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Gleichlaufeinrichtung für den Mehrmotorenantrieb einer kontinuierlichen
Walzenstraße od. dgl. Mit den Bestrebungen, in der Walzwerks-, Papier-und Kunststoff-Industrie
höhere Produktionszahlen, bessere Materialqualitäten und Einsparungen an Personal
zu erreichen, ergibt sich die Tendenz, kontinuierlich arbeitende Anlagen, die Mehrmotorenantriebe
erfordern, zu erstellen. Beispielsweise erfolgt jetzt die Herstellung von Halbzeug
für Profilmaterial und von Draht, Feinstahl, Band sowie Streifen für die spätere
Herstellung von Rohren im allgemeinen in kontinuierlichen mehrgerüstigen Walzwerken.
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Beim Gruppenantrieb der Gerüste wird der Gleichlauf erzwungen durch
die Getriebeauslegung, die Kalibrierung, d. h. durch die jeweiligen Walzendurchmesser
und die Anstellwerte, d. h. den Walzdruck. Hier sind also betriebsmäßige Korrekturen,
die unzulässige Züge zwischen den Gerüsten vermeiden sollen, nur über die Walzenanstellung
möglich. Da jedoch die Abmessungen des Endproduktes vorgeschrieben sind und konstant
bleiben sollen, müssen im allgemeinen mehrere Anstellungen, und zwar im bestimmten
Verhältnis zueinander, nachgestellt werden.
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Beim Einzelantrieb der Gerüste, d. h. beim eigentlichen Mehrmotorenantrieb
hat man bereits betriebsmäßige Drehzahlkorrekturen durch Schlingenbildung des Materials
zwischen den Gerüsten ermöglicht. Besonders günstige Lösungen ergaben sich durch
den Einsatz von Schlingenreglern.
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Die letztgenannte Möglichkeit eignet sich jedoch nicht beispielsweise
für Vorstraßen, bei denen die Materialstärke eine Schlingenbildung nicht zuläßt
und bei denen die einzelnen Gerüste weitgehend starr durch das Walzgut gekoppelt
sind. Man war daher bisher darauf angewiesen, die erforderlichen Drehzahlen der
Antriebe rechnerisch zu ermitteln. Da das Rechenergebnis vom verwendeten Schema,
von den Toleranzen der Anlage, von Temperatur, Materialeigenschaften, vom jeweiligen
Materialquerschnitt usf. abhängt, waren gewisse Abweichungen der eingestellten Drehzahlverhältnisse
im Vergleich mit den Verhältnissen für den erstrebten idealen Gleichlauf der Gerüste
unvermeidlich. So konnten sich im-Walzbetrieb zwischen den Gerüsten unerwünschte
Züge ergeben, die an dem glühenden Material Querschnittsverformungen, insbesondere
Einschnürungen zur Folge hatten. Diese Veränderungen konnten meist in den Fertigstraßen
nicht mehr voll ausgeglichen werden und führten zu erhöhten Maßtoleranzen der Endprodukte.
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Weiterhin ist bekannt, zur Regelung des Antriebes eines Walzengerüstes,
das einem anderen Walzengerüst so vorgelagert ist, daß das Walzgut in das zweite
Gerüst eintritt, bevor es das erste Gerüst verlassen hat, den Antrieb zunächst auf
gleiche Geschwindigkeit wie das zweite Gerüst zu regeln. Von einem Zeitpunkt nach
dem Einlaufen des Walzgutes in das erste, aber knapp vor dem Einlaufen in das zweite
Walzgerüst ab wird der Ankerstrom bzw. das Drehmoment bzw. die Leistung konstant
gehalten. Hierdurch werden in der Drehzahl sehr weiche Antriebe geschaffen, so daß
sich insbesondere bei mehrgerüstigen Straßen übergangsvorgänge beim Anstechen auf
sämtliche Gerüste auch bei ständig wiederkehrendem gleichem Programm übertragen.
Dieser Umstand macht sich besonders beim mehradrigen Walzen störend bemerkbar. Die
langandauernde Stromregelung kann der Gegebenheit der kontinuierlichen Straßen,
gleiche Materialmengen in gleichen Zeiteinheiten durchzusetzen, kaum gerecht werden.
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In einer anderen bekannten Gleichaufeinrichtung eines Mehrmotorenantriebes
sind in die Ankerstromkreise der Teilmotoren Transformatoren eingeschaltet. Deren
Sekundärwicklungen erteilen den Feldwicklungen der jeweils im Arbeitsgang nachfolgenden
Motoren eine zusätzliche vorübergehende Stoßerregung. Hierdurch soll der jeweils
noch unbelastete Teilmotor eine kurzzeitige Drehzahlherabsteuerung erfahren, die
dem infolge der anschließenden Belastung entstehenden Drehzahlabfall entspricht.
Nachteilig ist, daß unrichtige Einstellungen der Leerlaufdrehzahlen der Teilmotoren
mit diesen Maßnahmen nicht korrigiert werden und die Einstellfehler erhalten bleiben.
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Die vorliegende Erfindung soll die geschilderten Mängel beseitigen
bzw. mindern. Sie betrifft eine
Gleichlaufeinrichtung für den Mehrmotorenantrieb
einer kontinuierlichen Walzenstraße od. dgl., bei dem das zu verformende Material
zwischen Einzelantrieben fest zugeordnete Drehzahlverhältnisse bedingt, die einstellbar
und belastungsabhängig anpaßbar sind. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet,
daß eine Änderung der Leistungsaufnahme des vor einem Folgeantrieb liegenden, bereits
Material führenden Einzelantrieben nur während oder unmittelbar nach der Übernahme
des Materials durch den Folgeantrieb über eine selbsttätige Steuerung als Korrekturmaß
für den statischen Einstellwert des relativen Drehzahlverhälnisses zwischen den
Einzelantrieben benutzt wird und daß dieses Korrekturmaß mindestens bis zu einer
späteren Korrektur wirksam bleibt.
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Zur Verwirklichung des vorstehenden Vorschlages ergeben sich zunächst
zwei prinzipielle Möglichkeiten. Einmal könnten nach erfolgtem Anstich in ein Folgegerüst
die Drehzahlsollwerte der bereits durch den Walzvorgang beanspruchten Einzelantriebe
verändert werden. Man könnte beispielsweise bei aus Wechselspannungen erzeugten
Drehzahlsollwerten hintereinandergestaffelte Abgänge vorsehen, die mit Differentialtransformatoren
zur Veränderung der Spannungsamplitude von einem, zwei, drei usw. Drehzahlsollwerten
bestimmt sind. In dem vorliegenden Fall wurde jedoch die andere Möglichkeit für
zweckmäßiger gehalten, bei der lediglich der Drehzahlsollwert des Folgeantriebes,
d. h. des Antriebes, der gerade durch den Walzvorgang belastet wurde, verändert
wird. Zweckmäßig wird dabei als Maß für die aufgenommene Leistung des jeweiligen
Einzelantriebes der Ankerstrom benutzt. Die praktische Durchführung der Steuerung
wird dann so erfolgen, daß den Einzelantrieben Speicher zugeordnet sind, die jeweils
den Ankerstrommeßwert des vor dem Folgeantrieb liegenden, bereits Material führenden
Einzelantriebes vor der Übernahme des Materials durch den Folgeantrieb aufnehmen.
Dabei wird nach erfolgter Materialübernahme durch den Folgeantrieb der Ankerstrom
des davorliegenden, Material führenden Einzelantriebes durch Verstellung des Drehzahlsollwertes
des Folgeantriebes auf den gespeicherten Wert zurückgeführt.
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Die weitere Erläuterung der Erfindung erfolgt an Hand der Zeichnung.
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In F i g. 1 ist prinzipmäßig eine viergerüstige Straße mit den Walzgerüsten
1, 2, 3 und 4 dargestellt. Während des Walzprozesses sind normalerweise
die Walzendrehzahlen durch das Walzgut 5 bestimmt bzw. sogar starr gegeben.
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Zur Verwirklichung des Erfindungsvorschlages sind unter anderem an
den Folgegerüsten 2, 3 und 4
Anstoßschalter 6 bis 11, beispielsweise
lichtelektrischer Art, vorgesehen. Sobald die Spitze des Walzgutes 5 den Anstoßschalter
6 passiert, wird der Ankerstrom des Antriebsmotors des Gerüstes 1 gemessen und gespeichert.
Ein besonders einfacher Aufbau für den Speicher ergibt sich durch Impulszählverfahren.-Der
erfaßte Zahlenwert stellt dann gleichzeitig einen Speicherwert dar. Hat die Walzgutspitze
das Gerüst 2 passiert, so kann entweder die Drehzahl der Walzen des Gerüstes 2 zu
niedrig sein, so daß das Gerüst 1 schiebt, d. h. einen höheren Ankerstrom seines
Antriebes bedingt. Umgekehrt kann auch die eingestellte Drehzahl des Antriebes des
Gerüstes 2 zu hoch gewesen sein, so daß das Gerüst 2 ziehend auf das Gerüst 1 wirkt
und dessen Antrieb entlastet. In beiden Fällen wird bei Passieren des Anstoßschalters
7 eine Nachlaufeinrichtung ausgelöst, die durch Verstellung der Drehzahl des Gerüstes
2 den Ankerstrom des Antriebes des Gerüstes 1 auf den vorherigen Wert zurückführt.
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Ähnlich ist der Vorgang, wenn die Walzgutspitze zum Gerüst 3 kommt.
Beim Passieren des Anstoßschalters 8 wird der Ankerstrom des Antriebes von
2 gemessen und gespeichert. Der Anstoßschalter 9 bewirkt dann die Verstellung
der Drehzahl des Antriebes von 3, bis der Ankerstrom des Antriebes von 2 den Wert
hat, den er beim Passieren des Anstoßschalters 8 hatte. Entsprechend erfolgt für
das Gerüst 4 die Messung und Speicherung des Ankerstromes des Antriebes von
3 beim Passieren des Anstoßschalters 10. Der Anstoßschalter 11 leitet dann die Drehzahlverstellung
von 4 ein, um den Ankerstrom des Antriebes von 3 auf den vorherigen Wert
zurückzubringen. Die Abstände der beiden zu jeder Seite eines Gerüstes angeordneten
Anstoßschalter sind dabei zweckmäßig so zu wählen, daß in den Meßaugenblicken die
mit dem Anstich verbundenen Einschwingvorgänge abgeklungen sind.
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F i g. 2 zeigt weitere Einzelheiten für die Ausbildung der Steuerung.
Es ist bespielsweise angenommen, daß die gesamte Straße durch Veränderung der über
die Sammelschienen 33 und 34 eingespeisten Spannung in der Walzgeschwindigkeit
varriert werden kann, insbesondere mit Rücksicht auf das Walzprogramm sowie zum
Zwecke des Anfahrens und Stillsetzens. An die beiden Sammelschienen sind die Motorenanker
31 und 32 angeschlossen. Um nun unterschiedliche Geschwindigkeitsverhältnisse an
den Gerüsten 1 und 2 ermöglichen zu können, d. h. um das relative Drehzahlverhältnis
zwischen den Motorenankern 31 und 32 festzulegen, werden die Nebenschlußfelder
35 und 36 aus einstellbaren Spannungserzeugern 37 und 38 gespeist. Die Drehzahleinstellung
ist so vorgenommen, daß nach erfolgter Kopplung der beiden Gerüste durch das Walzgut
5 ein Zug zwischen den Gerüsten weitgehend vermieden wird. Es sei noch bemerkt,
daß die Drehzahl der Einzelantriebe in an sich bekannter Weise durch sogenannte
Einzelregelung, d. h. durch Vergleich eines Sollwertes mit der Spannung einer mit
dem jeweiligen Einzelantrieb gekuppelten Tachometermaschine, konstant gehalten wird.
Dann ist die Veränderung der Drehzahlverhältnisse durch Verstellung des jeweiligen
Drehzahlsollwertes für den entsprechenden Einzelantrieb besonders übersichtlich.
Eine Verstellung im Istwertkreis ist jedoch gleichfalls möglich und ebenso eine
rein steuerungsmäßige Vorgabe der Drehzahl, bei der kein geschlossener Drehzahlregelkreis
gebildet wird.
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Um die erforderliche Korrektur des Drehzahlverhältnisses zwischen
den Einzelantrieben vornehmen zu können,-Wird im Zeitpunkt des Passierens des Anstoßschalters
6 mittels einer geeigneten Meßeinrichtung 39 der Ankerstrom des Motorenankers 31
erfaßt. In diesem Zeitpunkt schaltet über geeignete Zwischenrelais 6' der Kontakt
6" den Ankerstromwert kurzzeitig auf die Speichereinrichtung 40. Hat dann die Walzgutspitze
das Gerüst 2 passiert, so schaltet der Anstoßschalter 7 über geeignete Zwischenrelais
7' mittels des Kontaktes 7" den nunmehr vorhandenen Ankerstrommeßwert am Motorenanker
31 auf die Vergleichseinrichtung 42. Letztere bewirkt über die
Einrichtung
38 die Verstellung der Erregung des Antriebsmotors 32, und zwar derart, daß
am Stromwandler 39 wieder der in der Einrichtung 40 gespeicherte Meßwert auftritt.
Die Vergleichseinrichtung 42 kann einen an sich bekannten Nachlaufregler, beispielsweise
mit Verstellmotor, enthalten, dessen Verstellung beendet wird, wenn der Vergleich
eine Differenz von praktisch Null ergibt. Dann kann gleichzeitig der Schalter 7"
geöffnet werden. Anschließend ist wieder lediglich die Drehzahl-, d. h. Gleichlaufregelung,
wirksam.
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Um weitere Verstelhnöglichkeiten zu erhalten und um die für das Endprodukt
günstigste Toleranz zu erreichen, kann eine bewußte Verfälschung des Abgleichs der
Stromaufnahmen vorgenommen werden. So kann ein gewisses Schieben des Gerüstes
1 zweckmäßig sein, so daß ein Zug mit Sicherheit vermieden wird. Umgekehrt
kann aber auch gerade bei schwächerem Material eine Verstimmung derart vorgenommen
werden, daß ein leichter Zug auftritt. Dies kann durch einen Unempfindlichkeitsbereich
der Nachlaufregelung in der Einrichtung 42 erreicht werden. Der gleiche Effekt
kann durch eine Zusatzspannung, die beispielsweise über das Stellglied
41 in den Vergleichskreis eingekoppelt wird, erreicht werden. Ferner können
an sich bekannte Maßnahmen, um den Drehzahlabfall an dem jeweiligen Gerüst beim
Anstich zu kompensieren, die vielfach als »Störgrößenaufschaltung« bezeichnet werden,
bei dem Gegenstand der vorliegenden Erfindung ohne weiteres eingesetzt werden. Wesentlich
ist nur, daß insbesondere die Erfassung und Speicherung der Ankerstromwerte zu Zeitpunkten
erfolgt, in denen die mit dem Anstich verbundenen Übergangs- bzw. Einschwingvorgänge
beendet sind.
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Die vorstehend beschriebenen Vorschläge sind nicht auf stahlverarbeitende
mehrgerüstige Walzwerksanlagen beschränkt. Vielmehr gelten sie sinngemäß bei der
Lösung entsprechender Probleme der Kunststoff- und Papierindustrie.