DE1538434B2 - Elektrische Regeleinrichtung für eine Anordnung zum Schneiden eines langgestreckten Werkstückes beliebiger Länge - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine elektrische Regeleinrichtung für eine Anordnung zum Schneiden eines langgestreckten Werkstücks beliebiger Länge in eine Vielzahl von Stücken gleicher Länge, die innerhalb vorgegebener oberer und unterer Grenzen liegen muß, unter Verwendung einer fotoelektrischen Meßeinrichtung, insbesondere zum Schneiden von langgestreckten, in einem Walzwerk hergestellten Barren. Eine derartige Anordnung eignet sich vorzugsweise für die Steuerung von Herstellungsvorgängen, bei denen die Geschwindigkeit oder die Länge des Werkstücks während des Herstellungsvorgangs nicht durch Kontaktgabe mit dem Werkstück bestimmt werden kann; dies ist beispielsweise der Fall, wenn das Werkstück zu heiß oder zu zerbrechlich ist.

Schneidanordnungen, wie sie hier geregelt werden sollen, finden sich z.B. in den letzten Stufen eines Walzwerks, wo das gewalzte Material gegen einen Anschlag gebracht wird und dann in Stücke der gewünschten Länge geschnitten wird.

Bisher bekannte Anordnungen in dieser Art haben den Nachteil, daß die zum Durchschneiden des langgestreckten Werkstücks verwendete Schneideinrichtung eine Serie von Schnitten mit definiertem Abstand ausführt. Dabei kann ein beträchtlicher Ausfall auftreten, wenn das fertige Stück des Werkstücks kürzer als gefordert ist.

Es ist bereits eine digitale Schnittbettsteuerung für Kühlbettscheren bekannt, die zur Wegerfassung einen Impulsgeber verbunden mit einer fotoelektrischen Meßeinrichtung" benutzt, die zur Eichung des Impulsgebers dient.. Die Meßeinrichtung benötigt eine Reihe von Fotozellen, deren Fehler sich addieren und gleichfalls zu Ausschuß führen.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Regeleinrichtung zu schaffen, die eine Anordung ermöglicht, durch die ein langgestrecktes Werkstück automatisch in Stücke geschnitten werden kann, deren Länge in vorgegebenen Grenzen liegt, wobei ein minimaler Ausschuß auftritt.

Diese Aufgabe wird bei einer elektrischen Regeleinrichtung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß ein Lasersender vorgesehen ist, welcher einen kohärenten Lichtstrahl schräg auf das Werkstück richtet, und däß ferner ein das vom Werkstück reflektierte Licht aufnehmender Empfänger vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einem Diskriminator-Schaltkreis verbunden ist, welcher ein der Frequenzdifferenz zwischen dem auf das Werkstück gestrahlten und von diesem reflektierten Licht und somit der Werkstückgeschwindigkeit proportionales Signal liefert, das zur Integrierung des Ausgangssignals während des gesamten Vorbeilaufs des Werkstücks am Lasersender einehi Integrator zugeführt ist, dessen Ausgangssignal einer Dividierschaltung zugeführt ist, die dieses durch einen der möglichen Anzahl von Stücken gleicher Länge entsprechenden Teiler teilt, deren Ausgangssignal einem Komparator zugeführt ist, der derart mit der Steuerung einer Säge verbunden ist, daß das Werkstück in Intervallen durchgeschnitten wird, die dem Quotienten aus dem integrierten Signal und dem Teilersignal entsprechen und dem als Vergleichssignal die vorgegebenen oberen und unteren Grenzen derart eingegeben sind, daß er das Schneiden des Werkstücks nur dann freigibt, wenn der Quotient innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt.

Das vom Laserausgang erhaltene Geschwindigkeitssignal ergibt durch Integrierung ein Maß der gesamten Länge des Werkstücks. In der Anordnung ist normalerweise eine Einrichtung vorgesehen, welche das Quotientensignal mit Signalen, welche den vorgegebenen Grenzen entsprechen, vergleicht, wobei der genannte Komparator die Schneideinrichtung sperrt, wenn das Quotientensignal außerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt. Bei dieser Anordnung kann das Teilersignal so voreingestellt werden, daß sich ein erster (Prüf-)Quotient ergibt, durch den die ungefähre Länge des langgestreckten Werkstücks in Rechnung gestellt werden kann. Da die vorgegebene Länge, in die das Werkstück geschnitten werden kann, innerhalb definierter Grenzen liegt, ist jede spezielle Länge des Werkstücks ohne Ausfall möglich, wenn eine Anzahl von Werkstücken zu schneiden ist und die geforderten Grenzen so weit auseinander liegen, daß der Schneidvorgang möglich ist.

Fällt daher der erhaltene Quotient in die Grenzen, so kann der Antrieb einen Anschlag in eine Stellung bringen, in der der Abstand zwischen diesem Anschlag und der Säge dem Quotientensignal entspricht. Das am Anschlag anliegende Werkstück kann dann in eine dem Quotientensignal entsprechende Anzahl von Längen geschnitten werden, wobei die abgeschnittenen Teile weggeführt werden und das noch nicht geschnittene Teil in der Zeit zwischen den Schnitten gegen den Anschlag bewegt wird. Allerdings kann das erste erhaltene Quotient auch außerhalb der vorgegebenen Grenzen liegen. Der Komparator ist daher so ausgebildet, daß er das Teilersignal ändert, wenn der Quotient außerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt, und zwar derart, daß der resultierende Quotient wieder innerhalb der Grenzen liegt. Zweckmäßigerweise verwendet man hierzu analoge oder digitale Rechenverfahren, wobei das Quotienten- und Teilersignal in Digitalspeichern gespeichert werden kann und der Komparator das Teilersignal abändert. Wie bereits erwähnt, eignet sich die erfindungsgemäße Anordnung für ein Walzwerk, wobei die Sägeeinrichtung an das Walzwerk angeschlossen ist. Die Sägeeinrichtung kann unabhängig in Betrieb genommen werden, um beispielsweise einen nicht einwandfrei bearbeiteten Abschnitt eines Werkstücks zu entfernen oder die Anordnung auf Handsteuerung umschalten zu können.

Weitere Einzelheiten der Erfindung, die Gegenstand der Patentansprüche sind, ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Figur.

Die Figur zeigt in schaubildlicher Darstellung ein Walzwerk mit Walzen 50 und 51, durch die ein Werkstück 52 in der dargestellten Richtung gewalzt wird, wobei das Material auf einer Walzenstraße 53 gegen einen Anschlag 5.4. transportiert wird. Neben der Walzenstraße 53 ist ein konventioneller Laser-Sender 17 angeordnet, welcher einen kohärenten Lichtstrahl auf die Oberfläche des Werkstücks 52 richtet. Der Laser ist so angeordnet, daß er einen Lichtstrahl schräg zur Bewegungsebene auf das Werkstück 52 richtet, so daß in dem vom Werkstück reflektierten Licht eine Frequenzverschiebung auftritt. Der schematisch dargestellte Laser weist einen einzigen Frequenzoszillator 18 und einen Empfänger 19 auf, welcher das vom ausgewalzten Material reflektierte Licht empfängt.' Der Mischer 20 empfängt sowohl das ausgestrahlte als auch das reflektierte Licht und

erzeugt ein Schwebungsfrequenz-Ausgangssignal, das der Geschwindigkeit des Werkstücks 52 entspricht. Das Schwebungsfrequenz-Signal wird auf einen Diskriminator 21 gegeben, welcher ein Gleichspannungsausgangssignal erzeugt, dessen Amplitude der Geschwindigkeit' des sich am Laser-Sender 17 vorbeibewegenden Werkstücks entspricht.

Das Gleichspannungssignal wird durch einen Integrator 38 während des gesamten Vorbeilaufs des langgestreckten Werkstücks am Laser-Sender 17 vorbei integriert. Über einen Analog-Digital-Umsetzer 56 speist der Integrator 38 das integrierte Signal über eine Torschaltung 55 in einen Digitalspeicher 57 ein. Gleichzeitig speist der Anzahl-Speicher 59 sein Ausgangssignal über eine Torschaltung 80 in den einen Eingang einer Dividierschaltung 60 ein. Der Ausgang des Speichers 57 ist über eine Torschaltung 61 mit dem anderen Eingang der Dividierschaltung 60 verbunden. Der Analog-Digital-Umsetzer 56 gibt ein Öffnungssignal auf die Torschaltungen 55, 80 und 61 (auf die letztere über eine ODER-Schaltung 78). Die Dividierschaltung 60 führt eine digitale Division durch und vergleicht das damit erhaltene Digitalsignal mit zwei Signalen von einer die Werkstücklänge steuernden Einrichtung 63. Diese Signale stellen die maximal zulässigen Grenzen dar, innerhalb derer die Schnittlänge des Materials liegen muß. Wenn der Wert des Quotientensignals innerhalb der Werte der Grenzsignale liegt, öffnet der Komparator 62 Torschaltungen 64 und 65, um das Quotienten- und das Anzahl-Signal zu einer Positionssteuereinrichtung 66 bzw. einem die Anzahl der Schnitte speichernden Speicher 67 (der in einer Schneideinrichtung 68 angeordnet ist) zu führen. Wenn die Steuerung bzw. Speicher 66 und 67 mit diesen Signalen gespeist werden, öffnet sich eine Torschaltung 75 und leitet ein Signal zu einem Steuerventil 69. Hierdurch wird über eine hydraulisch betätigbare Ramme 71 der Anschlag 54 samt Material 52 auf der Walzenstraße 53 transportiert, bis der Abstand zwischen dem Anschlag und der Säge 73 dem Quotientensignal entspricht. Zu diesem Zweck wird die Stellung des Anschlags durch den Integrator 72 ermittelt, der die vom Umfang einer Walze 85 zurückgelegte Länge integriert und ein Digitalsignal (gewöhnlich im Gray-Code) liefert, welches dem Abstand zwischen dem Anschlag 54 und der Säge 73 entspricht. Da die Säge feststeht, kann dies in einfacher Weise durch einen die Ausgangsstellung bestimmenden Signalspeicher und einen Subtraktor im Integrator 72 erreicht werden. Das Positionssignal des Integrators 72 wird im Speicher 66 mittels eines einfachen digitalen !Comparators verglichen. Wenn das Positionssignal und das im Speicher 66 gespeicherte Signal gleich sind, löscht der Komparator den Speicher. Die Torschaltung 75 wird hierauf geschlossen, und der Anschlag 54 setzt sich in Bewegung. Die Torschaltung 75 führt der Schneidvorrichtung 68 ein Steuersignal zu, wodurch die Säge 73 zur Zerteilung des Materials 52 quer zum Träger bewegt wird. Wenn der Schneidvorgang beendet ist, wird die Säge zurückgezogen, und die Schneidvorrichtung leitet ein impulsförmiges Signal zu einer Torschaltung 68 und dem Speicher 67, um die gespeicherte Zahl bis auf 1 zu reduzieren. Der Speicher 67 zählt normalerweise in beiden Richtungen. Solange im Speicher eine Zahl gespeichert ist, wird ein Signal zum anderen Eingang der Torschaltung 86 geleitet. Hierdurch wird bei Beginn des Schneidvorganges über die Torschaltung 86 ein Signal zu einem Motor 84 geführt, welcher (nicht dargestellte) Hilfswalzen antreibt, um den Rest des Werkstücks 52 bis an den Anschlag heranzuschieben. Nach einer bestimmten Zeit, innerhalb der die Walzen das Material gegen den Anschlag geschoben haben, wird die Schneidvorrichtung wieder in' Tätigkeit gesetzt, wenn dies nicht durch eine fehlende Zahl im Speicher 67 verhindert wird; für diesen Zweck

ίο ist ein geeignetes (nicht dargestelltes) Gatter vorgesehen. Der Speicher 67 ist so ausgelegt, daß er (n — 1) Informationen speichert, wenn η Teilstücke gefordert werden. Der Schneidvorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Zahl der Informationen im Speieher 67 auf Null abgesunken ist. In diesem Zeitpunkt erzeugt der Speicher für den Integrator 38, den Speicher 57, die Torschaltungen 55 und 80 und das Steuerventil 69 Rückstell-Signale, wobei die Ramme 71 in ihre Ausgangsstellung zurückkehrt. Die An-Ordnung ist dann für ein weiteres langgestrecktes Werkstück betriebsbereit. Wenn das Quotientensignal außerhalb der durch die Einrichtung 63 gesetzten Grenzen liegt, bleiben die Torschaltungen 64 und

65 in ihrem geschlossenen Zustand, während der Komparator 62 einen Impuls auf die eine zweier Leitungen 76 und 77 gibt, der zum gespeicherten Wert des Speichers 59 addiert oder von diesem subtrahiert wird. Das Vorzeichen hängt davon ab, ob das Quotientensignal über oder unter dem gewünschten Bereich liegt. Die Torschaltung 61 wird über eine ODER-Schaltung 78 wieder geöffnet, um wiederum die Kalkulation in Gang zu setzen, die so lange wiederholt wird, bis die richtige Anzahl von Teilstücken ermittelt ist.

Die Anzahl- und Quotientensignale werden zur Darstellung der Anzahl und Länge der zu schneidenden Stücke auf Anzeigevorrichtungen 81 und 82 gegeben. Die Angabe der Anzahl wird zunächst durch eine Hand-Eingabevorrichtung 83 in den Speicher 59 eingespeist.

Es kann zweckmäßig sein, zum Transport des Materials 52 den Anschlag 54 zu verwenden. Es ist auch möglich, der wiedergeöffneten Torschaltung 64 zum Betrieb der Schneidvorrichtung ein Signal zuzuführen, um eine entsprechende Zahl im Speicher

66 zu speichern, so daß die Torschaltung 75 geöffnet und die Ramme in Betrieb gesetzt werden kann. Bei einer derartigen Anordnung muß der Integrator in bestimmten Intervallen Signale abgeben, deren Abstand einer vom Werkstück zurückgelegten Wegstrecke entspricht. Der Speicher 62 speichert Informationen beider Richtungen. Die Torschaltung 75 schließt sich, wenn die Anzahl der im Speicher gespeicherten Informationen auf Null abgesunken ist.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Elektrische Regeleinrichtung für eine Anordnung zum Schneiden eines langgestreckten Werkstücks beliebiger Länge in eine Vielzahl von Stücken gleicher Länge, die innerhalb vorgegebener oberer und unterer Grenzen liegen muß, unter Verwendung einer fotoelektrischen Meßeinrichtung, insbesondere zum Schneiden von langgestreckten, in einem Walzwerk hergestellten Barren, dadurch gekennzeichnet, daß ein Laser-Sender (17) vorgesehen ist, welcher einen kohärenten Lichtstrahl schräg auf das

Werkstück (52) richtet, und daß ferner ein das vom Werkstück (52) reflektierte Licht aufnehmender Empfänger (19) vorgesehen ist, dessen Ausgang mit einem Diskriminator-Schaltkreis (20, 21) verbunden ist, welcher ein der Frequenzdifferenz zwischen dem auf das Werkstück gestrahlten und von diesem reflektierten Licht und somit der Werkstückgeschwindigkeit proportionales Signal liefert, das zur Integrierung des Ausgangssignals während des gesamten Vorbeilaufs des Werkstücks am Laser-Sender (17) einem Integrator (38) zugeführt ist, dessen Ausgangssignal einer Dividierschaltung zugeführt ist, die dieses durch einen der möglichen Anzahl von Stücken gleicher Länge entsprechenden Teiler teilt, deren Ausgangssignal einem Komparator (62) zugeführt ist, der derart mit der Steuerung (66, 67, 68) einer Säge (73) verbunden ist, daß das Werkstück in Intervallen durchgeschnitten wird, die dem Quotienten aus dem integrierten ao Signal und dem Teilersignal entsprechen und dem als Vergleichssignal die vorgegebenen oberen und unteren Grenzen derart eingegeben sind, daß er das Schneiden des Werkstücks (52) nur dann freigibt, wenn der Quotient innerhalb der vorgegebenen Grenzen liegt.

2. Regeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teiler durch den Komparator (62) veränderbar ist, wenn der Quotient außerhalb der Grenzen liegt, derart, daß ein folgender Quotient durch Verwendung des geänderten Quotienten innerhalb der Grenzen liegt.

3. Regeleinrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Speicher (66) für das Quotientensignal vorgesehen ist, der mit einem Antrieb (75, 71, 54) zur Verstellung der Lage des Werkstücks verbunden ist, der das Werkstück (52) in bezug auf die Säge (73) in eine solche Stellung bringt, daß das erste abgeschnittene Stück eine dem Quotientensignal entsprechende Länge besitzt.

4. Regeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß durch den Antrieb (75, 71, 54) ein Anschlag (54) verstellbar ist und das Werkstück zwischen den Schnitten der aufeinanderfolgend Stücke schneidenden Säge (73) zum Anschlag (54) geführt ist, derart, daß gleich lange Stücke geschnitten werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen