DE2736659A1

DE2736659A1 - Walzenstrassenantriebssystem

Info

Publication number: DE2736659A1
Application number: DE19772736659
Authority: DE
Inventors: Adolf Dipl Ing Brehm; Dieter Figge
Original assignee: Fried Krupp AG
Current assignee: Fried Krupp AG
Priority date: 1977-08-13
Filing date: 1977-08-13
Publication date: 1979-02-22
Also published as: IT1098241B; JPS5431071A; GB2002274A; FR2399884A1; IT7826699A0

Description

FRIED. KRUPP GESELLSCHAFT MIT BESCHRÄNKTER HAFTUNG

in Essen

Walzenstraßenantriebssystem

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Die Erfindung betrifft ein Walzenstraßenantriebssystem mit Elektromotoren und Steuereinrichtungen, bei dem die Drehzahl der Walzen zumindest jedes Gerüstes der Walzenstraße unabhängig von der Drehzahl der übrigen Walzen einstellbar ist, wobei die eingestellte Drehzahl und die Drehzahlverhältnisse der Walzen lastunabhängig konstant bleiben.

Bei einem bekannten Walzenstraßenantriebssystem, z. B. für ein Blockgerüst, werden die Walzen der Walzenstraße mittels eines Elektromotors angetrieben, wobei der Elektromotor mit Hauptantriebswellen gekoppelt ist, an denen für jedes Gerüst ein Kegelzahnrad befestigt ist, das jeweils mit einem anderen Kegelzahnrad kämmt. Jedes der letztgenannten Kegelzahnräder ist jeweils einem Walzenpaar eines Gerüstes zugeordnet, wobei jeweils ein Untersetzungsgetriebe mit einem bestimmten Untersetzungsverhältnis zwischen jedem Kegelzahnrad und Walzenpaar angeordnet ist. Dabei ist nachteilig, daß die einmal festgelegten Drehzahl verhältnis se der einzelnen Walzenpaare untereinander nicht ohne große Umrüstung geändert werden können. Außerdem müssen, wenn z. B. ein Walzenpaar verschlissen ist und die vorgegebene Umfangsgeschwindigkeit gleich bleiben soll, die neuen Walzen den gleichen Durchmesser besitzen wie die auszuwechselnden Walzen. Da die Walzen aus hochfestem

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Material bestehen und teuer sind, werden die verschlissenen Walzen nachgeschliffen und können danach wegen ihres dann kleineren Durchmessers nicht beliebig wieder eingesetzt werden, sondern müssen gelagert werden und können z. B. erst dann, wenn alle Walzen der Walzenstraße auszuwechseln sind, wieder verwendet werden. Dies führt zu hohen Lagerkosten. Ferner entstehen durch die mechanische Kopplung des Antriebs systems (Mehrmassen-System) Eigenfrequenzen im Betriebsdrehzahlbereich, die mittels Schwingungsdämpfer gedämpft werden müssen.

Bei einem anderen bekannten Walzenstraßenantriebssystem wird jedes Walzenpaar mittels eines fremderregten Gleichstrommotors angetrieben, wobei jeder Gleichstrommotor mit einem Drehzahlregler in Verbindung steht. Dabei ist nachteilig, daß beim Anstichvorgang die Drehzahlabweichung des Gleichstrommotors, insbesondere bei hoher Walzgeschwindigkeit nicht schnell genug korrigiert und der entsprechende Gleichlauf der Walzen untereinander nicht mehr eingehalten werden kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Walzenstraßenantriebs system anzugeben, bei dem die Drehzahl der Walzen jedes Gerüstes mit einfachen Mitteln beliebig einstellbar und bei dem der entsprechende Gleichlauf der Walzen untereinander gewährleistet ist.

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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß bei einem Walzenstraßenantriebssystem der eingangs genannten Art die Elektromotoren Synchronmotoren sind, die über Frequenzumformer, deren Ausgangsfrequenz einstellbar ist, vom elektrischen Versorgungsnetz gespeist sind. Dadurch wird insbesondere erreicht, daß die Drehzahl der mit den Synchronmotoren gekoppelten Walzen unabhängig von auf sie einwirkenden Belastungen konstant bleibt und daß die Drehzahl der Synchronmotoren mit einfachen Mitteln, nur durch Veränderung der Ausgangsfrequenz der Frequenzumformer einzustellen ist.

Vorteilhaft ist es, wenn jeweils ein Synchronmotor eine Walze antreibt, wobei jedem Synchronmotor ein Frequenzumformer zugeordnet ist, denn die Drehzahl jeder Walze ist individuell mittels des entsprechenden Frequenzumformers und ohne Umrüstung einfach einzustellen. Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die untere Walze eines Gerüstes mit einer geringfügigen Drehzahl als die obere Walze anzutreiben.

Weiterhin ist es auch vorteilhaft, wenn jedem Gerüst ein Frequenzumformer zugeordnet ist, denn die Drehzahl der Walzen jedes Gerüstes ist individuell mittels des entsprechenden Frequenzumformers und ohne Umrüstung einfach einzustellen.

Zweckmäßig ist es, wenn die Frequenzumformer statische Frequenzumformer sind, denn sie sind wartungsarm und mit einfachen Mitteln ansteuerbar und in der Frequenz schnell verstellbar.

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Weiterhin empfiehlt es sich, daß jeder Frequenzumformer zwei Steuereingänge zur Einstellung seiner Ausgangsfrequenz aufweist und daß dabei jeweils einer der Steuereingänge aller Frequenzumformer mit einem gemeinsamen Sollwertgeber verbunden ist, wodurch alle Frequenzumformer gleichzeitig angesteuert werden, und daß dabei der jeweilige andere Steuereingang jedes Frequenzumformers mit jeweils einem Einzelsollwertgeber verbunden ist, wodurch der entsprechende Frequenzumformer individuell angesteuert wird. Durch den gemeinsamen Sollwertgeber werden die Synchrondrehzahlverhältnisse unabhängig von der gewählten Drehzahl konstant gehalten, und durch die Einzelsollwertgeber werden die gewünschten Synchrondrehzahl Verhältnisse eingestellt. Muß z. B. ein verschlissenes Walzenpaar ausgewechselt werden, so brauchen die zum Einsatz kommenden neuen bzw. nachgeschliffenen Walzen nicht den gleichen Durchmesser aufzuweisen wie die verschlissenen Walzen, sondern der entsprechende Frequenzumformer wird mittels seines zugeordneten Einzelsollwertgebers entsprechend so angesteuert, daß die Umfangsgeschwindigkeit der neuen Walzen gleich der Umfangsgeschwindigkeit der verschlissenen Walzen ist.

Vorteilhaft ist es, wenn jeweils nur ein Synchronmotor die Walzen eines Gerüstes antreibt, wobei die Walzen jedes Gerüstes mechanisch drehgekuppelt sind, denn es wird nur ein Synchronmotor pro Gerüst benötigt.

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Vorteilhaft ist es auch, wenn jeweils ein Synchronmotor eine Walze antreibt, wobei die Synchronmotoren jedes Gerüstes mittels eines Frequenzumformers elektrisch gekoppelt sind. Durch diese elektrische Kopplung laufen die Walzen eines Gerüstes untereinander synchron, und der Walzspalt ist ohne aufwendige mechanische Einrichtungen leicht einzustellen.

Gemäß einem weiteren Schritt der vorliegenden Erfindung ist jedem Synchronmotor ein Unter setzungsgetriebe zugeordnet. Durch die Untersetzungsgetriebe wird erreicht, daß die Nenndrehzahlen der Synchronmotoren untereinander in etwa gleich sind und daß sie dadurch leistungsbezogen optimal ausgenutzt werden und daher entsprechend klein dimensioniert werden können; ferner können dabei z.B. Synchronmotoren gleicher Größe eingesetzt werden.

Preisgünstig ist es, wenn die Synchronmotoren handelsübliche gleichstromerregte Drehstromsynchronmotoren sind.

Zur Dämpfung von kurzzeitigen Spitzenmomenten, z.B.

beim WalzaBtich, ist jeder Synchronmotor mit einem Schwungrad gekoppelt. Dadurch kann das Kippmoment

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der Synchronmotoren kleiner gewählt werden, wodurch die Synchronmotoren nochmals kleiner dimensioniert werden können.

Zwei Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher * beschrieben.

Es zeigen:

Fig. 1 ein Prinzipschaltbild eines Walzenstraßen-

antriebssystems, wobei jede Walze mittels eines Synchronmotors antreibbar ist,

Fig. 2 ein Prinzipbild eines Gerüstes des Walzen-

straßenantriebssystems gemäß Fig. 1,

Fig. 3 ein Prinzipschaltbild eines Walzenstraßen-

antriebssystems, wobei jedes Walzenpaar mittels eines Synchronmotors antreibbar ist

und

Fig. 4 ein Prinzipbild eines Gerüstes des Walzen-

straßenantriebssystems gemäß Fig. 3.

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+ι

Das Walzenstraßenantriebssystem besitzt gleichstromerregte Drehstrom-Synchronmotoren 1, die über statische Frequenzumformer 2, deren Ausgangsfrequenz einstellbar ist, vom elektrischen Versorgungsnetz gespeist sind und die mit den Walzen 3 der Walzenstraße mechanisch drehverbunden in Verbindung stehen.

Die Walzenstraße besitzt z.B. drei Zweiwalzgerüste 4a, 4b, wobei jedem Gerüst 4 ein Frequenzumformer 2 zugeordnet ist. Jeder Frequenzumformer 2 weist zwei Steuereingänge zu seiner Ausgangsfrequenzeinstellung auf, wobei jeweils einer der Steuereingänge mit einem gemeinsamen Sollwertgeber 5 und der jeweilige andere Steuereingang jedes Frequenzumformers 2 mit jeweils einem Einzelsollwertgeber 6 verbunden ist.

Gemäß Fig. 1 und Fig. 2 ist für jede Walze 3 ein Synchronmotor 1 vorgesehen, wobei für die entsprechenden Synchronmotoren 1 der einzelnen Gerüste 4a jeweils ein Frequenzumformer 2 vorgesehen ist. Jedem Synchronmotor 1 ist ein Schwungrad 7 zugeordnet, und zwischen jedem Synchronmotor 1 und jeder Walze 3 ist ein Untersetzungsgetriebe 8a mit einem bestimmten Untersetzungsverhältnis angeordnet. Die paarweise angeordneten Untersetzungsgetriebe 8a der einzelnen Ge-

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4»

rüste 4a besitzen untereinander dabei z. B. gleiche Untersetzungsverhältnisse. Die Untersetzungsverhältnisse der einzelnen Gruppen der Untersetzungsgetriebe 8a verringern sich stufenweise in Walzrichtung.

Gemäß Fig. 3 und Fig. 4 ist für die Walzen 3 jedes Gerüstes 4b ein Synchronmotor 1 vorgesehen. Dabei sind die dem jeweiligen Gerüst 4b zugeordneten Walzen 3 mittels mit ihnen gekoppelter, miteinander kämmender Zahnräder 9 drehverbunden. Jedem Synchronmotor 1 ist wiederum ein Schwungrad 7 zugeordnet, und jedes Gerüst 4b besitzt ein Untersetzungsgetriebe 8b mit einem bestimmten Übersetzungsverhältnis.

Das Walzenstraßenantriebssystem arbeitet wie folgt: Vor der Inbetriebnahme der Walzenstraße wird für ein bestimmtes Walzmaterial ein an jedem Gerüst 4 vorgegebener Walzspalt eingestellt. Danach werden die Synchronmotoren 1 mittels wachsender Frequenz durch Ansteuern der Frequenzumformer 2 mittels des gemeinsamen Sollwertgebers 5 auf die Nenndrehzahl hochgefahren. Haben die Synchronmotoren 1 ihre Nennzahl erreicht, so wird mit Hilfe von in der Zeichnung nicht dargestellten Drehzahlmessern, die jeweils mit einer Walze 3 eines Gerüstes 4 in Verbindung stehen, die je-

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weilige Drehzahl bzw. Umfangsgeschwindigkeit der einzelnen Walzen 3 gemessen. Weicht z.B. die Drehzahl der Walzen 3 eines Gerüstes 4 von der für das zu walzende Material vorgegebenen Drehzahl ab, so wird die Ausgangsfrequenz des entsprechenden Frequenzumformers 2 mittels seines Einzelsollwertgebers 6 so lange verändert, bis sich die Nenndrehzahl der Walzen 3 eingestellt hat. Danach wird das Walzmaterial eingebracht.

Sollen z.B. verschlissene Walzen 3 eines Gerüstes 4 ausgewechselt werden, so wird die Ausgangsfrequenz des entsprechenden Frequenzumformers 2 mittels seines Einzelsollwertgebers 6 entsprechend dem Durchmesser der neuen Walzen 3 neu eingestellt.

Entsprechend wird, wenn z. B. ein anderes Walzmaterial zum Einsatz kommt, die Drehzahl der Walzen 3 der einzelnen Gerüste 4 mittels der Einzelsollwertgeber 6 individuell eingestellt.

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Claims

Ansprüche:

Walzenstraßenantriebs system mit Elektromotoren und Steuereinrichtungen, bei dem die Drehzahl der Walzen zumindest jedes Gerüstes der Walzenstraße unabhängig von der Drehzahl der übrigen Walzen einstellbar ist, wobei die eingestellte Drehzahl und die Drehzahlverhältnisse der Walzen lastunabhängig konstant bleiben, dadurch gekennzeichnet, daß die Elektromotoren Synchronmotoren (1) sind, die über Frequenzumformer (2), deren Ausgangsfrequenz einstellbar ist, vom elektrischen Versorgungsnetz gespeist sind.
2. Walzenstraßenantriebs system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Synchronmotor (1) eine Walze antreibt, wobei jedem Synchronmotor (1) ein Frequenzumformer (2) zugeordnet ist.
3. Walzenstraßenantriebs system nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jedem Gerüst ( 4, 4a, 4b) ein Frequenzumformer (2) zugeordnet ist.

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ORIGINAL INSPECTED
4. Walzenstraßenantriebssystem nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzumformer statische Frequenzumformer (2) sind.
5. Walzenstraßenantriebssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Frequenzumformer (2) zwei Steuereingänge zur Einstellung seiner Ausgangsfrequenz aufweist und daß dabei jeweils einer der Steuereingänge aller Frequenzumformer (2) mit einem gemeinsamen Sollwertgeber (5) und der jeweilige andere Steuereingang jedes Frequenzumformers (2) mit jeweils einem Einzelsollwertgeber (6) verbunden ist.
6. Walzenstraßenantriebssystem nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Synchronmotor (1) die Walzen (3) eines Gerüstes (4b) antreibt, wobei die Walzen (3) jedes Gerüstes (4b) mechanisch drehgekuppelt sind.
7. Walzenstraßenantriebssystem nach einem der Ansprüche 1, 3, 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß jeweils ein Synchronmotor (1) eine Walze (3) antreibt, wobei die Synchronmotoren (1) jedes Gerüstes (4a) mittels eines Frequenzumformers (2) elektrisch gekoppelt sind.

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8. Walzenstraßenantriebssystem nach einem der Ansprüche 1, 2, 6 oder 7,dadurch gekennzeichnet, daß jedem Synchronmotor (1) ein Untersetzungsgetriebe (8a, 8b) zugeordnet ist.
9. Walzenstraßenantriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Synchronmotoren gleichstromerregte Drehstromsynchronmotoren (1) sind.
10. Walzenstraßenantriebssystem nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Synchronmotor (1) mit einem Schwungrad (7) zur Dämpfung von kurzzeitigen Spitzenmomenten gekoppelt ist.

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