DE3810292A1 - Einrichtung zur regelung eines lichtbogenofens durch hydraulische hoehenverstellung der elektrode - Google Patents
Einrichtung zur regelung eines lichtbogenofens durch hydraulische hoehenverstellung der elektrodeInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Regelung
eines Lichtbogenofens durch hydraulische Höhenverstellung
der Elektrode mit den im Oberbegriff des Patentanspruchs 1
angeführten Merkmalen.
Beim Inbetriebsetzen eines Lichtbogenofens kann der Licht
bogen erst dann gezündet werden, wenn die Elektrode auf
leitendes, zu schmelzendes Material aufsetzt. Ist für den
Antrieb der Elektrode ein hydraulischer Zylinder vorge
sehen oder erfolgt der Antrieb über eine Seilwinde, so
ist die Elektrode beim Aufsetzen nicht mehr abgestützt.
Dies ist ein erheblicher Nachteil, weil die Elektrode
nachsinken kann, also eine unkontrollierte Bewegung aus
führt. Die Folge davon ist die Gefahr von Überstrom,
Kurzschluß oder Bruch der Elektrode.
Zur Vermeidung dieses Nachteils ist es bei einer von
einem hydraulischen Zylinder betätigten Elektrode bekannt
(DE-PS 32 42 934), vor dem Inbetriebsetzen das Elektroden
gewicht zu erfassen, indem der statische Druck im Zylinder
gemessen wird, der erforderlich ist, um die Elektrode zu
halten. Diese vom Elektrodengewicht abhängige Meßgröße
wird dem Regelkreis für die Elektrodengeschwindigkeit
aufgeschaltet, so daß das Absinken der Elektrode mit einer
auf das Elektrodengewicht abgestimmten Geschwindigkeit
erfolgt. Ferner wird über eine druckabhängige Rückführ
größe die Elektrode von dem Zylinder hydraulisch abge
stützt, so daß die Elektrode beim Aufsetzen nicht nach
sacken kann.
Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin,
den Aufwand für eine derartige Elektrodenregelung zu ver
mindern und die Einrichtung derart auszubilden, daß sie
allgemein verwendungsfähig ist, somit auch für andere An
triebe als für einen hydraulischen Zylinder, nämlich
insbesondere für einen Windenantrieb geeignet ist.
Die Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des
Patentanspruchs 1 gelöst.
Erfindungsgemäß wird zunächst das Elektrodengewicht ge
messen und aus dieser Meßgröße in einem Nullabgleich ein
Nullsignal gebildet. Die zum Erzeugen des Nullsignals
ermittelte Meßgröße wird für den weiteren Regelvorgang
nach Vornahme des Nullabgleichs gespeichert. Ändert sich
nunmehr beim Aufsetzen der Elektrode auf das Schmelzgut
die Meßgröße, so wird durch Vergleich mit der gespeicher
ten Meßgröße ein Korrektursignal erzeugt, das dem Soll
werteingang des Geschwindigkeitsregelkreises zugeführt
wird, um die Geschwindigkeit anzupassen bzw. die Elektrode
stillzusetzen bzw. anzuheben. Erfindungsgemäß wird somit laufend das
Gewicht der Elektrode ermittelt und mit einem anfänglich
gespeicherten Wert verglichen. Der gespeicherte Wert
kann stets durch Vornahme eines Nullabgleiches durch
einen neuen, dem jeweiligen Elektrodengewicht entspre
chenden Meßwert ersetzt werden. Dies läßt sich im laufen
den Betrieb des Lichtbogenofens durchführen, um den
Elektrodenabbrand zu berücksichtigen oder auch vor Inbe
triebsetzen des Ofens.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind in den
Unteransprüchen gekennzeichnet.
Erfindungsgemäß ist der Abgleichschaltung, an deren Aus
gang das Null- bzw. Korrektursignal erscheint, ein Schwell
wertbildner nachgeschaltet, in dem das Korrektursignal
mit einem Schwellwert verglichen wird. Eine Korrektur des
Sollwertes für die Elektrodengeschwindigkeit erfolgt somit
nur, wenn ein bestimmter Schwellwert überschritten wird.
Ferner kann der Verlauf des Korrektursignals in einem
Funktionsbildner bestimmt werden, so daß die Geschwindig
keitsvorgabe je nach Erfordernis schnell bzw. langsam
geändert werden kann.
Ferner weist der Regelkreis in vorteilhafter Weise einen
P-Regler in Kombination mit einem Integrierglied auf, um
die Regelgenauigkeit der Elektrode zu vergrößern.
Vorzugsweise ist als Integrierglied ein von einem Motor
verstellbares Potentiometer vorgesehen. Die Ansprech
schwelle zum Anlaufen des Motors, der an den Ausgang des
P-Reglers geschaltet ist, läßt sich so einstellen, daß
bei von kleinen Laständerungen sowie auch von Störungen
im Drehzahlregelkreis selbst auftretenden Signaländerun
gen ein völliger Stillstand des Antriebes erzielbar ist.
Ergänzt wird die Drehzahlregelung durch einen Positions
regelkreis für die Hubverstellung der antreibenden hydro
statischen Maschine sowie durch einen zusätzlichen Posi
tionsregelkreis für den Ventilhub des die Hubverstellung
steuernden Ventils.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend an
hand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, in
der der prinzipielle Aufbau der Elektrodenregelung darge
stellt ist.
Der Antrieb einer Elektrode 1 für einen nicht dargestell
ten Lichtbogenofen erfolgt durch eine hydrostatische
Maschine 2, die an ein nicht dargestelltes Drucknetz mit
eingeprägtem Druck angeschlossen ist. Die hydrostatische
Maschine 2 ist über ein Getriebe 3 mit einer Seiltrommel 4
verbunden. Das zur Elektrode 1 führende Seil 5 läuft über
eine Umlenkrolle 6, an der eine Kraftmeßeinrichtung ange
ordnet ist, mit der das Gewicht der Elektrode laufend
ermittelt wird und als Meßgröße auf einer Leitung 8 er
scheint.
Die hydrostatische Maschine 2 hat ein veränderliches Förder-
bzw. Schluckvolumen und ist mit einer Hubverstellung ver
sehen, deren Stellzylinder 10 über ein Proportionalventil
12 mit einer Druckquelle P bzw. mit einem Tank T verbind
bar ist. Die Maschine 2 kann als Motor oder Pumpe arbeiten,
je nachdem ob die Elektrode 1 angehoben wird oder abge
senkt werden soll. Beim Anheben arbeitet die Maschine als
Motor und entnimmt Druckmittel aus dem nicht dargestellten
Drucknetz. Beim Absenken der Elektrode wird die Maschine
2 angetrieben und fördert als Pumpe wirkend Arbeitsmittel
aus einem Tank in das Drucknetz zurück.
Zur Überwachung der Hubverstellung der Maschine 2 ist ein
Positionsregelkreis vorgesehen, der aus einem Wegaufnehmer
15, einem Verstärker 16 und einem PD-Regler 18 besteht.
Ferner ist zur Überwachung des Hubes des Ventils 12 ein
Positionsregelkreis vorgesehen, der aus einem Wegaufnehmer
19 am Ventil 12, einem Verstärker 20 und einem Leistungs
verstärker 21 besteht, der an den Ausgang des Reglers 18
geschaltet ist und der die Wicklung des Proportional
ventils 12 ansteuert.
Ein Drehzahlregelkreis für die Geschwindigkeitsregelung
der Elektrode 1 besteht aus einem P-Regler 25, einer
Summierstufe 26 zum Summieren der Ausgangsgröße des P-
Reglers 25 und der am Abgriff 27 eines Potentiometers 28
eingestellten Spannung eines Integriergliedes 30, bei dem
der Abgriff 27 über ein Getriebe 31 von einem Gleichstrom
motor 32 verstellt wird, der vom Ausgang des P-Reglers 25
gespeist wird. Das Summensignal der Summierstufe 26 wird
an den Sollwerteingang des PD-Positionsreglers 18 geführt.
Der P-Regler 25 erhält den Istwert der Drehzahl der Ma
schine 2 über einen mit der Maschine 2 gekuppelten Tacho
generator 35 sowie einen Verstärker 36. Der Sollwertein
gang des P-Reglers 25 ist an eine Summierstufe 38 ange
schlossen, an die der extern vorgegebene Sollwert für die
Elektrodengeschwindigkeit über einen Schalter 39 sowie
ein Korrektursignal auf einer Leitung 40 geführt sind.
Zum Erzeugen des Korrektursignals ist eine Abgleichschal
tung 42 vorgesehen, die einen Verstärker 43 und eine
Summierstufe 44 aufweist, deren erster Eingang mit dem
Ausgang des Verstärkers 43 und damit mit der Meßgröße
für das Elektrodengewicht belegt ist, während der zweite
Eingang der Summierstufe 44 an einen digitalen Speicher
45 angeschlossen ist, der über einen Inverter 46 mit dem
Ausgang des Verstärkers 43 verbunden ist. Über einen
Schalter 47 kann der Speicher 45 angesteuert werden, um
einen neuen Wert zu speichern.
An die Abgleichschaltung 42 ist eine Vergleichsstufe 50
geschaltet, in der der Ausgang der Summierstufe 44 mit
einem an einem Potentiometer 51 eingestellten Schwell
wert verglichen wird. Der Ausgang des Vergleichers 50 ist
mit einem Funktionsbildner 52 verbunden.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist wie folgt: Vor dem
Inbetriebsetzen des Lichtbogenofens wird die Meßgröße für
das Elektrodengewicht auf der Leitung 8 in dem Inverter
46 der Abgleichsschaltung 42 invertiert und bei Betätigung
des Schalters 47 in den Speicher 45 eingespeichert. Die
beiden Eingänge der Summierstufe 44 sind somit von dem
positiiven Meßsignal und dem gleich großen, aber inver
tierten und gespeicherten Meßsignal belegt, so daß am
Ausgang der Summierstufe 44 ein Nullsignal erscheint.
Damit ist der Nullabgleich durchgeführt. Solange also
die Elektrode 1 das während des Nullabgleiches ermittelte
Gewicht aufweist, bleibt das Nullsignal erhalten und wird
der Geschwindigkeitsregelkreis nicht beeinflußt.
Der Sollwert für die Geschwindigkeit wird extern über
den Schalter 39 vorgegeben. So kann eine Geschwindigkeit
zum Absenken der Elektrode für das Inbetriebsetzen sowie
auf automatische Geschwindigkeitsregelung zum Einregeln
eines konstanten Lichtbogenstroms umgeschaltet werden.
Die Drehzahl des Antriebes 2 wird vom Tachogenerator 35
erfaßt und dem Istwerteingang des P-Reglers 25 zugeführt.
Die Stellgröße des P-Reglers 25 gelangt über die Summier
stufe 26 zum Positionsregler 18. Um die Regelabweichungen
des P-Reglers auszugleichen ist das Integrierglied 30
vorgesehen. Die Ansprechschwelle für den Gleichstrommotor
32 läßt sich so einstellen, daß ein völliger Stillstand
der Maschine 2 erzielbar ist, ohne daß an ihr von kon
stanten Störgrößen herrührende Korrekturbewegungen auftreten.
Die Kombination des Motors 32 und des Potentiometers 28
weist ein integrierendes Verhalten auf, da sich die
Spannung am Abgriff 27 stetig ändert, solange der Motor
32 läuft. Die Empfindlichkeit des Integriergliedes läßt
sich entsprechend der Ansprechschwelle des Motors zum
Anlaufen einstellen. Insbesondere wird die Ansprech
schwelle nur so hochgesetzt,daß der Motor bei Störungen, die
im Drehzahlregelkreis selbst auftreten, sofort reagiert,
so daß ein völliger Stillstand des Antriebes erzielt wird.
Somit kann die Maschine 2 ohne andere Hilfsmittel, wie
z.B. bei einer im Stillstand einfallenden Bremse, über
einen längeren Zeitraum hinweg stillgesetzt werden. Die
Elektrode 1 wird somit bei Vorgabe der Drehzahl Null
festgehalten.
Aus der Summierstufe 26 gelangt das Stellsignal zum Posi
tionsregler 18, in dem der Schwenkwinkel des Antriebes 2
mit dem ankommenden Sollwert der Stellgröße verglichen
wird. Der Ausgang des Positionsreglers 18 ist an den
Leistungsverstärker 21 geschaltet. Hier ist ein weiterer
Positionsregelkreis vorhanden, um das Servoventil 12
über die Rückführung seines Ventilhubes genau zu führen.
Wird nach Vornahme des Nullabgleiches die Elektrode 1
abgesenkt und setzt auf das Schmelzgut auf, so ändert
sich die Meßgröße 8 und die Summierstufe 44 erzeugt ein
Differenzsignal aus dem laufenden Meßwert des Gewichtes
und der gespeicherten Größe. Der Nullabgleich ist somit
gestört und am Ausgang der Summierstufe 44 tritt ein
Korrektursignal auf, das in der Vergleichsstufe 50 mit
dem eingestellten Schwellwert verglichen wird. Wird der
Schwellwert überschritten, so steuert die Vergleichsstufe
50 durch und gibt das Ausgangssignal an den Funktions
bildnern 52 weiter. In diesem wird das Signal in seinem
zeitlichen Verlauf angepaßt. Das Ausgangssignal gelangt
über die Leitung 40 an die Summierstufe 38 und ändert
dort den anstehenden Geschwindigkeitssollwert. Beim Auf
setzen der Elektrode auf das Schmelzgut wird somit die
Elektrode sofort stillgesetzt bzw. angehoben.
Auch während des Betriebes kann ein erneuter Nullabgleich
durch Betätigung des Schalters 47 erfolgen, um eine Meß
größe für das Gewicht der Elektrode neu einzuspeichern.
Damit kann der Abbrand der Elektrode während des Betrie
bes berücksichtigt werden.
Claims (15)
1. Einrichtung zur Regelung eines Lichtbogenofens
durch hydraulische Höhenverstellung der Elektrode mit
einem Antrieb, mit einem elektronischen Regelkreis zur
Geschwindigkeitsregelung der Elektrode und mit einer
dem Regelkreis aufgeschalteten Einrichtung zur Änderung
der Geschwindigkeit abhängig vom Elektrodengewicht,
dadurch gekennzeichnet, daß eine Ein
richtung (7) zum Messen des Elektrodengewichtes vorge
sehen ist, daß zwischen der Meßeinrichtung und dem Soll
werteingang des Reglers (25) eine Abgleichschaltung (42)
geschaltet ist, in der ein Nullabgleich durchführbar
ist, in dem für eine aus einer Messung des Elektroden
gewichts stammende Meßgröße ein Nullsignal gebildet wird
und von der bei Abweichungen des Elektrodengewichts
gegenüber der beim Nullabgleich ermittelten Meßgröße
ein Korrektursignal erzeugt wird, mit dem der Sollwert
für die Geschwindigkeit veränderbar ist.
2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge
kennzeichnet, daß an die Abgleichsschaltung
(42) eine Vergleichsstufe (50) angeschlossen ist, in der
das Korrektursignal der Abgleichsschaltung mit einem
Schwellwert (Poti 51) verglichen wird.
3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Verlauf des Korrektur
signals in einem Funktionsbilder (52) umformbar ist.
4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3,
dadurch gekennzeichnet, daß das Korrek
tursignal und der Sollwert für die Geschwindigkeit in
einer Summierstufe (38) zusammengeführt werden, an deren
Ausgang der Regler (25) angeschlossen ist.
5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß in der
Abgleichsschaltung (42) zur Bildung des Nullsignals die
Meßgröße und der invertierte Wert der Meßgröße summiert
und die invertierte Meßgröße gespeichert wird.
6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Abgleichsschaltung
(42) einen Schaltungszweig mit einem Inverter (46) und
einem Speicher (45) aufweist und zur Bildung des Null-
bzw. Korrektursignals eine Summierstufe (44) vorgesehen
ist, deren erster Eingang an die Meßvorrichtung (7) und
deren zweiter Eingang an den Speicher (45) angeschlossen
ist.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch ge
kennzeichnet, daß der Speicherinhalt für
den Nullabgleich bei Betätigung eines Schalters (47)
veränderbar ist.
8. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7,
dadurch gekennzeichnet, daß der Regler
für die Geschwindigkeit einen P-Regler (25) und ein
Integrierglied (30) aufweist.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch ge
kennzeichnet, daß eine Summierstufe (26)
vorgesehen ist, in der der Ausgang des P-Reglers (25)
und des Integriergliedes (30) zusammengeführt sind.
10. Einrichtung nach Anspruch 8 oder 9, dadurch
gekennzeichnet, daß das Integrierglied
(30) aus einem Motor (32) und einem Potentiometer (28)
besteht, dessen Abgriff (27) mittels des Motors verstell
bar ist.
11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch ge
kennzeichnet, daß die Ansprechschwelle zum
Anlaugen des Motors (32) bei einer durch das Regelver
halten des hydrostatischen Antriebes bedingten Störung
zum Einschalten der Nulldrehzahl nicht überschritten wird.
12. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, daß für den
hydraulischen Antrieb eine an ein Drucknetz mit einge
prägtem Druck angeschlossene hydrostatische Maschine (2)
mit verstellbarem Volumen vorgesehen ist und die Volumen
verstellung über ein Ventil (12) erfolgt, das von dem
Regler (25) angesteuert wird.
13. Einrichtung nach Anspruch 12, dadurch ge
kennzeichnet, daß ein Positionsregelkreis
(15, 16, 18) für die Schwenkwinkelverstellung der Maschine
(2) vorgesehen ist.
14. Einrichtung nach Anspruch 12 oder 13, dadurch
gekennzeichnet, daß ein Positionsregel
kreis (19, 20, 21) für den Ventilhub vorgesehen ist.
15. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 14,
dadurch gekennzeichnet, daß die Meß
vorrichtung (7) für das Elektrodengewicht an einer Umlenk
rolle (6) für das von einer Seiltrommel (4) zur Elektrode
(1) führende Seil (5) angeordnet ist.
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3810292A DE3810292A1 (de) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Einrichtung zur regelung eines lichtbogenofens durch hydraulische hoehenverstellung der elektrode |
CH1085/89A CH678677A5 (de) | 1988-03-25 | 1989-03-23 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE3810292A DE3810292A1 (de) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Einrichtung zur regelung eines lichtbogenofens durch hydraulische hoehenverstellung der elektrode |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE3810292A1 true DE3810292A1 (de) | 1989-10-05 |
Family
ID=6350762
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE3810292A Withdrawn DE3810292A1 (de) | 1988-03-25 | 1988-03-25 | Einrichtung zur regelung eines lichtbogenofens durch hydraulische hoehenverstellung der elektrode |
Country Status (2)
Country | Link |
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CH (1) | CH678677A5 (de) |
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Also Published As
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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Owner name: HOLTFRETER, GOETZ, 8770 LOHR, DE |
|
8141 | Disposal/no request for examination |