DE1223448B - Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes fuer den rotierenden Tisch einer Kreissaege - Google Patents

Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes fuer den rotierenden Tisch einer Kreissaege

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DE1223448B
DE1223448B DEB42238A DEB0042238A DE1223448B DE 1223448 B DE1223448 B DE 1223448B DE B42238 A DEB42238 A DE B42238A DE B0042238 A DEB0042238 A DE B0042238A DE 1223448 B DE1223448 B DE 1223448B
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DE
Germany
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speed
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saw
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DEB42238A
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English (en)
Inventor
Dr-Ing Erich Schaufuss
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BBC Brown Boveri France SA
Original Assignee
BBC Brown Boveri France SA
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02PCONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P5/00Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors
    • H02P5/46Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another
    • H02P5/52Arrangements specially adapted for regulating or controlling the speed or torque of two or more electric motors for speed regulation of two or more dynamo-electric motors in relation to one another additionally providing control of relative angular displacement
    • H02P5/56Speed and position comparison between the motors by electrical means

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Description

  • Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes für den rotierenden Tisch einer Kreissäge Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes für den rotierenden Tisch einer Kreissäge, insbesondere zum Teilen von Rohren, bei der zur Herbeiführung der synchronen Bewegung zwischen Säge und Rohr und zur Sicherstellung stets gleichbleibender, einstellbarer Schnittlängen der Sollwert des Drehzahlreglers nach Maßgabe des Rotationswinkels des. Sägetisches fortlaufend verstellt wird.
  • Beim Regeln wird von einem Istwert und einem Sollwert der Regelgröße ausgegangen. Die sich aus dem Vergleich dieser beiden Werte ergebende Regelabweichung wird dazu verwendet, die Regelstrecke in geeigneter Weise durch eine Stellvorrichtung so zu beeinflussen, daß die Regelabweichung auf das erreichbare Minimum reduziert wird. Bei komplizierten Regelstrecken oder bei mehreren miteinander gekoppelten Regelkreisen ist es oft schwierig, die erforderliche Stabilität und Regelgenauigkeit zu erreichen. Solche Schwierigkeiten treten besonders bei solchen, üblicherweise als Folgeregelungen bezeichneten Regelanordnungen auf, bei denen betriebsmäßig die Sollwertvörgabe laufend geändert wird und bei denen die entsprechende Änderung der Regelgröße trotz der möglichen Einwirkung von Störgrößen sehr schnell und genau den Änderungen des So'.lwertes folgen muß.
  • Eine derartige Aufgabenstellung liegt bei der Steuerung des Antriebes eines rotierenden Sägetisches vor. Dort muß während des Schneidvorganges ein vollständiger Synchronismus zwischen der waagerechten Komponente der Umlaufgeschwindigkeit der Säge und dem Walzgut bestehen. Dem Regler des Tischantriebes muß ein Sollwert zugeführt werden, der fortlaufend in einem weiten Bereich verstellt wird. Auf den Regler wirken hierbei wegen der erheblichen Beschleunigungen der nicht ausgewuchteten Massen außerordentliche Störgrößen ein. Eine ähnliche Aufgabenstellung liegt auch bei fliegenden Rohrsägen vor. Der Sägetisch wird hier ständig entsprechend der Geschwindigkeit des aus dem Walzgerüst auslaufenden Rohres hin- und herbewegt. Bei einer bekannten Regelanordnung für eine solche fliegende Säge sind für die Drehzahl des Antriebsmotors und für den Ort des Sägetisches je ein getrennter Regler erforderlich. Als Meßfühler werden Fotozellen verwendet. Es ist weiter bekannt, schwierige Regelaufgaben durch die Verwendung von Modellregelkreisen zu bewältigen. Hier werden die tatsächlich auftretenden RegeIbedingungen simuliert und die so gewonnenen Daten des Regelkreises auf die vorliegende Regelaufgabe übertragen. Die Erfindung löst die vorliegende Aufgabe der Steuerung eines rotierenden Sägetisches dadurch, daß als Antrieb für den Sollwertgeber ein drehzahlgeregelter Hilfsantrieb vorgesehen ist, dessen Drehzahl-Sollwert mit dem Sollwert des Hauptantriebes identisch ist und dessen Istwinkel-Lage mit der Istwinkel-Lage des Hauptantriebes verglichen wird, und daß Abweichungen beider Istwerte voneinander als Korrekturgröße für den Drehzahlregler des Hauptantriebes dienen.
  • Die Erfindung sei an Hand des in der Abbildung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Das Beispiel bezieht sich auf eine Regelung, die bewirken soll, daß der Antriebsmotor für den rotierenden Tisch einer Kreissäge mit einer periodisch um einen Mittelwert schwankenden Winkelgeschwindigkeit (Drehzahl) läuft. Dabei sollen sowohl der Mittelwert der Winkelgeschwindigkeit als auch der Betrag, um den sie periodisch schwankt, sowie der zeitliche Verlauf der Schwankungen so sein, daß der Synchronismus zwischen Sägetisch und dem aus dem Gerüst auslaufenden Rohr gewährleistet ist. Grundbedingung ist ferner, daß die eingestellten Schnittlängen durch die Regelung sehr genau eingehalten werden.
  • Der in seiner Drehzahl geregelte Motor 1 wird aus einem Generator 2 in Leonardschaltung gespeist. Der Antriebsmotor für den Generator 2 ist nicht dargestellt. Die Erregung 3 des Generators ist an die Regeleinrichtung 4 angeschlossen. Mit dem Motor 1 ist ein Tachodynamo 5 als Istwertgeber für die Drehzahl gekuppelt. Bei 6 ist der Tachodynamo an die Regeleinrichtung 4 angeschlossen. Der Sollwertgeber für die Drehzahl besteht aus den veränderbaren Widerständen 21, 22, mit denen von einer bei 23 und 24 anliegenden konstanten Gleichspannung einstellbare Beträge abgegriffen werden. Die als Sollwert dienende Spannung wird dem Regler 4 bei 7 zugeleitet.
  • Außer der beschriebenen Antriebsanlage für den Sägetisch ist noch eine Nachbildung derselben mit einem Regelkreis vorgesehen, der in allen Punkten demjenigen des Hauptantriebes entspricht, mit dem einzigen Unterschied, daß die Motoren und der Generator eine wesentlich geringere Typenleistung von beispielsweise einigen 100 Watt aufweisen. Der Hilfsregelkreis besteht aus dem Motor 11, der aus dem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Generator 12 in Leonardschaltung gespeist wird. Die Erregung 13 dieses Generators wird über eine Regeleinrichtung 14 geregelt. Mit dem Motor 11 ist ein Tachodynamo 15 als Istwertgeber für die Drehzahl gekuppelt und bei 16 an die Regeleinrichtung 14 angeschlossen, während bei 17 die :als Drehzahlsollwert dienendes an den schon genannten Widerständen 21 und 22 abgegriffene Spannung anliegt.
  • In dem behandelten Beispiel wird der Schleifkontakt des Widerstandes 21 von der Welle des Motors X.1 so gesteuert, daß er jeweils eine Hin- und Herbewegung ausführt, wenn die Motorwelle eine Umdrehung ausgeführt hat. Jeder Winkelstellung des Motors ist somit ein bestimmter Sollwert für die Winkelgeschwindigkeit zugeordnet. Da der Motor 11 keinen Belastungsschwankungen und voraussetzungsgemäß somit auch keinen sonstigen Störbeeinflussungen ausgesetzt ist, so folgt seine Winkelgeschwindigkeit den Änderungen des Sollwertes mit großer Genauigkeit. Dadurch ist auch jeder Winkelstellung des Motors 11 mit großer Genauigkeit eine bestimmte tatsächliche Winkelgeschwindigkeit zugeordnet. Die Amplitude der Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit kann . durch Änderung des Hubes des Sollwertverstellers 21 beliebig eingestellt werden. Ebenso kann der zeitliche Verlauf der Schwankungen innerhalb einer jeden Periode durch entsprechende Stufung des Widerstandes 21 bzw. durch die Wahl der funktionellen Abhängigkeit der Stellung des Gleitkontaktes am Widerstand 21 von der jeweiligen Winkelstellung des Motors, beispielsweise mit Hilfe einer Kurvenscheibe, festgelegt werden.
  • Natürlich kann, wie es praktisch im allgemeinen zweckmäßig sein wird, etwa durch die Einschaltung eines übersetzungsgetriebes auch erreicht werden, däß eine Periode der Drehzahlschwankungen nicht einer einzigen, sondern einer beliebigen anderen Zahl von Umdrehungen _- des Motors entspricht; in jedem Fall aber in einem-festen Verhältnis zu der Zahl der Umdrehungen des Motors steht.
  • Die Vorrichtung zur Veränderung des Sollwertes für die Winkelgeschwindigkeit kann auch anders gestaltet sein. Bei' Verwendung eines mechanischen Reglers, dessen. Sollwert etwa durch die Spannung einer Feder gegeben ist, kann beispielsweise mit Hilfe entsprechender mechanischer Vorrichtungen die Federspannung laufend geändert werden. Der Mittelwert der Winkelgeschwindigkeit des Motors 11 und damit die Periodendauer der Schwankungen derselben ist durch - den Mittelwert des vorgegebenen Sollwertes bestimmt. In dem behandelten Beispiel wird dieser durch das Potentiometer 22 eingestellt.
  • Der in der beschriebenen Weise gebildete Sollwert der Winkelgeschwindigkeit wird nun, wie schon erwähnt, auch dem Regler 4 des Hauptregelkreises bei 7 zugeleitet. Die. Drehzahl des Motors 1 wird sich dadurch grundsätzlich in der gleichen Weise periodisch ändern, wie die Drehzahl des Motors 11. Der Hauptregelkreis kann aber durch Störgrößen beein flußt werden, die z. B. durch Änderungen der Belastung des Motors 1 bedingt sind. Dadurch könrien Unterschiede im zeitlichen Verlauf der Drehzahl-. änderungen beider Maschinen entstehen.
  • Um die dadurch bedingten Regelabweichungen des Hauptregelkreises auf ein Mindestmaß zu reduzieren, werden erfindungsgemäß die jeweiligen Unterschiede der Winkelgeschwindigkeit beider Maschinen zur Bildung einer Korrekturgröße benutzt, die dem Regler 4 zugeleitet wird und diesen im Sinne einer Verminderung der Abweichungen zusätzlich beeinflußt.
  • Zweckmäßig ist es, nicht den Unterschied der Drehzahlen selbst, sondern das Zeitintegral derselben, d. h. die Abweichungen der Winkelstellungen beider Maschinen voneinander, als Korrekturgröße für den Hauptregelkreis zu verwenden. Um dies zu erreichen, sind in dem behandelten Beispiel die Maschinen 1 und 11 je mit einem Drehfeldgeber 10 und 20 gekuppelt. Die Spannungen dieser beispielsweise aus kleinen drehstromerregten, einphasigen Synchrongeneratoren bestehenden Drehfeldgeber werden einem phasenempfindlichen Gleichrichter 9 (Diskriminator) zugeleitet. Solange die Winkelstellung der beiden Maschinen 1 und 11 genau übereinstimmt, liegt am Ausgang des phasenempfindlichen Gleichrichters keine Spannung. Sobald aber die Winkelstellungen der beiden Maschinen voneinander abweichen, entsteht in dem phasenempfindlichen Gleichrichter eine Gleichspannung, deren Polarität davon abhängt, welche der beiden Maschinen der anderen in der Winkelstellung voreilt. Diese Spannung wird bei 8 in den Regler 4 eingeführt und beeinflußt diesen zusätzlich im Sinne einer Beseitigung der Winkelabweichung. Auf diese Weise gelingt es, die Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 sehr genau derjenigen des Motors 11 anzugleichen, d. h. den Einfluß von Störgrößen auf die Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 nahezu vollständig auszuschalten.
  • Ähnliche Anordnungen von Drehfeldgebern sind bereits zur Erzielung eines genauen Gleichlaufes zweier rotierender Wellen angewendet worden, jedoch ist die erfindungsgemäße Anwendung solcher Mittel in Verbindung mit einem Hilfsregelkreis in Gestalt einer verkleinerten Abbildung des Hauptregelkreises zwecks Erzielung eines größen- und zeitmäßig genauen Verlaufes einer Regelung nach einer sich insbesondere schnell ändernden Sollwertvorgabe nicht bekannt.
  • Zur Messung der Drehzahlen können andere bekannte Mittel, wie Fliehkraftpendel, dienen, die ihre Meßwerte mechanisch oder -elektrisch etwa durch Verstellung eines Potentiometers als Sollwertvorgabe verwendbar machen. Zur Ermittlung der Winkelabweichungen können statt der erwähnten Drehfeldgeber beispielsweise stroboskopische Meßeinrichtungen in Verbindung mit einer Abtastung der sich als Lichteffekte darstellenden Meßwerte durch Fotozellen dienen.
  • Der Hauptantrieb und seine Nachbildung können statt durch Steuergeneratoren 2 und 12 in Leonard= schaltung auch durch beliebige andere steuerbare Stromquellen, z. B. Stromrichter, gespeist sein.
  • Soll die Regelung sich über einen sehr großen Drehzahlbereich erstrecken, so kann es zweckmäßig sein, die Drehfeldgeber 10 und 20 oder einen von ihnen mit den betreffenden Maschinen über Getriebe mit verschiedenen, umschaltbaren übersetzungsverhältnissen zu kuppeln.
  • Die beschriebene Anordnung ist imstande, den Tischantrieb einer rotierenden Säge so genau zu steuern, daß auch bei hohen Walzgeschwindigkeiten und kurzen Schnittlängen eine relativ hohe Genauigkeit für die einzelnen Rohrlängen erzielt wird.

Claims (3)

  1. Patentansprüche: werte voneinander als Korrekturgröße für den Drehzahlregler des Hauptantriebes dienen.
  2. 2. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung der Winkelabweichungen Drehfeldgeber in Verbindung mit einem phasenempfindichen Gleichrichter dienen, der die Korrekturgröße für den Regler des Hauptregelkreises als eine positive oder negative Gleichspannung darstellt.
  3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb des Sollwertgebers über ein einstellbares Getriebe erfolgt. 1. Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes für den rotierenden Tisch einer Kreissäge, insbesondere zum Teilen von Rohren, bei der zur Herbeiführung der synchronen Bewegung zwischen Säge und Rohr und zur Sicherstellung stets gleichbleibender, einstellbarer Schnittlängen der Sollwert des Drehzahlreglers nach Maßgabe des Rotationswinkels des Sägetisches fortlaufend verstellt wird, dadurch gekennzeichnet, daß als Antrieb für den Sollwertgeber ein drehzahlgeregelter Hilfsantrieb vorgesehen ist, dessen Drehzahl-Sollwert mit dem Sollwert des Hauptantriebes identisch ist und dessen Istwinkel-Lage mit der Istwinkel-Lage des Hauptantriebes verglichen wird, und daß Abweichungen beider Ist-In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 896 731, 908 996; USA.-Patentschrift Nr. 2 712 414; Buch von Engel, »Mittelbare Regler und Regelanlagen«, 1944, S.193, 194; Buch von S c h ä f e r, » Grundlagen der selbsttätigen Regelung«, 1953, S. 68 und 133 bis 136; Buch von O p p e 1 t, »Kleines Handbuch technischer Regelvorgänge«, 1956, S. 15, 16, 28, 29, 46, 47, 77, 78, 237 bis 239; VDE-Facbberichte 1954, S. V/64; ETZ 1953, S. 33 bis 36; »AEG-Mitteilungen«, 1954, S. 352 bis 359; »Electrical Engineering«, 1954, S. 1029.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3504889A1 (de) * 1984-02-14 1985-08-22 Toshiba Kikai K.K., Tokio/Tokyo Vorrichtung und verfahren zum regeln von synchronantriebseinrichtungen

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE896731C (de) * 1940-07-03 1953-11-16 Carl Schellhase Temperaturregler
DE908996C (de) * 1950-09-04 1954-04-12 Netropolitan Vickers Electrica Verbesserungen an elektrischen Steuersystemen fuer Maschinben, insbesondere fuer dieSteuerung fliegender Scheren fuer Metall, das von Walzgeruesten kommt
US2712414A (en) * 1950-11-18 1955-07-05 Askania Regulator Co Electrical analogue device

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