einrichtung gemäss der österr.
Patentschrift Nr. 199272 verwenden, bei der der Dreh- zahlsollwert von den Belägen eines Kondensators entnommen wird. Letzterer wird über eine vorzugsweise aus Halbleiterventilen bestehende Schalteinrichtung mit einem konstanten Strom auf-, um-oder entla- den, wenn Drehzahlführungsgrösse und Drehzahlsollwert nicht übereinstimmen.
Die Einstellung der zeitlichen Drehzahlsollwertänderung, die in dem vorgenannten Beispiel von dem
Betrag des Konstantstromes abhängt, kann so gewählt werden, dass der Anlauf des Antriebes bei einset- zender Ankerstrombegrenzung erfolgt. Beim Bremsen dagegen unterstützt ein vorhandenes statisches Last- bzw. Reibungsmoment die Bremsung, so dass dann lediglich die Drehzahlregelung wirksam ist. Die Steuerung und Regelung des Antriebes wird also derart ablaufen, dass bei Vorliegen einer Differenz aus WegVorgabewert und tatsächlicher Lage des Maschinenteiles sich der Antrieb zunächst an der Ankerstromgrenze beschleunigt. Bei Erreichen einer voreingestellten Drehzahl ist die Beschleunigungsperiode beendet.
Erreicht dann die Differenz Weg-Vorgabewert (Differenz zwischen der Ausgangslage und der einzunehmenden Lage) zu zurückgelegte Weg den Wert des selbsttätig errechneten Bremsweges. so wird das Bremskommando gegeben, d. h. als Führungsgrösse die Drehzahl Null vorgegeben, so dass die am Kondensator abgenommene Sollwertspannung zeitlinear zurückgeht. Ist nun wiederum die vorgegebene Lage nahezu erreicht, so wird auf Weg- bzw. Lageregelung des Maschinenteiles umgeschaltet. Der Lageregelkreis kann in an sich bekannter Weise aufgebaut sein, indem beispielsweise ein Einstellgeber in Form eines Drehfeldsystems, auch Selsynsystem genannt, vorgesehen ist. Mit dem Maschinenteil ist ebenfalls ein Drehfeldsystem als Istwertgeber gekuppelt. Der verdrehbare Läufer des Sollwertgebers wird einphasig aus einem Wechselspannungsnetz erregt.
Die Ständer der beiden Systeme sind dreiphasig miteinander verbunden. Die dann an dem einphasigen Läufer des Istwertsystems auftretende Spannung stellt ein Mass für die Regelabweichung dar. Durch letztere wird der Antrieb zur Angleichung der tatsächlichen Lage an die vorgegebene Lage ausgesteuert, bis die Lageabweichung zu Null geworden ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur selbsttätigen Ableitung des Bremskommandos für Umkehrwalzwerke, dadurch gekennzeichnet, dass das Bremskommando aus der während des jeweiligen Stiches vorhandenen Restwalzgutlänge und der erwarteten, auf die Eintrittsseite des Walzgerüstes bezogenen Bremsweglänge abgeleitet sowie bei einem bestimmten Differenzbetrag beider Grössen das Bremskommando gegeben wird.