DE102004034939A1

DE102004034939A1 - Verfahren und Anordnung sowie Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln und Computerprogramm-Produkt zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes

Info

Publication number: DE102004034939A1
Application number: DE102004034939A
Authority: DE
Inventors: Wolfgang Beck; Rudolf Bader; Rainer Dr. Menge
Original assignee: Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Current assignee: Maschinenfabrik Niehoff GmbH and Co KG
Priority date: 2004-07-20
Filing date: 2004-07-20
Publication date: 2006-02-16
Anticipated expiration: 2024-07-21
Also published as: WO2006007900A1; DE102004034939B4

Abstract

Bei der Erfindung wird durch den unter Verwendung der Steuergröße gesteuerten Leistungseintrag ein Glühstrom im Draht erzeugt, insbesondere induziert. Es werden eine Spannung und ein Strom des in dem Draht fließenden Glühstroms gemessen, wobei ein analoges Spannungssignal und ein analoges Stromsignal erzeugt werden. Das analoge Spannungs- und das analoge Stromsignal werden mit einer vorgebbaren Frequenz digital abgetastet, wobei für jeden Abtastzeitpunkt ein dem analogen Spannungssignal entsprechender digitaler Spannungswert und ein dem analogen Stromsignal entsprechender digitaler Stromwert erzeugt wird. Unter Verwendung mindestens eines digitalen Spannungswerts und eines digitalen Stromwerts wird die Steuergröße gebildet.

Description

Die Erfindung betrifft die Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes, beispielsweise bei einem Induktions- oder Kontaktglühen in einer Glühe.

Aus der DE 101 00 829 C1 ist eine Induktionsglühe zur konduktiven Wärmebehandlung eines Drahtes bekannt.

Bei der aus der DE 101 00 829 C1 bekannten und in 3 bis 5 veranschaulichten Induktionsglühe wird wie insbesondere 3 zeigt ein von einer Ziehmaschine oder vom Walzwerk kommender Rund- oder Flachdraht 2 zunächst über eine Kurzschlussrolle 4 in eine Schleife 6 umgelenkt, die zunächst durch einen Induktor 8 mit einer variablen Anzahl von Transformatoren, in diesem Fall mit den drei Transformatoren 8a bis 8c, verläuft.

Der Induktor 8 bzw. die – in diesem Fall – drei Transformatoren 8a bis 8c induzieren einen Heizstrom in die Drahtschleife, in welcher der Draht über eine Umlenkrolle 10 wieder in Richtung auf die Kurzschlussrolle 4 umgelenkt wird, wie der Richtungspfeil 12 veranschaulicht.

Kurz vor dem Auftreffen auf die Kurzschlussrolle 4 durchläuft der Draht 2 eine Kühlvorrichtung 14 in Form einer hier nicht näher veranschaulichten Kühldüse, wie sie beispielsweise Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentschrift Nr. 100 58 369 ist.

Mittels der Kurzschlussrolle 4 wird der Draht zu einer ebenfalls hier nicht veranschaulichten Wickelvorrichtung umgelenkt, wobei über die Kurzschlussrolle ein Kontakt zum einlaufenden Draht hergestellt wird, so dass die Schleife 6 in sich kurzgeschlossen ist.

Jeder Transformator 8a bis 8c des Induktors 8 besteht grundsätzlich aus einem magnetischen Ringkern, auf den eine Primärwicklung aufgewickelt ist und durch den die Drahtschleife 6 als kurzgeschlossene einwindige Sekundärwicklung verläuft.

Bei Speisung der Primärwicklung mit einer Wechselspannung induziert diese eine dem Windungsverhältnis entsprechende Sekundärspannung, die einen Sekundärstrom fliessen lässt, welcher den Draht in der Drahtschleife 6 aufheizt.

Die schematisch angedeutete Primärwicklung ist mit 16 und die sie speisende Stromquelle mit 18 bezeichnet.

In 4 ist nun die Ausgestaltung einer solchen aus dem Stand der Technik bekannten Induktionsglühe weiter veranschaulicht.

Im dargestellten Fall sind drei aus Ringkernen 20 zusammengesetzte Kernpakete 22 der Transformatoren 8a bis 8c, dargestellt.

Die Kernpakete 22 sind koaxial zueinander angeordnet, so dass der Draht 2 in der Schleife 6 die Pakete bzw. die Transformatoren 8a bis 8c nacheinander durchläuft. Die Pakete 22 sind jeweils mit einer zugehörigen Primärwicklung 16 bewickelt, und die drei Primärwicklungen sind über Zuleitungen 24 mit der Stromquelle 18 verbunden. Diese liefert Impulse zur Speisung der Primärwicklungen, und jede Primärwicklung induziert in der Drahtschleife 6 einen Spannungsbeitrag: diese Spannungsbeiträge summieren sich zu einer Gesamtspannung als Schleifenspannung, die den entsprechenden Strom zur Erwärmung des Drahtes fliessen lässt.

Da der über ein einzelnes Paket bzw. Transformator induzierbare Spannungsanteil begrenzt ist, kann man die gewünschte maximale Schleifenspannung durch Vorsehen einer entsprechenden Anzahl von Paketen mit Primärwicklungen, deren Sekundärspannungsanteile sich in der Drahtschleife addieren, zu erreichen suchen.

Im dargestellten Fall sind dazu drei Kernpakete bzw. die drei Transformatoren 8a bis 8c vorgesehen; reicht dies nicht aus, so kann man die Zahl der Kernpakete bzw. Transformatoren erhöhen und dazu die Drahtschleife entsprechend länger machen, oder zusätzliche Pakete auf dem zurücklaufenden Schleifenabschnitt vorsehen.

Durch wahlweise Einzelansteuerung der Kernpakete lässt sich der Bereich der Einstellmöglichkeiten noch erweitern.

Ferner ist eine Abblasdüse 17 für den von der Kurzschlussrolle 4 auslaufenden Draht 2 dargestellt.

Die Spannungsquelle 18 zur Speisung der Primärwicklungen 16 besteht aus einem Gleichrichter 26 für die Netzwechselspannung, die im dargestellten Fall aus einem Drehstromnetz 28 entnommen wird. Die in einem Zwischenkreis 30 verfügbare Gleichspannung wird mit einem Wechselrichter 32 in eine impulsförmige Wechselspannung mit einer variierbaren Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 32 kHz umgewandelt, welche über die Zuleitung 24 den drei Primärwicklungen 16 zugeführt wird.

5 zeigt die Schaltung der Stromquelle 18 näher.

Über ein Schaltgerät 34 werden die drei Phasen des Drehstromnetzes je einem Gleichrichter (Stromrichter) 26a, 26b bzw. 26c zugeführt, die hier als Schaltnetzteile SNT1, SNT2 bzw. SNT3 ausgebildet sind und jeweils eine Gleichspannung an einen Zwischenkreis 30a, 30b bzw. 30c liefern.

Die Höhe dieser Gleichspannung ist mit Hilfe eines Steuersignals U von einem Steuersignalgenerator 36 einstellbar. Die Zwischenkreise 30a, 30b und 30c sind hier durch Speicherkondensatoren C1, C2 bzw. C3 veranschaulicht.

Die Gleichspannungen werden Wechselrichtern 32a, 32b bzw. 32c zugeführt und von diesen in Impulsspannungen u11, u12 bzw. u13 umgewandelt, deren Form, Breite und Frequenz sich über Steuersignale SS1, SS2 bzw. SS3 von einem Ansteuergerät 38 variieren lässt, um den Effektivwert der Impulsspannung zu verändern.

Hierzu kann man die Amplitude der Impulsspannungen zusätzlich oder auch allein über die Höhe der dem Wechselrichter vom Stromrichter zugeführten Gleichspannung verändern, die von der Steuerspannung U des Steuersignalgenerators 36 abhängt, mit dem sich die Einstellparameter der Stromrichter (wie z. B. Zündwinkel etc.) verändern lassen.

Die Ausgangsspannungen u11, u12 und u13 werden den drei Primärwicklungen 16 zugeführt, in denen daraufhin Primärströme i11, i12 bzw. i13 zum Fliessen kommen. Diese Primärströme induzieren wie gesagt in der die Sekundärwicklung dieses Transformators bildenden Drahtschleife 6 entsprechende Induktionsspannungsanteile, die sich in der Schleife zur Gesamtschleifenspannung addieren, die wiederum entsprechend dem Drahtwiderstand einen Strom in der Schleife fliessen lässt.

Um nun möglichst präzise, konstante Materialeigenschaften des wärmebehandelten Drahtes, beispielweise hinsichtlich einer Festigkeit, einer Streckgrenze, einer Dehnung oder anderer Materialparameter des Drahtes, zu erreichen, ist ein konstanter Leistungs- bzw. Energieeintrag auf den Draht nötig, bei sonst konstanten Verhältnissen hinsichtlich eines Drahtquerschnitts und einer Drahtgeschwindigkeit. Um dies zu erreichen wird der Leistungseintrag auf den Draht mittels einer Leistungsregelung geregelt.

Aus dem Stand der Technik sind verschiedene Verfahren für eine solche Leistungsregelung, insbesondere für ein Inuktions- oder Kontaktglühen, bekannt.

a1) Steuerung der Glühleistung

Bei einem ersten aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren zur Leistungsregelung wird die Glühe spannungsgeregelt.

Der Glühstrom stellt sich gemäß dem Widerstand der Kurzschlussschleife ein. Dieser Widerstand summiert sich aus annähernd konstanten Widerstandsanteilen, wie dem Drahtwiderstand, und veränderlichen Widerstandsanteilen, wie ein Übergangswiderstand von Kontaktbändern.

Eine Leistung, die für einen Energie- bzw. Leistungseintrag verantwortlich ist, schwankt mit dem unbekannt variierenden Widerstand.

Derzeit ist hier keine Möglichkeit bekannt die Leistung in einem Betrieb der Glühe zu messen bzw. zu prüfen.

Des Weiteren werden hier vorhandene Störgrößen, wie eine nicht konstante Umgebungstemperatur (Luft, Kühlwasser) und Netzspannungsschwankungen, nicht berücksichtigt.

a2) Analoge Leistungsmessung

Ein zweites, aus dem Stand der Technik bekanntes Verfahren zur Leistungsregelung basiert auf einer analogen Leistungsmessung und Regelung des analogen Leistungswerts.

Hier werden zwei analoge Größen, die Spannung und der Strom, im Draht gemessen und multipliziert. Das Produkt aus Strom und Spannung wird unter Verwendung eines auf analoger Basis arbeitenden Effektivwertbildners, beispielsweise eines RMS to DC Converters, in eine (analoge) Gleichspannung gewandelt. Diese Gleichspannung entspricht der Leistung.

Alle im obigen beschriebenen Verfahren zur Leistungsregelung weisen jedoch Nachteile auf.

So kann keines dieser Verfahren Messwerte bzw. Regelgrößen mit ausreichend hoher Frequenz, wie von einem Messwert je Glühstromperiode, erzeugen.

Auch sind diese Verfahren nicht ausreichend genau bei der Ermittlung der Messwerte bzw. Regelgrößen. Die Genauigkeit nimmt darüber hinaus mit steigender Geschwindigkeit bzw. Frequenz auch noch weiter ab.

Somit liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Verfügung zu stellen, welches Messwerte bzw. Regelgrößen zur Leistungsregelung bei einer Wärmebehandlung eines Drahtes mit hoher Frequenzauflösung und Genauigkeit liefert.

Diese Aufgabe wird durch das Verfahren, durch die Anordnung, durch das Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln und das Computerprogramm-Produkt zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes mit den Merkmalen gemäß dem jeweiligen unabhängigen Patentanspruch gelöst.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird durch den unter Verwendung der Steuergröße gesteuerten Leistungseintrag ein Glühstrom im Draht erzeugt.

Unter dem Leistungseintrag sei dabei im Folgenden jede Form einer Einwirkung auf den Draht verstanden, welche einen Strom, den Glühstrom, in dem Draht bewirkt. Der Leitungseintrag kann dabei unter Verwendung entsprechender Mittel, wie einem Induktor bei einem Induktionsglühen oder Kontaktbändern bei einem Kontaktglühen, bewirkt bzw. realisiert werden.

Es werden eine Spannung und ein Strom des in dem Draht erzeugten bzw. fließenden Glühstroms gemessen, wobei ein analoges Spannungssignal und ein analoges Stromsignal erzeugt bzw. ermittelt wird.

Die Art des jeweiligen analogen Signals hängt dabei insbesondere ab von Art und Vorgehensweise der Messung und/oder der Art und Ausgestaltung Messvorrichtung. So kann im Falle einer Messung des Stroms mittels eines Stromwandlers das analoge Stromsignal eine zum Strom proportionale Spannung sein.

Das analoge Spannungs- und das analoge Stromsignal wird jeweils mit einer vorgebbaren Frequenz digital abgetastet, wobei für jeden Abtastzeitpunkt ein dem analogen Spannungssignal entsprechender digitaler Spannungswert und ein dem analogen Stromsignal entsprechender digitaler Stromwert erzeugt wird.

Unter Verwendung mindestens eines digitalen Spannungswerts und eines digitalen Stromwerts wird die Steuergröße gebildet.

Die erfindungsgemäße Anordnung zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes weist ein Leistungsübertragungsmittel, wie einen Induktor bei einem Induktionsglühen oder wie Kontaktbänder bei einem Kontaktglühen, auf.

Unter Verwendung des durch die Steuergröße gesteuerten Leistungsübertragungsmittels wird ein Glühstrom in dem Draht erzeugt.

So wird beispielsweise bei einer Induktionsglühe der Draht, welcher eine in sich geschlossene Kurzschlussschleife bildet, durch einen sogenannten Induktor geführt, wobei unter Verwendung des durch die Steuergröße gesteuerten Induktors ein Glühstrom in den Draht induziert wird.

Bei einer Kontaktglühe erfolgt dies dadurch, dass der kurzgeschlossene Draht über durch die Steuergröße gesteuerte Kontaktbänder geführt wird, unter Verwendung derer der Glühstrom im Draht erzeugt wird.

Weiter weist die erfindungsgemäße Anordnung ein Mittel zur Spannungsmessung, mit welchem eine Spannung des in dem Draht fließenden Glühstroms gemessen wird, und ein Mittel zur Strommessung, mit welchem ein Strom des in dem Draht fließenden Glühstroms gemessen wird, auf. Die Mittel erzeugen dabei jeweils analoge Signale, ein analoges Spannungssignal und ein analoges Stromsignal.

Ein Analog/Digital-Wandler tastet die analogen Signale jeweils mit einer vorgebbaren Frequenz digital ab, wobei für jeden Abtastzeitpunkt ein dem analogen Spannungssignal entsprechender digitaler Spannungswert und ein dem analogen Stromsignal entsprechender digitaler Stromwert erzeugt wird.

Ein Verarbeitungsmittel ermittelt unter Verwendung mindestens eines digitalen Spannungswerts und eines digitalen Stromwerts die Steuergröße.

Die Mittel sind dabei entsprechend der von ihnen durchgeführten Aufgabe und/oder zur Durchführung der ihnen zugewiesenen Aufgabe eingerichtet.

Ferner ist anzumerken, dass im Rahmen der Erfindung der Begriff „Steuer-„ bzw. „Steuergröße weit auszulegen ist. So ist insbesondere unter dem Begriff „Steuergröße" eine Größe bzw. ein Signal zu verstehen, welche bzw. welches unmittelbar oder auch mittelbar die Leistung des Leistungsübertragungsmittel, wie eines Induktors, beeinflusst.

Auch ist darauf hinzuweisen, dass die Erfindung grundsätzlich für jedes Drahtglühverfahren, bei dem eine Glühspannung und ein Glühstrom ermittelbar sind, insbesondere bei dem Induktionsglühen oder dem Kontaktglühen, eingesetzt werden kann.

Das Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln ist eingerichtet, um alle Schritte gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Mikrocontroller ausgeführt wird.

Das Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln ist eingerichtet, um alle Schritte gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Mikrocontroller ausgeführt wird.

Die Anordnung, das Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln, eingerichtet um alle Schritte gemäß dem erfinderischen Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Mikrocontroller ausgeführt wird, sowie das Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln, eingerichtet um alle Schritte gemäß dem erfinderischen Verfahren durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer oder Mikrocontroller ausgeführt wird, sind insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner nachfolgend erläuterten Weiterbildungen.

Anschaulich gesehen basiert die Erfindung auf einer digitalen Leistungsmessung, bei welcher Spannung und Strom im Draht digital ermittelt werden, beispielsweise durch Abtastung von entsprechenden analogen Signalen. Basierend auf den digitalisierten Größen können die auf den Draht eingebrachte Wirkleistung wie auch zahlreiche andere elektrische Größen ermittelt werden.

So eröffnet hier insbesondere die Digitalisierung der analogen Signale zu digitalen Größen die Möglichkeit der digitalen Auf-/Ver- und/oder Weiterverarbeitung der digitalen Größen sowie die damit verbundenen Vorteile.

Durch entsprechend hohe Abtastfrequenzen, beispielsweise 8MHz, sowie die Verwendung leistungsfähiger digitaler Komponenten, wie einem elektronischem Logikbaustein oder „Field Programmable Gate Array (FPGA), lässt sich damit die Schnelligkeit und Genauigkeit bei der Erfindung weiter steigern.

Bevorzugte Weiterbildungen und Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

Die im weiteren beschriebenen Ausführungsformen und/oder Weiterbildungen beziehen sich sowohl auf das Verfahren und die Anordnung als auch auf das Computerprogramm und auf das Computer-Programmprodukt.

Die Erfindung und die im weiteren beschriebenen Ausführungsformen und Weiterbildungen können sowohl in Software als auch in Hardware, beispielsweise unter Verwendung einer speziellen elektrischen Schaltung oder einer sogenannten Speicher programmierbaren Steuerung, kurz SPS, realisiert werden.

Ferner ist eine Realisierung der Erfindung oder einer im weiteren beschriebenen Weiterbildung bzw. Ausführungsform möglich durch ein computerlesbares Speichermedium, auf welchem das Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln gespeichert ist, welches die Erfindung oder Weiterbildung bzw. Ausführungsform ausführt.

Auch kann die Erfindung oder jede im weiteren beschriebene Weiterbildung bzw. Ausführungsform durch ein Computerprogrammerzeugnis realisiert sein, welches ein Speichermedium aufweist, auf welchem das Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln gespeichert ist, welches die Erfindung oder Weiterbildung bzw. Ausführungsform ausführt.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung wird der Leistungseintrag auf den Draht unter Verwendung eines unter Verwendung der Steuergröße gesteuerten und/oder geregelten Induktors oder Kontaktbandes realisiert. Dabei wird in Ausführung mit dem Induktor der Draht durch den Induktor geführt, wobei der Glühstrom in den Draht induziert wird. In Ausführung mit dem Kontaktband wird der Draht über das Kontaktband geführt, wobei der Glühstrom im Draht erzeugt wird.

In einer Weiterbildung wird die Spannung unter Verwendung eines bzw. einer zumindest in einem ersten Teilbereich parallel zu dem Draht gelegten Messdrahtes bzw. Messdrahtschleife gemessen. Zur Messung kann dabei beispielsweise ein Spannungsmessgerät in die Messdrahtschleife integriert sein.

Als Messdrahtschleife ist bevorzugt eine hochohmig geschlossene Drahtschleife vorgesehen. Alternativ kann hier auch eine offene Messdrahtschleife vorgesehen werden.

Der zumindest erste Teilbereich, in welchem der Draht und die Messdrahtschleife parallel zueinander gelegt sind, kann der Bereich sein, in welchem der Leistungseintrag erfolgt bzw. der Glühstrom im Draht erzeugt wird.

Bei einer bevorzugten Weiterbildung, einer Induktionsglühe, kann als erster Teilbereich der Bereich gewählt werden, in welchem der Draht durch den Induktor geführt wird. Bei paralleler Führung beider Drähte, nämlich des Drahtes der Kurzschlussschleife und des Drahtes der Messschleife, durch den Induktor, wird der Glühstrom in beide Drähte induziert.

In einer weiteren Weiterbildung wird der Strom durch den zu glühenden Draht unter Verwendung eines Stromwandlers, durch welchen der Draht geführt wird, gemessen.

Der Stromwandler ist dabei derart eingerichtet, dass er bei der Messung des Stroms eine zu dem gemessenen Strom zumindest ungefähr proportionale Spannung, das analoge Stromsignal, erzeugt.

In einer Ausgestaltung werden die analogen Signale mit einer vorgebbaren Frequenz, insbesondere mit einer Frequenz von ungefähr 8 MHz, für eine Vielzahl von Abtastzeitpunkten digital abgetastet werden. Dabei werden eine Vielzahl von digitalen Spannungswerten und digitalen Stromwerten erzeugt. Diese können wie nachfolgend gezeigt in vielfältiger Weise weiterverarbeitet werden.

Insbesondere kann vorgesehen werden, dass das Steuersignal unter Verwendung einer Mehrzahl von digitalen Spannungswerten und digitalen Stromwerten für in diesem Fall mehrere Abtastzeitpunkte, insbesondere Abtastzeitpunkte einer Periode des Glühstroms, ermittelt wird. Dies kann beispielsweise dadurch realisiert werden, dass für jeden Abtastzeitpunkt der jeweilige digitale Spannungswert und digitale Stromwert miteinander multipliziert werden und die dadurch ermittelten Produkte gemittelt werden.

Unter Verwendung der Steuergröße lassen sich eine Vielzahl von elektrischen bzw. elektrotechnischen Größen darstellen. So kann vorgesehen werden, dass unter Verwendung der Steuergröße eine auf dem Draht eingebrachte Wirkleistung und/oder (Ist-)Glühleistung beschrieben wird.

Auch können die mehreren Abtastzeitpunkte derart gewählt werden, dass sie in einer Periode des Glühstroms liegen. Dabei kann eine Frequenz des Glühstroms in einem Bereich von ungefähr 50 Hz bis 32000 Hz gewählt werden. Eine Abtastung mit einer Frequenz von 8 MHz liefert hier dann eine Vielzahl von digitalen Spannungs- und Stromwerten je Periode, die in die Ermittlung der Steuergröße einfließen.

Ein Beginn und/oder ein Ende der Periode kann mittels einer Triggereinheit aus dem analogen Spannungssignal oder aus den digitalen Spannungswerten, insbesondere automatisch, ermittelt werden.

In einer Weiterbildung werden der digitale Spannungswert und der digitale Stromwert miteinander multipliziert, wobei ein Leistungswert ermittelt wird.

Auch kann die Steuergröße für jede Periode des Glühstroms neu ermittelt werden, insbesondere mit einer Erneuerungsfrequenz von ungefähr minimal 50 Hz und ungefähr maximal 32 kHz.

Bevorzugt wird bei der Ermittlung der Steuergröße mindestens eine Größe aus der folgenden Liste mit Größen ermittelt, nämlich eine Effektivleitung, eine Scheinleistung, eine Blindleistung, ein Cosinus Phi, eine Effektivspannung, ein Effektivstrom, ein Scheinstrom, ein Blindstrom.

Bei einer Weiterbildung wird in einem weiteren – einem zweiten – Teilbereich des Drahtes der Draht mittels eines Kühlwassers bzw. entsprechender Kühlvorrichtungen, wie beispielweise Kühldüsen, gekühlt.

Hier kann dann vorgesehen werden insbesondere eine Temperatur des Kühlwassers, im speziellen eine Zuflusstemperatur eines zufließenden Kühlwassers und/oder eine Abflusstemperatur eines abfließenden Kühlwassers, und/oder eine Kühlwassermenge, im speziellen eine Durchflusskühlwassermenge, zu messen.

Mindestens unter Verwendung der Zuflusstemperatur, der Abflusstemperatur und/oder der Durchflusskühlwassermenge kann dann eine durch das Kühlwasser abgeführte Wärmemenge ermittelt werden.

Weiter kann es zweckmäßig sein, einen Durchmesser des Drahtes, insbesondere in einem Endabschnitt oder Ausgang einer Glühe, und/oder eine Geschwindigkeit des Drahtes, insbesondere mit welcher Geschwindigkeit der Draht durch die Glühe bewegt wird, zu messen. Die Messung kann in vorgebbaren Zeitabständen wiederholt werden, um Änderungen der jeweils gemessenen Größe zu bestimmen.

Mindestens unter Verwendung einer aus zwei gemessenen Durchmessern ermittelten Durchmesseränderung kann dann eine Durchmesseränderungsleistung ermittelt werden.

Die ermittelte, durch das Kühlwasser abgeführte Wärmemenge und/oder die Durchmesseränderungsleistung können/kann als Korrektiv bei der Ermittlung der Steuergröße verwendet werden.

In einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung, einer leistungsgeregelten Induktions- oder Kontaktglühe, wird bei der Leistungsregelung die Steuergröße insbesondere unter Verwendung von einem Stellglied eingestellt. Unter Verwendung der Steuergröße wird dann ein Induktor oder ein Kontaktband leistungsgeregelt.

Zu der Leistungsregelung wird bevorzugt ein Regelkreis, insbesondere mit einem PID-Regler, eingesetzt. Anzumerken ist, dass auch beliebige andere Regler-Typen, wie ein P-, I-, D-Regler oder Kombinationen von diesen einsetzbar sind.

Ein Regelistwert bei einem solchen Regelkreis kann dann aus der Steuergröße gebildet werden.

Eine Regelsollgröße kann bei einem solchen Regelkreis gebildet werden aus mindestens den folgenden Größen:

– eine unter Verwendung der Drahtgeschwindigkeit ermittelbare Sollglühleistung,
– die durch das Kühlwasser abgeführte Wärmemenge
– die Durchmesseränderungsleistung.

In einer Weiterbildung ist die Verarbeitungseinheit ein Logikbaustein, insbesondere ein „field programmable gate array" (fpga), welcher insbesondere in Echtzeit die Steuergröße ermittelt.

Ferner kann bei einer Realisierung der Erfindung oder einer ihrer Weiterbildungen bzw. Ausführungsformen eine sogenannte Speicher programmierte Steuerung, kurz SPS, vorgesehen werden.

Diese kann derart programmiert sein, dass sie das erfindungsgemäße Verfahren oder dessen Weiterbildungen bzw. Ausführungsformen zumindest zum Teil ausführt.

In diesen Fall können erfindungsgemäße Mittel Programmteile und/oder Module der programmierten SPS sein.

Bei einer weiteren bevorzugten Weiterbildung ist das Leistungsübertragungsmittel ein Induktor einer Induktionsglühe oder ein Kontaktband einer Kontaktglühe.

So wird beispielsweise bei dieser Induktionsglühe der Draht, welcher eine in sich geschlossene Kurzschlussschleife bildet, durch einen sogenannten Induktor geführt, wobei unter Verwendung des durch die Steuergröße gesteuerten Induktors ein Glühstrom in den Draht induziert wird.

Bei der Kontaktglühe erfolgt dies dadurch, dass der kurzgeschlossene Draht über das bzw. die durch die Steuergröße gesteuerten Kontaktbänder geführt wird, unter Verwendung derer der Glühstrom im Draht erzeugt wird.

In Figuren ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welches im weiteren näher erläutert wird. Aus den Figuren und deren Erläuterungen ergeben sich weitere Vorteile, Merkmale und Anwendungsmöglichkeiten der Erfindung.

Es zeigen
1 eine Prinzipdarstellung einer erfindungsgemäßen, digital leistungsgeregelten Induktionsglühe mit einem Induktor aus drei Transformatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel;
2 eine Skizze mit einem Regelkreis für eine erfindungsgemäße, digitale Leistungsregelung bei einer Induktionsglühe gemäß einem Ausführungsbeispiel;
3 eine Prinzipdarstellung zur Veranschaulichung des Prinzips einer Induktionsglühe gemäß dem Stand der Technik;
4 eine Prinzipdarstellung einer Induktionsglühe mit einem Induktor aus drei Transformatoren gemäß dem Stand der Technik;
5 ein Schaltungsbeispiel für eine Stromquelle zur getrennten Speisung von drei Primärwicklungen eines Induktors einer Induktionsglühe mit drei Transformatoren gemäß dem Stand der Technik;
6 ein Schaltungsbeispiel für eine Stromquelle zur gemeinsamen Speisung von drei Primärwicklungen eines Induktors einer Induktionsglühe mit drei Transformatoren gemäß einem Ausführungsbeispiel.
Ausführungsbeispiel: Induktionsglühe mit einer digitalen Leistungsregelung
Gegenstand des im folgenden, insbesondere anhand 1, 2 und 6, beschriebenen Ausführungsbeispiels ist eine Induktionsglühe 100 mit einer digitalen Leistungsregelung.
Diese digital geregelte Induktionsglühe 100 entspricht in ihrer Grundgestaltung der aus der DE 101 00 829 C1 bekannten und im obigen anhand der 3 und 4 beschriebenen Induktionsglühe zur konduktiven Wärmebehandlung eines Drahtes.
Die ausführungsgemäße digital geregelte Induktionsglühe stellt aber eine in wesentlichen, nicht trivialen Punkten, insbesondere der Leistungsregelung, geänderte Modifikation dieser bekannten Induktionsglühe dar.
Übereinstimmende Komponenten beider Glühen sind deshalb in den Figuren gleich bezeichnet. Spezifikationen dieser Komponenten sind, soweit nicht nachfolgend beschrieben, der DE 101 00 829 C1 entnehmbar.
Bei der ausführungsgemäßen, digital geregelten Induktionsglühe 100 wird ein von einer Ziehmaschine oder vom Walzwerk kommender Rund- oder Flachdraht 2, kurz Draht 2, zunächst über eine Kurzschlussrolle 4 in eine (Kurzschluss-)Schleife 6 umgelenkt. Diese verläuft zunächst durch einen Stromwandler 50 und nachfolgend durch einen Induktor 8 mit drei Transformatoren 8a bis 8c.
Parallel zum durch den Induktor 8 geführten Draht 2 verläuft in diesem Bereich ein Teil einer hochohmig geschlossenen Messdrahtschleife 51, welche in diesem Bereich ebenfalls durch den Induktor 8 bzw. den Transformatoren 8a bis c geführt wird.
Der Induktor 8 bzw. die drei Transformatoren 8a bis 8c induzieren eine Heizspannung variabler Frequenz sowohl in den Draht 2 bzw. in die Drahtschleife 6 als auch in die Messdrahtschleife 51.
Der Draht 2 wird weiter über eine Umlenkrolle 10 geführt, wobei er wieder in Richtung auf die Kurzschlussrolle 4 gelenkt wird, wie der Richtungspfeil 12 veranschaulicht.
Kurz vor dem Auftreffen auf die Kurzschlussrolle 4 durchläuft der Draht 2 eine Kühlvorrichtung 14 mit hier nicht näher veranschaulichten Kühldüsen 55a bis c, wie sie beispielsweise Gegenstand der nicht vorveröffentlichten deutschen Patentschrift Nr. 100 58 369 sind.
Mittels der Kurzschlussrolle 4 wird der Draht zu einer ebenfalls hier nicht veranschaulichten Wickelvorrichtung umgelenkt, wobei über die Kurzschlussrolle ein Kontakt zum einlaufenden Draht hergestellt wird, so dass die Schleife 6 in sich kurzgeschlossen ist.
Jeder Transformator 8a bis 8c des Induktors 8 besteht grundsätzlich aus einem magnetischen Ringkern, auf den eine Primärwicklung aufgewickelt ist und durch den die Drahtschleife 6 wie auch die Messdrahtschleife 51 als einwindige Sekundärwicklung verläuft.
Bei Speisung der Primärwicklung mit einer Wechselspannung induziert diese eine dem Windungsverhältnis entsprechende Sekundärspannung, die einen Sekundärstrom in der Drahtschleife 6 (und der Messdrahtschleife 51) fließen lässt, welcher den Draht 2 in der Drahtschleife 6 aufheizt.
Die schematisch angedeutete Primärwicklung ist mit 16 und die sie speisende Stromquelle mit 18 bezeichnet. Eine Ansteuerung der Stromquelle 18 erfolgt weiter wie weiter gezeigt wird mit einer Steuergröße.
Die Transformatoren 8a bis c umfassen wie im bekannten drei aus Ringkernen 20 zusammengesetzte Kernpakete 22.
Die Kernpakete 22 sind koaxial zueinander angeordnet, so dass der Draht 2 in der Schleife 6 und der Messdraht in der Messdrahtschleife 51 die Pakete bzw. die Transformatoren 8a bis 8c nacheinander durchläuft.
Die Pakete 22 sind jeweils mit einer zugehörigen Primärwicklung 16 bewickelt, und die drei Primärwicklungen sind über Zuleitungen 24 mit der Stromquelle 18 verbunden.
Diese liefert entsprechend einer digitalen Steuerung bzw. Regelung Impulse zur Speisung der Primärwicklungen. Jede Primärwicklung induziert in der Drahtschleife 6 und der Messdrahtschleife 51 einen Spannungsbeitrag: diese Spannungsbeiträge summieren sich zu einer Gesamtspannung als Schleifenspannung, die den entsprechenden Strom zur Erwärmung des Drahtes fliessen lässt.
Durch wahlweise Einzelansteuerung der Kernpakete lässt sich der Bereich der Einstellmöglichkeiten noch erweitern.
Ferner ist eine Abblasdüse 17 für den von der Kurzschlussrolle 4 auslaufenden Draht 2 dargestellt.
Die Spannungsquelle 18 zur Speisung der Primärwicklungen 16, welche auch in 6 gezeigt wird, besteht aus einem Gleichrichter 26 für die Netzwechselspannung, die im dargestellten Fall aus einem Drehstromnetz 28 entnommen wird.
Die in einem Zwischenkreis 30 verfügbare Gleichspannung wird mit einem Wechselrichter 32 in eine impulsförmige Wechselspannung mit einer variierbaren Frequenz in einem Bereich von 50 Hz bis 32 kHz umgewandelt. Diese wird über die Zuleitung 24 – gekennzeichnet auch durch einen Pfeil 40 – den drei Primärwicklungen 16 zugeführt wird.
6 zeigt die Schaltung der Stromquelle 18 bei der ausführungsgemäßen digitalen Leistungsregelung im Detail.
Über ein Schaltgerät 34 werden die drei Phasen des Drehstromnetzes einem Gleichrichter 26 zugeführt, der eine Gleichspannung an einen Zwischenkreis 30 liefert.
Die Höhe dieser Gleichspannung ist mit Hilfe eines Steuersignals U von einem Steuersignalgenerator 36 einstellbar.
Der Zwischenkreis 30 ist hier durch einen Speicherkondensator C veranschaulicht.
Die Gleichspannung wird dem Wechselrichter 32 zugeführt und von diesen in eine Impulsspannung u umgewandelt.
Deren Form, Breite und Frequenz lässt sich über Steuersignale entsprechend der digitalen Leistungsregelung (2) von einem entsprechend der digitalen Leistungsregelung angesteuerten Ansteuergerät 38 variieren, um den Effektivwert der Impulsspannung zu verändern.
Hierzu kann man die Amplitude der Impulsspannung zusätzlich oder auch allein über die Höhe der dem Wechselrichter vom Stromrichter zugeführten Gleichspannung verändern. Diese hängt von der Steuerspannung U des Steuersignalgenerators 36, welcher ebenfalls entsprechend der digitalen Leistungsregelung ansteuerbar ist, ab, mit dem sich die Einstellparameter der Stromrichter (wie z. B. Zündwinkel etc.) verändern lassen.
Die Ausgangsspannung u wird den drei Primärwicklungen 16 zugeführt 40, in denen daraufhin Primärströme i zum Fliessen kommen. Diese Primärströme induzieren wie gesagt in der die Sekundärwicklung dieses Transformators bildenden Drahtschleife 6 (entsprechendes gilt für die Messdrahtschleife 51) und entsprechende Induktionsspannungsanteile, die sich in der Drahtschleife 6 zur Gesamtschleifenspannung addieren, die wiederum entsprechend dem Drahtwiderstand einen Strom in der Schleife fliessen lässt.
Digitale Leistungsregelung/-messung (2)
Die den Gegenstand des Ausführungsbeispiels bildende, modifizierte und digital geregelte Induktionsglühe 100 (1) weist im Gegensatz zu der aus der DE 101 00 829 C1 bekannten Glühe eine digitale – anstelle einer analogen – Leistungsregelung (2) mit digitaler Leistungsmessung auf.
Mit dieser ausführungsgemäßen digitalen Leistungsregelung bzw. mit der entsprechend ausgestatteten Induktionsglühe 100 sind insbesondere die folgenden Anforderungen erfüllbar:

a) Frequenzbereich von Spannung und Strom: 50 Hz bis 32000 Hz;
b) Spannung und Strom weisen einen hohen Oberwellen-Anteil bis ca. zur 100. Oberwelle auf;
c) Variable Frequenz während der Messung;
d) Formfaktoren von Spannung und Strom sind unbekannt und variieren mit der Spannungsregelung;
e) Je Periode der Spannung ist ein leistungswert zu ermitteln;
f) Hohe Messgenauigkeit (0,1% vom Endwert).

Die digitale Leistungsregelung und Leistungsmessung umfasst dabei eine automatisch getriggerte Steuereinheit, die selbständig aus Strom und Spannung in dem Draht eine (Glüh/Wirk-)Leistung bis zu einer Frequenz von 32 kHz bildet.
Wegen der hohen Anforderungen an die Geschwindigkeit wird diese Aufgabe von einem programmierbaren Logikbaustein, einem FPGA (field programmable gate array) übernommen.
Folgende weitere Größen werden ermittelt:
Effektivleistung, Scheinleistung, Blindleistung, Kosinus phi, Effektivspannung, Effektivstrom, Scheinstrom und Blindstrom. Zusätzlich fließen in die Leistungsmessung die Temperatur des Kühlwassers und der Enddurchmessers des Drahtes ein. Dies ist vollkommen neu. Dadurch wird die erforderliche hohe Genauigkeit erreicht.
Verwendete Messverfahren zur digitalen Leistungsmessung
1. Messverfahren für die zugeführte (Glüh-)Leistung (2, 260)
Um die Wirkleistung, die auf den Draht 2 der Kurzschlussschleife 6 eingebracht wird, zu ermitteln, werden Strom und Spannung in dem Draht 2 gemessen.
Die Spannung wird an den Enden 51a, 51b der parallel zum Draht 2 gelegten und ebenfalls durch die Transformatoren 8a bis c des Induktors 8 führende Messschleife 51 abgegriffen. In der Schleife 51 wird die gleiche Spannung induziert wie im Draht 2.
Um den Strom zu messen, wird der Draht 2 durch den Stromwandler 50 geführt. An dessen Ausgang steht eine zum Strom proportionale Spannung zur Verfügung.
Spannung und Strom werden digital mit 8 MHz abgetastet 53a, 53b und Punkt weise multipliziert (entsprechende den Anforderungen a und b).
Die Leistung berechnet sich aus dem Mittelwert der Messungen einer Periode. Beginn bzw. Ende der Periode werden mittels einer Triggereinheit aus dem Spannungssignal automatisch gewonnen.
Die Leistungsberechnung wird von einer digitalen Logik 54 in der elektronischen Komponente 56 in Echtzeit erledigt (Anforderung e).
Da Software-Verfahren hier zu langsam sind, wird die Berechnung in einem FPGA (field programmable gate array, Logikbaustein) 54 implementiert.
Dieses digitale Messverfahren ermöglicht eine extrem schnelle Leistungsmessung: je Periode der Spannung wird ein Leistungswert ermittelt.
Das digitale Messverfahren ist unabhängig von Formfaktoren, Spannungsschwankungen der Spannungsquelle, Temperaturschwankungen und von der Spannungs- bzw. Stromfrequenz (vgl. Störgrößen 240, 2 und Anforderung c und d).
Ebenso darf die Frequenz von Spannung und Strom im Bereich von 1 kHz bis 32 kHz beliebig variieren (Anforderung c).
Da sowohl die Spannung als auch der Strom exakt die Verhältnisse in dem Draht 2 wiederspiegeln und die Abtastung mit hoher Auflösung (A/D-Wandler mit 12Bit, 53a, 53b) erfolgt, wird durch diesen Aufbau eine hohe Messgenauigkeit von 0,1 % vom Endwert ermöglicht (Anforderung f).
Über die Erfassung der Leistung hinaus ist die Messung von Effektivspannung und Effektivstrom implementiert.
Somit kann je Periode Wirkleistung, Effektivspannung oder Effektivstrom gemessen werden, wobei auch das bisher verwendete spannungsgeregelte (s. oben) Glühverfahren angewendet bzw. die bisherige spannungsgeregelte Induktionsglühe (s. oben) verwendet werden kann.
Aus Wirkleistung, Effektivspannung und -strom werden des Weiteren folgende Größen berechnet:

– Scheinleistung
– Blindleistung
– cos φ
– Blindstrom
– Wirkstrom

Messverfahren für die abgeführte Leistung, Kühlleistung (2, 212, 202)
Durch Kühldüsen 55a bis c einer Kühlvorrichtung 55 wird der Draht 2 mit Wasser 52 abgekühlt. Die Düsen 55a bis c befinden sich innerhalb der Glühstrecke, sodass die Kühlung einen Teil der Glühleistung zunichte macht.
Dieser Effekt ist abhängig von der Kühlwassertemperatur, des Drahtdurchmessers und der Drahtgeschwindigkeit.
Um die abgeführte Wärmemenge nachzuregeln (2), wird deshalb die Temperatur des zu- und ablaufenden Wassers 52 und die Durchflussmenge 52 gemessen.
Messverfahren für den Drahtdurchmesser (Fig. 213, 203)
In der Glühanlage 100 erfährt der Draht 2 eine Reckung. Dadurch verringern sich der Durchmesser und die Dehnungsfähigkeit des Drahtes 2. Deshalb wird mit einem Messgerät bekannter Art der Durchmesser laufend ermittelt und querschnittsproportional die Leistung nachgeregelt (2).
Digitale Regelung, Regelkreis (2)
Basierend auf den obigen Messverfahren für (zugeführter) Glühleistung, Kühlleistung und Durchmesseränderung(-sleistung) wird für die Leistung folgender Regelkreis 200 – implementiert in der elektronischen Komponente 76 – nach 2 realisiert.
Über eine einstellbare Kennlinie 201 wird die Drahtgeschwindigkeit (v) 211 in die zugehörige Glühleistung (Grundsollwert) umgesetzt.
Zusammen mit den Korrekturwerten für die Kühlwassertemperatur 212, 202 und die Durchmesserabweichung 213, 203 – ermittelt unter Verwendung jeweils vorgebbarer Kennlinien 202, 203 – ergibt sich der Reglersollwert (P_Soll) 220.
Ein digitaler PID-Regler 230 hält mittels der Leistungsmessung 260 die Glühleistung am Draht (P_Ist) 270 konstant, wobei er entsprechende Steuersignale/-größen für Stellglieder 250, in diesem Fall die ansteuerbaren Bausteine der Schaltung des Induktors, wie Steuersignalgenerator 36 und Ansteuergerät 38, ermittelt.
Die beschriebenen Messverfahren bieten in Kombination mit der digitalen Leistungsregelung (2) enorme Vorteile:

– Sowohl kurz- als auch langfristige Netzschwankungen werden ausgeregelt. Ebenso verhält es sich mit internationalen Netzunterschieden.
– Die Anzahl der zugeschalteten Trafos kann variiert werden, ohne dass der Leistungseintrag auf den Draht sich ändert.
– Ungenauigkeiten und Schwankungen des Stellers werden ausgeglichen. Insbesondere nichtideale Spannungsverläufe, Temperatur- und Frequenzschwankungen werden eliminiert.
– Durch die exakte Leistungskontrolle ist der Inbetriebnahmeaufwand gegenüber herkömmlichen Lösungen deutlich minimiert.
– Das genaue Regelverfahren ermöglicht die Produktion von schwierigen Legierungsmaterialien ohne Mehraufwand gegenüber Kupfer. Somit ist die Produktion unabhängig vom Drahtmaterial.
– Ein Wechsel des Stellers oder sogar des Stellerproduzenten ist ohne Änderung der Ansteuerung möglich und wirkt sich nicht auf die Drahtqualität aus. Somit ist eine Unabhängigkeit vom Hersteller gegeben.
– Im Anfahrbereich wird durch die Regelung der Totbereich des Systems ausgeregelt. Somit ist eine Nullglühung möglich (Bis ca. 20 % Stelleraussteuerung wird keine Leistung auf den Draht eingebracht)
– Durch Temperaturmessung des ein- und auslaufenden Kühlwassers kann die nicht zur Glühung beitragende Leistung dynamisch ausgeregelt werden.
– Durch Messung des Drahtdurchmessers am Auslauf kann die Reckung des Drahtes mit Hilfe der Leistungsregelung beeinflusst werden.
– Durch die exakte Leistungskontrolle ist es möglich einen halbharten Draht zu produzieren.

Claims

Verfahren zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes, bei dem – durch den durch die Steuergröße gesteuerten Leistungseintrag ein Glühstrom im Draht erzeugt wird, – eine Spannung und ein Strom des in dem Draht fließenden Glühstroms gemessen werden, wobei ein analoges Spannungssignal und ein analoges Stromsignal erzeugt werden, – das analoge Spannungs- und das analoge Stromsignal mit einer vorgebbaren Frequenz digital abgetastet werden, wobei für jeden Abtastzeitpunkt ein dem analogen Spannungssignal entsprechender digitaler Spannungswert und ein dem analogen Stromsignal entsprechender digitaler Stromwert erzeugt wird, – unter Verwendung mindestens eines digitalen Spannungswerts und eines digitalen Stromwerts die Steuergröße gebildet wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Leistungseintrag auf den Draht unter Verwendung eines unter Verwendung der Steuergröße gesteuerten und/oder geregelten Induktors oder Kontaktbandes erfolgt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Draht durch einen unter Verwendung der Steuergröße gesteuerten Induktor geführt wird, wobei der Glühstrom in den Draht induziert wird, oder der Draht über ein unter Verwendung der Steuergröße gesteuertes Kontaktband geführt wird, wobei der Glühstrom im Draht erzeugt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Spannung unter Verwendung einer zumindest in einem ersten Teilbereich parallel zu dem Draht gelegten Messdrahtschleife gemessen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in dem zumindest ersten Teilbereich, in welchem der Draht und die Messdrahtschleife parallel zueinander gelegt sind, der Glühstrom im Draht und in der Messdrahtschleife erzeugt, insbesondere induziert, wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Messdrahtschleife eine hochohmig geschlossene Drahtschleife ist.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Strom unter Verwendung eines Stromwandlers, durch welchen der Draht geführt wird, gemessen wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der Stromwandler bei der Messung des Stroms eine zu dem gemessenen Strom zumindest ungefähr proportionale Spannung erzeugt.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die analogen Signale mit einer vorgebbaren Frequenz, insbesondere von ungefähr 8 MHz, für eine Vielzahl von Abtastzeitpunkten digital abgetastet werden, wobei eine Vielzahl von digitalen Spannungswerten und Stromwerten erzeugt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem das Steuersignal unter Verwendung der digitalen Spannungswerte und der digitalen Stromwerte für mehrere Abtastzeitpunkte ermittelt wird, wobei insbesondere für jeden Abtastzeitpunkt ein Produkt aus dem jeweiligen digitalen Spannungswert und dem digitalen Stromwert ermittelt wird und die Produkte gemittelt werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem unter Verwendung der Steuergröße eine auf dem Draht eingebrachte Wirkleistung und/oder (Ist-)Glühleistung beschrieben wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die mehreren Abtastzeitpunkte in einer Periode des Glühstroms liegen.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Beginn und/oder ein Ende der Periode unter Verwendung einer Triggereinheit unter Verwendung des analogen Spannungssignals oder der digitalen Spannungswerte ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem der digitale Spannungswert und der digitale Stromwert multipliziert werden.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Steuergröße für jede Periode neu ermittelt, insbesondere mit einer Erneuerungsfrequenz von ungefähr maximal 32 kHz.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem bei der Ermittlung der Steuergröße mindestens eine Größe aus der folgenden Liste mit Größen ermittelt wird, nämlich eine Effektivleitung, eine Scheinleistung, eine Blindleistung, ein Cosinus Phi, eine Effektivspannung, ein Effektivstrom, ein Scheinstrom, ein Blindstrom.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem in einem zweiten Teilbereich des Drahtes der Draht mittels eines Kühlwassers gekühlt wird, wobei insbesondere eine Temperatur des Kühlwassers, im speziellen eine Zuflusstemperatur eines zufließenden Kühlwassers und/oder eine Abflusstemperatur eines abfließenden Kühlwassers, und/oder eine Kühlwassermenge, im speziellen eine Durchflusskühlwassermenge, gemessen werden bzw. wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine durch das Kühlwasser abgeführte Wärmemenge mindestens unter Verwendung der Zuflusstemperatur, der Abflusstemperatur und der Durchflusskühlwassermenge ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem ein Durchmesser des Drahtes, insbesondere in einem Endabschnitt einer Glühe, und/oder eine Geschwindigkeit des Drahtes, insbesondere mit welcher Geschwindigkeit der Draht durch die Glühe bewegt wird, wobei dann zumindest mehrmals der Durchmesser in dem Endabschnitt der Glühe gemessen wird, gemessen werden bzw. wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem eine Durchmesseränderungsleistung mindestens unter Verwendung einer aus zwei gemessenen Durchmesser ermittelten Durchmesseränderung ermittelt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, eingesetzt bei einer Leistungsregelung, wobei die Steuergröße insbesondere unter Verwendung von einem Stellglied bei der Leistungsregelung eingestellt wird.
Verfahren nach mindestens einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem unter Verwendung der Steuergröße ein Induktor oder ein Kontaktband leistungsgeregelt wird.
Verfahren nach einem der beiden voranstehenden Ansprüche, bei dem bei der Leistungsregelung ein Regelkreis, insbesondere mit einem PID-Regler, eingesetzt wird.
Verfahren nach dem voranstehenden Anspruch, bei dem bei dem Regelkreis ein Regelistwert aus der Steuergröße gebildet wird.
Verfahren nach mindestens einem der zwei voranstehenden Ansprüchen, bei dem bei dem Regelkreis eine Regelsollgröße gebildet wird aus mindestens den folgenden Größen: – eine unter Verwendung der Drahtgeschwindigkeit ermittelbare Sollglühleistung, – die durch das Kühlwasser abgeführte Wärmemenge – die Durchmesseränderungsleistung.
Anordnung zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes, – mit einem Leistungsübertragungsmittel, welches unter Verwendung der Steuergröße gesteuert einen Glühstrom im Draht erzeugt, – mit einem Mittel zur Spannungsmessung, mit welchem eine Spannung des in dem Draht fließenden Glühstroms gemessen wird, und einem Mittel zur Strommessung, mit welchem ein Strom des in dem Draht fließenden Glühstroms gemessen wird, wobei die Mittel ein analoge Spannungssignal und ein analoges Stromsignale erzeugen, – mit einem Analog/Digital-Wandler, welcher das analoge Spannungssignal und das analoge Stromsignal mit einer vorgebbaren Frequenz digital abgetastet, wobei für jeden Abtastzeitpunkt ein dem analogen Spannungssignal entsprechender digitaler Spannungswert und ein dem analogen Stromsignal entsprechender digitaler Stromwert erzeugt wird, – mit einer Verarbeitungsmittel, welches unter Verwendung mindestens eines digitalen Spannungswerts und eines digitalen Stromwerts die Steuergröße ermittelt.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Anordnungsansprüche, bei der das Leistungsübertragungsmittel ein Induktor oder ein Kontaktband und/oder die Verarbeitungseinheit ein Logikbaustein, insbesondere ein „field programmable gate array" (fpga), welcher insbesondere in einer Echtzeit die Steuergröße ermittelt, ist.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Anordnungsansprüche, mit einer Kühleinrichtung, insbesondere mit Kühldüsen, zur Kühlung des Drahtes.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Anordnungsansprüche, bei der das Mittel zur Strommessung einen Stromwandler umfasst.
Anordnung nach mindestens einem der vorangehenden Anordnungsansprüche, eingesetzt in einer Induktionsglühe oder Kontaktglühe, wobei der Draht wärmebehandelt wird.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes, eingerichtet um alle Schritte gemäß Anspruch 1 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.
Computerprogramm mit Programmcode-Mitteln gemäß dem vorangehenden Anspruch, welche Programmcode-Mitteln auf einem computerlesbaren Datenträger gespeichert sind.
Computerprogramm-Produkt mit auf einem maschinenlesbaren Träger gespeicherten Programmcode-Mitteln zur Ermittlung einer Steuergröße für einen Leistungseintrag auf einen Draht bei einer konduktiven Wärmebehandlung des Drahtes, eingerichtet um alle Schritte gemäß Anspruch 1 durchzuführen, wenn das Programm auf einem Computer ausgeführt wird.