DEB0035708MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 12. Mai 1955 Bekanntgiemacht am 18. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Beim Walzen von Eisen oder Metallen zu langen Bändern ist es für die Erzielung einer gleichmäßigen Qualität nötig, das Walzgut sowohl auf der Einlaufseite als auch auf der Auslaufseite der Walzen stets unter konstantem Zug zu halten.

Der Bandzug multipliziert mit der Bewegungsgeschwindigkeit des Gutes ergibt die für die Erzielung des Bandzuges erforderliche Leistung. Bei konstanter Bandgeschwindigkeit bedingt daher ein konstanter ίο Bandzug eine konstante mechanische Leistung der Antriebsmotoren der Ablauf- und Auflaufhaspel.

Es ist bekannt, zur Erzielung konstanten Bandzuges die Haspelmotoren auf konstante, im Luftspalt zu übertragene Leistung zu regeln. Ein solches Verfahren ergibt aber nur so lange einen konstanten Bandzug, wie die Anlage ini Beharrungszustand arbeitet. Bei Änderung der Walzgeschwindigkeit treten durch die damit bedingten Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte Änderungen des'Bandzuges ein, die unter Umständen Ausschuß verursachen können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei der selbsttätigen Regelung derartiger Haspelmotoren die Beschleunigungs- oder Verzögerungskräfte in solcher Weise zu berücksichtigen, daß auch während aller Änderungen der Walzgeschwindigkeit, die der Walzprozeß erfordert, der Bandzug konstant bleibt.

Die Erfindung geht von der Voraussetzung aus, daß in bekannter oder vorgeschlagener Weise die Drehzahl des Walzmotors derart selbsttätig geregelt wird, daß sie jeweils der Einstellung eines Steuerhebels bzw.

609 658/357

B 35708 VIHb /21 c

Sollwertgebers entspricht und bei Änderungen der Sollwerteinstellung diesen sehr schnell folgt. Es ist weiter vorausgesetzt, daß die als Gleichstrommotoren ausgebildeten Haspelmotoren durch steuerbare, nach vorgegebenen Sollwerten selbsttätig geregelte Stromrichter gespeist werden.

Eine Anlage dieser Art ist in der Fig. 1 beispielsweise schematisch dargestellt.

Der Anker ι des Antriebsmotors des Walzenpaares 2 wird über einen Stromrichter 3 gespeist, während die Feldwicklung τ_α des Motors ihren Strom in wechselnder Richtung aus zwei Stromrichtern 4 in Kreuzschaltung erhält.

Von einem Tachometerdynamo 5, dessen Spannung den Istwert der Drehzahl darstellt, und einer durch den Steuerhebel 8 einstellbaren Sollwertspannung werden die Regler 6 und 7 für Feld- und Ankerstromrichter so beeinflußt, daß mit dem Steuerhebel jede behebige Drehzahl vorgegeben werden kann, auf die sich der Motor 1 alsbald einstellt. \

Die Auflaufhaspel 17 wird von einem Motor angetrieben, dessen Anker 9 vom Stromrichter 10 und dessen Feldwicklung g_a von den Stromrichtern 11 in Kreuzschaltung gespeist werden. Anker- und Feldstrom werden durch die Regler 12 und 13 je für sich nach vorgegebenen Sollwerten geregelt.

Ein in ähnlicher Weise geregelter, nicht dargestellter Antrieb ist für die Ablaufhaspel vorgesehen.
- Die Bewegungsgeschwindigkeit des aus den Walzen 2 auslaufenden Bandes, die mit der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen nicht übereinstimmt, wird mit Hilfe einer Umlenkrolle 18 bestimmt. Drei mit den Walzen 2, der Umlenkrolle 18 und der Haspel 17 gekuppelte Tachometerdynamos 14, 15 und 16 liefern Gleichspannungen, die den Drehzahlen bzw. Winkelgeschwindigkeiten dieser Teile proportional sind.

Aus diesen Spannungen und weiteren je nach den technischen Daten der Anlage eingestellten bzw. mit Änderungen der Walzgeschwindigkeit veränderlichen Größen werden die Sollwertvorgaben für die Regler 12 und 13 der Stromrichter des Haspelmotors bestimmt.

Zur Erläuterung der Art und Weise, wie dies geschehen kann, sollen zunächst die theoretischen Grundlagen abgeleitet werden, die für die Lösung der

Das Trägheitsmoment der Haspel mit aufgewickeltem Band ist '

oder

-B [Rj₁-

worin zur Kürzung die der Bandbreite b proportionale Hilfsgröße

B = * ■ b ■ ?-
2 ρ

gesetzt ist.

605-658/357

vorliegenden Aufgabe maßgebend sind. Dabei werden folgende Bezeichnungen benutzt:

Rw .= Radius der Walzen

Rh₀ = Radius der leeren Haspel

R₁₁ = veränderlicher Radius der Haspel mit aufgewickeltem Band

Rz = Radius der Lagerzapfen der Haspel Ru = Radius der Umlenkrolle Gho = Gewicht der leeren Haspel

Gh = veränderliches Gewicht der Haspel mit aufgewickeltem Band

ΘBo = Trägheitsmoment der leeren Haspel einschließlich Motoranker

Θη = veränderliches Trägheitsmoment der Haspel einschließlich Motoranker mit aufgewickeltem Band

osw = Winkelgeschwindigkeit der Walzen mn = Winkelgeschwindigkeit der Haspel (ο υ = Winkelgeschwindigkeit der Umlenkrolle b ■= Bandbreite

γ = spezifisches Gewicht des Bandes g = Erdbeschleunigung

t = Zeit

A = Walzenabschliff, d. h. Verringerung des WaI-zenradiüs durch Abschleifen nach längeren Betriebszeiten

K = Vor- bzw. Nacheilung des Walzgutes, d. h. Verhältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Walzen zur Geschwindigkeit des ein- bzw. auslaufenden Walzgutes ω.

K =

■ · R

CO_T

W ■= Luftwiderstandskonstante

Das vom Haspelmotor zu leistende Drehmoment muß das Gleichgewicht halten:

1. dem Moment des Bandzuges M₁ = Q ■ Rh

2. dem jeweiligen Beschleunigungsmoment

3. dem Moment des Luft-und Reibungswiderstandes

M₃ = W ■ ω°_Ξ + μΟ_Η -Rz.

Damit ergibt sich für das Drehmoment des Haspelmotors die Gleichung

M_H = M₁ + M₂+M₃ = Q- R_H +Θ_Ξ dco_H

dt

+ μ Gh · Rz)

Setzt man weiter
o>w_ _{= x}

COu COw

so ergibt sich
und

Ru

X j

_A_ _ Rw K ' Ru

O)W „ .

= Q-Ru-Y

B 35708 VIIIb /21c

M₉ =

— Β

■Ä£-Y»

Z-

Das Lagerreibungsmoment kann — da es nur eine verhältnismäßig kleine Korrekturgröße bedeutet — mit genügender Genauigkeit als Summe eines konstanten, d. h. dem mittleren Haspelgewicht entsprechenden Teiles und eines dem Bandzug entsprechenden Teiles ausgedrückt werden, so daß

M₃ = W ■ O)H + C₁ + C₂ ■ Q

Damit ergibt sich für das einzuregelnde Drehmoment des Haspelmotors die Gleichung

Θ_Ηο - B ■ R« Y

+ B ■ Rl₇ ■ Y³\ Z

dt

C₁₊C₂-Q]. (2)

Zur kontinuierlichen Lösung der Differentialgleichung (2) ist eine Analogie-Rechenvorrichtung 17 vorgesehen, die sich aus bekannten Mitteln zur Darstellung von Multiplikationen, Divisionen und zeitliehen Ableitungen durch elektrische Größen zusammensetzt, wobei dieser Einrichtung weitere aus den Daten der Anlage sich ergebende Größen zugeführt werden,· wie durch den Pfeil P angedeutet ist.

In der Fig. 2 ist ein Beispiel für die Durchführung der nötigen Rechenoperationen schematisch dargestellt.

Dem Potentiometer 19 wird die der Winkelgeschwindigkeit a>w der Walzen proportionale Spannung des Tachometerdynamos 14 zugeführt, während am Schleifkontakt 19^ dieses Potentiometers die der Winkelgeschwindigkeit der Umlenkrolle proportionale Spannung des Tachometerdynamos 15 liegt.

Die Differenz zwischen der am Schleifkontakt xg_a abgegriffenen Spannung und der Spannung des Tachometerdynamos 15 wird über einen Verstärker 20 einem Antrieb 21 zugeführt, welcher den Schleifkontakt xg_a so einstellt, daß diese Spannungsdifferenz verschwindet. Die damit erzielte Einstellung des Schleifkontaktes ig,, stellt somit ein Maß für die Größe

O)TJ

ω w

dar.

Eine entsprechende Einstellung erfährt der Schleifkontakt 22_a des Potentiometers 22. Da dieses Potentiometer auch von dem Tachometerdynamo 14 gespeist wird, so stellt die an seinem Schleifkontakt 22_a abgegriffene Spannung ein Maß für die Größe a>w ' Z dar. Dieser Spannung entgegengeschaltet ist die am Schleifkontakt 23_a des Potentiometers 23 abgegriffene Spannung. Das Potentiometer 23 liegt an der von dem Tachometerdynamo 16 erzeugten, also der Winkelgeschwindigkeit der Haspel proportionalen Spannung. Die Differenz der an den Schleifkontakten 22_a und 23^ abgegriffenen Spannungen wird über den Verstärker 24 dem Antrieb 25 zugeführt, der den Schleifkontakt 23^ in eine Stellung bringt, bei der die Spannungsdifferenz auf Null abgeglichen ist.

Wird bei dieser Einstellung das Verhältnis der Spannung des Schleifkontaktes 23^ zur Spannung des Tachometerdynamos 16 mit α bezeichnet, so ist a · (oh = ft)pF · Z und damit

a=Z

cow

OiH

ω υ

O)W

ων

= Y.

Die Einstellung α stellt also die Größe Y in der Differentialgleichung (2) dar. Hat das Potentiometer 23 entsprechend einer üblichen Bauart eine kreisförmige Widerstandsbahn und einen um den Mittelpunkt drehbaren Arm als Schleifkontakt, so greift bei entsprechender Lage der Nullstellung der Schleifkontakt eine dem Winkel α proportionale Spannung am Potentiometer ab.

Mit der Welle des Potentiometers 23 sind fünf Drehfeldsysteme, auch induktive Geber genannt, 26, 27, 28, 30 und 37 gekuppelt, die in bekannter Weise zur Darstellung von Multiplikationen bzw. Divisionen durch elektrische Größen dienen. Diese Drehfeldsysteme weisen ähnlich wie die bekannten elektrodynamischen Meßinstrumente eine feststehende und eine drehbare Spule auf, wobei jedoch die drehbare Spule nicht einen Zeiger einstellt, sondern selbst durch äußere Einwirkung in eine bestimmte Stellung eingestellt wird. Wird der feststehenden Spule eine Wechselspannung E zugeführt, so wird in der drehbaren Spule eine Spannung induziert, die der Größe E ■ sin α proportional ist, worin α den Winkel der Spulenstellung gegenüber derjenigen Stellung bedeutet, in der die Achsen der beiden Spulen senkrecht aufeinander stehen.

Bei nicht zu großen Beträgen des Winkels α kann mit guter Annäherung α ^ sin α gesetzt werden. Im vorliegenden Fall bedeutet dies (da — wie oben gezeigt ^: wurde — a = Y gesetzt werden kann): Wird dem Drehfeldsystem 26 primär eine am Potentiometer 62 abgegriffene Wechselspannung zugeführt, welche die aus den technischen Daten der Anlage bekannten Größen B-R^ darstellt, so liefert das Drehfeldsystem eine sekundäre Spannung, die den Ausdruck B · R^-a bzw. B-RI₇-Y darstellt. Diese Spannung wird nun der Primärseite des Drehfeldsystems 27 zugeführt, das dann sekundär eine Spannung liefert, die den Ausdruck B ■ R^ ■ Y² darstellt. Durch Weiterleitung dieser Spannung an das Drehfeldsystem 28 ergibt dessen Sekundärspannung ein Maß für den Ausdruck B ■ R^ ■ Y*.

Am Schleifkontakt des Potentiometers 29 ist eine Wechselspannung eingestellt, die den konstanten, aus den Daten der Anlage bekannten Ausdruck

[vgl. Gleichung (2)] darstellt. Dadurch, daß diese Spannung in Reihe mit der Eingangsspannung eines Verstärkers 31 an der drehbaren Spule des Drehfeldsystems 30 liegt, dessen feste Spule mit der Ausgangsseite des Verstärkers 31 verbunden ist, verhält sich diese Ausgangsspannung zu der am Potentiometer 29 abgegriffenen Spannung wie 1: (α + —J, wenn V den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 31 bezeichnet. Wird dieser genügend groß gewählt, so wird das

609 658/357

B 35708 VHIb/21 c

genannte Verhältnis mit großer Annäherung ι: α, und die Summenspannung (gleichzeitig Eingangsspannung für Verstärker 32) ist damit ein Maß für den Ausdruck

ΘHn B · Rtti

B-Rj₇

Y³

Die durch Verstärker 32 verstärkte Spannung wird einem weiteren Drehfeldsystem 33 zugeführt, das mit den Potentiometern 19 und 22 gekuppelt ist, dessen Winkelstellung nach dem früher Gesagten die Größe Z darstellt. Die Ausgangsspannung dieses Drehfeldsystems ergibt also den Ausdruck

B ■ Rl ■ Y^a\

Z.

Diese Spannung wird einem Apparat 34 zugeführt, der die Umkehrung eines Ferraris-Motors enthält, nämlich eine elektrisch leitende Scheibe oder Trommel und zwei senkrecht zueinander stehende elektromagnetische Systeme. Befindet sich die Scheibe oder Trommel in Ruhe, so sind die beiden Systeme entkoppelt. Dreht sich aber die Ferraris-Scheibe und liegt das eine Magnetsystem an einer Wechselspannung, so wird in dem anderen System eine Spannung induziert, die der Spannung des ersten Systems und der Winkelgeschwindigkeit der Drehung der Scheibe proportional ist. Die Ferraris-Scheibe ist (über ein geeignetes Übersetzungsgetriebe) mit dem Steuerhebel 8 (Fig. 1) für den Walzmotor gekuppelt, wobei die Stellung des Steuerhebels der Drehzahl des Walzmotors proportional ist.

Wird die Einstellung des Steuerhebels 8 und damit die Drehzahl des Walzmotors geändert, so entsteht währenddessen in der Sekundärwicklung des Apparates 34 eine Spannung, welche der Spannung in der Primärwicklung und der Geschwindigkeit der Drehzahländerung proportional ist, die also den Ausdruck

₊ B

dt

darstellt.

Bedingung hierfür ist, daß der Steuerhebel 8 nur so schnell verstellt wird, daß die Drehzahl des Walzmotors dieser Verstellung unverzögert folgen kann. Es ist daher wesentlich, daß die Drehzahlregelung des Walzmotors mit hoher Regelgeschwindigkeit arbeitet. Außerdem ist es zweckmäßig, für die Verstellung des Steuerhebels 8 einen Verstellmotor oder einen ahnliehen nicht dargestellten Antrieb vorzusehen, der nur eine der obigen Bedingung entsprechende maximale Verstellgeschwindigkeit zuläßt.

An dem Potentiometer 36 wird weiter eine Wechselspannung abgegriffen, die dem gewünschten Bandzug und dem bekannten Radius der Ümlenkrolle entsprechend den Ausdruck Q-Ru darstellt. In dem Drehfeldsystem 37 erfolgt in früher beschriebener Weise die Multiplikation dieser Größe mit Y, so daß die Ausgangsspannung dieses Drehfeldsystems den Ausdruck Q ■ Ru ■ Y aus Gleichung (2) darstellt.

Schließlich ist am Potentiometer 38 eine Spannung eingestellt, welche der Konstanten C₁ entspricht. Dieser Spannung wird durch den Transformator 39 eine Spannung hinzugefügt, die bei passend gewähltem Übersetzungsverhältnis den Ausdruck C₂ ■ Q darstellt.

Ferner kann noch eine weitere am Widerstand 40 liegende und den Ausdruck W ■ ω % darstellende Spannung hinzugefügt werden, die mit nicht gezeichneten bekannten Mitteln gebildet werden kann. Dieser Ausdruck kann aber auch wegen seiner Geringfügigkeit vernachlässigt werden bzw. kann sein Mittelwert durch die Konstante C₁ miterfaßt werden.

Die resultierende, die der jeweiligen Drehrichtüng entgegengerichteten Bewegungswiderstände darstellende Spannung wird über einen Drehrichtungsumschalter 41 bekannter Art zu der Ausgangsspannung des Drehfeldsystems 37 und der Ausgangsspannung des Apparates 34, die gegebenenfalls durch einen Verstärker 35 verstärkt ist, addiert.

Bei passender Wahl der Proportionalitätsfaktoren aller Spannungen stellt dann die an den Klemmen 42 und 43 auftreteifde Summenspannung den Ausdruck der Gleichung (2) dar, nämlich

+ B

C,-Q\.

Diese Spannung gibt also ein Maß (Sollwert) für das jeweils einzuregelnde Drehmoment des Haspelmotors an, und zwar unabhängig vom Abschliff der Walzen und von der jeweiligen Zustellung der Walzen bzw. von der dadurch bedingten Vor- bzw. Nacheilung des Walzgutes.

In ähnlicher Weise könnte statt einer Spannung auch eine andere elektrische Größe, z. B. ein Strom als Darstellung des einzuhaltenden Drehmomentes des Haspelmotors errechnet werden.

Ein Verfahren zur Umsetzung dieser elektrischen Größe in das Drehmoment eines Haspelmotors selbst, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker- und Feldstrom durch je einen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt wird, besteht nach einer Weiterbildung der Erfindung darin, daß diese elektrische Größe ■— gegebenenfalls mit Hilfe eines Umsetzers — dem Regler für den Feldstrom als Führungsgröße (Sollwert) vorgegeben wird, derart, daß der Feldregler ein angenähert dieser Größe proportionales Magnetfeld einstellt und daß eine das tatsächliche Magnetfeld darstellende elektrische Größe entweder direkt (z. B. mit Hilfe eines Hall-Generators) oder als Verhältnis der elektromotorischen Kraft (Klemmenspannung vermindert um den inneren Spannungsabfall) zur Drehzahl gebildet wird und daß schließlich eine weitere elektrische Größe mittels einer Division der das Drehmoment darstellenden durch die das Magnetfeld darstellenden Größe gebildet wird, die dem Ankerstromregler als Sollwertvorgabe dient. In der Fig. 1 ist die hierzu dienende Vorrichtung, die an Hand der Fig. 3 näher erläutert werden soll, bei 45 angedeutet.

An den Klemmen 42_O und 43,, (Fig. 3) hegt die an den Klemmen 42 und 43 einer Anordnung nach Fig. 2 abgenommene Wechselspannung. Diese Spannung wird einem sogenannten Diskriminator 44 bekannter Art zugeführt und darin gleichgerichtet, und zwar

658/357

B 35708 VIIIb/21 c

derart, daß die an den Klemmen 44,, abzunehmende gleichgerichtete Spannung ihre Richtung wechselt, je nachdem, ob die den Klemmen 42_a und 43,, zugeführte Spannung in Phase oder in Phasenopposition mit einer an den Klemmen 44₆ liegenden unveränderlichen Vergleichswechselspannung ist.

Die an den Klemmen 44^ abgenommene Spannung dient als Führungsgröße (Sollwert) für den Regler 13 (Fig. i).

Die Anordnung ist dabei zweckmäßig so getroffen, daß der in Abhängigkeit von der Führungsgröße einzuregelnde Feldstrom dieser Führungsgröße nicht proportional ist, sondern ihr nach einer Funktion folgt, die angenähert der Magnetisierungskennlinie der Maschine entspricht, so daß das Magnetfeld des Motors näherungsweise der Spannung an den Klemmen 44_a sowohl im negativen wie im positiven Sinne proportional ist.

Zur Erzielung einer solchen Abhängigkeit können

z. B. die Gleichrichter des Diskriminators benutzt werden, in dem diese so bemessen werden, daß der ausgenutzte Arbeitsbereich bereits in der Nähe ihres Spannungsschwellwertes beginnt, so daß die gleichgerichtete Spannung bei kleinen Spannungswerten zunächst wesentlich langsamer ansteigt als die den Klemmen 42_a und 43_a zugeführte Wechselspannung. Statt dessen kann auch ein besonderer Spannungsumsetzer vorgesehen sein, in dem eine entsprechende funktioneile Abhängigkeit seiner Ausgangsspannung von der Eingangsspannung erzielt wird. Ein solcher Umsetzer kann sinngemäß sowohl in den Stromkreis der den Sollwert als auch der den Istwert darstellenden elektrischen Größe eingefügt werden.

Da bekanntlich bei einer Gleichstrommaschine das im Luftspalt übertragene Drehmoment gleich dem Produkt aus Magnetfluß und Ankerstrom ist, so kann unter dieser Voraussetzung zur Erzielung eines konstanten Bandzuges eine elektrische Größe dann als genaue Sollwertvorgabe für den Ankerstromregler dienen, wenn sie den Quotienten aus Drehmoment und Magnetfluß darstellt.

Der Magnetfluß Φ des Motors ist — sofern man ihn nicht direkt mißt — proportional dem Quotienten aus elektromotorischer Kraft und Drehzahl bzw. Winkelgeschwindigkeit <«#. . Die elektromotorische Kraft kann als Klemmenspannung U, vermindert um den" inneren Spannungsabfall, dargestellt werden, so daß sich die Beziehung ergibt

Φ = K, ———5l1__±

worin R_a den Ankerwiderstand, I_a den Ankerstrom des Motors und K₁ eine Proportionalitätskonstante bedeutet.
Diese Gleichung versagt bei Stillstand des Motors, da

. sie dann den unbestimmten Ausdruck -jr- liefert. Sie

wird daher nur bei endlichen, nicht zu kleinen Drehzahlen als Grundlage für eine Analogierechnung benutzt, während bei kleinen Drehzahlen der Magnetfluß als proportional dem Erregerstrom angenommen wird.

Bei der weiteren Beschreibung der Anordnung nach Fig. 3 sei zunächst angenommen, daß die Umschalter 45 und 46 sich in der gezeichneten Stellung befinden. Durch den Tachometerdynamo 16 (vgl. Fig. 1) wird dem Potentiometer 51 eine der Winkelgeschwindigkeit des Haspelmotors proportionale, in dem Richtelement 50 (z. B. einem Trockengleichrichter in Brückenschaltung) drehrichtungsunabhängig gemachte Gleichspannung zugeführt.

Am Widerstand 47 wird ein Teil der Klemmenspannung des Haspelmotors 9 abgegriffen. In Reihe mit dieser Spannung liegt der Widerstand 48, in dem ein dem Ankerstrom proportionaler Strom fließt. Bei entsprechender Bemessung der Widerstände 47 und 48 ist die dem Richtelement 49 zugeführte und darin richtungsunabhängig gemachte Gleichspannung der elektromotorischen Kraft des Motorankers proportional.

Die Differenz zwischen dieser Spannung und der am Schleifkontakt 5i_a des Potentiometers 51 abgegriffenen Spannung wird über den Verstärker 52 dem Antrieb 53 zugeleitet, der den Schleifkontakt 5i_ffi so einstellt, daß diese Differenz zu Null wird. Bezeichnet man den Einstellwinkel des Potentiometers, der zugleich das Verhältnis der am Schleifkontakt abgegriffenen zur vollen Potentiometerspannung angibt, mit ß, so ist ^;

U-R_a'.J_a φ

P — — "jF~ ■ go

Mit der Welle des Potentiometers 51 ist das Drehfeldsystem 54 gekuppelt. Mit Hilfe dieses Systems und des Verstärkers 55 erfolgt ein Nullabgleich, bei welchem dem Transformator 56 eine Spannung zügeleitet wird, die nach- der früher zu den Pos. 29, 30 und 31 der Fig. 2 gegebenen Erläuterung den Ausdruck

M_n Φ

Ja

darstellt, also als genaue Sollwertvorgabe für den Ankerstromregler 12 (Fig. 1) dienen kann.

Bei Drehzahlen in der' Nähe des Wertes Null, bei denen, wie früher gesagt wurde, ein Abgleich der Spannung des Ankers 9 und des Tachometerdynamos 16 nicht mehr brauchbar ist, werden die Umschalter 45 und 46 selbsttätig umgelegt, wozu drehzahlabhängige oder spannungsabhängige Einrichtungen bekannter Art dienen können. Am Potentiometer 51 liegt dann die konstante Spannung einer Batterie oder sonstigen Gleichstromquelle 59, welcher der Spannungsabfall im Widerstand 60, der im Richtelement 61 richtungsunabhängig gemacht ist, entgegengeschaltet ist. Der Widerstand 60 liegt im Feldstromkreis des Haspelmotors.

Wird der Spannungsabfall in diesem Widerstand als proportional mit dem Magnetfluß angenommen, was bei ungesättigtem Magnetkreis mit genügender Genauigkeit möglich ist, so erfolgt die Einstellung des Schleifkontaktes 5i_a wieder derart, daß seine Winkelstellung ein Maß für den Magnetfluß Φ darstellt und die Spannung an den Klemmen 58 als Sollwert für die Ankerstromregelung dienen kann. ^:

Die beschriebene Regelung eines Haspelmotors ist sowohl für das Abwickeln wie für das Aufwickeln des Walzgutes unverändert in richtiger Weise wirksam.

609 658/357

B 35708 VIIIb /21 c

Für die selbsttätige Regelung des Bandzuges beiderseits der Walzen ist daher für jede der beiden Haspeln eine entsprechende Regelanordnung vorzusehen.

Damit die beschriebene Anordnung einwandfrei arbeitet, ist es notwendig, die Änderungsgeschwindigkeit des Drehzahlsollwertes und die Rechengeschwindigkeit sowie die Regelgeschwindigkeiten aufeinander abzustimmen. Die Rechengeschwindigkeit wird zweckmäßig gleich oder größer gewählt als die Regelgesch windigkeit. Die Sollwertverstellung für die Drehzahlregelung soll, wie, gesagt, nur mit solcher Geschwindigkeit erfolgen, daß die Rechen- und Regelgeschwindigkeit ohne nennenswerte Nacheilung folgen können. Um also hohe Regelgeschwindigkeiten zu erhalten, verwendet man zweckmäßig stromrichtergespeiste Antriebe, welche von Röhren- oder Transistorenreglern hoher· Regelgeschwindigkeiten gesteuert werden. Die Anwendbarkeit der Erfindung ist jedoch insbesondere hinsichtlich des Walzmotors nicht auf diese Art der Stromlieferung beschränkt.

Die elektromechanische Analogie-Rechenvorrichtung läßt sich durch Geringhalten der bewegten Massen leicht für genügend hohe Rechengeschwindigkeiten herstellen.

Die Erfindung ist grundsätzlich nicht an das beschriebene Beispiel gebunden, vielmehr sind mancherlei Abwandlungen möglich.

Die Größe Z ist nur von einer Änderung des Walzendurchmessers (Abschliff) und von der Zustellung der Walzen, d. h. von der Vor- bzw. Nacheilung des Walzgutes, abhängig. Während eines Arbeitsganges ändert sich daher diese Größe im allgemeinen nicht. Man kann daher auch auf die beschriebene selbsttätige Errechnung dieser Größe verzichten und statt dessen eine entsprechende feste Potentiometereinstellung vorsehen, welche bei einer Änderung der die Größe Z bildenden Komponenten z. B. nach vorausberechneten Tabellen von Hand geändert wird.

Die erforderlichen Rechenvorrichtüngen können dadurch vereinfacht werden, und der Tachometerdynamo an der Umlenkrolle fällt weg.

Die Umsetzung der das erforderliche Drehmoment bestimmenden Größe in ein wirkliches Drehmoment des Haspelmotors kann auch in anderer Weise geschehen, als in der Fig. 3 gezeigt ist. Grundsätzlich ist es z. B. möglich, den Magnetfluß des Motors durch eine geeignete Regeleinrichtung konstant zu halten, wobei auch die Rückwirkung des Ankerstromes auf das Magnetfeld berücksichtigt werden kann. Die von der Anordnung nach Fig. 2 gelieferte Spannung kann dann unmittelbar — eventuell nach Gleichrichtung durch einen Diskriminator — als Sollwertvorgabe für den Ankerstrom dienen; der ja in diesem Fall dem Drehmoment proportional ist. Um dabei eine stetige Änderung des Ankerstromes auch bei Drehrichtungsumkehr zu ermöglichen, wird man bei einer solchen Einrichtung zwei Stromrichter in Kreuzschaltung für den Ankerstrom vorsehen, wogegen für die Lieferung des Feldstromes nur ein Stromrichter erforderlich ist.

Ferner können auch die Vorrichtungen zur Ausführung der verschiedenen Rechenoperationen anders gestaltet sein, als an Hand des Beispieles beschrieben wurde.

Beispielsweise kann zur Darstellung einer Multiplikation das Meßsystem eines normalen elektrodynamischen Meßinstrumentes dienen, dessen Ausschlag bekanntlich dem Produkt des in den beiden Wicklungen des Instrumentes fließenden Stromes proportional ist. Von dem Drehsystem des Instrumentes kann ein Potentiometer so eingestellt werden, daß an seinen. Schleifkontakt eine Spannung abgegriffen wird, die dem Ausschlag des Instrumentes proportional ist. Zur Vermeidung von Reibungsfehlern kann dabei die Einstellung des Potentiometers mit Hilfe einer Nachlaufsteuerung bekannter Art abhängig vom Ausschlag des Instrumentes durchgeführt werden.

In ähnlicher Weise kann ein Kreuzspulinstrument, d. h. ein sogenannter Quotientenmesser, zur analogen Ausführung, von Divisionen dienen.

Auch mit sogenannten Hallgeneratoren, das sind Halbleiterplättchen, die einen besonders großen Halleffekt zeigen, können Divisionen und Multiplikationen durchgeführt werden.

Zur Bildung des Differentialquotienten der Walzmotördrehzahl nach der Zeit kann beispielsweise auch ein mit dem Steuerhebel 8 über ein geeignetes Getriebe gekuppelter Tachometerdynamo dienen, der eine der Verstellgeschwindigkeit proportionale Spannung liefert welche etwa der einen Spule eines zur Darstellung einer Multiplikation in der beschriebenen Weise vorgesehenen elektrodynamischen Meßinstrumentes zugeleitet wird.

Claims (8)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Erzeugung einer elektrischen Größe, die demjenigen Drehmoment eines Haspelmotors insbesondere eines Kaltbandwalzwerkes proportional ist, das erforderlich ist, um den von der Haspel ausgeübten Bandzug während des Walzens konstant zu halten, dadurch gekennzeichnet, daß die genannte elektrische Größe laufend als Lösung einer unter Berücksichtigung der veränderlichen Drehzahlverhältnisse und der von^- Geschwindigkeitsänderungen und von den bewegten Massen abhängigen Beschleunigungskräfte das jeweils für konstanten Bandzug erforderliche Motordrehmoment bestimmenden Differentialgleichung mit Hilfe bekannter elektromechanischer Mittel zur analogen Darstellung von Multiplikationen, Divisionen und zeitlichen Ableitungen gebildet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in der das einzuhaltende Drehmoment des Haspelmotors bestimmenden Differentialgleichung auch die Bewegungswiderstände der Haspel und des Haspelmotors, wie Lagerreibung und Luftwiderstand, berücksichtigt werden.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch die Verwendung je eines Tachometerdynamos zur Bestimmung der Winkelgeschwindigkeit der Walzen und der Haspel und einer Umlenkrolle mit Tachometer dynamo zur Bestimmung der Bandgeschwindigkeit.

658/357

B 35708 VIIIb/21 c

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch die Anwendung bei einer Walzenstraße, deren Walzen durch einen Gleichstrommotor angetrieben werden, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker- und Feldstrom durch getrennte Regler in Abhängigkeit von einer gemeinsamen, die Motordrehzahl bestimmenden Führungsgröße geregelt werden.

5. Verfahren zur Umsetzung einer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gebildeten elektrischen Größe in das Drehmoment eines Gleichstromhaspelmotors, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker- und Feldstrom durch je einen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die dem einzuhaltenden Motordrehmoment proportionale elektrische Größe — gegebenenfalls mit Hilfe eines Umsetzers — dem Regler für die in Kreuzschaltung betriebenen Stromrichter für den Feldstrom derart vorgegeben wird, daß dieser Regler ein angenähert der elektrischen Größe proportionales Magnetfeld einstellt und daß eine andere, das tatsächliche Magnetfeld darstellende elektrische Größe als Verhältnis der elektromotorischen Kraft des Motors zur Motordrehzahl gebildet wird und daß schließlich eine weitere elektrische Größe durch Division der das

■ Drehmoment darstellenden durch die das Magnetfeld darstellenden elektrischen Größe gebildet wird, die dem Regler für den Ankerstrom als Sollwertvorgabe dient. ■

6. Verfahren zur Umsetzung einer nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gebildeten elektrischen Größe in das Drehmoment eines Gleichstromhaspelmotors, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker- und Feldstrom durch je einen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Feldstrom auf konstantem Magnetfluß, vorzugsweise unter Berücksichtigung der Ankerrückwirkung, geregelt wird, während die das einzuhaltende Drehmoment bestimmende Größe — gegebenenfalls nach Gleichrichtung in einem Diskriminator — dem Regler der in Kreuzschaltung betriebenen Stromrichter für den Ankerstrom als Sollwertvorgabe dient.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Verwendung von Mitteln zur Durchführung der erforderlichen Rechenoperationen, bei denen die Rechengeschwindigkeit gleich oder größer als die Regelgeschwindigkeit der als Röhren- oder Transistorenregler ausgeführten Stromrichterregelungen ist.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Mittel, mit denen die Änderungsgeschwindigkeit der Sollwertvorgabe der Drehzahlregelung des Walzmotors auf einen vorbestimmten Höchstwert begrenzt ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen