DE2132408A1

DE2132408A1 - Verfahren und einrichtung zur regelung der elektromotorischen einzelantriebe bei mehrfachziehanlagen

Info

Publication number: DE2132408A1
Application number: DE19712132408
Authority: DE
Inventors: Oswald Mertens; Helmut Schulz
Original assignee: Benteler Deustchland GmbH
Current assignee: Benteler Deustchland GmbH
Priority date: 1971-06-30
Filing date: 1971-06-30
Publication date: 1973-01-18
Also published as: BE785271A; NL169039B; DE2132408C3; SE403720B; US3798939A; DE2132408B2; DK141319B; GB1388732A; IT965827B; FR2144278A5; AR199182A1; BR7204115D0; CH547036A; NL7208680A; CA961953A; LU65572A1; NL169039C; DK141319C; AT324267B; JPS513307B1

Description

DR.-ING. W. STUHLMANN - DIPL.-ING. R. WILLERT DR. INQ. P. H. OIDTMANN

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Benteler-Werke AG, Werk Neuhaua_t Schloß Neuhaus_t

Kr. Paderborn

Verfahren und Einrichtung zur Regelung der elektromotorischen Einzelantriebe bei Mehrfachziehanlagen

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Einrichtung zur Regelung der elektromotorischenEinzelantriebe bei Mehrfach ziehanlar-en im Geradeaus zug mit mehreren, hintereinandergeschalteten, mit Ziehmatrizen ausgerlisteten Trommelziehmaschinen, insbesondere für Rohre.

Bei Mehrfachziehanlagen dieser Gattung bereitet es ochwierigkeiten, die Einzelantriebe der Trommelziehmaschinen so zu regeln, daß sie hinsichtlich einer möglichst überall gleichen spezifischen Zugkraft im Ziehgut optimal aufeinander abgestimmt sind. Aus diesem Grunde arbeiten ^ehrfachziehanlagen dieser Art häufig mit Ziehgutspeichern, j die jeweils z.vischen die aufeinanderfolgenden Trommelziehmaschinen eingeschaltet sind. Diese Maßnahme hat aber nicht nur den Nachteil,eines entsprechend höheren Aufwandes, sondern ist auch deswegen nachteilig, weil die Zwischenschaltung solcher Ziehgutspeicher im allgemeinen eine wirksame Ausnutzung der im Ziehgut aufrechterhaltenen Zugspannung für die Herabsetzung des Verformungswiderstandea des Ziehgutes innerhalb der Matrizen ausschließt. Außerdem sind Ziehgutspeicher mit zusatzlichen Biegeverformungen des Ziehgutes verbunden, die zwar iia allgemeinen bei Draht oder kleinkalibrigem Gtangenmaterial, aber nicht ohne weiteres bei Rohren, hingenommen werden ki-nnen. ·

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Zwecks Um ehung solcher Ziehgutspeicher ist bereits vorgeschlagen worden, die Einzelantriebe in Abhängigkeit von. der am Ziehgut gemessenen Zugspannung in dem Sinne zu regeln, daß eine vorgegebene Zugspannung in allen Betriebsbereichen konstant aufrechterhalten wird. Um dies zu ermöglichen, werden häufig Tänzerrollen verwendet, die die Zugspannung im Ziehgut mittelbar über die quer zur Ziehgutachse wirkenden Kräfte ermitteln und über entsprechende, meist elektrische, Steuermittel die Einzelantriebe der L'roinmel ziehmaschinen regeln. Dieses Verfahren hat namentlich bei empfindlichem Ziehgut, wie z.B. kleinkalibrigen Rohren, den Nachteil, 1:j?, iie elektrischen Keßergebnisse leicht lurch, die zusätzliche ^le^-j- rboit verfälscht vvrden.

Der Erfindung liegt die ^.ufg'-be zugrunde, die zur Regelung der Antriebsmotoren erforderlichen Steuergrößen dadurch zu ermitteln, daß die Zugkraft im Ziehgutquerschnitt zwischen den Ziehmaschinen direkt gemessen und über die entsprechende Regelung Jer Antriebsmotoren in vorbestimmter Größe konstant g-halten wird.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die Erfindung z./ecks Konstanthaltung der einstellbaren Zugkraft im Ziehgutquerschnitt zwischen ien aufeinanderfolgenden Ziehmaschinen dadurch,/iie beim Ziehen auftretenden Kräfte sowohl an den Ziehtrommeln als auch an den diesen zugeordneten Mabrizenhaltern durch Kraftmeßvorrichtungen in proportionale elektrische Steuergrößen umgewandelt und zur Regelung der Antriebsmotoren verwendet werden.

Die Konstanthaltung der Zu^k/rift am ablaufenden Ziehgut ist ausschlaggebend für eile Bedingung

P₁₇ . Δ Ρ ·

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Diese Beziehung läßt erkennen, daß von der Ziehtrommel eine größe ;-e Umfangskraft auf gebrecht werden muß, als die von der Umfan■ sarbeit in der Matrize hervorgerufene Latrizenkraft, d.h. die Kraft P, die zwischen den Ziehblocken auf das Ziehgut einwirkt und auf die vorherige Ziehtrommel treibend wirkt und dadurch den zugehörigen antrieb entlastet. Durch das erfindungsremäße Verfahren ist ec möglich, die eingestellte Kraft Δ Ρ zum entsprechenden Ziehblock iri allen Betriebsbereichen konstant zu holten.

Gemäß einem .veiteren ^eigentlichen Merkmal der Erfindung werden die entsprechend den Kräften an Ziehtrommel und liatrize von <len Eraftmei-vorrichtungen abgegebenen Spannungen in einem Differenzverstärker addiert, wobei der vom Differenzverstärker abgeriebene elektrische opannung.i.'ort zum SpannungSvvert der Kraftmeßvorrichtung an der der jeweiligen Ziehtrommel vorgeschalteten Ziehtrommel addiert wird.

Bevorzugt worden die von den Kraftmeßvorrichtungen abgegebenen elektrischen Steuer rößen direkt zur He elung von Gieichs^romantriebsmotoren für die Siehtrommeln verwendet, indem .1er Antriebsregelung der Gleichstrommotoren ein wählbarer, konstanter Gpannun'-s^ert als Zug-Sollwert vorgegeben und die aus dem Differenzverstärker abgegebene Spannung als Zug-Istv.ert dem Zug-Sollv/ert ent^egengesetzt addiert wird, wobei Zug-Sollwert und Zug-Istv;ert die konstante Zugkraft in dem Sinne regeln, daß bei steigender Spannung am Differenzverstärker der Antriebsmotor langsamer und bei fallender Spannung am Differenzverstärker der Antrieb schneller läuft.

Zur ürfacisung von den beim Ziehen auftre enden Kräften und deren Umwandlung in proportionale elektrische Cxrölien cn Ziehtrommel und Matrizenhalter werden gemäß einer bevorzugten Einrichtung gemäß der Erfindung

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elektrische Kraftmeßdosen eingesetzt.

Dabei sind die elektrischen Kraftmeßdosen an den ZiehtromiEeln zweckmäßig zwischen einer mit der Antriebswelle des Getriebes im Drehsinne starr gekuppelten Plansch· - nabe und einem Anschlag am Innenmantel der Ziehtrommel eingeschaltet, wobei die Kraftmeßdose bevorzugt In der Planschnabe gelagert ist, so daß ihr freier Druckstößel" die dem Moment entsprechende Kraft unmittelbar auf einen Anschlag am Innenmantei der Ziehtrommel abgibt. Um den Meßvorgang von Reibungseinflüssen freizuhalten, ist die eigentliche Ziehtrommel zweckmäßig auf dem Nabente.il der Flanschnabe mittels χχχχχ Wälzlager gelagert.

Durch diese Anordnung ist bei entsprechender Eichung des zur Kraftmeßdose gehörenden Verstärkers eine genaue Ermittlung der Trommelumfangskraft möglich.

Demgegenüber befindet sich der Matrizenhalter zweckmäßig in einem Gehäuse, wobei er wie ein Balken auf zwei Stützen ruht. Der obere Auflagerpunkt ist dabei als schwenkbares Lager ausgebildet, wobei am unteren Aifflagerpunkt des Matrizenhalters das Schwenklsger der Kraftmeßdose angreift, so daß die Reaktionskraft der Kraftneßdose vom Gehäuse des Matrizenhalters aufgenommen wird«, Die Kraftwirkungslinie des Verformungsvorganges liegt innerhalb der zuvor beschriebenen Auflagerpimkte und nuß selbstverständlich parallel zur Achse der Kraftmeßdose verlaufen. Nach Eichung der Kraftmeßdosen entsprechend dem Hebelverhältnis des Matrizenhalters erhält man an einer Anzeige-einrichtung eine genaue Abbildung der Größe der auf die Matrize wirkenden Kraft·

Die entsprechend den Kräften an Ziehtrommel und Matrize von den Kraftmeßdosen abgegebenen Gpan-nungen den in einem Differenzverstärker addiert.

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Die Antriebsregelung erhält einen vorgegebenen, wählbaren, konstanten Spannunprswert als Zug- Sollwert! die aus dem Differenzverstärker abgegebene Spannung, die den Zug-Istwert entspricht, wird dem Zug-Sollwert entgegengesetzt addiert, so daß der Zug-Sollwert und der Zug-Istwert selbsttätig wot eine konstante Zugkraft dadurch regeln, daß der Antrieb langsamer läuft, wenn die Spannung am Differenzverstärker steigt, während der Antrieb schneller läuft, wenn die opannung am Differenzverstärker fällt.

Da die Differenzkraft Δ P,die der Zugkraft der Trommel abzüglich der Llatrizenkr^ft im Ziehgiit/aui^die ^β je veils vorgeschaltete Trommel treibend wirkt, muß der |

pus dem Differenzverstärker abgegebene elektrische Spannungswert zum Spannungswert der Kraftmeßdose an der vorgeschalteten Ziehtrommel addiert werden, so daß auf diese Weise die tatsächlichen Kräfte ermittelt werden, die auf das Ziehgut einwirken.

Selbstverständlich kann auf die Rückführung der Differenzkraft Δ P auf die vorangeuchaltete Trommel ver-, ziehtet werden, wenn da3 Ziehgut dies zuläßt.

In der Zeichnung ist die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 die mit der Ziehmatrize gekoppelte Trommelziehmaschine in Seitenansicht, teilweise geschnitten;

Fig. 2 die Trommelziehmaschine gemäß Fig. 1 in der Stirnansicht, gleichfalls teilweise geschnitten;

Pig. 3 in vergrößertem Maßstab den Matrizenhalter in teila'eiüe geschnittener Seitenansicht;

Fig. 4 einen Schnitt nach der Linie IV - IV der

Fig. 3;
Fig. 5 einen Schnitt nach der Linie V - V der ?ig.

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Fig. 6 einen Schnitt nach der Linie VI-VI der Pig. 3 und

Pig. 7 das Schalet schema für die von der gemessenen

Zugkraft abhängige Regelung der Antriebsmotoren für die Konstanthaltung der gewählten Zugkraft.

Wie aus den Fig. 1 und 2 ersichtlich, sind die Ziehmatrize und die dieser nachgeschaltete ZiehtretUMl xxxxxxxx baulich zu einem Ziehblock 1 zusammengefaßt. Das die hintereinandergeschalteten Ziehblöcke durchlaufende Ziehgut, im Falle des dargestellten Ausführungsbeicpiels ein Rohr, ist mit 2 bezeichnet. Das aus der Ziehmatrize 5 auslaufende Rohr umschlingt die Ziehtrommel 4· bei der veranschaulichten Ausführungsform nur einmal. Der die Ziehtrommel 4 antreibende regelbare Gleichstrommotor ist mit 5 bezeichnet.

7fie aus Fig. 1 und 2 ersichtlich ist, ist die eigentliche Ziehtrommel 6 auf dem Nabenteil einer Flansch nabe 7 unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 8 gelar· gert, wobei die Flanschnabe 7 drehfest auf der Abtriebswelle 9 des Antriebe 5 sitzt. Die elektrische Kraftmeßdose 10 ist in der Plap3chnabe 7 gelagert, wobei ihr freier Druckstößel 10a die dem Moment entsprechende Kraft auf einen Anschlag 11 am Innenmantel der Ziehtrommel 6 abgibt. Infolge dieser Anordnungsweise ermittelt die Kraftmeßdose 10 die jeweilige Tronmelumfangßkraft.

Der die Matrize 3 aufnehmende Matrizenhalter 12, dessen Anordnungsweise aus den Fig. 3 his 6 deutlicher hervorgeht, i3t in einem Gehäuse 13 untergebracht und wi· ein Balken auf zwei Stützen aufgebaut. Der obere Auflagerpunkt 14- ist als schwenkbares Lager ausgebildet. Am unteren Auflagerpunkt 15 de3 Matrizenhalters 12 greift das eine Schwenklager der der Matrize zugeordneten Kraftaeßdose 16 an, während sich das gegenüberliegende Schwenklager 17 der Kraftmeßdose 16 am.Gel.Uuse 13 des Maür« zac-JG9883/0183

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halters 12 befindet, wo mithin auch die Eeaktionskraft dieser Kraftmeßdose aufgenommen -wird. Die Kraftwirkunp;slinie des Verformun'-svorganges beim Messen der Zugkraft liegt innerhalb der zuvor beschriebenen Auflagerpunkte 14, 15 und 17 und verläuft parallel zur Achse der Kraftmeßdose 16. Um iies sicherzustellen, ist das Gehäuse 13 des Matrizenhaltors 12 auf der Auslaufseite mittels einer Rolle 18 abgestützt, während es auf der Einlaufseite des Rohres 2 in vertikaler Ebene um das Gelenk 19 schwenkbar ist, das seinerseits um eine vertikale Achse.innerhalb der Führung 20 drehbar ist, die zugleich als Spindel ausgebildet ist und der Hohenjustierung des Gehäuses I3 dient.

Fig. 7 veranschaulicht das Schaltschema. Die einzelnen Zeichen dieses Schaltschemas entsprechen .folgenden Teilen:

4 die Ziehtrommeln, 10 die den Ziehtrommeln zugeordneten elektrischen Kraftmeßdosen, 3 die Matrizen, 16 die den Iviatrizen zugeordneten elektrischen Kraftmeßdosen, 5 die Gleichstromantriebsmotoren der Ziehtrommeln, 21 .die Feldwicklungen der Motoren, 22 Tachodynamos, 23 Hauptstromschr-lter, 24 Bremswiderstünde, 25 Thyristorbrücken, 26 Stromwandler, 27 Netzdrosseln, 28 Sicherungstrenner, 29 die Stroin-Einspeisungss'iimnelsch' ene, 30 den der Kraftmeßdose 10 der Ziehtrommel zugeordneten Verstärker, 31 m

die der Kraftmeßdose 16 der I-ntrize 3 zugeordneten Verstärker, 32 den jev.-eilig-in Differenzverstärker, 33 Zugregler mit Einstellpotentiometer, 34- den Spannungsleiter vom gemeinsamen Anffhrintegrator, 33» ien Einstellpotentiometer für denVorlauf, 36 die Drehzahlregler, 37 Stromregler und >8 die Impulserzeuger.

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Claims

Patentansprüche;

1.!Verfahren zur Regelung der elektromotorischen Einzelantriebe bei Mehrfachziehanlagen im G-eradeauszug mit mehreren, hinte; einandergeschalteten, mit Ziehmatrizen' Ausgerüsteten Trommelziehmaschinen, insbesondere für Rohre , dadurch gekennzeichnet, daß zv/ecks Konstanthaltung der einstellbaren Zugkraft im Ziehgutquerschnitt (2) zwischen den aufeinanderfolgenden Ziehmaschinen (1) die b-im Ziehen auftrfitenden Kräfte sowohl an den Ziehtrommeln (A) als auch an den dier.en zugeordneten Matrizenhaltern (12) durch Kraftmeßvorrichtungen (10 bzw, 16) in proportionale elektrische Steuerpr""ifen umgewandelt und zur Regelung der Antriebsmotoren (5) verwendet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 ,dadurch gekennzeichnet , daß die entsprechend den Kräften an Ziehtrommel (4) und Matrize (?) von aen Kraftmeßvorrichtungen (10 bzw. 16) abgegebenen Spannungen in einem Differenzverstärker (32) addi(;rt v/orden.

3. Verfahren nach Anspruch 2 ,dadurch gekennzeichnet , daß der vom Differenzverstärker (32) abgegebene elektrische-üpannungswert zum Spannung3wert der Kraftmeßvorrichtung (10) an der der jeweiligen Ziehtrommel (4) vorgeschalteten Ziehtrommel addiert

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3 , dadurch gekennzeichnet , daß die von den Kraftmeßvor-

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richtungen (10/bzw. 16) abgegebenen elektrischen Steuergrößen direkt zur Regelung von Gleichstromantriebsmotoren (5) für die Ziehtrommeln (4-) verwendet werden, indem der Antriebsregelung der Gleichstrommotoren ein wählbarer, konstanter Spannungswert als Zug-Sollwert vorgegeben und die aus dem Differenzverstärker (32) abgegebene Spannung alsZug-Istwert dem Zug-Sollwert entgegengesetzt addiert wird, wobei Zug-Sollwert und Zug-Istwert die konstante Zugkraft in eiern Sinne regeln, daß bei steigender Spannung am Differenzverstärker (32) der Antriebsmotor (5) langsamer und bei fallender Spannung am Differenzverstärker der Antriebsmotor schneller läuft.

5. Einrichtung zur Durchführung de α Hegelverfahrens n'ich Anspruch 1 oder einem der folgenden ,dadurch gekennzeichnet, daß sowohl an den Ziehtronmeln (4-) als auch an den Matrizenhaltern (12) das ,jeweils zum Ziehen erforderliche Moment erfassende elektrische Kraftmeßdosen (10 bzw. 16) angeordnet sind,

6. Einrichtung nach Anspruch 5»dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Kraftmeßdosen (10) an den Ziehtrommeln (4) zwischen einer alt der Abtriebswelle im Drehsinne starr gekuppelten Flanschnabe (7) und einem Anschlag (11) am Innenmantel der Ziehtrommel (6) eingeschaltet sind. |

7. Eini^icLtung nach A_nopruch 6, dadurch gekenn ze ich η et , dcß «Ixe Kraftmeßdose (10) in d ·γ Flanpchnabe (7) F,oli gert ist, wobei ihr freier Druckstößel (10a) die dem Moment entsprechende Kraft auf den Anschlag (11) am Innenmanbel (6) der Ziehtrommel abgibt. j

8. Einrichtung nach Anspruch 6 oder ? , dadurch gekennzeichnet* daß die Zieh-

oder menrerer

trommel auf ihrer Nabe mittels eine3/Wälzlager (8) gelagert ist,"

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9· Einrichtung nach Anspruch 5>dadurch gekennzeichnet , daß die elektrischen Kraftmeßdosen (16) an den schwenkbar gelagerten Matrizenhaltern (12) einerseits am unteren Auflagerpunkt (15) des Matrizenhalters und andererseits am Gehäuse (13) des Matrizenhalters angelenkt sind,

10, Einrichtung nach-Anspruch Qjdaduroh gekennzeichnet , daß die Kr/utwirkungslinie des Verformune;svor[janges bei d-.r- i3ugkraftmessung innerhalb der Aufla^-erpunkte (14, 15 und 17) liegt und parallel zur AchFe der Kraftmeßdose (16) verläuft·

11. Einrichtung nach Anspruch 5 oder einem der folgenden ,dadurch gekennzeichnet» daß den g gebenenfalls mit Bezug auf die Heb^lverhältnisse geeichten Kraftmeßdosen (10 bzw. 16) Verstärker (50 bzw. 31) zugeordnet sind und die den Ziehtrommeln

(4) sowie den liatrizenhaltc;rn (12) jeweils zugeordneten Verstärker über einen Differenzverstärker (32) elektrisch miteinander gekoppelt sind.

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