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Verfahren zur Lageerfaäsung und "'auswertung wärmegtrahlenden Walzgutes
Die Erfindung bezieht sich auf'ein Verfahren zur Lageerfassung und -auswertung wärmestrahlenden
Walzgutes auf einer. Walzenstraße. Zum Walzen von Walzgut wird der Block vom Ofen
über eine mit liollen angetriebene Walzenstraße dem Walzgerüst zügeführt und nach
dessen ei nmaligem Durchlaufen in der Regel in mehreren weiteren Stichen im Reversierbetrieb
erneut durch das Walzgerüst gefahren, degsön Walzspalt von Stich zu Stio#i verkleinert
wird. Zum Schluß wird der ausgewalzte Körper auf dem der Ofe.naeite abgekehrten
Teil der Walzenstraße zum Ab.Laufen gebracht. Es ist somit in der Regel,
eine ungeradzahlige Stichanzahl
erforderlich. Der' Reversierbetrieb,
also die Antriebsgeschwindigkeitssteuerung der Walzenstraßenrollen und deren Drehrichtungssteuerungl
sowie die A-istellung des Walzspaltes im Walzgerüst und die Anzahl der Stiche werden
z.B. numerisch durch Programmgeber vorgegeben, die die einzelnen-Programmgrößen
und -werte einem Programmspeicher, z.B. Lochkaj#ten, Lochbändern, Magnetbändern
oder Rechnern entnehmen.
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B#i einem so lohen Reversierbetrieb hat es si eh als günstig erwiesen,
wenn der Walzblock nach einem bestimmten Durchgang durch das Walzgeräst (Stich)
zunächst einmal gewendet und alsdann erst dem WalzgerUst wieder zugeführt wird.
Hierbei wird unter "Wenden" eine 90 0-Verdrehung des Walzgutes um eine senkrechte
Achse verstariden. Ein solches Wenden ist u.U. mit einem erheblichen Zeitverlust
verbunden. Soist vorgeschlagen worden, dem Wendebereich der Wafzenstraße einen Stempel
zuzuordnen, der auf'eine Steuermaßnahme hin das zu wendende Walzgut aus dem
0
Straßenbereich heraushebt, um 90 dreht und wieder auf die Walzenstraße
absenkt. Dies'ist verhältnismäßig teuer und aufwend ig. Man hat deshalb versucht,
das 'Jenden des Walzgutes auf der Walzenstraße allein mit Hilfe der Förderrollen
ohne Verwendung einer Hebevorrich tung durchzuführen, indem man jeweils benachbarte
Walzen der Walzenstraße, z.B. die 1., 3-, 5.9 7. usw. einerseits und
die 2.. 4.9 6.9 8., usw. andererseits mit verschiedenen Drehrichtungen antrieb.
Dabei ist es üblich, konische Walzen in der Walzenstraße zu verwenden*,' wobei jeweils
das dickere Stirnende der einen Walz e der einen*Stra3enseite und daa der benachbarten
Walze
der#anderen Straßenaeite,zugeordnet ist. Die Steuerung der beiden Walzeng:r-uppen
h4nsichtlich,Geschwindigkeit und Drehrichtung wurde.durch-,--ho.,chqualifizierte
Arbeitskräfte von Hand so vorgenommen, daß im Wendebereieh der Walzenstraße ein
Wenden des'Blockes' aus den.verschiedenen Geschwindigkeiten.der Walzen,resultieete.
Es waren.somit zur,Durchführunk des Wendevorganges.sehr erfahrene Bedienungsmannschaften..erforderlicht
weil ein Verkanten des.Blockes in der Förderrichtung Schwierigkeiten ergeben wUrde
und deshalb vermieden werdenmuß. Es ist.deahalb in Walzbetrieben üblich, im Wendebereich
seitlich der Walzenstraße Verschieber anzuordnen"die fürdeh Fall- des Schieflaufens
des Walzgutes zu einer echließbewegung veranlaßt werden können und den Walzgutblock-vor
dem Einlaufen in das Walzgerüst im gewünschten einne ausrichten.
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Die Erfindung macht es sich zur Aufgabe, eine Automatisierung dei
Wendeprogramme zu ermöglichen. Die Erfindung geht hierbei aus von einem bekannten
Verfahren zur Lageerfassung und -auswertung wärmestrahlenden Walzgutes auf einer
Walzenstraße mittels strahlungeempfindlicher Meßorgane, welche Antriebsmittel der
Walzenstraße aufgrund impulsmäßiger Abbildung der Gutabmessungen beeinflussen. Bei
einem solchen Verfahren besteht die Erfindung darin, daß min-9 destens zwei Meßorgange
das Kantenmaß des Walzgutes einerseits in Walzrichtung und andererseits quer dazu
mittels diesem Maß zeitproportionaler Impulse abbilden und Rollgangantriebe sowie
gegebenenfalls Verschieberantriebe so beeiziflussen, daß eine Lageänderuhg" des
Gutes in mehr-als einer Richtung, Vorzugsweise um einen Winkel von 900',
ermöglicht wird.
Auf weitere Merkmale der Erfindung se.i anhand
von Ausführungebeispielen in der nachfolgenden Beschreibung und in den Patentansprülchen
näher hingewiesen.
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Die Fig. 1 veranschaulicht den Walzgutkörper W in einer durch
den Winkel 9 gekennzeichneten Schräglage im Wendebereich einer Walzen--*
straßef ferner das Meßmittel M 1 fUr diä Abtas.tung des Kantenmaßes Ki des
Walzgutkörpers W in Förderrichtung sowie das Meßmittel M 2 zur Abtastung' des Kantenmaßes
K2 des Körpers W quer dazu. Die beiden Verschieberlineale seitlich der 'Nalzenstraße
sind mit Vli und V12 bezeichnet. Der Walzgutkörper ist als rechteckiger Körper veranschaulicht,
dessen Länge a größer sei als seine Breite b. Der Körper W wird bei dem Drehwinkel
9 mit der Rollgangegeschwindigkeit c (y) gedreht. In erster Näherung
is-t die maßgebende Komponente der Drehgeschwindigkeit Vy = c (y)
sin -#f. Ausgehend von dem Winkel y= 0
wird bei Drehung des Körpers W um den
Winkelf ein Maximum erreichen, und zwar dann, wenn die Diagonale d, parallel
zu den Verschieberlinealen Vl und Vl verläuft. Beim Weiterdrehen des Kör-1
. 2
pers W im gleichen Drehsinn vermindert sich das Kantenmaß
-Kl, es vergrößert sich aber das Kantenmaß K2, das sein Maxi mum erreicht, wenn
die Diagonale d 2 des Gutkörpers W senkrecht zu den.Verschieberlinealen
Vli und Vl 2 steht. Es genügt demnach im
vorliegenden Pall
eine durch die Rollgangsantriebe bewirkte Drehung bis zu diesem Maximum (des Kantenmaßes
K2 ) bzw. um ein-geringes darüber hinaus. Der restliche Wendevorgang könnte.
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dann durch Zusammenfahren der Verschieberlineale Vl und Vl
1 2,
erzielt werden, und es kann von dem letzterwähnten Maximum eine
Steuereinrichtung in Abhängigkeit vom Meßmittel M 2 betätigt werden, die den Drehrollgang
stilleetzt und die seitlich der Förderbähn angebrachten Schieber zu einer Schließbewegung
ver:-anlaßt. Die Fig. 2 veranschaulicht in einem Diagramm das.Auf-0 treten der Kantenmaxima
bei Anderung des %finkels (p zwischen 0
und 90 0 und zwar für die beiden
Wendefälle a> b bzw. b> a.
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Es ist.nicht unbedingt erforderlich, die Einjuatierung des
gewendeten Blockes W in'die.richtige neue Arbeitelage ünter kitwirkung der Andrückschieber
Vl 1 und V12 durchzuführen; es is.tauch möglich die Drehbewegung um
90 ausschließlich durch Vorgabe und nachfolgende Änderung,entsprechender
Sollwerte für die Walzendrehzahl zu erzielen. Diei ergibt sich aufgrund folgender
Überlegungen: Erfaßt man d" Kantenmaß in Längerichtung und.das Kantenmaß in Querrichtung,
so erreicht die Summe beider Maße 0
stets bei einer Verdrehung den W#,liblockes
um 45 ihr Xaxiaum; wobei die Amplitude des Kante=aßes von den Blockabmeonu'mgen
abhängig ist. Da der Wegg deii die äußere Kante dea Blockes W zurückzulegen hat,
ungefähr proportional a istg ist es zweckmäßig, den Rollgangegeschwindigkeitaverlauf
v proportional den Blockabwennungen vorzunehmen, d»it die Zeit des WendevorgaMen
unabhängig von den Blockabmeesungen#und damit konntant *ird.
Da
die Summe der beiden Kantenmaße K 1 + K 2 = (a-#.b)(sin.e
+ coa.9) ist, ist dieser Viert ungefähr proportional a. wenn a»b ist; er
erreicht unabhängig von den Blockabmessungen e in Maximum bei e inem j)rehwinkel
w 45 0 wie die Pig. 3 veranschaulicht.
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2 1 kis ;'L'iickmelduhg für eine iiegelung ist jedoch die Grö,3e
K 1 + K 2
ungeeignet, da dieser dert bei dem gewünschten ierdrehwinkel
(P = 900 ungleich 0 ist. i#s besteht deshalb die Forderung, den Geschwindigkeitssollwert
für die Drehzahlregelung der Walzen so vorzugeben, daß aus den Abmessungen a,
b de3 Walzgutkörpers und den ermittelten Kantenmaßen K eine Riagelgröße
1-1 K2 gebildet wird, die der Summe beider Kantenmaße Ki..K 2 abzUglich
der Summe der Abmessungen a, b proportional ist. Wie die Fig. 3
veranschaulicht,
ist dann der Ausgangswert zu Beginn der Verdrehung gleich 0, bei Beendigung
des Verdrehvorganges.bei cp = 9 0
ebenfalls gleich 0, während er bei
einem Verdrehwinkel von 45 0
das Maximum beibehält. Es erscheint nun schwierig,
eine I'Legelung in %.T'an,- zu setzen, wenn als Ausgangswert zu Beginn des Verdrehvorganges
der Wert 0 vorgegeben wird. Dazu muß ein Gollwertimpuls fUr die Drehgeschwindigkeit
der Walzen vorgegeben werden (V startl. Fig. 3),*und zwar beispielsweise
so lange, bls . das erst e .;.,laximum' des Kantenmaßes K 1 oder K
2 auftritt. Danach wird dieser Sollwert für die Startgesetiw--'ndigkeit abge-schaltet
und dafür ein *Geschwindigkeitasollwert vorgegeben, der proportional der Summe beider
Kantenmaße abzüglich der Blockabmessungen a + b
ist. Der Drehvorgang muß dann
selbst-tätig nach einem Verstellwinke 1 von 900 sein Ende finden,
da ja in diesem Augenblick der Geschwindigkeitssollwert zu 0 wird. Lediglich
zur Sicherung gegen ei-n Lberschwingen können die Verschieber Vl und Vl seitlich
der Rollbahn z.3. dann--zum Eir4,-riff gebracht werden, wenn 3
die
Formgebung den Walzgutes von der reohtkantigen Blockform abweicht und der Block
z.B. eine schüsselförmige Gestalt hat. Hierbei kann die Öffnung des Versohiebers-
in Abhängigkei. t vom Kantenmaß quer zur Walzrichtung gesteuert werden. Das,Nachführen
des Verschiebers nach tiberechreiten des Quermaximume des
Kante.nmaßee wird
dann vorzugewqise JM Abhängigkeit von der Walzgutbreite nach dem Wenden vorgenommen.
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Nach Beendigung Aen Wendevorgangee worden die,Rollgangeantriebe. der
Walzenstraße durch den Programmgeber wieder gleicheinnig und mii gleicher-Geachwindigkeit
daß der Block zum nächsten Stich in das*Walzgerüst zurückführbar ist.
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Bine Umwandlung der das.Kantenmaß abbildenden Impulse, deren-Dauer
pr - oportional den Kanteniaaß.ist, in einii digitale Größe kann in der'Weiae
erfolgen, daß während der Impuladauer ineinen Zähler lzpulse konstanter Frequenz
eingezählt werden. Da die einzuzählende Impulefolgefrequanz dann verhältnismäßig
hoch sein müßte, wird vorteilhaft die Umwandlung der das Kan--tenmaß.-.abbildenden
Impulsä in eine digitale Größe in der Weise, ermöglicht,daß'während einer Meßzeit
ein Digital-.Analog-Umsetzer freigegeben wird" der einen dem-eingespeicherten Zahlenwert
proportionalen Strom konntahten Vorzeichens in einen: Verstärier mit integralem
Verhalterr einspeist, während der inne - rhalb der Meßzeit von den MeßMitteln
abgegebene Impuls e#Crik#'.'kohetanten Strom entgegengesetzten Vorzeichene in diesen
Virstärker einspeist.,wobei nach:Ablauf-der Meßzieit bei Abweichun'g'der'
Größe
des Verstärkerausganges-vom Wert 0 ein Taktgeber (Oazillator) freigegeben
wird, d-er je nach dem , Vorzeichen dielger Abireichung am Veretärkerausgang
Impulse in einen Zähle'r für das Kantenmaß ein- bzw. auszählt, während diese Impulse
gleichzeitig als Stromimpulee entsprechenden Vorzeichens in d'en Ver-.stärkereingang
derart zurückgespeiat werden, daß die Größe am Verstärkerausgang wieder auf den
Wert 0 gebracht wird. Die Keßieit kann hierbei durch einen von den Meßmitteln
ge*oteuerten Taktgeber mit vorgegeben er Impulefolgefrequenz bestjämt werden. Ein
Blockdiagramm für eine Einrichtung zur Durchführung des erfindungegemäßen Verfahrens
veranschaulicht die Fig. 4.
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Mit Kr
1 und Kr 2 sind Kantenrechner bezeichnet, die aus"je
einem Integrator und.logiechen Bausteinen zur Ermittlung der Korrekturimpulee für
die das Kantenmaß abbildenden Kantenzähler KZ l'Und,--XZ2'bentehen, von denen die
mit dem, Index
1 bezeichnete Gruppe
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das Kantenmaß in Längerichtung
und die andere Gruppe das Kanten-.maß in,. Querrichtung-ermittelt. Den Kantenzählern.KZ
1 und KZ 2 ist
je ein Digital-Analog-Wandler. DAW
1 und DAW
2 nachgeschaltet, deren.Ausgänge auf einen Eingang von Kri bzw. Kr2 rückwirken.
Die durch die Kantenrechner Kr und Kr ermittdlten Verstell-1
2
impulee für
die Kantenzähler KZ
1 Und KZ 2 arbeiten parallel auf Hilfseinrichtungen,
wie z.B. die Hilfszähler HZ1, HZ 2 u nd das Differenzgatter
DG. Die Hilfazähler
erlauben in Verbindung mit der Auswertung AW
1 eine Maxima-Minima-Auswertt#ng
der beiden Kantenmaße K
1 und K 2%
| Zu Beginn des Wendevorganges sei der Block W (Fig.
1) parallel |
| zu den Verschiebern Vl Vi ausgerichtet , so daß
die in |
| 1 2 |
| den Kantenzählern KZ, und KZ eingespeicherten Zahlenwerte |
| 1 2 |
| den Blockabmessungen a"b entsprechen. Nach Start des Wende- |
| vorganges wird der dem Differerizgatter DG nachgeschaltete
dritte |
| Zähler Z 3 für den Wert 4K 1 + K 2 mit dem Aus#angdwert
o für |
| die vorzeichenrichtige Zählung der Korrekturimpulee freige- |
| geben, und zwar derart, daß der diesem Zähler nachgeschaltete |
| D igital-Analog-Wandler DAW 3 einen Strom proportional
der.Summe |
| beider Kantenmaße abzüglich der Blockabmessungen a+b-ausgange- |
| seitig abgibt. Der dem Digital-Analog-Wendler DAW
3 naähgeschal- |
| tete Ve:i#stärker V steuert den Wendeeollgangsantrieb. |
| Um sicheeiustellent dää die Regelung nach einem Drehwinkel
*öft |
| 90 0 Zum Stil'lätahd kö#Mt (Fig. 3)t ist ein Hilfszähler
HZ #ot- |
| gäsehähg der auf 'el'e weitere MäXita-Mini#na-Auswertune är- |
| n 2 |
| bilteti äiä iheerseitä den b-Igi,täl-Anslog-Wandler
Dikw 3 näöh eineft |
| D.i-bil*i#nkiäi des bibdke -eoh 9do äperibn vermag. |
| bää iiääii#üii.,#%ü äee V.1.2 (Pige*
i wähetha att |
| #-erid-Uävlojrgäh-ä%ij wii##ä aüdut#bh üt#ireidht# dlaß daä
X-äntehiitL9 X fül- |
| Üe Qutii-riciitüh#g äiä dig-it.a#le GJr'ß#äe.aue dOm Köntenzählet
k2 |
| über iih#ä 'Wei-ähe #E d-%#r 4i#itülüii WR :tüf- 4*ü
#tIl# |
| u#IUet hAäh tiü |
| zür eöm It'tIt. |
| lik |
eine Einrichtung
D zur numerischen Differenzbildung zwischen
Soll' und Istwert der Verschieberöffnung und den Digital-Analog-Wandler DAWV
der den Verschieberantrieb beeinflußt.
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Nach Uberschreiten des Quermaximums des Kantenmaßes K wird
2
über die Weiche WE die Nachführbewelmung des Verschiebers durch
C>
Freigabe des im Sollwertgeber SH eingespeicherten Breitenmaßes des
BlockesW nach dem Wenden so gesteuert, . daß ein Ausrichten,-des Blocks erfolgt.
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Ein Auswandern des Blocks aus dem Wendebereich läßt sich dadurch vermeiden,
daß man die an den Wendebereich angrenzenden Rollwährend des Wendevorganges derart
steuert, daß sie den Block jeweils zum Wendebereich hin leiten.
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Die wärmestrahlungsempfindlichen Meßmittel zur impulsmäßigen Abbildung
der Kantenmaße des strahlenden Objektes bestehen jeweils aus einer strahlungsempfindlichen
elektrischen Zelle, die im'Innehraum eines um seine Achse drehbaren lIohlz".yiinders
angeordnet ist, dessen Wandungsteile längs einer Mantellinie bia-auf eine Mehrzahl,
vorzugsweise ungerade Zahl, symmetrisch v,erteilter Stege entfernt sind, deren Innenwandteile
mit Spiegeln belegt sind, die die vom Objekt auffallende StreLhlung periodißoh
au,' die Zelle reflektieren, so daß die Impulebreite der von der Zelle abgegebenen
Impulespannungen ein Maß für die ausgewertete Objekt-äbmen»,ang ist. Pür die Lageerfass-ung
von, Walzgut ,geh t 0A9 dz-,ei in einer Idinkellage von 120 0 verteilte,
auf
einem drehbeweglichen Träger angeordnete Spiegelstege motorisch
mit einer Drehzahl von 500 UpM.anzutreiben, wobei sich eine von der Zelle
abgegebene Impulefolgefrequenz von 25 Hz ergibt, bei der die jeweilige Im"#ulodauer
den erfaßten Objektabmeaaungen proportional ist.
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Zweckmäßig'. ist es, die Meßvotrichtung-in ein bis auf'einen Strahlungseinfallsohlitz
allseits abgeschlossenes, Fremd-. strahlung abhaltendes Gehäuse einzubauen, in das
auch die elektronischen Verstärkungsmittel z ur Verstärkung der elektrischen Zellenspannungen
miteingebaut sein können.
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Die Fig. 5 veranschaulicht im Schnitt eine beispielsweise Aus-;tührungeform
eines derartigen Meßmittels. Dan kabtenförmige .(;ehäuse 1 wei st einen Strahlungseinfallechlitz
2 auf. Im Inneren 0
des Gehäuses ist ein Motor 3 für den Antrieb von
drei um 120 verteilt angeordnete S-tege 4 vorgesehen, die.an ihren Innenflächen
mit Spiegeln 5 belegt sind. Die Meßzelle 6 ist-an einer Halterung
7 befestigt und-ragt in das Innere des dreiarmigen Rotatio;iskörpere hinein.
Die Anordnung erlaubt es, die von dem Objekt ausgehende'Strahlung mit einem Einfallwinkel
von 0
mehr a19.40 zu erfassen.-Die beschriebenen wärmeatrahlungeempfindlichen
Meßmitt,el:#sind nicht nur für die Erfanaun ..diyo gegtenmaßes von Walzgut brauchhar,
sondern auch in allen-#den:.,Fä#len anwendbar, wo darum handelt; die Strahlungabreite
eines beliebigen, 'Stz--ghl.=g emittierenden Körpers zu ermitteln..