DE2401354A1

DE2401354A1 - Verfahren und vorrichtung zur kontrollierten, variablen steuerung des vorholers fuer warmpilgerstrassen

Info

Publication number: DE2401354A1
Application number: DE2401354A
Authority: DE
Inventors: Erhard Dipl Ing Hentzschel; Heinz Schumacher
Original assignee: Mannesmannroehren Werke AG
Current assignee: Vodafone GmbH
Priority date: 1974-01-10
Filing date: 1974-01-10
Publication date: 1975-08-07
Also published as: IT1025886B; DE2401354B2; HU169229B; JPS50102554A; JPS5550724B2; FR2257361A1; US3948070A; GB1499681A

Description

Dspi--lng.W.Merssr.₃r DipWng. H. Tischer
DipUng. P.E. t.-¹^BM-

33 '(Giunewald), Hecbertstraße 22

10. Januar 1974 8644

Mjr/Hk

Mannesmannröhren-Werke AG, 4 Düsseldorf 1, Mannesmann-tLochhaus

"Verfahren und Forrichtung zur kontrollierten, variablen Steuerung des Vorholers für Warmpilgerstraßen"

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontrollierten, variablen Steuerung des Vorholers für ¥armpilgerstraßen durch einen elektrischen Linearantrieb.

Es sind Antriebssysteme für Vorholer von Warmpilgerstraßen bekannt, die nach dem thermo-dynamischen Prinzip arbeiten, d.h., es kommen Luftkolben und Flüssigkeitsbremsen zum Einsatz, die neben ihrer konstruktiv bedingten Nachteile, z.B. Abdichtung, Kavitation, Wartung und Verschleiß auch in ihrer Wirkungsweise begrenzt sind, da das Dorngestänge gegen den stetig steigenden Kompressionsdruck zurückbewegt werden muß. Ein weiterer Nachteil ist bei thermo-dynamischen Antriebssystemen in der Kürze der zur Verfügung stehenden Zeit zu sehen, in der die notwendige Beschleunigung der Massen erreicht werden muß. Die Kompression muß daher um so größer werden, je schneller die Vorholung erfolgen soll. Insgesamt ist ein erheblicher apparativer Aufwand für diese Vorrichtungen mit der zugehörigen Wartung derselben notwendig.

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Eigenwillige Veränderungen der Steuerung lassen sich bei thermo-dynamischen Antrieben ebenfalls nicht vermeiden, da es sehr schwierig ist, eine Synchroni sation zwischen Vorholen und Rückhub im Vorholer und der Walzenumdrehung zu erreichen.

So kommt es oft dazu, daß der vordere Totpunkt des Vorholers überschritten wird. Die hieraus resultierende starke Belastung der Walzen und Spindeln führen oft zum Bruch derselben. An diesen Nachteilen haben auch die Portschritte auf dem Gebiet der Pneumatik und Hydraulik nichts ändern können.

Aufgabe der Erfindung ist ein Verfahren und eine Vorrichtung zur kontrollierten, variablen Steuerung des Vorholers für Warmpilgerwalzen zu schaffen, mit dem die bekannten Nachteile thermo-dynamischer Antriebssysteme auf wirtschaftliche Weise ausgeschaltet werden.

Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum kontrollierten, variablen Antrieb des Vorholers für Warmpilgerstraßen vorgeschlagen, bei dem der Antrieb über einen an sich bekannten elektrischen Linearantrieb erfolgt, bei dessen Steuerung Drehzahl und Drehwinkel der Arbeitswalzen gemessen werden und das Meßergebnis mit der Weg- und Geschwindigkeitsmessung für den Vorholer durch die Anzahl der Impulse und deren Folgefrequenz synchronisiert wird. Bei diesem Antrieb erfolgt die Steuerung des vorderen Totpunktes derart, daß beim Angreifen der Walzen die Rückbewegung des Vorholers bereits eingeleitet ist.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens wird eine Vorrichtung zur kontrollierten, variablen Steuerung des Vorholers für Warmpilgerstraßen vorgeschlagen, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Linearantrieb mit einem auf dem Vorholer als Bewegungsteil angebrachten Sekundärteil aus Aluminium mit Durchlässen, sowie einem Primärteil mit Wicklungsraum, aktiver Fläche und einem Luftspalt zwischen Primärteil

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und Sekundärteil.. Beide sind mit einer aus Blechlamellen "bestehenden magnetischen Rückführung ausgestattet; ferner einem Drehzahlgeber für die Arbeitswalze, einem Impulsgeber .für den Vorholer und Mittel zur Synchronisation der beiden Geber. Die Drehzahlgeber weisen die gleiche Geberteilung auf, so daß ein Vergleich der Impulsfolgefrequenz für die Synchronisation möglich wird.

Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung kann eine steuerungsgemäße Aufteilung des Verfahrweges in elektrische Impulse, z.B. 1 mm = 10 Impulse erfolgen. Als Maß für die Geschwindigkeit dient die Impulsfolgefrequenz und als Maß für die Beschleunigung (= verfahrene Strecke) die Impulsfolgefrequenz kombiniert mit Impulszählung.

Durch den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren absoluten Vorholerstillstand im vorderen immer konstant einge^· haltenen Totpunkt und der Möglichkeit die Rückbewegung des Vorholers beim Zugreifen der Walzen und der zusätzlichen Zugkraft des Vorholers in der Rückbewegung, d.h., beim Abwälzen, bereits einzuleiten, tritt eine wesentliche Entlastung von Walzen und Spindeln ein.

In den beigefügten Zeichnungen ist eine mögliche Ausführungsform der erfindungsgemäßen Vorrichtung schematisch dargestellt.

Es zeigen:

Figur 1 einen Längsschnitt durch die Vorrichtung, Figur 2 und 3 Ausschnitte aus Figur 1 in vergrößertem Maßstab,

Figur 4 die schematische Anordnung der Steuergeräte, Figur 5 eine Bewegungsablaufkurve.

Figur 1 zeigt die Vorholerstange 1 mit Dornschloß 2, die in einem Gehäuse 3 gelagert ist. In das Gehäuse 3 ist der Primärteil 4 des Linearantriebes eingesetzt. Auf der Vorholstange 1 is"t> dem Hub "H" entsprechend, der Sekundärteil 5 des Liniearantriebes

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befestigt. Der Sekundärteil 5 besitzt in Längsrichtung Durchlässe 6 für die eisenfrei gefilterte Kühlluft. Im Primärteil 4 ist der Wicklungsraum 7 mit der aktiven Fläche 8 angeschlossen. Zwischen der aktiven Fläche 8 des Wicklungsraumes 7 und dem Sekundärteil 5 befindet sich ein genau definierter Luftspalt 9.

Figur 4 zeigt den Linearmotor mit angebautem Impulsgeber 12, zur Markierung der Vorholerposition und der Bewegungsgeschwindigkeit, der über einen reversierbaren Umrichter 13 mit Gleichstromzwischenkreis aus dem Drehstromnetz gespeist wird.

Die Stellung der Pilgerwalzen 10 und deren Drehzahl wird über die angebauten Impulsgeber 11 für die Rotationsbewegung und die Walzenstellung an die Steuerglieder 14 und 15 gemeldet.

Das Steuerglied 14 vergleicht die Rotationsgeschwindigkeit der Walzen 10 mit der Längsgeschwindigkeit des Linearmotors durch Gegenüberstellung der Impulsfolgefrequenzen digital oder nach vorheriger Umwandlung analog und gibt den entsprechenden, ggf. korrigierten Wert an den Umrichter 13 weiter, der entsprechend die Frequenz des Längsfeldes im Linearmotor bestimmt. Mögliche Trägheitsverzögerungen lassen sich manuell oder automatisch im Steuerglied 14 durch Vorsteuerung ausgleichen.

Das Steuerglied 15 vergleicht die Stellung von Walzen und Vorholer durch Gegenüberstellung der Impulssummen aus den Gebern 12 und 11, korrigiert ggf. die Walzenstellung mit der Vorholerposition und gibt entsprechende Steuerimpulse für die Vor- und Rückwärts-Umsteuerung an die Reversiereinrichtung des Schaltgliedes 13· Analog den Ausführungen des Steuergliedes 14 ist auch hier beim Steuerglied 15 die Möglichkeit gegeben, durch manuelle oder automatische Vorsteuerung die eventuelle Trägheitsverzögerung auszugleichen.

Figur 5 zeigt die Synchronisationspunkte zwischen Arbeitswalze und Vorholer 1. An Hand der gestrichelten Kurve 16 ist der Bewegungsablauf der herkömmlichen Vorholer nach dem thermo-

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dynamischen Prinzip abzulesen. Die Kurve zeigt eindeutig, daß der vordere Totpunkt des Vorholers genau mit dem Auftreffpunkt A der Walze auf dem auszuwalzenden Material, übereinstimmt. Dieser große Nachteil bewirkt, daß die Walze einmal die Restenergie der noch nach vorne schnellenden Massen abbremsen, und zum anderen die gleichen Massen von 0 wieder beschleunigen und zurückwerfen muß, wobei gleichzeitig noch das auszuwalzende Material verformt wird. Die dabei auftretenden hohen Drehmomentspitzen sind Ursache für die häufigen Walzen- oder Spindelbrüche.

Die Kurve 17 zeigt den mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung erzielbaren absoluten Vorholerstillstand im vorderen Totpunkt, der immer .konstant ist, und die Möglichkeit, die Rückbewegung des Vorholers 1 beim Zugreifen der Walzen 10, sowie die unterstützende Zugkraft des Vorholers bei der Rückbewegung zur Entlastung der Walzen und Spindeln bereits einzuleiten.

Zur Durchführung des Walzvorganges mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird von dem Drehzahlgeber 11 an der Arbeitswalze eine Impulsfolgefrequenz zur Bestimmung der Walzendrehzahl, sowie die Impulse für Arbeitswinkelbeginn, Arbeitswinkelende, Beschleunigung und Verzögerung angegeben. Die beiden Impulse für Arbeitswinkelbeginn und -ende entsprechen beim Vorholer 1 dem vorderen und hinteren Totpunkt, d.h. dem Hub "H". Der Weg zwischen den beiden Punkten entspricht der Rückwurf- bzw. Vorhollänge. Beide Wege sind konstant, die Zeiten bzw. Geschwindigkeiten jedoch unterschiedlich.

Der wirkliche vordere Totpunkt liegt vor dem Auftreffpunkt der Arbeitswalze 10, so daß eine Rückwärtsbewegung des Vorholers 1 schon eingeleitet ist, um ein möglichst synchrones Zusammentreffen zwischen Arbeitswalze 10 und Walzgut 13 zu erzielen.

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Beispiel:
.Angenommene Impulsverteilung am Umdrehungsgeber 11:

Erste Walzenumdrehung = 36O Impulse = 3βΟ°, davon

200 Impulse = 200° Arbeitswinkel 160 Impulse = 16O° Freiwinkel.

Innerhalb des festliegenden Weges zwischen dem ersten Impuls und dem vierten Impuls (Synchronpunkt oder Auftreffpunkt der Arbeitswalze 10) hat der Vorholer 1 eine Beschleunigungsarbeit aufzubringen, um die Impulsfolge des "Vorholers 1 mit der von der Arbeitswalze gegebenen Impulsfolgefrequenz in Einklang zu bringen. Diese Impulsfolgefrequenz wird bis zum Impuls 200 konstant gehalten, d.h. der Linearmotor hat für die Vorholerrückbewegung eine konstante Geschwindigkeit bzw. Leistung zur Unterstützung der Arbeitswalze 10 aufzubringen. Ab Impuls 200 ist die bestehende Impulsfolgefrequenz bis im Impuls 204 (gleich hinterer Totpunkt) auf Null zu verzögern und von dort bis zum Impuls 282 konstant in entgegengesetzter Richtung zu beschleunigen. Die hierbei erreichte Impulsfolgefrequenz ist ein Maß für die Verzögerung, die nunmehr auf dem Wege zwischen Impuls 282 und Impuls 260 aufgebracht werden muß. Damit ist bei Impuls 36Ο die Impulsfolgefrequenz gleich Null, d.h. der Stillstand im vorderen Totpunkt ist erreicht und der nächste Walzzyklus kann anlaufen (siehe hierzu Figur 5).

- Patentansprüche -

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Claims

Patentansprüche :

Verfahren zum kontrollierten, variablen Antrieb des Vorholers für Warmpilgerstraßen, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb über einen an sich bekannten elektrischen Linearantrieb erfolgt, bei dessen Steuerung Drehzahl und Drehwinkel der Arbeitswalzen gemessen werden und das Maßergebnis mit der Weg- und Geschwindigkeitsmessung für den Vorholer durch die Anzahl der Impulse und deren Folgefrequenz synchronisiert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des vorderen Totpunktes derart erfolgt, daß beim Angreifen der Walzen die Rückbewegung des Vorholers bereits eingeleitet ist.
3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 und 2, gekennzeichnet durch einen an sich bekannten Linearantrieb mit einem auf dem Vorholer (1) als Bewegungsteil angebrachten Sekundärteil (5) aus Aluminium mit Durchlässen (6), sowie einem Primärteil (4) mit Wicklungsraum (7), aktiver Fläche (8) und einem Luftspalt (9) zwischen Primärteil (4) und Sekundärteil (5); ferner einen Drehzahlgeber (11) für die Arbeitswalze (10), einen Impulsgeber (12) für den Vorholer (11) und Steuerglieder (14 und 15) zur Synchronisation der Geber (11 und 12).
4. Vorrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Geber (11 und 12) gleiche Teilung aufweisen.

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