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Vorrichtung zum Abbremsen eines auf einer Fördervorrichtung laufenden Gutes
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Abbremsen eines auf einer Fördervorrichtung laufenden Gutes, insbesondere eines auf einem Rollgang in Walzwerken laufenden Gutes. Es ist häufig erforderlich, von einem Walzgut einen Teil, z. B. eine abgekühlte Spitze abzutrennen, also abzuschneiden oder abzusägen. Das Walzgut wird dann auf einem Rollgang heranbefördert. Der Rollgang besteht aus einer Vielzahl von Rollen, die in der Regel einzeln von regelbaren Elektromotoren angetrieben werden. Bei bekannten Anordnungen ist dann hinter der Schere oder der Säge ein mechanischer Anschlag vorgesehen, an dem das Walzgut zur Anlage kommt. Dann tritt die Schere oder Säge in Aktion.
Vor dem Auftreffen des Walzgutes auf den Anschlag wird die Transportgeschwindigkeit von Hand etwas herabgeregelt, um einen allzustarken Stoss zu vermeiden. Wenn man aber berücksichtigt, dass das Walzgutstück unter Umständen ein Gewicht von mehreren Tonnen haben kann, so ist einzusehen, dass der Anschlag sehr schwer ausgebildet werden muss und starkem Verschleiss unterliegt. Es ist ausserdem zu beachten, dass die Rollganggeschwindigkeit nicht zu scharf abgebremst werden darf, damit der Block nicht ins Rutschen kommen kann. Es treten somit bei bekannten Anlagen trotz allem sehr heftige Stösse auf. Nach Durchführung des Arbeitsganges muss der Anschlag aus der Bahn des Blocks herausgeschwenkt und der Weg freigegeben werden. Dazu sind schwere Maschinen erforderlich. Ausserdem dauert es eine erhebliche Zeit, bis die Anlage dann wieder betriebsbereit ist.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, derartige schwere mechanische Anschläge zu vermeiden.
Sie verwendet dazu einen an sich bekannten lichtelektrischen Messwertgeber.
Es ist nun bereits eine Anordnung zur Fernübertragung der Stellung eines Zählwerkes bekannt geworden, bei welcher die Stellung des Zählwerkes photoelektrisch periodisch abgetastet wird. Hiedurch werden periodische Impulse erhalten, die eine Stroboskoplampe zünden. Diese Stroboskoplampe liefert dann in Verbindung mit einer kontinuierlich rotierenden Zahlenscheibe oder-rolle eine Fernanzeige.
Eine solche Anlage wäre jedoch für den in der Erfindung angestrebten Zweck keinesfalls geeignet.
Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist hingegen zur Erfüllung der einleitend gestellten Aufgabe so ausgebildet, dass ein Bereich der Fördervorrichtung mittels eines an sich bekannten lichtelektrischen Messwertgebers über bewegliche optische Ablenkmittel in Längsrichtung periodisch abgetastet wird, wobei die Phasenlage der vom lichtelektrischen Empfänger gelieferten Impulse in bezug auf eine Vergleichsspannung zur Bildung eines Messwertes für die jeweilige Lage des Gutes dient, und in Abhängigkeit von diesem Messwert die Geschwindigkeit der Fördervorrichtung derart regelbar ist, dass das Fördergut in einer vorbestimmten Lage im abgetasteten Bereich der Fördervorrichtung zur Ruhe kommt.
Es hat sich gezeigt, dass man auf diese Weise ein einwandfreies Abbremsen auch schwerer Walzgutblöcke erreichen kann. Das Fördergut bleibt in einer genau definierten Lage liegen und kommt auch nicht ins Rutschen, weil die optische Abtastvorrichtung eine stetige Verringerung der Fördergeschwindigkeit nach Massgabe des jeweiligen Abstandes des Fördergutes von seiner Sollage gestattet.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Figuren dargestellt und im folgenden beschrieben.
Fig. l zeigt schematisch den Aufbau eines bei der Erfindung verwendeten Tastkopfes. Fig. 2 zeigt die zugehörige Schaltung zur Gewinnung eines Messwertes für die Lage des Förderguts. Fig. 3 zeigt die Schaltung zur Regelung der Fördergeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem von der Schaltung nach Fig. 2 gelieferten Messwert. Fig. 4 zeigt schematisch den Aufbau eines nach der Erfindung ausgebildeten "optischen Anschlages".
Der optische und mechanische Aufbau des bei der Erfindung verwendeten lichtelektrischen Messwertgebers ist in Fig. l rein schematisch dargestellt. Ein Messstrahlenbündel wird durch eine Zylinderlinse 2 auf einem Polygonspiegel 3 gesammelt. Die Achse der Zylinderlinse 2 liegt gekreuzt zu der Achse des Polygonspiegels 3. Von dem Polygonspiegel 3 wird das Strahlenbündel über einen zylindrischen Hohlspiegel auf einen Strahlungsempfänger 5, z. B. in Gestalt einer PbS-Zelle geworfen. Die Achse des Zylinders 4 ist gekreuzt zur Achse der Zylinderlinse 2 angeordnet.
Durch die Wirkung der beiden gekreuzten Zylinder 2 und 4 erhält man an dem Strahlungsempfänger 5 stets eine genaue punktförmige Fokussierung des Strahlenbündels 1, gleichgültig, wie schräg das Bündel 1 entsprechend der Stellung des Polygonspiegels 3 einfällt. Wollte man statt dessen eine Fokussierung durch Kugellinsen oder-Spiegel
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vornehmen, so erhielte man bei sehr schrägem Einfall des Strahlenbündels 1 stets ein mehr oder weniger stark ausgeprägtes Koma. Dadurch würde der vom Strahlungsempfänger gelieferte Impuls unscharf, was für besondere Anwendungsfälle der Erfindung nicht tragbar wäre.
Der Polygonspiegel 3 ist pyramidenstumpfförmig ausgebildet und wird von zehn Planspiegeln gebildet. Er wird von einem Motor 6 über ein Getriebe 7 angetrieben. Der Motor 6 hat eine verhältnis- mässig hohe Drehzahl von beispielsweise 3000 Umdr/min und ist durch das Getriebe 7 auf 600 Umdr/min untersetzt. Auf der Abtriebswelle 8 des Getriebes 7 sitzt ein Ventilator 9 oder irgendeine andere zusätz- liche Belastung, durch welche das Spiel im Getriebe unterdrückt wird. Auf diese Weise lässt sich ein hin- reichend ruhiger Lauf des Spiegels erzielen. Der Motor 6 ist ein Synchronmotor, der vom Netz gespeist wird.
Bei der beschriebenen Anordnung wird ein Gesichtswinkel von 72'abgetastet, u. zw. mit einer Frequenz
600
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Richtung, z. B. von hinten nach vorn in Fig. 1.
Die Art des verwendeten Empfängers hängt davon ab, welche Objekte abgetastet werden. Bei selbst- leuchtenden Objekten, z. B. glühendem Walzgut, kann man mit Vorteil eine Widerstandszelle (Bleisulfid- zelle) verwenden. Es wandert dann bei einer Drehung des Spiegels 5 nur der von der Photozelle erfasste
Raumwinkel, also gewissermassen die Empfindlichkeitsachse. Bei nichtleuchtenden Objekten kann man eine Hilfslichtquelle vorsehen. Zu diesem Zweck kann, wie in Fig. 1 gestrichelt eingezeichnet ist, in der
Nähe des Empfängers 5 eine Lampe 10 angeordnet sein, welche über einen halbdurchlässigen Spiegel 11 den Zylinderspiegel 4, den Polygonspiegel 3 und die Zylinderlinse 2 ein Lichtstrahlenbündel aussendet.
Dieses wird reflektiert oder nicht reflektiert, je nachdem, ob das Strahlenbündel 1 auf das Objekt fällt oder nicht.
Zu diesem Zweck kann hinter dem Objekt beispielsweise ein Tripelrückstrahler angeordnet sein, der das auf ihn auftreffende Licht in sich zurückwirft, so dass das Licht auf dem gezeichneten Weg zurück auf den Strahlungsempfänger 5 fällt, solange der Lichtstrahl 1 das Objekt noch nicht erfasst hat.
Eine andere Möglichkeit, auch nichtleuchtende Objekte zu erfassen, besteht darin, dass hinter dem
Objekt eine ausgedehnte Lichtquelle, z. B. eine Leuchtstoffröhre oder ein Glühstab angeordnet ist, welche von der Empfindlichkeitsachse 1 periodisch abgetastet wird, wobei der Empfänger 5 ebenfalls abgeschattet wird, sobald die Empfindlichkeitsachse 1 das Objekt erfasst.
Die Schaltung des Messwertgebers ist als Beispiel in Fig. 2 schematisch dargestellt. Die an den einzelnen Punkten des Stromkreises auftretenden Signale sind dabei als Oszillographenbilder eingezeichnet. Mit 5 (Fig. 2) ist der Empfänger bezeichnet, der von einer Widerstandszelle (PbS-Zelle) gebildet wird, welche bei Bestrahlung ihren Widerstand ändert. Dadurch ergeben sich an einem von der Widerstandszelle 5 und einem Widerstand 12 gebildeten Spannungsteiler Impulse gemäss Oszillographenbild 13, jedesmal wenn die Empfindlichkeitsachse 1 (Fig. 1) das Messobjekt erfasst.
Die Impulse 13 werden über eine Leitung 14 von dem eigentlichen Tastkopf abgenommen. Zur Unterdrückung von Störspannungen, die in der Leitung 14 induziert werden können, sind Siebglieder vorgesehen, die generell mit 15 bezeichnet sind. Die Impulse gelangen dann auf das Gitter eines Wechselstromverstärkers 16. Dieser liefert eine Spannung etwa entsprechend dem Oszillographenbild 17. Die Spannung gemäss 17 liegt am Gitter einer übersteuerten Amplitudenbegrenzerröhre 18. Diese liefert eine Spannung, die etwa dem Oszillographenbild 19 entspricht. Man muss sich dabei aber vorstellen, dass in Wirklichkeit die Amplituden wesentlich grösser sind, als dies in dem Oszillographenbild 19 dargestellt ist, so dass sich an den Flanken der Kurve praktisch senkrechte Sprünge ergeben.
In der Praxis verwendet man mehrere hintereinandergeschaltete Amplitudenbegrenzerröhren, von denen hier der Einfachheit halber nur eine, 18, dargestellt ist. Das so erhaltene Signal 19 wird einem Differenzierglied in Gestalt eines Transformators 20 zugeführt, an dessen Sekundärwicklung man positive und negative Impulse gemäss dem Oszillographenbild 21 erhält.
Es ist zu beachten, dass Phasenverschiebungen, die in den einzelnen Verstärkerstufen und dem Transformator entstehen können, nicht stören, da diese durch entsprechende Justierung der Winkellage des Polygonspiegels 3 (Fig. 1) ausgeglichen werden können. Der Spiegel 3 ist zu diesem Zweck gegenüber der Achse 8 verstellbar. Die negativen Impulse in 21 werden durch einen Gleichrichter 22 weggeschnitten, so dass sich ein Signal gemäss Oszillographenbild 23 ergibt. Die Phasenlage der Impulse gemäss 23 hängt
EMI2.2
Tyratrons 26, 27 erhalten durch eine Stromquelle 30 eine negative Vorspannung, so dass die Tyratrons normalerweise gesperrt sind. Auf die Steuergitter werden nun über Widerstände 31, 32 die positiven Impulse 23 gegeben.
Die Netzspannung (28, 29) hat 50 Hz. Die Impulse kommen mit einer Frequenz von 100 Hz. Infolgedessen erhalten die Tyratrons 26, 27 in der Halbwelle einen Impuls 23. Der Impuls reicht aus, um das Tyratron 26, 27 zu zünden, aber natürlich nur, wenn und solange die Anodenspannung 28, 29 positiv ist. Da die Tyratrons 26, 27 von dem Transformator 24 gegenphasig gespeist werden, zünden die Tyratrons immer abwechselnd. Der erste Impuls 23 zündet das Tyratron 26, welches so lange brennt, bis die Anoden-
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spannung 28 wieder durch Null geht (Oszillographenbild 33). Der zweite Impuls 23 zündet entsprechend das Tyratron 27 (vgl. Oszillographenbild 34). Tyratron 26 kann beim zweiten Impuls nicht zünden, weil in diesem Augenblick ja die Anodenspannung 28 negativ ist.
Je nach der Phasenlage der Impulse 23 in bezug auf die Netzspannung 28, 29 brennen die Tyratrons 26, 27 mehr oder weniger lange. Kommt der Zündimpuls sofort, sobald die Anodenspannungen positiv geworden sind, so brennen die Tyratrons praktisch während der ganzen Halbwelle, kommt der Impuls erst kurz bevor die Spannung wieder durch Null geht, so löscht das Tyratron sofort wieder, es brennt praktisch gar nicht. Die Anordnung stellt somit einen phasengesteuerten Zweiweggleichrichter dar. Die
Messspannung U (Fig. 2) ist somit ein Mass für die Phasenlage der Impulse 23 und damit für die Lage des angepeilte Objektes in dem Gesichtsfeld des Tastkopfes.
Statt zweier gegenphasig gespeister Tyratrons können auch zwei antiparallel geschaltete Tyratrons vorgesehen werden.
Mit 40 (Fig. 4) ist der Tastkopf bezeichnet, der in möglichst grosser Höhe über einem Rollgang 41 angeordnet ist, dessen Rollen durch-nicht dargestellte-regelbare Elektromotoren angetrieben werden.
Auf dem Rollgang 41 wird ein Block 42 heranbefördert. Dieser soll mit seiner Stirnfläche in einer vor- gegebenen Ebene A-A zur Ruhe kommen, so dass eine-ebenfalls nicht dargestellte-Schere oder
Säge wirksam werden kann.
Sobald der Block 42 in das Gesichtsfeld 43 des Tastkopfes 40 eintritt, liefert dieser in der in Fig. 2 dargestellten Weise einen Messwert U. In Abhängigkeit von diesem Messwert U kann die Geschwindig- keit der Rollen 41 geregelt werden, etwa derart, dass die Rollen 41 beginnen, langsamer zu laufen, sobald der Block 42 in das Gesichtsfeld des Tastkopfes eintritt und immer langsamer werden, je näher der Block 42 der Ebene A-A kommt. Wenn die Stirnfläche des Blockes 42 in der Ebene A-A liegt, stehen die Rollen 41 still. Rutscht der Block etwas über die Ebene A-A hinaus, so kehrt sich die Geschwindigkeit der Rollen um. Auf diese Weise wird der Block durch die Rollen 41 selbst abgebremst, wobei die Bremswirkung der
Rollen nur langsam einsetzt, so dass ein Wegrutschen des Blockes 42 vermieden wird.
Ein mechanischer
Anschlag ist nicht mehr erforderlich. Nachdem die Schere in Tätigkeit getreten ist, wird der "optische
Anschlag" abgeschaltet und der Block kann ungehindert weiterrollen.
In Fig. 3 ist beispielsweise eine Schaltanordnung für die Geschwindigkeitsregelung dargestellt. Mit 44 (Fig. 3) ist ein von den Messimpulsen gesteuerter phasenempfindlicher Gleichrichter bezeichnet, wie er in Fig. 2 ausführlich dargestellt ist. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet einen Gleichrichter, der von der gleichen Wechselspannung (-) gespeist wird wie der phasenempfindliche Gleichrichter 44 und der eine
Bezugsspannung Uo liefert. Die Bezugsspannung Uo entspricht einem Sollwert der durch den Gleich- richter 44 gelieferten Messspannung U.
Im rechten Teil der Fig. 3 ist eine übliche Geschwindigkeitsregelung mittels eines Leonard-Aggregates dargestellt. Durch ein Potentiometer 46 wird die Erregung 47 eines Generators 48 geregelt. Dieser speist einen Motor 49, der die Fördervorrichtung treibt.
Mit dem Motor 49 ist eine Tachometermaschine 50 gekoppelt, deren Spannung eine stabilisierte
Spannung, die an einem Spannungsteiler 51 abgegriffen wird, entgegengeschaltet ist. Von der Spannungs- differenz wird ein Stellmotor 52 gespeist, der den Abgriff des Potentiometers 46 verstellt, sobald die Ge- schwindigkeit des Motors 49 von dem Sollwert und damit die Spannung der Tachometermaschine von der am Potentiometer 51 eingestellten Spannung abweicht.
Durch die Spannungsdifferenz U-U der Gleichrichter kann nun beispielsweise ein Stellmotor 53 gesteuert werden, der das Potentiometer 51 verstellt.
Statt der geschilderten Anordnung kann natürlich auch irgendeine andere bekannte Anordnung zur
Drehzahlregelung, z. B. mittels Tyratrons, vorgesehen werden und auch die Steuerung der Drehzahl von der Spannung U-U, kann in verschiedener Weise erfolgen.
Da die Gleichrichter 44 und 45 von ein-und derselben Wechselspannung gespeist werden, machen sich mögliche kleine Änderungen der Netzspannung auf die Grösse des eingeregelten Wertes nicht bemerkbar.
Dieser hängt nur von der Phasenlage der Impulse 23 (Fig. 2) ab.