DE1452166C3 - Vorrichtung zur Berichtigung der Abweichung der Arbeitswalzen aus einer vorbestimmten Arbeitslage in einem Walzgerüst - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Berichtigung der Abweichung der Arbeitswalzen aus einer vorbestimmten Arbeitslage in einem Walzgerüst zum Walzen von Blechen, mit Arbeitswalzen geringen Durchmessers und mindestens einer oberen und einer unteren Stützwalze, die in Reibungsberührung mit den Arbeitswalzen stehen und die Arbeitswalzen, ausgehend von einem gegebenen gebogenen oder geraden Zustand, Biegeauslenkungen in der oder gegen die Durchlaufrichtung des Bleches durch das Walzgerüst ausgesetzt sind mit wenigstens je einem antriebsmäßig mit der oberen und unteren Stützwalze verbundenen Elektromotor mit einer Meßeinrichtung zur Feststellung von Größe und Richtung der Biegeauslenkung mit einer mit der Meßeinrichtung verbundenen Einrichtung, die ein Signal erzeugt, welches der Größe und Richtung der Ausbiegung entspricht, sowie einer Fehlersignaleinrichtung, die an die das Signal erzeugende Einrichtung angeschlossen ist und aus diesem Signal ein Fehlersignal ableitet, das der Differenz zwischen der Ist- und der Sollage der Arbeitswalze und der Richtung der Ausbiegung entspricht, wobei an die Fehlersignaleinrichtung eine Regelvorrichtung angeschlossen ist, welche auf das Fehlersignal hin einen der Größe und Richtung des Fehlersignals entsprechenden Strom für die Antriebsmotore zur Einstellung des Drehmomentes eines der Antriebsmotoren relativ zum Drehmoment des anderen Antriebsmotors erzeugt.

Im allgemeinen ist die einzelne Arbeitswalze in einem 5-, 3- oder 4-Walzengerüst die Walze mit dem kleinsten Durchmesser. In einem 5-Walzengerüst gibt es eine obere und eine untere Zwischenwalze mit einem größeren Durchmesser und eine obere und untere Stützwalze, die jeweils wiederum einen größeren Durchmesser als die Zwischenwalzen haben, wobei jede Stützwalze in Reibungseingriff mit der zugehörigen Zwischenwalze steht. Die Arbeitswalze ist in Reibungseingriff mit der einen Zwischenwalze und bildet mit der anderen Zwischenwalze ein Walzkaliber,

durch das das Metall läuft und in dem es in seiner Stärke verringert wird.

In dem 3-Walzengerüst ist die Arbeitswalze im allgemeinen die kleinste Walze. Sie ist zwischen zwei Stützwalzen angeordnet, von denen jede durch einen Elektromotor angetrieben wird.

Die Antriebskraft für die Arbeitswalze ergibt sich aus dem Reibungseingriff mit wenigstens einer Stützwalze oder Zwischenwalze und durch die Anwendung einer vorwärtsgerichteten Zugspannung des Metalls durch einen Aufwickelhaspel oder durch ein anderes Walzgerüst auf der Ausgangsseite des Gerüstes.

In den vergangenen Jahren hat'sich ein ständig wachsender Bedarf an Breitbandmetallen und Blechen entwickelt, insbesondere in den sehr kleinen Stärken von 0,025 mm bis 0,175 mm, mit einem besonderen Wert auf Ebenheit. Obgleich es bekannt ist, daß Arbeitswalzen mit einem kleinen Durchmesser sich sehr schnell in das zu walzende Metall eindrücken, den Walzdruck verringern und Verringerungen in der Stärke des Metalls ergeben, die mit Walzen größeren Durchmessers nicht hergestellt werden können, blieben die Anstrengungen, solche Walzen kleinen Durchmessers zu verwenden, speziell jene, die zu klein sind, um an ihren Stirnseiten angetrieben zu werden (jene mit einem Durchmesser von 2,5 cm bis 10 cm), bisher ohne Erfolg. Dies ergab sich aus der Unmöglichkeit, die Abweichung dieser Walzen in der Ebene des Metallweges durch das Walzgerüst zu steuern, als deren Folge die große Schwierigkeit entstand, ein vorgegebenes Maß von Ebenheit im Metallband oder Blech zu erhalten. Die unkontrollierte Abweichung oder Beugung der Arbeitswalzen mit einem kleinen Durchmesser verursacht übergewalzte Kanten oder Riffeln und/oder übergewalzte Mittelteile oder Buckel im Band. Wenn dies bei kleinen Stärken erfolgt, ist es kostspielig und mühsam, wenn nicht unmöglich, die Buckel und Riffeln zu beseitigen, und es wird ein Band mit Maßabweichungen produziert, das den Vorschriften und Bestellungen nicht genügt.

Die Abweichung kann durch zwei Faktoren verursacht werden. Der erste ist eine Unausgeglichenheit der Kräfte, die auf die kleine Arbeitswalze wirken. Der zweite ist eine Kombination von Kräften, die von dem Schraubenmechanismus des Gerüstes auf die oberste Stützwalze ausgeübt werden, und der Toleranzen in den Lagern und Keilen der Stützwalzen, Zwischenwalzen und der Arbeitswalze. Zuerst sei die Abweichung, die sich aus der Unausgeglichenheit der Kräfte ergibt, die auf die Walzen einwirken, an Hand der Fig. 1 betrachtet, die schematisch ein 5-Walzengerüst zeigt. Das Walzengerüst besitzt eine obere Stützwalze 1 und eine untere Stützwalze 2 mit einer oberen Zwischenwalze 3 und einer unteren Zwischenwalze 4, die dazwischenliegt. Die obere Zwischenwalze ist in Reibungseingriff mit der oberen Stützwalze, und die untere Zwischenwalze ist in Reibungseingriff mit der unteren Stützwalze, wobei die Stützwalzen durch nicht dargestellte Elektromotoren angetrieben werden. Es können aber auch die Zwischenwalzen angetrieben werden. Zwischen den beiden Zwischenwalzen steht eine Arbeitswalze 5 mit einem kleinen Durchmesser in Reibungseingriff mit der unteren Zwischenwalze 4. Sie bildet ein Walzkaliber mit der oberen Zwischenwalze 3. Durch das Walzkaliber erstreckt sich ein Metallband 6.

Eine Kombination von zwei resultierenden Kräften dreht die Arbeitswalze 5. Die erste resultierende Kraft wirkt auf die Oberseite der Walze. Sie umfaßt einen Teil der Bandspannung T_d und eine Tangentialkraft F₁, die von der oberen Stützwalze 1 erzeugt wird, welche auf die obere Zwischenwälze 3 einwirkt und sich durch das Band bis auf die Oberseite der Arbeitswalze 5 überträgt. Die Summe dieser beiden Kräfte hat die Neigung, die Walze 5 auf die Ausgangsseite des Walzengerüstes zu bewegen, wie durch den Pfeil 7 angedeutet ist.

Die zweite resultierende Kraft wirkt auf die Unterseite der Arbeitswalze 5. Sie besteht aus einer Tangentialkraft F₂, die durch die Drehung der unteren Stützwalze 2 in Reibungseingriff mit der Zwischenwalze 4 erzeugt wird. Die andere Komponente dieser

»5 zweiten resultierenden Kraft ist die Eingangszugspannung T_e, die zusammen mit der Tangentialkraft F₂ so wirkt, daß die Arbeitswalze 5 auf die Eingangsseite des Walzengerüstes bewegt wird, wie durch den Pfeil 8 angedeutet ist. Infolgedessen muß für den Gleichge-

^ao wichtszustand, der einer seitlichen Nullabweichung und dem Nullwert der Lagerbelastung der Walzen entspricht, die folgende Gleichung gelten:

(T_e + F₂) = (T_d + F₁) '

»5 Der zweite Faktor, der die Abweichung verursacht, ergibt sich aus einer Kombination der Kräfte, die durch die Betätigung eines Schraubenmechanismus (Anstellmechanismus) entstehen, und durch Toleranzen in den Walzenlagern und Keilen. Falls der Schraubenmechanismus die obere Stützwalze und die obere Zwischenwalze absenkt, um ein gegebenes Walzkaliber und damit eine bestimmte Verringerung zu erhalten, übt der Schraubenmechanismus eine Kraft auf die Walzen aus. Diese Kraft verursacht zusammen mit den Toleranzen zwischen den Walzenstirnseiten, den Lagern und/oder den Stellkeilen und Toleranzen im Walzengerüst, daß die Arbeitswalze in Richtung mit oder entgegengesetzt zu dem Weg des Walzgutes durch das Walzengerüst ausgelenkt wird. Solche Auslenkung ergibt sich wegen des kleinen Raumes zwischen den Lagern und der Walzenstirnseite und zwischen den Stellkeilen und dem Walzgerüstgehäuse. Auf diese Weise können sich die Walzenstirnseiten und/oder Stellkeile um einen geringen Betrag seitwärts bewegen, wenn sie der Schraubenkraft ausgesetzt sind.

Die Kontrolle über die Abweichung der kleinen Arbeitswalze, um eine gewünschte Form oder Dicke des Walzgutes zu erhalten, wird ferner durch einen Wärmestau in den Walzen kompliziert, insbesondere während anhaltender Walzperioden. Dieser Wärmestau kann nicht vollständig durch flüssige Kühlmittel abgeführt werden und bewirkt im allgemeinen eine Ausdehnung oder ein Anschwellen, das »Krone« genannt wird, in einem Mittelbereich der kleinen Walze. Falls die »Krone« vorhanden ist, ergibt sich ein Überwalzen des Mittelteiles des Bandes, wodurch ein Ausgleich in der Lage der kleinen Walze im Walzkaliber erforderlich ist, um die Auswirkung auf die Form des Streifens zu eliminieren oder wenigstens zu verringern. Mithin ergibt die Regelung der Abweichung der einzigen Arbeitswalze mit kleinem Durchmesser viele Probleme, die schwere Anforderungen an ein Regelsystem dafür stellen.

Die volle Anerkennung der Vorteile, die sich aus der Verwendung einer einzigen Arbeitswalze mit kleinem Durchmesser ergeben, ist ferner durch die Unmöglichkeit beeinträchtigt worden, sehr schnell eine

5 6

Korrektur oder einen Ausgleich für die Abweichung nal sind und mit deren Richtung verknüpft sind. Als zu schaffen, um die Walze in eine gegebene Stellung nächstes werden die Ströme einzeln und zusammen des Walzkalibers zurückzuführen oder in einer sol- dazu verwendet, um einen geregelten Ankerstrom zu chen festzuhalten. Da das Metall das Walzgerüst mit erhalten, der auf die Anker der Motoren gegeben einer Geschwindigkeit von ungefähr 150 bis 1800 5 wird, um die Arbeitswalze in im wesentlichen der vorm/Min, durchläuft, kann eine beträchtliche Mengen gegebenen Stellung zu halten. Der Gleichstrom ervon fehlerhaft gewalztem Band entstehen, selbst wenn zeugt dabei den Hauptteil des Ankerstromes, und er nur ein zwei- bis viersekündiger Zeitraum verstreicht, erfordert ein längeres Zeitintervall, um die Änderung bevor die Arbeitswalze in ihre Lage zurückkehrt. Die im Ankerstrom zu erreichen, als der Impulsstrom.
Herstellung von fehlerhaft gewalztem Material ist un- 10 Das Signal wird vorzugsweise so erzeugt, daß es erwünscht, da es entweder aus der Spule ausgeschnit- auf die Geschwindigkeit der Abweichung bezogen ist, ten werden muß oder die Spule einem anderen Güte- und der Gleichstrom und die Impulsströme werden grad zugeordnet werden muß, wodurch sich die so hervorgebracht, daß wenigstens einer der Ge-Kosten der Herstellung vergrößern. schwindigkeit der Abweichung zugeordnet ist. Auf

Die britische Patentschrift 884 737 schlägt hierzu 15 diese Weise wird eine bessere und genauere Regelung eine Regelung mit Hilfsfeldwicklungen vor, die die der Abweichung erhalten.

Gesamtfeldstärke des Hauptgenerators anheben oder Die Erfindung als Einrichtung zur Konstanthaltung

senken, damit die Ausgangsspannung des Läufers des der Abweichung einer Arbeitswalze mit kleinem Hauptgenerators anheben bzw. senken und so eine Durchmesser in einer gegebenen Stellung umfaßt ein entsprechende Änderung des Ausgangsstromes des ao Meßglied zum Messen der Abweichung nach Betrag Hauptgenerators bewirken. Eine derartige Regelung und Richtung. Dieses Meßglied ist gegenüber der hat den Nachteil, zu langsam zu sein. Oberfläche der Walze angeordnet, so daß die Abwei-

Demgegenüber ist es die Aufgabe der vorliegenden chung auf das Meßglied zu und von ihm we,g erfolgt. Erfindung, eine Vorrichtung der eingangs genannten Mit dem Meßglied ist ein Signalgenerator verbunden, Art zu schaffen, die schneller anspricht und somit Ab- »5 der aus der Abweichung ein Signal erzeugt, das in weichungen der Arbeitswalzen aus einer vorbestimm- Größe dem Betrag der Abweichung proportional ist ten Arbeitslage schneller ausregelt. und die gleiche Richtung wie diese aufweist. An diesen

Diese Aufgabe wird dadurch gelöst, daß der dem Signalgenerator ist ein Gerät gekoppelt, das aus dem Fehlersignal entsprechende Strom direkt an die Lau- Signal einen ersten und einen zweiten Teil ableitet, fer der Antriebsmotoren gegeben wird. Durch diese 3° von denen jeder der Größe nach proportional und Lösung läßt sich ein um mindestens eine Größenord- gleichgerichtet zu der Abweichung ist. Mit diesem nung bessere Ansprechzeit erreichen. Gerät ist ein langsam wirkender Regelkreis verbun-

Die Unteransprüche kennzeichnen vorteilhafte den, der den ersten Teil des Signals erhält und aus Ausgestaltungen der Erfindung nach dem Hauptan- diesem einen umkehrbaren, im wesentlichen stetigen spruch. 35 Strom erzeugt. Dieser wird auf ein Glied gegeben, das

Die Erfindung gestattet die volle Ausnutzung der einen geregelten Ankerstrom liefert. Ein schnell wir-Vorteile von Arbeitswalzen mit einem kleinen Durch- kender Regelkreis ist ebenfalls mit dem Gerät vermesser, indem die Abweichung der Walze in einer ge- bunden, um von diesem den zweiten Teil des Signals gebenen Stellung konstantgehalten wird. Ferner er- zu erhalten und aus diesem umkehrbare Stromimpulse möglicht sie eine wesentlich schnellere Korrektur für 4° zu erzeugen und diese dem Glied zum Erzeugen des Änderungen der Abweichungen aus einer gegebenen Ankerstromes zuzuführen. Dieses Glied ist mit den Lage. Insbesondere umfaßt die Erfindung das Kon- Ankern der Elektromotoren gekoppelt, die die Stützstanthalten der Abweichung einer Arbeitswalze mit walzen für die Arbeitswalze mit kleinem Durchmesser kleinem Durchmesser in einer gegebenen Lage des antreiben. Es ergibt Änderungen der den Antriebs-Walzkalibers eines Walzgerüstes, das wenigstens eine 45 walzen zugeführten Drehmomente, um die Arbeitsobere und wenigstens eine untere Stützwalze für die walzenabweichung bei einem gegebenen Wert zu er-Arbeitswalze aufweist. Jede der Stützwalzen hat einen halten. Vorzugsweise umfaßt das Gerät zum Teilen Durchmesser, der größer ist als der der Arbeitswalze, der Signale ein Geschwindigkeitsglied, um wenigstens und die Längsachsen von Arbeits- und Stützwalzen einem der ersten und zweiten Signalteile eine Charakliegen im wesentlichen in der gleichen vertikalen 50 teristik zu vermitteln, die mit der Geschwindigkeit der Ebene. Die Arbeitswalze und eine der oberen und Abweichung verknüpft ist.

unteren Stützwalzen bilden ein Walzkaliber, durch das Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung

das Metall in seiner Stärke verringert wird. Die andere durch ein Ausführungsbeispiel beschrieben.
Stützwalze ist in Reibungseingriff mit der Arbeits- Dabei zeigt

walze. Wenigstens ein Elektromotor ist zum Antrei- 55 Fig. 1 eine schematische Darstellung der Walzen ben der oberen Stützwalze sowie wenigstens ein zwei- eines 5-Walzengerüstes,

ter Elektromotor zum Antreiben der unteren Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Meßgliedes

Stützwalze vorgesehen. Die Konstanthaltung der Ab- zum Feststellen der Abweichung der einzigen Arweichung ergibt sich dadurch, daß der Betrag und die beitswalze in einem 5-Walzengerüst,
Richtung der Abweichung der Arbeitswalze gemessen 60 Fig. 3 ein schematisches Schaltbild. Es zeigt die wird. Aus dem Meßergebnis wird ein Signal erzeugt, Anwendung der Erfindung bei einem Zweifach-5-das proportional dem Betrag der Abweichung und mit Walzen-Tandemgerüst,

deren Richtung verknüpft ist. Dann wird von dem Si- Fig. 4 ist ein Blockschaltbild des Signalgenerators

gnal ein im wesentlichen stetiger Strom (Gleichstrom) zum Erzeugen des Signals, das zum Konstanthalten erzeugt, der in der Amplitude proportional der Ab- 65 der Abweichung der Walze in einer' gegebenen Lage lenkung und an die Richtung der Ablenkung geknüpft verwendet wird,

ist. Ferner werden Impulse kurzer Dauer erzeugt, die Fig. 5 ist ein schematisches Schaltbild für eine

ebenfalls in der Amplitude der Ablenkung proportio- Ausführungsform eines langsam wirkenden Regel-

kreises und eines schnell wirkenden Regelkreises, der das Signal empfängt und aus diesem einen umkehrbaren Gleichstrom in Gegentaktschaltung und einen umkehrbaren Impulsstrom in Gegentaktschaltung erzeugt, um den zur Regelung dienenden Mit- oder Gegenankerstrom hervorzubringen,

Fig. 6 ist ein schematisches Schaltbild, das eine erste Abwandlung der Ausführungsform nach F i g. 5 zeigt,

Fig. 7 ist ein schematisches Schaltbild einer zweiten Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5,

Fig. 8 ist ein schematisches Schaltbild eines zweiten schnell wirkenden Regelsystems für die Ausführungsform der Fig. 5,

F i g. 9 ist ein schematisches Schaltbild eines dritten schnell wirkenden Regelsystems für die Ausführungsform der Fig. 5, und

Fig. 10 ist ein schematisches Schaltbild einer dritten Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5.

Die Fig. 1 und 2 lassen erkennen, daß das 5-Walzengerüst nach F i g. 1 ein Meßglied 9 zum Messen der Abweichung der einzigen Arbeitswalze 5 mit kleinem Durchmesser in einem Walzkaliber trägt, das von der oberen Zwischenwalze 3 und der Arbeitswalze selbst gebildet wird. Wie dargestellt, wird die untere Stützwalze 2 von zwei Motoren 10 und 11 angetrieben, die in Tandem geschaltet sind. Der Motor 10 ist in F i g. 2 dargestellt. Die obere Stützwalze wird von zwei Motoren 12 und 13 angetrieben, die ebenfalls in Tandem geschaltet sind. Die obere Zwischenwalze 3 steht in Reibungseingriff mit der oberen Stützwalze 1, die untere Zwischenwalze 4 in Reibungseingriff mit der unteren Stützwalze 2^Qbgleich hier der Walzenantrieb als den Stützwalzen zugeordnet dargestellt ist, kann er als Alternative auch den Zwischenwalzen zugeordnet sein, von denen eine gleichzeitig als Stützwalze für die Arbeitswalze 5 wirkt.

Mit dem Meßglied 9 ist ein Signalgenerator 14 verbunden, der ein Signal erzeugt, das proportional und in der Richtung gleich der Abweichung ist. Dieses Signal gelangt zu einem Gegentaktverstärker 15, von dem ein erster Anteil zu einem Gegentaktverstärker 16 weitergeleitet wird, dessen Ausgangsgröße auf einen langsam wirkenden Teil 17 der Regelvorrichtung wirkt. Ein zweiter Anteil gelangt zu einem Vorspannungs- und Auslösegenerator 18, dessen Ausgangsgröße auf einen schnell wirkenden Teil 19 der Regelvorrichtung übertragen wird. Der langsam wirkende Regelkreis erzeugt einen umkehrbaren Gleichstrom in Gegentaktschaltung, der schnell wirkende Regelkreis eine umkehrbare Wechselgröße mit Stromimpulsen kurzer Dauer. Diese beiden Ströme werden auf einen mit- oder gegenarbeitenden Erregergenerator 20 gegeben, dessen Ausgangsgröße den Ankern der Motoren zugeführt wird, die die Stützwalzen 1 und 2 antreiben. Durch zusätzliches Erregen der Anker der einen Antriebsmotorkombination und Aberregen der Anker der anderen Antriebsmotorkombination ergibt sich ein Wechsel im Betrag des Drehmomentes, das der Arbeitswalze 5 zugeführt wird. Dadurch wird diese in einer gegebenen Lage im Walzgang festgehalten oder in eine solche zurückgeführt.

Nach Fig. 2 führen Düsen 21 und 21a an Leitungen 22 und 22a von einer Druckmittelquelle zu beiden Seiten der Arbeitswalze 5. Die Düsen liegen im wesentlichen gegenüber der Oberfläche 24 der Arbeitswalze 5, fluchten im wesentlichen mit der Mittellinie der Walze und liegen annähernd in der Mitte zwischen den Enden der Oberfläche 24, so daß die Abweichung der Arbeitswalze 5 in Richtung mit oder entgegengesetzt zum Band, das durch die Walzen verläuft, in Richtungzur einen und gleichzeitig weg von der anderen Düse führt. Sicherheitsstangen 25 und 25a tragen die Düsen und halten sie in ihrer Stellung gegenüber der Walzenoberfläche fest.

Diese Düsen bilden zwischen ihren Enden und der Walzenoberfläche die Spalte 26 und 26a, so daß die

ίο Abweichung der Arbeitswalze 5 eine Änderung des Druckes in dem Druckmittel in den Leitungen hervorruft. Die Breite des Spaltes zwischen der Düse und der Walzenoberfläche beträgt vorzugsweise zwischen 0,125 mm und etwa 1,25 mm, wenn die Arbeitswalze und die zugehörigen Zwischenwalzen und Stützwalzen axial fluchten, wie in Fig. 1 dargestellt ist.

Innerhalb des Bereiches der Abweichung der Arbeitswalze 5 ergibt das Auftreffen der Ströme des Druckmediums - beispielsweise Druckluft - auf die Walzenoberfläche einen Staudruck in den Leitungen 22 und 22a, der sinkt, wenn die Walze sich von der einen Düse weg bewegt, so daß der Spalt sich vergrößert, aber steigt, wenn die Abweichung auf die Düse zu gerichtet ist, so daß der Spalt sich verkleinert. Wenn die Walzen 5, 1, 2, 3 und 4 axial fluchten, erzeugt das Auftreffen der zwei Strahlen auf die Walzenoberfläche den gleichen Staudruck in den Leitungen 22 und 22a. Änderungen des Druckes in den Leitungen werden dazu verwendet, die Abweichung der Walze

zu messen; die Größen der Änderungen sind proportional dem Abweichungsbetrag, während die Richtung der Änderung von einer Vergrößerung oder Verkleinerung des Druckes abhängt.

Um Änderungen des Druckmitteldruckes in den Leitungen in ein Signal zum Steuern des Walzwerkes umzusetzen, sind die Leitungen an einen Signalgenerator 14 aus einem Meßwertumformer 27 und einem linear veränderlichen Differentialtransformator 28 angeschlossen, dessen Ausgangsgröße auf einen Verstärker 29 gegeben wird. Der Meßwertumformer 27 enthält eine Membran 30 in einem mit einer Kappe 35 versehenen Gehäuse 31, in dem sie zwei gasdichte Kammern 32 und 33 bildet. An die Kammer 32 ist die Leitung 22 und an die Kammer 33 die Leitung 22a angeschlossen. Die beiden Federn 36 und 40 halten die Membran in ihrer neutralen Mittellage. Wenn die Arbeitswalze 5 in eine Richtung des Walzgutes ausweicht, die durch den Pfeil 37 angedeutet ist, steigt der Druck in der Kammer 32 und der in der Kammer 33 nimmt ab; dadurch bewegt sich die Membran 30 nach oben. Wenn dagegen die Arbeitswalze 5 in der umgekehrten Richtung in bezug auf den Weg des Walzgutes ausgelenkt wird, verringert sich der Druck in der Kammer 32 und der in der Kammer 33 steigt; die Membran wird also nach unten bewegt. Die beiden Federn 36 und 40 führen die Membran in die neutrale Stellung zurück, wenn die Druckdifferenz zwischen den beiden Kammern 32 und 33 beseitigt ist.

Die Bewegung der Membran 30 erregt über die nichtmagnetische Stange 38, die einen magnetischen Kern 39 trägt, den Differentialtransformator 28 mit einer Primärspule 41 und zwei Sekundärspulen 42 und 43 in einem Hohlzylinder 44 aus nichtmagnetischem Material. Eine Erregung der Primärspule durch eine Enegiequelle 75, vorzugsweise mit einer Frequenz von 1 kHz oder mehr, erzeugt eine Spannung in den beiden Sekundärspulen im Verhältnis zu der magnetischen Kopplung zwischen der Primärspule und den Sekun-

509 509/121

därspulen über den magnetischen Kern 39, der einen Pfad für eine magnetische Verkettung der Spulen schafft. Nimmt der magnetische Kern seine neutrale bzw. Mittellage zwischen der Primärspule und den Sekundärspulen in Übereinstimmung mit der neutralen Lage der Membran ein, sind die in den Sekundärwicklungen induzierten Spannungen auf Grund der Symmetrie der räumlichen Anordnung gleich. Die beiden Sekundärspulen sind entgegengesetzt in Reihe geschaltet, so daß die beiden Spannungen im Sekundärkreis gegenphasig sind. Dadurch ist die Gesamtausgangsgröße des Transformators die Differenz zwischen diesen beiden Spannungen und gleich Null, wenn der magnetische Kern seine neutrale Stellung einnimmt. Wenn dagegen der magnetische Kern in ¹S Abhängigkeit von Bewegungen der Membran infolge der Walzenabweichung nach oben oder unten bewegt wird, ergibt sich eine Gesamtausgangsspannung größer als Null, die dem Betrag der Bewegung des Kernes linear proportional ist und zugleich die Richtung der Walzenabweichung angibt. Eine Bewegung des Kernes in entgegengesetzter Richtung über diese neutrale Stellung hinaus ergibt einen gleichen Spannungsanstieg in der Spule 43 und eine Spannungsverringerung in der Spule 42; jedoch ist die Phase der Ausgangs- ^a5 spannung um 180° gedreht. Diese Änderung der Phasenlage um 180° stellt die Richtung der Walzenabweichung dar. Die Größe der Spannung ist das Signal, das verwendet wird, um die Lage der Arbeitswalze 5 im Walzkaliber zu regeln.

Anstatt des oben beschriebenen Meßgliedes lassen sich auch andere hydraulische, pneumatische bzw. allgemein druckmittelbetätigte oder auch rein elektrische, d. h. z. B. induktive Meßwandler einsetzen, die die Auslenkung der Arbeitswalze in ein Signal verwandeln, das der Abweichung größen- und richtungsmäßig proportional ist, und außerdem eine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen. Hierbei sollen Auslenkungen einer Größenordnung von bereits 0,025 mm erfaßbar sein. Im Falle pneumatischer oder hydraulischer Meßumformer darf dabei ihre Funktion und Empfindlichkeit nicht durch ein flüssiges Kühlmittel im Walzenstuhl beeinträchtigt werden.

Wie F i g. 4 zeigt, ist der linear veränderliche Transformator 28 an einen Oszillator 74 angeschlossen, der eine Wechselspannung hoher Frequenz liefert. Das Ausgangssignal dieses linear veränderlichen Differenztransformators wird auf einen Verstärker 29 gegeben, wo es verstärkt wird, und zu einem Phasendetektor 76 weitergeführt. Dieser Detektor richtet das der Walzenstellung entsprechende Wechselstromsignal gleich und schafft eine Gleichspannung proportional der Abweichung der Walze von ihrer vorgegebenen Lage im Walzkaliber, wobei die Polarität die Richtung der Abweichung anzeigt.

Ein Walzenstellungsvorwähler 77 erzeugt eine einstellbare Sollwertgleichspannung, so daß die Lage, in der die Walze festgehalten wird, von dem Bedienungspersonal der Walze vorgewählt werden kann. Diese Sollwertgleichspannung wird zusammen mit der Ausgangsgröße des Phasendetektors auf einen Differenzverstärker 78 gegeben, der ein Ausgangsspannungssignal proportional der Differenz zwischen der tatsächlichen Walzenstellung und der gewünschten Stellung abgibt, die mit dem Vorwähler 77 vorgegeben wurde. Das Ausgangsspannungssignal für den Verstärker 78 ist der Größe nach proportional dem Betrag der Abweichung und seine Richtung entspricht der Richtung der Abweichung.

Der Gegentaktverstärker 15 erhält das Gleichspannungssignal von dem Differenzverstärker 78 und sorgt für eine ausreichende Leistung, um zwei getrennte Gegentaktkreise zu speisen, die Anteile des Ausgangssignals des Verstärkers 78 für den schnell wirkenden Teil 19 und den langsam wirkenden Teil 17 der Regelvorrichtung liefern. Ein erster Teil der Ausgangsgröße dieses Gegentaktverstärkers 15 wird auf einen getrennten Gegentaktkreis 79 übertragen, der eine Einrichtung 80 und einen Dämpfer 81 umfaßt, die mit einem Frequenzkompensationsnetzwerk 82 und einem zweiten Dämpfer 83 parallel geschaltet sind. Dieser erste Teil hat wie die Ausgangsspannung des Verstärkers 78 eine Amplitude entsprechend dem Betrag der Abweichung; seine Richtung entspricht der der Abweichung. Die Einrichtung 80 ist ein Differenzierkreis, der ein Ausgangssignal proportional der Geschwindigkeit der Abweichung liefert.

Das Frequenzkompensationsnetzwerk 82 bestimmt die höherfrequente Phasenlage des Kreises und den Amplitudengang von Rückführungskreisen, die später beschrieben werden.

Die Dämpfer 81 und 83 bestimmen den Verstärkungsfaktor der Rückführungsschleifen und die Größe der Dämpfung.

Die Ausgangsgröße dieser Parallelkreise wird auf einen Summierer 84 gegeben, der das Abweichungssignal für die Walze von dem Kompensationsnetzwerk 82 und das Geschwindigkeitssignal der Einrichtung 80 in der richtigen Phasenlage kombiniert, um ein Ausgangssignal hervorzubringen. Dieses Signal wird über den Gegentaktverstärker 16 auf den langsamen Teil 17 der Regelvorrichtung gegeben, der mit den beiden Feldspulen 85 und 86 eines rotierenden Verstärkers 87 (Fig. 5), einen Stromkreis bildet.

Ein zweiter Teil der Ausgangsgröße des Gegentaktverstärkers 15 wird auf einen zweiten getrennten Gegentaktkreis 88 gegeben, der mit dem Kreis 79 identisch ist und die Einrichtung 80, das Frequenzkompensationsnetzwerk 82, die beiden Dämpfer 81 und 83 und den Summierkreis 84 aufweist. Das vom Kreis 88 erhaltene Ausgangssignal wird auf den Vorspannungs- und Triggergenerator 18 gegeben. Dieser arbeitet auf Thyratrons im schnell wirkenden Teil 19 der Regelvorrichtung.

Die Bezugsspannung, die von dem Walzenstellungsvorwähler 77 erzeugt wird, wird sorgfältig geregelt, damit sie nicht mit der Netzspannung oder bei Belastungs- oder Temperaturwechseln schwankt. Diese Sollwertspannung wird von einem geeichten Walzenstellungspotentiometer erhalten, das in dem Walzwerk angeordnet und für den Bedienungsmann bequem einzustellen ist, um eine gewünschte Lage vorzuwählen. Die Sollwertspannung dient dann zum Vorwählen des erforderlichen Bezugspegels der geregelten Größe, die eine Stromdifferenz entsprechend den Drehmomentdifferenzen in den Walzwer.kmotorenankern ist.

. Die vorgegebene Stellung, auf die in dieser Anmeldung Bezug genommen wird, umfaßt einen kleinen Bewegungsbereich von beispielsweise 0,025 mm und bei breiten Walzwerken ± 0,0625 mm. Innerhalb dieses schmalen Bewegungsbereiches erhält man eine Regelung der Abweichung der Walze, so daß die Abweichung nach keiner Seite eine gegebene Linie überschreitet, die im wesentlichen parallel zur Längsachse der Walze plus-minus der vorstehend angegebenen

Bereiche liegt.

Um eine sehr schnelle und genaue Regelung der Abweichung der Walze zu erhalten, ist es unerläßlich, daß die angetriebenen Walzen getrennte Motoren haben, um eine Änderung im Verhältnis der Drehmomentanteile zwischen den beiden Walzenantrieben zu ermöglichen, ohne den Gesamtbetrag des Drehmomentes zu beeinflussen, das den Walzen selbst zugeführt wird, und ohne den Ausgangsstrom des Hauptgenerators zu beeinflussen. Ein derartiger Walzwerk- *° antrieb erreicht im Zusammenwirken mit der Regelung eine Korrektur der Walzenabweichung in Zeitintervallen von beispielsweise 4 bis 17 oder 20 ms.

Wie in Fig. 5 dargestellt, wird ein Hauptgenerator 89 von einem Wechselstrommotor 90 angetrieben. *5 Der Hauptgenerator ist an die Antriebsmotoren 10, 11,12 und 13 angeschlossen, von denen die Motoren 12 und 13 die obere Stützwalze 1 antreiben und parallel geschaltet sind und die Motoren 10 und 11 die untere Stützwalze 2 antreiben und ebenfalls parallel »° geschaltet sind. Der Motor 10 liegt elektrisch mit dem Motor 12 in Reihe, der Motor 11 mit dem Motor 13.

Parallel zu den neutralen Punkten 91 und 92 der Leitung 93 der Walzwerkmotorenspeisekreise liegt der Erregergenerator 20, der von einem geeigneten »5 Wechselstrommotor 94 angetrieben wird.

Der Erregergenerator besitzt ein Hauptfeld 95, das an den rotierenden Verstärker 87 des langsam wirkenden Teils 17 der Regelvorrichtung angeschlossen ist, und ein schnell wirkendes Feld 96 im schnell wirkenden Teil 19 der Regelvorrichtung. Das schnell wirkende Feld ist eine Spule mit verhältnismäßig wenigen Windungen starken Drahtes für eine Einspeisung aus zwei in Reihe "geschalteten Brückengleichrichterschaltungen 97 und 98, so daß die Ausgangsgröße der beiden Brücken einen Feldfluß ergibt, der sich zu dem Fluß des Hauptfeldes 95 addiert oder von diesem abzieht. Andererseits besitzt das Hauptfeld 95 eine Wicklung verhältnismäßig hoher Impedanz mit mehr Windungen pro Spule und einem Draht kleinen Querschnittes.

Da der Erregergenerator sehr schnell Änderungen seines Feldflusses erfährt, ist sein Eisenrahmen vorzugsweise aus elektrisch hochwertigem Eisen lamelliert, um eine schnelle Wirkung und geringe Hysterese und Wirbelstromverluste zu erhalten.

Durch das Hinzufügen zu bzw. Abziehen von dem Feldfluß des Hauptfeldes 95 des Errregergenerators 20, durch die Wirkung der schnell und langsam wirkenden Teile 17, 19 der Regelvorrichtung, wird ein steiler Anstieg oder Abfall der induzierten Spannung des Ankers 99 des Generators 20 und damit ein entsprechend steiler Anstieg oder Abfall des ausgehenden Ankerstromes bewirkt. Infolgedessen fließt der Ankerstrom des Generators 20 in beiden Richtungen in der Leitung 93, wie durch Pfeile 100 und 101 (Fig. 5) angedeutet ist, und vergrößert den Ankerstrom in den oberen Antriebsmotoren in der Richtung 100, während gleichzeitig der Ankerstrom in den unteren Antriebsmotoren verringert wird. Dies ergibt eine Änderung in der Verteilung des Drehmomentes, das den beiden Antriebswalzen zugeführt wird. Natürlich hat der Fluß des Ankerstromes des Erregergenerators in Richtung der Pfeile 101 den entgegengesetzten Effekt, da er den Ankerstrom im unteren Walzenantrieb verstärkt und den im oberen Walzenantrieb verringert. Mithin ist der gesamte Betrag des Drehmomentes, das den angetriebenen Walzen zugeführt wird, im wesentlichen der gleiche. Es ändern sich jedoch die Drehmomentanteile, die der einen Walze in bezug auf die andere zugeführt werden. Dadurch wird eine Korrektur der Abweichung zur Konstanthaltung der Walze in ihrer gegebenen Lage erreicht. Die Änderung der Felder 95 und 96 des Erregergenerators 20 mit einer höheren als der normalen Feldspeisespannung durch den langsam wirkenden Teil 17 und den schnell wirkenden Teil 19 der Regelvorrichtung ergibt ein schnelles Ansprechen für den Generator 20. Außerdem verringert ein äußerer Widerstand 102 in Reihe mit dem Generatoranker 99 die Zeitkonstante des geregelten Leistungskreises, der die

Motoren 10, 11, 12 und 13 einschließt, weil das —

Verhältnis verringert wird. Die Verwendung dieses Widerstandes ist jedoch nicht unbedingt notwendig.

Betrachtet man den langsam wirkenden Teil 17 der Regelvorrichtung, so wird der rotierende Verstärker 87 durch den Wechselstrommotor 94a angetrieben. Er hat zwei symmetrische Feldspulen 85 und 86 mit hoher Impedanz, die an den Verstärker 16 angeschlossen sind. Die Verbindung des einen Feldes ist in bezug auf die des anderen umgekehrt, so daß für den Fall, daß beide die gleiche Ausgangsgleichgröße vom Verstärker 16 erhalten, das resultierende magnetische Feld Null ist, da sich beide gegenseitig aufheben.

Der Verstärker 16 umfaßt Stromkreise, die seine zeitabhängigen Größen, wie z. B. Verstärkungsfaktor, Rückführung, Vorspannung und einstellbare Zeitkonstanten, beeinflussen. Zusätzlich besitzt er zwei Ausgangskreise in Gegentaktschaltung, die die Gegentaktsignale vom Summierer 84 erhalten. Im Falle eines Nullsignals ergibt der Verstärker gleiche Wechselausgangsgrößen in beiden Ausgangskreisen, wobei die Spannung negativ ist, wenn Siliziumtransistoren verwendet werden, und positiv bei der Verwendung von Germaniumtransistoren. Wenn die Gegentaktsignale von dem Summierer 84 im Verstärker 16 empfangen werden, wird die eine Ausgangsspannung um einen Betrag erhöht, um den die andere Ausgangsspannung erniedrigt wird, ohne daß sich jedoch eine Änderung der Polarität ergibt. Welcher der beiden Ausgangskreise in seiner Spannung erhöht wird, hängt von der Richtung der Abweichung der Arbeitswalze 5 ab, und der Betrag der Erhöhung oder Verringerung ist eine Funktion des Betrages der Abweichung der Walze.

Die Anwendung dieser Ausgangsgleichspannung des Verstärkers 16 bringt eine der Feldspulen 85, 86 auf einen höheren Erregungszustand, während die andere Spule schwächer erregt wird, so daß sich eine Gesamtamperewindungszahl in der einen oder anderen Richtung ergibt, die eine Spannung in dem Anker des rotierenden Verstärkers 87 erzeugt. Die Pfeile 103 und 104 deuten die Richtung der Spannung an, die in dem Anker 105 des rotierenden Verstärkers 87 durch die Feldspulen 85, 86 erzeugt wird. Infolgedessen liefert der Anker 105 des rotierenden Verstärkers 87 einen veränderlichen und gerichteten Erregerstrom für das Hauptfeld 95 des Erregergenerators 20. Dieser Strom muß eine umkehrbare Polarität haben, um die Arbeitswalze 5 in ihrer gegebenen Lage festzuhalten.

Eine Gegenkopplung für den Anker 105 des rotierenden Verstärkers 87 umfaßt ein Differentialfeld 106, das parallel zum Anker 105 liegt, and ein Netzwerk aus gegeneinandergeschalteten Zenerdioden

107 und 108. Diese negative Rückführung verbessert das Einschwingverhalten und die Stabilität des rotierenden Verstärkers 87 und verringert seine Restspannung. Außerdem dient sie als Spannungsbegrenzung für die Ausgangsgröße des rotierenden Verstärkers 87, indem sie einen Anpassungswiderstand 109 in dem Differentialfeldkreis des rotierenden Verstärkers 87 durch die gegeneinandergeschalteten Zenerdioden bei einer geeigneten Spannung kurzschließt.

Ein Mitkopplungskreis 110 koppelt die Ausgangsspannung des Erregergenerators 20 mit dem rotierenden Verstärker 87 über ein Feld 111, das so eingestellt ist, daß die Ausgangsgröße des rotierenden Verstärkers und daraufhin die Ausgangsspannung des Erregergenerators bei einem bestimmten Pegel gehalten wird, auf das die Steuerfelder des rotierenden Verstärkers beim Empfang eines Signals gesteuert wurden. Zusätzlich hält die Mitkopplungsleitung die Erregerspannung auf dem für ein Nullsignal vorgesehenen Wert, so daß sie im wesentlichen die gleiche Wirkung hat wie ein von einem Servomotor betätigtes Potentiometer. Falls ein Korrektursignal vorliegt, wird der langsam wirkende Teil 17 der Regelvorrichtung schnell wirksam, um die Walzenantriebsmotoren so zu betätigen, daß die Regelabweichung beseitigt wird. Der langsam wirkende Teil wird in diesem Korrekturzustand gehalten, so daß keine weitere Wirkung des rotierenden Verstärkers zustande kommt, bis ein neues Korrektursignal empfangen wird. Wäre dies nicht der Fall, würde ein stetiges Signal für den Betrieb des rotierenden Verstärkers benötigt werden.

Beim tatsächlichen Betrieb des Walzwerkes werden die Korrektursignale in sehr schneller Folge empfangen, wodurch im allgemeinen ein sehr geringer Pegel der ± Ausgangsgröße des Antriebsverstärkers 16 vorliegt, wenn die Walze von der gegebenen Stellung in irgendeiner Richtung abweicht.

Unter Bezug auf den schnell wirkenden Teil 19 der Regelvorrichtung ist zu sehen, daß dieses zwei Paare in Gegentaktschaltung angeordneter Thyratronröhren 112 und 113 sowie 114 und 115 umfaßt. Die Ausgangsgröße der Thyratrone 112 und 113 wird auf die Primärwicklung 116 eines ersten Transformators 117 und die Ausgangsgröße der Röhren 114 und 115 auf die Primärwicklung 118 eines zweiten Transformators 119 gegeben. An die Gitter 120 jeder Thyratronröhre ist der Triggergenerator 121 und an deren Glühkathode die Vorspannungsquelle 122 der Kombination 18 gelegt. Dadurch ergibt sich bei einem Empfang eines Signals des Triggergenerators, daß eines der beiden Paare Thyratrone gezündet wird, wobei die Richtung der Abweichung der Walze bestimmt, welches Paar gezündet wird.

Der Triggergenerator umfaßt Einstellkreise, wie z. B. eine Proportionalsteuerung und eine Geschwindigkeitssteuerung, die allein oder in Kombination das Zünden des Thyratrons und den Brennwinkel bestimmt, wodurch sie direkt die Ausgangsgröße beeinflussen, da ein Thyratron, das in einer Wechselstromhalbwelle einmal gezündet ist, nur über den Rest der Halbwelle leitend ist. Die Ausgangsgröße des Thyratrons hängt ab von einem Zeitgradverhältnis der Triggerung oder Zündung und ist im allgemeinen kleiner als ein Brennwinkel von 180°.

Die Sekundärwicklung 123 des ersten Transformators 117 liefert ihre Ausgangsgröße auf den ersten Vollweggleichrichter 97 in Brückenschaltung. Die Sekundärwicklung 124. des zweiten Transformators 119 speist, ihre Ausgangsgröße auf die zweite Vollweggleichrichterbrücke 98, die auf der negativen Seite mit der ersten Brücke verbunden ist. Die positiven Klemmen der beiden Brücken sind zusammen an das schnelle Steuerfeld 96 des Erregergenerators 20 gelegt, und zum Zwecke einer gleichmäßigen Belastung sind Widerstände 125, 126 in Reihe geschaltet mit einer elektrischen Verbindung 127 zwischen der gemeinsamen negativen Leitung 128 und einer Mittelanzapfung 129 zwischen den beiden Widerständen. Solange ein Gegentaktsignal vom Triggergenerator vorliegt, ist dasjenige Paar Thyratrone, das dadurch gezündet wird, leitend. Dadurch erregt es den zugehörigen Transformator während der Dauer des Signals.

Die Wechselstromausgangsgröße des Transformators wird durch die Brücke in eine Gleichgröße umgewandelt, die dem Paar Thyratrons zugeordnet ist, und diese Gleichgröße wird dem schnellen Steuerfeld 96 des Erregergenerators 20 zugeführt. Dort wird sie in

ao magnetische Energie umgewandelt, wobei ein scharfer Anstieg vorliegt, der sich zu dem Fluß des Hauptfeldes

. des Generators addiert oder von diesem subtrahiert und dadurch die Ausgangsgröße des Generators in steilen Stufen steigen oder fallen läßt.

*5 Die Ausgangsgrößen der beiden Vollwellenbrückengleichrichter 97 und 98 stehen in Gegentakt und sind insofern umkehrbar, daß, falls die Brücke 97 erregt ist, der Strom von dieser Brücke durch das Feld 96, dann durch den Widerstand 126 und dann zurück zur negativen Seite der Brücke fließt. Zur gleichen Zeit belastet sich die Brücke selbsttätig über den Widerstand 126 und die gemeinsame Verbindung 127. Die Ausgangsgröße der anderen Brücken ist die gleiche, abgesehen davon, daß der Strom durch das schnelle Steuerfeld umgekehrt verläuft, so daß dieses schnelle Steuerfeld bei jedem Wechsel in der Zündung eines der Paare Thyratrons einem Wechsel der magnetischen Polarität unterliegt.

Wenn beide Paare Thyratrons überlappend leitend sind, dann haben beide Brücken in einem bestimmten Augenblick und bei einem bestimmten Wert, der von dem Grad der Überlappung abhängt, die gleiche Ausgangsspannung. In diesem Fall sinkt der Belastungsstrom auf den Wert Null, da keine Potentialdifferenz an der Last liegt. In diesem Punkt sind beide Brücken durch ihre jeweiligen Widerstände 125 und 126 belastet.

Der langsame Teil 17 der Regelvorrichtung leistet den Hauptteil der Arbeit, die für das Konstanthalten der Walze in einer gegebenen Lage und für die Rückführung der Walze in die gegebene Lage notwendig ist, wenn sie sich aus dieser Lage entfernt hat. Dies geschieht durch die Lieferung eines im wesentlichen stetigen Stromes. Die Größe des Stromes, die von dem langsamen Regelteil geliefert wird, hängt ab von solchen Faktoren wie der Differenz zwischen dem Betrag von Ausgangs- und Eingangszugspannungen und der Größe der Winkelkomponenten der Walzendrücke, die recht beträchtlich sein können, besonders dann, wenn sehr dünne Stärken gewalzt werden, und die die Neigung haben, die Arbeitswalze 5 aus der gegebenen Lage auszulenken. Ferner hängt sie auch von einer Ungleichheit in den Kräften ab, die auf die Walze ausgeübt werden, so daß eine Kompensation der Korrektür durch den im wesentlichen stetigen oder kontinuierlichen Strom erforderlich ist. Der langsame Teil kann wegen seiner großen Zeitkonstanten, die bis zu 20 Sekunden betragen können, nicht die gesamte er-

forderliche Regelung bewirken. Falls kleinere Zeitkonstanten im Bereich von etwa 1 bis 5 Sekunden verwendet werden, so schwingt der langsame Teil und ist nicht in der Lage, vorübergehende Zustände beim Walzen auszugleichen, wie z. B. einen plötzlichen Wechsel in der Stärke und einen Bereich großer Festigkeit im Streifen. Diese vorübergehenden Zustände bringen, wenn sie nicht sehr schnell durch den schnellen Teil kompensiert werden, die kleine Walze aus ihrer Lage, und dann vergeht eine unvertretbare lange Zeit, um sie in die gewünschte Lage zurückzubringen. Während dieser Zeit würde eine beträchtliche Menge fehlerhaften oder defekten Materials hergestellt, so daß es notwendig ist, dem langsamen Teil den schnellen Teil zu überlagern, das dann für die Einschwingvorgänge sorgt, und um den langsamen Teil in bezug auf die Neigung zu Schwingungen zu dämpfen.

Um Schwingungen des langsamen Teils zu vermeiden, sind einstellbare Zeitkonstanten in den Verstärker 16 für die Feldspulen 85, 86 des rotierenden Verstärkers 87 eingebaut, wobei diese Zeitkonstanten im Bereich von ungefähr einer halben bis zu 5 Sekunden liegen.

Die beiden Teile der Regelvorrichtung wirken unabhängig und gemeinsam, um eine Korrektur oder einen Ausgleich zu ergeben, durch den die Walze in einer gegebenen Lage gehalten wird. Wenn z. B. der Erregergenerator 20 zum Zwecke einer Spannungserhöhung von links nach rechts angetrieben wird (in Fig. 5), um das Drehmoment der oberen Walze zu erhöhen, und wenn die Brücke A gezündet wird, ergibt sich ein Zusatz zu der Erregergröße von dem schnellen Steuerfeld. Für den Fall, daß die Brücke B wegen einer leichten Überkorrektur der Brücke A gezündet wird, so kann das langsame Regelsystem die Ankerpolarität des Erregergenerators nicht schnell genug ändern, sondern die Ausgangsgröße des Erregerankers wird reduziert und eine Überkorrektur vermieden.

Wenn die Arbeitswalze 5 von der gewünschten Lage abweicht, wird eine Brücke ausgeschaltet und die andere Brücke leitet kontinuierlich, bis das langsame System nachkommt und die Walze zurück in die gegebene Lage führt. Wenn ein vorübergehender Zustand auftritt, wird das schnelle System sehr schnell in einer Zeit von 4 bis 20 ms wirksam, um die Walze im wesentlichen in der gegebenen Lage zu halten und um zu verhindern, daß das langsame System schwingt und pendelt, wenn es versucht, vorübergehende Zustände auszugleichen. Auf diese Weise ist das langsame System eine Folgegröße des schnellen Systems.

F i g. 6 zeigt eine Abwandlung der Ausführungsform nach Fig. 5. Dabei ist das schnelle Steuerfeld 96 des Erregergenerators weggelassen, und die Widerstände 125 und 126, die an die Brücken 97 und 98 angeschlossen sind, sind in Reihe mit dem Generatoranker 99 und in den neutralen Kreis 93 geschaltet. Beim Betrieb dieser Ausführungsform wird für den Fall, daß die Brücke 98 den Generator 20 von links nach rechts unterstützt, die Brücke 98 durch den Widerstand 126 belastet, während die Brücke 97 von der Ausgangsgröße des Generators über den vergrößerten Spannungsfall in ihrem Belastungswiderstand 125 Leistung abzieht, der ein Teil des Ausgangskreises des Generators zwischen 91 und 92 ist.

In dieser Ausführungsform sind die Thyratrons 112,113,114 und 115 in der gleichen Art verbunden und arbeiten in derselben Weise, wie unter Bezug auf die Ausführungsform nach Fi g. 5 beschrieben wurde. Die Brückendioden der Brücken 97 und 98 müssen eine ausreichende Größe und Nennleistung haben, um den gesamten Generatorausgangsstrom zuzüglich ihres eigenen Belastungsstromes führen zu können. Fig. 7 zeigt eine Abwandlung der Ausführungs-

• form nach Fig. 5, wobei ein Dreiwicklungsgenerator 130 den Erregergenerator 20 ersetzt. Dieser Generator hat ein Hauptfeld 131, das an den rotierenden Verstärker 87 angeschlossen ist, der die gleichen Erregerfelder aufweist wie bei der Ausführungsform nach Fig. 5. Ein Anker 132 ist in die Mittelleitung 93 zwischen die nicht dargestellten Motoren 10 und 12 und 11 und 13 der Fig. 5 eingeschaltet, und in

*5 zwei abgeleitete äußere Mittelpunkte 133 und 134 wird die Ausgangsgröße der nicht dargestellten Thyratrons 112,113,114,115 nach Fig. 5 durch die gegeneinandergeschalteten Brücken 97 und 98 eingespeist. Diese Mittelpunkte werden von den Wechseiao stromausgangskiemmen der Ankerwicklung gebildet, die in einpoligem Abstand angezapft und zu Schleifringen geführt sind, die zusätzlich zu den normalen Kollektoren vorgesehen sind, welche als Gleichstromausgangsklemmen der Maschine dienen.^

^a5 Wie dargestellt, sind zwei Paar Spulen 135 und 136 und 135α und 136a von hoher Reaktanz und kleinem Widerstand parallel zu zwei Paar Schleifringen 137 und 138 und 139 und 140 geschaltet. Sie sind auf Kernen 141 bzw. 142 angeordnet. Die Spannung zwischen

den Schleifringen 137 und 138 und 139 und 140 ist eine Wechselspannung, und ein kleiner Wechselstrom ist immer in den Reaktanzspulen 135, 136 und 135a und 136a vorhanden, wenn die Brücken nichtleitend sind. Der Mittelpunkt jeder Reaktanzspule ist angezapft, um die neutralen Punkte 133 und 134 zu bilden, und die Gleichstromausgangsgröße der Brücken wird in die Spulen eingespeist. Dort verteilt sie sich an den Mittelanzapfungen, so daß eine Hälfte des gesamten Stromes in jeder Richtung um den Kern fließt. Daraus ergibt sich keine resultierende Gleichstrommagnetisierung.

Die beiden abgeleiteten äußeren neutralen Punlite 133 und 134 dienen zur Einführung der Stromimpulse von den Brücken 97 und 98 in den Ankerkreis des Generators 130. Dies ergibt eine direkte Einführung der Stromimpulse in den Ankerkreis des Generators 130 und beseitigt dadurch ein schnelles Steuerfeld im Generator 130. Ferner wird dadurch eine Beeinflussung zwischen dem schnellen und dem Hauptfeld des Generators 130 unterbunden.

Das Hauptfeld 131 wirkt in der gleichen Weise wie das Hauptfeld 95 des Erregergenerators 20.

Fig. 8 zeigt eine elektrische Schaltung, die umkehrbare Gleichstromimpulse des schnellen Teils 19 der Regelvorrichtung bei einer V₄ Periode von einer dreiphasigen Wechselstromquelle üblicher Frequenz liefert. In dieser Schaltung liefert eine Dreileiter-Dreiphasenwechselstromquelle 143 eine Zweiphasen-Vierleiterausgangsgröße im Transformator 144.

Die Ausgangsgrößen der isolierten Zweiphasenseiten des Transformators 144 sind isolierte unabhängige Einphasenspannungen mit 90° Phasenverschiebung. Sie werden den Brückentransformatoren 117 und 119 der Brücken 97 und 98 durch gemeinsam verstellbare Einkern-Spartransformatoren 145 und 146 mit Gleitkontakten zugeführt.

In dieser Ausführungsform liefern die Brücken 98 Gleichstromimpulse von V₄ Periodendauer aus

509643/4

dem Dreiphasen-60-Hz-Netz, die 4.1667 ms betragen. Diese kurzen Impulse ergeben sich aus dem Zünden nur eines Thyratrons in jeder Brücke während '/₂ Periode der Wechselstromwelle, wobei sich zwei Zündungen jeweils um 90° überlappen, so daß eine Ausgangsgröße über '/₄ Periode erhalten wird.

F i g. y zeigt ein schnelles Regelsystem, das zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter 147 und 148 aufweist. Sie wirken mit Festkörpersiliziumgleichrichtern an Stelle der beiden Paare Thyratrons zusammen.

Wie dargestellt, sind die Si-Gleichrichter 147 und 148 an die Ecken der Vollweggleichrichter 149 bzw. 150 gelegt. Diese bestehen aus Siliziumdioden, die eine angemessene Spitzensperrspannung für die Eingangswechselspannung haben. Jede Brücke liefert ¹S eine gleichgerichtete Vollwellenspannung für den zugehörigen Si-Gleichrichter, der entweder die Spannung sperrt oder auf die Primärwicklung des Transformators in dem zugehörigen Stromkreis weitergibt, je nach der Phasenlage des Gitter- oder Triggerkreises ^ao ähnlich der Auslösung der Thyratrone. Mithin übernimmt ein Si-Gleichrichter die Arbeit von zwei Thyratrons, da er während jeder halben Periode der Wechselstromwellen gesperrt, gezündet oder ausgelöst werden kann. *5

Für den Fall, daß jeder Walzenantrieb nur einen einzigen Motor an Stelle von zwei Motoren aufweist, sind die Anker der beiden Motoren in Reihe an den Hauptgenerator 89 gelegt, wobei die Reihenverbindung zwischen den beiden Motoren einen natürlichen Mittelpunkt bildet. Für diese Anordnung ist eine Ausgleichsleitung vorgesehen, die zwei in Reihe geschaltete Motoren umfaßt, welche an dem Hauptgenerator angeschlossen sind und ohne mechanische Belastung frei rotieren können. Die Reihenverbindung zwischen den beiden Ausgleichsmotoren ergibt den anderen Mittelpunkt einer Mittelpunktleitung ähnlich der nach Fig. 5, so daß der Erregergenerator und das schnell wirkende und das langsam wirkende Regelsystem in gleicher Weise wirken können, um eine Korrektur und Kompensation der Walzenbewegung aus der gewünschten Stellung zu bewirken.

Bei einer abgewandelten Form der Erfindung werden zwei Walzenantriebsmotoren in Parallelschaltung an den Hauptgenerator angeschlossen. Dabei liegt mit jedem Walzenmotor ein Erregergenerator durch seinen Anker in Reihe. Ein Erregergenerator unterstützt seinen Motor, während der andere seinem Motor entgegenwirkt, da die Ausgangsgrößen der beiden Erregermotoren entgegengerichtet sind. Das schnelle Regelsystem speist die schnellen Steuerfelder der beiden Erregergeneratoren, die mit diesem in Reihe geschaltet sind, während das langsame Regelsystem die Hauptfelder der beiden Erregergeneratoren speist, die ebenfalls mit ihm in Reihe geschaltet sind.

Fig. K)zeigt einen einzigen Walzenmotor 160 zum Antrieb der oberen Stützwalze 1 und einen zweiten einzigen Walzenmotor 161 zum Antrieb der unteren Stützwalze 2. Diese beiden Motoren 160 und 161 sind in Parallelschaltung an den Hauptgenerator 89 gelegt, wobei ein erster Erregergenerator 162 mit dem Motor 160 über seinen Anker 163 in Reihe geschaltet ist und ein zweiter Erregergenerator 164 durch seinen Anker 165 in Reihe mit dem Motor 161 liegt. Diese Reihenschaltung der Erregergentratoren mit ihren Motoren ist so gewählt, daß die Ausgangsspannungen der beiden Erregergeneratoren entgegengerichtet sind. Mithin unterstützt der eine Generator seinen Motor, während der andere Generator gleichzeitig seinem Motor entgegenwirkt. Infolgedessen nimmt der Motor, der unterstützt wird, einen größeren Anteil des vom Hauptgenerator gelieferten Stromes auf, während der andere Motor einen kleinen Anteil dieses Stromes übernimmt. Dies hat zur Folge, daß sich eine entsprechende Differenz der Drehmomente ergibt, durch die die Arbeitswalze 5 in ihrer gegebenen Lage gehalten oder in diese zurückgeführt wird.

Ein Wechselstrommotor 166 ist mit beiden Erregergeneratoren 162 und 164 gekoppelt.

Die Erregergeneratoren 162 und 164 besitzen Hauptfelder 167 bzw. 168. Diese sind in Reihe an den Anker 165 des rotierenden Verstärkers 87 angeschlossen. Für eine Richtung der Ausgangsgröße des rotierenden Verstärkers zeigen Pfeile 169, 170 die Richtung der Spannung, die in den Ankern 163 und 165 der Erregergeneratoren 162 und 164 erzeugt wird. Für die andere Richtung der Ausgangsgröße des rotierenden Verstärkers zeigen Pfeile 171 und 172 die Richtung der in den Ankern 163 und 165 induzierten Spannung. Die Widerstände 173 und 174 in Reihe mit den Motoren 160 und 161 sind nicht wesentlich.

Der Ausgang des schnellen Regelsystems 19 der Fig. 10 erfolgt durch einen Anker 175 eines gegenwirkenden Generators 176 in Reihenschaltung mit Widerständen 125 und 126 in Gegentaktanordnung mit den beiden Brücken 97 und 98. Der Anker 175 und die Widerstände 125 und 126 gehören zum Stromkreis 177, der sich zwischen den Mittelpunkten 178 und 179 der Motoren und der Erregergeneratorkreise erstreckt.

Wie dargestellt, wird der Generator 176 durch einen Wechselstrommotor 180 angetrieben. Er kann aber auch durch den Wechselstrommotor 166 angetrieben werden, der den Erregergeneratoren 162 und 164 zugeordnet ist. Die Spannung für das Feld 181 des Generators 176 mit dem parallelen Anpassungswiderstand 181a wird vom Verstärker 87 geliefert. Die Felder 167,168 der Erregergeneratoren 162 und 164 und das Feld 181 des Generators 176 sind in Reihe geschaltet.

Die Feldparameter des Generators 176 werden durch seinen parallelen Anpassungswiderstand 181« so eingestellt, daß die Ankerspannung der Spannung der beiden Generatoren 162 und 164 entspricht und folgt, die an den Mittelpunkten 178 und 179 entsteht und durch Polaritätsumkehr bestimmt ist, die durch das langsame Regelsystem 17 vorgegeben wird.

Die Ankerpolarität des Generators 176 ist entgegengerichtet zu der zwischen den Mittelpunkten 178 und 179, so daß die Brücken 97 und 98 die Spannung Null an ihren Ausgangsklemmen haben, d. h. zwischen den Punkten 182 und 179 im Kreis 177.

Neben den Thyratrons und Si-Gleichrichtern ergeben Ignitrons zufriedenstellende Resultate, wenn sie an Stelle der Thyratrons verwendet werden.

Als Ersatz für den Verstärker 87 kann ein statischer Regler, wie z. B. ein Magnetverstärker mit einer gleichgerichteten Ausgangsgröße und gesteuertem Siliziumgleichrichter in Kombination mit Siliziumdioden verwendet werden, um eine gleichgerichtete VoII-wellenausgangsgröße >:u erhalten. Diese werden in Gegentaktschaltung mit den Belastungswiderständen angeordnet, um eine umkehrbare Ausgangspolarität zu erhalten. Sie können auch einzeln mit zwei elektrisch isolierten Hauptfeldern des Erregergenerators verwendet werden.

Fig. 3 zeigt die Anwendung der Erfindung bei einem 5-Walzengerüst in Tandemanordnung 151, bei dem das Band 6 von einem Abwickelhaspel 152 über ein erstes Gerüst 153 wandert, wo es zwischen der oberen Zwischenwalze 154 und der Arbeitswalze 155 verläuft. Von dem ersten Gerüst gelangt das Band zu dem zweiten Gerüst 156, wo es in ein Walzkaliber eintritt, das von der unteren Zwischenwalze 157 und der Arbeitswalze 155 mit einem kleinen Durchmesser gebildet wird. Von dort aus kommt das Band auf den Aufwickelhaspel 158. Bei einer derartigen Walzenanordnung werden beide Seiten des Bandes mit der Walze mit kleinem Durchmesser in Berührung gebracht, so daß jede Seite einen großen Teil der Verringerung in einem Walzenkaliber erfährt. Für den Fall, ¹S daß die Arbeitswalze aus Wolframkarbid besteht, erhalten beide Seiten des Materials eine gute Oberfläche vom Standpunkt der Glätte, Helligkeit und Fertigbearbeitung aus. Dies ist wichtig, falls das Band plattiert werden oder anderweitig ein gutes strahlendes Ausse- ^ao hen erhalten soll.

Beispiele von 5-Walzengerüsten, für die die Erfindung verwendet werden kann, umfassen ein Walzgerüst mit einer Arbeitswalze von 2,5 cm Durchmesser, zwei Zwischenwalzen mit 7,5 cm Durchmesser und zwei Stützwalzen mit 37,5 cm Durchmesser. Ein zweites Walzgerüst hat eine Arbeitswalze mit 8,75 cm Durchmesser, zwei Zwischenwalzen mit 30 cm Durchmesser und zwei Stützwalzen von 100 bis 105 cm Durchmesser. 3»

Die Erfindung ergibt wichtige Vorteile. Zu diesen zählen:

a) Die Möglichkeit, eine einzige Arbeitswalze mit einem kleinen Durchmesser zum Walzen von extrem dünnen Bändern und Blechen zu verwenden, die nur etwa 0,025 mm bis 0,175 mm stark sind und bis zu 75 cm breit sein können, wobei eine ausgezeichnete Ebenheit erreicht wird;

b) die Fähigkeit, die Arbeitswalze in einer gegebenen Lage im Walzkaliber zu halten und/oder absichtlich in einer solchen Lage zu halten, daß eine kleine Abweichung entweder in Richtung mit oder entgegengesetzt zum Weg des Walzgutes vorhanden ist;

c) die Möglichkeit, eine ausgezeichnete Kontrolle über die Form sehr dünner Bänder und Bleche zu erhalten. Dies geschieht durch eine schnelle Korrektur und Kompensation von Abweichungen aus der gewünschten Lage der Walze, wobei die Abweichung durch vorübergehende Zustände, wie z. B. harte Punkte oder Bereiche, kleine Bereiche mit Abmaß usw., verursacht wird oder durch Abweichung vom Gleichgewichtszustand zwischen den vorwärtsgerichteten und rückwärtsgerichteten Zugspannungen und den Winkelkomponenten der Kräfte des Walzdrukkes, die dazu führen, daß die Wafze aus ihrer gegebenen Lage ausgelenkt wird;

d) die Möglichkeit, Wolframkarbidwalzen zu verwenden;

e) die Fähigkeit, die Lage der einzigen Arbeitswalze mit kleinem Durchmesser in dem Walzgerüst zu regeln und dadurch eine mittlere Ausbuchtung zu kompensieren, wodurch ein hoher Grad von Ebenheit auch bei extrem dünnen Materialstärken erreicht wird.

Hierzu 8 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Berichtigung der Abweichung der Arbeitswalzen aus einer vorbestimmten Arbeitslage in einem Walzgerüst zum Walzen von Blechen, mit Arbeitswalzen geringen Durchmessers und mindestens einer oberen und einer unteren Stützwalze, die in Reibungsberührung mit den Arbeitswalzen stehen und die Arbeitswalzen ausgehend von einem gegebenen gebogenen oder geraden Zustand, Biegeauslenkungen in der oder gegen die Durchlaufrichtung des Bleches durch das Walzgerüst ausgesetzt sind, mit wenigstens je einem antriebsmäßig mit der oberen und unteren ¹S Stützwalze verbundenen Elektromotor, mit einer Meßeinrichtung zur Feststellung von Größe und Richtung der Biegeauslenkung, mit einer mit der Meßeinrichtung verbundenen Einrichtung, die ein Signal erzeugt, welches der Größe und Richtung *° der Ausbiegung entspricht, sowie einer Fehlersignaleinrichtung, die an die das Signal erzeugende Einrichtung angeschlossen ist und aus diesem Signal ein Fehlersignal ableitet, das der Differenz zwischen der Ist- und der Sollage der Arbeitswalze »5 und der Richtung der Ausbiegung entspricht, wobei an die Fehlersignaleinrichtung eine Regelvorrichtung angeschlossen ist, welche auf das Fehlersignal hin einen der Größe und Richtung des Fehlersignals entsprechenden Strom für die Antriebsmotore zur Einstellung des Drehmomentes eines der Antriebsmotoren relativ zum Drehmoment des anderen Antriebsmotors erzeugt, dadurch gekennzeichnet, daß der dem Fehlersignal entsprechende Strom direkt an die Läufer der Antriebsmotoren (10 bis 13) gegeben wird.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß durch den von der Regelvorrichtung an die Motorenläufer gelieferten Strom das von den Motoren (10 bis 13) auf die Walzen (1, 2) gegebene Gesamtmoment im wesentlichen konstant bleibt.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (17, 19) einen Erregergenerator (20) enthält, der gleichzeitig den Läuferstrom in dem oder den an eine der angetriebenen Walzen (2 oder 1) angekoppelten Motor oder Motoren (10, 11 oder 12. 13) erhöht und den Läuferstrom in dem oder den an die andere angetriebene Walze (1 oder 2) angeschlossenen Motor(en) absenkt.

4. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß an die obere Stützwalze (1) und an die untere Stützwalze (2) zwei Antriebsmotoren (10, 11; 12, 13) angekoppelt sind, wobei der Läufer eines der Motoren, die mechanisch mit der oberen Stützwalze (1) gekoppelt sind, elektrisch in Reihe liegt, mit dem Läufer eines der mechanisch mit der unteren Stützwalze (2) gekoppelten Motoren und zwischen dieser Reihenschaltung ein erster neutraler Punkt (91) gebildet wird, und daß der Läufer des anderen mit der oberen Stützwalze (1) verbundenen Motors elektrisch mit dem anderen, an die untere Stützwalze (2) gekoppelten Motors verbunden ist, wobei ein zweiter neutraler Punkt (92) zwischen dieser Reihenschaltung gebildet wird, und daß zwischen dem ersten und dem zweiten neutralen Punkt ein neutraler Kreis angeordnet ist und die Regelvorrichtung (17, 19) in diesem neutralen Kreis liegt.

5. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Fehlersignaleinrichtung (16, 18) eine Einrichtung (80) enthält, die mindestens einem Teil des Fehlersignals eine der Geschwindigkeit der Biegeauslenkung entsprechende Charakteristik verleiht.

6. Vorrichtung nach Anspruch 1, 2, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelvorrichtung (17, 19) einen langsam wirkenden Teil (17) enthält, das einen ersten Teil des Fehlersignals erhält, um daraus einen reversiblen, im wesentlichen konstanten Gleichstrom zu erzeugen, sowie einen schnell wirkenden Teil (19), der einen zweiten Teil des Fehlersignals erhält, um daraus kurze Stromimpulse veränderlicher Phase abzuleiten.

7. Vorrichtung nach Anspruch 6, gekennzeichnet durch einen sich drehenden Verstärker (87) mit im Gegentakt geschalteten Feldspulen (85, 86), der den im wesentlichen konstanten Strom erzeugt, und zwei gesteuerte Siliziumgleichrichter (147, 148), die die Stromimpulse erzeugen.