-
Holzschleiferantrieb Zusatz zu Patent . ... ... (Patentanm. P 15 11
170.3-27 PLA 66/1854) Die Erfindung betrifft einen Holzschleiferantrieb mit einem
Leistungsregler (Stromregler), an dessen Eingang ein einstellbarer Sollwert und
ein der Leistung des Steinantriebes proportionaler Istwert anliegen und von dessen
Ausgangssignal die Vorschubgeschwindigkeit in der Weise abhängig ist, daß das begrenzbare
Ausgangssignal des Leistungsreglers als Pührungsgröße für die Vorschubgeschwindigkeitsregler
der Vorschubantriebe dient, nach Patent . ... ... (Patentanmeldung P 15 1-1 170.3-27).
-
Bei einer derartigen Regelung kann der Leistungssollwert des Steinantriebes
auf den gerade noch zulässigen oberen Grenzwert eingestellt werden. Die Begrenzung
des Leistungsreglerausgangssignales wird dann so vorgenommen, daß sich die technologisch
günstigste Vorschubgeschwindigkeit ergibt. Bei einer solchen Einstellung wird normalerweise
die vom Steinantrieb aufgenommene Leistung kleiner als der zulässige Grenzsollwert
bleiben. Infolgedessen wird der Leistungsregler stets bis zu seiner Ausgangsbegrenzung
aufgesteuert sein; damit entspricht - wie erwähnt -die Pührungsgröße des Vorschubgeschwindigkeitsreglers
der technologisch günstigsten Vorschubgeschwindigkeit. Bei Lastspitzen wird heim
Uberschreiten des Leistungsgrenzsollwertes den Vorschubgeschwindigkeitsreglern ein
niedrigerer Sollwert als der an der Begrenzerschaltung des Leistungsreglers eingestellte
Wert zuge-Leitet. Dadurch gehen die Vorschubgeschwindigkeiten zurück und das den
Steinantrieb speisende Wechselspannungsnetz wird entlastet.
-
Umgekehrt ist es auch möglich, den Leistungesollwert und die Vorschubgeschwindigkeitsbegrenzung
so einzustellen, daß die vom Steinantrieb aufgenommene Leistung auf einen konstanten
Wert geregelt wird.
-
Der Mahlgrad des vom Schleifer gelieferten Produktes, eine Größe,
die im wesentlichen die Feinheit des Mahlgutes angibt, ändert sich mit der Schärfe
des Schleifsteines. Der Schleifer bleibt mehrere Tage bis Wochen in Betrieb, bis
der Stein geschärft wird. Hierbei kann die Änderung des Mahlgrades beträchtlich
sein, vor -allem, wenn die Schleiferleistung oder die Vorschubgeschwindigkeit konstant
bleiben.
-
Das Papier kann nun aber wiederum nur dann optimal hergesrellt werden,
wenn die vom Schleifer gelieferten Produkte einen bestimmten Mahlgrad besitzen.
Zur Konstanthaltung des Mahlgrades ist es bereits bekannt, die Vorschubregeleinrichtung
so zu beeinflussen, daß der Mahlgrad auch bei Änderungen der Steinschärfe annähernd
konstant gehalten wird. Der Mahlgrad M ist dabei durch die Beziehung M = ## definiert,
wobei V die Vorschubgeschwindigkeit, N die LeisXungsaufnahme des Antriebs eines
Steines und Kr ein vorgegebener Exponent ist, welcher zwischen 0,3 und 1,7 liegt
(vgl. DAS 1 222 578).
-
Die Aufgabe der hier vorliegenden Erfindung ist es, in die eingangs
genannte Vorschubregelung eines Holzschleiferantriebes eine Mahlgradregelung einzuführen.
-
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Begrenzung
des Leistungsreglerausgangssignales vom Mahlgrad abhängig ist.
-
Zur Bildung einer Ersatzgröße für den Mahlgrad-Istwert kann in an
sich bekannter Weise eine Rechenschaltung benutzt werden, die den Quotienten aus
der Vorschubgeschwindigkeit und der Leistung des Steinantriebes zur alten Potenz
bildet. Dieser Quotient kann dann in einem die Begrenzung des Leistungsreglers bzw.
die Vorsr'ubgeschwindigkeit steuernden Regler mit einem Mahlgrad-Sollwert verglichen
werden. Als Ergebnis dieses Vergleiches steigt bei konstantem Mahlgrad die Vorschubgeschwindigkeit
mi abnehmender Steinschärfe und steigender Leistungsaufnahme nur langsam, so daß
nahezu eine Regelung auf konstante Vorsohubgc sehwindigkelt vorliegt, bei der am
einzelnen Schleifer die Leistuiigsbegren'zung um Schutz des Antriebs auf einen hohen
Wert gestellt wird1 Diese Leistungsbegrenzung ist zum Schutz der
Zentrale
weniger wirksa. Bei mehreren Schleifern ist es daher zweckmäßiger, den Schutz der
Zentrale entgegen der bisherigen Praxis abhängig von der Gesamtleistungsaufnahme
aller Schleifer durchzuführen. Diese Aufgabe kann z.B. über den Mahlgrad-Sollwert
erfüllt werden. Der Mahlgradsollwert wird dabei kurzzeitig zur Stellgröße einer
Leistungsbegrenzungsregelung für die gesamte Schleiferei. Außerdem wird er zur Stellgröße
einer Leistungsregelung gemacht, die die Gesamtleistungsaufnahme aller Schleifer
auf eines Langzeitmittelwert hält, über den die Gesamtproduktionsnenge der Schleiferei
vorgegeben wird.
-
Steigt also z.B. die Leistung eines oder mehrerer Steinantriebe durch
Abnahme der Steinschärfe, so wird auch die Vorschubgeschwindigkeit durch Verändern
der Begrenzung des oder der Leistungsreg V ler solange erhöht, bis der Ausdruck
# # wieder seinen alten Wert erreicht hat. Überschreitet hierbei die vom Schleifermotor
aufgenommene Leistung den Sollwert seines eigenen Leistungsreglers, so wird die
Drehzahl der zugeordneten Vorschubantriebe entsprechend gesenkt, überschreitet der
Kurzzeitmittelwert der gesamten Schleiferei den vorgegebenen Gesamtmaximalwert,
so wird der Sollwert für den lahlgrad zum Schutz der Zentrale zeitweise herabgesetzt.
Nachdem die Überlastung vorüber ist, geht der Mahlgradsollwert auf den alten Wert
zurück, der von der Regelung des Langzeitmittelsertes vorgeschrieben wird.
-
Es sei hierbei besonders vermerkt, daß die Regelung der Gesamtleistung
aller Schleifer nicht nur über die Begrenzung des Leistungsreglers erreicht werden
kann, sondern daß es im Rahmen der Erfindung genauso nöglich ist, in anderer Weise
in die Vorschubregelung einsugreifen, beispielsweise direkt den Drehzahlsollwert
vorzugeben.
-
Anhand einer Zeichnung sei die Erfindung näher erläutert: Von eines
asynchronen oder synchronen Steinantriebsmotor 1 werden ein oder mehrere Schleifsteine
2 angetrieben. Die zu schleifenden Holsat e 8 werden durch eine Vorschubeinrichtung
3 auf den Schleifstein 2 gedruckt. Im gezeichneten Fall besteht die Vorschubeinrichtung
aue Ketten, die von einem Elektromotor 6 an6etrieben werden. Der Leistungsietwert
1ist des elektrischen
Antriebes 1 (oder gegebenenfalls der Strom)
wird neben einem am Potentiometer 10 abzunehmenden Leistungssollwert N5011 einem
Leistungsregler 11 zugeführt, der an seinem Ausgang die Führungsgröße V9 für die
unterlagerte Vorschubgeschwindigkeitsregelung des Vorschubmotors 6 oder gegebenenfalls
auch für weitere Vorschubantriebe, wie durch den Pfeil 14 angedeutet, liefert.
-
Durch das angedeutete Begrenzungspotentiometer 16 oder durch dle späterhin
erläuterte Mahlgradregelung kann diese Führungsgröße für die Vorschubgeschwindigkeit
in beliebiger Weise begrenzt werden. Die Führungsgröße für die Vorschubgeschwindigkeit
Vs wird mit dem Istwert Vist der Vorschubgeschwindigkeit, welche aus einem mit dem
Motor 6 gekuppelten Tachometerdynamo 19 abgeleitet wird, verglichen und einem Vorschubgeschwindigkeitsregler
12, dessen Ausgangssignal ebenfalls durch eine Begrenzerschaltung 17 steuerbar ist,
zugeführt. Dieser liefert wieder die Führungsgröße i5 für die Stromregelung des
Vorechubmotors 6. Zusammen mit dem Stromistwert ii liegt die Führungsgröße am Eingang
eine Stromreglers 13, der über einen Verstärker und Stellglied 18 den Gleichstrommotor
6 aussteuert. Wie eingangs bereits erwähnt, wird dabei der Leistungssollwert am
Potentiometer 10 auf den zulässigen oberen Leistungsgrenzwert eingestellt. Die Begrenzung
für die Führungsgröße V der Vorschubgeschwindigkeit wird am 5 Potentiometer 16 so
vorgenommen, daß sie der technologisch günstigsten Vorschubgeschwindigkeit entspricht.
Bei diesen Einstellungen wird normalerweise die Leistungsaufnahme des Steinantriebes
1 kleiner als der am Potentiometer 10 eingestellte Leistungssollwert bleiben. Dadurch
wird der Leistungsregler 11 bis zu seiner Ausgangsbegrenzung aufgesteuert sein,
so daß der Vorschubmotor 6 mit der gewünschten konstanten höchsten DrehzahL läuft.
Zusätzlich zu dieser im Hauptpatent beschriebenen Einrichtung ist noch ein Wahlschalter
20 vorgesehen, mit dem die Begrenzung des Leistungsreglers 11 auf eine selbsttätige,
vom Mahlgrad abhängige Regelung umstellbar ist. Diese Regelung wirkt auch alternativ
(Pfeil 15) als zusätzlicher Drehzahlsollwert, falls einem Antrieb 1 mehrere Schleifer
zugeordnet sind.
-
Für diese Regelung wird über Glättungsglieder 21 und 22, deren Zeitkonstanten
für das Anfahren gegebenenfalls änderbar sind, ein der mittleren Leistung des Steinantriebes
l entsprechender
Wert erzeugt. Bei der Alternativlösung mit 2 Schleifern
je Motor muß hier der zum jeweiligen Vorschubantrieb gehörende Leistungsanteil gemittelt
werden. Die 90 erzeugte Größe, die im Rechengerät 24 mit t potenziert wird, und
die Vorschubgeschwindigkeit Vist werden einer Rechenschaltung 23 zugeführt, welche
den Isti aF V bildet. Dieser "Mahlgradistwert" M. wird mit einem Quo 1 am Potentiometer
27 eingestellten Mahlgradsollwert Ms verglichen.
-
Abhängig von der Differenz zwischen Soll- und Istwert wird über einen
Regler 25 die Begrenzung des Leistungsreglers 11 verändert.
-
Beim Anfahrvorgang gibt das Begrenzerpotentiometer 26 die Mindestvorschubgeschwindigkeit
an, und zwar solange, bis N so groß geworden ist, daß es die Vorschubgeschwindigkeit
selbsttätig auf den optimalen Wert steigert. Die Glättungsglieder 21, 22 können
dabei so gewählt werden, dal3 der selbsttätige Hochlauf der langsamen Steinerwärmung
Rechnung trägt.
-
Die Regelung arbeitet folgendermaßen: Erhöht sich z.B. infolge zunehmender
Steinabnützung die vom Schleiferantrieb 1 aufgenommene Leistung, so erhöht sich
der Mahlgrad. Abhängig von Nt , wobei W über technologische Messungen festgelegt
ist, wird über den Regler 25 die Begrenzung weiter aufgesteuert, so daß auch die
Vorschubgeschwindigkeit und damit wieder die Leistung erhöht wird, und zwar solange,
bis ein stabiler Arbeitspunkt erreicht ist, bei dem die Abweichung zwischen Mahlgradsoll-
und Mahlgradistwert verschwunden ist. Mit dieser Produktionssteigerung sinkt der
relative Energiebedarf (spezifische Schleifarbeit = kWh / kg Holzschliff), so daß
bei der Bestimmung von K ein Kompromiß zwischen Mahlgrad und Energiebedarf zu treffen
ist. Näheres über den Zusammenhang zwischen Steinschärfe, Energiebedarf und Produktion
s.z.B.: Papiertechnische Bibliothek, Band 9, Neuzeitliche Holzschlifferzeugung,
Seite 154.
-
Naturgemäß werden bei dieser Art der Regelung mit der Zeit Lei-:3tungsgrenzen
erreicht, die nicht überschritten werden dürfen, danach muß der Stein erneut geschärft
werden; kurzzeitige Über-Lastungen, die höher als der Sollwert am Potentiometer
10 sind, werden durch den Regler 11 begrenzt.
-
Bei größeren Schleifereien sind mehrere dieser Antriebe vorhanden,
deren zulässige Gesamtleistungsaufnahme im allgemeinen kleiner sein wird als die
Summe der an den Potentiometer 10 eingestellten Sollwerte. Hier bietet sich die
Möglichkeit, den Mahlgradsollwert abhängig von dem Langzeitmittelwert der Leistungsaufnahme
der Schleiferantriebe vorzugeben. Zu diesem Zweck wird der Leistungsistwert (Stromistwert)
aller Schleiferantriebe Nist mit dem Betriebssollwert am Potentiometer 33 verglichen.
-
Über Glättungsglied 30 wird die Istwertabweichung der Leistungsaufnahme
der Gesamtschleiferei geglättet und ber Regler 31 als Begrenzung des Reglers 32
der Sollwert für den Gesamtmahlgrad M gebildet.
-
Mit dem Sollwertpotentiometer 34 wird der Leistungsbegrenzungssollwert
für den Schutz der elektrischen Versorgungsanlagen vorgegeben und mit der Summe
der Leistungsistwerte der gesamten Anlage. Der Sollwert 34 steht normalerweise höher
als die Summe aller Leistungsistwerte, so daß der Regler 32 bis zur Begrenzung durch
den Regler 31 aufgesteuert ist. Erst bei zu hohen Leistungsistwerten wird der über
Regler 31 vorgegebene Sollwert M vorübergehend zum Schutz der Zentrale herabgesetzt.
-
Der Sollwert des Gesamtmahlgrades M wird dem Potentiometer 27 zugeführt,
an dem der Sollwert Ms für den gez.eichneten Antrieb eingestellt wird. Gleichzeitig
wird der Gesamtsollwert M auch anderen Antrieben (durch Potentiometer 28, 29 angedeutet),
zugeführt. Wie im einzelnen nicht näher dargestellt, wird der Mahlgradsollwert am
günstigsten vom Mittelwert der Gesamtleistungsaufnahme der Schleiferei beeinflußt,
wobei z.B. Lastspitzen mit kleiner Zeitkonstante und die mittlere Leistungsaufnahme
mit großer Zeitkonstante den Mahlgrad derart verändern können, daß die Anforderungen
der Kraftzentrale mit den technologischen Vorgängen sinnvoll verknüpft sind. Es
kann hierdurch im wesent-Eichen mit konstanter Vorschubgeschwindigkeit gefahren
werden, die Nachteile einer Leistungsregelung mit stark schwankender Vorschubgeschwindigkeit
werden vermieden.
-
Abschließend sei noch erwähnt, daß die Potenzierung der Leistung z.B.
in der Weise ausgeführt werden kann, daß der Faktor mit dem Logarithmus der Lei&upg
Ipultipliziert wird und dieses
Produkt dann wieder in einer Schaltung
delogarithmiert wird.
-
Erwähnt sei auch noch, daß es möglich ist, die bei einer Änderung
von t oder des Mahlgradsollwertes auftretenden Auswirkungen im Voraus zu beurteilen,
indem z.B. die Leistung N zeitlinear von O bis 100 % in die Rechenschaltung eingegeben
und das Ergebnis aufgezeichnet wird.
-
6 Patentansprüche 1 Figur