DE2132408C3 - Anordnung zur Beeinflussung der Drehzahl der Elektromotoren der Einzelantriebe einer Mehrfachziehanlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Beeinflussung der Drehzahl der Elektromotoren der Einzelantriebe einer Mehrfachziehanlage im Geradeauszug mit mehreren, hintereinander angeordneten, mit Ziehmatrizen ausgerüsteten Trommelziehmaschinen, insbesonde- re für Rohre, mit zwischen den aufeinanderfolgenden Ziehmaschinen angeordneten Zugspannungsmeßeinrichtungen, deren Ausgangssignalspannungen zur Drehzahlstelleinrichtung des jeweils zugehörigen Antriebs geführt sind.

Bei Mehrfachziehanlagen dieser Gattung für Draht ist es bekannt (Stahl und Eisen, 1956, Nr. 17, Seiten 1134 bis 1136), die Geschwindigkeit der einzeln mittels Gleichstrommotoren angetriebenen Ziehscheiben, die der jeweiligen Drahtverlängerung in der vorgeschalte ten Ziehmatrize entsprechen muß, durch Tastrollen zu steuern, über die der Draht nach mehreren Umführungen auf der Ziehscheibe zur nächsten Ziehmatrize geführt wird. Die Tastrolle hat dabei ein begrenztes Bewegungsspiel und steuert entsprechend der Draht spannung die Umlaufgeschwindigkeit der Ziehscheibe. Diese Steuerung ist unbefriedigend, weil die Berichtigungen durch die Tastrollen besonders bei der Beschleunigung und Verzögerung sehr schnell erfolgen müssen. Die Verwendung von Tänzerrollen als Zug-

Spannungsmeßeinrichtungen hat bei empfindlichen Ziehgut, wie z. B. kleinkalibrigen Rohren, überdies den Nachteil, daß die elektrischen Meßergebnisse leicht

durch die zusätzliche Biegearbeit verfälscht werden.

Bei kontinuierlichen Walzwerken mit regelbarem

so Einzelantrieb der Gerüste bzw. Gerüstgruppen ist es auch bereits bekannt (DE-PS 9 05 005), die von der Zugkraft abhängige Verlagerung der Walzensätze selbst als Regelgröße für den Antrieb im Sinne einer Gleichhaltung der Spannungen im Walzgut zu nutzen, wobei zwecks Messung der Zugspannungen zwischen den aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstellen Druckmeßvorrichtungen vorgesehen sind, die auf die kleinste Verlagerung der Walzensätze ansprechen und in Wirkungsverbindung mit dem Antriebsregler des betreffenden Walzensatzes stehen.

Dabei sind zwar die vorbeschriebenen Nachteile von Tänzerrollen, insbesondere bei empfindlichem Ziehgut, vermieden. Ein übereinstimmender Nachteil besteht jedoch auch dabei darin, daß die Regelung nicht schnell

μ und feinfühlig genug erfolgt und die die Regelung bewirkenden Meßgrößen unvermeidlichen Verfälschungen unterliegen.
Die Messung der Zugspannung erfolgt überdies in

beiden Fällen nur an jeweils einer Stelle zwischen den aufeinanderfolgenden Bearbeitungsstellen, so daß es auch aus diesem Grunde nicht möglich ist, eine genau vorbestimmte und mithin konstante Zugkraft im Ziehgut im Bereich sämtlicher aufeinanderfolgender Ziehstufen während aller Betriebsphasen zuverlässig aufrechtzuerhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Regelung der Einzelantriebe über die fortlaufende Messung der Zugkraft im Ziehgut so zu verbessern, daß ι ο die vorbestimmte, einstellbare und auf den jeweiligen Ziehgutquerschnitt abgestimmte hohe Zugkraft zwischen den aufeinanderfolgenden Trommelziehmaschinen während aller Betriebsphasen, auch unter Berücksichtigung der fortschreitenden Querschnittsabnahmen is des Ziehgutes und der sich beim stufenweisen Ziehen entsprechend verändernden Festigkeitswerte des Ziehgutes, praktisch konstant gehalten werden kann.

Zur Lösung dieser Aufgabe kennzeichnet sich die erfindungsgemäße Anordnung dadurch, daß jede Zugspannuiigsnießeinrichtung aus an der Ziehtrommel und dem zugeordneten Matrizenhalter angeordneten, die beim Ziehen auftretenden Kräfte messenden Kraftmeßvorrichtungen besteht, deren Ausgangssignalspannungen einem Differenzverstärker eingegeben sind, und daß die Ausgangssignalspannung des Differenzverstärkers mit einem Zugspannungs-Sollwert am Eingang eines Zugspannungsreglers verglichen ist, dessen Ausgangssignal die Drehzahlstelleinrichtung steuert

Auf diese Weise bildet die die Drehzahl der Antriebsmotoren regelnde Steuergröße die Differenz der einerseits an den Matrizen und andererseits an den Ziehtrommeln ermittelten Meßwerte. Dieser Differenzwert ist genau und absolut proportional der Zugkraf tän- derung im Ziehgut und somit völlig frei von diesen Wert verfälschenden Einflüssen aus den Schlupf- oder Reibungsverhältnissen sowie aus irgendwelchen Biegebeanspruchungen des Ziehgutes.

Da die de* Ziehmatrize bzw. dem Matrizenhalter zugeordnete Kraftmeßvorrichtung nur den von der Verformungsarbeit herrührenden Zugkraftanteil mißt und die der Ziehtrommel zugeordnete Kraftmeßvorrichtung lediglich die vom Trommelantrieb zusätzlich aufzubringende Zugkraftkomponente, sind beide auf diese Weise gemessenen Kräfte von der zwischen den aufeinanderfolgenden Trommelziehmaschinen im Ziehgut herrschenden Zugkraft selbst unbeeinflußt und die Differenz dieser Meßwerte mithin der zutreffende Korrekturfaktor für die selbsttätige Drehzahlanpassung so entsprechend dem jeweiligen Zugkraftbedarf am Trommelantrieb.

Ist eine bestimmte vorgegebene Zugspannung in der Geschwindigkeitsabstufung der aufeinanderfolgenden Trommelantriebe eingestellt, bleibt diese bei der erfindungsgemäßen Anordnung deswegen konstant, weil der als Steuergröße für die Regelung der Antriebsmotoren dienende Differenzbetrag der von den beiden Kraftmeßvorrichtungen gelieferten Meßwerte nur die übrigen Einflußgrößen repräsentiert, die eo während des Betriebes aus betriebsbedingten Gründen entweder auf der zugkraft-verbrauchenden Seite oder auf der zugkraft-erzeugenden Seite Änderungen hervorrufen und folglich ständig eine entsprechende Nachregulierung erfordern. Auf diese Weise wird die eingestellte Zugspannung im Ziehgut auch unter wechselnden Betriebsbedingungen, z. B. auch im Falle toleranzbedingter Maßabweichungen im Ziehgutquerschnitt, konstant gehalten.

Da der Antriebsregelung der Gleichstrommotoren der jeweils gewünschten Zugspannungs-Sollwert vorgegeben ist, zu dem der am Differenzverstärker austretende Zugspannungs-Istwert entgegengesetzt addiert wird, erfolgt die selbsttätige Regelung der Drehzahl derart, daß der Antriebsmotor bei steigender Ausgangsspannung am Differenzverstärker langsamer und bei fallender Ausgangsspannung am Differenzverstärker entsprechend schneller läuft

Um eine noch feinfühligere Drehzahlregelung im Sinne der Einhaltung eines vorgegebenen Zugspannungs-Sollwertes zu ermöglichen, ist es gemäß einer bevorzugten Weiterbildung der Erfindung zweckmäßig, die Ausgangssignalspannung des Differenzverstärkers zur Ausgangssignalspannung der Kraftmeßvorrichtung an der der jeweiligen Ziehtrommel vorgeschalteten Ziehtrommel hinzuzuaddieren.

Zweckmäßig sind als Kraftmeßvorrichtungen elektrische Kraftmeßdosen vorgesehen, dir in den Ziehtrommeln und an den Matrizenhaliern aas- jeweils zum Ziehen erforderliche Drehmoment erfassen und in proportionale Spannungen umsetzen. Dabei sind die Ausgangssignalspannungen der, gegebenenfalls mit Bezug aaf die Hebelverhältnisse geeichten, Kraftmeßdosen jeweils ebenfalls über Verstärker auf den Differenzverstärker geführt

Um möglichst unverfälschte Meßwerte zu erhalten, sind die Kraftmeßdosen im Falle der Ziehtrommeln zwischen einer mit der Abtriebswelle im Drehsinne starr gekuppelten Flanschnabe und einem Anschlag am Innenmantel der Ziehtrommel eingeschaltet Dabei sind die Kraftmeßdosen in der Flanschnabe derart gelagert, daß ihr freier Druckstößel die dem Drehmoment entsprechende Kraft auf den Anschlag am Innenmantel der Ziehtrommel abgibt

Im Falle der Matrizenhalter sind die Kraftmeßdosen zweckmäßig an den in einem oberen Punkt schwenkbar gelagerten Matrizenhaltern einerseits am unteren Auflagerpunkt der Matrizenhalter und andererseits am Gehäuse der Matrizenhalter angelenkt

Dabei besteht eine bevorzugte Ausführungsform darin, daß der Matrizenhalter innerhalb des ortsfest verlagerten Gehäuses mittels einer oberhalb des Ziehgutes quer zu diesem und horizontal angeordneten Schwenkachse gelagert und das dem Schwenklager gegenüberliegende Ende des Matrizenhalters unterhalb des Ziehgutes gelenkig mit dem einen Ende der Kraftmeßdose verbunden ist, während das gegenüberliegende, am Gehäuse schwenkbar gelagerte Ende der Kraftmeßdose zugleich derart angeordnet ist, daß die Längsachse der Kraftmeßdose parallel zur Ziehgutachse ver'iuft. Um jegliche unerwünschten Fremdeinflüsse auf die Meßwerte auszuschließen, ist das den Matrizenhalter und die Kraftmeßdose aufnehmende Gehäuse an dem der Matrize entgegengesetzten Ende um eine die Ziehgutachse schneidende vertikale Achse in horizontaler Ebene schwenkbar gelagert und an seinem vorderen Ende unterhalb dei Matrize bzw. des Matrizenhalters mittels Rollen derart abgestützt, daß es sich beim Ziehen selbsttätig in die Längsachse des durchlaufenden Ziehgutes einstellt.

Nachfolgend ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigt

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

F i g. 2 die Trommelziehmaschine gemäß F i g. 1 in der Stirnansicht, gleichfalls teilweise geschnitten;

Fig. 3 in vergrößertem Maßstab den Matrizenhalter in teilweise geschnittener Seitenansicht;
F i g. 4 einen Schnitt nach der Linie IV-IV der F i g. 3: F i g. 5 einen Schnitt nach der Linie V-V der F i g. 3;
F i g. 6 einen Schnitt nach der Linie Vl-Vl der F i g. 3 und

F i g. 7 das Schaltschcma für die von der gemessenen Zugkraft abhängige Regelung der Antriebsmotoren für die Konstanthaltung der gewählten Zugkraft.

Wie aus den Fig. I und 2 ersichtlich, sind die /"iehmatrize und die dieser nachgeschalteten Ziehirommel baulich zu einem Zichblock 1 zusammengefaßi:. Das die hintereinandergnschalteteri Ziehblöcke durchlaufende Ziehgut, im Falle clts dargestellten Ausführurigsbeispiels ein Rohr, ist mil 2 bezeichnet. Das aus der Ziehmatrize 3 auslaufende Rohr umschlingt die Ziehtrommel 4 bei dor veranschaulichten Ausführungsform nur einmal. Der die Ziehtrommel 4 antreibende regelbare Gleichstrommotor ist mit 5 bezeichnet.

Wie aus F i g I und 2 ersichtlich ist, ist die eigentliche Ziehtrommel 6 auf dem Nabenteil einer Flanschnabe 7 unter Zwischenschaltung von Wälzlagern 8 gelagert, wobei die Flanschnabe 7 drehfest auf der Abtriebswelle 9 des Antriebs 5 sitzt. Die elektrische Kraftmeßdose 10 ist in der Flanschnabe 7 gelagert, wobei ihr freier Druckstößel 10a die dem Moment entsprechende Krafi auf einen Anschlag 11 am Innenmantel der Ziehtrommel 6 abgibt. Infolge dieser Anordnungsweise ermittelt die Kraftmeßdose 10 die jeweilige Trommelumfangskraft.

Der die Matrize 3 aufnehmende Matrizenhalter 12, dessen Anordnungsweise aus den F i g. 3 bis 6 deutlicher hervorgeht, ist in einem Gehäuse 13 untergebracht und wie ein Balken auf zwei Stützen aufgebaut. Der obere Auflagerpunkt 14 ist als schwenkbares Lager ausgebildet. Am unteren Auflagerpunkl 15 des Matrizenhalters 12 greift das eine Schwenktager der der Matrize zugeordneten Kraftmeßdose 16 an, während sich das gegenüberliegende Schwenklager 17 der Kraftmeßdose 16 am Gehäuse 13 des Matrizenhalters 12 befindet, wo mithin auch die Reaktionskraft dieser Kraftmeßdose aufgenommen wird. Die Kraftwirkungslinie des Verformungsvorganges beim Messen der Zugkraft liegt innerhalb der zuvor beschriebenen Auflagerpunkte 14, 15 und 17 und verläuft parallel zur Achse der Kraftmeßdose 16. Um dies sicherzustellen, ist das

ίο Gehäuse 13 des Matrizenhalters 12 auf der Auslaufseite mittels einer Rolle 18 abgestützt, während es auf der F.inlaufseite des Rohres 2 in vertikaler Ebene um das Gelenk 19 schwenkbar ist, dar seinerseits um eine vertikale Achse innerhalb der Führung 20 drehbar ist.

ii die zugleich als Spindel ausgebildet ist und der Höhenjustierung des Gehäuses 13 dient.

F i g. 7 veranschaulicht das Schaltschema. Die einzelnen Zeichen dieses Schaltschema entsprechen folgenden Teilen:

.ή 4 die Ziehtrommeln, 10 die den Ziehtrommeln zugeordneten elektrischen Kraftmeßdosen, 3 die Matrizen, 16 die den Matrizen zugeordneten elektrischen Kraftmeßdosen, 5 die Gleichstromantriebsmotoren der Ziehtrommeln. 21 die Feldwicklungen der Motoren, 22

2i Tachodynamos. 23 Hauptstromschalter, 24 Bremswiderstand»; 25 Thyristorbrücken, 26 Stromwandler, 27 Netzdrosseln, 28 Sicherungstrenner, 29 die Strom-Einspeisungssammelschiene, 30 den der Kraftmeßdose 10 der Ziehtrommel zugeordneten Verstärker, 31 die der

jo Kraftmeßdose 16 der Matrize 3 zugeordneten Verstärker. 32 den jeweiligen Differenzverstärker, 33 Zugregler mit Einstellpotentiometer, 34 den Spannungsleiter vom gemeinsamen Anfahrintegrator. 35 den Einstellpotentiometer für den Vorlauf, 36 die Drehzahlregler. 37

J5 Stromregler und 38 die Impulserzeuger.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (9)

Patentansprüche;

1. Anordnung zur Beeinflussung der Drehzahl der Elektromotoren der Einzelantriebe einer Mehrfachziehanlage im Geradeauszug mit mehreren, hintereinander angeordneten, mit Ziehmatrizen ausgerüsteten Trommelziehmaschinen, insbesondere für Rohre, mit zwischen den aufeinanderfolgenden Ziehmaschinen angeordneten Zugspannungsmeßeinrichtungen, deren Ausgangssignalspannungen zur Drehzahlstelleinrichtung des jeweils zugehörigen Antriebs geführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß jede Zugspannungsmeßeinrichtung aus an der Ziehtrommel und dem zugeordneten Matrizenhalter angeordneten, die beim Ziehen auftretenden Kräfte messenden Kraftmeßvorrichtungen (10, 16) besteht, deren Ausgangssignalspannungen einem Differenzverstärker (32) eingegeben sind, und daß die Ausgangssignalspannung des Differenzveraiärkers mit einem Zugspannungs-Sollwert am Eingang eines Zugspannungsreglers (33) verglichen ist, dessen Ausgangssigna] die Drehzahlstelleinrichtung steuert

Z Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignalspannung des Differenzverstärkers (32) zur Ausgangssignalspannung der Kraftmeßvorrichtung (10) an der der jeweiligen Ziehtrommel (4) vorgeschalteten Ziehtrommel addiert ist

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,daß als Kraftmeßvorrichtungen (10, 16) an den Ziehtrommeln (4) und an den Matrizenhaltern (12) das jeweils zum Ziehen erforderliche Drehmoment erfassende elektrische Kraftmeßdosen angeordnet sind.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignalspannungen der, gegebenenfalls mit Bezug auf die Hebelverhältnisse geeichten, Kraftmeßdosen jeweils über Verstärker (30,31) auf den Differenzverstärker (32) geführt sind.

5. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßdosen (10) an den Ziehtrommeln (4) zwischen einer mit der Abtriebswelle im Drehsinne starr gekuppelten Flanschnabe (7) und einem Anschlag (11) am Innenmantel der Ziehtrommel (6) eingeschaltet sind.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßdose (10) in der Flanschnabe (7) gelagert ist, wobei ihr freier Druckstößel (1OaJ die dem Drehmoment entsprechende Kraft auf den Anschlag (11) am Innenmantel (6) der Ziehtrommel abgibt.

7. Anordnung nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kraftmeßdosen (16) an den in einem oberen Punkt schwenkbar gelagerten Mktrizenhaltem (12) einerseits am unteren Auflagepunkt (15) des Matrizenhalters und andererseits am Gehäuse (13) des Matrizenhalters angelenkt sind.

8. Anordnung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Matrizenhalter (12) innerhalb des ortsfest verlagerten Gehäuses (13) mittels einer oberhalb des Ziehgutes (2) quer zu diesem und horizontal angeordneten Schwenkachse (14) gelagert und das dem Schwenklager (14) gegenüberliegenden Ende des Matrizenhalters (12) unterhalb des Ziehgutes (2) gelenkig mit dem einen Ende (15) der Kraftmeßdose (16) verbunden ist, während das gegenüberliegende, am Gehäuse (13) schwenkbar

gelagerte Ende (17) der Kraftmeßdose (|6) zugleich derart angeordnet ist, daß die Längsachse der Kraftmeßdose (16) parallel zur Ziehgutachse verläuft

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das den Matrizenhalter (12) und die Kraftmeßdose (16) aufnehmende Gehäuse (13) an dem der Matrize (3) entgegengesetzten Ende um eine die Ziehgutachse schneidende vertikale Achse in horizontaler Ebene schwenkbar gelagert und an seinem vorderen Ende unterhalb der Matrize (3) bzw. des Matrizenhalters (12) mittels Rollen (18) derart abgestützt ist daß es sich beim Ziehen selbsttätig in die Längsachse des durchlaufenden Ziehgutes (2) einstellt