DE2305777C3

DE2305777C3 - Verfahren und Vorrichtung zum Regeln des Antriebs oder der Bremsung von kraftgetriebenen oder gebremsten Walzen, insbesondere in Streckrichtanlagen

Info

Publication number: DE2305777C3
Application number: DE2305777A
Authority: DE
Inventors: Josef 7530 Pforzheim Ihle
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1973-02-07
Filing date: 1973-02-07
Publication date: 1980-04-03
Also published as: IT998950B; DE2305777B2; FR2216816A5; GB1440987A; DE2305777A1; BE810710A; AT324804B; US3889505A; SE400532B

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln des Antriebs oder der Bremsung Voti krafigetricbcnen oder gebremsten Walzen in Anordnungen, bei denen ein Werkstoffband, vorzugsweise ein Blechband, unter Streckendem Zug über mehrere Walzen geführt ist, insbesondere in Streckrichtanlagen, wobei als Ausgangsgröße eine in Abhängigkeit vom Betrieb sich einstellende Zustandsgröße des Bandes gemessen, dieser Meßwert mit voreinstellbaren Sollwerten elektrisch verglichen und das Vergleichsergebnis zur elektrischen Beeinflussung des Kraftantriebs oder der Bremsung von Walzen benutzt wird.

In Streckrichtanlagen wird ein Blechband zwischen einem gebremste Walzen aufweisenden Rückhaltegerüst 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 sieh die im zulaufenden Trumm und im ablaufenden Trumm eines über eine Walze geführten Bandes wirkende Zugkräfte um den Faktor c". Wenn man, wie in Streckrichtanlagen, 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 ausgenutzt werden; andererseits muß ein Gleiten des Bandes auf den Walzen vermieden werden, wie es nicht nur bei Überwindung der Reibungskraft zwischen Walze und Band slattfindet. sondern auch, wenn einer mil konstanter Drehzahl angetriebenen Walze eine größere Bandlänge je Zeiteinheit /ugeliefert wird, als dem vom Walzenumfang in dieser Zeiteinheit zurückgelegten Weg entspricht: die je Zeileinheit zugelieferte Bandlänge kann z. B. durch bleibende Dehnung größer werden, die dem Band auf seinem Wege über vorangehende Walzen eingeprägt wurde.

Bei Sireckrichtanlagen isl es bekannt.die Umfangsge schwindigkeiten der in S-Gerüsteii gelagerten Walzen der Änderung der Bandlänge anzupassen. /. B. indem man gemeinsam und mit gleicher Drehzahl angctricbe ne Walzen im Durchmesser abstuft oder dadurch, daß man Walzen gleichen Durchmessers über je einen eigenen. regelH.iren Elektromotor antreibt. Es isl auch bekannt, zwischen gemeinsam von einem Elektromotor aus angetriebenen Walzen gleit hen Durchmessers Ausgleichsgetriebe vorzusehen, oder bei Anlagen mn Walzen gleicher Durchmessers zwischen diesen und Untersetzungsgetrieben Rutsch oder elektromagnetische Schlupfkupplungen einzubauen (Dt OS 15 27 944).

Bei der bekannten Bauart nach der DD PS 72 50b wird die Zugspannung im Band an einer Stelle mittels eines Bandzug-Mcßgcraies. beispielsweise einer Druck dose gemessen und als Ausgangsgröße zur Beeinfliis sung einer im Rahmen von hydraulischen Brems bzw Antriebsmittel benutzten (iegcntlmckpiimpe verwcn del Außerdem wird diejenige Streckung gemessen, die sich aus der Anzeige .-ines ersten Uandgcsehwindig keitsmeßgcriites vor dem Einlaufen in das Rückhallcge rust einerseits und eines ebensolchen Meßgerätes ergibt, das an dem auslaufenden- Uand nach dessen Durchgang durch das Zuggcrüsi angreift, und als Ausgangsgröße zur Regelung benutzt. Ein im Betrieb auftretendes unterschiedliches Verhallen des Bandes je Walze läßt sich damit nicht für die einzelne Walze beeinflussen. Vielmehr ist davon ausgegangen, daß sich die Zugkraft im Band von Walze zu Walze nur in

Abhängigkeit vom Umcchlingungswinkel und dem Reibungskoeffizienten in festen und gleichbleibenden Schritten ändert, so daß die hydraulischen Pumpen und Motore entsprechend abgestuft ein für allemal ausgelegt sind.

Demgegenüber ist der Erfinder von der Erkenntnis ausgegangen, daß das verschiedene Anliegen des Bandes an den verschiedenen Walzen je nach der erzielten Richtwirkung Zugkraftschritte von Walze zu Walze ergibt, die von den bei gleichbleibendem Umschlingungswinkel und gleichbleibenden ReibungskoeTizienten vorherberechneten Schritten abweichen. So ist z. B. auf der Einlaufseite die erste Walze im allgemeinen stärker verölt als die folgenden, so daß der Reibungskoeffizient dort kleiner ist, und weiter spielt es entgegen der technischen Reibungsformel, die die Größe der Berührungsflächen außer Betracht läßt, in der Pvaxis eine Rolle, daß das Band zunächst weniger satt und flächig anliegl. als nach fortgeschrittenem Richten.

Demgemäß liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei der Regelung der Antriebsverhiltnisse das Bandverhalten an einer einzelnen Walze zugrunde zu legen, damit vermieden werden kann, daß an einer von in ihrer Gesamtheil geregelten Walzen unerwünschter Schlupf auftritt.

Die Lösung dieser Aufgabe besteht gemäß der Erfindung darin, daß bei einem Verfahren der eingangs genannten Gattung als Ausgangsgröße die Dehnungsänderung, die das Band auf seinem Wege über eine, gegebenenfalls jede einzelne der Walzen erfährt, gemessen und zur elektrischen Beeinflussung d^s Kraftantriebes oder der Bremsung mindestens dieser einen Walze benutzt wird.

Eine Weiterbildung der Erfindung liegt darin, daß die Dehnungsänderungen als Unterschiede der Geschwindigkeit des ablaufenden Bandtrummes gegenüber der Geschwindigkeit des auflaufenden Bandlrummes ermittelt werden, ferner darin, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und die Geschwindigkeit des von der Walze ablaufenden Bandtrummes geinessen und die Meßergebnisse in elektrische Impulse umgewandelt werden. I ur den Fall, daß im Betrieb die Übereinstimmung der Wal/enumfangsgeschwindigkeit und der Geschwindigkeit des zulaufenden Bandtrummes verlorengehen, ergib' die Zugrundelegung der Wal/enumfangsgcschwindigkeit eine größere Empfindlichkeit dor Differenzanzeige.

Die Einrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens isi 'ladtirch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeiten der Walze und der ablaufenden Handiriimme mit Meßrädchen gemessen werden, welche Drehzahlgeber antreiben, daß in einem Vergleicher die Änderungen der aus vorgegebenen Werten ebcnf.üs vorgegebenen Drehzahldifferenz als Maß für die Dehnungsanderiing crmiticlt werden und daß von diesem Verglcichcr aus steuerbare Hilfsantriebe zum Antreiben elektrischer Regeleinrichtungen für die Beeinflussung des odor der K.afnintnebe oder Bremsen der W.ilzen vorgesehen sind

Durch die brfindung wird erreicht, daß ohne Beeinträchtigung des Zusammenwirkens zwischen Walze und Band der zwischen diesen beiden Elementen geltende Reibwert voll ausnutzbar ist; die Umfangsgeschwindigkeiten der einzelnen Walzen und ihre Drehmomente lassen sich über große Bereiche regeln, wobei wegen des Ausgehens von voreinstellbaren Sollwerten z. B. auch Durchmesseränderungen, die durch Nachschleifen '/on Walzen entstehen, oder die Einflüsse von Abweichungen in der Beschaffenheit der Bandwerkstoffe, wie sie sich z. B. durch andere Elastizitätsmoduln ausdrücken, leicht berücksichtigt werden können.

Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Einrichtung liegt darin, daß der Umschlingungswinkel, über welchen das Band die Walze umgibt, um einen Reservebetrag größer gewählt ist, als er bei gegebener

ίο mittlerer Reibungszahl und bei schlupffreiem Betrieb für die Aufrechterhaltung eines bestimmten, gewünschten Unterschiedes zwischen den am auflaufenden Trumm einerseits und am ablaufenden Trumm andererseits angreifenden Zugkräften notwendig wäre. Hierdurch wird erreicht, daß auch, wenn sich der Reib wert aus irgendwelchen Gründen verringert, z. B. bei Verschmutzung oder bei Verwendung eines anderen Bandwerkstoffes, der auf dem Material des Walzenumfanges einen kleineren Reibwert ergibt, die Zugspan-

jo nungs- und damit Zugkraftunierschiede unverändert, ohne daß Schlupf entstünde, aufrechterhalten bleiben.

Zweckmäßig sind die Sollwert-Vc.gebeeinnchtung und der Soll-Istwertvergleicher für die Anzeige der voreingestellten und der ermittelten Zahlenwerte in

2Ί Ziffern eingerichtet. Die ständige Ablesbarkeit der Werii. erleichtert das Arbeiten.

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

Fig. 1 ist ein Schema eines Zwei-Walzen-Rückhal-

U) tegerüstes einer Streckrichtanlage;

F ι g. 2 ein auf eine Wabe bezogenes Blockschema. Gemäß F i g. 1 ist ein Band 3 S förrnig um Walzen 1 und 2 geschlungen. Die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 1. die gleich der Geschwindigkeit des auf diese

ii Walze auflaufenden Trummes des Bandes 3 ist. wird mittels eines Meßrades 19 gemessen, die Geschwindigkeit des von der Walze 1 ablaufenden Bandtrummes mittels des Meßrades 20. die Umfangsgeschwindigkeit der Walze 2 mittels eines Meßradc 21 und die

4(i Geschwindigkeit des von der Walze 2 ablaufenden Bandtrummes mittels eines Meßrades 22. Die Meßräder stehen mit Drehzahlgebern 24 bzw. 25 bzw. 26 bzw. 27 in Antriebsverbindung. Die Drehzahlgeber geben je Umdrehung eine sehr große Anzahl elektrischer

r. Impulse weiter. Das Band 3 umschlingt die Walze 1 über den Umschlingungswinkel %i und die Walze 2 über den Umschlingungswinkel %2- Die Walze 1 dreht sich in Richtung des Pfeiles 4. in F ι g. 1 also im Uhrzeigersinn, die Walze 2 in Richtung des Pfeiles 5. in F i g. 1 also

in entgegen dem Uhrzeigersinn. In dem auf die Walze 1 auflaufenden Bandtrumm herrscht die Zugkraft Sl. in dem zwischen den Walzen 1 und 2 verlaufenden, also von der Walze 1 ab t,nd auf die Walze 2 auflaufenden Bufidsiück die Zugkraft .S'2 und in dem von der Walze 2

r> ablaufenden Bandtrumm die Zugkraft .S' 5. Den Zugkräften 51 bis .S3 entsprechen Zugspannungen a 1 bis ο 3. Auf dem Umfang der Walze 1 vergrößert sich die Zugkraft .S' I um den Zusatzbetrag 7 I auf .S" 2. auf dem Umfang der Walze 2 vergrößert sich die Zugkraft '■> 2

wi um den Zusatzbetrag /2 auf 5 3. In F i g. 1 sind die Kräfte und Zusatzkrafte, die in Wirklichkeit in dem Band 3 in dessen jeweiliger Richtung; verlaufen, der Übersichtlichkeit wegen radial zu den Walzenumfängsn nach außen aufgetragen. Den einzelnen Zugkräften

b^r. entsprechen bes'immle Dehnungsbeträge je Bandlängeneinheit; die Dehnung je Bandlängeneinheit steigt also mit den Zugkräften und daher auch mit den diesen entsprechenden Spannungen an. Den Zugkräften S I bis

53 entsprechen Dehnungen ε I bis ε 3 je Bandlängeneinheit.

Die elastischen Dehnungen ε je Längeneinheit des Bandes und die Zugspannungen α im D>and hängen über den Elastizitätsmodul E nach der Gleichung ε =4· zusammen; daher ist

Ί —

und

"2

10

Wenn Δε\ die Zunahme der Dehnung ει in dem die Walze I umschlingenden Bandbogen bedeutet, ist

¹ Ί =

15

Bezeichnet man die Differenz Oi — o\ entsprechend eier Zusalzkralt Z\ als o_zι. so ist bei einem Bandquerschnitt Fauch σ*!—-p· Wenn die Bandlänge auf dem dem Umschlingungswinkel <x\ entsprechenden Umfangsbogen der Walze 1 den Betrag h hat, ist die Zunahme dieser Länge, Alt, =

20

"rl " Ί

Z₁ F-

25

Werden die Belastungsverhältnisse so gewählt, daß 52<5ι·ε'"> ist, so tritt auch bei kleiner werdendem Reibwert μ noch kein Gleiten ein; man erhält also eine Reserve, innerhalb der Verringerungen des Reibwertes, z. B. durch Verschmutzung oder Temperaluränderungen, unschädlich bleiben. Um dies im Schema der F i g. t übersichtlich darstellen zu können, ist dort ein Mindestwinkel ß\ bzw. /?2 eingezeichnet, für den 52 = S]-Ci"¹ wäre, so daß gegenüber den tatsächlichen Umschlingungswinkeln αϊ und &2 Restwinkel yi und >>2 übrig bleiben, die die erwähnte Reserve versinnbildlichen.

Wie aus dem in Fig. 1 dargestellten Schema mit 2 WoWon hprvnrapht opltpn für ierlp vnn mehreren aufeinanderfolgenden Walzen dieselben Beziehungen. Soweit es sich um Streckrichtanlagen handelt, gelten dieselben Gesetzmäßigkeiten für die Walzen von Mehrwalzen-Zuggerüsten wie für die Walzen von Mehrwalzen-Rückhaltegerüslen. Da beim Streckrichten aber abgesehen von dem Kriechen, das wegen der aus der Differenz der Bandztigkräfte 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 rüekhallenden oder ziehenden Drehmomente der Walzen nur der in Fig. I durch die Restwinkel )m und γι versinnbildlichte Reservebereich zur Verfügung, der somit für diesen Fall zwingend vorgesehen sein muß.

Gemäß Fig. 2 ist die Walze 1 über eine Gelricbekupplung 28, ein Untersetzungsgetriebe 29 und eine Motorkupplung 30 mit einem regelbaren Gleichstrommotor 31 verbunden. Eine Sollwertvorgebeeinriditung 32, die mit einem Soll-Istwert-Vergleicher 34 verbunden ist. wird auf einen vorbestimmten, einem bestimmten Dehnungszuwachs/4ει entsprechenden Wert eingestellt. Mit einer Regler-Feineinstcllvorrichtung 33 wird die gewünschte Rcgeiemptindiichkcit eingestellt. Dt:r von dem Meßrad 19 angetriebene Drehzahlgeber 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 ει an den Soll-Istwert-Vergleicher 34 weiter. In gleicher Weise gibt der von dem auf dem Band 3 laufenden Meßrad 20 angetriebene Drehzahlgeber 25 die ,im den talsächlichen Dchnungszuwachs Af₁ erweiterte Information an den Soll-lstwert-Vergldcher 34.

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

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

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

23 777 Patentansprüche:

1. Verfahren zum Regeln des Antriebs oder der Bremsung von kraftgetriebenen oder gebremsten Walzen in Anordnungen, bei denen ein Werkstoffband, vorzugsweise ein Blechband, unter streckendem Zug über mehrere Walzen geführt ist, insbesondere in Streckrichtanlagen, wobei als Ausgangsgröße eine in Abhängigkeit vom Betrieb ία sich einstellende Zustandsgröße des Bandes gemessen, dieser Meßwert mit voreinstellbaren Sollwerten elektrisch verglichen und das Vergleichsergebnis zur elektrischen Beeinflussung des Kraftantriebs oder der Bremsung von Walzen benutzt wird, dadurch '5 gekennzeichnet, daß als Ausgangsgröße die Dehnungsänderung, die das Band auf seinem Wege über eine, gegebenenfalls jede einzelne der Walzen erfährt, gemessen und zur elektrischen Besinflus- $ung df* Kraftantriebes oder der Bremsung mindestfcsTS dieser einen Walze benutzt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenneeichnet. daß die Dehnungsänderungen als Unterschiede der Geschwindigkeit des ablaufenden Bandtrummes gegenüber der Geschwindigkeit des auflaufenden Bandtrummes ermittelt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1. dadurch gekennteichnet, daß die Umfangsgeschwindigkeit der Walze und die Geschwindigkeit des von der Walze ablaufenden Bandtrummes gemessen und die Meß-Crgebnissp in elektrische Impulse umgewandelt werden.

4. Einrichtung zuv Durci .ührung des Verfahrens tiach den Ansprüchen I bis 3. dadurch gekennzeichnet, daß die Umfangsgeschw .digkeiten der Walzen r> (1. 2) und der ablaufenden Bandtrumme mit Meßrädchen (19. 21 b/w. 20, 22) gemessen werden, welche Drehzahlgeber (24. 26 b/w. 25, 27) antreiben, daß in einem Vergleicher (34) die Änderungen der aus vorgegebenen Werten ebenfalls vorgegebenen 4n Drehzahldifferenz als Maß für die Dehnungsande· rung ermittelt werden und daß von diesem Vergleicher (34) aus steuerbare Hilfsantnebe ium Antreiben elektrischer Regeleinrichtungen (35. 36) für die Beeinflussung des oder der Kraflantncbe(31) 4". oder Bremsen der Walzen (1,2) vorgesehen sind.

5. Einrichtung nach Anspruch 4. dadurch gekenn zeichnet, daß der Umschlmgungswinkel (\ 1 b/w ix2). über welchen das Band die Wal/c (I b/w. 2) Umgibt, um einen Reservebetrag {γ I b/w )■ 2) >» größer ist. als es bei gegebener Reibungszahl (μ) und bei schliipffrciem Betrieb für die Aufrechlerhaltiing eines bestimmten, gewünschten Unterschiedes /wi Sehen ilen am auflaufenden Γ nimm einerseits und am ablaufenden Trumm andererseits angreifenden v, Zugkräften (S I bis S 5) notwendig ware.

6. Einrichtung nach Anspruch 4 und 5. dadurch gekennzeichnet, daß die Sollwert Vorgcbecmrich lung (32) und der Soll Istwertverglcu her (34) fiir die Anzeige der voreingcslelllen und tier ermittelten mi Zahlenwerte in Ziffern eingerichtet sind.