CH353436A - Process and device for keeping the strip tension constant in strip rolling mills - Google Patents

Process and device for keeping the strip tension constant in strip rolling mills

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CH353436A
CH353436A CH353436DA CH353436A CH 353436 A CH353436 A CH 353436A CH 353436D A CH353436D A CH 353436DA CH 353436 A CH353436 A CH 353436A
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CH
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variable
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German (de)
Inventor
Ernst Dr Ludwig
Kurt Dr Stahl
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Bbc Brown Boveri & Cie
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21BROLLING OF METAL
    • B21B37/00Control devices or methods specially adapted for metal-rolling mills or the work produced thereby
    • B21B37/48Tension control; Compression control
    • B21B37/52Tension control; Compression control by drive motor control
    • B21B37/54Tension control; Compression control by drive motor control including coiler drive control, e.g. reversing mills

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Control Of Electric Motors In General (AREA)

Description

  

      Verfahren        und        Einrichtung    zur     Konstanthaltung    des Bandzuges bei Bandwalzwerken    Beim Walzen von Eisen oder Metallen zu langen  Bändern ist es für die Erzielung einer     gleichmässigen     Qualität nötig, das     Walzgut    sowohl auf     der        Einlauf-          seite    als auch auf der Auslaufseite der Walzen stets  unter konstantem Zug zu halten.  



  Zur Lösung dieser Aufgabe sind bereits verschie  dene Vorschläge gemacht worden, die eine Regelung  auf konstantem Bandzug nicht nur bei gleichbleiben  den Drehzahlen der Walzen, sondern auch bei     Be-          schleunigungs-    und Verzögerungsvorgängen des     Walz-          vorganges    herbeiführen.  



  Da zur Messung des Bandzuges keine direkten       Messmethoden    zur Verfügung stehen, ist allen diesen  Lösungen gemeinsam, dass dessen Grösse indirekt aus  dem Drehmoment der Haspel bzw. aus der Leistung  des antreibenden Motors bestimmt wird, wobei in  Betracht zu ziehen ist, dass der     Bunddurchmesser    der  Haspel mit dem Fortschritt des     Walzens    veränderlich  ist. Bei konstanter     Bandgeschwindigkeit    ist die für  den Auflaufhaspel erforderliche Motorleistung unab  hängig von     Bunddurchmesser    konstant.  



  Unter den bekanntgewordenen Lösungen der Auf  gabe, einen konstanten Bandzug     einzuregeln,    beruhen  einige auf der sogenannten     Konstantstromregelung    des  Ankerstromkreises des     Haspelantriebes    in     Verbindung     mit einer dem     Bunddurchmesser    proportionalen Feld  erregung. Hierbei wird der     Bunddurchmesser    bei  spielsweise aus einem Drehzahlvergleich zwischen den  Walzen und dem Auflaufhaspel ermittelt, wobei die  Drehzahlmessung mittels     Tachodynamos    erfolgt.

   Eine  andere bekanntgewordene Lösung der gleichen Re  gelaufgabe geht von der Regelung auf Gleichlauf der  Walzen und der Haspeln aus, wo bei konstantem  Strom des     Haspelmotors    eine induzierte Motorspan  nung eingeregelt wird, die der     Walzenmotordirehzahl     proportional ist. Ein weiterer bekanntgewordener  Vorschlag basiert auf der Regelung der Motorlei-         stung,    die bei konstantem Bandzug und konstanter       Bandgeschwindigkeit        unabhängig    vom     Bunddurchmes-          ser    gleichfalls konstant ist.  



  Um diese genannte Regeleinrichtung, die zunächst  nur zur Anwendung bei konstanter Bandgeschwindig  keit geeignet ist, auch für Walzvorgänge mit verän  derlicher Bandgeschwindigkeit anwenden zu können,  hat man einen Sollwert, z. B. den Motorstrom, bei  der     Konstantstromregelung    derart verstellt, dass das  zum Beispiel zur     Beschleunigung    der Massen erfor  derliche zusätzliche Motordrehmoment zur     Verfügung     steht. Solche zusätzlichen Einrichtungen sind aber bei  bekannten Ausführungen an ein bestimmtes     Beschleu-          nigungs-        bzw.    Verzögerungsprogramm gebunden.

    Aber selbst mit dieser     Einschränkung    ist es nicht  immer     möglich,    Regelfehler und damit Ungleich  mässigkeiten des Bandzuges zu vermeiden, weshalb  zum Beispiel lange Hochlaufzeiten für notwendig ge  halten, worden sind. Ausserdem tragen die bekannten  Einrichtungen noch nicht dem     Umstand    Rechnung,  dass das     Trägheitsmoment    der bewickelten Haspel  mit der Grösse des     Bunddurchmessers    selbst noch  veränderlich ist.  



  Demgegenüber     stellt    sich die Erfindung zur Auf  gabe, eine Regelung auf     konstantem        Bandzug    für  einen beliebigen Bewegungszustand des Bandes, also  auch für beliebige     Geschwindigkeit    und ohne ein  schränkende Annahmen für die     Beschleunigungs-    oder  Verzögerungsvorgänge durchzuführen, wobei von an  sich bekannten Methoden der Regeltechnik unter Be  nutzung der     Analogierechentechnik    zur     Ausführung     von     Multiplikationen,    Divisionen und zur Bildung  von     zeitlichen    Ableitungen Gebrauch gemacht wird.  



  Die     Erfindung        betrifft    ein Verfahren zur     Kon-          stanthaltung    des Bandzuges bei Bandwalzwerken, bei  dem eine     elektrische    Grösse zum Beeinflussen des vom       Haspelmotor    ausgeübten Drehmoments entsprechend      dem jeweiligen     Bunddurchmesser    der Walzenge  schwindigkeit, der Beschleunigung und der Verzöge  rung     selbsttätig    geändert wird.  



  Das Verfahren besteht darin, dass bei einer Dreh  zahlregelung des Walzenmotors nach     vorgegebenen          Sollwerten    die genannte     elektrische    Grösse laufend als  Lösung einer unter Berücksichtigung der von Dreh  zahländerungen und Geschwindigkeitsänderungen der  bewegten Massen abhängigen Beschleunigungskräfte  das jeweils für konstanten Bandzug erforderliche  Drehmoment des     Haspelmotors    bestimmenden Diffe  rentialgleichung mit Hilfe elektromechanischer Mittel  zur analogen Darstellung von     Multiplikationen,    Divi  sionen und zeitlichen Ableitungen     gebildet    wird.  



  Die erfindungsgemässe Einrichtung zur Durchfüh  rung des.     Verfahrens    bei einer     Walzenstrasse,    deren  Walzen durch einen     Gleichstrommotor    angetrieben  werden, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker  und Feldstrom durch getrennte Regler in Abhängig  keit von einer gemeinsamen, die Motordrehzahl be  stimmenden Führungsgrösse geregelt werden, ist da  durch gekennzeichnet, dass     zur    Bildung der elektri  schen Grösse nach.

   dem     Analogieprinzip        arbeitende,     aus     Potentiometern,        Drehfeldgebern,        Ferrarissyste-          men,    Transformatoren, Verstärkern und Hilfsgleich  richtern bestehende Rechengeräte zur Darstellung von  Multiplikationen, Divisionen und zeitlichen Ableitun  gen vorgesehen sind, wobei die ermittelte elektrische  Grösse in das Drehmoment eines Gleichstromhaspel  motors, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker  und Feldstrom je durch einen besonderen Regler nach  vorgegebenen Sollwerten geregelt ist, in der Weise um  gesetzt wird, dass bei Einwirken der ermittelten elek  trischen.

   Grösse auf den Feldstrom diese Grösse als  Sollwert für den Stromregler der in Kreuzschaltung       angeordneten    Stromrichter für den Feldstrom dient,  wobei dieser Stromregler ein der elektrischen Grösse  annähernd proportionales Magnetfeld einstellt und zur  Bildung der elektrischen Grösse die genannten Re  chengeräte zur Darstellung von Multiplikationen, Di  visionen und zeitlichen     Ableitungen    verwendet sind,

    während weitere Rechengeräte zur Bildung der das  tatsächliche Magnetfeld darstellenden elektrischen  Grösse als Quotient der elektromotorischen Kraft des  Motors und der Motordrehzahl und noch     weitere-          Rechengeräte    zur Bildung einer anderen elektrischen  Grösse durch Division der das erforderliche Dreh  moment darstellenden, durch die das Magnetfeld dar  stellenden elektrischen Grösse, die dem erforderlichen       .Wert    des Ankerstromes entspricht und dem Regler  für den Ankerstrom als     Sollwertvorgabe        dient,    vor  gesehen sind.  



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



  Der Anker 1 des Antriebsmotors des     Walzenpaa-          res    2 wird über einen Stromrichter 3     gespeist,    wäh  rend die Feldwicklung 1 a des Motors ihren Strom in  wechselnder Richtung aus zwei     Stromrichtern    4 in  Kreuzschaltung erhält.

      Von einer     Tachometerdynamo    5, deren Span  nung den     Istwert    der Drehzahl darstellt und einer  durch den     Steuerhebel    8 einstellbaren     Sollwertspan-          nung    werden die Regler 6 und 7 für Feld- und An  kerstromrichter so beeinflusst, dass mit dem Steuer  hebel jede beliebige Drehzahl vorgegeben werden  kann, auf die sich der Motor 1 alsbald einstellt.  



  Die     Auflaufhaspel    17 wird von einem Motor an  getrieben, dessen Anker 9 vom Stromrichter 10 und  dessen Feldwicklung 9,4 von den     Stromrichtern    11 in  Kreuzschaltung gespeist wird. Anker- und     Feldstrom     werden durch die Regler 12 und 13 je für sich nach  vorgegebenen Sollwerten geregelt.  



  Ein in ähnlicher Weise geregelter, nicht darge  stellter Antrieb ist für die     Ablaufhaspel    vorgesehen.  Die Bewegungsgeschwindigkeit des aus     dien    Wal  zen 2 auslaufenden Bandes, die mit der Umfangs  geschwindigkeit 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 lie  fern Gleichspannungen, die den Drehzahlen bzw. Win  kelgeschwindigkeiten 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    be  stimmt.  



  Zur     Erläuterung    der Art und Weise, wie dies ge  schehen kann, sollen zunächst die theoretischen  Grundlagen abgeleitet werden, die für die Lösung der  vorliegenden Aufgabe massgebend sind. Dabei werden  folgende Bezeichnungen benutzt:         R ,    = Radius der     Walzen,          11;;

  o    = Radius der leeren Haspel,  RH = veränderlicher Radius der Haspel mit aufge  wickeltem Band,       11z    = Radius der Lagerzapfen der Haspel,       11u.    = Radius der     Umlenkrolle,          GHo    = Gewicht der leeren Haspel,       GFr    =     veränderliches    Gewicht der Haspel mit aufge  wickeltem Band,       011"    =     Trägheitsmoment    der leeren Haspel einschliess  lich Motoranker,       pH    - veränderliches     Trägheitsmoment    der Haspel  einschliesslich Motoranker mit aufgewickeltem  Band,       cow    - Winkelgeschwindigkeit der Walzen,

         WH    = Winkelgeschwindigkeit der Haspel,       coU    = Winkelgeschwindigkeit der     Umlenkrolle,     b = Bandbreite,  y     #    spezifisches Gewicht des Bandes,  g = Erdbeschleunigung,  t = Zeit,  A =     Walzenabschliff,    d. h. Verringerung des Wal  zenradius durch Abschleifen nach längeren       Betriebszeiten,         K = Vor- bzw.     Nacheilung    des     Walzgutes,    d. h.

   Ver  hältnis der Umfangsgeschwindigkeit der Wal  zen zur Geschwindigkeit des ein- bzw. auslau  fenden     Walzgutes,     
EMI0003.0004     
    W -     Luftwide.rstandskonstante.       Das vom     Haspelmotor    zu leistende Drehmoment muss das Gleichgewicht halten:  1. dem Drehmoment des Bandzuges     Ml    = Q .

   R$  2. den jeweiligen Beschleunigungsmoment
EMI0003.0008  
    3. dem Moment des Luft- und Reibungswiderstandes     M3   <I>= W.</I>     (vH        +        ,u   <I>- GH .</I>     RZ     Damit ergibt sich für das     Drehmoment    des     Haspelmotors    die Gleichung:  
EMI0003.0016     
    Das     Trägheitsmoment    der Haspel mit     aufgewik-          keltem    Band ist:  
EMI0003.0020     
    worin zur Kürzung die der Bandbreite b proportionale    Hilfsgrösse  
EMI0003.0021     
    gesetzt ist.

      Setzt man     weiter     
EMI0003.0023     
    so ergibt sich:  
EMI0003.0024     
    Das     Lagerreibungsmoment    kann - da es nur eine       verhältnismässig    kleine Korrekturgrösse     bedeutet      mit     genügender    Genauigkeit als Summe eines konstan  ten, das heisst dem mittleren     Haspelgewicht    entspre  chenden Teiles und eines dem Bandzug entsprechen  den Teiles ausgedrückt werden!, so dass  
EMI0003.0030     
    wird.

    Damit ergibt sich für das     einzuregelnde    Dreh  moment des     Haspelmotors    die Gleichung:  
EMI0003.0033     
    Zur kontinuierlichen     Lösung    der Differentialglei  chung (2) ist eine     Analogie-Rechenvorrichtung    27  vorgesehen, die sich aus bekannten Mitteln zur Dar  stellung von Multiplikationen, Divisionen und zeit  lichen Ableitungen durch elektrische Grössen zusam  mensetzt, wobei dieser Einrichtung weitere aus den  Daten der Ansage sich ergebende Grössen zugeführt  werden, wie. durch den Pfeil P angedeutet ist.  



  In der     Fig.    2 ist ein Beispiel für die Durchfüh  rung der nötigen Rechenoperationen schematisch dar  gestellt.  



  Dem     Potentiometer    19 wird die der     Winkel-          geschwindigkeit        w\y    der Walzen proportionale Span  nun-     Tachometerdynamo    14 zugeführt, während  am Schleifkontakt<B>19"</B> dieses     Potentiometers    die der  Winkelgeschwindigkeit der     Umlenkrolle    proportionale  Spannung der     Tachometerdynamo    15 liegt.  



  Die Differenz zwischen der am Schleifkontakt     19"     abgegriffenen Spannung und der Spannung der Tacho  meterdynamo 15 wird über einen Verstärker 20 einem  Antrieb 21 zugeführt, welcher den     Schleifkontakt        19"     so einstellt, dass diese Spannungsdifferenz verschwin-         det.    Die damit     erzielte    Einstellung des     Schleifkontak-          tes   <B>19,</B>     stellt    somit ein Mass für die Grösse  
EMI0003.0053     
    dar. Eine entsprechende Einstellung erfährt der       Schleifkontakt    22" des     Potentiometers    22.

   Da dieses       Potentiometer    auch von der     Tachometerdynamo    14  gespeist wird., so stellt die an seinem     Schleifkontakt          22"    abgegriffene Spannung ein Mass für die Grösse       cow    - Z dar.  



  Dieser Spannung     entgegengeschaltet    ist die am  Schleifkontakt     23y    des     Potentiometers    23 abgegriffene  Spannung. Das     Potentiometer    23 liegt an der von der       Tachometerdynamo    16 erzeugten, also der Winkel  geschwindigkeit der Haspel proportionalen     Spannung.     Die Differenz der an den     Schleifkontakten    22, und       23"        abgegriffenen    Spannungen wird über den Ver  stärker 24 dem Antrieb 25 zugeführt, der den Schleif  kontakt     23"    in eine Stellung bringt, bei der die Span  nungsdifferenz auf Null abgeglichen ist.

        Wird bei dieser     Einstellung    das Verhältnis der  Spannung des     Schleifkontaktes        23"    zur Spannung  der     Tachometerdynamo    16 mit a bezeichnet, so ist  a -     o)n    =     (,)     - Z und damit  
EMI0004.0007     
    Die Einstellung<I>a</I> stellt also die     Grösse   <I>Y</I> in der  Differentialgleichung (2) dar.

   Hat das     Potentiometer     23 entsprechend einer üblichen     Bauart    eine kreisför  mige Widerstandsbahn und einen um den Mittelpunkt  drehbaren Arm als Schleifkontakt, so greift bei ent  sprechender Lage der     Nullstellung    der Schleifkontakt  eine dem Winkel a proportionale Spannung am Po  tentiometer 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 Dreh     feld-          svsteme    weisen ähnlich wie die bekannten elektro  dynamischen     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 ein  gestellt wird.

   Wird der     feststehenden    Spule eine Wech  selspannung E zugeführt, so wird in der drehbaren  Spule eine Spannung induziert, die der Grösse E -     sin    a  proportional ist, worin a den Winkel der     Spulenstel-          lung    gegenüber derjenigen Stellung bedeutet, in der  die Achsen der beiden Spulen senkrecht     aufeinander     stehen.  



  Bei nicht zu grossen     Beträgen    des     Winkels    a kann  mit guter Annäherung     a,-:-        sin    a gesetzt werden. Im       vorliegenden    Fall bedeutet dies (da - wie oben ge  zeigt 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  Grösse B -     RÜ    darstellt, so liefert das     Drehfe,ldsystem     eine sekundäre Spannung, die den Ausdruck B -     Rü    - a  bzw.<I>B</I> -     RÜ        #   <I>Y</I> darstellt.

   Diese Spannung wird nun  der Primärseite     des        Drehfeldsystems    27 zugeführt, das  dann sekundär eine Spannung liefert, die den Aus  druck<I>B</I>     #        RÜ   <I>.</I>     Y2    darstellt. Durch     Weiterleitung    die  ser Spannung an das     Drehfeldsystem    28 ergibt des  sen Sekundärspannung ein Mass für den Ausdruck       B.Rü.Ys.     



  Am     Schleifkontakt    des     Potentiometers    29     ist    eine  Wechselspannung eingestellt, die den konstanten,  aus den Daten der Anlage bekannten Ausdruck       011,;-B    - R     xo        [vgl.        G1.    (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, ver  hält sich     diese    Ausgangsspannung zu der am     Poten-          tiometer    29 abgegriffenen Spannung wie 1:
EMI0004.0057  
      wenn V den Verstärkungsfaktor des Verstärkers 31  bezeichnet.

   Wird dieser genügend gross gewählt, so  wird das genannte Verhältnis mit grosser Annäherung  1 : a und die Summenspannung (gleichzeitig Ein  gangsspannung für Verstärker 32) ist damit ein Mass  für den     Ausdruck     
EMI0004.0059     
    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  
EMI0004.0063     
    Diese Spannung wird einem Apparat 34 zuge  führt, der die Umkehrung eines     Ferraris-Motors    ent  hält, 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 Wechselspan  nung, 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     über-          setzungsgetriebe)    mit dem Steuerhebel 8     (Fig.    1) für  den Walzmotor gekuppelt, wobei die Stellung des  Steuerhebels der Drehzahl des Walzmotors proportio  nal ist.  



  Wird die Einstellung des Steuerhebels 8 und da  mit die Drehzahl des Walzmotors geändert, so ent  steht währenddessen in der Sekundärwicklung des  Apparates 34 eine Spannung, welche der Spannung  in     d'er        Primärwicklung    und der Geschwindigkeit der  Drehzahländerung proportional ist, die also den Aus  druck  
EMI0004.0072     
    darstellt.  Bedingung     hiefür    ist, dass der     Steuerhebel    8 nur  so schnell verstellt wird, dass die Drehzahl des     Walz-          motors    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 ähn  lichen,. nicht dargestellten Antrieb     vorzusehen,    der  nur eine der obigen Bedingung entsprechende maxi  male     Verstellgeschwindigkeit    zulässt.  



  An dem     Potentiometer    36 wird weiter eine Wech  selspannung abgegriffen, die dem gewünschten Band-           zug    und dem bekannten Radius der     Umlenkrolle    ent  sprechend 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<I>Q</I> -     Ru        #   <I>Y</I> aus     G1.    (2) darstellt.  



  Schliesslich ist am     Potentiomeber    38 eine Span  nung eingestellt, welche der Konstanten     C1    entspricht.  Dieser Spannung wird durch den Transformator 39  eine Spannung hinzugefügt, die bei passend gewähl  tem     Übersetzungsverhältnis    den Ausdruck     C2        #    Q dar  stellt.  



  Ferner kann noch eine weitere am Widerstand 40  liegende und den Ausdruck W     #        c)"    darstellende Span  nung hinzugefügt werden, die mit nicht gezeichneten    bekannten Mitteln gebildet werden kann. Dieser Aus  druck kann aber auch wegen seiner Geringfügigkeit  vernachlässigt werden, bzw. kann sein Mittelwert  durch die Konstante     Cl        miterfasst    werden.  



  Die     resulferende,        die    der jeweiligen Drehrichtung       entgegengerichteten    Bewegungswiderstände darstel  lende Spannung wird über einen     Drehrichtungsum-          schalter    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 auftretende Summenspannung den Ausdruck  der Gleichung (2) dar, nämlich  
EMI0005.0030     
    Diese Spannung gibt also ein Mass (Sollwert) für  das jeweils     einzuregelnde    Drehmoment des Haspel  motors an, und zwar unabhängig vom     Abschliff    der  Walzen und von der jeweiligen Zustellung der Wal  zen bzw. von der dadurch bedingten Vor- bzw.     Nach-          eilung    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.  



  Zur Umsetzung dieser elektrischen Grösse in das  Drehmoment eines     Haspelmotors,    dessen durch Strom  richter     gelieferter    Anker- und Feldstrom durch je  einen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt  wird, kann diese elektrische Grösse - gegebenenfalls  mit Hilfe eines Umsetzers - dem Regler für den  Feldstrom als Führungsgrösse (Sollwert) derart vor  gegeben werden, 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 elektro  motorischen 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, und     43"        (Fig.    2) liegt die  an den Klemmen 42 und 43 einer     Anordnung    nach       Fig.    2 abgenommene Wechselspannung. Diese Span  nung wird einem sogenannten     Diskriminator    44 be  kannter Art zugeführt und darin gleichgerichtet, und  zwar derart, dass die an den Klemmen     44"    abzuneh  mende gleichgerichtete Spannung ihre Richtung wech  selt, je nachdem,

   ob die den Klemmen     42a    und     43a     zugeführte Spannung in Phase oder in Phasenoppo-         sition    mit einer an den     Klemmen    44b liegenden un  veränderlichen Vergleichswechselspannung ist.  



  Die an den Klemmen     44a    abgenommene Span  nung dient als Führungsgrösse (Sollwert) für den  Regler 13     (Fig.    1).  



  Die Anordnung ist dabei zweckmässig so getrof  fen, 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 Mo  tors     näherungsweise    der Spannung an den     Klemmen          44"    sowohl im negativen wie im positiven Sinne pro  portional ist.  



  Zur Erzielung einer solchen Abhängigkeit können  zum Beispiel die Gleichrichter des     Diskriminators    be  nutzt werden, indem diese so bemessen werden, dass  der ausgenutzte Arbeitsbereich. bereits in der Nähe  ihres     Spannungsschwellwertes    beginnt, so dass die       gleichgerichtete    Spannung bei kleinen Spannungswer  ten zunächst wesentlich langsamer ansteigt als die den  Klemmen     42"    und 43a     zugeführte    Wechselspannung.  



  Statt     dessen    kann auch ein besonderer     Spannungs-          umsetzer    vorgesehen sein, in dem eine     entsprechende     funktionelle 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        darstellen-          den,    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 kon  stanten Bandzuges eine elektrische Grösse dann als  genaue     Sofllwertvorgabe    für den     Ankerstromregler    die  nen, wenn sie den Quotienten aus Drehmoment und       Magnetfluss    darstellt.  



  Der     Magnetfluss    0 des Motors ist - sofern man  ihn nicht direkt misst - proportional dem Quotienten  aus elektromotorischer Kraft und Drehzahl bzw. Win-           kelgeschwindigkeit        a,H.    Die elektromotorische Kraft  kann als Klemmenspannung U vermindert um den  inneren Spannungsabfall dargestellt werden, so dass  sich die Beziehung ergibt  
EMI0006.0003     
    worin     Ra    den Ankerwiderstand,     1a    den Ankerstrom  des Motors und     K1    eine     Proportionalitätskonstante     bedeutet.  



  Diese Gleichung versagt bei Stillstand des Motors,  da sie dann den unbestimmten Ausdruck 0 liefert.  Sie wird daher nur bei endlichen, nicht zu kleinen  Drehzahlen als Grundlage für eine     Analogierechnung     benutzt, während bei kleinen     Drehzahlen    der Magnet  fluss als proportional dem Erregerstrom angenommen  wird.  



  Bei der weiteren Beschreibung der Anordnung  nach     Fig.    3 sei zunächst angenommen, dass die Um  schalter 45 und 46 sich in der gezeichneten Stellung  befinden. Durch die     Tachometerdynamo    16     (v-l.          Fig.    1) wird dem     Potentiometer    51 eine der Winkel  geschwindigkeit des     Haspehnotors    proportionale, in  dem Richtelement 50 (z. B. einem Trockengleichrich  ter in Brückenschaltung)     drehrichtungsunabhängig    ge  machte Gleichspannung zugeführt.  



  Am Widerstand 47 wird ein Teil der Klemmen  spannung 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 propor  tional.  



  Die Differenz zwischen dieser Spannung und der  am Schleifkontakt 51" des     Potentiometers    51 abge  griffenen Spannung wird über den Verstärker 52 dem  Antrieb 53 zugeleitet, der den Schleifkontakt     51a    so  einstellt, dass diese Differenz zu Null wird. Bezeichnet  man den Einstellwinkel des     Potentiometers,    der zu  gleich das Verhältnis der am     Schleifkontakt    abgegrif  fenen zur vollen     Potentiometerspannung        angibt,    mit       ss,    so ist  
EMI0006.0027     
    Mit der Welle des     Potentiometers    51 ist das Dreh  feldsystem 54 gekuppelt.

   Mit Hilfe dieses Systems  und des Verstärkers 55 erfolgt ein     Nullabgleich,    bei  welchem dem Transformator 56 eine Spannung zu  geleitet wird, die nach der früher zu den Pos. 29, 30  und 31 der     Fig.    2 gegebenen Erläuterung den Aus  druck  
EMI0006.0031     
    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 der     Tachometerdynamo     16 nicht mehr brauchbar ist, werden die Umschalter  45 und 46 selbsttätig umgelegt, wozu drehzahlabhän  gige oder spannungsabhängige Einrichtungen bekann  ter Art dienen können. Am     Potentiometer    51 liegt  dann die konstante Spannung einer Batterie oder son  stigen Gleichstromquelle 59, welcher der Spannungs  abfall im Widerstand 60, der im Richtelement 61  richtungsunabhängig gemacht ist, entgegen-geschaltet  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 51, wieder derart, dass seine Winkel  stellung ein Mass für den     Magnetfluss    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.  Für die selbsttätige Regelung des Bandzuges beider  seits der Walzen ist daher für jede der beiden Haspeln  eine entsprechende Regelanordnung vorzusehen.  



  Damit die beschriebene Anordnung einwandfrei  arbeitet, ist es notwendig, die Änderungsgeschwindig  keit des     Drehzahlsollwertes    und die Rechengeschwin  digkeit sowie die Regelgeschwindigkeiten aufeinander  abzustimmen. Die Rechengeschwindigkeit wird zweck  mässig gleich oder grösser gewählt als die Regel  geschwindigkeit. Die Sollwertvorstellung für die Dreh  zahlregelung soll wie gesagt nur mit solcher Geschwin  digkeit erfolgen, dass die Rechen- und Regelgeschwin  digkeit ohne nennenswerte     Nacheilung    folgen können.

    Um also hohe     RegelLyeschwindigkeiten    zu     erhalten,     verwendet man zweckmässig     stromrichtergespeiste    An  triebe, 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-Rechenvorrich-          tung    lässt sich durch     Geringhalten    der bewegten Mas  sen leicht für genügend hohe Rechengeschwindigkei  ten herstellen.  



  Die Erfindung ist grundsätzlich nicht an das be  schriebene Beispiel gebunden, vielmehr sind mancher  lei Abwandlungen möglich.  



  Die Grösse Z ist nur von einer Änderung des Wal  zendurchmessers (Abschliff) und von der Zustellung  der Walzen, das heisst von der Vor- bzw.     Nacheilung     des Walzgutes, abhängig. Während eines Arbeitsgan  ges ändert sich daher diese Grösse im     allgemeinen    nicht.  Man kann daher auch auf die beschriebene selbst  tätige     Errechnung    dieser Grösse verzichten und statt  dessen eine entsprechende     feste        Potentiometereinstel-          lung    vorsehen, welche bei einer Änderung der die      Grösse Z bildenden Komponenten zum Beispiel nach       vorausberechneten    Tabellen von Hand geändert wird.  



  Die erforderlichen Rechenvorrichtungen können  dadurch vereinfacht werden, und die Tachometer  dynamo an der     Umlenkrolle    fällt weg.  



  Die Umsetzung der das erforderliche     Drehmoment     bestimmenden Grösse in ein wirkliches Drehmoment  des     Haspelmotors    kann auch in anderer Weise ge  schehen, als in der     Fig.    3 gezeigt ist. Grundsätzlich ist  es zum Beispiel möglich, den     Magnetfluss    des Motors  durch eine geeignete Regeleinrichtung konstant zu  halten, wobei auch die Rückwirkung des Ankerstro  mes auf das Magnetfeld berücksichtigt werden kann.  Die von der Anordnung nach     Fig.    2 gelieferte Span  nung kann dann unmittelbar - eventuell nach Gleich  richtung durch einen     Diskriminator    - als Sollwert  vorgabe 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 Kreuz  schaltung für den Ankerstrom vorsehen, wogegen für  die Lieferung des Feldstromes nur ein Stromrichter  erforderlich ist. Ferner können auch die Vorrichtun  gen zur Ausführung der verschiedenen Rechenopera  tionen anders gestaltet sein, als an Hand des Bei  spieles beschrieben wurde.  



  Beispielsweise kann zur Darstellung einer Multi  plikation das     Messsystem    eines normalen, elektrodyna  mischen     Messinstrumentes    dienen, dessen     Ausschlag     bekanntlich dem Produkt der in den beiden Wicklun  gen des Instrumentes fliessenden Stromes proportional  ist. Von dem Drehsystem des Instrumentes kann     ein          Potentiometer    so eingestellt werden, dass an seinen  Schleifkontakten eine Spannung abgegriffen wird, die  dem Ausschlag des Instrumentes proportional ist.

   Zur  Vermeidung von Reibungsfehlern     kann    dabei die  Einstellung des     Potentiometers    mit     Hilfe    einer Nach  laufsteuerung bekannter Art abhängig vom Ausschlag  des Instrumentes durchgeführt werden..  



  In ähnlicher Weise kann ein     Kreuzspuleninstru-          ment,    das heisst ein sogenannter     Quotientenmesser,     zur analogen Ausführung von Divisionen dienen.  



  Auch mit     sogenannten        Hallgeneratoren,    das sind  Halbleiterplättchen, die einen besonders grossen Fall  effekt zeigen, können Divisionen und Multiplikationen  durchgeführt werden.  



  Zur Bildung des Differentialquotienten der     Walz-          motordrehzahl    nach der Zeit kann beispielsweise auch  eine mit dem Steuerhebel 8 über ein geeignetes Ge  triebe gekuppelten     Tachometerdynamo    dienen, die  eine der     Verstellgeschwindigkeit    proportionale Span  nung liefert, welche etwa der einen Spule eines zur  Darstellung einer Multiplikation in der beschriebenen  Weise vorgesehenen elektrodynamischen     Messinstru-          mentes    zugeleitet wird.



      Process and device for keeping the strip tension constant in strip rolling mills When rolling iron or metals into long strips, it is necessary to keep the rolling stock under constant tension on both the inlet and the outlet side of the rolls in order to achieve uniform quality.



  To solve this problem, various proposals have already been made which bring about a regulation of constant strip tension not only when the rotational speeds of the rollers remain the same, but also when the rolling process is accelerated and decelerated.



  Since no direct measuring methods are available for measuring the strip tension, all these solutions have in common that its size is determined indirectly from the torque of the reel or from the power of the driving motor, whereby it must be taken into account that the coil diameter of the reel is variable with the progress of rolling. At a constant belt speed, the motor power required for the take-up reel is constant regardless of the coil diameter.



  Among the known solutions to the task of regulating a constant strip tension, some are based on the so-called constant current control of the armature circuit of the reel drive in conjunction with a field excitation proportional to the coil diameter. The collar diameter is determined, for example, from a speed comparison between the rollers and the take-up reel, the speed being measured by means of tachodynamics.

   Another known solution of the same Re gelaufgabe is based on the control of the synchronization of the rollers and the reels, where with a constant current of the reel motor, an induced motor voltage is regulated that is proportional to the roller motor speed. Another proposal that has become known is based on the regulation of the motor power, which is also constant with constant belt tension and constant belt speed regardless of the coil diameter.



  In order to be able to use this mentioned control device, which is initially only suitable for use at constant Bandgeschwindig speed, also for rolling processes with verän different band speed, one has a setpoint, z. B. the motor current, adjusted in the constant current control in such a way that the additional motor torque required, for example, to accelerate the masses is available. In known designs, however, such additional devices are tied to a specific acceleration or deceleration program.

    But even with this restriction, it is not always possible to avoid control errors and thus unevenness in the strip tension, which is why long run-up times have been considered necessary, for example. In addition, the known devices do not yet take into account the fact that the moment of inertia of the wound reel is itself still variable with the size of the collar diameter.



  In contrast, the invention provides for the task of performing a control on constant tape tension for any state of motion of the tape, i.e. also for any speed and without limiting assumptions for the acceleration or deceleration processes, using known methods of control technology the analogue calculation technique is used to carry out multiplications, divisions and to form time derivatives.



  The invention relates to a method for keeping the strip tension constant in strip rolling mills, in which an electrical variable for influencing the torque exerted by the reel motor is automatically changed according to the respective coil diameter of the rolling speed, the acceleration and the deceleration.



  The method consists in the fact that with a speed control of the roller motor according to predetermined setpoints, the mentioned electrical quantity is continuously used as a solution to a differential equation that determines the torque of the reel motor that determines the torque of the reel motor required for constant strip tension, taking into account the speed changes and speed changes of the moving masses electromechanical means for the analog representation of multiplications, divisions and time derivatives is formed.



  The device according to the invention for the implementation of the. Method in a roller line, the rollers of which are driven by a direct current motor, whose armature and field current supplied by converters are controlled by separate controllers as a function of a common command variable which determines the motor speed, is characterized by that for the formation of the electrical size after.

   Computing devices that work according to the principle of analogy and consist of potentiometers, rotary field encoders, Ferrari systems, transformers, amplifiers and auxiliary rectifiers are provided for the representation of multiplications, divisions and time derivations, whereby the determined electrical variable is converted into the torque of a DC reel motor, the one supplied by the converter Armature and field current are each regulated by a special controller according to predetermined setpoints, in such a way that, when the determined electrical.

   Size on the field current, this size serves as a setpoint value for the current controller of the cross-connected converter for the field current, this current controller setting a magnetic field that is approximately proportional to the electrical variable and the aforementioned computing devices for displaying multiplications, divisions and to form the electrical variable temporal derivatives are used,

    while other computing devices for the formation of the electrical quantity representing the actual magnetic field as the quotient of the electromotive force of the motor and the motor speed and still further computing devices for the formation of another electrical quantity by dividing the required torque representing the required torque by the electrical quantity representing the magnetic field which corresponds to the required value of the armature current and which serves as a setpoint specification for the controller for the armature current are provided.



  A system of this type is shown schematically in FIG. 1, for example.



  The armature 1 of the drive motor of the roller pair 2 is fed via a converter 3, while the field winding 1 a of the motor receives its current in alternating directions from two converters 4 in a cross connection.

      The controllers 6 and 7 for field and armature converters are influenced by a tachometer dynamo 5, the voltage of which represents the actual value of the speed, and a setpoint voltage that can be set using the control lever 8, so that any speed can be specified with the control lever. to which the motor 1 adjusts itself immediately.



  The take-up reel 17 is driven by a motor, the armature 9 of which is fed by the converter 10 and the field winding 9.4 of the converters 11 in a cross connection. The armature and field currents are controlled by the controllers 12 and 13 according to predetermined setpoints.



  A similarly regulated, not illustrated presented drive is provided for the payoff reel. The speed of movement of the tape running out of the rollers 2, which does not match the peripheral speed of the rollers, is determined with the aid of a pulley 18. Three with the rollers 2, the pulley 18 and the reel 17 coupled tachometer dynamos 14, 15 and 16 provide remote DC voltages that are proportional to the rotational speeds or angular speeds of these parts.



  The setpoint specifications for the controllers 12 and 13 of the power converters of the reel motor are determined from these voltages and other variables set depending on the technical data of the system or variable with changes in the rolling speed.



  To explain the way in which this can be done, the theoretical fundamentals should first be derived that are decisive for solving the problem at hand. The following terms are used: R, = radius of the rollers, 11 ;;

  o = radius of the empty reel, RH = variable radius of the reel with wound tape, 11z = radius of the bearing journal of the reel, 11u. = Radius of the deflection roller, GHo = weight of the empty reel, GFr = variable weight of the reel with wound tape, 011 "= moment of inertia of the empty reel including motor armature, pH - variable moment of inertia of the reel including motor armature with wound tape, cow - angular velocity of the Rollers,

         WH = angular speed of the reel, coU = angular speed of the deflection roller, b = belt width, y # specific weight of the belt, g = acceleration due to gravity, t = time, A = roller abrasion, d. H. Reduction of the roll radius by grinding after longer operating times, K = leading or lagging of the rolling stock, d. H.

   Ratio of the circumferential speed of the rolls to the speed of the incoming or outgoing rolling stock,
EMI0003.0004
    W - Luftwide.rstandskonstante. The torque to be provided by the reel motor must be in balance: 1. the torque of the belt tension Ml = Q.

   R $ 2. the respective acceleration torque
EMI0003.0008
    3. The moment of air and frictional resistance M3 <I> = W. </I> (vH +, u <I> - GH. </I> RZ This results in the equation for the torque of the reel motor:
EMI0003.0016
    The moment of inertia of the reel with the wound strip is:
EMI0003.0020
    where for the reduction the auxiliary quantity proportional to the bandwidth b
EMI0003.0021
    is set.

      If you continue
EMI0003.0023
    so it results:
EMI0003.0024
    The bearing friction moment can be expressed with sufficient accuracy as the sum of a constant part and a part corresponding to the average reel weight and a part corresponding to the strip tension - since it means only a relatively small correction variable!
EMI0003.0030
    becomes.

    This results in the equation for the torque to be regulated for the reel motor:
EMI0003.0033
    For the continuous solution of the differential equation (2) an analogy computing device 27 is provided, which is composed of known means for the representation of multiplications, divisions and temporal derivatives by electrical quantities, this device further resulting from the data of the announcement Sizes are supplied, such as. is indicated by the arrow P.



  In Fig. 2, an example of the implementation of the necessary arithmetic operations is shown schematically.



  The chip now tachometer dynamo 14, which is proportional to the angular speed w \ y of the rollers, is fed to the potentiometer 19, while the voltage of the tachometer dynamo 15 which is proportional to the angular speed of the deflection roller is applied to the sliding contact of this potentiometer.



  The difference between the voltage tapped at the sliding contact 19 ″ and the voltage of the tachometer dynamo 15 is fed via an amplifier 20 to a drive 21, which adjusts the sliding contact 19 ″ so that this voltage difference disappears. The setting of the sliding contact <B> 19, </B> achieved in this way is a measure of the size
EMI0003.0053
    The sliding contact 22 ″ of the potentiometer 22 is adjusted accordingly.

   Since this potentiometer is also fed by the tachometer dynamo 14, the voltage tapped at its sliding contact 22 ″ represents a measure of the value cow - Z.



  The voltage tapped at the sliding contact 23y of the potentiometer 23 is connected in opposition to this voltage. The potentiometer 23 is due to the voltage generated by the tachometer dynamo 16, so the angular speed of the reel proportional voltage. The difference between the voltages tapped at the sliding contacts 22 and 23 "is fed to the drive 25 via the United 24 stronger, which brings the sliding contact 23" into a position in which the voltage difference is adjusted to zero.

        If, with this setting, the ratio of the voltage of the sliding contact 23 ″ to the voltage of the tachometer dynamo 16 is denoted by a, then a - o) n = (,) - Z and thus
EMI0004.0007
    The setting <I> a </I> thus represents the quantity <I> Y </I> in the differential equation (2).

   Has the potentiometer 23 according to a conventional design akreisför shaped resistance track and a rotatable arm around the center as a sliding contact, so accesses a voltage proportional to the angle a on the Po tentiometer with the corresponding position of the zero position of the sliding contact.



  Five rotating field systems, also called inductive transmitters, 26, 27, 28, 30 and 37 are coupled to the shaft of the potentiometer 23 and are used in a known manner to represent multiplications or divisions by electrical quantities. Similar to the known electro-dynamic measuring instruments, these rotating field systems have a fixed and a rotatable coil, but the rotatable coil does not set a pointer, but is itself set in a certain position by external action.

   If the stationary coil is supplied with an alternating voltage E, a voltage is induced in the rotatable coil which is proportional to the quantity E - sin a, where a means the angle of the coil position compared to the position in which the axes of the two coils are stand perpendicular to each other.



  If the amount of the angle a is not too large, a, -: - sin a can be set with a good approximation. In the present case this means (since - as shown above - a = Y can be set):

   If the rotating field system 26 is primarily supplied with an alternating voltage tapped at the potentiometer 62, which represents the variable B - RÜ known from the technical data of the system, then the rotating field system supplies a secondary voltage which expresses the expression B - Rü - a or <I > B </I> - RÜ # <I> Y </I> represents.

   This voltage is now fed to the primary side of the rotating field system 27, which then supplies a secondary voltage that represents the expression <I> B </I> # RÜ <I>. </I> Y2. By forwarding this voltage to the rotating field system 28, its secondary voltage is a measure for the expression B.Rü.Ys.



  An alternating voltage is set at the sliding contact of the potentiometer 29, which corresponds to the constant expression 011, - B - R xo [cf. G1. (2)] represents.

   Because this voltage is in series with the input voltage of an amplifier 31 - on the rotatable coil of the rotating field system 30, the fixed coil of which is connected to the output side of the amplifier 31, this output voltage is related to the voltage tapped at the potentiometer 29 as 1:
EMI0004.0057
      when V denotes the gain of amplifier 31.

   If this is chosen to be sufficiently large, the said ratio is very close to 1: a and the total voltage (at the same time an input voltage for amplifier 32) is thus a measure for the expression
EMI0004.0059
    The voltage amplified by the amplifier 32 is fed to a further rotating field system 33 which is coupled to the potentiometers 19 and 22, the angular position of which represents the variable Z according to what has been said earlier.

   The output voltage of this rotating field system gives the expression
EMI0004.0063
    This voltage is fed to an apparatus 34 which holds the reverse of a Ferraris motor, namely an electrically conductive disc or drum and two mutually perpendicular electromagnetic systems. If the disc or drum is at rest, the two systems are decoupled. But if the Ferraris disc rotates and one magnet system is connected to an alternating voltage, a voltage is induced in the other system which is proportional to the voltage of the first system and the angular speed of the rotation of the disc.



  The Ferraris disc is coupled (via a suitable transmission gear) to the control lever 8 (FIG. 1) for the rolling motor, the position of the control lever being proportional to the speed of the rolling motor.



  If the setting of the control lever 8 and there with the speed of the rolling motor changed, so ent is meanwhile in the secondary winding of the apparatus 34 a voltage which is proportional to the voltage in d'er primary winding and the speed of the speed change, so the printout
EMI0004.0072
    represents. The condition for this is that the control lever 8 is only adjusted so quickly that the speed of the rolling motor can follow this adjustment without delay. It is therefore essential that the speed control of the rolling motor works at a high control speed.

         In addition, it is advisable to use an adjusting motor or a similar union for adjusting the control lever 8. Provide drive, not shown, which allows only a maximum adjustment speed corresponding to the above condition.



  An alternating voltage is also picked up at the potentiometer 36, which represents the expression Q # Ru in accordance with the desired belt tension and the known radius of the deflection roller. In the rotating field system 37, this variable is multiplied by Y in the manner described earlier, so that the output voltage of this rotating field system has the expression <I> Q </I> - Ru # <I> Y </I> from G1. (2) represents.



  Finally, a voltage is set on the potentiometer 38, which corresponds to the constant C1. A voltage is added to this voltage by the transformer 39 which, if the gear ratio is suitably selected, represents the expression C2 # Q.



  Furthermore, a further voltage which is present at the resistor 40 and represents the expression W # c) "can be added, which can be formed by known means not shown. This expression can, however, also be neglected because of its insignificance, or can be its mean value can also be recorded by the constant Cl.



  The resulting voltage, which represents the opposite direction of rotation, is added to the output voltage of the rotating field system 37 and the output voltage of the apparatus 34, which is optionally amplified by an amplifier 35, via a rotation direction switch 41 of known type.



  If the proportionality factors of all voltages are appropriately selected, the total voltage occurring at terminals 42 and 43 then represents the expression of equation (2), namely
EMI0005.0030
    This voltage therefore gives a measure (setpoint) for the torque to be regulated for the reel motor, regardless of the grinding of the rolls and the respective infeed of the rolls or the resulting lead or lag of the rolled stock.



  In a similar way, instead of a voltage, another electrical quantity, e.g. B. a current can be calculated as a representation of the torque of the reel motor to be maintained.



  To convert this electrical variable into the torque of a reel motor, whose armature and field current supplied by a converter is regulated by a controller according to specified setpoints, this electrical variable can - if necessary with the help of a converter - the controller for the field current as a reference variable (setpoint ) are given in such a way that the field regulator sets a magnetic field that is approximately proportional to this variable, and that an electrical variable representing the actual magnetic field either directly (e.g.

   B. with the help of a Hall generator) or as the ratio of the electric motor force (terminal voltage reduced by the internal voltage drop) to the speed, and that finally another electrical quantity by dividing the quantity representing the torque by the quantity representing the magnetic field is formed, which serves the armature current controller as a setpoint specification. In FIG. 1, the device used for this purpose, which is to be explained in more detail with reference to FIG. 3, is indicated at 45.



  The AC voltage taken from the terminals 42 and 43 of an arrangement according to FIG. 2 is applied to the terminals 42 and 43 ″ (FIG. 2). This voltage is fed to a so-called discriminator 44 of a known type and is rectified therein in such a way that that the rectified voltage to be removed at terminals 44 "changes direction, depending on

   whether the voltage supplied to terminals 42a and 43a is in phase or in phase opposition with an invariable comparison alternating voltage applied to terminals 44b.



  The voltage taken from the terminals 44a serves as a reference variable (setpoint) for the controller 13 (Fig. 1).



  The arrangement is expediently made in such a way that the field current to be regulated as a function of the reference variable is not proportional to this reference variable, but follows it according to a function that approximates the magnetization characteristic of the machine, so that the magnetic field of the motor approximately corresponds to the voltage the terminals 44 "is proportional both in the negative and in the positive sense.



  To achieve such a dependency, the rectifiers of the discriminator can be used, for example, by dimensioning them so that the working area that is used is used. begins already in the vicinity of its voltage threshold value, so that the rectified voltage at low voltage values initially rises much more slowly than the alternating voltage supplied to terminals 42 ″ and 43a.



  Instead, a special voltage converter can also be provided, in which a corresponding functional dependence of its output voltage on the input voltage is achieved. Such a converter can analogously be inserted both into the circuit of the electrical variable representing the setpoint and the actual value.



  As is well known in a DC machine that in. If the torque transmitted by the air gap is equal to the product of the magnetic flux and the armature current, an electrical variable can then serve as an exact target value for the armature current controller if it represents the quotient of the torque and the magnetic flux in order to achieve a constant strip tension.



  The magnetic flux 0 of the motor is - if it is not measured directly - proportional to the quotient of the electromotive force and the speed or angular speed a, H. The electromotive force can be represented as terminal voltage U reduced by the internal voltage drop, so that the relationship results
EMI0006.0003
    where Ra is the armature resistance, 1a is the armature current of the motor and K1 is a constant of proportionality.



  This equation fails when the engine is at a standstill, since it then yields the indefinite expression 0. It is therefore only used as a basis for an analogue calculation at finite, not too low speeds, while at low speeds the magnetic flux is assumed to be proportional to the excitation current.



  In the further description of the arrangement according to FIG. 3, it is initially assumed that the order switches 45 and 46 are in the position shown. Through the tachometer dynamo 16 (v-l. Fig. 1) the potentiometer 51 is the angular speed of the reel motor proportional, in the straightening element 50 (z. B. a dry rectifier in a bridge circuit) direction-independent ge made direct voltage supplied.



  At the resistor 47, part of the terminal voltage of the reel motor 9 is tapped. The resistor 48, in which a current proportional to the armature current flows, is connected in series with this voltage. With appropriate dimensioning of the resistors 47 and 48, the direct voltage fed to the directional element 49 and made independent of the direction therein is proportional to the electromotive force of the motor armature.



  The difference between this voltage and the voltage tapped off at the sliding contact 51 ″ of the potentiometer 51 is fed via the amplifier 52 to the drive 53, which adjusts the sliding contact 51a so that this difference becomes zero. The setting angle of the potentiometer, which is to indicates the ratio of the tapped on the sliding contact to the full potentiometer voltage, with ss, so is
EMI0006.0027
    With the shaft of the potentiometer 51, the rotating field system 54 is coupled.

   With the help of this system and the amplifier 55, a zero adjustment takes place, in which the transformer 56 is fed to a voltage which, according to the explanation given earlier on pos. 29, 30 and 31 of FIG
EMI0006.0031
    represents, so can serve as an exact setpoint specification for the armature current regulator 12 (Fig. 1).

      At speeds close to zero, at which, as was said earlier, a comparison of the voltage of the armature 9 and the tachometer dynamo 16 is no longer useful, the switches 45 and 46 are switched automatically, including speed-dependent or voltage-dependent devices known ter Kind of serve. The constant voltage of a battery or other direct current source 59 is then applied to the potentiometer 51, to which the voltage drop in the resistor 60, which is made independent of direction in the directional element 61, is connected in the opposite direction. Resistor 60 is in the field circuit of the reel motor.



  If the voltage drop in this resistor is assumed to be proportional to the magnetic flux, which is possible with sufficient accuracy with an unsaturated magnetic circuit, the sliding contact 51 is adjusted again such that its angular position represents a measure of the magnetic flux and the voltage at the terminals 58 can serve as a setpoint for the armature current control.



  The described control of a reel motor is effective both for the unwinding and for the winding up of the rolling stock, unchanged and in the correct manner. For the automatic control of the strip tension on both sides of the rolls, a corresponding control arrangement must therefore be provided for each of the two reels.



  In order for the described arrangement to work properly, it is necessary to coordinate the speed of change of the speed setpoint and the speed of calculation as well as the control speeds. The computing speed is expediently chosen equal to or greater than the control speed. As already mentioned, the setpoint value for the speed control should only take place at such a speed that the computing and regulating speed can follow without any significant lag.

    In order to obtain high control lysis speeds, it is advisable to use power converter-fed drives which are controlled by tube or transistor regulators with high control speeds. However, the applicability of the invention is not limited to this type of power supply, particularly with regard to the rolling motor.



  The electromechanical analogy computing device can easily be produced for sufficiently high computing speeds by keeping the moving masses low.



  In principle, the invention is not tied to the example described, but some modifications are possible.



  The size Z is only dependent on a change in the roll diameter (grinding) and on the infeed of the rolls, that is, on the lead or lag of the rolling stock. This variable therefore generally does not change during a work cycle. It is therefore also possible to dispense with the described automatic calculation of this variable and instead provide a corresponding fixed potentiometer setting which is changed by hand when the components forming the variable Z are changed, for example according to pre-calculated tables.



  The necessary computing devices can be simplified, and the tachometer dynamo on the pulley is omitted.



  The implementation of the variable determining the required torque into an actual torque of the reel motor can also happen in a different way than is shown in FIG. In principle, it is possible, for example, to keep the magnetic flux of the motor constant by means of a suitable control device, whereby the reaction of the armature current on the magnetic field can also be taken into account. The voltage supplied by the arrangement according to FIG. 2 can then directly - possibly after rectification by a discriminator - serve as a setpoint specification for the armature current, which in this case is proportional to the torque.

   In order to enable a steady change in the armature current even when the direction of rotation is reversed, two converters in a cross connection are provided for the armature current in such a device, whereas only one converter is required for the supply of the field current. Furthermore, the Vorrichtun conditions for executing the various arithmetic operations can be designed differently than was described on the basis of the game.



  For example, the measuring system of a normal, electrodynamic measuring instrument can be used to display a multiplication, the deflection of which is known to be proportional to the product of the current flowing in the two windings of the instrument. A potentiometer can be adjusted by the rotating system of the instrument in such a way that a voltage is tapped at its sliding contacts which is proportional to the deflection of the instrument.

   To avoid friction errors, the setting of the potentiometer can be carried out with the help of an after-run control of a known type depending on the deflection of the instrument.



  In a similar way, a cross-coil instrument, that is to say a so-called quotient meter, can be used for the analog execution of divisions.



  Divisions and multiplications can also be carried out with so-called Hall generators, which are semiconductor wafers that show a particularly large drop effect.



  For example, a tachometer dynamo coupled to the control lever 8 via a suitable gearbox can be used to form the differential quotient of the rolling motor speed, which supplies a voltage proportional to the adjustment speed, which for example is one of the coils of a multiplication in the described Way provided electrodynamic measuring instrument is fed.

 

Claims (1)

PATENTANSPRÜCHE 1. Verfahren zur Konstanthaltung des Bandzuges bei Bandwalzwerken, bei dem eine elektrische Grösse zum Beeinflussen des vom Haspelmotor ausgeübten Drehmoments entsprechend dem jeweiligen Bund durchmesser, der Walzengeschwindigkeit, der Be- schleunigung und der Verzögerung selbsttätig geän dert wird, dadurch gekennzeichnet, PATENT CLAIMS 1. A method for keeping the strip tension constant in strip rolling mills, in which an electrical variable for influencing the torque exerted by the reel motor is automatically changed according to the respective coil diameter, the roller speed, the acceleration and the deceleration, characterized in that: dass bei einer Drehzahlregelung des Walzenmotors nach vorgegebe nen Sollwerten die genannte elektrische Grösse laufend als Lösung einer unter Berücksichtigung der von Drehzahländerungen und Geschwindigkeitsänderun- gen der bewegten Massen abhängigen Beschleuni gungskräfte das jeweils für konstanten Bandzug erfor derliche Drehmoment des Haspelmotors bestimmen den Differentialgleichung mit Hilfe elektromechani scher Mittel zur analogen Darstellung von Multipli kationen, Divisionen und zeitlichen Ableitungen gebil det wird. that with a speed control of the roller motor according to specified setpoints, the above-mentioned electrical variable continuously determines the torque of the reel motor required for constant strip tension as a solution to an acceleration forces that are dependent on the speed changes and speed changes of the moving masses using electromechanical means Means for the analog representation of multipli cations, divisions and time derivatives is formed. II. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Patentanspruch I bei einer Walzenstrasse, deren Walzen durch einen Gleichstrommotor angetrieben werden, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker und Feldstrom durch getrennte Regler in Abhängig keit von einer gemeinsamen, die Motordrehzahl be stimmenden Führungsgrösse geregelt werden, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung der elektrischen Grösse nach dem Analogieprinzip arbeitende, aus Potentiometern, Drehfeldgebern, Ferrarisystemen, Transformatoren, II. Device for carrying out the method according to claim I in a rolling mill, the rollers of which are driven by a direct current motor, the armature and field current of which are supplied by a converter and are controlled by separate controllers as a function of a common command variable which determines the motor speed, characterized in that, that for the formation of the electrical quantity working according to the principle of analogy, potentiometers, rotary field encoders, Ferrari systems, transformers, Verstärkern und Hilfsgleichrichtern bestehende Rechengeräte zur Darstellung von Multi plikationen, Divisionen und zeitlichen Ableitungen vorgesehen sind, wobei die ermittelte elektrische Grösse in das Drehmoment eines Gleichstromhaspel motors, dessen durch Stromrichter gelieferter Anker und Feldstrom durch je einen besonderen Regler nach vorgegebenen Sollwerten geregelt ist, in der Weise umgesetzt wird, dass bei Einwirken der ermittelten elektrischen Grösse auf den Feldstrom diese Grösse als Sollwert für den Stromregler der in Kreuzschaltung angeordneten Stromrichter für den Feldstrom dient, wobei dieser Stromregler (13) Amplifiers and auxiliary rectifiers existing computing devices for the representation of multiplications, divisions and time derivatives are provided, the determined electrical variable in the torque of a DC reel motor, whose armature and field current supplied by the converter is regulated by a special controller according to specified setpoints in the Is implemented in such a way that when the determined electrical variable acts on the field current, this variable serves as a setpoint value for the current regulator of the cross-connected converter for the field current, this current regulator (13) ein der elektrischen Grösse annähernd proportionales Magnetfeld einstellt und zur Bildung der elektrischen Grösse die genann ten Rechengeräte zur Darstellung von Multiplikatio- nen (26, 27, 28), Divisionen (19, 19a, 20, 21, 29, 30, 31) und zeitlichen Ableitungen (34) verwendet sind, während weitere Rechengeräte zur Bildung der das tatsächliche Magnetfeld darstellenden elektrischen Grösse als Quotient der elektromotorischen Kraft des Motors und der Motordrehzahl (47, 48, 51, 51a, 52, 53) a magnetic field approximately proportional to the electrical variable is set and, to form the electrical variable, the aforementioned arithmetic units for displaying multiplications (26, 27, 28), divisions (19, 19a, 20, 21, 29, 30, 31) and temporal Derivatives (34) are used, while other computing devices are used to generate the electrical quantity representing the actual magnetic field as the quotient of the electromotive force of the motor and the motor speed (47, 48, 51, 51a, 52, 53) und noch weitere Rechengeräte zur Bildung einer anderen elektrischen Grösse durch Division der das erforderliche Drehmoment darstellenden, durch die das Magnetfeld darstellenden elektrischen Grösse (54, 55, 56), die dem erforderlichen Wert des Ankerstro mes entspricht und dem Regler für den Ankerstrom als Sollwertvorgabe dient, vorgesehen sind. UNTERANSPRÜCHE 1. and still further computing devices for forming another electrical variable by dividing the required torque representing the required torque by the electrical variable (54, 55, 56) representing the magnetic field, which corresponds to the required value of the armature current and serves as a setpoint value for the regulator for the armature current , are provided. SUBCLAIMS 1. Einrichtung nach Patentanspruch II, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bestimmung der Winkel geschwindigkeit der Walzen und der Haspel je eine Tachometerdynamo (14, 16) und zur Bestimmung der Bandgeschwindigkeit eine Umlenkrolle (18) mit Tachometerdynamo (15) dient. 2. Device according to claim II, characterized in that a tachometer dynamo (14, 16) is used to determine the angular speed of the rollers and the reel, and a pulley (18) with a tachometer dynamo (15) is used to determine the belt speed. 2. Einrichtung nach Patentanspruch Il, dadurch gekennzeichnet, dass zur Durchführung der erforder lichen Rechenoperationen Mittel dienen, bei denen die Rechengeschwindigkeit gleich oder grösser als die Regelgeschwindigkeit der als Röhren- oder Transistor regler ausgeführten Stromrichterregelungen ist. 3. Einrichtung nach Patentanspruch 1I, dadurch gekennzeichnet, dass durch zusätzliche Mittel die Än derungsgeschwindigkeit der Sollwertvorgabe der Dreh zahlregler des Walzenmotors auf einen vorbestimm ten Wert begrenzt ist. Device according to patent claim II, characterized in that means are used to carry out the required arithmetic operations in which the arithmetic speed is equal to or greater than the control speed of the converter controls designed as tube or transistor regulators. 3. Device according to claim 1I, characterized in that the speed of change of the setpoint specification of the speed controller of the roller motor is limited to a predetermined value by additional means.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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