DE1234835B - Einrichtung zum Regeln der Dicke von Walzgut - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTWWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT H02p

Deutsche KI.: 21 c - 62/50

Nummer: 1234 835

Aktenzeichen: D 38890 VIII b/21 c

J 234 835 Anmeldetag: 7.Mail962

Auslegetag: 23. Februar 1967

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum Regeln der Dicke von Walzgut, mit einem Soll-Ist-Dickenvergleichsgerät, dessen Differenzsignal zur Steuerung der Walzenanstellung und/ oder des Bandzuges ausgenutzt wird und mit einer Verzögerungseinrichtung für das Differenzsignal, die zur Verminderung der schädlichen Wirkungen der Walzenexzentrizität dient und in Abhängigkeit von der Walzgeschwindigkeit gesteuert ist.

Die Dicke des Walzgutes wird vielfach so geregelt, daß in einem Soll-Ist-Dickenvergleichsgerät ein Differenzsignal gebildet wird, mit dem die Walzenanstellung und/oder der Bandzug so geregelt werden, daß die Dicke des Walzgutes im wesentlichen konstant bleibt. Die Dicke des Walzgutes im Walzenspalt wird dabei indirekt unter Berücksichtigung der Proportionalitätskonstanten des Walzwerkes über die Walzenlast mittels Lastmeßzellen gemessen. Das von diesen Lastmeßzellen gelieferte Signal, das zu dem Dickenvergleichsgerät geleitet wird, enthält jedoch normalerweise periodische Störkomponenten, die auf die unvermeidlichen Exzentrizitäten der Walzen, insbesondere der Stützwalzen, zurückzuführen sind.

In einer älteren, nicht vorveröffentlichten Patentanmeldung (deutsche Auslegeschrift 1130 901) ist vorgeschlagen, zur Unterdrückung der Störkomponenten mehrere Speicher parallel zu schalten, denen das Signal über den Dickenfehler nacheinander zugeführt wird, und diese Speicher nacheinander wieder mit der Ausgangsleitung zu verbinden, um eine Mittelwertbildung der Regelgröße zu erzielen. Eine Schalteinrichtung nach diesem Vorschlag erfordert eine Anzahl von Kontaktsätzen mit jeweils mehreren Kontaktpaaren für die aufeinanderfolgende Zuführung der Signale zu den verschiedenen Speichern und das Abtasten der Speicher.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Einrichtung zum Regeln der Dicke von Walzgut mit einem Soll-Ist-Dickenvergleichsgerät, dessen Differenzsignal zur Steuerung der Walzenanstellung und/oder des Bandzuges ausgenutzt wird, und mit einer Verzögerungseinrichtung für das Differenzsignal, die zur Verminderung der schädlichen Wirkungen der Walzenexzentrizität dient und in Abhängigkeit von der Walzengeschwindigkeit gesteuert ist, anzugeben, mittels der eine Unterdrückung der Störkomponenten ohne aufwendige, dem Verschleiß unterliegende Schalteinrichtungen durchgeführt werden kann.

Die Erfindung besteht darin, daß eine Additionseinrichtung vorgesehen ist, die das verzögerte und das unverzögerte Signal überlagert und somit ein Einrichtung zum Regeln der Dicke von Walzgut

Anmelder:

Davy and United Instruments Limited,
Sheffield, Yorkshire (Großbritannien)

Vertreter:

Dr.-Ing. Κ. Boehmert und Dipl.-Ing. A. Boehmert, Patentanwälte, Bremen, Feldstr. 24

Als Erfinder benannt:
Joseph Peter Smith,

Sheffield, Yorkshire (Großbritannien)

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 8. Mai 1961 (16 605)

Steuersignal abgibt, das zumindest einen Teil der Störkomponenten nicht enthält.

Durch die erfindungsgemäße Überlagerung des verzögerten und unverzögerten Signals wird somit ein Steuersignal erzeugt, in dem die Störkomponenten unterdrückt sind.

Die Verzögerung entspricht vorzugsweise der halben Umlaufdauer einer Walze des am Meßort befindlichen Walzensatzes, insbesondere einer Stützwalze.

Die Verzögerungseinrichtung enthält vorzugsweise einen von den Walzen angetriebenen Kommutator mit Stromabnehmern und eine Anzahl mit dem Kommutator verbundener Speicher.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung ist eine zweite Verzögerungseinrichtung vorgesehen, der das Signal von der Additionseinrichtung zugeführt wird und die dieses Signal um eine viertel Umlaufdauer der Walze verzögert und einer zweiten Additionseinrichtung zuführt, der auch das Signal der ersten Additionseinrichtung zugeleitet wird.

Die Speicher bestehen dabei vorteilhaft aus Kondensatoren, die mit den einzelnen leitenden Segmenten des Kommutators verbunden sind, und die Stromabnehmer sind vorteilhaft Bürsten, die einander diametral gegenüberliegend einen Schleifkontakt zu den Segmenten herstellen, wobei eine der Bürsten mit dem Differenzsignal über den Dickenfehler gespeist

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wird und die andere mit der Additionseinrichtung verbunden ist.

Zur Verbesserung der Unterdrückung der Störkomponenten können auch zwei Bürstenpaare vorgesehen sein, die einen Schleifkontakt zu den Segmenten herstellen, wobei jeweils zwei Bürsten einander diametral gegenüberliegen, während die anderen beiden Bürsten einen Winkel von 90° an der Kommutatorachse bilden. Dabei wird die eine Bürste der beiden ersten Bürsten mit dem Differenzsignal über den Dickenfehler gespeist, während die andere Bürste mit dem Eingang der ersten Additionseinrichtung verbunden ist, und die eine Bürste des anderen Bürstenpaares ist mit dem Ausgang der ersten Additionseinrichtung verbunden, während die andere Bürste des zweiten Bürstenpaares mit dem Eingang der zweiten Additionseinrichtung verbunden ist.

Bei einem Walzwerk mit zwei Arbeitswalzen und zwei Stützwalzen wird der Kommutator vorteilhaft mit der Geschwindigkeit der Stützwalzen angetrieben, da es hauptsächlich die Exzentrizitäten der normalerweise bedeutend größeren Stützwalzen sind, die das Meßergebnis über den Dickenfehler verfälschen.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel des Gegenstandes der Erfindung dargestellt.

Das Walzwerk 12 ist als Reversierwalzwerk dargestellt und weist die Arbeitswalzen 13, Stützwalzen 14, eine von dem Motor 16 angetriebene Aufspulvorrichtung 15 und eine von dem Motor 18 angetriebene Abspulvorrichtung 17 auf. Es ist klar, daß bei den aufeinanderfolgenden Durchläufen das Band 20 sich auch in umgekehrter Richtung bewegt und die Wirkungsweise der Aufspulvorrichtung 15 und der Abspulvorrichtung 17 dann miteinander vertauscht sind. Die Walzenanstellung oder die Einstellung des Abstands der Walzen 13, wenn kein Band dazwischen liegt, erfolgt mittels der von einem Motor 22 angetriebenen Spindeln 21. Diese wirken über Lastmeßzellen 23, die die Walzlast messen, auf die Zapfenlager der oberen Sfützwalzen 14. Die Walzenanstel- 4f lung wird über ein Potentiometer 24, das mit den Spindeln 21 verbunden ist, gemessen. Die von den Lastmeßzellen 23 und dem Potentiometer 24 herrührenden Signale werden einem als Verstärker ausgebildeten Soll-Ist-Dickenvergleichsgerät 25 in entgegengesetzter Richtung zu den Signalen von dem Potentiometer 26 für die Handeinstellung, mit dem die Solldicke eingestellt wird, zugeführt. Das Soll-Ist-Dickenvergleichsgerät 25 liefert ein Differenzsignal E₁, das der Dickenabweichung des das Walzwerk verlassenden Bandes 20 von der an dem Potentiometer 26 eingestellten Solldicke entspricht.

Der Anstellmotor 22, der Aufspulmotor 16 und der Abspulmotor 18 sind jeweils mit Steuerschaltungen 27, 28, 30 verbunden, die von dem Differenzsignal E₁ betätigt werden, um die Banddicke auf dem Sollwert zu halten, der an dem Potentiometer 26 eingestellt ist.

Das DifferenzsignalE₁ besitzt eine Komponente, die auf die Exzentrizität der Stützwalzen 14 zurückzuführen ist und die eine der Umlaufdauer dieser Walzen entsprechende Frequenz sowie deren Oberschwingungen enthält.

Die Störkomponenten, die auf die Exzentrizität der Walzen zurückzuführen sind, sind häufig größer als die mittleren Dickenabweichungen, die das Regelsystem ausgleichen soll. Wenn das Differenzsignal E₁ für die Regelung der Spindelsteuerschaltung 27 und/

oder Steuerschaltung 28 oder 30 für die Bandspannung verwendet wird, ist die Regelung ständig in Betrieb, um die auf die Exzentrizität der Walzen zurückzuführenden Dickenabweichungen zu kompensieren. Unter diesen Umständen ist es unmöglich, die Empfindlichkeit der Regelung zu erhöhen, da die auf die Exzentrizität der Walzen zurückzuführenden Störkomponenten in dem Differenzsignal E₁ bei hoher Verstärkung des Systems eine Fehlleistung hervorrufen und die Stabilitätsprobleme vergrößern würden.

Die in der Zeichnung dargestellte RegeIungseiririchtung enthält daher erfindungsgemäß Einrichtungen, mit denen die meisten der auf die Exzentrizität der Walzen zurückzuführenden Komponenten aus dem DifferenzsignalE₁ entfernt werden. Das Differenzsignal E₁ wird zu diesem Zweck über einen Vorverstärker 31 zu einer Additionseinrichtung 32 und zu einem als Bürste 33 ausgebildeten Stromabnehmer eines Kommutators 34 geleitet. Dieser Kommutator 34 wird von den Arbeitswalzen über ein einstellbares Getriebe 35 angetrieben, das so eingestellt wird, daß der Kommutator 34 bei einer Umdrehung der Stützwalzen 14 eine Umdrehung ausführt. Das einstellbare Getriebe wird, falls erforderlich, bei jedem Walzenwechsel nachgestellt, um Änderungen im Durchmesser der Arbeitswalzen auszugleichen. Der Kommutator trägt eine große Anzahl von Kondensatoren 36. Der eine Anschluß der Kondensatoren ist mit einer gemeinsamen Schleifringanordnung (nicht dargestellt) und diese mit der Erde verbunden. Die anderen Anschlüsse der Kondensatoren sind jeweils getrennt mit den einzelnen leitenden Segmenten 37 des Kommutators verbunden. Neben der Bürste 33 besitzt der Kommutator 34 drei weitere Bürsten 38, 40 und 41. Das Bürstenpaar 33, 38 ist in bezug auf die Kommutatorachse 34 diametral einander gegenüberliegend angeordnet, während die Bürsten 40, 41 derart angeordnet sind, daß sie an der Achse des Kommutators einen rechten Winkel bilden. Die Bürsten 40, 41 sind in der Mitte zwischen den Bürsten

33 und 38 angeordnet.

Das Differenzsignal E₁ und das Signal E₂ von der Bürste 38 werden in die Additionseinrichtung 32 eingeführt, und das daraus gebildete Signal E_s wird über einen Vorverstärker 42 zu einer zweiten Additionseinrichtung 43 und zur Bürste 40 geleitet. Das Signal E_i von der Bürste 41 wird ebenfalls der zweiten Additionseinrichtung 43 zugeleitet, die das Ausgangssignal E₀ liefert.

Der Kommutator 34 wird infolge der Ankopplung an die Walzen mit der gleichen Geschwindigkeit wie die Stützwalzen 14 angetrieben und arbeitet daher mit einer Frequenz, die der Grundschwingung in den von der Exzentrizität herrührenden Störkomponenten entspricht. Daraus ergibt sich, daß der Kommutator

34 und die Bürsten 33, 38 als Verzögerungseinrichtung für das DifferenzsignaIjE^t ₁ dienen und daß das Signal E₂ um eine halbe Schwingungsdauer der Grundschwingung in den von der Exzentrizität herrührenden Störkomponenten gegenüber dem Differenzsignal E₁ verzögert ist. Infolge der von dem Kommutator hervorgerufenen Verzögerung fehlen in dem Ausgangssignal E₃ die Grundschwingung und die ungeraden Vielfachen der Grundschwingung von den auf die Exzentrizität zurückzuführenden Störkomponenten. In ähnlicher Weise wirken der Kommutator 34 und die Bürsten 40, 41 als zweite Verzögerungseinrichtung, die eine Verzögerung um ein

Claims (8)

Viertel der Schwingungsdauer der Grundschwingung von den auf die Exzentrizität zurückzuführenden Störkomponenten hervorruft. Das Signal Ei ist somit um diesen Betrag gegenüber dem Signal E3 verzögert, woraus sich ergibt, daß, wenn die Signale E3 und Ei 5 in der zweiten Additionseinrichtung miteinander summiert werden, die Grundschwingung und die gerad-ungeraden Vielfachen der Grundschwingung in den auf die Exzentrizität zurückzuführenden Störkomponenten unterdrückt werden und das Ausgangssignal E0 nur die gerad-geraden Vielfachen der Grundschwingung, d. h. die vierte, achte, zwölfte usw. Harmonische enthält. Die verbleibenden Harmonischen sind jedoch so vernachlässigbar, daß die Verstärkung des Steuersystems als Ganzes ohne weiteres erhöht werden kann, ohne daß Schwierigkeiten bezüglich der Stabilität auftreten. Das kompensierte Fehlersignal E0 wird als Steuersignal zur Steuerschaltung 27 für die Spmdelmotore 22 und parallel dazu über einen Umschalter 24 zur Steuerschaltung 28 ao oder 30 für die Motoren 16 oder 18 geleitet. Wenn sich das Band 20 in der angezeigten Richtung bewegt, ist die Steuerschaltung 28 eingeschaltet, um die Bandspannung entsprechend dem Steuersignal zu regeln, während, wenn das Band das Walzwerk in der entgegengesetzten Richtung durchläuft, die Steuerschaltung 30 in den Steuerkreis eingeschaltet ist. Die Regelung arbeitet in bekannter Weise durch Veränderung der Bandspannung und/oder der Walzenanstellung, so daß das Steuersignal im wesentliehen auf 0 geregelt und damit die mittlere Banddicke auf dem an den Potentiometer 26 eingestellten Sollwert gehalten wird. Das Steuersignal kann gegebenenfalls auch nur zur Steuerschaltung für den Spindelmotor 27 oder nur zur Steuerschaltung 28 oder 30 für die Bandspannung geleitet werden. Es ergibt sich ohne weiteres, daß die Zahl der Kommutatorsegmente 37 und der Kondensatoren 36 nicht auf die in der Zeichnung dargestellte Anzahl beschränkt ist. Je größer die Zahl der Segmente, je genauer ist im allgemeinen die Korrektur der Exzentrizität. In der Praxis sind 39 derartige Kondensatoren verwendet worden. Eine noch größere Zahl ist jedoch vorteilhaft. Patentansprüche:

1. Einrichtung zum Regeln der Dicke von Walzgut, mit einem Soll-Ist-Dickenvergleichsgerät, dessen Differenzsignal zur Steuerung der Walzenanstellung und/oder des Bandzuges ausgenutzt wird und mit einer Verzögerungseinrichtung für das Differenzsignal, die zur Verminderung der schädlichen Wirkungen der Walzenexzentrizität dient und in Abhängigkeit von der Walzgeschwindigkeit gesteuert ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Additionseinrichtung vorgesehen ist, die das verzögerte und das unverzögerte Signal überlagert, und somit ein Steuersignal abgibt, das zumindest einen Teil der Störkomponente nicht enthält.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung der halben Umlaufdauer einer Walze des am Meßort befind-

liehen Walzensatzes, insbesondere einer Stützwalze (z. B. 14), entspricht.

3. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung einen von den Walzen angetriebenen Kommutator (34), Stromabnehmer (33, 38) und eine Anzahl mit dem Kommutator verbundener Speicher (36) enthält.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Verzögerungseinrichtung (40, 37, 36, 41) vorgesehen ist, der das Signal (E₁+E₂) von der Additionseinrichtung (32) zugeführt wird und die dieses Signal um eine viertel Umlaufdauer der Walze (14) verzögert und einer zweiten Additionseinrichtung (43) zuführt, der auch das Signal (E₃) der ersten Additionseinrichtung (32) zugeleitet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (36) aus Kondensatoren bestehen, die mit den einzelnen leitenden Segmenten (37) des Kommutators verbunden sind, und daß die Stromabnehmer (33, 38) Bürsten sind, die einander diametral gegenüberliegend einen Schleifkontakt zu den Segmenten (37) herstellen, wobei eine der Bürsten mit dem Differenzsignal (E₁) über den Dickenfehler gespeist wird und die andere (38) mit der Additionseinrichtung (32) verbunden ist.

6. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Speicher (36) aus Kondensatoren bestehen, die mit den einzeln leitenden Segmenten (37) des Kommutators (34) verbunden sind, und daß als Stromabnehmer (33, 38, 40, 41) zwei Bürstenpaare, die einen Schleifkontakt zu den Segmenten herstellen, vorgesehen sind, wobei jeweils zwei (33, 38) einander diametral gegenüberliegen und die anderen beiden (40, 41) einen Winkel von 90° an der Kommutatorachse bilden, und wobei eine Bürste (33) der ersten beiden mit dem Differenzsignal (E₁) über den Dickenfehler gespeist wird und die andere Bürste (38) mit einem Eingang der ersten Additionseinrichtung (32) verbunden ist, die eine Bürste (40) der anderen beiden mit dem Ausgang der ersten Additionseinrichtung (32) und die andere Bürste (41) mit dem Eingang der zweiten Additionseinrichtung (43) verbunden ist.

7. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche für ein Walzwerk mit einem Paar Arbeitswalzen (13) und einem Paar Stützwalzen (14), dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (34) mit der Geschwindigkeit der Stützwalzen angetrieben wird.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Kommutator (34) von den Arbeitswalzen (13) aus über ein einstellbares Getriebe (35) angetrieben wird, das den Drehzahlunterschied zwischen der Stützwalze (14) und der Arbeitswalze (13) berücksichtigt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 1130901;
französische Patentschrift Nr. 1266 019;
Zeitschr. ASEA Journal, 1959, S. 120.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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