DE2207822A1

DE2207822A1 - Motorantriebssystem für Walzwerk

Info

Publication number: DE2207822A1
Application number: DE19722207822
Authority: DE
Inventors: Howard Mesbitt Boxwood Mass. Cox (V.StA.)
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1971-02-22
Filing date: 1972-02-19
Publication date: 1972-08-31
Also published as: FR2126302A1; IT947706B; FR2126302B1; US3683653A

Description

Motorantriebssystem für Walzwerk

Die Erfindung bezieht sich auf ein Motorantriebssystem für Walzwerke des Typs, wie er zur Verringerung der Dicke eines durch das Walzwerk laufenden Bandmaterials verwendet wird.

Walzwerke des sogenannten Vierwalzenwerk-Typs finden eine breite Anwendung. Typischerweise weist das Walzwerk ein Paar nebeneinander angeordneter Arbeitswalzen auf, zwischen denen das zu bearbeitende Band hindurchläuft, wobei die Arbeitswalzen in entgegengesetzten Richtungen durch leistungsstarke Elektromotoren angetrieben werden, die über ein Antriebssystem mit Untersetzungsgetriebe mit den Walzen bzw. Rollen gekoppelt sind. Um den starken Kräften zu widerstehen, die die Arbeitswalzen zu trennen versuchen, sind an einem Walzwerkrahmen massive Stützwalzen drehbar angebracht, um so auf den den Walzseiten gegenüberliegenden Seiten gegen die Arbeitswalzen zu drücken. Die Stutzwalzen sind durch eine Schrauben-Anstellvorrichtung in einen Eingriff mit den Arbeitswalzen gedrückt und drehen sich mit diesen.

Ein Hauptproblem beim erfolgreichen Betrieb eines Walzwerkes besteht

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darin, das bearbeitete Bandmaterial auf einer relativ konstanten Dicke zu halten. Ein Grund für die Dickenänderung ist die Exzentrizität der Stützwalzen, die zu Walzkraftänderungen mit entsprechenden Änderungen in der Banddicke führt.Diese Walzkraftänderung ist aufgrund des fehlenden Synchronismus der Stutzwalzen während des Betriebes des Walzwerkes von Natur aus zufällig. Dieser fehlende Synchronismus wird durch unterschiedliches Rutschen zwischen den Arbeitswalzen und dem bearbeiteten Band verursacht. Ferner wird der fehlende Synchronismus dadurch hervorgerufen, daß die Stützwalzen leicht unterschiedliche Durchmesser haben, die beim Nachschleifen der Walzen entstehen, was infolge von Abnutzung erforderlich wird. Aufgrund der Zufälligkeit der durch die Walzenexzentrizität hervorgerufenen Walzkraftänderung, ist diese schwierig festzustellen und zu steuern. Es sind Versuche gemacht worden, um die Walzenexzentrizität durch kontinuierliche Abtastung der Walzkraft und Einstellung der Schrauben- Anstellvorrichtung zu kompensieren, um auf diese Weise die Walzkraftänderung auszugleichen. Derartige Steaersysteme sind jedoch kostspielig herzustellen und teuer in der Unterhaltung.

Es ist deshalb eine Aufgabe dieser Erfindung, ein verbessertes System zum Antrieb und zur Steuerung eines Walzwerkes zu schaffen, das die Walzkraftänderungen undfdie dadurch entstehenden Dicke*· änderungen des bearbeiteten Bandes, die durch die Exzentrizität der Stützwalzen hervorgerufen werden, zu reduzieren und im wesentlichen zu eliminieren.

Ferner beinhaltet die Erfindung ein Antriebssystem für ein Walzwerk, das die Wirkung der Walzenexzentrizität durch automatische und kontinuierliche Synchronisierung der Stützwalzen während des Walzwerkbetriebes verkleinert.

Diese und andere Aufgaben werden erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Stützwalzen eines Walzwerkes durch unterschiedliche Einstellung der den Arbeitswalzen durch die Antriebs motoren zugeführten Drehmomente kontinuierlich synchronisiert werden. Dies erzeugt ein unterschiedliches Rutschen zwischen den Arbeitswal-

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zen und dem bearbeiteten Band, in einer Richtung zur Synchronisierung der Stützwalzen.Ein Positionskomparator vergleicht kontinuierlich die augenblicklichen Winkelstellungen der Stützwalzen und erzeugt ein Ausgangssignal, das eine Anzeige für jede Abweichung der Sttitzwalzen v<n einer vorbestimmten, relativen Winkelstellung ist, die eine minimale Walzkraftänderung infolge von Exzentrizität der Stützwalzen erzeugt. Das Aus gangs signal des !Comparators stellt die Drehmomente der Antriebsmotoren in irgendeiner geeigneten Weise veränderlich ein. Diese Einstellung kann beispielsweisejdurch Zusammenwirken mit Reglern für den MotorfeIdstrom erfolgen. Der Stellungsvergleich der Stützwalzen wird durch Drehregler oder andere bekannte Arten von Verglei eise inrichtungen für die Winkelstellung durchgeführt.

Die Erfindung wird nun mit weiteren Merkmalen und Vorteilen anhand der folgenden Beschreibung und der beigefügten Zeichnungen eines Ausführungsbeispieles n*iher erläutert.

Fig. 1 ist eine schematische Darstellung eines Walzwerkes, für das das erfindungsgemä Bb Antriebssystem anwendbar ist.

Fig. 2 ist eine graphische Darstellung und zeigt die Art, in der die Walzkraftänderung in dem Walzwerk gem. Fig. 1 aufgrund der Exzentrizität der Stützwalzen auftritt.

Fig. 3 ist ein geometrisches Diagramm und zeigt, wie das Rutschen zwischen dem gewalzten Band udd den Arbeitswalzen eines Walzwerkes auftritt.

Fig. H zeigt in schemafcischer Form einen Motorantrieb und ein Regelsystem für das die Erfindung verkörpernde Walzwerk gemäß Fig. 1.

In Fig. 1 ist in scheeatischer Form ein Vierwalzenwerk gezeigt, für das das erfindungsgemäße Motorantriebssystem anwendbar ist. Wie in dieser Fig. gezeigt ist, weist das Walzwerk ein Paar nebeneinander angeordnete Arbeitswalzen IO und 11 auf, zwischen

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denen eine Berührungsfläche 12 gebildet ist, durch die ein zu walzendes Band 13 hindurchläuft. Die Arbeitswalzen 10 und 11 sind durch elektrische Antriebs motoren l4 und 15 über geeignete Untersetzungsgetriebe 16 und 17 getrennt in entgegengesetzten Richtungen angetrieben.

Gegen die Arbeitswalzen drucken auf entgegengesetzten Seiten der Berührungsfläche 12 obere und untere Stützwalzen 18 und 19, deren Lager in StUtzblocken 20 und 21 getragen sind. Ein auf die obere Stützwalze 18 ausgeübter Druck nach unten wird durch eine Schrauben- Anstellvorrichtung ausgeübt, die eine mit einem Gewinde versehen Schraube 22 aufweist, die mit einem feststehenden Rahmenteil 2 3 in Schraubverbindung steht. Die Schraube 22 endet in einem Zahnrad 24, das durch einen nicht gezeigten reversiblen Anstellmotor angetrieben wird, wodurch eine Einrichtung zur Einstellung der auf das Walzwetk ausgeübten Kraft gebildet wird.

Der untere Lagerblock 21 wird durch ein Stützelement 26 auf einem Bas isteil 25 getragen. Zwischen dem Stützelement 26 und dem Basisteil 25 ist eine Kraftmeßdose 27 bekannter Konstruktion angeordnet, die ein Mittel zur Messung der Walzwerkkraft auf einem geeigneten Instrument 28 liefert.

Die Lager der Arbeitswalzen 10 und 11 sind in Lagerblöcken 29 und 30 gehalten, die gleitend getragen sind» sojlaß eine begrenzt· vertikale Einstellung der Arbeitswalzen gestattet ist. Die Lagerblöcke 20 und 21 der Stutzwalzen sind relativ starr und infolgedessen bewirkt jede Exzentrizität der Stützwaisen eine wesentliche Änderung der Walzkraft. Beispielsweise bewirkt in einem typischen Walzwerk eine relative Vertikalbewegung der Berührungspunkte P₁ und P₂ ι wo die Stützwalzen auf 0,025 mm (0,001 Zoll) an den Arbeitswalzenkngreifen, eine Veränderung in der Walzkraft von 15 t.

Die Stutzwalzen 18 und 19 sind gewöhnlich aufgrund von Herste1-lungsungenauigkeiten leicht exzentrisch. Die Exzentrizität kann auch durch Verbiegen der Walzenlager infolg· einer überhöhten transienten Walzkraft verursacht werden. Falle Aik hohen Punkte

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auf den Stützwalzen die Berührungspunkte P₁ und P₂ gleichzeitig erreichen, hat die Walzkraft ein Maximum. Nach einer Drehung um 180 Grad erreichen die niedrigen Punkte auf der Stützwalze die Berührungspunkte P₁ und P₂ gleichzeitig urid die Walzkraft wird einen minimalen Wert haben. Für diesen Zustand wird die Differenz zwischen maximalen und minimalen Walzkräften für eine vole Umdrehung der Stützwalzen ein Maximum haben. Wenn andererseits die Winkelrelation der Stützwalzen so ist, daß der hohe Punkt auf der einen Walze einen der Berührungspunkte zu der gleichen Zeit erreicht, zu der der niedrige Punkt auf der anderen Walze den anderen Berührungspunkt erreicht, wird die Differenz zwischen den maximalen und minimalen Walzkräften für eine vollständige Umdrehung der Sützwalzen ein Minimum haben. Für Zustände, in denen die Winkelbeziehungen der Stützwalzen zwischen den beschriebenen maximalen und minimalen Zuständen liegen, wird die Differenz zwischen maximalen und minimalen Walzkräften während einer vollständigen Umdrehung der Stützwalzen einen gewissen Zwischenwert haben.

Während des Betriebes eines konventionellen Vierwalzenwerkes der in Fig.l gezeigten Art werden die oberen urid unteren'Stützwalzeη wahrscheinlich mit unterschiedlichen Drehzahlen rotieren, da die Stützwalzen unterschiedliche Durchmesser haben.Dieser Zustand kann beispielsweise das Ergebnis von Abschleifungen der Walzen in unterschiedlichen Ausmaßen sein, um Oberflächenunregelmäßigkeiten zu entfernen. Unterschiedliche Drehzahlen und Winkelbeziehungen der oberen und unteren Stützwalzen können ebenfalls ein differentielies Rutschen zwischen den Arbeitswalzen und dem gew walzten Band verursachen. Aufgrund des Drehzahlunterschiedes und des Rutschens verändert sich die Winkelbeziehung der Stützwalzen kontinuierlich. Wegen der fehlenden Synchronisation der Stützwalzen variieren die Walzkraftänderungen, die während jeder Drehung derStttzwalzen auftreten, kontinuierlich in zufälliger und unvorhersagbarer Weise.

In Fig. 2 ist die Walzkraft änderung, die durch die Exzentrizität und die sich kontinuierlich ändernden Winkelbeziehungen der Stützwalze verursacht wird, graphisch dargestellt.Eine derartige Wal zk raft an de rung wird beispielsweise durch die Aneeige des In-

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st rumen tes 28 zu verschiedenen Zeiten T angezeigt. Während des Zeitintervalles T^,T₂ hat die Walzkraftänderung einen maximalen Ausschlag oder Bereich P₁ ^-P₂* ^{der dann} auftritt, wenn die hohen Punkte auf den Stützwalzen die Arbeitswalzen zur gleichen Zeit berühren. Da sich die relativen Winkelstellungen der Stützwalzen ändern, wegen des Rutschens an der Arbeitswalzen-Berührungsfläche oder wegen der unterschiedlichen Stützwalzendurchmesser, wird ein Intervall T,, T₁. erreicht, wenn die Walzkraftschwingung einen minimalen Wert F ,-F₁. hat. Dies ist dann der Fall, wenn der höht Punkt auf einer Stützwalze und der niedrige Punkt auf der anderen Stützwalze die Arbeitswalzen zur gleichen Zeit berühren. Da sich die relativen Winkelstellungen der Sjltzwalzen weiterhin ändern, wird die Walzkraft eine weitere maximale Pendelung während des Zeitintervalles T₁-, Tg erreichen.

Die gestrichelten Linien V, die die Einhüllende der Malzkraftkurve F bilden, zeigen die zyklische Weise, in der sich die Amplitude der Walzkraftschwingungen ändert, wenn sich die relative Winkelstellung der Stutzwalzen infolge des fehlenden Synchronismus der Walzen während des Betriebes des Walzwerkes kontinuierlich verändern. In der Praxis wird die Anzahl der Schwingungen der WaIzkraftkurve F zwischen den maximalen und minimalen Punkten wahrscheinlich wesentlich größer sein als die gezeigte Zahl, die aus Gründen der Klarheit und einer einfachen Darstellung verkleinert worden ist.

Erfindungsgemäß sind die Stützwalzen 18 und 19 synchronisiert und in einer relativen Winkelstellung verriegelt, die eine minimale Walzkraftänderung infolge von Exzentrizität der Stützwalzen erzeugt. Dadurch werden Veränderungen in der Dicke des gewalzten Bandes, die durch derartige Walzkraftänderungen hervorgerufen sind, auf ein Minimum herabgesetzt, wodurch ein besseres Produkt und weniger Au&hufimaterial mit falscher Dicke erzeugt wird» das zulässige Dickenänderungen überschreitet. Dies wird in einer nun zu beschreibenden Weise erreicht. Es wird dafür gesorgt, daß «in unterschiedliches Rutschen zwischen den Arbeitswaisen und des walzten Band während des Betriebes des Walzwerkes auftritt.

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Die Erfindung zieht Nutzen aus der Tatsache, daß ein Rutschen zwischen den Arbeitswalzen 10 und 11 und dem gewalzten Band 13 notwendigerweise auftritt. Die Natur dieses Rutschens ist in Fig. 3 dargestellt. Wenn das Band 13 durch die Arbeitswalzen 10 und 11 hindurchläuft, wird seine Dicke von HL auf H₂ vermindert. Aufgrund der Zieheffekte, die mit der Dickenverkleinerung verbunden sind, ist die Geschwindigkeit V₂ des Bandes, nachdem es durch die Walzen hindurchgelaufen ist, notwendigerweise größer als die Eingangsgeschwindigkeit V₁, wenn der Massefluß durch das Walzwerk konstant sein soll. An neutralen Punkten N auf der Berührungsfläche der Arbeitswalzen ist die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen gleich der Bandgeschwindigkeit nach dem Austritt aus dem Walzwerk. An Berührungspunkten zwischen dem Band und den Walzen hinter den Punkten N ist die Bandgeschwindigkeit größer als die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen, so daß dazwischen ein Rutschen auftritt. An Berührungspunkten vor den Punkten N ist die Bandgeschwindigkeit kleiner als die Umfangsgeschwindigkeit der Walzen, so daß dazwischen ein Rutschen in der umgekehrten Richtung auftritt. Somit tritt kontinuierlich ein Rutschen zwischen den Arbeitswalzen und dem gewalzten Band auf. Erfindungsgemäß wird dieses Rutschen differentiell durch die Veränderung der durch ihre zugehörigen Antriebsmotoren auf die Arbeitswalzen ausgeübten Drehmomente eingestellt. Es wird dafür gesorgt, daß dieses diffarentielle Rutschen in einer Richtung auftritt, daß die Stützwalzen in diejenige synchronisierte Stellung zurückgebracht werden, die eine minimale Walzenkraftänderung erzeugt, und zwar in Abhängigkeit von einer Abweichung der Stützwalzen von dieser Stellung. Diese automatische Regelwirkung wird in das Motorantriebssystem der Arbeitswalzen eingefügt. Es wird nun als Beispiel ein Weg beschrieben, auf dem diese Regelwirkung herbeigeführt werden kann.

In Fig. M sind die Antriebsmotoren 14 und 15 für diese Arbeitswalzen 10 und 11 als Gleichstrommotoren gezeigt, deren Läufer von einer gemeinsamen Sammelschiene 31 gespeist werden, die über einen Schalter 32 mit einer GleichstrorijspSisung, wie zum Beispiel einem Generator 33» verbunden ist.

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Die Motoren l4 und 15 besitzen Feldwicklungen 34 und 35, die durch zugehörige PeIdstromregier 36 und 37 mit Gleichstrom gespeist sind. Die Feldstromregler, die schematisch dargestellt sind, sind selbstsättigende Magnetverstärker, die allgemein als spannungssteuernde Traraduktoren bezeichnet werden. Derartige Verstärker sind beispielsweise in dem US Patent 3 132 293 beschrieben, aus dem auch nähere Konstruktionsdetails entnommen werden können. Die Verstärkerregler werden von Wechselstromquellen 38 und 39 gespeist und haben Gleichstrom-Ausgangskreise 40 und 41, in denen der Ausgangsstrom gemäß dem von Steuerndcjclungen zugeführten ,resultierenden magnetischen Gleichstromsteuerfluß gesteuert wird. Wie ausl Fig. 4 hervorgeht, weist der Regler 36 drei Steuerwicklungen 42, 43 und 44 und der Regler 37 drei SteuerwicklungenJ45, 46 und 47 auf. Die Motorfeldwicklungen 34 und 35 sind mit den Ausgangskreieen 40 und 41 der Regler 36 und 37 verbunden, und der diesen Feldwicklungen zugeführte Gleichstrom wird durch die Einstellung des Gleichstromes^ der den Steuerwicklungen zugeführt wird _f geregelt . Um eine gleichzeitige Einstellung der Feldströme der Motoren 14 und 15 zu erlauben, sind die Steuerwicklungen 43 und 46 in gezeigter Weise in Reihe geschaltet und vom Ausgang eines Re gelwiderst an des (Rheostat) 48 erregt. Der Rheostat wird zwischen vorbestimmten stabilen Betriebegrenaen durch einen reversiblen Motor 49 angetrieben, der durch geeignete, nicht gezeigte Steuerungen manuell betätigt wird, um die Betriebsdrehzahlen der Arbeitswalzen 10 und 11 einzustellen.

Die Steuerwicklungen 42 und 45 der Feldstromregler werden gemäß den Aus gangs strömen in ihren Ausgangskreisen erregt, wie es in Fig. 4 gezeigt ist, und auf diese Weise erfolgt eine Rückkopplungswirkung, durch die die Motorfeldströme auf Werten gehalten werden, die vorher durch die Ausgangsgrößen der anderen Steuerwicklungen eingestellt sind. Die Steuerwicklungen 44 und 47 sind dafür vorgesehen, eine ddtfiirentielle Einstellung der Feldströme und infolgedessen Ausgangsdrehmomente der Antriebs motoren 14 und 15 zu gestatten, durch die die Stützwalzen 18 und 19 kontinuierlich synchronisiert werden, wie es im folgenden noch näher beschrieben werden wird.

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Während des Walzwerkbetriebes wird jeder Verschiebefehler der Stützwalzen durch die Winkelvergleichs-Einrichtung festgestellt, die in der dargestellten Form ein differentielles Drehreglersystem ist (Elektrische Welle). Das System weist zwei Drehregler (Selsyn) 50 und 51 und einen differentiellen Drehregler 52 auf. Der Drehregler 50 hat einen Rotor 53» der mit dem Lager der oberen Stützwalze 18 gekoppelt ist, wobei die Verbindung durch die gestrichelte Linie 55 angegeben ist. In ähnlicher Weise hat der Drehregler 51 einen Rotor 5¹I, der mechanisch mit dem Lager der unteren Stützwalzen 19 verbunden ist. Diese Verbindung ist durch die gestrichelte Linie 56 angegeben. Die Drehregler 50 und 51 weisen Rotorwicklungen 57 und 58 und Statorwicklungen 59 und 60 auf, wobei die Rotorwicklungen von einer gemeinsamen Wechselstromquelle 6l gespeist sind. Mit dieser Anordnung sind die elektrischen Ausgangsgrößen der Drehregler-Statorwicklunger eine Anzeige für die Winkelstellungen der Stützwalzen 18 und 19.

Der Differentialdrehregler 52 hat einen Rotor 62 mit einer Rotorwicklung 63 und einer Statorwicklung 64. In dargestellter Weise ist die Statorwicklung 59 des Drehreglers 50 mit der Statorwicklung 64 des Differentialdrehreglers verbunden, und die Statorwicklung 60 des Drehreglers 51 ist mit der Rotorwicklung 63 des Differentialdrehregelers verbunden. Die Verbindungen und Polaritäten sind so gewählt, daß, wenn die Stützwalzen durch die Motoren 14 und 15 über die Arbeitswalzen 10 und 11 angetrieben werden, die Magnetfelder in den Rotor- und Statorwicklungen des Differentialdrehreglers in der gleichen Richtung rotieren. Diese Richtung sei zu Darstellungszwecken als die Uhrzeigerrichtung angenommen. Wenn somit die Stützwalzen mit der gleichen Drehzahl rotieren, bleibt der Rotor 62 des Differentialdrehregelers stehen. Wenn sich jedoch die Stützwalzen mit unterschiedlichen Drehzahlen zu drehen beginnen, rotiert der Rotor 62 des Differentialdrehreglers in einer Richtung, die davon abhängt, ob die eine der Stützwalzen der anderen vor- oder nacheilt. Somit liefert die mechanische Ausgangsgröße des Rotors des Differentialdrehreglers ein Ausgangesignal, das eine Anzeige für einen Synchronismus fehler der Stützwalzen während des Walzwerkbetriebes ist. Durch eine Verbindung des Ausganges des Differentialsystems mit den differentiellen Pe Ids t rom- Steuerwicklungen 44 und 47 der

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Regeler 36 und 37 werden die Drehmomente der Antriebs motoren und das Rutschen zwischen den Arbeitswalzen 10 und 11 und dem gewalzten Band 13 gesteuert, um so kontinuierlich jeden Fehler im Synchronismus der Stützwalzen zu korrigieren. Es wird nun das Kopplungssystem beschrieben, durch das diese Verbindung hergestellt wird.

Die mechanische Ausgangsgröße des Differentialdrehreglers 52 wird zunächst inyuleichstrom-Steuersignal umgewandelt, dessen Qröße und Polarität eine Anzeige für die Richtung und Größe der Verschiebung des Rotors und des Differentialdrehreglers von einer Nullstellung ist. Für diesen Zweck ist ein Potentiometer 67 vorgesehen, das ein feststehendes Widerstandselement 66 und einen drehbaren Schleifer 67 aufweist. Die Enden des Widerstandes 66 sind mit Plus- und Minus klemme η einer geeigneten Gleichstromeinspeisung verbunden. Ein Mittelpunkt 68 ist geerdet, so daß er auf Nullpotential liegt. Der Schleifer 67 ist durch eine Feder 69 vorgespannt, so daß er normalerweise die gezeigte Null- oder Ausgangsstellung einnimmt. Er kann aber durch Krafteinwirkung in jeder Richtung verschoben werden, um positive und negative Ausgangssignde zu erzeugen. Diese Signale werden durch einen Leiter 70 dem Eingang eines Verstärkers 71 zugeführt, dessen Ausgang durch einen Leiter 72 mit den in Reihe geschalteten differen tie Ilen Steuerwicklungen 44 und 47 der Feldstromregler 36 und 37 verbunden ist. Die Ein- und Ausgangskreise des Verstärkers sind durch einen Kondensator 73 überbrückt, so daß der Verstärker eine Integriejfunktion ausübt. Mit dieser Anordnung wird die Gleichstromausgangsgröße des Verstärkers und der den Wicklungen 44 und 47 zugeführte Strom in Abhängigkeit von der Richtung der Verschiebung des Potentiometerschleifers 47 aus der Nullstellung vergrößert oder verkleinert. Ferner verändert sich die Geschwindigkeit der Änderung der Verstärkerausgangsgröße mit dem Grad der Verschiebung des Potentiometerschleifers aus der Nullstellung. Es sei bemerkt, daß die Polaritäten der Wicklungen 44 und 47 so gewählt sind, daß der hindurchfließende Strom entgegengesetzte Wirkungen auf die Stromaue gangs grüße der Feldstromregler 36 und 37 erzeugt. Somit vergrößert ein in der Schaltung 72 von den Verstärker in einer Richtung fließende Strom die Ausgangsgröße des Feldstromreglers 36

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und verkleinert die Ausgangsgröße des Reglers 37 und umgekehrt. Da das durch die Antriebsmotoren 1*1 und 15 erzeugte Drehmoment von den im normalen Motorbetriebsdrehzahl-Bereich zugeführten Felöströmen abhängt, wird deutlich, daß durch Steuerung der Richtung und Größe des Stromes in der Schaltung 72 die MotordEehmomente in jeder Richtung und um den gewünschten Betrag differentiell eingestellt werden können, wobei dieser Vorgang durch Bewegung des Schleifers 67 des Potentiometers 65 in irgendeiner Richtung von der nullstellung herbeigeführt wird.

Um die Regelsystemschleife zu vervollständigen, ist der Potentiometers chleifer 67 durch eine Kupplung Ik mit dem Rotor 62 des Differentialdrehreglers 52 verbunden. Diese Verbindung ist durch die gestrichelten Linien 75 und 76 dargestellt» Die Kupplung 7H kann elektrisch betätigt werden, um einen Eingriff durch Schließsen eines Steuerschalters 72 zu erlauben* Bei einer ausgerückten Kupplung ist der Rotor 62 des Differentialdrehreglers für eine Rotation frei und die Vo rs ρ an η fe„ der 69 hält- den Potentiometars aiöifer 67 in der Nullstellung, Wenn die Kupplung in Eingriff steht, drückt der Rotor 62 den Schleifer 6J in der eine»! oder anderen Richtung aus der Nullstellung liferaus, um eis?- aifferentiulle Einstellung der Ausgangsdrehi'-OHis;:-<;.■:■ 6,ti' A^i.viebsiaotorezi IH nad 15 zu bewirken. Unter gewissen Betrisb.ib&il^siai.pm können die Ausschläge des Regelsystems und der Motordrehsahlen normals Estrisbsgrenzen überschreiten. Unter derartigen Bedingungen kann es wünschenswert sein, die Ausgangsgröße des Verstärkers 71 momentan auf Null zu stellen. Zu diesem Zweck ist ein durch einen Schalter 78 gesteuerter Shuntkreis vorgesehen. Der Sehalter 78 kann manuell oder automatisch betätigt werden.

Es wird nun der Betrieb des Antriebssystems beschrieben;, um einen Synchronismus der Stützwalzen 18 und 19 in einer Stellung zu halten, die eine minimale Walzkraftänderung erzeugt.

Zunächst ist der Schalter 77 geöffnet, um die automatische Motordifferential-Peldsteuerung abzuschalten. Dann werden die Stützwalzen 18 und 19 in solche Stellungen gebracht, daß sie die rela-

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ti ve Winkelstellung haben, die eine minimale Walzkraftänderung aufgrund von Exzentrizität der Stützwalzen erzeugt. Ein Weg, um diese vorbestimmte Winkelstellung zu bestimmen, besteht darin, die Antriebsmotoren I^ und 15 durch Schließen des Schalters 32 zu erregen, um die Walzen zu drehen. Da die Stützwalzen gewöhnlich unterschiedliche Durchmesser aufweisen, wird sich die Winkelrelation zwischen den Stützwalzen kontinuierlich ändern. Durch Beobachtung des Instrumentes 28 kann der Punkt der minimalen Walzkraftänderung bestimmt werden. An diesem Punkt wird der Schalter 77 geschlossen, um das differentielle Peldsteuerungs-System zu aktivieren. Die Verwendung eines aufzeichnenden Instrumentes erleichter⁴· diesen Vorgang, indem es eine Kurve für die Amplitude der Walzkraft erzeugt, die der in Fig. 2 gezeigten Kurve ähnlich ist. Nachdem der Schalter 77 geschlossen ist, bewirkt das Antriebssystem automatisch, daß der Synchronismus der Stützwalzen in der gewünschten relativen Winkelrelation in folgender Weise aufrechterhalten wird.

In Verbindung mit Fig. 4 sei für eine weitere Erläuterung angenommen, daß die obere Stützwalze 18 einen erhöhten Punkt H aufweist, dessen augenblickliche Winkelstellung bezüglich eines festen Punktes in einem Winkel θ₁ liegt, und daß die untere Stützwalze 19 einen niedrigen Punkt L in einem Winkel θ₂ aufweist, wie es in der Zeichnung dargestellt ist. Wenn die Winkel Θ, und θ« und die Drehzahlen der Stützwalzen gleich sind, erreichen die hohen und niedrigen Punkte H und L die Berührungspunkte mit den Arbeitswalzen zur gleichen Zeit. Dies ist dann die gewünschte Winkelrelation zwischen den Stützwalzen für eine minimale Walzkraftänderung infolge von Exzentrizität der Walzen, wie es in Verbindung mit Fig. 2 erläutert wurde.

Während des Betriebes des Walzwerkes wird diese gewünschte Winkelrelation versuchen, sich infolge unterschiedlicher Durchmesser der Stützwalzen oder eines unterschiedlichen Rutschens zwischen den Arbeitswalzen und dem gewalzten Band 13 oder einer Kombination dieser zwei Effekte zu verändern. Beispielsweise sei angenommen,

.18 vor der Stützwalze , daß sich die Stützwalze /19 bewegt, so daß der Winkel Q₁ größer ist als Q^. Der Rotor 62 des Differential-drehreglers und der

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Potentiometer-Schleifer 67 drehen sich dann im Uhrzeigersinn um einen Betrag, der gleich Θ, - 9g ist. Der Potentiometerschleifer 67 wird aus der Nullstellung herausbewegt und es fließt ein Strom durch die Schaltung 72 und die Wicklungen 44 und 47 der Feldstromregler, um einen Steuerfluß in Richtung der Pfeile zu erzeugen. Für den Regler 36 ist dies in einer Richtung, in der der durch die Feldstrom-Steuerwicklung 43 erzeugte Fluß unterstützt wird, so daß /air ¹¹Fe¹IdSt rom und die Rück-EMK des Antriebs motors 14 vergrößert wird. Dies verkleinert den Motorstrom und das Aus gangs drehmoment. Andererseits ist im Regler 37 der durch die Spule 47 erzeugte Fluß entgegengesetzt zu dem Fluß, der durch die Drehsahl-Steuerwicklung 46 erzeugt wird, so daß dadurch der Feldstrom und die Rück-EMK des Antriebsmotors 15 verkleinert wird. Dies vergrößert den Motorstrom und das Ausgangs drehmoment. Infolgedessen ändert sich das Motordrehmoment in entgegengesetzten Richtungen, wodurch ein grösseres Rutschen zwischen der Arbeitswalze 11 und dem Band 13 auftritt, als das Rutschen zwischen der Arbeitswalze 10 und dem Band 13. Dies führt dazu, daß die Stützwalze 19 schneller rotiert als die Stützwalze l8, bis die Winkel θ^ und 6g wieder gleich sind.

An diesem Punkt hat sich der Rotor 62 des Diffenentialdrehreglers wieder in seine Ausgangsstellung zurückgedreht, um die Ausgangsgröße des Potentiometers 65 zu Null zu machen. Falls die Stützwalze 19 dazu neigt, sie vor der Walze 18 zu bewegen, wird der Winkel θ~ größer als Θ.. Diese umgekehrte Wirkung tritt in Abhängigkeit von einer Bewegung des Rotors 62 im Gegenuhrzeigersinn auf.

Es wird deutlich, daß die Integrierwirkung des Verstärkers 71 das

Regelsystem stabilisiert, d.h. das Potentiometer wird sich bei einem in der einen oder anderen Richtung durch die Schaltung 72

fließenden Strom in der Nullstellung befinden. Dies wird durch die

Kombinierung der proportionierenden Wirkung des Potentiometers 65 mit der integrierenden Wirkung des Verstärkers 71 erreicht.

Ee sei darauf hingewiesen, daß die Regelprinzipien der- vorliegenden Erfindung auf andere Arten von Motorrege!systemen angewendet werden können, ohne von den Lehren der Erfindung ajbsiweiehen« Beispielsweise können die relativen Aus gangs drehmoment^ der Mki?i<sbiL" motoren 14 und 15 durch eine differentielle Einstellung ihrer-

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Ankerspannungen gesteuert werden, anstatt durch die Feldströme, und es können auch dreh ζ ah Ire ge Ib are Wechselstrommotoren verwendet werden. Dies ist für den Fachmann ohne weiteres klar. Ferner können andere Arten bekannter Winkelvergleichssysteme, sowohl analoge als auch digitale, anstelle des dargestellten Drehreglersystems verwendet werden, um die Drehmoment differen ζ der Antriebsmotoren . zu regeln.

Das er fin dungs ge mäße Motorantriebs- und Regelsystem ist anhand eines Walzwerkes beschrieben worden, in dem die Stützwalzen durch die Arbeitswalzen für eine Drehung angetrieben werden. Die Erfindung ist aber selbstverständlich auch auf ein Walzwerk anwendbar, in dem die Stützwalzen direkt durch die Antriebsmotoren und die Arbeitswalzen durch die Stützwalzen angetrieben werden.

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Claims

Patentansprüche

Antriebssystem für ein Walzwerk, das ein Paar miteinander in Eingriff stehender Arbeitswal zsn, die eine Berührungsfläche bilden, durch die ein zu walkendes Band hindurchläuft und ein Paar Stützwalzen umfaßt, von denen je'de Stützwalze an ihrer zugehörigen Arbeitswalze auf der der Berührungsfläche gegenüberliegenden Seite angreift und mit der Arbeitswalze drehend angetrieben ist, gekennzei chnet durch

a) ein Paar Motoren (I¹1,15) zum Antrieb der Arbeits- und Stützwalzen (10,11; 13,19), wobei jeder Motor (1*1,15) für den Antrieb seiner zugehörigen Arbeits- und Stützwalzen getrennt verbunden ist,

b) eine Regelung (65,71) zur different!eilen Einstellung der Drehmomente, die den Arbeitswalzen (10,11) durch die Antriebsmotoren (I¹JjIS) zugeführt sind,

c) eine Vergleichseinrichtung (50,51,52), die derart angeordnet ist, daß die augenblicklichen Winkelstellungen der Stützwalzen (18,19) kontinuierlich vergleichbar und ein Ausgangssignal erzeugbar ist, das gemäß der Abweichung der relativen Winkelstellungen der Stützwalzen (l8₃19) von einer vorbestimmten Stellung variabel ist, und

d) Koppelmittel (7¹I), die die Regelung (65,71) gemäß dem Ausgangssignal von der Vergleichseinrichtung (50,51,52) aktivieren, so daß die relativen Größen der den Arbeitswalzen zugeführten Drehmomente so einstellbar sind, daß zwischen den Arbeitswalzen (10,11) an der Berührungsfläche (13) differentielles Rutschen auftritt, durch das die Stützwalzen (18,19) während des Walzwerkbetriebes in der vorbestimmten relativen Winkelstellung gehalten sind.

Antriebssystem nach Anspruch 1,dadurch gekennzeichnet, daß die Motoren (14,15) Feldwicklungen (3^,35) aufweisen, die mit einem einstellbaren Strom gespeist sind, und die Regelung Mittel (65) zur differentiellen Einstellung der den Antriebsmotoren (14,15) zugeführten Feldströme umfaßt,

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3. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Schalter (77) zur Abschaltung der Regelung (65,71) vorgesehen sind, bis die Stützwalzen (18,19) während ihrer Rotation durch die Antriebsmotoren (1*1,15) die vorbestimmte relative Winkelstellung einnehmen.

4. Antriebssystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Antriebsmotor (14,15) einen getrennten Feldstromregler (36,37) aufweist und die Regelung Mittel (72) zur differentiellen Einstellung der Ausgangsgröße der Pe Ids t romregier (36,37) umfaßt.

5. Antriebssystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur differentiellen Einstellung der Ausgangsgröße der Feldstromregler (36,37) eine Schaltung (72) umfassen, die vom Ausgang eines Integrierverstärkers (71) gespeist ist, der von der Vergleichs einrichtung (50,51,52) gesteuert ist.

6. Antriebssystem nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet , daß Mittel (65) zur Speisung des Integrierverstärkers (71) mit einem Eingangssignal vorgesehen sind,dessen Größe und Polarität gemäß der Richtung und Größe des Ausgangssignales von der Vergleichs einrichtung (50,51,52) veränderbar sind.

7. Antriebssystem nach einem oder mehreren der Ansprüche 1-6, dadurch gekennzeichnet, daß die Vergleichseinrichtung ein Drehreglersystem (Elektrische Welle) ist, das einen Differentialdrehregler (52) mit Stator- und Rotorwicklungen (63,64) umfaßt, die von mit den Stützwalzen (18,19) gekoppelten Drehregler-Generatoren erregt sind, wobei die mechanische Auslenkung des Rotors (62) des Differentialdrehreglers (52) das Ausgangssignal bildet.

8. Antriebssystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeich net, daß zwischen dem mechanischen Ausgang des

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Differentialdrehreglers (52) und der Regelung (65,71) eine Kupplung (7¹O eingefügt ist.

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