DE3814077A1 - Hydrostatische maschine zum anschluss an eine leitung mit eingepraegtem druck - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine hydrostatische Maschine zum Anschluß an eine Leitung mit eingeprägtem Druck gemäß den Merkmalen im Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Die Erfindung geht von einer bekannten Anordnung aus (P 35 25 097), bei der in der Anschlußleitung der Maschine ein Drosselventil und parallel hierzu ein Schaltventil vorgesehen sind. Bei gesperrtem Schaltventil wird zunächst im Leerlaufbetrieb der Maschine der Anschlußdruck vom Drosselventil auf einen Wert herabgesetzt, mit dem die Maschine auf einen Schwenkwinkel ausschwenkt, der beim Erhöhen des Anschlußdruckes auf den eingeprägten Druck des Drucknetzes erforderlich ist, damit die Maschine ein vor­ bestimmtes Lastdrehmoment liefert. Eine solche Anordnung ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Maschine zum Antrieb von Walzen eines Walzgerüsts dient. Bei einem Walzvorgang kommt es darauf an, das Material möglichst zugfrei und ohne Stauchung über das Gerüst zu fahren, da sonst Qualitätseinbußen in Kauf genommen werden müssen. Es werden deshalb hohe Anforderungen an die Dynamik des Antriebes gestellt. Mit der bekannten Anordnung wird die Ausregelzeit sehr stark verkürzt, wenn beim Übergang vom Leerlaufbetrieb auf den Lastbetrieb das Schaltventil in Durchlaßstellung geschaltet wird. Beim Auftreten des Last­ momentes ist deshalb ein Drehzahleinbruch vermieden.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, ausgehend von der Maschine der eingangs geschilderten Art, den Übergang zwischen dem Leerlauf- und dem Lastbetrieb zu verbessern.

Die genannte Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Erfindungsgemäß erfolgt der Drehmomentaufbau der sekundär­ geregelten hydrostatischen Maschine nicht unkontrolliert und schlagartig, sondern ist so vorwählbar, daß der Dreh­ momentbedarf genau der beginnenden Materialverformung ent­ spricht. Tritt das Material zwischen die Walzen, muß in einer von der Walzgeschwindigkeit abhängigen kurzen Zeit, beispielsweise 200 ms beim ersten und 10 ms beim letzten Walzgerüst das volle, zur Verformung erforderliche Dreh­ moment aufgebaut sein. Ein derartiger Drehmomentaufbau kann mit dem erfindungsgemäßen Antrieb ohne Schwierigkeiten realisiert werden, indem ausgehend von dem verringerten Druckwert das Drosselventil abhängig von der Zeit derart aufgesteuert wird, daß die Maschine während des Übergangs das jeweils erforderliche Drehmoment liefert, bis das be­ nötigte Lastdrehmoment erreicht ist, auf das der Schwenk­ winkel der Maschine eingestellt worden ist.

Für diese Einstellung des Schwenkwinkels im Leerlaufbetrieb der Maschine, also bei verringertem Anschlußdruck ist er­ findungsgemäß ein Druckregelkreis vorgesehen. Das Drossel­ ventil in der Anschlußleitung der Maschine wird vom Druck­ regelkreis angesteuert. Durch Verringern des Drucksoll­ wertes im Druckregelkreis wird der am Druckanschluß der Maschine anstehende Druck vom Drosselventil reduziert und über einen Druckaufnehmer in den Regelkreis zurückgeführt. Die Maschine wird von einem Drehzahlregelkreis auf kon­ stante Drehzahl geregelt. Somit wird bei fallendem Anschluß­ druck der Schwenkwinkel der Maschine vergrößert, um das im Leerlaufbetrieb erforderliche Drehmoment aufrechtzuer­ halten. Ist nun jener Schwenkwinkel erreicht, welcher erforderlich ist, um bei vollem Druck das Walzmoment zu erreichen, wobei dieser Wert entweder durch vorhergegangene Arbeitsgänge oder theoretisch ermittelt und gespeichert ist, so ist die Maschine richtig eingestellt und betriebs­ bereit.

Trifft nun das Walzgut auf das Walzenpaar, so sinkt die Walzendrehzahl, da das für die Verformung notwendige Moment nicht zur Verformung ausreicht. Dieser Drehzahl­ abfall gibt das Signal an die Sollwerteinstellung des Druckregelkreises. über einen Rampenbildner oder eine frei in einem Rechner definierte Kurve wird nun der Drucksoll­ wert den Erfordernissen entsprechend erhöht, bis der Anschlußdruck erreicht ist, bei dem das erforderliche Lastmoment abgegeben wird. In der Regel ist dies der volle Systemdruck des Netzes mit eingeprägtem Druck. Da das Ventil in der Anschlußleitung einen Durchflußwider­ stand hat, wird der Systemdruck am Druckaufnehmer der Anschlußleitung nicht ganz erreicht und ist damit gewähr­ leistet, daß das Ventil in seine vollständig geöffnete Position geht. Damit ist in diesem Betriebszustand der Druckregelkreis inaktiviert.

Ist der Walzvorgang beendet und das Werkstück läuft aus den Walzen, so erfolgt ein Drehzahlanstieg der Maschine und der vorstehend beschriebene Vorgang erfolgt in umge­ kehrter Weise. Der Drucksollwert wird wieder über eine Rampe oder vorgegebene Kurve reduziert und damit das ab­ gegebene Drehmoment der Maschine so weit verringert, daß ein Beschleunigen des Antriebes nicht mehr möglich ist. Über den Druckregelkreis wird der Regelvorgang stabili­ siert. Fällt der Anschlußdruck auf einen Wert ab, der eine Vergrößerung des Schwenkwinkels an der Maschine zur Folge hätte, so greift der Druckregelkreis ein und erhöht den Anschlußdruck. Dabei ist stets der Drehzahlregelkreis für die Maschine in Eingriff, so daß der Schwenkwinkel ein­ gestellt wird, der erforderlich ist, um im Leerlaufbetrieb die gewünschte Drehzahl zu halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend anhand der einzigen Figur der Zeichnung näher erläutert, in der eine sekundärgeregelte Maschine mit einem Drosselventil in der Anschlußleitung und einem Drehzahlregelkreis mit einem Druckregelkreis schematisch dargestellt ist.

Eine Axialkolbenmaschine 1 dient zum Antrieb eines nicht­ dargestellten Walzengerüsts. Die Maschine 1 weist eine Verstelleinrichtung 2 auf, bei der es sich um eine bekannte Einheit handelt, mit der der Schwenkwinkel und damit das Schluckvolumen der Maschine 1 einstellbar ist. Druckseitig ist die Maschine über eine Anschlußleitung 3 und ein Drossel­ ventil 4 an eine Leitung 5 mit eingeprägtem Druck ange­ schlossen. Ablaufseitig ist die Maschine 1 über eine Leitung 6 mit einem Tank bzw. der Niederdruckseite des Systems verbunden.

Zur Erfassung der Drehzahl der Maschine 1 ist ein Tacho­ generator 8 vorgesehen. Der von der Verstelleinrichtung 2 eingestellte Schwenkwinkel der Maschine 1 wird von einem Positionsgeber 9 erfaßt.

Einem Drehzahlregler 10 wird vom Tachogenerator 8 der Ist­ wert der Maschinendrehzahl sowie ein Sollwert für die Dreh­ zahl zugeführt. Diesem Drehzahlregler 10 ist ein Positions­ regler 11 unterlagert, dem einerseits der Istwert des Schwenkwinkels von dem Positionsgeber 9 und andererseits die Stellgröße aus dem Drehzahlregler 10 zugeführt werden.

Der Druckregelkreis für die Maschine 1 besteht aus einem Regler 12, dem über einen Druckaufnehmer 14 der Anschluß­ druck in der Leitung 3 sowie ein Sollwert auf der Leitung 15 zugeführt werden. Der Sollwert des Druckes läßt sich in einem Funktionsbildner 16 längs einer Rampe oder Kurve verändern. Das Stellsignal des Druckreglers 12 gelangt über einen Positionsregler 18, dem von einem Positionsgeber 19 die Hubeinstellung des Ventils 4 zugeführt wird, auf das elektrisch angesteuerte Drosselventil 4 in der Anschluß­ leitung.

Für den Walzvorgang ist eine bestimmte Drehzahl vorge­ schrieben und muß von der Maschine 1 beim vollen System­ druck, also bei voll geöffnetem Ventil 4 ein bestimmtes Lastmoment abgegeben werden. Hierzu ist ein bestimmter Schwenkwinkel der Maschine 1 erforderlich. Dieser Schwenk­ winkelwert wird entweder in Probeläufen oder theoretisch ermittelt und ist bekannt.

Vor Beginn des Walzens wird die Maschine 1 bei der gewünsch­ ten Solldrehzahl und damit im Leerlaufbetrieb auf diesen ermittelten Schwenkwinkel eingestellt. Dies erfolgt durch Reduzieren des Anschlußdruckes im Drosselventil 4. Die Stabilisierung dieses Einregelvorganges für den verringer­ ten Druck erfolgt durch den Druckregelkreis, während über den Drehzahlregelkreis die Drehzahl konstant gehalten wird.

Fällt nun beim Einlaufen des Walzgutes in das Walzgerüst die Drehzahl der Maschine ab, so wird hierdurch die Ver­ stellung des Sollwertes für den Druck aktiviert. Dabei wird der Drucksollwert von dem Rampenbildner 16 erhöht, bis der volle Systemdruck erreicht ist und das Ventil 4 voll geöff­ net ist. Entsprechend dem sich erhöhenden Drehmomentbedarf wird also der Druckwert zeitabhängig erhöht und das Ventil 4 geöffnet, so daß unter Ausregeln der Drehzahl das von der Maschine 1 abgegebene Moment erhöht wird, bis das volle Lastmoment erreicht ist.

Beim Auslaufen des Walzgutes aus dem Walzgerüst erfolgt der Vorgang in umgekehrter Reihenfolge, so daß das Ventil 4 wieder gedrosselt und der Anschlußdruck verringert wird, wobei über den Drehzahlregler 10 die Drehzahl konstant gehalten wird und über den Druckregler das Ventil 4 so weit geschlossen wird, daß die Maschine bei der gewünschten Drehzahl und dem ermittelten Schwenkwinkel im Leerlauf­ betrieb arbeitet.

Claims (6)

1. Hydrostatische Maschine zum Anschluß an eine Lei­ tung mit eingeprägtem Druck, mit einer Einstellung zur Schwenkwinkelverstellung der Maschine und mit einem Ventil in der Anschlußleitung der Maschine, von dem der Einlaß­ druck im Leerlauf der Maschine auf einen Wert verringerbar ist, bei dem der Schwenkwinkel der Maschine auf einen, einem vorbestimmten Lastdrehmoment beim eingeprägten Druck entsprechenden Wert ausschwenkt, dadurch gekenn­ zeichnet, daß beim Auftreten des vorbestimmten Lastdrehmoments der Einlaßdruck ausgehend von dem ver­ ringerten Druckwert in einer zeitabhängigen Funktion auf den das Lastdrehmoment bei dem eingestellten Schwenkwinkel erzeugenden Druckwert erhöht wird.

2. Maschine nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Ventil (4) von dem Stellsignal eines Druckreglers (12) angesteuert ist, von dem der Ist­ wert des Einlaßdruckes mit einem Sollwert verglichen wird.

3. Maschine nach Anspruch 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Sollwert des Einlaßdruckes über eine Rampe oder Kurve zeitabhängig veränderbar ist.

4. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Drehzahlregler (10) vorgesehen ist.

5. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung des Soll­ wertes für den Einlaßdruck drehzahlabhängig ausgelöst wird.

6. Maschine nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß dem Drehzahlregler (10) und dem Druckregler (12) jeweils ein Positionsregler (11, 18) für die Maschine und das Ventil unterlagert ist.