DE2931251A1 - Elektrische steuerschaltung - Google Patents

Description

Wean United, Inc., Pittsburgh, 22, Pennsylvania, V.St.A.

Elektrische Steuerschaltung

Die vorliegende Erfindung betrifft elektrische Steuerschaltungen.

Mit der schneller Entwicklung der Bauteile, die in elektrischen Schaltungen eingesetzt werden, sind letztere komplizierter und auch immer höher entwickelt worden, um die Präzision und Wirtschaftlichkeit beim Betrieb von Systemen unterschiedlicher-Art zu erhöhen - beispielsweise Abbrennschweißsystemen und Konstantdickenregelungen. -."-.-■

Die grundsätzliche Schaltung, die zum Einleiten der gewünschten Steuerfunktionen verwendet werden kann, nimmt ein Analogsignal aus einer bekannten Quelle auf und gibt dieses auf einen Summierverstärker mit dem Verstärkungsfaktor eins auf zwei parallelen Signalwegen, von denen einer eine Inverterschaltung enthält. Der andere^dieser Signalflußwege enthält eine Speichereinrichtung,

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die zu einem gewünschten Zeitpunkt deaktiviert werden kann, xua
ein Ausgangssignal zu liefern, das dann zum Einleiten der Steuer-¹ funktion ausgenutzt wird.

Die grundsätzliche Schaltung kann mit einer Bezugssignal- und ! Einstelleinrichtung sowie einem Komparatorverstärker versehen

v/erden, um die Funktion einer Diode zur Abgabe eines Logik-Aus- :

gangssignals zu steuern. Weitere Schaltungsteile können zur !

Steuerung von Systemen, wie den oben beschriebenen, hinzugefügt j werden.

Die vorliegende Erfindung schafft eine elektrische Steuerschaltung mit einem Analog-Digital/Digital-Analog-Summierpunktkreis j zur Aufnahme eines Analogsignals, wobei der Kreis einen A-D- I Wandler, an dessen Eingang das Analogsignal liegt und dessen Ausgangssignal an den Eingang eines D-A-Wandlers geht, einen
Summierpunkt, an den das Analogsignal und das invertierte Ausgangssignal des D-A-Wandlers gelegt sind, wobei der Summierpunkt ' ein Paar gleicher Widerstände und einen Summierverstärker_mit
dem Verstärkungsfaktor eins aufweist, .das Analogsignal; an ein.
,Ende des einen Widerstandes, das -Ausgangssi^nal-des D-A-4'iancii.ors
an ein-Ende, des anderen Widerstandes und die anderen "Enden der
beiden Widerstände gemeinsam, .an den .Eingang .des Summierverstärker^

gelegt sind, dessen Ausgangssignal an die zu steuernde Einrichtung geht, und durch eine Einrichtung, die das Ausgangssignal des j D-A-Wandlers in einem vorbestimmten Zeitpunkt fecthält, so '!aß j eine Änderung des dem einen Widerstand-zugeführten Analogsignals '

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vom Summierterstärker verglichen wird mit dem festen Ausgangs- , signal des D~A-Wandlers.am anderen Widerstand, um entsprechend ^! das Ausgangssignal des Summierverstärkers zu beeinflussen. ;

Die Erfindung soll nun an einer beispielshaftenAusführungsform .; unter Bezug auf die beigefügte Zeichnung erläutert werden. ;

Fig. 1 ist ein Schaltbild der grundsätzlichen Steuerschaltung; i

Fig. 2 ist eine Diagrammdarstellung der Analog-Digital- und der -: Digital-Analog-Wandlung; '

Fig. 3 ist die grundsätzliche Schaltung der fig. 1 in Kombination mit weiteren Steuereinrichtungen;

i'ig. 4- ist eine weitere Schaltung, die mit der Schaltung der ; Fig. 3 zusammengefaßt werden kann; und . :

Fig. 5 ist die grundsätzliche Steuerschaltung nach der vorlie- ,' genden Erfindung in Kombination mit einer Schaltung zur
automatischen Dickensteuerung der Walzen eines Band- :

- ■ . walzwerks._ "■"""-'.■. .--."!

Ein Analogsignal 10 wird auf den Eingang eines A-D-Wandlers 11
gegeben. Das Signal 10 kann aus einer geeigneten Quelle wie _; beispielsweise der En-ergieüberwachungseinheit einer Abbronn,—
schweißmaschine stammen, wie sie in der US-PS 4 084 075 offenbart ist. Dieses Signal ist proportional der elektrischen Energie,

Q»Mfl/0«2«. ' ^; _0RielNAL INSPECTED

die zur Herstellung einer Schweißung in der Schweißmaschine erforderlich ist. Das Signal 10 kann auch aus einer anderen Quelle kommen - beispielsweise vom Ausgang des Druck/Kraft-Wandlern in der Dickensteuerautomatik in einem Bandwalzgerüst. Der A-D-Wandler kann eine beliebige handelsübliche Ausführung sein - beispielsweise das Modell ADC-D12B bzw. ADC-E12D der Fa. Datei

Systems Inc.

Der A-D-Wandler 11 tastet auf bekannte Weise den Wert des Ein- ] gangssignals mit 5 x 10 ' bis 5 x 10 ^ Sekunden pro Abtastinter- ' vall ab. Die erforderliche Abtasthäufigkeit hängt von der Anderunggeschwindigkeit des Analogeingangssignals und der erforderlichen ; Genauigkeit ab. Für viele Zwecke hat sich ein Wert von 5 x 10 i als zufriedenstellend erwiesen.

Während des Abtastintervalls ändert sich das Ausgangssignal des A-D,-Wandiers 11 fortwährend und ist nur kurzzeitig zwischen den |' Abtastintervallen stabil. Der Anfang des stabilen Zustande ist

durch das "Wandlungsende" - bzw. "Druckbefehl"-Signal gegeben,

daü der. A-D-Wandler 11-erzeugt. . ; ..""'■

Das Ausgangs signal des A-D-Wandlers -11 liegt in Form von Spannungswerten von gleich oder größer 2,4 V für ein H-Signal bzw. von gleich oder weniger 0,8 V für ein L-Signal vor,- Diese Werte sind "kompatibel mit den normalen DTL- und TTL-Logikpep;eln.

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in A-D- und in D-Α-Wandlern werden verschiedene Digitalkodes'ver-i wendet, wobei die häufigsten der BCD-Kode ("binär kodierte Dezi- * malwerte) und der Binärkode sind« Beim BCD-Kode kann jede der drei Drahtgruppen (Busse) 14-, 15» 16, die den A-D-Wandler 11 an den D-A-Wandler 17 anschließen, eine beliebige Zahl von 0 bis 9 übertragen. Jede Gruppe wird also für eine Dezimalstelle verwen- ; det. Der Dezimalwert der geringstwertigen Stelle (LSD) wird er-_ mittelt, indem der oberste analoge Bereichsspannungswert durch eine Zehnerpotenz geteilt wird, deren Exponent gleich der Soll- ^! stellenzahl ist. Ist die Sollspannung also 10 V bei drei Stellen, beträgt die geringstwertige Stelle 0,01 V. Für einen BCD-kodie- renden Analog-Digital-Wandler mit einer Bereichsgrenze von 10 V ].. ändert sich also das digitale Ausgangssignal für eine Änderung ; der analogen Eingangs spannung um jeweils 0,.01 V. ;

Wie die Fig. 2 zeigt, führen für das Eingangssignal null samt- ) liehe zwölf Busleiter das Signal L. Steigt das Eingangssignal auf. 0,01 V an, geht die Spannung auf dem Leiter 1.während eines ! kurzen Zeitraums nach dem "Wandlungsende" - bzw. "Druckbefehl"- ~ \- Signal auf den Wert H. Steigt die Eingangsspannung auf 0,02 V, j geht die Spannung auf dem Leiter 2 des 0,0-Busses auf H, während j der Leiter 1 des gleichen Busses auf L geht. " ". ■',

Wie oben erwähnt, springen während des Intervalls, in dem der Analog-Digital-Wandler 11 die Analog-Eingangsspannung abtastet, die Spannungen auf den A-D-Ausgangsbussen fortwährend zwischen L ' und H hin und her.'Würde man diese Signale unmittelbar auf den

-ORIGINAL INSPECTED

D-A-Wandler 7 geben, würde dieser sie nicht akzeptieren; dan ! analoge Ausgangssignal des D-A-Wandlers würde also dem analogen Eingangssignal des A-D-Wandlers 11 nicht folgen. Die läßt eich korrigieren mit einem (in S¹Ig. 2 gestrichelt gezeigten) Speicher-¹ register 18 in den Ausgangsbussen des A-D-Wandlers, das vorhin- ] dert, daß die digitalen Signale den D-A-Wandler erreichen, wenn .

sie nicht stabil sind. Das Speicherregister kann eine handelsübliche Ausführung und in einigen Fällen der Typ DBC-S9-12B der Firma Datei sein, der im D-A-Wandlerbaustein enthalten ist. ;

Liegt das "Wandlungsende"- bzw. "Druckbefehl"-Signal vor, übernimmt das Speicherregister die Digitalsignale vom Ausgang den A-D-Wandlers und speichert sie bis zum nächsten "Wandlungsende"- bzw. "Druckbefehl"-Signal. Der D-A-Wandler sieht daher aus dom \ Speicherregister nur stabile Signale und diese stabilen .Signale ändern sich nur, wenn das Analogsignal sich beim Vorliegen des "Wändlungsende"- bzw. "Druckbefehl"-Signals um mindestens 0,01 V ' geändert hat. Der Analogausgang des D-A-rWandlers, wenn in Korm" ~l rechteckiger Koordinaten dargestellt, wie die Fig. 2 zeigt, ι stellt sich als Stufenfolge dar, deren vertikale Schnitthöhe auf minimal 0,01 V begrenzt ist.

Für ein auf 10 V und eine dreistellige BCD-Bewertung aussei orrteε A-D/D-A-System beträgt der mögliche Fehler zwischen dem anslogen Ein- und Ausgang 0,005 V, während der durchschnittliche Fehler etwa 0,1 ?■> ist. Für die meisten Anwendungen ist diese -Genauigkeit! ausreichend; falls erforderlich, läßt er sich aber reduzieren,

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da A-D- und D-A-Bausteine mit bis zu 12 Binärstellen erhältlich

- i sind, die eine weit bessere Genauigkeit ergeben, jedoch nur bei !

größerem Kostenaufwand. ~ - _ "·

Kann das "Wandlungsende"- bzw» "Druckbefehl"-Signal das Speicher-

register nicht erreichen, hält das Register die zuletzt erhaltene ;

üigitaliriformation fest; das analoge Ausgangssignal des D-AWandlers bleibt also erhalten und wird als "geklemmt" betrachtet. ^! In. der I?ig. 1 liegt zwischen dem A-D-Wandler und dem Speicher- j

register ein Ruhekontakt 20; wenn er öffnet, kann das Signal das -

Speicherregister nicht erreichen, so daß das Ausgangssignal des D-A-Wandlers auf einem bestimmten Viert festgehalten wird.

Wie die Fig. 1 zeigt, entsteht ein Summierpunkt 21, indem zwei Analogspannungssignale über jeweils einen von zwei gleichen Widerständen 22, 23 auf den Eingang eines Operationsverstärkers 24-" gegeben v/erden. Benutzt man den invertierenden Eingang _25 des Verstärkers und ist der Rückkoppelwiderstand vom Ausgang 26 her gleich dem Eingangswiderstand, handelt es sich bei der Schaltung um einen invertierenden Summierverstärker mit dem Verstärkungsgrad eins, dessen Ausgangsspannung gleich der invertierten algebraischen Summe der beiden Eingangssignale ist. Wenn also die beiden Eingangssignale entgegengesetzt gleich sind, ist das Ausgangssignal gleich null. Führt ein Eingang einen Wert von -2V und der andere den Wert +1V, hat die Ausgangsspannung den -Wert von +1V.

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_; 1st die Schaltung so aufgebaut, wie die Fig. 1 zeigt, und sind die beiden Eingangs signale 26, 27 zum Summierpunkt entgegenf;e-

! setzt gleich, ist das Ausgangssignal des Summierpunkts gleich

; null. Wird jedoch das "Wandlungsende"- bzw. "Druckbefehl"-Sie;nal zum Speicherregister unterbrochen, wie oben beschrieben, wird das Ausgangssignal des Wandlers auf dem V/ert gek^lemmt, den es bei der letzten Umwandlung hatte. Eine Änderung des Werts des

; Eingangssignals des A-D-Wandlers wirkt also nicht mehr auf das Ausgangssignal des D-A-Wandlers, da letzteres geklemmt ist. Die Änderung des Eingangssignals gelangt jedoch auf den Eingang 27

. des Summierpunkts und erscheint in der gleichen Größe, aber mit

: entgegengesetzter Polarität am Ausgang 28 des Operationsverstärkers 24. Das Ausgangssignal des Verstärkers 24 des Summier-

; punkts kann zum Ansteuern einer Logikschaltung verwendet werden, wie im folgenden beschrieben wird. Die in der Fig. 1 gezeigte grundsätzliche Schaltung ist also eine vollständige Steuerschaltung, die dazu verwendet werden kann, um ein Logiksystem ansprechend auf die Inversion der algebraischen Summe eines geklemmten Ausgangssignals 26 und eines zu- oder abnehmenden Ausgangssignals 27 anzusteuern.

; Die Fig.- 3 zeigt die grundsätzliche Schaltung, bei der.-der Aus-.- gang des Summierverstärkers 24 an einen Eingang eines als Komparator arbeitenden Operationsverstärkers 30 gelegt ist, an dessen Ausgang eine Diode 3-1 und ein Relais^ 32 in Reihe geschaltet sind. Der andere Eingang" 33 des Komparatorverstärkers wird aus einer _Spannungsquelle geeigneter Art beaufschlagt, die.eine negative

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Äusgangsspannung abgibt, die fast gleich den an den Komparator
gelegten -15 V-"ist. In der B¹Xg. 3 stimmen die Polaritäten mit
dem bei 10 angelegten negativen Signal überein, wie es beispielsweise aus der in der US-PS 4- 084- 075 offenbarten Energieüberwachungseinrichtung bekannt ist. Sämtliche Polaritäten lassen
sich aber umkehren, wenn man die Diode 31 umpolt.

Da das Eingangssignal 33 negativ und fast gleich der an den

-Komparator 30 gelegten Spannung von -I5 V ist, ist die Diode 31 i

in Sperrichtung vorgespannt, so daß das Relais 3_2 nicht erregt j wird. Beim Bereitsehalten eines Logiksystems oder innerhalb j eines vorbestimmten Intervalls während des Betriebs eines solchen_:

Systems kann man Mittel geeigneter Art betrieblich so setzen, daß; der .Relaiskontakt 20 öffnet, so daß der D-A-Wandler 1? nicht '■ weiter arbeiten kann und daher sein Ausgangssignal 26 auf den- < jenigen Wert festlegt bzw. "klemmt", den es beim "Öffnen des _ "- ■,

Kontakts 20 hatte. "".--"."-■'.

- i

Das Energiesignal 10 wird-von einer Quelle derjenigen Art abge- .

leitet, in der das Signal fortwährend ansteigt. Da das Signal 10 ί gegenüber dem Signal 26 entgegengesetzt gepolt ist und da das · letztere Signal geklemmt worden ist, nimmt das Eingangssignal
am Verstärker 24- in negativer Richtung zu, so daß der Verstärker
24- ein positives Ausgangssignal 28 abgibt, dessen Größe gleich
der arithmetischen Differenz des Energiesignals 10 und des'- ' Signals 26 ist. - :

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- ".-■-- ' ORIGItMALlNSPECTED"

; Das Signal 28 wird auf den nichtinvertierenden Eingang des Korn- : i paratorverstärkers 30 gegeben. Wenn dieses Signal den Wert des ; ! Signals 33 übersteigt, das auf den invertierenden Eingang des ! j ^!

j Koinparators 30 gelegt ist, springt das Ausgangssignal des i

! _■ j

j letzteren von negativ auf positiv mit einem Wert, der fast gleich j

j 15 V ist; dabei wird die Diode 31 in Flußrichtung vorgespannt, i ! so daß das Relais 32 erregt wird. Das Erregen des Relais 32 kann j

ausgenutzt werden, um ein Logiksystem anzusteuern. '

' Die Fig. 4 zeigt die Steuerschaltung der Fig. 3 'mit einem zusatz- ■-liehen Potentiometer 40, mit dem eine wählbare Spannung an den '. Eingang 33 des Komparatorverstärkers 30 gegeben v/erden kann, wobei die Höhe, dieser Spannung von der Stellung- des Abgriffs 41- -zwischen-den-"Punkten. A, B des Widerstandes .42 abhängt. Die Diode

' kann--also zeitlich exakt in "den Flußzustand geschaltet werden,
wenn das Signal 10 das" geJäemmte. Signal 26 übersteigt.

Die Schaltung in der Fig. 4 kann dazu dienen, den Stumpfschweißstrom ("upset current") in einem Abbrennschweißgerät" zu unterbrechen, v/enn die Schweißenergie einen durch Einstellen des Ab- .; griffs 41 des Potentiometers 40 ..vom Bedienungsmann gewählten Wert j
erreicht hat. Das Eingangssignal 10 kann dabei das Ausgangscignal _:

einer Energieüberwachungseinheit in einer Abbrennschweißanlapje

sein, wie sie die US-PS 4 084 075 offenbart. Das Ausgangs signal ■■;

einer solchen Energieuberwachungseinheit ist dabei proportiotial - ■
der elektrischen .Energie, die "erforderlich ist, ..um in der
Schweißmaschine" eine Schweißung herzustellen.-

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Zu Beginn der Zustellbewegung der Platte in der Schweißmaschine . öffnet die Schweißmaschinenlogik (d.h.· diejenige Schaltung, die die Werkstückspannvorrichtungen schließt, die Plattenbewegung ■ steuert und dergleichen) den Relaiskontakt 20, so daß der" D-AWandler 17 sperrt und sein Aüsgan'gssignal auf demjenigen Wert festgehalten wird, den es beim Öffnen des Kontakts 20 hatte. ■

Da der Schweißmaschine während des Schweißvorgangs weiter Energie zugeführt wird, steigt das Energiesignal 10 weiter an. Da dieses j

."-■"-/■ ■ ■' .- I

Signal einem dem Signal 26 gegenüber entgegengesetzte Polarität :

hat, wird das Eingangssignal des Verstärkers negativer, so daß -ι hinter dem Verstärker 24 ein positives Äusgangssignal steht, . ;

dessen Betrag gleich der arithmetischen Differenz zwischen dem Energiesignal 10 und dem Signal 26 ist. " . _ _ _ j

Das Signal 28 wird auf den nichtinvertierenden Eingang des ■! Komparatorverstarkers JO gegeben; -übersteigt es den Wert des j Signals vom Abgriff 41 (welches letztere Signal auf den inver- j tierenden Eingang des Verstärkers 30 geht), springt das Äusgangssignal des Verstärkers JO auf einen Wert von fast +15 V, so daß die Diode 31 in Flußrichtung "geschaltet und das Relais 32 erregt werden. Mit dem Erregen des Relais 32 wird die Schweißstromsteue-j

rung (nicht gezeigt, da aus dem Stand der Technik bekannt) abge- · schaltet, so daß kein Scnweißstrom mehr fließt und der Schweiß- j maschine keine Energie mehr zugeführt wird.

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■ Ist der Abgriff 41 beispielsweise auf 0,4 Einheiten über da ει
! Masseende B zum Ende A des Potentiometers 40 hin gestellt worden,

wird das Relais 32 erregt, wenn der Schweißstrom 0,4 Einheiten der Schweißenergie erreicht hat. Dieses_vEinheitensystem wird vielfach in der Elektrotechnik verwendet, wo eine Einheit 100 % entspricht; 0,4 Einheiten entsprechend daher 40 #. Das Erregen des Relais 32 erfolgt bei jeder anderen Einstellung des Abgi^iffs 41 zwischen 0,0 Einheiten am Ende B und 1,0 Einheiten am Ende A. Das Relais 32 bleibt erregt, bis das Energiesignal 10 von dor Maschinenlogik vor dem Beginn des nächsten Schweißzyklus rückgesetzt wird. Der Kontakt wird bei dieser Gelegenheit ebenfalls

geschlossen; die Schaltung ist dann für einen weiteren Schweiß- ^ Vorgang bereit.

Die in der Fig. 1 gezeigte grundsätzliche Schaltung kann in einer Schaltung zur Regelung der konstanten Blechdicke in einem Bandwalzgerüst verwendet v/erden. Das Walzgerüst reduziert dabei die _; Dicke eines Metallbandes, indem es das Band mit einer Kraft über ^: dessen Elastizitätsgrenze zusammendrückt. Die Druckkraft ent- ' steht dabei auf herkömmliche Weise, wenn das Band zwischen"-zwei motorisch angetriebenen Walzen hindurchgetrieben'-wird. . ■ -" ■ -;.

Normalerweise ist der Spalt zwischen den Walzen auf eine Breite ^: gleich der gewünschten Banddicke eingestellt und wird das Band ! zwischen- den Walzen hindurchgeführt. Gewöhnlich ist die «jev/alzte Dicke des Bandes jedoch größer als die Walzenspaltbreite, denn die Walzenlagerung an den Walzenenden (Walzengerüst) steht beim

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Ausüben der Druckkraft auf das Band unter ;einer Last, die die
Walzen auseinanderdrückt. Die Verformung pJco Krafteinheit läßt
sich messen und wird üblicherweise als Kraft pro Längeneinheit
ausgedrückt* Dieser Wert ist eine Konstante für jeci.es V/alzgerüst
und wird als Gerüstmodul ("mill modulus¹¹) bezeichnet.

Da weiterhin die Istdicke des ungewalzten Bandmaterials über die i

Bandlänge schwankt, ist die zum Aufrechterhalten des Walzen- j

spalts erforderliche Kraft von der Dickenzu- oder -abnähme des : Rohbandes abhängig.

Beispielsweise sei gefordert, daß ein Band mit einer Anfangsdicke von 6,3.5000 mm (0,250 in.) auf 4,7600 mm (0,185 in.)

-abgewalzt werden soll. Hit geeigneten Mitteln wird man den ■

Walzenspalt auf eine Breite von'Ü-,7600 mm (Ό,185 in.) einstellen --;

und das Band zwischen den Walzen hindurchlaufen lassen. Norma- ' \

-- ■ - ί

!erweise ist dann die resultierende Banddicke größer als ·

4,7600 mm (0,186 in.), da die-Warenlagerung-unter der Walzlast !

nachgibt. - ." ".".-' .-__. " - j

Um diese Verformung auszugleichen, schätzt man die Kraft ab, die I

zum Walzen des Bandes auf die Solldicke erforderlich ist. In dem j

angenommenen Beispiel sei-sie auf 26,688 χ 10⁶ N (6 χ 10⁶ lbs.) \

geschätzt, während der Gerüstmodul 7,004 χ 10 K/mm (40 χ 10 _:

lbs./in.) betrage. Die berechnete Dehnung ergibt sich dann zu i

3,9000 mm (0,150"in.), indem man die Kraft durch den Gerüstmodul ^! dividiert. Durch Subtrahieren der Dehnung von der Sollspaltbreite

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erhält man dann 0,89 nun als Istspaltbreite.

Man hat bisher in Dickenregelungen Lagemeßvorrichtungen wie Wandler in Form von linear variierender Diff erentialtransfcrrnatoren ("LVDO? transducers") eingesetzt ,'-deren Ausgangssignal der Änderung der Spaltbreite zwischen den Walzen entspricht; die Verstärkungsregelung nach der vorliegenden Erfindung bedient sich eines solchen Ausgangssignals, um die Walzendehnung selbst- \ tätig auszugleichen. ι

i Wie die Fig. 5 zeigt, wird das Signal $0 von den Kraftwandlern ' (die aus der Bandwalztechnik bekannt sind) abgenommen; dieses Signal ändert sich mit der Kraft, die erforderlich ist, um die Walzen unter Last beabstandet zu halten. In der in Fig. 5 gezeigten Schaltung sei angenommen, daß das Signal 50 mit zunehmen-^: der Kraft positiver wird. -: " ~ .-_".--"_-' - _a ; _■ _■ -~

Entsprechend der vorgehenden. Of f enbarung wird das Signal-" 50 auf V einen A-D-Wandlers 51» der elektrisch mit einem Speicherregister 52 verschaltet ist, und einen"D-A-Wandlers 53 gegeben, wobei die Kontakte 5^- so angeordnet sind, daß das Ausgangs signal des ■ D-A-Wandlers geklemmt wird, wenn die Kontakte Öffnen. _ ;

Das■Ausgangssignal des D-A-Wandlers 53 wird auf eine Seite eines ' Suminierpunkts 54 gegeben, .das Signal 50 auf der Leitung 55 auf. die andere Seite des Summierpunkts/ Ein - invertierender Verstärker 5<5 (in Fdg. 5. gestrichelt gezeigt) kann in die Leitung 55 cinge- '

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fügt werden, falls eine Polaritatsumkehr erforderlich ist. Der

Summierpunkt ^M- weist die gleichen Widerstände' sowie einen invertierenden Operationsverstärker 57"auf, dessen Ausgangssignal
null ist, solange der Kreis aktiv ist, wie oben erläutert.

Der Walzenspalt (0,89 mm (0,035 in.) in dem obigen Beispiel) j

wird mit dein Potentiometer 60 auf. bekannte Weise eingestellt. .

Während der Abgriff 61 dieses Potentiometers sich bewegt, ändert j

das Signal 62 zu einem zweiten Summierpunkt 63 sich und -erzeugt '

ein Ausgangs signal 64- hinter dem invertierenden Verstärker 65 » i

das ein Servoventil 66 ansteuert, das den Walzenspalt verengt ,

oder verbreitert. Das Servoventil ist nur schematisiert gezeigt; j

es und seine F\inktion sind aus "dem Stand der Technik bekannt.

■ _ i

_ ι

Bewegt man .den Abgriff 6 zum Ende A des Potentiometers, erhält

man ein positives Ausgangssignal bei 64, das das Servoventil :

veranlaßt, den Walzenspalt zu verengen. Dabei nimmt das Signal 68!

(aus den oben erwähnten Lagewandlern) in positiver Richtung, zu, I bis-das Ausgangssignal 6M- des -Verstärkers 65 genau dem entspricht¹, dos erforderlich ist, um den Walzenspalt auf dem durch die Ein- ■ stellung des Abgriffs 61 festgelegten Wert zu halten. j

Dann wird der Streifen durch den Walzenspalt und v/erden die
V/o 1 sen aufeinanderzu geführt, dann die auf das Band, ausgeübte
Krart auf 26,688 χ 10⁶ N (6 χ 10⁶ lbs.) erhöht und der Kontakt
"auf geeignete Weise geöffnet, um das Ausgangssignal des D-A-Wandlers 53 festzuklemmen. ".Nimmt man an, daß-das Walzwerk nun

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COPY

j arbeitet und die Dicke des Rohbandes momentan zunimmt, so daß

j eine Kraft von 31,136 χ 10⁶ N (7 χ 10⁶ lbs.) erforderlich ist, um

, den Spalt unbelastet auf 0,89 mm (0,035 in.) zu halten, erhöht

j diese Zunahme um 4,448 χ 10⁶ N (1 χ 10 lbs.) das Signal 50 und

_: verursacht folglich eine entsprechende invertierte Zunahme des Signals 57·1" hinter dem Verstärker 57·

Als zahlenmäßiges Beispiel sei angenommen, daß das Signal 50 einen Maßstabsfaktor von 1 χ 10~⁶ V/lbs. (0,225 χ 10~⁶ V/N) hat; die Signale 50 und 57*1 nehmen daher um ein Volt zu. man den Abgriff 70 des Potentiometers 71 an den Anschluß A, -steigt das_Signal 72 um ein Volt. Das Potentiometer 7I dient zu einer vollständigen oder teilweisen Dehnungskorrektur abhängig von einem "harten" oder "weichen" Wälzbetrieb."

Der Maßstabsfaktor für das\Walzlagesignal 68 beträgt .1,575 V/mm. (40 V/in.). Eine Differenz von einem Volt zwischen den Signalen 72 und 68 erfordert also, daß die.Walzlage sich um 0,635 mm (1/40 bzw. 0,025 in.) ändert. Da der Gerüstmodul 7,055 N/mm χ 10⁶J

beträgt (40 χ 10 lbs./in.), erhöht eine Zunahme der Walzkraft . !

um 0,225 x 1O⁺⁶ N die Dehnung um 0,635 mm (1/40 bzw. 0,025 in.), 1

so daß das System selbsttätig die Kraft zunähme kompensiert. Bei "■

abnehmender Walzkraft wäre die Korrektur im Sinn eines Verbrei- I

terns des Walzenspalts erfolgt. .- ■ j

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Claims (1)

1. BERLIN MÜNCHEN

   Patentanwälte _n RIIQfH-IkT SL PARTMFR Patentanwälte

   Ι* ΠυΠΛΕ & *ΜΠ I INC

   Patentanwälte _n RIIQfH-IkT SL PARTMFR

   Dr.-lng, Hans Ruschke Ι"*»· ΠυουΠΛΕ & Γ*ΜΠ I INCH Dlpl.-fog. Hans E. Ruschke

   Dipl.-fng. Olaf Ruschke PATENTANWÄLTE Dipl--Ing· Jürgen Rosf

   Auguete-Vjktoria-Sträße 65 Pienzenauerstraße 2

   Berlin 33 BERLIN -MÜNCHEN 8000 Manchen 80

   Telefon: (030) 8 263895 Telefon: (0 89) 96 03 24

   ίθ3θ' 8264481 JOB?] 987268

   Telex: 1 83 786

   ι 98 88 00

   Kabel: CUMdraHir Berlin *·'·*· S 22 »7

   Kabel: Quadratur Hünchen

   Patentansprüche

   (1.jElektrische Steuerschaltung, gekennzeichnet durch einen._ A-D/D-A-Summierkreis, der ein Analogsignal aufnimmt und einen A-D-Wandler, an dessen Eingang das Analogsignal und dessen Ausgangssignal auf den Eingang eines D-A-Wandlers gelegt wird, durch einen Summierpunkt, an den das Analogsignal sowie das invertierte Ausgangssignal des D-A-Wandlers gelegt sind und der ein Paar gleicher Widerstände und einen Summierverstärker mit dem Verstärkungsfaktor eins aufweist, wobei das Analogsignal· an einen Anschluß eines der Widerstände,-das Ausgangssignal des D-A-Wandler& an einen Anschluß _des anderen Widerstands und die jeweils anderen Anschlüsse der beiden Widerstände gemeinsam an den Eingang des Summierverstärkers gelegt sind, dessen Ausgangssignal an eine zu steuernde Einrichtung gefühlt wird, und durch eine Einrichtung, um das Ausgangssignal des D-A-Wandlers in einem bestimmten Zeitpunkt restzuhalten, so daß eine Änderung des an einem der Widerstände liegenden Analogsignals von Summierverstärker mit dem festgelegten Ausgangssignal des D-A-Wandlers an den anderen Widerstand verglichen wird, um das -Ausgangssignal des Summierverstärkers entsprechend zu beeinflussen. ;

   : _- 09001370626 - original

   2. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Komparatorver stärker, dessen einer Eingang mit dem Ausgan n; des Sximmierverstärkers und dessen anderer Eingang an eine Spannungsquelle gelegt sind, deren Ausgangsspannung im wesentlichen gleich der an den Komparatorvorverstarker gelegten Spannung ist, und durch eine an den Ausgang des Komparatorverstärkers gelegte Einrichtung, die zum Steuern eines Logiksystems aktiviert wird, wenn das Ausgangssignal des Summierverstärkers den Wert der Spannung aus der Spannungsquelle übersteigt.

   J. Steuerschaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Komparatorverstärke_r, dessen einer- Eingang an den Ausgang des -Summierverstärkers und dessen anderer Eingang an eine/; - - Spannungsquelle gelegt ist, deren Ausgangsspannung im wesent=, liehen gleich der:an den Komparator gelegten Spannung, ist, und durch eine Diode, deren einer Anschluß an den Ausgang des _ Komparatorverstärkers und deren anderer Anschluß an ein Helais gelegt sind und die.in Plußrichtung vorgespannt wird, wenn das Ausgangssignal des Summierverstärkers den Wert der. Spannung aus der Spannungs quelle übersteigt, um auf. diese Weise d.as Relais zum Ansteuern eines Logiksystems zu erregen. ". - -

   ^LY. Steuerschaltung nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß ein veränderbarer Widerstand den -Wert der Spannung aus der Spannungsquelle steuert.

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   5. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
   eine Kontaktanordnung das Festhalten der Ausgangsspannung des ; P-A-Wandlers steuert. , . " - j

   6. Steuerschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   ■ . - ■ i

   ein Speicherregister digitale Signale vom Ausgang des A-D- \ Wandlers übernimmt und stabile Signale an den D-A-Wandler ab- \

   gibt, wobei Ruhekontakte das Anlegen der digitalen Signale an | das Speicherregister erlauben und beim Öffnen dieser Kontakte ! diese Signalzufuhr unterbrochen wird, so daß das Ausgangssignal des B-A-Wandlers festgehalten wird. ■ ;

   7. Steuerschaltung nach Anspruch 4 zum.Steuern des Schweißstroms .

   in einer-Abbrennschweißmaschine ("flash welder"), wenn die j Schweißenergie einen durch Einstellen des veränderbaren Wider-! Standes festlegbaren gewählten Wert erreicht hat, wobei das
   Analogsignal proportional der zum Herstellen einer Schweißung : in der Abbrennschweißmaschine erforderlichen elektrischen
   Energie ist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, um das- j. Ausgangssignal des D-A-Wandlers zu Beginn der Zustellbewegung i der bewegbaren Platte der Abbrennschweißmaschine festzulegen,
   und durch eine durch das Erregen des fielais betätigte Einrich-i tung, um den Schweißstrom abzuschalten.

   8. Steuerschaltung nach Anspruch 1, zur Steuerung der konstanten ;-Banddicke in einem Bandwalzwerk, bei dem ein Lagewandler ein
   eine Änderung der Spaltbreite zwischen den Walzen därstellen-

   030013/0628 original inspected .

   des Signal und ein Kraftwandler ein Signal abgibt, das der Kraft entspricht, die erforderlich ist, um die Walzen unter ! Last beabstandet zu halten, wobei ein Servoventil das Arbeiten einer Einrichtung bewirkt, die den Spalt zwischen den Walzen ; verändert, und das Ventil eine Arbeitsspule aufweist, gekennzeichnet durch eine Einrichtung, die das Kraftsignal aus dem Kraftwandler an den A-D/D-A-Summierkreis legt, wobei es sich j bei dem Kraftsignal um das Analogsignal handelt, durch eine j Einrichtung, die das Ausgangssignal des Summierverstärkers an

   einen zweiten Summierpunkt legt, durch eine an eine Spannungsquelle und an den zweiten Summierpunkt gelegte Einrichtung, die betrieblich die dem zweiten Summierpunkt zugeführte Spannung

   verändern kann, wobei das.Ausgangssignal des Verstärkers.des j zwijeten Summierpunkts an die Arbeitsspule des Servoventils i gelegt ist, und durch eine/Einrichtung, die das Signal aus dem Lagewandler an den zweiten Summierpunkt legen kann.

   9. Steuerschaltung nach Anspruch 1 zur Regelung der Dicke des .

   Bandes in einem Bandwalzwerk auf konstante. Werte, wobei ein j .

   Lagewandler- ein Änderungen der Spaltbreite zwischen den [ Walzen entsprechendes Signal und ein Kraftwandler ein Signal erzeugt, das der Kraft entspricht, die erforderlich ist, um

   die Walzen unter Last beabstandet zu halten, wobei weiterhin !

   ein Servoventil auf Mittel einwirkt, die die Spaltbreite. :

   . zwischen den Walzen, ändern, und eine Arbeitsspule aufweist, ^; gekennzeichnet durch Mittel, die das Kraftsignal aus dem Kraft-i

   wandler an den A-D/D-A-Summierkreis legen, wobei es sich bei ..;

   090013/0626

   dem Kraftsignal um das Analogsignal handelt, durch eine Einrichtung, die das Ausgangssignal des Summierverstärkers an : einen zweiten Summierpunkt legt, durch ein Potentiometer., dasan eine Spannungsquelle gelegt werden kann und" dessen Abgriff an den zweiten Summierpunkt gelegt ist, wobei das Ausgangs- : signal des Verstärkers des zweiten Summierpunkts an die ; -Arbeitsspule des Servoventils gelegt ist, und durch eine j Einrichtung die das Signal aus dem Lagewandler an den zweiten j Summierpunkt legen kann. - '

   10. Steuerschaltung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß ■" ein Potentiometer in Reihe in der" Verbindung des Summierver- , stärkers mit dem zweiten Summierpunkt liegt, um das letzterem zugeführte Signal im Sinne einer vollen oder teilweisen Dehnung abhängig von einem harten oder weichen Walzwerksbetrieb einzustellen. _

   11. Verfahren zur Herstellung eines Steuersignals für Iiogikanwendungen,dadurch gekennzeichnet» daß man ein Analogsignal auf einen"Summierverstärker mit dem Verstärkungsfaktor eins auf

   —-zwei parallelen Signalflußwegen legt, von denen einer eine Invertiereinrichtung enthält, so daß die Summierung hinter dem Summierverstärker das Ausgangssignal null ergibt, und daß man den Wert des Analogsignals auf dem einen Signalflußweg festhält, während man den Wert des Analogsignals in dem anderen Signalflußweg sich ändern läßt, wobei der Summierverstärker das festgelegte mit dem sich verändernden Signal

   030013/0826

   summiert, um ein entsprechendes Ausgangssi^nal und damit das

   ι

   Steuersignal abzugeben.

   : 12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangssignal des Summierverstärkers auf einen Eingang eines Komparatorverstarkers gibt, eine bekannte Spannung· aus

   . I

   einer Quelle an den anderen Eingang des Komparatorverstär.cers ^! gibt und das Ausgangssignal des Komparatorverstarkers auf I eine spannungsempfindliche Einrichtung gibt, um letztere zu \ ; betätigen, wenn die verglichenen Werte des Ausgangssignals des Summierverstärkers und der bekannten Spannung vorbenlimmtd Werte annehmen, wobei die spannungsempfindliche Einrichtung

   ■ ein Logiksystem ansteuert.

   , 13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß man ^; auf - einen Eingang,eines Komparatorverstarkers das Ausganrs-

   signal des-'Summierverstärkers., auf den anderen Eingang des/ ^: Komparatorverstarkers eine bekannte Spannung aus einer Quelle ; und das Ausgangssignal des Komparatorverstarkers auf eine

   Diode gibt, um diese leitend au.schalten, wenn die ver- - \ glichenen Werte des Ausgangssignals des Summierverstärkers undj der bekannten Spannung vorbestimmte Werte annehmen, wobei die Diode das Ansprechen eines Heiais und letzteres die Steuerung eines Logiksystems bewirken. -

   14. Verfahren nach Anspruch 1g, dadurch gekennzeichnet, daß man.

   die dem Komparator aus der Spannungsquelle zugeführte Spannung

   030013/0626

   ■ ■*"■''-■ ^: '** 2331251

   _ η _ ■

   verändert, um die Bedingungen zu verändern, unter denen der Komparatorverstärker die Diode in den Flußzustand schaltet. ;

   15· Verfahren nach Anspruch 14- zum Steuern des SchweißStroms in
   einer Abbrennschweißmaschine, wenn die Sciweißenergie einen ;

   ." gewählten Wert entsprechend einer gewählten Einstellung der j Änderung der Spannung aus einer bekannten Quelle erreicht \ hat, dadurch gekennzeichnet, daß man das Ausgangssignal einer j Energieüberwachungseinrichtung, das der zur Herstellung einer. Schweißung in der Abbrennschweißmaschine erforderlichen ^!

   _ Energie proportional ist, als das Analogsignal an den !

   - i

   Summierverstärker mit dem Verstärkungsfaktor ein^s legt, den ^: - Wert des Ausgangssignals in dem einen Signalflußweg zu Beginn, der Zustellbewegung der beweglichen Platte in der Schweiß- ' maschine festhält und durch das Erregen des Relais den i Schweißstrom unterbricht.

   16. Verfahren nach Anspruch 11 zum Regeln des Bandes in einem

   Bandwalzwerk auf konstante Dicke, wobei ein Lagewandler ein ,. der Änderung der Spaltbreite zwischen den Walzen entsprechendes Signal und ein Kraftwandler ein Signal erzeugt, das der
   Kraft entspricht, die erforderlich ist, um die Walzen unter
   Last beabstandet zu halten, ein Servoventil auf eine Einrichtung einwirkt, die die Spaltbreite zwischen den Walzen bestimmt, und das Servoventil eine Arbeitsspule-aufv/eist,
   dadurch gekennzeichnet, daß man als Analogsignal das Kraftsignal aus dem Kraftwandler verwendet, das Ausgangssignal des

   030013/0626

   Summierverstärkers mit dem Verstärkungsfaktor eins au.f einen
   zweiten Summierpunkt gibt, das Signal vom Abgriff einen i^Jo- ; tentiometers auf den zweiten Summierpunkt; gibt und das Ausgangs signal des zweiten Summierpunktverstärkers auf die
   Arbeitsspule des Servoventils gibt, wobei die gewählte

   Spannung entsprechend der Stellung des Abgriffs ein Erregen

   des Arbeitsventils im Servoventil bewirkt, um eine ent- ' sprechende Spaltbreiteneinstellung der V/alzen zu veranlassen,!

   daß man das Signal aus dem Lagewandler auf den zweiten j

   Summierpunkt gibt, den Wert des Kraftsignals in dem einon ;

   Signalflußweg festhält, nachdem das Band zwischen die V/alzen j

   eingeführt und die Spaltbreite auf eine gewählte auf das Band j

   wirkende Querkraft eingestellt worden ist, und daß man die .

   Walzen dreht, um die Dicke des Bandes zu verringern, während j

   dieses sich zwischen den Walzen hindurchbewegt, wobei jede ■ Dickenschwankung des ungewalzten Bandes eine entsprechende
   Änderung des Kraftsignals und eine nachfolgende Verstellung

   des Servoventils bewirkt. '

   17· Verfahren nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß man ; das Ausgangssignal des Summierverstärkers mit dem Verstärkungsfaktor eins in Abhängigkeit von einem harten oder
   v/eichen Walzwerkbetrieb verändert.