DE3117398C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Regelanordnung für eine Durch­ biegungseinstellwalze.

In der früheren deutschen Patentanmeldung mit der DE-OS 30 26 865 ist bereits eine solche Anordnung vorgeschlagen worden.

Bei der in dieser Druckschrift beschriebenen Anordnung ist der Walzenkörper ein Hohlzylinder, in dessen Innerem das Joch angeordnet ist, und als Gegenelement dienen weitere Vollwalzen eines Kalanders. Die vorliegende Erfindung ist allerdings nicht auf derartige Anordnungen beschränkt. Das Joch kann außerhalb des Walzenkörpers angeordnet sein, der seinerseits als Voll- oder Hohlzylinder ausgebildet ist; es können mehrere Joche in entsprechenden Radialebenen vorgesehen sein, jeweils zur Abstützung von Stützelementen; die Gegenwalzen können in einer oder mehreren Ebenen liegen; als Gegenelement können Bänder oder auch eine stationäre oder bewegliche Ebene mit plasti­ schen oder elastischen Eigenschaften vorgesehen sein usw. In allen diesen hier nur als Beispiel genannten Fällen ist die vorliegende Erfindung mit Vorteil verwendbar.

Bei der vorgeschlagenen Anordnung sind verschiedene Möglich­ keiten vorgesehen, wie die Stellsignale den einzelnen Stütz­ elementen bzw. deren Steuerungen zuzuführen sein können. So ist zum Beispiel erläutert, daß nur ein Teil der randnahen Stützelemente von dem Signal des jeweils nächstgelegenen Positionsfühlers aus gesteuert wird, während die Stützele­ mente in der Mittenzone der Durchbiegungseinstellwalze ent­ sprechend den Arbeitsbedingungen des Kalanders beeinflußt werden.

Im Betrieb einer Kalanderanordnung mit einer solchen Durchbiegungseinstellwalze sind jedoch weitere Einflußfaktoren von Bedeutung, wie nachstehend erläutert wird:

Wenn, wie in diesem Beispiel, die Durchbiegungseinstell­ walze unterhalb einer oder mehrerer zusammenwirkender Gegen­ walzen angeordnet ist, die ihrerseits in der Kalanderstuhlung in vertikalbeweglichen Lagern aufgenommen sind, so muß der Walzenmantel der Durchbiegungseinstellwalze zunächst die schwerkraftbedingte Last aufnehmen. Je nach Bauart kann dies bereits eine ungleichförmige Verteilung der Stützkraft der einzelnen Stützelemente bedingen. Ferner muß die Stützkraft der Stützelemente entsprechend der gewünschten Grundlast oder mittleren Linienkraft im Walzenspalt eingestellt werden können. Darüber hinaus ist es wünschenswert, daß der Maschinenführer die Preßkraft lokal korrigieren kann, da eventuell von Vor­ maschinen verursachte Ungleichförmigkeiten des Materials auszugleichen sind, das auf dem Kalander bearbeitet wird. Und schließlich besteht noch die Möglichkeit, daß aufgrund ungleicher Reibungsverhältnisse die von den Positionsfühlern erfaßte Lage des Walzenmantels auf der einen Seite des Mantels nicht übereinstimmt mit der auf der anderen Seite, was ebenfalls über die Stützelemente auszugleichen ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Anordnung mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Merk­ malen derart auszubilden, daß eine etwaige ungleiche Verteilung der Stütz­ kräfte ausgeregelt werden kann, gleichwohl aber nur ein einziges Stellglied für jedes Stützelement oder sogar für mehrere Stützelemente gebildet zu werden braucht.

Die gemäß der Erfindung zur Lösung dieser Aufgabe vor­ gesehene Ausbildung der Gesamtanordnung ist im Patentanspruch 1 definiert; die Unteransprüche definieren bevorzugte Weiter­ bildungen der Erfindung.

Man erkennt, daß zunächst die beiden von den Positionsfühlern gelieferten Signale als Eingänge getrenn­ ten, aber mit (im allgemeinen) gleichem Sollwert beauf­ schlagten Reglern zugeführt werden, wobei im Normalfall bei einer Änderung des Sollwertes, ausgehend vom einge­ regelten Betriebszustand, beide Positionssignale gleiche Größe besitzen werden. Da nun aber beide Regler getrennt voneinander arbeiten, kann eine unterschiedliche Differenz Sollwert-Istwert an den beiden Seiten des Walzenmantels auftreten. Diese Situation ist für den Kalanderbetrieb höchst nachteilig, so daß sie anders behandelt werden muß als der normale Regelvorgang. Während der letztere mit einer hinreichend langen Zeitkonstante ablaufen soll, um trotz der hohen Trägheit des Systems Regelschwingungen nicht ent­ stehen zu lassen, wird erfindungsgemäß im Falle einer derartigen "un­ gleichen" Regelung an beiden Seiten des Walzenmantels die Zeitkonstante geschaltet.

Da die erwähnte ungleichförmige Niveauverstellung des Walzenmantels auf eine Störung in der mechanischen Ausrüstung deutet, wird das entsprechende Signal vor­ teilhafterweise als Warn- oder Alarmsignal kenntlich ge­ macht.

Es ist anzumerken, daß aus der Firmendruckschrift Siemens "Regelsystem Teleperm 300", Betriebsanleitung MP 5 A28/1d, August 1973 bereits Regler bekannt sind, die in ihrem Re­ gelverhalten in Abhängigkeit von der auszuregelnden Diffe­ renz umschaltbar sind, und zwar dort zwischen PI- und P- Verhalten. Auch ist dort schon vorgesehen, daß bei über­ schreiten vorgegebener Grenzwerte eine Anzeige erfolgt.

Die Zeichnung stellt als Beispiel weitgehend schematisiert eine Kalanderanordnung mit Durchbiegungseinstell­ walze sowie in Blockform die zugehörige Regelanordnung dar.

Auf einem Joch 1 stützt sich der Mantel 2 einer Durch­ biegungseinstellwalze mittels Kraftquellen oder Stützelementen 3 ab; im Ausführungsbeispiel handelt es sich um hydrostatische Stützlager, deren Stützkraft mittels Druckeinstellventilen 4 individuell steuerbar ist. Die Versorgung mit einem Druckme­ dium konstanten hohen Drucks erfolgt über die Zuleitung 8.

Die IST-Position des Walzenmantels 2 gegenüber einer Referenzstelle, im Beispiel dem Joch 1, wird an beiden Enden der Walze mittels Positionsfühlern 5 erfaßt, die Positionssignale F 1 bzw. F 2 beispielsweise in Form einer elektrischen Spannung erzeugen; diese Signale werden über Leitungen 7 zu der noch zu beschreibenden Regelanordnung übertragen. Im Ausführungsbei­ spiel wird die Positionsmessung direkt am Walzenmantel vor­ genommen; dies ist natürlich nicht zwingend. Ferner ist an­ zumerken, daß hier der Begriff "Walzenmantel" als körper­ licher Gegenstand, also als Hohlzylinder dargestellt und bezeichnet ist; im Falle eines Vollzylinders als Durchbiegungs­ einstellwalze wäre dieser Begriff geometrisch zu verstehen als die Mantelfläche dieses Zylinders.

In der Stuhlung 10 der Kalanderanordnung ist eine Gegen­ walze 11 gelagert, über der sich noch mindestens eine weitere Walze 12 befinden kann. Die Lagerzapfen 11′ der Gegenwalze (und der weiteren über ihr angeordneten Walzen des Kalan­ ders) sind in Lagerblöcken 13 aufgenommen, die vertikalbe­ weglich in der Stuhlung 10 geführt sind.

Den als Steuerventile dienenden Druckeinstellven­ tilen 4 werden auf Leitungen 6 die Stellsignale zugeführt. Als Beispiel ist hier dargestellt, daß von den acht Stütz­ elementen 3 die beiden äußersten je eine "Zone" Z 1 bzw. Z 5 bilden, die beiden nächstinneren ebenfalls je eine "Zone" Z 2 bzw. Z 4, und die vier inneren gemeinsam eine Mittelzone Z 3; das heißt, jede dieser Zonen ist indivi­ duell hinsichtlich ihrer Stützkraft steuerbar.

Die Stellsignale auf den Leitungen 6 werden er­ zeugt wie folgt:

Die IST-Signale F 1, F 2 werden an die IST-Eingänge zugeordneter Regelverstärker R 1 bzw. R 2 gelegt, an deren SOLL-Eingängen der auf Leitung 14 stehende und manuell oder gemäß einem Programm veränderbare Sollwert angelegt ist. Die Regelverstärker R 1, R 2 erzeugen bei einer Abweichung zwischen IST- und SOLL-Wert ein vorzeichenberichtigtes Ausgangssignal auf Leitung 15-1 bzw. 15-2, das zu einem Umsetznetzwerk N 1 bzw. N 2 übertragen wird. Die Netz­ werke setzen das Stellsignal in fünf Summanden um, die je nach der Entfernung der zu verstellenden Zone von dem be­ treffenden Fühler 5 größer oder kleiner sein werden, wobei für die dem betreffenden Fühler nächstgelegenen Zone im allgemeinen ein größerer Summand, die weiter ab gelegenen Zonen entsprechend kleinere Summanden gebildet werden. Diese Größen werden jeweils einem Summierglied SZ 1, SZ 2 . . . SZ 5 zugeführt, wobei jedes Netzwerk N 1, N 2 je einen Sum­ manden an jedes Summierglied liefert. Als dritter Summand kann auf die Summierglieder noch ein Korrektursignal KZ 1 . . . KZ 5 aufgeschaltet werden, mit dem der Maschinenführer durch individuelle Verstellung der einzelnen Zonenpreß­ kräfte Fehler zu korrigieren vermag, welche beispielsweise von Vormaschinen an dem zu kalandrierenden Material ver­ ursacht wurden. Diese Korrektursignale können natürlich auch von Reglern geliefert werden, denen als IST-Wert irgendeine hinter der betreffenden Zone an dem Material gemessene Größe aufgeschaltet ist.

Tritt, ausgehend vom eingeregelten Betrieb, eine Störung auf, melden beide Positionsfühler 5 zunächst die bisherige Position als IST-Wert an die Regler R 1, R 2; das heißt, die Signale F 1, F 2 haben (im wesentlichen) gleichen Absolutwert und gleiches Vorzeichen. Beide Regler R 1, R 2 werden somit gleichsinnig arbeiten, um die Störung auszuregeln. Die Regelzeitkonstante ist dabei hin­ reichend lang bemessen, daß trotz der erheblichen Trägheit des Systems keine Regelschwingungen auftreten.

Es kann aber aufgrund von mechanischen Störungen, etwa in der Führung der Gegenwalze 11 in der Stuhlung, vorkommen, daß die Signale F 1, F 2 unterschiedliche Werte annehmen, das heißt, der Walzenmantel 2 sich "schiefstellt". Dieser Zustand muß schnellstens behoben werden. Deshalb ist ein Komparator 16 vorgesehen, an dessen Eingängen die Signale F 1, F 2 liegen und der auf Leitung 17 ein Ausgangssignal erzeugt, wenn die Bedingung F 1≠F 2 vorliegt. Mit diesem Signal wird am Eingang der Regler R 1, R 2 eingegriffen mit der Folge, daß deren Regelzeit­ konstante erheblich verkürzt wird. Es ist hier nur eine Leitung 17 dargestellt; es versteht sich aber, daß je nachdem, welches Ende des Walzenmantels "nachläuft" - erkennbar durch größeren Absolutwert der Differenz zwischen Sollwert auf Leitung 14 und Positionssignal F 1 oder F 2 -, entweder der Regler R 1 oder der Regler R 2 "schneller" ge­ macht wird.

Es ist für den Maschinenführer nützlich zu wissen, daß eine derartige mechanische Störung überhaupt vorliegt. Deshalb kann das jeweilige Signal "F 2 größer als F 1" bzw. "F 1 größer als F 2" je eine Kontrollampe 18 zum Aufleuchten bringen, die dem betreffenden Positionsfühler 5 zugeordnet ist.

Es ist anzumerken, daß die Positionsfühler nicht unbedingt die Position des Walzenmantels 2 relativ zum Joch 1 erfassen müssen. Es ist auch möglich, daß sie die Position relativ zur Gegenwalze 12 oder zu irgendeinem anderen Bauteil, stationär oder beweglich erfassen können.

Außerdem ist darauf hinzuweisen, daß die Summier­ glieder einen Umsetzer enthalten können, der in Abhängig­ keit von der jeweils gewünschten Preßkraft (Sollwert auf Leitung 14) für jede einzelne Zone die gebildete Summe modifiziert, etwa gemäß einer linearen Kennlinie mit für jede Zone gesondert festgelegter Steigung.

Claims (5)

1. Regelanordnung für eine Durchbiegungseinstellwalze, bei der ein um ein stationäres Joch drehbarer Walzenmantel gegenüber dem Joch mittels Stützelementen abgestützt und verlagerbar ist, mit zwei Positionsfühlern zum Erfassen der IST-Lage der beiden Enden des Walzenmantels und mit zwei Reglern, in denen Stellgrößen zum Ausregeln von SOLLwert-ISTwert-Differenzen gebildet und, entsprechend dem Abstand der Stützelemente von den Meßorten gewichtet, den Stützelementen zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß ein Komparator (16) zum Vergleich der beiden ISTwert-SOLLwert-Differenzen (F 1, F 2) und zum Erzeugen eines Zeitkonstanten-Umschaltsignals (auf Leitung 17) für die Regler (R 1, R 2) bei Ungleichheit der Differenzen (F 1, F 2) vorgesehen ist.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Vorliegen unterschiedlicher SOLLwert-ISTwert-Differenzen die Zeitkonstante eines der beiden Regler verändert wird.

3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Regler bei gleichen SOLLwert-ISTwert-Differenzen relativ hohe Zeitkonstanten aufweisen und bei unterschiedlichen SOLLwert-ISTwert-Differenzen die Zeitkonstante eines Reglers verringert wird.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstanten der Regler zwischen zwei Werten umschaltbar sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Differenz zwischen den beiden SOLLwert-ISTwert-Differenzen als Triggersignal für eine Warneinrichtung verwendet wird.