DE1427824C - Lageanzeigevorrichtung fur die Zapfenstellung der Walzen Anstell schraube eines Metallwalzwerkes - Google Patents

Description

worden ist. Der Fall, daß anfangs wegen der Überlappung zwei Schalter betätigt werden, wird weiter unten näher beschrieben.

Bei den im Gerät gemäß der Erfindung angewendeten Potentiometern können die Abgriffe durch die Endsektoren während der verschiedenen aufeinanderfolgenden Umdrehungen hindurchlaufen, wie es erwünscht und notwendig ist. Der Endsektor oder seine benachbarten Bereiche bilden kein Problem, weil das Potentiometer nicht mit der Anzeigeschaltung aktiv verbunden ist, wenn sich der Potentiometerabgriff im Endsektor befindet. Aus diesem Grunde kann eine Übersetzung von 1:1 oder je nach Wunsch selbst eine höhere Übersetzung angewendet werden, wodurch die Auflösung verbessert wird. Man zieht eine Übersetzung von 1:1 vor, weil Lagefehler, die auf Mängel des Getriebes, z. B. auf Schlupf zurückzuführen sind, beim Verhältnis von 1:1 auf ein Kleinstmaß herabgesetzt werden. Die Potentiometer smd im Aufbau und in elektrischer Hinsieht gleich gestaltet und sind möglichst weitgehend linear.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung sei in Verbindung mit den Zeichnungen näher erläutert.

Fi g. 1 ist eine Ansicht des Gerätes von oben;

Fig.2 ist ein Schnitt längs der Linie A-A der Fig. 1; .

F i g. 3 ist ein Schnitt längs der Linie B-B der Fig.2;

F i g. 4 ist ein Schnitt längs der Linie C-C der Fig.2;

F i g. 5 ist eine elektrische Schaltung, in der das Gerät angewendet wird.

Ein Gestell 1 enthält eine Grundplatte 2, die auf einem Träger 51 gelagert ist, eine obere Abschluß- bzw. Deckwand 3 mit einer Abdeckplatte 50, Seitenwände 4 und 5, Querwände 48, 49 und zwei Fächer 6 und 7. Die Grundplatte, die Deckwand und die Fächer sind gemäß Fig.2 parallel zueinander angeordnet.

In der Mitte des Gestells ragt ein Zapfen 8 nach oben, der durch Öffnungen der Grundplatte und der Fächer hindurchgeht. Die Öffnung 9 in der Grundplatte 2 hat einen beträchtlichen Spielraum für den Zapfen, während die Öffnungen in den Fächern Lager 10 und 11 enthalten, in denen der Zapfen drehbar gelagert ist. An dem Zapfen sind Ringe 12 und 13 befestigt, die eine axiale Bewegung verhindern. Das untere Ende 14 des Zapfens 8 kann mechanisch unmittelbar oder über ein Getriebe an eine Walzen-Anstellschraube angekuppelt werden, damit sich der Zapfen zusammen mit der Anstellschraube dreht. Zv/ischen der Grundplatte 2 und dem Fach 6 ist am Zapfen 8 ein Zahnrad 15 und am oberen Ende des Zapfens 8 gerade unter der Deckwand 3 eine Führungsscheibe 16 befestigt.

Drei kurze Wellen 17, 18 und 19 laufen in je zwei Lagern, von denen das eine in eine Öffnung der Grundplatte 2 und das andere in eine Öffnung in dem Fach 6 hineinpaßt, parallel zur Achse des Zapfens 8. In F i g. 2 sind zwei Lager 20 und 21 für die Welle 17 zu sehen; außerdem ist die Lageranordnung der Wellen 18 und 19 veranschaulicht. Die Wellen 17 bis 19 haben den gleichen Abstand von dem Zapfen 8 und außerdem auch voneinander, also Winkelabstände von 120°. Auf den kurzen Wellen sitzen zwischen der Grundplatte 2 und dem Fach 6 Zahnräder 22, 23 und 24, die mit dem Zahnrad 15 kämmen.

Der Zapfen 8 treibt die Wellen 17 bis 19 über ein Getriebe an, das aus dem Zahnrad 15 als Triebrad und den getriebenen Zahnrädern 22 bis 24 besteht, die einen Schlupf verhindern, so daß kein freies Spiel zwischen ihnen und dem Zahnrad 15 besteht.

Das obere Ende der Welle 17 ist mit dem unteren Ende eines Zapfens 26 eines Potentiometers 25 verbunden, das auf dem Fach 7 gehaltert ist, während sein Zapfen 26 durch eine Öffnung 27 des betreffenden Faches axial·zur Welle 17 ausgerichtet nach unten herausragt. Somit wird eine Drehung des Zapfens 8 unmittelbar auf den Potentiometerabgriff über die Zahnräder 15 und 22 und die Welle 17 und den Zapfen 26 übertragen. Auf dem Fach 7 sind außerdem Potentiometer 28 und 29 montiert, deren Zapfen auf die Welle 18 bzw. 19 axial ausgerichtet und mit dieser verbunden ist. Die Anordnungen stimmen genau mit der des Potentiometers 25 überein. Daher folgen die Abgriffe der Potentiometer 25, 28 und 29 gleichzeitig jeder Drehbewegung des Zapfens 8 unabhängig davon, wie groß diese Bewegungen sind. Das Potentiometer ist mit Hilfe von Klemmen 47 am Fach befestigt.

An der Unterseite der Deckwand 3 sind rund um die Führungsscheibe 16 in gleichen Abständen voneinander und vom Zapfen 8 drei Mikroschalter 30, 31 und 32 angebracht, die je ein Betätigungsglied 33, 34 und 35 zum öffnen und Schließen der Schalterkontakte besitzen. Die Schalter werden über die Führungsscheibe 16 betätigt, die zwei konzentrische Führungsflächen 36 und 37 besitzt, von denen die Fläche 37 einen größeren Radius als die Fläche 36 hat. Wenn ein Betätigungsglied auf der Fläche 36 gleitet, befinden sich die Schalterkontakte in ihrer normalen Lage; wenn aber das Betätigungsglied von der Führungsfläche 37 in seine andere Lage bewegt wird, ändern die Kontakte ihre Lage; wenn also die Kontakte normalerweise offen sind, bewegt die Führungsfläche 37 des Betätigungsglied in die Lage, in der sich die Kontakte schließen und so lange geschlossen bleiben, wie sich das Betätigungsglied auf der Fläche 37 befindet. Die Führungsscheibe 16 ist in der Weise verstellbar, daß die Länge ihrer Fläche 37 zur richtigen Einstellung der Mikroschalter verändert werden kann. Wie bereits erwähnt, muß mindestens ein Schalter jeweils betätigt sein. Für diesen Zweck hat die Führungsfläche 37 eine Ausdehnung von etwas mehr als 120°. Auch die Abgriffe der Potentiometer 25, 28 und 29 sind um Beträge von 120° mit Bezug auf ihre entsprechenden Endsektoren versetzt. Mit Hilfe der Zahnräder 15 und 22, 23, 24 wird ein Übersetzungsverhältnis von 1:1 erreicht.

Die Potentiometer 25, 28 und 29 sind so ausgeführt, daß ihr Abgriff frei um volle 360° einschließlich des Endsektors drehbar ist, damit mehrere Umdrehungen möglich sind. Von der Führungsfläche 37 wird der betreffende Mikroschalter betätigt, der dem Potentiometer 25, 28 oder 29 zugeordnet ist, dessen Abgriff am weitesten vom Endsektor entfernt ist.

Fig. 5 zeigt beispielsweise eine Schaltung der Potentiometer und Mikroschalter. Die Walzen werden zuerst auf einen Abstand eingestellt, der durch die gewünschte Metalldicke gegeben ist. In den meisten Fällen müssen die Walzen mehrmals durchlaufen werden, so daß meist vor jedem Durchlauf eine, selten nach mehreren Durchläufen, andere Nulleinstellung durchgeführt werden muß, weil bei jedem nachfolgenden Durchlauf der Abstand zwischen den Wal-

zen kleiner wird. Der maximale Abstand zwischen den beiden Walzen kann 25 cm betragen, was 25 Umdrehungen der Anstellschraube entspricht.

Die Abgriffe der Potentiometer 25, 28 und 29 haben zunächst eine willkürliche Stellung, da die genaue Lage der Abgriffe bezüglich ihres Endsektors nicht bekannt ist; dies ist jedoch unwichtig, da das Steuersystem die Walzen-Anstellschraubenwelle antreibt und somit den entsprechenden Abgriff genau in die gewünschte Stellung bringt. ·

Die Potentiometer sind je mit einer Trimmvorrichtung in Form eines mit einem Rheostaten verbundenen Potentiometers in Reihe geschaltet, also das Potentiometer 25 mit einer Trimmvorrichtung 39, das Potentiometer 28 mit einer Trimmvorrichtung 40 und das Potentiometer 29 mit einer Trimmvorrichtung 41. Diese drei Reihenschaltungen sind zueinander und zu einer vierten solchen Kombination parallel geschaltet. Letztere enthält ein Kelvin-Varley-Bezugspotentiometer 70 mit einer zugehörigen Trimmvorrichtung 42. Der Einfachheit halber ist die Einheit 70 als Potentiometer dargestellt, obwohl sie eine kompliziertere Schaltung haben kann; sie liefert eine Ausgangsspannung, die von der am Potentiometerabgriff liegenden Belastung in einem angemessenen Bereich der Belastungsgrößen unabhängig ist. Die Bedeutung der konstanten Ausgangsspannung trotz der Belastungsschwankungen wird später deutlich.

Die vier parallelen Schaltungszweige werden von einer Wechselstromquelle mit einer Spannung von z. B. 40 V und einer Frequenz von 400 Hz gespeist, die an Klemmen 71 und 72 der Primärwicklung eines Transformators 38 angeschlossen ist, dessen Sekundärwicklung am unteren Ende mit den Potentiometern und am oberen Ende über einen Widerstand 73 mit dem oberen Ende der Trimmrheostaten verbunden ist. Der Abgriff des Bezugspotentiometers 70 ist genau auf eine Lage eingestellt, die der gewünschten Metalldicke entspricht.

Zuerst sei die Lage der Führungsfläche 37 nach den Fig. 1 bis4 derart gewählt, daß nur einer der Mikroschalter 30, 31 oder 32 geschlossen ist. Wenn von einer Gleichstromquelle über die Klemmen 74 und 75 Strom zugeführt wird, wird nur das eine Relais 43 erregt, falls der Mikroschalter 30 geschlossen ist; das Relais 44 wird bei geschlossenem Mikroschalter 31 und das Relais 45 bei geschlossenem Mikroschalter 32 erregt. Die Erregerschaltungen für die drei Relais sind einander ähnlich; für das Relais 45 verläuft der Stromkreis von der Klemme 74 durch die Relaisspule, durch eine Auswählschaltung 76 und den Mikroschalter 32 zur Klemme 75.

Die Auswählschaltung enthält einen Haltekreis für jedes Relais. Für das Relais 45 enthält der Haltekreis z. B. einen Kontakt am Relais 45, der mit dem Mikroschalter32 parallel geschaltet ist. Falls derMikroschaltcr 32 zu Anfang geschlossen ist und somit das Relais 45 erregt wird, bewirkt der Haltekreis, daß das Relais 45 erregt bleibt, selbst wenn der Relaisschalter 32 anschließend geöffnet wird.

Die Auswählschaltung 76 enthält außerdem eine Spcrrschaltung, die eine Erregung der anderen Relais verhindert. Falls das Relais 45 zu Anfang erregt wird, arbeitet die Auswählschaltung 76 so, daß die Relais 43 und 44 selbst dann nicht erregt werden können, wenn der Mikroschalter 30 oder 31 anschließend geschlossen wird. Wenn ein Relais zu Anfang ausgewählt ist, bleibt es während des übrigen Durchlaufs des Metalls durch die Walzen erregt, so daß die Stromquelle von den Klemmen 74 und 75 zur Abschaltung des zuletzt erregten Relais für die nächste Nulleinstellung abgetrennt werden muß. Die Tatsache, daß ein bestimmtes Relais während des gesamten Durchlaufs erregt bleibt, ist vorteilhaft wegen der Kalibrierung des Potentiometers 70; es besteht keine Gefahr, daß eine Annäherung an den Endsektor des betreffenden Potentiometers erfolgt.

Wenn das Relais 45 zu Anfang Strom führt, ist das Potentiometer 29 das »gewählte« Potentiometer; der Abgriff dieses Potentiometers ist dabei weiter vom Endsektor entfernt als die Abgriffe der Potentiometer 25 und 28 von ihren betreffenden Endsektoren. Der Abgriff des gewählten Potentiometers 29 ist über den nun überbrückten Kontakt des Relais 45 mit dem einen Ende der Primärwicklung eines Transformators 46 verbunden. Das andere Ende der Primärwicklung ist mit dem Schleifdraht des Bezugspotentiometers 70 verbunden. Wegen dieses Anschlusses ist das »Fehler-Signal«, das an Klemmen 77 und 78 der Sekundärwicklung des Transformators 46 erscheint, ,„-ein Differenzsignal und entspricht der Differenz zwi- ^ sehen der gewünschten Walzenstellung, die von dem Abgriff des Bezugspotentiometers 70 wiedergegeben wird, und der tatsächlichen Walzenstellung, die von dem Abgriff des gewählten Potentiometers 29 wiedergegeben wird. Wenn die Abgriffstellung des gewählten Potentiometers 29 verändert wird, wird auch die Belastung des Bezugspotentiometers 70 abgeändert. Da das Lageanzeigegerät eine Genauigkeit von etwa 1° einhalten soll, ist die Unabhängigkeit des Bezugspotentiometers 70 von der Belastung äußerst wichtig. Von den Klemmen 77 und 78 kann ein Fehler-Differenzsignal einem Verstärker (nicht gezeigt) zugeführt werden, der seinerseits einen Servomechanismus betätigt, von dem der Druck der Walzen-Anstellschrauben, die Lage der Walzen und somit der Abgriff der Potentiometer 25, 28 und 29 in der Richtung verstellt wird, in der die Größe des Fehlersignals auf Null vermindert wird. Die Einzelheiten eines Servobetriebes sind an sich bekannt, wozu auf die britischen Patentschriften 681373, 692 267 und 713 105 hingewiesen wird. |

In der Praxis sind für jedes Walzwerk zwei vollständige Geräte vorgesehen, die von einer gesonderten Schraube angetrieben werden; beide Signale werden zu Steuerungszwecken ausgenutzt. Obgleich man zwei Geräte vorsieht, kann ein Walzwerk von einem einzigen Gerät betrieben werden, wenn nur die Antriebe für die Anstellschrauben mechanisch miteinander gekuppelt sind.

Nun sei die ungünstigste Situation beim Betrieb der Schaltung nach F i g. 5 betrachtet. Falls während der Nulleinstellung vor dem Anschluß der Gleichstromquelle an die Klemmen 74 und 75 die beiden Mikroschalter 31 und 32 zufällig geschlossen sind, ist der Abgriff des Potentiometers 28 annähernd 120° und der des Potentiometers 29 etwa 240° vom zugehörigen Endsektor entfernt, während der Abgriff des Potentiometers 25 sich im Endsektor befindet. Wenn der Strom den Klemmen 74 und 75 zugeführt wird, ist das eine der beiden Relais 44 und 45 von sich aus schneller als das andere und spricht an. Infolgedessen wird das andere Relais bei der Auswahl übergangen. Es sei nun angenommen, daß das Relais 45 wie zuvor erregt wird, während das Relais 44 abgeschaltet bleibt.

Ferner sei angenommen, daß beim anschließenden Arbeitsvorgang der Mikroschalter 32 geöffnet wird, während der Mikroschalter 31 geschlossen bleibt. Hierdurch nähert sich der Abgriff des Potentiometers 29 seinem Endsektor sogar mehr an, z.B. von den anfänglichen - 120° auf — 100°. Gleichzeitig würde der Abgriff des Potentiometers 28 die Lage von — 140° und der Abgriff des Potentiometers 25 die Lage von + 20° in bezug auf den Endsektor annehmen. Vom Standpunkt des Abstandes zwischen dem Abgriff und dem Endsektor wäre das Potentiometer

28 etwas idealer als das Potentiometer 29. Von außerordentlicher Wichtigkeit ist jedoch, die genaue Kalibrierung in bezug auf das Potentiometer 70 einzuhalten; aus diesem Grund bleiben das Potentiometer 29 und das Relais 45 ausgewählt und das Potentiometer 28 und das Relais 44 gesperrt. Der maximale Weg der Walzen-Anstellschraube nach der anfänglichen Einstellung auf Null betragt etwa 20 . so daß die Abgrifflage von +100° in bezug auf den Endsektor die dichteste Annäherung an den Endsektor darstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

309 632 2

Claims (1)

1 2

folgt, bietet sich das Problem, bei 1000 Ohm für die

Patentanspruch: ₂₅ Schraubenumdrehungen, 40 Ohm/Schraubenum-

Lageanzeigevorrichtung für die Zapfenstellung drehung oder eine Widerstandsänderung von etwa

der Walzcn-Anstellschraube eines Metallwalz- 0,11 Ohm/Schraubenumdrehung zur Verfügung zu

werkes, mit mehreren einander gleichen linearen 5 stellen. Das normale lineare Potentiometer erweist

Potentiometern, deren Abgriffe vom Zapfen an- sich als zu empfindlich, um die Genauigkeit einer

treibbar sind und mit einer die Potentiometer an- Schraubenlage von 1° zu erreichen,

zeigenden Anzeigeschaltung, dadurch ge- Die bekannten Potentiometer sind so konstruiert,

kennzeichnet, daß die Abgriffe von drei daß sie einen Abgriff auf einem Kreisbogen von etwa

Potentiometern (25, 28, 29) bezüglich der züge- ίο 350 bis 355° ermöglichen. Die restlichen 5 bis 10°,

hörigen Endsektoren der Reihe nach je um 120° die man als »Endsektor« bezeichnen kann, sind

versetzt sind, und drei vom Zapfen (8) betätig- für die Anschlußklemmen des Potentiometers und

bare Schalter (30, 31, 32) jeweils nur dasjenige für die Anschlußklemme des Abgriffes reserviert.

Potentiometer mit der Anzeigeschaltung verbin- Daher sind diese Potentiometer häufig mit Anschlä-

den, dessen Abgriff am weitesten von den züge- 15 gen versehen, die verhindern, daß der Abgriff in die-

hörigen Endsektoren entfernt ist, wobei durch sen Endsektor gelangt. Auch ein Arbeiten in dem

eine Sperrung der Schalter über eine Auswähl- Abschnitt neben dem Endsektor, also innerhalb 10°

schaltung der Anschluß eines weiteren Potentio- des Endsektors, vermeidet man, weil in diesem Be-

meters verhindert ist. reich der Kontaktwiderstand zwischen dem Potentio-

20 meterabgriff und der Oberfläche des Potentiometer-

Widerstandes beträchtlich wird und die Genauigkeit

stört.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Lageanzeige- Es ist bekannt, beim Arbeiten mit Potentiometern vorrichtung, mit der die Zapfenstellung der Walzen- als Meßelementen den Meßbereich zu unterteilen. Anstellschrauben eines Metallwalzwerks anzeigbar 25 Dabei entstehen jedoch Schwierigkeiten beim Überist, gang von einem Meßbereich zum nächsten, die durch Zur Anpassung an einen großen Bereich erforder- die Erfindung beseitigt werden sollen. Gemäß der licher Metalldicken sind die Walzen derart konstru- Erfindung ist die Vorrichtung derart ausgebildet, daß iert, daß sie normalerweise maximal um 25 cm trenn- die Abgriffe von drei Potentiometern bezüglich der bar sind, was einem Bereich von annähernd 25 WaI- 30 zugehörigen Endsektoren der Reihe nach je um 120° zen-Anstellschraubenumdrehungen entspricht. Beim versetzt sind, und daß drei vom Zapfen betätigbare anfänglichen Einrichten der Walzen, was im allge- Schalter jeweils nur dasjenige Potentiometer mit der meinen als »Nulleinstellung« bezeichnet wird, wer- Anzeigeschaltung verbinden, dessen Abgriff am weiden die Anstellschrauben innerhalb dieses Bereiches testen von den zugehörigen Endsektoren entfernt ist, zuerst auf eine bestimmte Lage eingestellt, die für die 35 und daß eine Auswählschaltung durch Sperrung der gewünschte Metalldicke passend ist. Nach dieser Schalter den Anschluß eines weiteren Potentiometers Nulleinstellung wird vom selbsttätigen Steuersystem verhindert. ' die Lage der Anstellschrauben um einen Bruchteil Hierdurch gelingt es, die durch die Endsektoren einer Umdrehung, z.B. um 90°, weiterverstellt. und ihren Nachbarschaftsbereich bedingten Schwie-Schließlich wird das selbsttätige Steuersystem dazu 40 rigkeiten zu beseitigen und genügend Zeit für die benutzt, die Schrauben bis auf eine Genauigkeit von Umschaltung zu gewinnen. Wenn man annimmt, daß etwa 1° zu steuern. Diese Genauigkeit von 1° ist für der eine Abgriff um 50° von seinem Endsektor aus die exakte Gleichförmigkeit der Metalldicke des verstellt ist, würde der Abgriff des zweiten Potentio-Enderzeugnisses erforderlich. meters um 170° von seinem Endsektor aus und der Das Anzeigegerät für die Lageeinstellung der An- 45 des dritten Potentiometers um 290° (oder — 70°) Stellschrauben soll denselben Bereich und dieselben versetzt sein. Das eine Potentiometer ist jeweils mit Genauigkeitsanforderungen haben, nämlich einen der die Lage anzeigenden Schaltung aktiv verbunden. Gesamtbereich von 25 vollen Schraubenumdrehun- Die Schalter werden von einer Welle aus, z. B. gen und eine Genauigkeit bis zu 1° der Schrauben- über eine Führung, nacheinander betätigt. Die Umumdrehung. Diese beiden Forderungen stehen mit- 50 schaltung erfolgt unter Überlappung so, daß sichereinander in Gegensatz, aus diesem Grund sind die gestellt ist, daß zumindest ein Potentiometer jederzeit bekannten Lageanzeigegeräte für selbsttätige Dicken- mit der Anzeigeschaltung aktiv in Verbindung steht. Steuersysteme unzureichend und erfüllen nicht die an Außerhalb der Überlappungsbereiche wird nur ein sie gestellten Forderungen. Schalter von der Führung betätigt; gemäß der Erfin-Es ist bekannt, lineare Potentiometer in derartigen 55 dung ist dieser betätigte Schalter derjenige, dessen relativanalog arbeitenden Lageanzeigevorrichtungen zugeordnetes Potentiometer mit seinem Abgriff vom zu verwenden, die ringförmig möglichst weitgehend Endsektor am weitesten entfernt ist. In dem zuvor geschlossen sind. angegebenen Fall ist der betätigte Schalter derjenige,

Wenn das lineare Potentiometer einen Widerstand dem das Potentiometer zugeordnet ist, dessen Abgriff '

von 1000 Ohm zwischen seinen Enden aufweist, wird 60 um 170° von dem Endsektor versetzt ist.

der volle Widerstandsbereich von 0 bis 1000 Ohm den Das Potentiometer wird mit Hilfe einer Wählschal-

25 vollen Umdrehungen der Schraubenbahn entspre- tung aktiv mit der Anzeigeschaltung verbunden und

chen. Praktisch muß also ein Getriebe angewendet sperrt den Schaltkreis, damit eine aktive Verbindung

werden, das von der Schraubenwelle auf die Poten- für die anderen Potentiometer unterbunden wird,

tiometerwelle untersetzt, oder das Potentiometer 65 Außerhalb der Überlappungsbereiche schließt die

muß sich entsprechend einer Untersetzung von 25:1 Auswahlschaltung das betreffende Potentiometer an,

um mehrere Umdrehungen drehen können. Unab- dessen Abgriff vom Endsektor am weitesten entfernt

hängig davon, wie diese Untersetzung von 25:1 er- ist, d.h. das Potentiometer, dessen Schalter betätigt