DE1438095C - Vorrichtung zur Sicherung des Gleichlaufes eines Walzgutes und einer mit dem Walzgut mitlaufenden Bearbeitungsmaschine. Ausscheidung aus: 1193875 - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synchronisierung der Geschwindigkeit einer mit heißem Walzgut translatorisch mitbewegten Bearbeitungsmaschine mit der Geschwindigkeit des durchlaufenden Walzgutes, bestehend aus einer eine Differenzgeschwindigkeit erfassenden Meßanordnung, deren Ausgangssignal als Steuersignal der Translationsgeschwindigkeit der Bearbeitungsmaschine verwendet ist.

Durch die deutsche Auslegeschrift 1 022 669 ist eine Vorrichtung zur Synchronisierung der Geschwindigkeiten eines durchlaufenden Gutes und einer Bearbeitungsmaschine bekannt, bei der eine bewegte Papierbahn photoelektrisch zur Erzeugung eines von ihrer Geschwindigkeit abhängigen Signals abgetastet und an einer Messerwalze vorbeigeführt wird, mittels derer Bogen bestimmter Länge von der Papierbahn abgeschnitten werden sollen. Die Papierbahn ist mit Marken versehen, die durch feststehende Photozellen abgetastet werden, wobei die Abtastung dazu dient, die Geschwindigkeit der Papierbahn so einzurichten, daß die Messer der Messerwalze zu dem gewünschten Zeitpunkt auf die Papierbahn treffen.

Bei dieser Anordnung handelt es sich also um die Steuerung der Geschwindigkeit einer kontinuierlich durchlaufenden Bahn in bezug auf eine relativ zu dieser Bahn feststehende, periodisch in festem Rhythmus arbeitende Maschine.

In den »AEG-Mitteilungen«, Bd. 44 (1954), S. 352 bis 359, ist die Steuerung einer fliegenden Rohrsäge beschrieben. Dabei wird ein mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegter Rohrstrang von einer Rohrsäge, die sich auf einem ebenfalls mit bestimmter Geschwindigkeit angetriebenen Schlitten befindet, in bestimmte Rohrlängen geschnitten. Dabei werden die Geschwindigkeiten des Rohrstranges und des Schlittens gegen den Erdboden oder auch das Maschinengerüst gemessen, und die Differenz der beiden Meßwerte dient zur Steuerung der Geschwindigkeit des Schlittens. Die Geschwindigkeiten werden in Form eines Gleichstromsignals gemessen, das über jeweils einen Gleichstromgenerator erzeugt wird, der beim Rohrstrang von einem Meßrad angetrieben wird. Es werden also bei dieser Anordnung zwei Geschwindigkeiten unabhängig voneinander gemessen, deren Differenz gebildet wird, wobei die Messung über einen dem Meßgut anliegenden Tastfühler erfolgt. Diese Anordnung gestattet zwar eine Gleichlaufregelung für das zu bearbeitende Gut und die Bearbeitungsmaschine, sie gestattet jedoch nicht eine Regelung der relativen Stellung beider zueinander.

Durch die belgische Patentschrift 557 239 ist ein photoelektrischer Tastkopf bekannt, der in WaIzwerken als Meßwertgeber für die Steuerung eines einer Schlinge nachfolgenden Motors dient.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine berührungslos arbeitende Meßanordnung anzugeben, mit Hilfe derer eine Gleichlaufregelung des zu bearbeitenden Gutes und der Bearbeitungsmaschine und gleichzeitig auch die Einstellung einer ganz bestimmten gegenseitigen Stellung beider zueinander regelbar ist.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe, ausgehend von der Vorrichtung der eingangs genannten Art, dadurch gelöst, daß an der Bearbeitungsmaschine eine ein auf dem Walzgut befindliches Gesichtsfeld mit engem Blickwinkel periodisch abtastende, photoelektrische Meßanordnung angebracht ist, deren periodisehe Abtastsignale in ihrer von der Lage des Walzgutes im Gesichtsfeld abhängigen Phasenlage mit der festen Phasenlage eines frequenzgleichen Signals zur Bildung des Steuersignals verglichen sind.

Bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung befindet sich der Meßwertgeber an der Bearbeitungsmaschine und läuft mit dieser mit. Er liefert somit einen Meßwert für die relative Lage von Walzgut und Bearbeitungsmaschine. Auf diese Weise wird die bei der bekannten Anordnung notwendige Zusatzeinrichtung über ein bestimmtes Zeitprogramm und eine Lichtschranke unabhängig von den Mitteln zur Geschwindigkeitsregelung überflüssig. Die berührungslose Messung erfolgt weiterhin ohne jeden Verschleiß des Meßfühlers, so daß dadurch oder durch irgendwelchen Schlupf bedingte Fehlmessungen nicht vorkommen können. Darüber hinaus erfolgt die Messung der Differenz der beiden Geschwindigkeiten nicht aus den Absolutgeschwindigkeiten der beiden bewegten Teile, da es sich hier um eine Anordnung handelt, bei der als Eingangsgröße der Gleichlaufregelung die Lageabweichung dient und nicht die Differenz zweier Absolutgeschwindigkeiten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt und im folgenden beschrieben:

F i g. 1 zeigt schematisch den Aufbau eines bei der Erfindung verwendeten Tastkopfes;

F i g. 2 zeigt die zugehörige Schaltung zur Gewinnung eines Meßwertes für die Lage des Walzgutes relativ zu dem Tastkopf;

F i g. 3 zeigt die Schaltung zur Regelung der Mitlaufgeschwindigkeit in Abhängigkeit von dem von der Schaltung nach F i g. 2 gelieferten Meßwert.

Der optische und mechanische Aufbau des bei der Erfindung verwendeten lichtelektrischen Meßwertgebers ist in F i g. 1 rein schematisch dargestellt. Ein Meßstrahlenbündel 1 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 Bleisulfidzelle, geworfen. Die Achse des Zylinders 4 ist gekreuzt zur Achse der Zylinderlinse 2 angeordnet.

3 4

Durch die Wirkung der beiden gekreuzten Zylinder 2 dabei als Oszillographenbilder eingezeichnet. Mit 5

und 4 erhält man an dem Strahlungsempfänger 5 stets (F i g. 2) ist der Empfänger bezeichnet, der von einer

eine genaue punktförmige Fokussierung des Strahlen- Widerstandszelle (PbS-ZeIIe) gebildet wird, welche bei

bündeis 1, gleichgültig, wie schräg das Bündel 1 ent- Bestrahlung ihren Widerstand ändert. Dadurch ergeben

sprechend der Stellung des Polygonspiegels 3 einfällt. 5 sich an einem von der Widerstandszelle 5 und einem

Wollte man statt dessen eine Fokussierung durch Widerstand 12 gebildeten Spannungsteiler Impulse ge-

Kugellinsen oder -spiegel vornehmen, so erhielte man maß Oszillographenbild 13, jedesmal wenn die Emp-

bei sehr schrägem Einfall des Strahlenbündels 1 stets findlichkeitsachse 1 (Fig. 1) das Meßobjekt erfaßt,

ein mehr oder weniger stark ausgeprägtes Koma. Da- Es soll angenommen werden, daß das Meßobjekt ein

durch wäre der vom Strahlungsempfänger gelieferte io selbstleuchtender Körper, z. B. ein glühender Knüppel

Impuls unscharf, was für manche der unten geschil- in einem Warmwalzwerk, ist.

derten Anwendungsfälle der Erfindung nicht tragbar ist. Die Impulse 13 werden über eine Leitung 14 von

Der Polygonspiegel 3 ist pyramidenstumpfförmig dem eigentlichen Tastkopf abgenommen. Zur Unterausgebildet und wird von zehn Planspiegeln gebildet. drückung von Störspannungen, die in der Leitung 14 Er wird von einem Motor 6 über ein Getriebe 7 an- 15 induziert werden können, sind Siebglieder vorgesehen, getrieben. Der Motor 6 hat eine verhältnismäßig hohe die generell mit 15 bezeichnet sind.
Drehzahl von beispielsweise 3000 UpM und ist durch Die Impulse gelangen dann auf das Gitter eines das Getriebe 7 auf 600 UpM untersetzt. Auf der Wechselstromverstärkers 16.

Antriebswelle 8 des Getriebes 7 sitzt ein Ventilator 9 Dieser liefert eine Spannung etwa entsprechend dem

oder irgendeine andere zusätzliche Belastung, durch 20 Oszillographenbild 17. Die Spannung gemäß 17 liegt

welche das Spiel im Getriebe unterdrückt wird. Auf am Gitter einer übersteuerten Amplitudenbegrenzer-

diese Weise läßt sich ein hinreichend ruhiger Lauf des röhre 18. Diese liefert eine Spannung, die etwa dem

Spiegels erzielen, wie er für manche Anwendungsfälle Oszillographenbild 19 entspricht. Man muß sich dabei

der Erfindung unbedingt erforderlich ist. aber vorstellen, daß in Wirklichkeit die Amplituden

Der Motor 6 ist ein Synchronmotor, der vom Netz 25 wesentlich größer sind als dies in dem Oszillographengespeist wird. bild 19 dargestellt ist, so daß sich an den Flanken der

Bei der beschriebenen Anordnung wird ein Gesichts- Kurve praktisch senkrechte Sprünge ergeben. In der

winkel von 72° abgetastet, und zwar mit einer Fre- Praxis verwendet man mehrere hintereinandergeschal-

quenz von tete Amplitudenbegrenzerröhren, von denen hier der

^QQ 30 Einfachheit halber nur eine (18) dargestellt ist. Das so

10 · = 100 Hz. erhaltene Signal 19 wird einem Differenzierglied in

60 Gestalt eines Transformators 20 zugeführt, an dessen

Sekundärwicklung man positive und negative Impulse

Das auf den Empfänger 5 gelangende Strahlen- gemäß dem Oszillographenbild 21 erhält,
bündel 1 läuft dabei stets in gleicher Richtung, z. B. 35 ^Es i^{st zu} beachten, daß Phasenverschiebungen, die von hinten nach vorn in F i g. 1. Die Art des verwen- in den einzelnen Verstärkerstufen und dem Transfordeten Empfängers hängt davon ab, welche Objekte mator entstehen können, nicht stören, da diese durch abgetastet werden. Bei selbstleuchtenden Objekten, entsprechende Justierung der Winkellage des Polygonz. B. glühendem Walzgut, kann man mit Vorteil eine spiegeis 3 (F i g. 1) ausgeglichen werden können. Der Widerstandszelle (Bleisulfidzelle) verwenden. Es wan- 40 Spiegel 3 ist zu diesem Zweck gegenüber der Achse 8 dert dann bei einer Drehung des Spiegels 5 nur der verstellbar. Die negativen Impulse (21) werden durch von der Photozelle erfaßte Raumwinkel, also gewisser- einen Gleichrichter 22 weggeschnitten, so daß sich ein maßen die Empfindlichkeitsachse. Bei nichtleuchtenden Signal gemäß Oszillographenbild 23 ergibt. Die Pha-Objekten kann man eine Hilfslichtquelle vorsehen. Zu senlage der Impulse gemäß 23 hängt von der Lage des diesem Zweck kann, wie in F i g. 1 gestrichelt ein- 45 angepeilten Objektes in dem von dem Tastkopf ergezeichnet ist, in der Nähe des Empfängers 5 eine faßten Gesichtsfeld ab.

Lampe 10 angeordnet sein, welche über einen halb- Vom Netz, welches auch den Synchronmotor 6

durchlässigen Spiegel 11 den Zylinderspiegel 4, den (F i g. 1) speist, werden über einen Transformator 24

Polygonspiegel 3 und Zylinderlinse 2 ein Lichtstrahlen- mit Mittelanzapfung 25 zwei Thyratrons 26, 27 gegen-

bündel aussendet. Dieses wird reflektiert oder nicht 50 phasig gespeist. In den Oszillographenbildern 28, 29

reflektiert, je nachdem, ob das Strahlenbündel 1 auf ist der Verlauf der Anodenspannung der beiden Thy-

das Objekt fällt oder nicht. Zu diesem Zweck kann ratrons 26, 27 dargestellt. Die Steuergitter der Thyra-

hinter dem Objekt beispielsweise ein Tripelrückstrahler trons 26, 27 erhalten durch eine Stromquelle 30 eine

angeordnet sein, der das auf ihn auftreffende Licht in negative Vorspannung, so daß die Thyratrons nor-

sich zurückwirft, so daß das Licht auf dem gezeich- 55 malerweise gesperrt sind. Auf die Steuergitter werden

neten Weg zurück auf den Strahlungsempfänger 5 nun über Widerstände 31, 32 die positiven Impulse 23

fällt, solange der Lichtstrahl 1 das Objekt noch nicht gegeben.

erfaßt hat. Die Netzspannung (28, 29) hat 50 Hz. Die Impulse

Eine andere Möglichkeit, auch nichtleuchtende Ob- kommen mit einer Frequenz von 100 Hz. Infolgejekte zu erfassen, besteht darin, daß hinter dem Objekt 60 dessen erhalten die Thyratrons 26, 27 in jeder Halbeine ausgedehnte Lichtquelle, z. B. eine Leuchtstoff- welle einen Impuls 23. Der Impuls reicht aus, um das röhre oder ein Glühstab, angeordnet ist, welche von Thyratron 26, 27 zu zünden, aber natürlich nur, wenn der Empfindlichkeitsachse 1 periodisch abgetastet wird, und solange die Anodenspannung 28, 29 positiv ist. wobei der Empfänger 5 ebenfalls abgeschaltet wird, Da die Thyratrons 26, 27 von dem Transformator 24 sobald die Empfindlichkeitsachse 1 das Objekt erfaßt. 65 gegenphasig gespeist werden, zünden die Thyratrons

Die Schaltung des Meßwertgebers ist als Beispiel in immer abwechselnd. Der erste Impuls 23 zündet das F i g. 2 schematisch dargestellt. Die an den einzelnen Thyratron 26, welches so lange brennt, bis die Anoden-Punkten des Stromkreises auftretenden Signale sind spannung 28 wieder durch Null geht (Oszillographen-

bild 33). Der zweite Impuls 23 zündet entsprechend das Thyratron 27 (vergleiche Oszillographenbild 34). Thyratron 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 Thyratrons 26,27 mehr oder weniger lange. Kommt der Zündimpuls sofort, sobald die Anodenspannung positiv geworden ist, so brennen die Thyratrons praktisch während der ganzen Halbwelle, kommt der Impuls erst kurz bevor die Spannung wieder durch Null geht, so löscht das Thyratron sofort wieder; es brennt praktisch gar nicht. Die Anordnung stellt somit einen phasengesteuerten Zweiwegegleichrichter dar. Die Meßspannung U (F i g. 2) ist somit ein Maß für die Phasenlage der Impulse 23 und damit für die Lage des angepeilten Objektes in dem Gesichtsfeld des Tastkopfes.

Statt zweier gegenphasig gespeister Thyratrons können auch zwei antiparallelgeschaltete Thyratrons vorgesehen werden.

In F i g. 3 ist beispielsweise eine Schaltungsanordnung für die Geschwindigkeitsregelung dargestellt. Mit 44 (F i g. 3) ist ein von den Meßimpulsen gesteuerter phasenempfindlicher Gleichrichter bezeichnet, wie er in F i g. 2 ausführlicher dargestellt ist. Das Bezugszeichen 45 bezeichnet einen Gleichrichter, der von der gleichen Wechselspannung gespeist wird wie der phasenempfindliche Gleichrichter 44 und der eine Bezugsspannung C/_o liefert. Die Bezugsspannung C₀ entspricht einem Sollwert der durch den Gleichrichter 44 gelieferten Meßspannung U.

Im rechten Teil von F i g. 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 Spannungsdifferenz wird ein Stellmotor 52 gespeist, der den Abgriff des Potentiometers 46 verstellt, sobald die Geschwindigkeit des Motors 49 von dem Sollwert und damit die Spannung der Tachometermaschine von der am Potentiometer 51 eingestellten Spannung abweicht.

Durch die Spannungsdifferenz U-U₀ der Gleichrichter kann nun beispielsweise ein Stellmotor 53 gesteuert werden, der das Potentiometer 51 verstellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Vorrichtung zur Synchronisierung der Geschwindigkeit einer mit heißem Walzgut translatorisch mitbewegten Bearbeitungsmaschine mit der Geschwindigkeit des durchlaufenden Walzgutes, bestehend aus einer eine Differenzgeschwindigkeit erfassenden Meßanordnung, deren Ausgangssignal als Steuersignal der Translationsgeschwindigkeit der Bearbeitungsmaschine verwendet ist, d adurch gekennzeichnet, daß an der Bearbeitungsmaschine eine ein auf dem Walzgut befindliches Gesichtsfeld mit engem Blickwinkel periodisch abtastende, photoelektrische Meßanordnung angebracht ist, deren periodische Abtastsignale in ihrer von der Lage des Walzgutes im Gesichtsfeld abhängigen Phasenlage mit der festen Phasenlage eines frequenzgleichen Signals zur Bildung des Steuersignals verglichen sind.