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Einrichtung zur selbsttätigen Begrenzung des Anstellweges von Walzgerüsten
Gegenstand der Erfindung ist eine Einrichtung, mittels welcher bei Walzgerüsten
der Weg der Walzenanstellung selbsttätig auf das für jeden Stich als zweckmäßig
erkannte Maß begrenzt wird, wobei der Impuls für die Zustellung der Walzen vor jedem
Stich entweder durch einen Steuermann von Hand oder durch eine selbsttätig arbeitende
Einrichtung gegeben wird.
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Einrichtungen der genannten Art sind in verschiedenen Ausführungsweisen
bekanntgeworden. Die bekannten Einrichtungen verwenden meist Schaltwalzen, die vom
Anstellmechanismus angetrieben werden. Es sind aufeinanderfolgend mehrere verstellbare
Nocken am Umfang der Walze vorgesehen. die ihren \VinkellaL-en nach den Walzsnaltweiten
gemäß dem betreffenden Programm entsprechen und einen oder mehrere Schalter betätigen,
durch die der Haltestrom des Schützes des Anstellmotors unterbrochen wird. Es sind
auch solche Einrichtungen bekanntgeworden, bei denen die Schaltnocken von außen
verstellbar im Innern eines Hohlzylinders angeordnet sind und ein oder mehrere Schalter
mit der vom Anstelimechanismus angetriebenen Welle rotieren.
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Die bekannten Einrichtungen haben meist den Nachteil, daß die Genauigkeit,
mit der die Begrenzung des Anstellweges erfolgt, insbesondere dann nicht ausreichend
ist, wenn die Anstellwege mit der Annäherung an dünne Blechendstärken sehr klein
werden. Abgesehen von der Ungenauigkeit, mit der
das Abbremsen des
Anstellmotors durch die meist hierzu verwandten Reibungsbremsen infolge deren wechselnder
Reibung erfolgt, ist die auftretende Ungenauigkeit darauf zurückzuführen, daß der
Impuls zum Abschalten des Anstellmotors und damit der zum Beginn des Bremsens durch
die bekannten Einrichtungen nicht mit der erforderlichen Genauigkeit gegeben wird.
Der Grund hierfür liegt darin, daß dieser Impuls meist durch Nockenscheiben gegeben
wird, die für den gesamten Anstellweg nur einen Umlauf, teilweise sogar noch weniger
als 36o Grad ausführen.
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Nimmt man beispielsweise an, daß ein Blech von einer Ausgangsdicke
von io mm in sieben Stichen mit 28°/o durchschnittlicher Abnahme auf eine Endstärke
von i mm heruntergewalzt werden soll, wobei die steuernde Nockenscheibe sich um
366 Grad drehen soll, so würde sich diese für den ersten Stich zwar um 112 Grad,
für den letzten aber nur noch um 16 Grad drehen. Könnte mit Rücksicht auf die einzuhaltende
Toleranz in der Fertigstärke des Bleches mit einer Abweichung von selbst noch io
gerechnet werden, dann dürfte die Abschaltung auf der Nockenscheibe mit keiner größeren
Abweichung von diesem Winkel als -1-/- 1,6 Grad erfolgen. Eine solche Genauigkeit
läßt sich mittels nur einmal umlaufenden Nockenscheiben auch nicht annähernd erreichen,
was ohne weiteres einleuchtet, wenn man den Aufbau einer solchen Einrichtung näher
betrachtet. Solche Einrichtungen bestehen meist aus einem mit einem Schalter in
Verbindung stehenden Fühlhebel, der zwecks Erzielung eines ausreichenden Unterbrechungsweges
am Schalter um einen gewissen Winkel gedreht werden muß. Könnte man das Ende des
Fühlhebels einfach unmittelbar auf der Nockenscheibe schleifen lassen, so würde
dieser vom Ende eines steil abfallenden Nockenberges herabschnellen, und man bekäme
eine scharf begrenzte Unterbrechung am Schalter. Zur Vermeidung des Verschleißes
ist man jedoch gezwungen, das Ende des Fühlhebels mit einer Rolle zu versehen, unter
der die Laufbahn der Nockenscheibe wegrollt. Selbst mit einem steil abfallenden
Ablaufende des Nockenberges würde sich unter Auswirkung des Durchmessers der Rolle,
der nicht zu klein gehalten werden darf, bereits eine schleichende Abwärtsbewegung
des Fühlhebels ergeben. Da die Nockenscheibe bei der Aufwärtsbewegung der Walzen
jedoch auch in der anderen Drehrichtung laufen muß, wenn man nicht konstruktive
Schwierigkeiten in Kauf nehmen will, darf auch die Ablaufseite des Nockenberges
nicht steiler ausgeführt werden als die Anlaufseite, wodurch der schleichende Charakter
der Schalterunterbrechung weiter erheblich gesteigert wird. Wollte man den kürzesten
Nockenberg aber mit der noch zulässigepSteilheit der An-undAblaufstrecken auf einen
Winkel von nur 16 Grad unterbringen, so würde dies zu lästig großen Durchmessern
der Nockenscheiben und damit zu unzulässig großer Abrollgeschw indig'keit führen.
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Die Unterbringung von sieben, gegebenenfalls aber noch erheblich mehr
derartiger Schaltnocken auf einem einzigen Scheibenumfang wäre aber auch bei verhältnismäßig
großen Scheibendurchmessern mit Rücksicht darauf nicht durchführbar, weil man gezwungen
ist, die einzelnen Nockenberge zwecks Einstellung des Anstellweges um einen gewissen
Weg gegeneinander zu verschieben. Um letzteres leicht ausführen zu können, ist man
gezwungen, mehrere Nockenscheiben mit zugehörigen Unterbrechungsschaltern gewissermaßen
in Parallelschaltung nebeneinander anzuordnen.
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Um die mittels der vorstehenden Betrachtung aufgedeckte Beschränkung
in der Ausführbarkeit von Nockenschaltwerken zu vermeiden, werden nach der Erfindung
die erforderlichen Nocken in beliebig großer Anzahl hintereinander, und zwar auf
einer Schraubenlinie, deren Umfangswinkel einem Vielfachen von 36o Grad entspricht,
untergebracht, und zwar wird man im Beispielsfall die Einrichtung zweckmäßigerweise
so ausführen, daß man den für den kleinsten Anstellweg vorher auf 16 Grad errechneten
Winkel auf 36o Grad, also auf das etwa 26fache vergrößert. Damit wird eine Genauigkeit
im Abschalten erreicht, die infolge 'hier vernachlässigter zusätzlicher Einflüsse
gegenüber den oben betrachteten Nockenschaltwerken mit nur 36o Grad Drehung-beträchtlich
noch über das 26fache hinaus steigt.
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Für den gesamten Anstellweg müßte das Nockenscheibensvstem nach der
Erfindung im Beispielsfall jetzt 26 Umläufe machen. Im Ablauf dieser 26 Umläufe
muB der Unterbrechungsschalter den Haltestromkreis des Zustellschützes des Anstellmotors
siebenmal in etwa logarithmisch kleiner werdenden Wegabständen kurzzeitig unterbrechen.
Man ordnet zu dem Zweck auf einer längeren Welle beispielsweise sieben Nockenscheiben
mit je einem Schaltnocken in entsprechend kleiner werdendem Abstand an und läßt
die Welle in axialer Richtung mit einer Geschwindigkeit, die gleich der Steigung
der Schraubenlinie ist, bei ihrer Drehung an dem feststehenden Unterbrechungsschalter
vorheiwandern, wobei dieser durch die einzelnen Nockenscheiben nacheinander unterbrochen
wird. Die Nocken aller Scheiben bewegen sich dabei auf einer Schraubenlinie, deren
Steigung so groß ist wie der Mittenabstand der letzten Nockenscheiben, der annahmegemäß
einem Umlauf der Welle, also 36o Grad entsprechen soll. Wenn einzelne Nockenscheiben
zwecks Änderung des Anstellweges in axialer Richtung verschoben werden müssen, so
müssen sie dabei gleichzeitig derart verdreht werden, daß ihre Nocken in der. Flucht
der genannten Schraubenlinie verbleiben.
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.Aus baulichen Gründen ist es zweckmäßig, die Anordnung so abzuwandeln,
daß die Welle mit den Nockenscheiben bei der Drehung festliegt und daß man den Unterbrechungsschalter
parallel zur Welle im gleichen Grade verschiebt, in dem man im ersten Fall die Welle
verschoben haben würde, also entsprechend einer Steigung der Schraubenlinie vom
Mittenabstand der letzten beiden Nockenscheiben. Der Unterbrechungsschalter wird
dabei auf einem Schlitten angebracht, der durch eine Schraubenspindel der genannten
Steigung auf einer Gleitbahn
verschoben wird, wobei die Schraubenspindel
mit der Nockenscheihenwelle durch Zahnräder verbunden und so beide Wellen vom Antriebsmechanismus
der Anstellspindeln der Walzen getrieben werden.
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Die Abb. i zeigt grundsätzlich den Aufbau eines derartigen Nockensteuerwerkes.
8 ist die am Wellenstumpf 13 angetriebene Steuerwelle, die im Rahmen 12 gelagert
ist. Auf sie sind die Scheiben i bis 7 zum Auslösen des Schaltimpulses gesetzt.
Im gleichen Rahmen ist die Schraubenspindel 9 drehbar gelagert. Sie wird durch die
Zahnräder 1,4 und 15 von der Welle 8 aus angetrieben, und iwar mit der doppelten
Umlaufgeschwindigkeit. Die Übersetzung 1 zu 2 wird in der Absicht verwandt, auf
der verhältnismäßig dünnen Schraubenspindel eine solche Steigung zu bekommen, daß
die Verschiebung. der Mutter des Schlittens möglichst reibungsarm erfolgen kann.
Die Spindel 9 muß die Welle 8 nach rechts hin deswegen wesentlich überragen, weil
der Schlitten mit dem Unterbrechungsschalter io seinen Weg heim Beginn des Zustellens
der Walzen von der bei i i angedeuteten Stelle aus beginnen muß, die entsprechend
einer prozentualen Walzenzustellung des Beispielsfalles von 28 °Jo entsprechend
weit von der Stellung der Scheibe i entfernt liegen muß.
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Die mit der beschriebenen Einrichtung selbst mit einer wesentlich
größeren Anzahl von Impulsscheiben erreichbare Schaltgenauigkeit ist so groß, daß
sie selbst gesteigerten Anforderungen in dieser Hinsicht genügt. Eine fühlbare.
Grenze in der Genauigkeit der Walzenanstellung setzt die bereits erwähnte Ungenauigkeit
im Abbremsweg der Reibungsbremsen, mit denen die Anstellmotoren, soweit sie Drehstrommotoren
sind, größtenteils ausgerüstet sind. Wenn man daher die mit der Einrichtung nach
der Erfindung erreichbare Abschaltgenauigkeit voll ausnutzen will, empfiehlt es
sich, die Anstellmotoren als Drehstrommotoren mittels Gleichstromerregung der Ständerwicklung
abzubremsen, oder sie als Gleichstrommotoren auszuführen, die in Leoliard-Schaltung
bis zum Stillstand abgebremst werden.
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Dagegen kann das Steuergerät als solches selbst noch ganz wesentliche
Verbesserungen erfahren, die seine Betriebssicherheit und sein Wartungsbedürfnis
betreffen, die nachfolgend beschrieben werden und als solche mit Gegenstand der
Erfindung sind.
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Ein erheblicher Nachteil aller Nockenschaltwerke besteht darin, daß
die auf der Nockenscheibe abrollende Rolle des Fühlhebels und selbst die Laufbahn
auf der Nockenscheibe infolge der großen Schalthäufigkeit einem starken Verschleiß
unterliegen. Wenn nicht recht empfindliche Betriebsstörungen in Kauf genommen werden
sollen, müssen daher derartige Schaltwerke dauernd sorgfältig überwacht werden.
Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird erfindungsgemäß der Unterbrechungsschalter
des Schützes des Anstellmotors nicht mehr vermittels mechanischer Zwischenglieder
von der Steuerwelle aus betätigt, sondern auf magnetischem Weg zum Ansprechen gebracht.
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Die A11. 2 zeigt als Ausführungsbeispiel einen derartig betätigten
Unterbrechungsschalter. Derselbe ist der Steuerwelle 16 gegenüber auf einem Schlitten
verschiebbar angeordnet. Er besteht aus zwei-_\f agnetkernen t 7 und i 8 aus Eisenblechen,
deren linksseitigen Polenden gegenüber ein Anker i9 angebracht ist, auf dem sich
die beiden in Reihe liegenden Unterbrechungsstellen 20 und 21 für den Haltestrom
des Zustellschützes des Anstellmotors befinden. Die rechtsseitigen Polenden der
Kerne sind derart bearbeitet, daß ihre Polflächen einen Teil einer zylindrischen
Bohrung bilden, deren Achse mit der Achse der Steuerwelle zusammenfällt. Auf die
Steuerwelle ist verschiebbar die Nabe 22 gesetzt, die an einem flachen Arm einen
Polschuh 23 trägt, der, aus Blechen bestehend, zeichnungsgemäß ausgebildet ist.
In der gezeichneten Stellung der Nabe 22 stehen die polartigen Enden des Polschuhs
23 den Polen der Magnetkerne 17 und 18 in einem Abstand von etwa 1,5 mm gegenüber.
Auf den -Magnetkernen befinden sich Wicklungen 2,4 und 25, die dauernd von Wechselstrom
des 5o-Hz-Netzes durchflossen werden. Vor diese Wicklungen ist ein 'solch hoher
Olimscher Widerstand geschaltet, daß der sie durchfließende Strom praktisch unabhängig
von der Spannung ist, die jeweils durch den sich ausbildenden Magnetfluß in den
Wicklungen erzeugt wird.
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Wenn der Polschuh 23 nicht in der gezeichneten Stellung den Kernen
17 und 18 gegenübersteht, also beispielsweise um einen kleineren Winkel aus dieser
herausgedreht steht, ist der sich unter der Wirkung des Erregerstromes ausbildende
3lagnetfluß infolge des hohen Widerstandes des magnetischen Kreises so klein, daß
er nicht imstande ist, den Anker i9' gegen die Wirkung einer Feder anzuziehen. Kurz
bevor der Polschuh bei seiner Drehung die gezeichnete Stellung erreicht, kann sich
infolge der starken Abnahme des magnetischen Widerstandes ein solch großer l@Iagnetfluß
ausbilden, daß der Anker i9 gegen die Wirkung der Rückzugsfeder sicher angezogen
wird, wodurch ,der über die Kontakte 20 und 21 vorher geschlossene Haltestromkreis
des Zustellschützes des Anstellmotors unterbrochen wird. Da bei dieser Einrichtung
jede Reibung zwischen ihren Aufbauteilen vermieden wird, muß ihr Sicherheitsgrad
bereits als ungewöhnlich hoch gegenüber dem bei Nockenschaltwerken gegebenen betrachtet
werden.
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Ein Nachteil haftet der zuletzt beschriebenen Einrichtung aber immer
noch an, der darin zu erblicken ist, daß sich der Unterbrechungsschalter auf dem
Walzgerüst befinden muß, wo er der Wirkung der oft heftigen Erschütterungen des
Gerüstes beim Anstich des Walzgutes ausgesetzt ist. Um diesen auch allen Nockenschaltwerken
anhaftenden Nachteil zu beheben, hat man bereits das ganze Schaltwerk vorn Walzgerüst
heruntergenommen und meistens auf die Steuerbühne gesetzt, womit man allerdings
vor der Aufgabe stand, den Weg der Anstellspindel synchron auf die Steuerwelle des
Schaltwerkes zu übertragen. Während mechanische Übertragungsmittel sich als äußerst
störungsanfällig erwiesen, hatte auch die elektrische Übertragung mittels kleiner
doppelt gespeisterDre'hfeldmaschinen nicht den erwarteten Erfolg. Selbst in der
Schaltung
der elektrischen Welle gerieten die Übertragungsmaschinen
bei den kurzen Anfahr- und Abbremszeiten der kleinsten Anstellwege zeitweilig aus
dem Synchronismus und führten damit zu empfindlichen Betriebsstörungen.
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Die Erfindung wurde unter Berücksichtigung der Schwierigkeiten der
bekannten Übertragungsmittel daher so weiterentwickelt, daß zwar der als recht widerstandsfähig
zu betrachtende magnetische Impulsgeber auf dem Walzgerüst verbleibt, daß der empfindlichere
Unterbrechungsschalter jedoch von diesem getrennt und mit bei den übrigen Schaltgeräten
an erschütterungsfreien Stellen untergebracht wird. Die Übertragung des Schaltimpulses
auf den Unterbrechungsschalter erfolgt vermittels kurzer Stromimpulse, die in einem
kleinen Transformator erzeugt werden, dessen magnetischer Kreis durch Polschuhe
auf der Steuerwelle in ähnlicher Weise geschlossen wird wie der des Unterbrechungsschalters
bei der vorher beschriebenen Einrichtung.
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Die Abb. 3 und 4 zeigen als Ausführungsbeispiel eine Einrichtung nach
den genannten Richtlinien. Auf der Steuerwelle 26 sitzt auch hier die gleiche Nabe
27 mit dem gleichen Polschuh 28 wie in der Abb.2 gezeichnet. Dieser Polschuh schließt
hier unter Einhaltung eines Abstandes von etwa 1,5 mm den durch das U-förmige Joch
29 aus Eisenblechen gebildeten magnetischen Kreis eines kleinen Transformators.
Auf diesem Joch sitzen übereinander zwei Wicklungen 30 und 31- Von diesen
wird die äußere Spule 31 von einem Wechselstrom des 5o-Hz-Netzes dauernd
durchflossen. Vor diese Wicklung ist auch hier ein solch hoher Ohmscher Widerstand
geschaltet, daß der Erregerstrom praktisch unabhängig von der jeweils in der Wicklung
31 erzeugten induktiven Spannung ist. Die Spule 30 ist unmittelbar mit der
Zugspule des Unterbrechungsschalters im Haltestromkreis cAes Zustellschützes des
Anstellmotors verbunden.
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Wenn sich der Polschuh 28 nicht in der Flucht der Schenkel des Transformatorjoches
29 befindet, ist der sich in diesem ausbildende magnetische Wechseltluß so .klein,
daß die hierdurch in der Sekundärspule erzeugte Wechselspannung nicht ausreicht,
den Unterbrechungsschalter zum Ansprechen zu bringen. Erst mit dein Einschwenken
des Polschuhs 28 in die gezeichnete Stellung wird die zum Ansprechen des Schalters
erforderliche Spannung erreicht, und zwar eindeutig immer genau in der gleichen
Stellung des Polschuhs den Jochpolen gegenüber. Nachdem der Polschuh beim Weiterdrehen
der Steuerwelle wieder aus der gezeichneten Stellung ausgeschwenkt ist, fällt die
Spannung in der Sekundärspule 30 so weit, daß der angeschlossene Unterbrechungsschalter
zurückfällt und damit die Kontakte des Halte . stromkreises des Anstellschützes
für den nächsten Stich wieder schließt.
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Der kleine Transformator besitzt keinerlei sich bewegende Aufbauteile
und ist als unempfindlich gegen jede Erschütterung zu betrachten. Er wird wie der
Unterbrechungsschalter bei der vorher beschriebenen Einrichtung der Abb. 2 auf einen
parallel zur Steuerwelle geführten Schlitten gesetzt, der durch die in der Abb.
i gezeichnete Schraubenspindel9 in der dort beschriebenen Weise verschoben wird.
Wie bei dem dort beschriebenen Schaltwerk mit Nocken müssen sich auch die Polschuhe
der Impulsscheiben bei axialer Verschiebung in der Flucht einer Schraubenlinie bewegen,
deren Steigung gleich dem Mittenabstand der letzten Polschuhscheiben 6 und 7 der
Abb. i entspricht. Damit die Polschuhe bei der Verschiebung der Scheiben auf dieser
Schraubenlinie bleiben, «-erden sie dabei durch einen entsprechenden Gewindegang
34 auf der Steuerwelle 26 durch eine in diesen hineinragende Schraube 33 geführt,
wobei diese Schraube so ausgebildet ist, daß durch sie gleichzeitig die Nabe 27
der Polschuhscheibe mittels eines Klemmschuhs 32 fest auf die Steuerwelle gepreßt
wird.
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Das mit der Abb. i dargestellte Steuerwerk in der Ausführung mit Nockenscheiben
oder mit Polschuhscheiben zur unmittelbaren Beeinflussung eines Steuerstromtransformators
kann erfindungsgemäß auch derart ausgeführt werden, daß die Steuerscheibenwelle
mit für eine bestimmte Blechsorte zweckmäßig eingestellten Steuerscheiben gegen
eine andere Steuerscheibenwelle leicht ausgewechselt werden kann, auf der diese
Scheiben gelegentlich einer früheren Walzung einer anderen Blechsorte bereits zweckmäßig
eingestellt wurden, so daß ein Nahstellen der Steuerscheiben zur Walzung der anderen
Blechsorte erspart werden kann.
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Die Erfindung soll sich auch auf ein Steuerwerk erstrecken, das gegenüber
dem nach der Abb: i bis 4 so abgewandelt ist, daß die Nocken bzw. Polschuhe auf
der Innenwand eines zylinderförmigen Hohlkörpers längs einer Schraubenlinie verstellbar
angeordnet sind und der Nockenschalter oder Impulstransformator sich rotierend auf
der Schraubenlinie einer Spindel im Innern dieses Zylinders in axialer Richtung
bewegt. Die Schraubenlinie im Steuerzylinder kann dabei dieselbe Steigung haben
oder ein Vielfaches der Schraubenlinie auf der Spindel. Die Rolle des Unterbrechungsschalters
bzw. die Schenkel des Transformators bewegen sich demgemäß während des Anstellvorganges
in der Flucht der Schraubenlinie, auf der die Nocken oder Polschuhe an der Zylinderinnenwand
sitzen. DieSteuernocken oder Polschuhe, die den Schaltvorgang zum Stillsetzen des
Anstellmotors einleiten, können kontinuierlich längs der Schraubenlinie des Steuerzylinders
verstellt werden, so daß sich jede beliebige Stichfolge einstellen läßt. Soll schnell
von einem Walzprogramm zu einem anderen übergegangen werden, so kann erfindungsgemäß
der Steuerzylinder gegen einen anderen ausgewechselt werden, auf dem die Steuernocken
bzw. Steuerpolschuhe bereits vorher zweckmäßig eingestellt sind.