DE1463590C3

DE1463590C3 - Drehzahlregeleinrichtung für eine rotierende oder auf schlitten geführte zerteilvorrichtungen

Info

Publication number: DE1463590C3
Application number: DE19641463590
Authority: DE
Inventors: Neuffer Dipl-Ing Ingemar; Koopmann Dipl-Ing Klaus; Heinz Mersmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1964-04-03
Filing date: 1964-04-03
Publication date: 1972-01-05
Also published as: DE1463590A1; DE1463590B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Drehzahlregeleinrichtung mit überlagerter Wegregelung für rotierende oder auf Schlitten geführte Zerteilvorrichtungen, z. B. Sägen oder Scheren, zum Zerteilen von durchlaufendem Bahnen-, Stab- oder Rohrmaterial in vorbestimmte Längen, insbesondere für rotierende Scheren zum Zerschneiden eines aus einer Walzenstraße austretenden Walzgutes, bei der der Anlaufzeitpunkt der Zerteilvorrichtung durch eine Erfassung des von der gewünschten Schnittstelle bis zur Zerteilvorrichtung zurückgelegten Weges und die Schnittgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der Walzgutgeschwindigkeit gesteuert werden.

Das aus Walzstraßen austretende Walzgut soll häufig in Teilabschnitte gleicher oder vorgegebener unterschiedlicher Länge zerschnitten werden. Dabei soll insbesondere beim Zerteilen des Walzgutes möglichst wenig Abfall entstehen. Zum Zerteilen des Walzgutes werden Sägen oder rotierende Scheren verwendet, die das Walzgut während des Laufes teilen. Werden große Schnittlängen verlangt, so läuft die Schere zu jedem Schnitt neu an, bei kleinen Schnittlängen arbeitet sie im Durchlaufbetrieb, wobei gegebenenfalls die Geschwindigkeit während des Umlaufes der Messer nach einem Schnitt zunächst herabgesetzt ist.

Zur Erzielung eines einwandfreien Schnittes soll die Schere im Schnittbereich mit der gleichen Geschwindigkeit wie das Walzgut laufen und das Walzgut genau an der vorgeschriebenen Stelle treffen.

Bei den bisher bekannten Scheren wird der Anlaufzeitpunkt für den Scherenantriebsmotor aus der vorgesehenen Walzgutgeschwindigkeit berechnet und die Umlaufgeschwindigkeit der Schere auf einen Wert geregelt, der der als konstant angenommenen Vorschubgeschwindigkeit des zu zerteilenden Gutes entspricht. Mit dieser Umlaufgeschwindigkeit läuft die Schere bis zum Schnitt. Ändert sich nach dem Start der Schere die Walzgutgeschwindigkeit, so weicht die tatsächliche Schnittlänge von der vorgegebenen ab. Zur Erfassung des Weges der gewünschten Schnittstelle bis zur Schere wird beispielsweise ein elektronisches Zählgerät verwendet, dessen Geber eine dem Weg der Schnittstelle entsprechende Anzahl von Impulsen erzeugt.

Im Gegensatz zu den bekannten Scherensteuerungen, die den Startzeitpunkt aus der gewünschten Schnittlänge und der v-Walzgutgeschwindigkeit errechnen, liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, eine Änderung der Walzgutgeschwindigkeit nach dem Start zu berücksichtigen. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß der Eingangs-Sollwert des Wegreglers dem vom Walzgut bis zum Schnittzeitpunkt zurückzulegenden Weg und der Istwert der Wegregelung dem von der Schere bis zum Schnitt zurückzulegenden Weg entspricht und daß der Sollwert des unterlagerten Drehzahlreglers aus dem Ausgangssignal des Wegreglers und der Walzgutgeschwindigkeit gebildet ist.

Fin Ausführungsheispicl der Erfindung ist in den Zeichnungen dargestellt. Die Darstellung beschränkt sich auf die für das Verständnis der Erfindung unbedingt notwendigen Teile.

Fig. I ist eine schematische Darstellung einer Scherenanordnung,

Fig. 2 gibt die Regeleinrichtung als Blockschaltbild wieder,

F i g. 3 ist ein Diagramm, in dem der Scherenmesserweg und der Walzgutweg in Abhängigkeit von der Zeit veranschaulicht sind.

F i g. 1 zeigt in schematischer Darstellung das mit der Geschwindigkeit v^ bewegte Walzgut 1, eine rotierende Schere 2, die das Walzgut in vorbestimmte Schnittlängen s_L unterteilen soll, ein mit der Schere verbundener Tachodynamo 3 mit Impulsgeber 4 sowie eine dem Walzgut zugeordnete Meßrolle 5, an ίο die ein weiterer Tachodynamo 6 mit einem Impulsgeber 7 angekuppelt ist.

F i g. 2 zeigt das Blockschaltbild der Scherenregeleinrichtung. Zur Erläuterung der Scherenregelung sind im wesentlichen die Wegregelung und die unterlagerte Drehzahlregelung zu betrachten, wobei die Wegregelung aus zwei sich ablösenden Regelkreisen für den Scherenanlaufweg s_A und den Scherenbremsweg s_B besteht. In einen Speicher 10 wird von Hand oder von einer Programmsteuereinrichtung eine Schnittlänge s_L eingegeben, die im Zeitpunkt des Schnittes in einen Zähler 1 als Wegsollwert eingesetzt wird. Der zur Wegnachbildung mit der Meßrolle 5 gekuppelte Impulsgeber 7 liefert eine dem Walzgutweg proportionale Anzahl von Impulsen, die den Sollwertzähler 11 herabzählen, so daß der Zählerstand stets dem Abstand zwischen der vorgesehenen, im laufenden Walzgut liegenden Schnittstelle und der Schere entspricht. Der Scherenanlaufregler 9 vergleicht diesen in einem Digital-Analog-Wandler 12 umgewandelten Sollwert mit dem Istwert des Scherenmessenveges A₆- bis zur Schnittstellung. Dieser Istwert ist durch einen mit der Schere verbundenen und den Scherenweg erfassenden Impulsgeber 4 α in Verbindung mit einem Speicher 13, in den der Umfangswert der Scherenmesser eingegeben ist, im Zähler 14 gebildet und anschließend in einem Digital-Analog-Wandler 15 umgewandelt. Beim Anlauf der Schere führt der Scherenanlaufregler 9, der aus der Differenz zwischen Wegsollwert und Wegistwert unter Berücksichtigung des nichtlinearen Zusammenhangs zwischen Weg und Drehzahl einen Korrektur-Drehzahlsollwert bildet, den Antrieb 8 bis zur Schnittstellung, in der die Differenz zwischen Soll- und Istwert Null ist. Das Scherenmesser trifft das Walzgut an der gewünschten Schnittstelle.

Die Scherenmesser durchlaufen eine Kreisbahn. Die Umlaufgeschwindigkeit des Scherenmessers muß daher während des Schneidvorganges gleich der Walzgutgeschwindigkeit sein. Zu diesem Zweck wird aus einer der Walzgutgeschwindigkeit proportionalen Größe und der Ausgangsgröße des Scherenanlaufreglers während des Anlaufvorganges der Drehzahlsollwert gebildet. Im Start-Stop-Betrieb läuft die Schere an, wenn die Ausgangsgröße des Scherenanlaufreglers kleiner als die der Walzgutgeschwindigkeit entsprechende Istwertspannung wird.

In F i g. 3 sind die Kennlinien für den Scherenweg 5_S und den Walzgutweg s_w (Ordinate) als Funktion der Zeit / (Abszisse) für zwei verschiedene Schnittlängen .s_; , und s_L., während eines Scherenmesserumlaufes aufgetragen. Als Anfangszeit ist der Zeitpunkt des Setzens der neuen Wegsoll- und -istwerte gewählt. Für den Anlaufwegs_{ und den Bremsweg si, ergeben sich bei konstanter Beschleunigung bzw. Verzögerung Parabeln, die in der Wegregelung berücksichtigt sind. Auf der Abszisse sind zusätzlich die Bremszeit f_/(, die' Stillstandszeit t_si, die Anlaufzeit /,1 und die dem Zusatzweg entsprechende Zeit /_(;

Claims

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sowie auf der Ordinate der Zusatz- oder Gleichlauf- stanter Geschwindigkeit durch. Noch kleinere Schnittweg s_G abgetragen. Im Start-Stop-Betrieb ist die längen sind erreichbar, wenn der Scherenantrieb Stillstandszeit i_s/ abhängig von der Schnittlänge s_L während des Messerumlaufes mit größerer Geschwin- und der Walzgutgeschwindigkeit v^. digkeit als das Walzgut laufen kann. Der Scheren-

Ein aus einem Scherenanlauf-Sollwert-Bildner 16 S antrieb wird nach dem Schnitt vom Scherenanlauf- und einem Bremswegregler 17 gebildeter Wegregel- regler beschleunigt und von ihm auf die Walzgutkreis führt den Bremsvorgang. Über den Begren- geschwindigkeit abgebremst.

Zungseingang eines Sollwertbildners 18 greift der Benötigt die Schere einen größeren Anlaufweg Scherenbremsregler 17 ein und löst den wegen seiner als den halben Scherenweg, dann schwingt sie zugroßen Soll - Istwert - Differenz (Schnittlänge s_L — io nächst während des Bremsvorganges über und wird Scherenmesserweg s_s) übersteuerten Scherenanlauf- anschließend durch den Scherenbremsregler in die regler 9 ab, wenn nach dem Schnitt die neue Schnitt- Anlaufstellung zurückgeführt. Auch in diesem Fall länge und der Scherenweg durch einen Impuls des ist ein Übergang zum durchlaufenden Betrieb Impulsgebers 4 b gesetzt werden. Beim Eindringen möglich.

des Scherenmessers in das Walzgut wird infolge der 15 Durch die vorstehend beschriebene Regeleinrichstarren Kupplung ein Gleichlauf zwischen Walzgut tung wird eine Änderung der Walzgutgeschwindigkeit und Schere erzwungen. Dieser Gleichlauf besteht, nach dem Start der Schere berücksichtigt, da eine bis das Scherenmesser außer Eingriff ist. Durch Änderung der Drehzahl der Meßrolle als Sollwert-Begrenzung der Ausgangsgröße des Scherenbrems- änderung auf den Drehzahlregelkreis wirkt. Die durch reglers 17 auf die der Walzgutgeschwindigkeit pro- 20 die Änderung der Walzgutgeschwindigkeit hervorportionale, von dem Tachodynamo 6 gelieferte Ist- gerufenen Wegfehler werden von der Wegregelung wertspannung, wird die Schere in der Schnittzone ausgeregelt. Damit die Meßrolle 5 (Fig. 1) durch mit einer der Walzgutgeschwindigkeit entsprechenden das anlaufende Walzgut nicht vom Stillstand auf die Geschwindigkeit geführt, so daß das Walzgut an den Walzgutgeschwindigkeit beschleunigt werden muß, Schnittflächen nicht gestaucht wird. Im Start-Stop- 25 ist sie ständig an einem Antriebsmotor 26 (F i g. 2)

Betrieb wird die Schere mit konstanter Verzögerung gekuppelt.

so abgebremst, daß sie in der Anlaufstellung für den Mit Hilfe der neuen Regeleinrichtung wird die neuen Schnitt stehenbleibt. Den Anlaufweg s_A erhält Drehzahlregelung durch eine Wegregelung überder Scherenbremsregler 17 als Sollwert, der vom lagert. Dabei ist der Wegsollwert die Entfernung Scherenanlauf-Sollwert-Bildner 16 durch eine nicht- 30 zwischen der Schere und dem gewünschten Schnittlineare Verstärkung aus der Walzgutgeschwindigkeit punkt und der Wegistwert der Scherenweg bis zum abgeleitet wird. Von einer dem Bremsweg ent- Schnittpunkt. Durch die Wegregelung ist ein genauer sprechenden Soll-Istwert-Differenz an kommt der Längenschnitt möglich. Gegenüber Scherensteuerun-Scherenbremsregler 17 aus seiner Übersteuerung und gen, die den Startzeitpunkt aus Schnittlänge und setzt den Scherenantrieb weggeregelt still. Da der 35 Walzgutgeschwindigkeit errechnen und bei denen Sollwert für den Scherenbremsregler 17 von der Änderungen der Walzgutgeschwindigkeit nach dem Walzgutgeschwindigkeit abhängt, nimmt die Schere Start nicht mehr berücksichtigt werden, ergibt sich bei Änderung der Walzgutgeschwindigkeit die Stel- eine erhöhte Schnittgenauigkeit. Im Start-Stoplung ein, von der aus der erforderliche Anlaufweg Betrieb läuft die Schere wegabhängig selbsttätig an. sichergestellt ist. Diese Korrektur erübrigt eine Neu- 40 Dabei ist der Stillstandsort der Schere abhängig von einstellung der Schere bei Walzprogrammänderun- der Walzgutgeschwindigkeit. Infolgedessen kann das gen. Damit bei niedriger Walzgutgeschwindigkeit in Walzgut mit Geschwindigkeiten gefahren werden, die der Anlaufstellung ein Sicherheitsabstand zwischen einen Anlaufweg der Schere von mehr als 180° Scherenmesser und Walzgut bestehen bleibt, wird zu erfordern. Bei Schnittlängen, die kleiner als der dem Anlaufweg s_A der Schere ein Zusatzweg s_a 45 doppelte Scherenweg sind, geht die Schere selbsttätig addiert. Dieser führt vor dem nächsten Schritt zu in den durchlaufenden Betrieb über. Wenn der einer entsprechenden Gleichlaufstrecke s_G zwischen Scherenantrieb für eine entsprechende Geschwindig-Walzgut und Scherenmesser. keitsreserve bemessen ist, können Längen geschnitten

Die am Ausgang des Sollwertbildners 18 anfallende werden, die kleiner als der Scherenweg sind.

Größe stellt den Drehzahlsollwert dar. Dieser Dreh- 5° Die Drehzahlregeleinrichtung läßt sich auch zum

zahlsollwert und die von dem Tachodynamo 3 ge- Zerteilen von anderem laufendem Gut, z. B. von

lieferte, der Scherengeschwindigkeit proportionale Kunststoff- oder Papierbahnen oder zum Zersägen

Istwertspannung werden einem Drehzahlregler 19 von Stab- oder Rohrmaterial verwenden,

zugeführt, dessen Aussänge an je einen Ankerstrom- _ ...

regler 20, 22 mit nachgeschaltetem Steuersatz 21, 23 55 ratentansprucne:

angeschlossen sind. Die Steuersätze 21, 23 steuern 1. Drehzahlregeleinrichtung mit überlagerter

beispielsweise im Ankerstromkreis des Antriebs- Wegregelung für rotierende oder auf Schlitten

motors 8 liegende Stromrichter 24, 25 aus. geführte Zerteilvorrichtungen, z. B. Sägen oder

Von den Durchlaufzeiten des Walzgutes an, bei Scheren, zum Zerteilen von durchlaufendem denen die Schere innerhalb eines Messerumlaufes 60 Bahnen-, Stab- oder Rohrmaterial in vornicht mehr zum Stillstand kommen kann, ist infolge bestimmte Längen, insbesondere für rotierende der Scherenregelung ein kontinuierlicher Übergang Scheren zum Zerschneiden eines aus einer WaI-zum Durchlaufbetrieb möglich. Dabei ist der Scheren- zenstraße austretenden Walzgutes, bei der der bremsregler solange wirksam, bis seine Ausgangs- Anlaufzeitpunkt der Zerteilvorrichtung durch größe gleich der des Scherenanlaufreglers wird. Von 65 eine Erfassung des von der gewünschten Schnittdiesem Zeitpunkt an greift der Scherenanlaufregler stelle bis zur Zerteilvorrichtung zurückgelegten ein und beschleunigt den Scherenantrieb. Bei einer Weges und die Schnittgeschwindigkeit in Abhän-Schnittlänge s_L gleich s_s läuft die Schere mit kon- gigkeit von der Walzgutgeschwindigkeit gesteuert

werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingangssollwert des Wegreglers (9) dem vom Walzgut (1) bis zum Schnittzeitpunkt zurückzulegenden Weg und der Istwert der Wegregelung dem von der Schere (2) bis zum Schnitt zurückzulegenden Weg entspricht und daß der Sollwert des unterlagerten Drehzahlreglers (19) aus dem Ausgangssignal des Wegreglers und der Walzgutgeschwindigkeit gebildet ist.
2. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß dem Walzgut (1) eine Meßrolle (5) mit angekuppeltem Impulsgeber (7) zugeordnet ist, dessen dem vom Walzgut zurückgelegten Weg proportionale Impulszahl einen elektronischen Zähler (11) zurückzählt, welchem nach jedem Schnitt der Schere (2) ein Schnittlängen-Sollwert eingegeben ist, und daß dem Antriebsmotor (8) der Schere ein Impulsgeber (42) zugeordnet ist, dessen dem Scherenweg proportionale Impulszahl einen weiteren Zähler (14) fortschaltet.
3. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dem Zähler (11) und dem Scherenwegzähler (14) Digital-Analog-Wandler (12,15) nachgeschaltet sind, deren Ausgänge an einen Wegregler (9) angeschlossen sind.
4. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Wegreglers (9) und eine von einem Tachodynamo (6) erzeugte, der Walzgutgeschwindigkeit proportionale Istwertspannung einem Drehzahl-Sollwert-Bildner (18) zugeführt sind, dem zusätzlich eine in einem Weg-Sollwert-Bildner (16) mit einem nachgeschalteten Bremswegregler (17) erzeugte Spannung zugeführt ist, die aus der von dem Tachodynamo (6) gelieferten Istwertspannung, aus der Scherenweg-Istwertspannung und aus einer einem Sicherheitsabstand zwischen den Scherenmessem (2) und dem Walzgut (1) entsprechenden Spannung (S₀) gebildet ist.
5. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsgröße des Drehzahl-Sollwert-Bildners (18) zusammen mit einer dem Drehzahl-Istwert des Scherenmotors (8) proportionalen Spannung in einen Drehzahlregler (19) eingeführt ist, der über Integralregler (20, 22) und Steuersätze (21, 23) im Ankerstromkreis des Scherenantriebsmotors (8) liegende Stromtore (24, 25) steuert.
6. Drehzahlregeleinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßrolle (5) ständig durch einen Motor (26) angetrieben ist.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen