DE2305777A1

DE2305777A1 - Verfahren und vorrichtung zum regeln des kraftantriebs oder der bremsung kraftgetriebener oder gebremster walzen, insbesondere in streckrichtanlagen

Info

Publication number: DE2305777A1
Application number: DE2305777A
Authority: DE
Inventors: Josef Ihle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1974-08-15
Also published as: GB1440987A; SE400532B; AT324804B; DE2305777C3; IT998950B; FR2216816A5; DE2305777B2; BE810710A; US3889505A

Description

Anmelderint Stuttgart, den S.Februar 1973 Frau Irma Ungerer P 2399 10/23

geb. Dolllnger 753 Pforzheim Arllnger Str. 6

Vertreter: Patentanwalt Dipl.-Ing.!Dax Bunke 7 Stuttgart 1 Leesingstraße 9

Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Kraftantriebs oder der Bremsung kraftgetriebener oder gebremster Walzen, insbesondere in Streckrichtanlagen.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Kraftantriebs oder der Bremsung von Walzen in Anordnungen, bei denen ein Ulerketoffband, vorzugsweise ein Blechband, unter streckendem Zug über mehrere Walzen geführt ist, insbesondere in Streckrichtanlagen. In Streckrichtanlagen wird ein Blechband zwischen einem gebremste Walzen aufweisenden RückhaltegerUst und einem kraftgetriebene Walzen aufweisenden Zuggerüst gereckt; die Bremsung kann dabei als negativer Kraftantrieb aufgefaßt werden; die Reckkraft muß in den zu reckenden Bandbereich als zusätzliche Zugkraft zunächst eingebracht und dem aus diesem Bereich auslaufenden Band über die angetriebenen Walzen dann wieder entnommen werden.

Nach der Seil-Formel unterscheiden sich die im zulaufenden Trumm und im ablaufenden Trumm eines über eine Walze geführten Bandes wirkenden Zugkräfte um den Faktor e^^t<jC . Wenn man, wie in Streck-

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richtanlagen, den Unterschied zwischen den auf der Zulaufseite und den auf der Ablaufseite vorhandenen Band-Zugkräften mit möglichst wenig Walzen möglichst groß machen will; muß der zwischen Walzen und Band vorhandene Reibwert gut ausgenützt werden; andererseits muß ein Gleiten des Bandes auf den Walzen vermieden werden, wie es nicht nur bei Überwindung der Reibungskraft zwischen Walze und Band stattfindet, sondern auch, wenn einer mit konstanter Drehzahl angetriebenen Walze eine größere Bandlänge je Zeiteinheit zugeliefert wird, als dem vom Walzenumfang in dieser Zeiteinheit zurückgelegten Weg entspricht; die je Zeiteinheit zugelieferte Bandlänge kann z.B. durch bleibende Dehnung größer werden, die dem Band auf seinem Wege über vorangehende Walzen eingeprägt wurde.

Bei Streckrichtanlagen ist es bekannt, die Umfangsgeschwindigkeiten der in S-Gerüsten gelagerten Walzen der Änderung der Bandlänge anzupassen, z.B. indem man gemeinsam und mit gleicher Drehzahl angetriebene Walzen im Durchmesser abstuft oder dadurch, daß man Walzen gleichen Durchmessers über je einen eigenen^ regelbaren Elektromotor antreibt. Es ist auch bekannt? zwischen gemeinsam von einem Elektromotor aus angetriebenen Walzen gleichen Durchmessers Ausgleichsgetriebe vorzusehen, oder bei Anlagen mit Walzen gleichen Durchmessers zwischen diesen und Untersetzungsgetrieben Rutschoder elektromagnetische Schlupfkupplungen einzubauen. Aus der DT-QS 2 118 051 ist es ferner bekannt, Differentialgetriebe zu verwenden, deren Ausgangsdrehzahl über den Ausglaichsräderträger durch ein Regelgetriebe entsprechend der erforderlichen Drehzahlerhöhung oder -verminderung veränderbar ist. Die bekannten Bauarten sind teils aufwendig, teils vom zu verarbeitenden Band her geänderten Arbeitsbedingungen schwer anpaßbar, insbesondere während des Betriebes.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diese Schwierigkeiten zu überwinden und ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens zu schaffen, die, ohne aufwendig zu sein, das Regeln nach gemessenen Werten während des laufenden Betriebes «glichen. 4 0 9833/0093

Dia Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei einen Verfahren der eingangs genannten Gattung die Dehnungsänderung, die das Band auf seinem Wege über eine Walze erfährt, gemessen, Mit voreinstellbaren Sollwerten elektrisch verglichen und das Vergleichsergebnis zur elektrischen Beeinflussung des Kraftantriebes oder der Bremsung mindestens dieser einen ialze benutzt wird· Eine Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß die Dehnungsänderungen als Unterschiede der Geschwindigkeit des ablaufenden Bandtrummes gegenüber der Geschwindigkeit des auslaufenden Bandtrummea ermittelt werden, ferner darin, daß hierbei statt der Geschwindigkeit des auflaufenden Bandtrummes die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und die Geschwindigkeit des von der Walze ablaufenden Bandtrummes gemessen und die ffießergebniase in elektrische Impulse umgewandelt und als solche weitergeleitet werden. Für den Tall, daß im Betrieb die Übereinstimmung dar UJalzenumfangsgaschwindigkait und der Geschwindigkeit dee zulaufenden Bandtrummes verloren gehen, erfibt die Zugrundelegung der Ulalzenumfangsgeachwindigkeit eine größere Empfindlichkeit der Differenzanzeige.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der Walze und der ablaufenden Bandtrumme mit ffleßrädchen gemessen werden, welche Drehmelder antreiben, die elektrische Impulse abgeben, deren Anzahl der Drehzahl proportional ist, daß in einem Vergleicher die Änderungen der aus vorgegebenen liierten ebenfalls vorgegebenen Drehzahldifferenz als fflaß für die Dehnungsänderung ermittalt werden und daß von diesem Vergleicher aus ateuarbare Hilfsantriebe zum Antreiben elektrischer Regeleinrichtungen für die Beeinflussung des oder der Kraftantriebe oder Bremsen der Walzen vorgesehen sind.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß ohne Beeinträchtigung des Zusammenwirkens zwischen Walze und Band der zwischen diesen beiden Elementen geltende Reibwart voll ausnutzbar ist; dia Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Walzen und ihre Drehmomente lassen

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sich über große Bereiche regeln, wobei wegen des Ausgehens von voreinstellbaren Sollwerten z.B. auch Durchmesseränderungen, die durch Nachschleifen von Ulalzen entstehen, oder die Einflüsse von Abweichungen in der Beschaffenheit der Banduierkstoffe, wie sie sich z.B. durch andere Elastizitätsmoduln ausdrücken, leicht berücksichtigt werden können.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß der Umschlingungungswinkel, über welchen das Band die Walze umgibt, um einen Reservebetrag größer gewählt ist, als er bei gegebener mittlerer Reibungszahl und bei schlupffreiem Betrieb für die Aufrechterhaltung eines bestimmten, gewünschten Unterschiedes zwischen den am auflaufenden Trurnm einerseits und am ablaufenden Trumm andererseits angreifenden Zugkräften notwendig wäre. Hierdurch wird erreicht, daß auch, wenn sich der Reibwert aus irgendwelchen Gründen verringert, z.B. bei Verschmutzung oder bei Verwendung eines anderen Bandwerkstoffes, der auf dem Material des UJalzenumfanges einen kleineren Reibwert ergibt, die Zugspannungs- und damit Zugkraftunterschiede unverändert, ohne daß Schlupf entstünde, aufrecht erhalten bleiben.

Zweckmäßig sind die Sollwert-V/orgebeeinrichtung und der SoIl-Istwertvergleicher für die Anzeige der voreingestellten und der ermittelten Zahlenwerte in Ziffern eingerichtet. Die ständige ablesbarkeit der Werte erleichtert das Arbeiten.

In der Zeichnung ist ein Beispiel einer erfindungsgemäß ausgebildeten Einrichtung dargestellt.

Fig. 1 ist ein Schema eines Zwei-Walzen-Rückhaltegerüstes einer Streckrichtanlage,

Fig. 2 ein auf eine UJaIze bezogenes Blockschema·

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Gemäß Fig. 1 ist ein Band 3 S-förmig um Walzen 1 und 2 geschlungen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze, die gleich der Geschwindigkeit des auf diese Malze auflaufenden Trummas des Bandes 3 ist, wird mittels eines ffleßrades 19 gemessen, die Geschwindigkeit des von der Walze 1 ablaufenden Bandtrummes mittels des Hleßrades 20, die Umfangsgeschwindigkeit der lüalze mittels eines Rleßrades 21 und die Geschwindigkeit des von der Walze 2 ablaufenden Bandtrummes mittels eines lYleßrades 22. Die Iffeßräder stehen mit Drehmeldern 24 bzw. 25 bzw. 26 bzw. 27 in Antriebsverbindung. Die Drehmelder geben je Umdrehung eine sehr große Anzahl elektrischer Impulse weiter. Das Band 3 umschlingt die Walze 1 über den Umschlingungswinkelc^. und die Walze 2 über den Umschlingungawinkeloi . Die Walze 1 dreht sich in Richtung des Pfeiles 4, in Fig. 1 also im Uhrzeigersinn, die Walze 2 in Richtung des Pfeiles 5, in Fig. 1 also entgegen dem Uhrzeigersinn. In dem auf die Walze 1 auflaufenden Bandtrumm herrscht die Zugkraft S 1, in dem zwischen den Walzen 1 und 2 verlaufenden, also von der Walze 1 ab und auf die Walze 2 auflaufenden Bandstück die Zugkraft S 2 und in dem von der Walze 2 ablaufenden Bandtrumm die Zugkraft S 3. Den Zugkräften S 1 bis S 3 entsprechen

Zugspannungen & Ibis 6" 3. Auf dem Umfang der Walze 1 vergrößert sich die Zugkraft S 1 um den Zusatzbetrag Z 1 auf S 2, auf dem Umfang der Walze 2 vergrößert sich die Zugkraft S 2 um den Zusatzbetrag Z 2 auf S 3. In Fig. 1 sind die Kräfte und Zusatzkräfte, die in Wirklichkeit in dem Band 3 in dessen jeweiliger Richtung verlaufen, der Übersichtlichkeit wegen radial zu den Walzenumfängen nach außen aufgetragen. Den einzelnen Zugkräften entsprechen bestimmte Dehnungsbeträge je Bandlängeneinheit; die Dehnung je Bandlängeneinheit steigt also mit den Zugkräften und daher auch mit den diesen entsprechenden Spannungen an. Den Zugkräften S 1 bis S 3 entsprachen Dehnungen £1 bis 83 je Bandlängeneinheit.

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Die elastischen Dehnungen £ je Längeneinheit des Bandes und die Zugspannungen ßf im Band hängen über den Elastizitätsmodul E nach der Gleichung C= — zusammen? daher ist C-] =~~~ und C^_ = %ß- · Wenn

Δ &1 die Zunahme der Dehnung C₁ in dem die Walze 1 umschlingenden Bandbogen bedeutet, ist Δ £.. = C^ - ^₁ = ^2 - ^1 . Bezeichnet man

¹E

die Differenz &2. - &-\ entsprechend der Zusatzkraft Z^ als Ö , so ist bei einem Bandquerschnitt F auch & _Λ = Z . Wenn die Bandlänge auf dem

dem Umschlingungswinkel 0Cz₁ entsprechenden Umfangsbogen der Walze 1 den Betrag I- hat, ist die Zunahme dieser Länge, ^1-t» = ^^ . I₁ =

₁
E --j·- . ju.

Werden die Belastungsverhältnisse so gev/ählt, daß S„ ^ S . e ^

ist, so tritt auch bei kleiner werdendem Reibwert / noch kein Gleiten ein; man erhält also eine Reserve, innerhalb der Verringerungen des Reibwertes, z.B. durch Verschmutzung oder Temperaturänderungen, unschädlich bleiben. Um dies im Schema der Fig. 1 übersichtlich darstellen zu können, ist dort ~" " ' " T

ein Mindestwinkel β bzw. ß„ eingezeichnet, für den S = S„ . er wäre, so daß gegenüber den tatsächlichen Umschlingungswinkeln οί, . und oL Restwinke1 fl und ^l übrig bleiben, die die erwähnte Reserve versinnbildlichen.

Wie aus dem in Fig. 1 dargestellten Schema mit 2 Walzen hervorgeht, gelten für jede von mehreren aufeinanderfolgenden Walzen dieselben Beziehungen. Soweit es sich um Streckrichtanlagen handelt, gelten dieselben Gesetzmäßigkeiten für die Walzen von Mehrwalzen-Zuggerüien wie für die Walzen von Mehrwalzen-Rückhaltegerüsten. Da beim Streckrichten aber abgesehen von dem Kriechen, das wegen der aus der Differenz der Bandzugkräfte zu beiden Seiten einer Walze folgenden Änderung der Dehnung des Bandes auf dem umschlungenen Walzenbogen entsteht, unterhalb der Gleitgrenze gearbeitet werden muß, steht für ein Regeln der Drehzahlen und/oder der rückhaltenden oder ziehenden

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Drehmomente der Walzen nur der in Fig. 1 durch die Restwinkel7*. und^*₂ versinnbildlichte Reservebereich zur Verfügung, der somit für diesen Fall zwingend vorgesehen sein muß.

Gemäß Fig. 2 ist die Walze 1 über eine Getriebekupplung 28, ein Untersetzungsgetriebe 29 und eine Iflotorkupplung 30 mit einem regelbaren Gleichstrommotor 31 verbunden. Eine Sollwertvorgebeeinrichtung 32, die mit einem Soll-Istwert-Vergleicher 34 verbunden ist, wird auf einen vorbestimmten, einem bestimmten Dehnungszuwachs ^ £λ entsprechenden Wert eingestellt. Mit einer Regler-Feineinstellvorrichtung 33 wird die gewünschte Regelempfindlichkeit eingestellt. Der von dem Rleßrad 19 angetriebene Drehmelder 24 gibt in Gestalt der von ihm ausgesandten elektrischen Impulse die Information über die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1, die, solange kein Schlupf stattfindet, gleich der Geschwindigkeit des Bandes 3 ist, entsprechend der Dehnung £.. an den Sall-Istwert-Vergleicher 34 weiter. In gleicher Weise gibt der von dem auf dem Band 3 laufenden ffleßrad 20 angetriebene Drehmelder 25 die um den tatsächlichen Dehnungszuwachs c€* erweiterte Information an den Soll-Istwert-Vergleicher 34.

Die Differenz zwischen der Anzahl der von dem Drehmelder 24 und der Anzahl der von dem Drehmelder 25 ausgesendeten Impulse ergibt den Istwert von ^^ , der in dem Vergleicher 34 mit dem in die Sollwertvorgebeeinrichtung 32 eingegebenen Sollwert verglichen wird. Entsprechend dem Vergleichsergebnis wird von 34 aus über einen Stromregler 35 und eine Leistungsstufe 36 der Gleichstrommotor so geregelt, daß sich der Istwert mit der in die Regler-Feineinstellvorrichtung 33 eingegebenen Regelgenauigkeit auf den vorgegebenen Sollwert einspielt.

Bei Anlagen mit mechanischen Verbundantrieben können elektromagnetische Schlupfkupplungen, Servomotoren oder Regelgetriebe, welche im mechanischen Nebenschluß über Differentiale das Regeln von Drehzahlen und/oder Drehmomenten einzelner Walzen ermöglichen, auf gleiche Weise gesteuert werden.

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Claims

Patentansprüche

· Verfahren zum Regeln des Antriebs oder der Bremsung v/on kraftgetriebenen oder gebremsten Walzen in Anordnungen, bei denen ein Werkstoffband, vorzugsweise ein Blechband, unter streckendem Zug über mehrere Walzen geführt ist, insbesondere in Streckrichtanlagen, dadurch gekennzeichnet, daß die Dehnungsänderung, die das Band auf seinen Wege über eine Walze erfährt, gemessen, mit voreinstellbaren Sollwerten elektrisch verglichen und das Vergleichsergebnis zur elektrischen Beeinflussung des Kraftantriebs oder der Bremsung mindestens dieser einen Walze benutzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oehnungsänderungen als Unterschiede der Geschwindigkeit des ablaufenden Bandtrummes gegenüber der Geschwindigkeit des aufkaufenden Bandtrummes ermittelt werden·
3. Verfahren nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß statt der Geschwindigkeit des auflaufenden Bandtrummes die Umfangsgeschwindigkeit der Ulalze und die Geschwindigkeit des von der Walze ablaufenden Bandtrummes gemessen und die DleOergebnisse in elektrische Impulse umgewandelt und als solche weitergeleitet werden.
4. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der Walzen und der ablaufenden Bandtrumme mit (fleßrädchen gemessen werden, welche Drehmelder antreiben, die elektrische Impulse abgeben, deren Anzahl dar Drehzahl proportional ist, und daß in einem Vergleicher die Änderungen der aus vorgegebenen liierten ebenfalls vorgegebenen Drehzahldifferenz als IfIaQ für die Dehnungsänderung

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ermittelt «erden und daß von diesem Vergleicher aus Steuer· bare Hilfsantriebe zum Antreiben elektrischer Regeleinrichtungen für die Beeinflussung des oder der Kraftantriebe oder Bremsen der UJaI ζ en vorgesehen sind.
5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Umachlingungswinkel, über welchen das Band die Walze umgibt» um einen Reservebetrag größer gewählt ist, als es bei gegebener Reibungszahl und bei schlupffreiem Betrieb für die Aufrechterhaltung eines bestimmten, gewünschten Unterschiedes zwischen den am auflaufenden Truram einerseits und am ablaufenden Trumm andererseits angreifenden Zugkräften notwendig wäre*
6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert-Vorgebeeinrichtung (32) und der Soll-Istwertvergleicher (34) für die Anzeige der voreingestellten und der ermittelten Zahlenwerte in Ziffern eingerichtet sind.

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