DE2340636B2

DE2340636B2 - Einrichtung zum schrittweisen Ausziehen eines Stranges aus einer horizontalen Stranggießkokille

Info

Publication number: DE2340636B2
Application number: DE19732340636
Authority: DE
Inventors: Rudolf Dipl.-Ing. 8500 Nuernberg Poesl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1973-08-10
Filing date: 1973-08-10
Publication date: 1975-06-05
Also published as: DE2340636C3; ATA565774A; JPS5044927A; DE2340636A1; CH570218A5; AT330391B

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zum schrittweisen Ausziehen eines Stranges aus einer horizontalen Stranggießkokille, bei der mindestens ein die 4c Ausziehrollen antreibender elektrischer Schrittmotor mit einem Steuergerät verbunden ist, das Steuerbefehle in programmabhängig einstellbarer Dauer und Folge in Form von Pulsfolgen abgibt.

Es ist bereits bekannt, zum Antrieb der Rollen einen Elektromotor, eventuell in Verbindung mit Kupplungen oder Bremsen, vorzusehen (vergleiche z. B. DT-PS 77 028).

Diese bekannten elektrischen Anordnungen sind insofern nachteilig, da mit ihnen keine genau einstellbare Bewegung des Stranges bzw. eine Stillsetzung zu einem ganz genau definierten Zeitpunkt möglich ist, was wiederum für die Qualität des gezogenen Stranges von außerordentlicher Bedeutung ist. Diese Nachteile gelten im wesentlichen auch für Hydraulikmotoren mit konventioneller Ansteuerung (vgl. beispielsweise schweizerische Patentschrift 4 37 660).

Zur Überwindung dieser Schwierigkeiten ist es bereits bekannt, einen aus elektrischem Schrittmotor und hydraulischen Verstärkermotor bestehenden elektrohydraulischen Schrittmotor als Antrieb vorzusehen, mit dem genau definierte Bewegungen möglich sind (vgl. DT-AS 17 83 032).

Wenn auch dieser Motor nahezu sämtliche Forderungen erfüllt, so ist doch in manchen Anwendungsfällen die Verwendung von Hydraulik aufwendig und störend; ferner fordert die Hydraulik hinsichtlich einer Momentenregelung oftmals gewissen Aufwand.

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Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin eine rein elektrische Einrichtung der eingangs Seiten Gattung zum schrittwe.sen Ausgehen des Strang« zu schaffen, mit der e.ne genau dcfm.erte bewegung je Schritt bei ausreichendem und uberwachbarem Drehmoment erreichbar ist.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemaß durch einen mit c-ner digitalen Drehwinkelregelung verbundenen X Schrittmotor arbeitenden Gleichstrommotor und durch zugeordnete Grenzwertmelder fur das jeweils zuläßige Motordrehmoment gelost.

Auf diese Weise erhält man einen präzisen elektrischen Schrittantrieb für den Ziehvorgang, der ohne Hydraulik für die Kraftverstärkung auskommt und trotzdem ein ausreichendes und einstellbares Moment fur die einzelnen Ziehschritte liefert, wobei d.ese Motormoment jeweils noch auf seinen zulaß.gen Wert uber-

^W3Auf diele Weise können gegebenenfalls Störungen in der Anlage, wie z. B. Erweiterungen der Kokillen erfaßt werden. Ferner ist es auch möglich, beim Überschreiten des vorgegebenen Motordrehmomentes selbsttätig die eingestellte Strangstiüstandszeit zu korrigieren Durch diese Betriebsweise wird eine gew.sse selbsttätige Anpaßung der Einrichtung an d.e jeweiligen Betriebsbedingungen erreicht ⁶ K₁-.. v«--il wird bei der vorstehend beschriebenen Einrichtung das Steuergerät an einen Rechner angeschlossen, der aus den einzuspeisenden Betriebsdaten wie Temperatur, Druck, Füllmenge usw. die erforderlichen optimalen Werte berechnet.

Werden mehrere Gleichstrommotoren mit entsprechender Regelung zum Antrieb verschiedener Tre.brollen verwendet, so kann vorteilhafterweise das Steuergerät über einstellbare Frequenzteiler die entsprechenden SoHpulsfolgen für eine Reihe von Motoren liefern. Ferner kann auch eine Momentenübereinstimmung der beiden Motoren dadurch erzwungen werden, daß die Differenz der Stromistwerte zweier Motoren als Korrekturgnße für die Stromregelung des einen Motors vorgesehen wird, oder daß die einzelnen Gleichstrommotoren strommäßig in Reihe geschaltet werden.

An Hand einer Zeichnung sei die Erfindung naher erläutert; es zeigt

F i g. 1 ein Prinzipschaltbild der Ausziehvorrichtung

F i g. 2 einen möglichen Momentenverlauf am Gleichstrommotor.

Bei der in F i g. 1 dargestellten Stranggießanlage wird der Metallstrang 3 in Richtung des Pfeiles 4 durch Treibrollen 5,6 absatzweise aus der Kokille 2 des Ofens 1 einer horizontalen Stranggießmaschine gezogen. Zum Antrieb der Treibrollen 5 dient ein elektrischer Gleichstrommotor 7 geringer Induktivität und damit hoher Schnelligkeit, mit dessen Welle außerdem eine Tachometermaschine 8 und ein digitaler Impulsgeber gekuppelt ist. Die nachstehend beschriebene Steuerung des Motors 7 ist nun so ausgebildet, daß der Motor die Eigenschaften eines elektrischen Schrittmotors, jedoch mit ausreichendem Drehmoment, aufweist.

Die zur Steuerung des Motors 7 erforderlichen Pulsfolgen werden von einem Steuergerät 17 geliefert. Dieses Steuergerät 17 kann eine Pulsfolge, d. h. eine bestimmte Anzahl von Pulsen für die Drehrichtung vorwärts oder eine bestimmte Anzahl von Pulsen für die Drehrichtung rückwärts liefern und auch eine vorgegebene Zeitlang die Ausgabe von Steuerimpulsen ganz sperren.

Die Steuerung, die nachfolgend noch beschrieben wird, ist dabei so getroffen, daß jedem Steuerpuls ein bestimmter Drehwinkel des Motors 7 und damit ein bestimmter Weg des Stranges 3 zugeordnet ist. Die Frequenz der Pulsfolgen, d. h. die Geschwindigkeit, mit der dieser Ziehvorgang jeweils abläuft, ist dabei an einem Potentiometer 19 einstellbar, das über einen Spannungsfrequenzwandler 18 eine entsprechende Pulsfolgefrequenz dem Steuergerät aufdrückt. Die Programmierung des Steuergerätes 17 hinsichtlich Jer einzelnen Pulsfolgen, d. h. ihrer Dauer und Zahl, kann von Hand voryenommen werden, weitaus vorteilhafter ist jedoch die Programmierung von einem Rechner 20 her, der aus den einzelnen Werten der Anlage, wie Temperatur, Druck usvv. die optimalen Werte berechnet und dem Steuergerät vorgibt.

Die vom Steuergerät 17 abgegebenen Steuerpulse gelangen über einen einstellbaren Frequenzteiler 16 zu einem Mischgatter 15 und werden hier mit den vom digitalen Impulsgeber 9 gelieferten Pul·- synchronisiert. Der Ausgang des Mischgatters 15 ist seinerseits wieder mit einem Vor-Rückwärlszähler 14 verbunden. Würde die Anlage ohne jede Trägheit arbeiten, so würde einem Sleuerpuls des Steuergerätes 17 sofort ein Istwertimpuls des Gebers 9 entgegengesetzter Polarität entsprechen und der Vor-Rückwärtszähler 14 den Stand Null aufweisen. Infolge des unvermeidlichen Schleppfehlers der Anordnung wird sich eine geringfügige Differenz aufbauen, die über den Digitalanalogwandler 13 zur Vorgabe der Führungsgröße für einen unterlagerten Drehzahlregelkreis dient. Diesel Drehzahlregelkreis besteht aus dem Drehzahlregler 12, dem der Drehzahlistwert von der Tachometermaschine 8 zugeführt wird. Die Ausgangsgröße des Drehzahlreglers 12 dient wiederum als Führungsgröße für eine Stromregelung. Der Stromregler 11 dieser unterlagerten Stromregelung erhält seinen Istwert von einem in der Motorzuleitung liegenden Ankerstromwandler 27. Das Ausgangssignal des Stromreglers 11 steuert einen Thyristorstellsatz 10 in der Weise aus, daß der Motor 7 stets versucht, die Differenz zwischen Soll- und Istpulsen zu Null zu machen. Die erreichbare Genauigkeit dieser Anordnung ist dabei so hoch, daß der Motor 7 exakt den mit Pulsen vorgegebenen Drehwinkel enthält; d. h. eine genau definierte Schrittlänge ermöglicht. Dies gilt nicht nur für die Bewegung in Vorwärtsrichtung, sondern auch für ein Zurückschieben des Stranges 3 zwecks Ausgleich der Kontakten.

Wie aus F i g. 2 ersichtlich, in der ein beispielsweise Drehmoment M (bzw. Ankerstrom) des Gleichstrommotors 7 über die Zeit t aufgetragen ist, ist zunächst beim Losbrechen des Stranges aus der Kokille 2 ein

ίο relativ hohe Drehmoment aufzubringen, das dann auf das Betriebsdrehmoment während des eigentlichen Ziehvorganges abfällt. Zur Sicherung und Überwachung der Anlage ist es dabei vorteilhaft, ein maximal zuläßiges Moment Mm^, das i)eim Losbrechen nicht überschritten werden darf und ein zuläßiges Dauermoment Md, das während des eigentlichen Schrittvorganges nicht überschritten werden darf, zu überwachen.

Hierzu sind mit dem Stromv/andler 27 zwei Grenzwertmelder 22 und 23 verbunden, die beim Ansprechen eine Störungsanzeige 24 aufleuchten lassen. Der Grenzwertmelder 23 ist dabei so eingestellt, daß er anspricht, wenn das maximal zjläßige Moment M max überschritten wird, der Grenzwertmelder 22 dagegen ist so eingestellt, daß er anspricht, wenn das betriebsmäßig zuläßige Moment MDüberschritten wird. Damit dieser Grenzwertmelder 22 nicht beim Losbrechen anspricht, wird er erst kurz nach dem Losbrechen zum Zeitpunkt to durch ein Zeitglied 21 wirksam gemacht, das seinen Steuerbefehl ebenfalls vom Steuergerät 17 erhä!'.

Falls in der vorstehend beschriebenen Anlage, wie gestrichelt angedeutet, ein gleichartiger Motor 26 mit Steuerung 25 für die weiteren Treibrollen 6 vorgesehen ist, so kann diese Steuerung 25 ebenfalls die Steuerpulse aus dem Steuergerät 17 erhalten. Um außer der gegebenenfalls relativen Drehzahlübereinstimmung auch noch eine Momentenübereinstimmung zu erreichen, können dabei die Ankerslröme der beiden Motoren 7 und 26 in einem Regier 28 miteinander verglichen werden und abhängig davon eine Korrekturgröße für den Stromregler eines Antriebes abgeleitet werden, und zwar derart, daß sich die Ströme und damit auch die Drehmomente weitgehend aneinander angleichen.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Palentansprüche: 23 40

1. Einrichtung zum schrittweisen Ausziehen eines Stranges; aus einer horizontalen Stranggießkokille, bei der mindestens ein die Ausziehrollen antreibender Schrittmotor mit einem Steuergerät verbunden ist, das Steuerbefehle in programmabhängig einstellbarer Dauer und Folge in Form von Pulsfolgen abgibt, gekennzeichnet durch einen mit einer digitalen Drehwinkelregelung (14) verbundenen, als Schrittmotor arbeitenden Gleichstrommotor (7) und durch zugeordnete Grenzwertmelder (22,23) für das jeweils zuläßige Motordrehmoment.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Drehzahlregelung (12) und eine analoge Stromregelung (11) mii einstellbarer Begrenzung vorgesehen sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (i7) an einen Rechner (20) angeschlossen ist.

4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Steuergerät (17) über einstellbare Frequenzteiler die SoHpulsfolgen für weitere Gleichstrommotoren (26) liefert.

5. Einrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch einen Differenzstromregler (28) bei Verwendung mehrerer Gleichstrommotoren (7, 26), der zur Korrektur der Motorströme dient.

6. Betriebsweise der Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beim Überschreiten des vorgegebenen Drehmomentes selbsttätig die eingestellte Strangstillstandszeit korrigiert wird.