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"Verfahren zur Regelung der Zage bei fliegenden Rotationsscheren"
.weck der Erfindung ist die Erzielung genauer Material Schnittlängen in Walzwerken
und somit die Erzielung möglichstgleicher Bahnunterschiede zweier mechanischer Systeme,
d.h. des `Unterschiedes der Bahn des Schnittmaterials in der Zeit zwischen zwei
hinterenanderfolgenden Schnitten und der ahn, vielche de ?-lesser der fliegenden
üciiere während einer Umdrehung der 1#.gesser trämmel zurücklegen.
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Bei den bisher belL-annten Konstruktionen fliegender Scheren mit -periodischer
Geschwindigkeitsänderung werden elektrische Antriebe mit programmgesteuerter Messergeschwindigkeit
verwendet. De Geschwindigkeitsregelung wird somit zwecks Zagenänderung durchgeführt.
Grundbedingung der Scherenfunktion mit periodischer Geschwindigkeitsänderung ist
die Gleichheit der Material- und lrlessergeschwindigkeit während des eigentlichen
Schnittvorganges. Die bisherigen Gesehwin-
.digkeitsregler dieser
Scheren bestimmen aufgrund der verlangten Bchnittlänge, der Geschwindigkeit des
gewalzten Materials und der gegebenen Scherenkonstruktion, z.B. die Grenzgeschwindigkeit
der Messer und den Augenblick, ab welchem die Messer ihre Geschwindigkeit von einer
Grenzgeschvuindigkeit zwischen zwei Schnitten,, bis zur Geschwindigkeit des gewalzten
Materials während des Schnittes, ändern müssen. Der Regler muß in diesen Fällen
in der Lage sein, für jede verlangte Länge und Geschwindigkeit des Walzstückes,
folgende Beziehungen zu lösen:
hierin bedeutet:
die verlangte Schnittlänge der ;Malzstücke die Grundlage d.h. die Länge der Schnittmesserstrecke,
die zwischen zwei aufeinanderfolgenden Schnitten umschrieben wird, Beschleunigung
des Systems bezogen auf den ;Tesserumfang
Differenz der Walzstü:ekgeschwindigkeit, und der Messer-Grenzgeschwindigkeit, bezogen
auf die Geschwindigkeit des Walxstückea
TV . = - Messer--
Beschleunigungzeit -. Tb _ Messer - Bremszeit M g Moment des Motors Qred= ' Gesamtes
Trägheitsmoment reduziert auf die Hotorwelie k = mechanische Übersetzung vom Motor
auf die Motorwelle Y.@ _ Geschwindigkeit des geschnittenen Walzstückes -v2 = Messergeschwindigkeit
- v2/lmem/Messer-Grenzgeschwindigkeit. . Es sind auch Verfahren be.iannt, bei denen
die Messergeschwindigkeit flie4.ender Scheren mit periodischer Geschwindigkeitsänderung
in Abhängigkeit von der gemessenen Strecke des Materiale z.B. mittels eines Schrittschaltwerkes
und Selsyns, gesteuert wird. Es wird also auch hier eine Gesehwindigkeitsmegelung
verwendet, jedoch nicht von der Zeit abhängig, sondern von der Strecke (Tage).
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Nachteilig bei den bisherigen Regelungsverfahren derartiger Scheren
ist die ungenügende Genaugxe:it der Schnittlängen, wo z.B.: bei. Walzstücklängen
von 6-12 m und Profilen L 1:00g100 mm Langenuntcreehiede von 100-300 mm gegezäber
den verlangten Abmessungen auftreten: l#,in weiterer Naciitel ist der, Komplizierte
Regler, bei welcne:a ausser einer gröi.#eren Anzahl geläufiger Sum.:neriglieders
noch solche vohanderi sein hüsssen, die Potenzieren, Wurzelziehen und Auswertel
von Ante@len v"-:lehmen können, bzw. es -müssen komplizierte FunkverwenCLEu .-:erden.
r@,._e::rJ,m Setzt Man ein iaeali-
' siertes Regelsystem Walzstück
- Schere voraus, d.h. Zine-_arität, Trägheitslosigkeit aller Parameter usw., was
in der -Praxis nicht realisiert werden,kann, so daß ein ideales Re-, gelungsprogramm
praktisch nicht ei,.",ngehalten werden kann. Daraus gehen die angeführten Unterschiede
der Walzstück-Schnittlängen hervor.
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Die Genauigkeit des Senneidens wird somit durch'die_=Parameter des
vorhandenen Systems,fliegehder Scheren beeinflußt, insbesondere für Walzstück-Schnittlängen,
die der Grundlänge nahe liegen, wo sich während einer längeren Zeit zwischen zwei
Schnitten das System in Übergangsstadien befindet.
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Die Dynamik des Systems, d.h. schnelle Änderungen großer kinetischer
und elektromagnetischer Energien, könnte man auch bei der angeführten Regelungsärt
berücksichtigen. Es wird hierdurch jedoch die Kompliziertheit des Reglers dert,
art vergrößert, daß die erreichte Verbesserung der Funktion, d.h. vor allem erhöhte
Schnittgenauigkeit, sowohl technisch, als auch ökonomisch nicht interessant ist.
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. aAs Die angeführten Nachteile werden durch/den Gegenstand der Erfindung
bildende Verfahren zur Regelung der Zage befliegender Rotationsschere behoben. Dessen
!äfesen besteht darin, daß zum Auswerten der Sclunittlängen-Dif-'erenz in Vergleich
.mit der Igesserstrecke zwischen zwei a.@@fe 1nr.ndcr:Col;"ErLden -8.c=:.nitten,
- ein Integr=e,.ör verwenaet
die Geschwindigkeit angelegt wird,
d.h. die Differenz der Walzstück- und TAessergeschwindigkeiten. Die so entstandene
Streckendifferenz wird mit-der verlangten Streckendifferenz am Eingang des Regelsystem-Reglers,
mittels der entstandenen Lagenabweichung, verglichen. Der Impuls-Nullkreis führt
aufgrund der Information über die Beendung des Schnittes die Auflösung des Integratoraustrittes
durch, wodurch derselbe zum Aufzeichnen der neuen Streckendifferenz vor dem daraüffolgenden
Schnitt vorbereitet wird. ':Dieser Nullkreis löst .m Bedarfsfalle gleichzeitig sowohl
den Austritt aus dem Integrator, als auch jenen von der Quelle des Eintrittssignals.
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Den Hauptvorteil und den Fortschritt gegenüber der bisherigen G.eschiindickeitsreäelung,
die en;,vieder auf dem Prinzip der Geschviindiqkeitsregelüng in Abhängigkeit von
der Zeit oder der @ialzstdckstreczLe arbeitet, bildet die Tatsache, daß mi@@tels
der ei,'inci-LüzgseTilät3en Lagenregelung in .Abhängigkeit von der Geschwindigkeit
zwischen zwei aufeinander- folgenden Schnitten, man je=,jjjeile dieselbe Streckendifferenz
erhalten kann,: d.h. die Differenz zwischen der falzs-tLLak- und Measerstrecke.
Dieser konstante Strecicenunterschied k--:#truz z:B. durch ein lineares Po tenticmeter
geüeben werden.
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.Einen -,veiteren Vorteil bildet die Tatsache, da:;' die Schn.itttic:ä@@u.i't@@it
aus3chließlich von der Genauigkeit des #egelsystfiris "der flieenden Rotationsschere
in stabilisierten Zu-2
stand abhängt und somit wesen@ülich höher
ist, als bei der Geschwindigkeitsregelung, insbesondere bei Anwendung der Zifferntechnik.
Dies bedeutet, daß dort, wo es notwendig erscheint, für ein bestimmtes Geschwindigkeitsprogramm
der :Walzprofile bei der Geschwindigkeitsregelung behn.ittlängenfehler der 'urö2enordnung
von 1G0 mm zuzulassen, es möglich sein wird, mittels des neuen Verfahrens Schnitte
zu erzielen, die ungefähr bis fünfmal genauer sind. Der Regler ist in diesem Falle
wesentlich einfacher L1zi,ä somit auch verläßlicher.
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Außerdem kann man mittels des n F:uen Verfahrens, anit Eiicksicht
auf das einfache Vergeben des Eingangs, gegenüber allen bisherigen Regelungsverfahren
auch eine restlose Teilung der '@;Talzstücke durchführen. i -en erwähnten Regler
kann man mit Vorteil auch bei der Komplexen Automatisierung von Arbeitsstufen fliegender
Scrieren verwenden.
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@-Jenn man: somit bisher die Gesc@@,iairiciigkeit des REge;lsystems
zwecks Lagenänderung gest-uert hat, so wird jetzt üie Zuge direkt gesteuert und
dieesch-.@ilidlv:icitsän@erun stellt nur das Ergebnis der vergebenen Lagenanderung
dar. Die Erfindung kann auch bei sich änderndem Programm der Schnittlängen uzw.
sowohl vorher, als auch @,@jührenü des Sc: neidens .verwendet werden.
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Die praktische Anwendung des Erfinc_ungsge@;enstandes ist in
den
Fig. '! bis 11 der Zeichnungen schematisch dargestellt, wobei die einzelnen Fig:,
folgendes bedeuten: Fig. 1. bis 5 den bisherigen Stand der Technik uzw. Fig1 bis
3 die idealisierten Geschwindigkeitsdiagramme beider Systeme d.h. des sich bewegenden
Walzstückes und der sich bewegenden Messertrommel hiervon dann Nig. 1 das
Geschwindigkeitsdiagramm beider Systeme _ bei
a
i Fig. 2 das Geschwindigkeitsdiagramm bei und _Fg. 3 das Geschwindigkeitsdiagramm
bei
. In Fig. 4 ist der Verlauf der Messergeschviindigkeiten in Abhängigkeit von der
Zeit dargestellt uzw. für den meistverwendeten Fall
Fig.. 5 stellt den verlangten und den wirklichen Verlauf der Messergeschwindigkeiten
während der Funktion deeliegenden Schere dar, wo die schraffierten Flächen die Differenz
der wirklichen und der verlangten Messerstrecke darstellten und Vlk die konstante
Geschwindigkeit des Walzstückes bedeutet. Die .
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Fig. 6 und 7 stellen eine Verwendung der Erfindung bei einer fliegenden
Rotationsschere mit periodischer Geseriwiridigxeitsänderung dar. In Figd 6 ist das
idealisierte Schema des Regelungsverlaufes gemäß Erfindung so-ivie das Sciiriittdiagrainm
bzw.
die Nullung des Integrators dargestellt, worin T das Zeitintervall zwischen zwei
Schnitten' dargestellt. In , Fig. 9 -ist der wirkliche Vorgang des Regelungsverlaufes
6 d.h. der Geschwindigkeiten Vi u. V2 u. der
und S2 die Messerstrecke darstellt: In Fig.1o ist das Prinzip der vorgeschlagenen
Regelung und in Fig.11 dann ein Beispiel des Zeitverlaufes während der Änderung
der Schnittlänge, der Walzstück- und der Messergeschwindigkeit und der Berichtigung
der wirklichen Lagenabweichung von der verlangten dargestellt, Dabei bedeuten:
8 1 =Wert an dem Eingang der,Quelle 2 S2 = Wert am Integratorausgang S =
Zagenabweichung S11 = ursprüngliches Eingangssignal S12 =geändertes Eingangssignal
_ tn = Augenblicke der Nullung.
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Die Regelung gemäß der Erfindung wird anhand des folgenden Beispiels
.einer fliegenden Rotationsschere "mit periocischer Geschwindigkeitsänderung beim
Schrleiaen-von ialzstc.L-,en beschrieben uzw. für derb Fall, daß
ist.
Voraussetzung für die erwähnte Regelung ist die Geschwindigkeitssynchronisierung
der Messer und des `Malzstückes im Augenblick des Schnittes. Nach Schnittbeendung
ist es notwendig, auf eine kurze Zeit den Kontakt des Schalters A-zu. schließen,
welchen. z.B. eine- an der jVelle der #.Jessertrommel angeordnete Kopiereinrichtung
darr tollen kann. Dadurch wird -wie aus Fig. 6 gu `entnehmen ist Relaisspule B an
die Hillzsspannung Ü
'Z angeschlossen und der Romtakt
1B führt die
Entladung des Kondensators C reit der Zeitkortante R2C durch. Dadurch wurde das
Signal Us aufgelöst (genullt) und an den Reglereingäng R des _ Regelsystems RS das
Signal US = U S1 angelegt. Das Regelsystem RS spricht an bz@v. bremst mit höchst
zulässiger Beschleunigung bz;.. Verzögerung d.h. mit voller Strom- und Iidomentausnützung
des Antriebsiaotors. I-Tit hnderung der 'vescli-#vindigtceit V2 des Regelsystems
RS ändern sich auch der Gescaz:rindi"@eitsunterschied bz:,. die Geschwincligkeitsab-:weicliungen
V und d.ie Streckendifferenz S1 - S2 dieses Regelsystems RS und. des Führungssystems
VC), bei konstanter Geschwindigkeit des ;@alzstückes V.@ . Das Signal Uv, :welches
der uescli;ilidigkeitsz#,@b"rjeichüng v1 - v2 proportional ist, wird integriert
und. ai, dem ALisg=ang des Integrators 1 wächst Ger absolute @ilert des Signals
Us2 ; aus diesem Grunde sinkt die er Lägenabtvci chung ,9, pröportionale'Spaniung
us-Usl-U's:2' .Der eigentliche Regler R fUhrt also aufgrund der 2nforinationen 'Usund
U s2 auf optimale Art, d.h. mit vollem Strom- und ""Iomen-tausnü-tzung des 1!Iotors
den Üerlangten c:riritt, gemäß einem derbei#-annten optimalen Regelungsver-
-fahren,
durch. Nach dem Erreichen der praktischen Gleichheit S2 = S1 d.h. Usl - USA = Q,
werden die Messer bezüglich Geschwindigkeit mit dem Walzstück synchronisiert und
es kann der nächste Schnitt durchgeführt werden. Der beschriebene Regelvorgang wiederholt
sich bei jedem Schnitt. Es "sind somit sämtliche, fri,her schon angeführte Arbeitsbedingungen
des e;elsystems RS erfüllt,.d.h. : die erste Bedingung in. dem Augenblick des Schnittes
V1 = V2 ; die zweite Bedingung - die Strecke des 'lalzstUckes zwischen zwei Schnitten
die dritte Bedingung - aie Messer-
Die Erfindung kann auch für restlose Teilung bei fliege:rider Schere mit Auslassung
des Schnittes, für fliegende Sterngel-. einriehtungen u.ä. vervaendet werden. Der
1.'-,e"ler der beschriebenen Einrichtung kann sowohl reit Analog- als wj-ch Zilerlaelementen
ausgeführt werden, ohne hierbei das
;lesen der Erfindung irgendwie ändern
zu müssen.