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m 584 - Einrichtung zum Steuern des hydraulischen Verdreh.
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und Vorschubantriebes für Pilgerwalzwerke, insbe= sondere für Kaltpilgerwalzworke.
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8ei Kattpilgerwalzwerken erfolgt bekanntlich die schritt= weise Auswalzung
der Luppe derart, daß Jeweils nach einem Doppelhub, bestehend aus dem Arbeitshub
und dem Rückhub, im Einlauftotpunkt des Walzgerüstes dar Vorschub erfolgt und die
Luppe wahlweise mit dem Vorschub oder nach dem Arbeitshub im Auslauftotpunkt georeht
wird.Bei
Drehzahler= höhung wachsen die Massenkräfte, verursacht durch die Schalt: bewegung
für Vorschub und Drehung, die während eines kurzen Zeitraumes erfolgen muß.
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Bei den mechanischen Vorschub- und Drohvorrichtungen sind @ie zu bewegenden
Massen wegen der erfodderlichen zusätzlichen Ubertragungsräder und - wellen besonders
groß, soda.a die Leistungssteigerung des Kaltpilgerwalzwerkes durch Drehzahl= erh@hung
sehr begrenzt ist.(DBP 1065356 ).Um die von den Schalt= getrieben in Bewegung gesetzten
Massen abzubremsen, sind besondere Bremseinrichtungen notwendig.
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Man hat daher für den Antrieb des Vorschubes und der Drehung der Luppe
motoren vorgesehen, die durch Druck flüssigkeit ange= trieben werden und rotierende
Antriebsachsen haben.Der zum Antrieb nötige Flu'ssigkeitsdruck wird von Kolbenpumpen
erzeugt, duren Antrieb durch Steuernocken erfolgt, die vom Walzgerustantrieb in
Drehung vorsetzt werden.Dadurch wird die Funktion der Kolbenpumpen zeit t ich begrenzt
. S@mit kann Verschub - und Drehbewegung in
kurzer Zeit erfolgen,
ohne den ruhigen Gang des Walzwerks zu beeinträchtigen, da die bewegten massen bei
dieser An= triebsart kleiner sind.(()BP 91@008 ).
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Nachteilig ist auch hier, daß eine Abbremsvorrichtung für die während
des Schaltens in Bewegung versetzten Nassen er= forderlich ist.Die Abbremsung kann
bei hydraulischen Antrieb der Ureh- und Vorschubeinrichtung derart erfolgen, indem
man in der vom Hydromotor abführenden Leitung ein Bremsventil vorsieht.
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Da dieses plötzlich schließt, ist die Bremszeit und damit der Bremswinke
1 bzw Bremsweg von der Geschwindigkeit der bewegten Massen abhängig.
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Um diesen Nachteil zu beheben, hat man nsben der Pumpe. für den Antrieb
des Hydrqmo-tors als Bremseinrichtung einen Zylinder mit einem beweglichen Bremskolben
vorgesehen, der wie die Antriebs pumpe durch eine mit -dem Hauptantrieb in Verbindung
stehenden, unrunden Steuerscheibe betätigt wird, Beginnt der Antrisbapumpenkolben
seinen Arbeitshub, so strömt die Flüssigkeit zum Hy dromotor, der in Drehung versetzt
wird, und von diesem über einen Steuerschieber zum Bremszylinder,in dem zu Beginn
des Arbeitsspiels der Bremskolben in oberer Tot= lago steht.Während der A-ntriebskolben
die erste Hälfte seines Hubes zurück legt, wird die vom Hydromotor angetriebene
Drehv-or= richtung beschleunigt, wobei der Bremskotben die Hälfte seines Hubes vom
oberen Totpunkt aus zurücklegt.
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Hat der Antriebskolben seinen halben Hub hinter sich, so hat der Hydromotor
eeine größte Geschwindigkeit erreicht und es beginnt jetzt die Verzögerung der sich
drehenden Massen, wobei der Hydro= motor, von den in Bewegung befindlichen Teilen
getrieben, als Pumpe wirkt und die von der Antriubspumps gelieferte Flüssigkeit
über dan Steuerschieber in den Bremszylinder fördert.Durch die
weitere
Bewegung des Bremskolbens auf einer Verzögerungs= kurve baut sich im Bremszylinder
ein Druck auf, der die Ab= bremsung und den Stillstand des Hydromotors und der-angetrie=
benen Teile bewirkt.(DBP 1055484 ).
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Durch diese Anlage werden die sich drehenden Teile wirksam und weich
abgebremst. Jedoch ist der Drehwinkel, verursacht durch die Leckverluste1 nicht
konstant, sondern er weicht v-on der gewünschten Größe mehr oder weniger ab.-Um
nun einen bei jedem Arbeitsspiel gleichbleibenden Drehwinkel zu erhalten, wird in
Weiterentwicklung der Hydromotor über von Nockenscheiben gesteuerte Schieber mit
einem Druckspeicher ver= bunden.Der Hauptateuerschieber wird von einer Nockenscheibe
bO: tätigt, die auf beiden-Seiten Einzahn-Mitnehmerkupplungan auf= weist.Von der
einen Seite wird die Nockenscheibe mit einer der Hub- bzw.Drehzahl der maschine
proportionalen konstanten Drehzahl angetrieben, und von der anderen Seite durch
den Hydro= motor über ein stufenlos regelbares Getriebe den durch die Kupp= lung
konstant erfolgenden Antrieb überholend.
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Hierdurch wird erreicht, daß der Beginn des Zuflusses des Treib= mittels
vom Hauptantrieb gesteuert wird, und die Abbremsung durch Treibmittel und das Schließen
des Zuflus-ses durch den Hydromotor er= folgt, wobei der Abstand der'Nocken für
das Öffnen und Schließen des Schiebers sich fast über den gesamten Umfang der Nockenscheibe
erstreckt.Durch das s@ufenlos regelbare Getriebe kann. für die ver= schiedenen jeweils
gewünschten Drehwinkel des Antriebes immer der gleiche Umfang der Nockenscheibe
zur Auswirkung kommen.Der große Abstand der Nocken ermöglicht auch bei hohen Drehzahlen
des Walz: werks eine genaue Einhaltung es Drehwinkels, wobei die Abbremsung des
Hydromotors dadurch erfolgt, daß er durch den Steuerschieber gegen den Druckspe$cher
geschaltet wird.(DSP @118123) Diese Anlage ist durch die Anwendung von einem stufenlos
regelbaren
Getriebe einer Spezialkupplung und zwei Steuerschieber
für einen Hydromotor noch sehr auf@endig.Reicht bei einem Arbeit: spiel der Druck
nicht aus, den eingestellten Urehwinkel am Hydro= motor au-szuführen, so addiert
sich der angefallenE Fehlbetrag zu dem Drehwinkel des nächsten Arbeitaspieles.
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Es ist deshalb Ziel der Erfindung durch eine einfache und fortschrittliche
Einrichtung eine genaue Einhaltung des gewünsch: ten Drehwinkels zu garantieren.
wobei eine stufenlose Verstellung von Orehwinkel und Vorschub in weiten Grenzen
gegeben sein muß und das Drehen der Luppe wahlweise im Einlauf- oder Auslauftot=
punkt oder in beiden-Totpunkten erfolgen kann.
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Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, daß der Hydromotor zum
Antrieb von Verdrehung bzw. Vorschub zwischen einem Druck= behälter und einem elektronisch
gesteuerten Servoventil ange= ordnet ist, wobei das Servoventil mit einem druck
losen Sammel= behälter verbunden ist.
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Zur Steuerung der Servoventile ist ein Steuer- und Regelgerät vorgesehen,an
das ein Geber angeschlossen ist, der auf der Kur: belwelle des Walzwerkes sitzt
An der Welle des Hydromotore ist ein Istwertgeber angeordnet,der mit dem Steuer-
und Regelgerät verbunden ist.
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Durch dies-e Anlage ist gewährleistet, daß einer bestimmten ÖfFnungszeit
des Servoventils-ein bestimmter Orehwinkel des Hy= promotors entspricht, wobei diese
Größen stufenlos verändert werden können.
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Durch Umschaltung am Regelgerät kann das Drehen der Rohrluppe bei
entsprechend konstruiertem Kaltpilgerwalzwerk wahlweise im Einlauf- oder Auslauftotpunkt
oder auch in beiden Totpunk= ten erfolgen.Durch die Istwert-Sollwertsteuerung werden
alle
Leckverluste ausgeglichen.
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Eine noch gröbere Genauigkeit bei gleichzeitiger Entlastung des Hydromotors
läßt sich erreichen, wenn dem Hydromotor zusätzlich ein Servoventil vorgeschaltet
wird.Während der Bremsphase vermindert dieses Ventil don vom Druckbehälter anstehenden
Druck, wodurch der Hydromotor unu das nachge= schaltete Servoventit entlastet werden.
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Aufbau und Funktion der Einrichtung wird im folgenden anhand zweier
Ausführungsbeispiele beschrieben.
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Es stellen dar:-Fig.l: Den Antrieb von Vorschub und Drehung der Luppe
mittels elektronisch gesteuerten Hydromotoren.
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Fig. 2: die gleichs Anlage in abgewandelter Form.
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In Fig. 1 führen von einem Druckbehälter 1 die Leitungen 2,3,4, zum
Hydromotor 5 für das Verdrehen von Luppe und Dornstange, während über die Leitungen
2,3,6 der Hydromotor 7 für die 8etätigung des Vorschubes der Luppe mit dem Druckbehälter
1 verbunden ist.
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Vnm Hydromotor 5 führt eine Leitung 8 zu einem elektroniech ge= steuerten
Servoventil 9 und von dort eine Leitung 10 in einen Sammelbehälter 11.Der Hydromotor
7 ist durch eine Leitung 12 mit einem elektronisch gesteuerten Servooentil 13 und
dieses durch eine Leitung 14 mit dom Samme-Ibohälter 11 verbunden.
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Eine Pumpe 15, angetrieben durch einen Elektromotor 16,saugt über
eine Leitung 17 aus dem Sammelbehälter II und drückt durch eine Leitung 18 über
ein Rückschiagventil 19 und Leitung 2 in den Druckbehälter eine Leitung 20 mit olnum
Uberdruckventil 21 führt in den Sammelbehälter 11.
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Die gesamte Anlage wird durch ein St@uer- und Regelgerät 22 gesteuert,
das
durch eine elektrische Leitung 23 mit einem Geber 24 verbunden ist, der auf der
Kurbelwelle 25 des Walzwerkes sitzt.Vom Steuergerät 22 geht eine elektrische Leitung
26 zum Servoventil 9 und eine Leitung 27 zum Servoventil-13.
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Auf der Welle des Hydromotors 5 sitzt ein Istwertgebsr 28, der durch
eine Leitung 29 mit dem Steuergerät 22 verbunden ist,Für den Hydromotor 7 entsprechend
ein Istwertgeber 30 mit einer Leitung 3t.An das Steuerbund Hegelgerät 22 ist ein
Bedienungagerät 32 angeschlossen.
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Der Hydromotor 5 treibt über Zahnräder 33,34,35 das Spann= futter
36 Für die Luppe bzw. Oorn an,Vom Hydromotor 7 wer@en über eine Schaltkupplung 37,
Zahnräder 38,39,40 und 41 die beiden Spindeln 42 angetrieben,die den Vorschubechlitten
43 verschieben. Ferner ist ein Elektromotor 44 vorgesehen, der über eine Schaltkupplung
45 ebenfalls mit den Spindeln 42 verbundeb ist.Am Druckbehältar 1 ist ein Uruckschalter
46 angebracht.
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Die Funktion des Systems wird dadurch eingeleitet,daß der auf der
Kurbelwelle 25 sitzende Geber 24 die Drehung bzw.
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den Vorschub freigibt, indem er über die Leitung 23 einen entsprechenden
Impuls in das Steuergerät 22 gibt.Von dort aus wird über Leitung 26 bzw. 2? das
Servoventil 9 bzw.13 geöffnet.
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Durch das Öffnen der Servoventile 9,13 entsteht ein Druck= gefälle
zwischen Druckbehälter 1 und dem drucklosen Sammel= behälter 11.Damit wird die im
Druckbehälter 1 befindllche FlUssigkeit varanlasat, infolge ihres Überdruckes über
die Hydromotoren 5u.7 und Leitungen 10 u.14 in den Sammelbehäl= tur abzuströmen.Dabei
werden die Hydromotoren in Uswegung versetzt, Sie bleiben stehen, wenn die Servoventile
9,13 durch einen
weiteren Impuls vom Steuergerät 22 aus geschlossen
werden und damit der Flüssigkeitsstrom unterbrochen wird.Dabei wird die Abbremsung
der sich drehenden Teile so geregelt, daß beim Stillstand des Hydromptors der Sollwert
für den Drehwinkel erreicht ist, Der gewünschte Verdrahwinkel und Vorschub werden
durch das Bedienungsgerät 32 im Steuer- und Regelge-rät 22 eingestellt.
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Die von den Istwertgebern 28 u.30 über Leitungen 29 u. @1 in das.
Steuergerät 22 eingegebenen Werte werden dort mit den eingestellten Größen verglichen
und für die Steuerung der Servobentile ausgewertet.
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Sinkt der Druck im Druckbehälter 1 auf einen unzulässigen Wert, so
wird der am Behälter angeschlossene Druckschalter 46 erregt w sodaß er den Elektromotor
16 einschaltet*der die Pumpe 1S antreibt.Oiese Pumpe saugt aus dem Sammelbe= hälter
11 Flüssigkeit an, und drückt dieselbe über Lei= tung 17 und 2 in den Druckbehälter
1 zurück.Erreicht der Oruck einen gewissen Werts so wird über den Druckschalter
46 die Pumpe 15 ausgeschaltet,Das Rückschlagventil 19 so 1.1 ein Rückfließen der
Druckflüss-igkelt zur Pumpe 15 verhindern.
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AuGer den Leckverlusten muß die Pumpe die jeweils bei der Funktion
der Hydromotoren abgeströmte flüssigkeit in den Druckbehälter zurückfördern.
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Fig.2 zeigt die gleiche Anlage. @edoch ist hier zusätzlich zwischen
dem Druckbehälter,1 und den Hydromotoren Je ein -Servoventit angeordnet.VOm Druckbehälter
1 führen die Lei= tungen 2,3 und 4 zu einem Servoventil 47 und über Leitungen 2,3
und 6 zu einem Servoventil 48.Servoventil 47 ist mit einer Leitung 49 mit dem Hydromotor
5 verbunden und ent= sprechend Servove-ntil 48 über Leitung 50 mit dem Hydromotor
Vom
Steuer- und Regelgerät 22 geht eins elektrische Leitung 51 zum Servoventil 47 und
entsprechend Leitung. 52 zum Servoven= til 48.
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Der Funktionsablauf ist der gleiche wie bei der Anlage nach Fig.l
Die zusätzlich vorgesehenen Servoventile 47 u. 48 werden- beim Abbromsen der- sich
drehenden Teile zusammen mit- den Servoven tilen 9 u.13 geschlossen.Dadurch werden
die Hydromotoren 5 u.7 sowie die jeweils nachgeschalteten Servoventile 9 u.la vom
Flüssigkeitsdruck entlastet.
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Die Abbremsung kann auf diese Weise wirksamer erfolgen, wooei die
genaue Einhaltung des Drehwinkels begünstigt wird.
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Durch die elektronische Steuerung der Hydromotoren ist eine stufenlose
Veränderung von Drehwinkel und Vorschub der Luppe in weiten Grenzen mög@ich bei
einer erheblichen Verminderung des hydraulischen Aufwandes.
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Dadurch kann das Walzwerk den unterschiedlichen Betriebsbe= dingungen
beim Walzen von verschiedenan Werkstoffen weitgehend angepaßt werden Den verschiedenen
Vorstellungen des Betriebes von Kaltpilger: walzwerken in Bezug auf das beste Walzverfahren
kann Rechnung getragen werden, ohne daß Sonderausführungen der Kaltpilger= walzwerke
er-forderlich sind.
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Die elektronische Steuerung ist aufgrund der Erfahrungen beti-iebssicher.