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Bei einer kontinuierlich arbeitenden Walzenstraße, die aus mehreren
hintereinander angeordneten Walzgerüsten besteht, ist ein kontinuierlicher Materialfluß
gegeben. Am Ende dieser auch als Kontistraße bezeichneten Anordnung wird das ausgewalzte
Material durch eine Schere in Stücke vorgeschriebener Normallänge geschnitten. Es
bleibt dabei im allgemeinen ein unbrauchbarer Rest übrig, dessen Länge das vorgeschriebene
Maß nicht mehr erreicht und der mit dem Einsatzgewicht variiert. Um diesen Verlust
zu vermeiden, ist es möglich, von einer gewissen Endlänge ab den Rest in Schnittlängen
eines vorgeschriebenen Wertspektrums aufzuteilen. Die Entfernung zwischen dem letzten
Gerüst und der Schere ist im allgemeinen wesentlich kleiner als die zu teilende
Endlänge. Es tritt also die Schwierigkeit auf, den Beginn der Restaufteilung abhängig
zu machen von einer Länge, die noch gar nicht meßbar ist, da das hintere Ende des
Walzgutes, auf das diese Länge bezogen ist, erst beim Austritt des Walzgutes aus
dem letzten Gerüst festliegt.
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Es wurde hierfür schon vorgeschlagen, die Kontinuitätsbedingung, welche
bei einer starren Kontistraße so formuliert werden kann, daß in gleichen Zeiten
durch jede beliebige raumfeste Ebene das gleiche Materialvolumen hindurchgeht, in
der Weise auszunutzen, daß vor dem ersten Schnittvorgang die Gesamtdurchlaufzeit
des ungewalzten Gutes durch eine Meßebene mit der Durchlaufzeit der Fertiggutspitze
durch eine Meßstrecke in Beziehung gesetzt und so die Gesamtwalzlänge ermittelt
wird.
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Die Erfindung stellt sich dagegen die Aufgabe, den Zeitpunkt zu erfassen,
bei dem noch eine definierte Länge ausgewalzten Materials zu erwarten ist, ohne
daß dabei ein Rückgriff auf die Gesamtwalzlänge oder ein vom Fertiggutende abgeleitetes
Kriterium erforderlich wäre. Die Erfindung macht ebenfalls von der erwärmten Kontinuitätsbedingung
Gebrauch und bezieht sich auf ein Verfahren zur Erfassung einer von einer kontinuierlichen
Walzenstraße noch auszuwalzende Restfertiglänge einer Walzgutlänge. Das Kennzeichen
der Erfindung besteht darin, daß die Gesamtdurchlaufzeit des vorderen Walzgutendes
von einer Ebene E1 vor dem letzten Walzgerüst bis zu einer Ebene E2 hinter dem letzten
Walzgerüst gemessen, von dieser während des weiteren Walzgutdurchlaufes durch beide
Ebenen E 1 und E 2 die Auslaufzeit der vorgegebenen Restfertiglänge
abgezogen und daß durch den bei Durchlauf des hinteren Walzgutendes durch die Ebene
E1 vor dem letzten Walzgerüst beginnenden Ablauf der ermittelten Differenzzeit der
Beginn der Durchlaufzeit der Restfertiglänge durch die Ebene E2 hinter dem letzten
Walzgerüst erfaßt wird.
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Der besondere Vorteil des Verfahrens nach der Erfindung besteht darin,
daß es unabhängig von der jeweils vorliegenden Walzenanstellung und dem vorbeschriebenen
Drehzahlsollwert der Walzen arbeitet.
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Zur annähernd verlustlosen Aufteilung der Restfertiglänge kann sich
dies in weiterer Ausgestaltung der Erfindung als zweckmäßig erweisen, aus der Länge
des eine Scherenebene bis zum folgenden Schnitt nach dem erfaßten Zeitpunkt des
Beginns der Durchlaufzeit der vorgegebenen Restfertiglänge durch die Ebene E2 noch
durchlaufenden Walzgutes und der Restfertiglänge die Walzgutendlänge nach dem letzten
Schnitt zu bestimmen und der Scherenregelung in an sich bekannter Weise ein dementsprechendes
Schnittprogramm zu deren Aufteilung vorzugeben.
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Besonders hohe Anforderungen bezüglich Maßhaltigkeit der aufzuteilenden
Restlängen lassen sich erfüllen, wenn die Erfassung und Verarbeitung der anfallenden
Meßwerte auf digitaler Basis erfolgt, obwohl die Durchführung des erfindungsgemäßen
Verfahrens natürlich nicht daran gebunden ist.
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Das Wesen der Erfindung soll an Hand der F i g. 1 bis 3 erläutert
werden, wovon F i g. 1 und 2 auf die grundsätzliche Wirkungsweise des erfindungsgemäßen
Verfahrens Beug nehmen und F i g. 3 es an einem speziellen Ausführungsbeispiel veranschaulichen
soll.
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Das Walzgut 1 durchläuft eine mehrgerüstige Kontistraße in der angegebenen
Pfeilrichtung. Das erste oder vorderste Walzgerüst ist mit m, das letzte mit n bezeichnet.
In einer Ebene E 1 hinter dem Gerüst m ist eine Lichtquelle 2 und eine lichtempfindliche
Einrichtung 3, z. B. eine Fotozelle oder ein Fotowiderstand in der Weise angeordnet,
daß bei Materialdurchtritt durch die Ebene E1 ein Signal a an der mit der lichtempfindlichen
Einrichtung 3 verbundenen Klemme ansteht. Entsprechendes gilt bei den in der Ebene
E2 angeordneten, mit 4 und 5 bezeichneten Elementen sowie dem Signal
b. Erreicht das vordere Ende des Walzgutes 1 die Ebene E1, so wird auf das Signal
a hin der Walzzeitzähler 7 mit konstanter Frequenz vorwärts gezählt, sein Zählerstand
also erhöht. Erreicht das vordere Ende die Ebene E2, so wird der Walzzeitzähler
7 auf das Signal b hin mit der gleichen Frequenz rückwärts gezählt. Befindet sich
sowohl in der Ebene El als auch in der Ebene E2 Material, bleibt daher der Walzzeitzählerstand
erhalten. Hat das hintere Ende des Walzgutes die Ebene E1 passiert, so wird der
Zählerstand vermindert. Beim Durchlauf des hinteren Endes durch die Ebene E2 steht
der Walzzeitzähler 7 wieder auf Null. Wird nun während der Zeit, die eine definierte
Länge vom ausgewalzten Querschnitt q" zum Passieren einer in diesem Beispiel bei
der Meßwalze 8 zu denkenden Ebene benötigt, der Walzzeitzähler 7 zusätzlich wiederum
mit der gleichen Frequenz zurückgezählt, so steht der Walzzeitzähler 7 bereits auf
Null, wenn noch eine Länge 1o vom ausgewalzten Materialquerschnitt q" die Ebene
E2 passieren wird. Dem Walzzeitzähler 7 wird also gewissermaßen der zusätzliche
Durchlauf einer bestimmten Länge 1o vorgetäuscht. Zu diesem Zweck wird eine vom
Material angetriebene Meßwalze 8 mit einer Impulsscheibe 9 gekuppelt. Sobald die
Meßwalze 8 mit der Materialgeschwindigkeit läuft, was gegebenenfalls durch lichtelektrische
Messung der linearen Walzgutgeschwindigkeit und Vergleich mit der Meßwalzengeschwindigkeit
festgestellt werden kann, wird ein Endlängenzähler 10 freigegeben, der die von der
Scheibe 9 abgegebenen Wegimpulse addiert, bis die Länge 1o durchgelaufen ist. Die
Impulsscheibe 9 kann in an sich bekannter Weise aufgebaut sein, daß in ihrem Umfang
in axialer Richtung Dauermagnete 11 eingebettet sind, die beim Vorbeilauf an einem
als Abfragekopf dienenden Hallgenerator 12 etwa sinusförmige Spannungen mit von
der Drehgeschwindigkeit abhängiger Frequenz erzeugen, die von einer nachgeschalteten
Impulsformerstufe 13 in entsprechende Rechteckimpulse i umgeformt werden. Diese
werden einem bidirektionalen Endlängenzähler 10 zugeführt. Bei Erreichen
des die Länge 1o entsprechenden vorgegebenen Endlängenzählerstandes wird der Endlängenzähler
10
angehalten und daraufhin der Walzzeitzähler 7 nur noch mit der einfachen Zählfrequenz
zurückgezählt. Da die Länge 1o auf die Entfernung zwischen Materialende und Scherenebene
zu beziehen ist, muß eine etwaige Entfernung zwischen E 2 und der Scherenebene durch
entsprechende Voreinstellung des Endlängenzählers 10 berücksichtigt werden.
Steht der Walzzeitzähler 7 auf Null, so wird bis zum nächsten noch eine normale
Länge ergebenden Schnitt der Scherenmesser 6 die an der Meßwalze 8 vorbeilaufende
Walzgutlänge von dein der Länge 1o entsprechenden Endlängenzählerstand subtrahiert.
Auf ein von diesem Scherenschnitt abgeleitetes Signal S wird von einer Auswerteinrichtung
14 der dann vorliegende, der tatsächlich noch aufzuteilenden Endlänge entsprechende
Zählerstand übernommen bzw. laufend entsprechend der noch jeweils vorhandenen Länge
ausgewertet und das dieser Endlänge entsprechende Programm der Scherenregelung 15
vorgeschrieben. Die Aufteilung dieser Endlänge erfolgt im allgemeinen mit einem
fest verdrahteten Programm, das bei Abänderung des Wertevorrates zugelassener Schnittlängen
entsprechend neu verdrahtet werden muß. In bestimmten Fällen sollen sich die Längen
bei der Restauswertung von den vorher geschnittenen Normallängen nur um einen bestimmten
konstanten Faktor unterscheiden, z. B. um 10%. Dann ist es möglich, die Auswertung
für eine einzige Normallänge zu verdrahten. Bei anderen Normallängen sind lediglich
die Wegimpulse über einen Frequenzteiler bzw, einem Frequenzvervielfacher dem Endlängenzähler
10 zuzuführen, Dies kommt einer Maßstabsänderung gleich und führt zu einer wesentlich
einfacheren Schaltung für die 'Auswertung der Endlängen. Können die Restschnittlängen
innerhalb eines Längenintervalls liegen, z. B. 1i bis l2, müssen sie also nicht
gleich den normalen sonst geschnittenen Schnittlängen sein, dann ist eine einfachere
Auswertung möglich, Ist die Endlänge im Endlängenzähler 10 erreicht, die verlustlos
aufgeteilt werden muß, dann werden zusätzlich zu dem Endlängenzähler 10 noch n weitere
Zähler auf den gleichen Wert gesetzt. Anschließend werden die Zähler nacheinander
mit der n+1-fachen Frequenz, der von der Meßwalze 8 angetriebenen Impulsscheibe
9, zurückgestellt, Es erfolgt jedesmal dann ein Schnitt, wenn der Stand eines der
Zähler zu Null geworden ist. Manerhält also bei jedem Zweig n+1 gleich lange Reststücke,
deren Länge in Abhängigkeit von dem Einsatzgewicht und von der normalen gewünschten
Schnittlänge im Längenintervall 1i bis 12 liegt.
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Es empfiehlt sich, Lichtquelle 2 und Fotoelement 3 möglichst nahe
an das letzte Gerüst n heranzubringen. Sie müssen jedoch mindestens eine auf den
Ausgang bezogene Länge 1a vor den Scherenmessern 6 liegen, und die Gesamtlänge des
ausgewalzten Materials muß mindestens das Doppelte der Länge 1o sein, damit die
zu 1a gehörende Walzzeit aus dem Walzzeitzähler 7 herausgezählt werden kann, ehe
dieser den Zählerstand Null erreicht. Ist die zur Verfügung stehende Gesamtlänge
des ausgewalzten Materials kleiner als die doppelte Endlänge, so kann die zusätzliche
Verminderung des Walzzeitzählerstandes mit einer um einen entsprechenden Faktor
erhöhten Frequenz erfolgen, und die in den Endlängenzähler 10 eingezählten Impulse
sind mit dem gleichen Faktor zu vervielfachen. Es kann sich weiterhin empfehlen,
die Zählrate des Walzzeitzählers 7 abhängig von der Walzengeschwindigkeit zu machen,
beispielsweise derart, daß der Walzzeitzähler 7 von den Impulsen einer von den.
Walzen angetriebenen Impulsscheibe vor- bzw. rückwärts gezählt wird. Auf diese Weise
können Änderungen der Walzengeschwindigkeit mitberücksichtigt werden.
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In F i g, 2 ist der jeweilige Stand des Walzzeitzähfers 7 während
der Zeit eines Materialdurchlaufes durch die Kontistraße mit Einschluß der Schere
dargestellt, Bezieht man das Diagramm auf den ausgewalzten Querschnitt qn, dann
entspricht der Zeitmaßstab auch den ausgewalzten Materiallängen. In der Zeit von
to bis t1 befindet sich das vordere Materialende zwischen den Ebenen E1 und E2,
und der Walzzeitzähüer 7 wird finit konstanter Frequenz vorwärts gezählt. Verfolgt
man zunächst die mit 16 bezeichnete ausgezogene Kurve, so wird ab dem. Zeitpunkt
ti, zu denn das vordere Materialende die Ebene E2 erreicht hat, der Walzzeitzähler
7 mit gleicher Frequenz rückwärts gezählt, so daß sein Stand erhalten bleibt. Ab
t2 wird eine dem Durchlauf der Länge 1o entsprechende Zeit lang bis t3 mit derselben
Frequenz zusätzlich rückwärts gezählt, so daß der Stand des Walzzeitzählers 7 vermindert
wird. Vom Zeitpunkt t4 an wird nur noch rückwärts gezählt, da das hintere Materialende
die Ebene Ea. passiert hat, so daß der Zählerstand Null bei t5 erreicht ist, Die
strichpunktierte Kurve 17 ergibt den Zeitpunkt t6, bei dem. das ganze Material durchgelaufen
ist. Man er-, kennt, daß bei der Kurve 16 der Zählerstand Null bei zusätzlicher
Rückwärtszählung entsprechend der Länge 1o um eine Zeit ts-t" früher erreicht ist,
die genau der noch zu erwartenden Länge lo vom ausgewalzten Querschnitt q" entspricht.
Das Kurvenstück 18 soll deutlich machen, daß es grundsätzlich keine Rolle spielt,
zu welchem Zeitpunkt mit der zusätzr lichen Rückwärtszählung des Walzzeitzählers
7 begonnen wird, solange die gesamte auszuwalzende Länge größer als 2X1" ist. Die
F i g. 3 zeigt ein spezielles Ausführungsbeispiel zur Durchführung des erfindungsgemäßenVerfahrens,
wobei die einzelnen Verfahrensschritte nacheinander durch logische Schaltelemente
vorbereitet und ausgelöst werden. Es entsprechen in F i g. 3 die an den drei Klemmen
anstehenden Signale a, b und i den schon im Zusammenhang mit F i g. 1. beschriebenen,
ebenso die Elemente, die übereinstimmend wie in F i g. 1 mit gleichen Bezugszeichen
erwähnt und dargestellt worden sind. Ein Frequenzgenerator 19 liefert an einen Frequenzteiler
20 Rechteckimpulse konstanter Frequenz F0. Der Frequenzteiler erzeugt an seinen
drei getrennten Ausgängen je einen Impulszug der Frequenz F./3, wobei, wie dargestellt,
die einzelnen Impulse der drei Impulszüge jeweils um ein Drittel der Impulsperiode
gegeneinander versetzt sind. Dadurch können die drei Impulszüge an den Zählereingängen
des Walzzeitzählers 7 beliebig überlagert werden, ohne daß ein Zählimpuls verlorengeht.
Zu Beginn des Walzvorganges werden durch kurzes Betätigen der Taste 21 der Walzzeitzähler
7 und der Endlängenzähler 10 auf Null gesetzt sowie die bistabile Kippstufe 22 in
den Zustand gesetzt, daß an ihrem Ausgang das Signal h erscheint. Das Signal g am
anderen Ausgang der bistabilen Kippstufe 22 ist dann nicht vorhanden.
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Ein erster Impulsausgang des Frequenzzählers ist
über
ein Undgatter 21 mit dem Vorwärtszähleingang des Walzzeitzählers 7 verbunden,
so daß auf ein Signal a hin, das, wie schon erwähnt, erfolgen soll, solange Walzgut
die Ebene E1 passiert, der Zählerstand des Walzzeitzählers 7 erhöht wird. Dies bedeutet,
daß das Signal c, welches beim Walzzeitzählerstand Null erscheint, verschwindet
und das Undgatter 23 für die Impulse i sperrt sowie über die Umkehrstufe 24 das
Undgatter 25 für diese Impulse öffnet. Erreicht das vordere Walzgutende die Ebene
E2, so öffnet das Signal b das Undgatter 26, und der Walzzeitzähler 7 wird jetzt
mit derselben Frequenz f,13 rückwärts gezählt. Die Wirkung der Vorwärts- und der
Rückwärtszählimpulse heben sich auf, daher bleibt der Walzzeitzählerstand erhalten.
Zum Zeitpunkt t2 in F i g. 2 werden die schlupffrei gewonnenen Wegimpulse i über
das erwähnte Undgatter 25 dem Vorwärtszähleingang v des Endlängenzählers 10 zugeführt
und verändern dessen Zählerstand.
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An dessen Ausgang entsteht das Signal e, wenn der Endlängenzählerstand
Null ist, das Signal d, wenn dieser einen vorgegebenen Wert entsprechend der Länge
1o erreicht. Für jeden Zählerstand zwischen diesen beiden Werten entsteht also am
Ausgang der als »Norgatter« aufzufassenden Einrichtung 27 ein Signal k, welches
einen dritten Impulseingang des Frequenzteilers 10 über ein Undgatter 28 zur zusätzlichen
Rückwärtszählung des Walzzeitzählers 7 freigibt. Wird der der Länge l" entsprechende
Endlängenzählerstand erreicht, erscheint das Signal d am Ausgang des Endlängenzählers
10, sperrt über die Umkehrstufe 29 das Undgatter für die weitere Vorwärtszählung
und über das Norgatter 27 das Undgatter 28. Nachdem das hintere Walzgutende die
Ebene E1 passiert hat, verschwindet das Signal a, es wird also der Walzzeitzähler
7 nur noch über das Undgatter 26 rückwärts gezählt, bis er (zum Zeitpunkt t5 in
F i g. 2) wieder den Stand Null erreicht. In diesem Moment erscheint am Ausgang
des Walzzeitzählers 7 wieder das Signal c, welches folgendes bewirkt: Öffnung von
Undgatter 23 zur Rückwärtszählung des Endlängenzählers 10 durch die Impulse
i, Sperrung des Undgatters 25, 26 und 28 durch Verschwinden der Signale
f, Vorbereiten für das Umwerfen der Kippstufe 22, das beim nächsten Schnitt der
Schere durch das Signal S über das Undgatter 30 erfolgen wird. Bis zu diesem Schnitt
wird also der Endlängenzählerstand entsprechend der noch durchlaufenden Walzgutlänge
vermindert. Nach erfolgtem Schnitt wird die Kippstufe 22 umgeworfen, so daß das
Signal g erscheint und das Signal h verschwindet. Dadurch wird das Undgatter 23
gesperrt; da auch das Undgatter 25 gesperrt bleibt durch das Signal c des Walzzeitzählers
7, bleibt der Zählerstand des Endlängenzählers 10 erhalten und kann von der Auswerteinrichtung
14 auf das Signal 9 hin übernommen werden. Entsprechend der jetzt zu unterteilenden
Länge, repräsentiert durch den Zählerstand des Endlängenzählers 10, kann daher von
der Auswerteinrichtung 14 der Scherenregelung SR ein entsprechendes Schnittprogramm
vorgeschrieben werden.