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Schaltung zum elektrischen Schutz von Blockscheren gegen Bruch Ein
wesentlicher Vorteil des Antriebes von Blockscheren nach dem Patent 720 857
gegenüber solchen Antrieben mit dauernd gekuppelten Schwungrädern besteht darin,
.daß die elektromagnetische Reibungskupplung zwischen Schwungrad und,der Vomgelegewelle
der Schere im äußersten Fall ein Drehmoment auf die letztere übertragen kann, das
etwa halb so groß isst wie ,das höchste Dreh moiment, welches die Schere im Verlauf
des Schneidens erfordert. Hierdurch wird von vornherein ein gewisser Schutz gegen
Bruch von Bauteilen bei soilchen Scheren erreicht, bei denen die Messer durch Kurbeln
oder Kniehebel gegeneinander bewegt werden, wenn sich diese der Totpunktlage nähern.
Denn hierbei könnten mit Verhältnismäßig kleinen Drehkräften Beanspruchungen in
idie Banteile der Schere geh acht werden, welche für @diese gefährlich werden können.
Man isieht -daher bei solchen Schemen meitst mechanisch wirkende Einnichtungen vor,
welche eine B:ruchbean@spruchung ausschließen @sollen.
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Die Erfindung @stellt nun insofern eine Verbes-serung des Antriebes
nach Odem Hauptpatent dar, als. bei Annäherung .an die Totlage die Verbindung zwischen
Schw ungrad und Scheirenwelle selb,sttätig aufgehoben wird und außerdem auch noch
der Antriebsmotür der Schere vom Netz abgesehaltet wird. Die dann noch @im Läufer
dieses
Motors und in den-bewegten Bauteilen der Schere ,enthaltene
kinetische Energie reicht nicht mehr dazu aus, so viel Arbeit zu leisten, daß hierdurch
ein Bruch herbeigeführt werden könnte. Der bei dem Antrieb nach dem Hauptpatent
zweckmäßigerweise nvit kleinstmöglichem Läuferschwungmoment ausgeführte Scherenmotor
kommt vielmehr naclh einigen Umläufen noch rechtzeitig zum Stillstand. Die diesem
Zweck dienernde Einsrichtung .ist so beschaffen, daß sie nicht früher als .dringend
nötig zur Wirkung kommt, also erst dann, wenn tatsächlich bei der Annäherung an
die Totpunktlage noch Sche@rentdrücli#e bestehen, die eine Bruchbeanspruchung befürchten
lassen.
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Da sich die Mittel zur Erreichung dieses Zweckes aus der besonderen
Arbeitsweise des Antriebes nach dem Hauptpatent ergeben, ruß näher auf diese eingegangen
werden. Zu diesem Zweck ist in der Abb. i die Anordnung :des Antriebes nach dem
Hauptpatent nochmals dargestellt, in die außerdem die Schalteinrichtungen eingezeichnet
sind, welche der Bruchschutz nach der Erfindung erforderlich macht. Die Abtb. 2
zeigt als Funktion des zurückgeilegten Winkelweges der Scherenwelle über einen vollständigen
Umlauf = 36o° in Kurvenform den Verlauf der Drehmosmente, Drehziahlen und Ströme,
soweit diese zur Beurteilung der Wirkungsweise der Schutzschaltung bestimmend sind.
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Unter nozmale n Verhältnissen, also bei heißem Walzgut, brat das sich
aus Scherdruck und Winkelstellung- .der Kurbeln ergebende Widerstandsmoment an der
Voirigerlegewelle der Schere den durch den Kurvenzug i ,dargestellten Verlauf. Nach
einem Leerweg des Obermessers zum Aufsetzen :auf das Walzgut, der einem Kurbelweg
von So bis 6o° entspricht, :auf welchem der antreibende Drehstrommotor meist in
weniger als i Sekunde annähernd auf seine synchrone Drehzahl koimmt, die im übrigen
durch,die Kurve 3 dargestellt ist, überschreitet das Lastmoment vor Erreichung vorn
9o'° Kurib,eligesamtweg sein Maximum, um je nach dem Übterschneidungsweg
der Messer und dem vor der Überschneidung meist stattfindenden Abreißen ,der zu
schneidenden Teile vonte:inarnder nach vor Erreichung von rSo° Kurbeldrehung auf
das Leerlaufdrehmoment herabzusinken. Nach :dem Hauptpatent wird der Antriebsmotor
der Scherte so, bemessen, d:aß sein größtes Drehmoment nur wenig größer ist als
die Hälfte des von der Schere geforderten größten Lastmomentes, während das von
der ReibungsliDupplwng übertragbare größte Drehmoment nur has#b so groß ist wie
das letztere. Die Kurve :2 zeigt das Drehmoment des Scherenmotors, woraus dessen
Anteil beim Schneiden zu erkennen ist, wahrend sich :das vorm Schwungrad über die
Reibungskupplung übertragene Dreihmoment aus der Differenz der Kurven i und 2 ergibt.
Der Anteil der Schwungmasse des Motorfäufers -und der Schere ist hierbei der Übersichtlichkeit
halber außer Acht gelassen.
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Der Scherenmotor mit der Schere wird bei Beginn des Schneidiens aus
dem StiXstand angelassen, wobei sich die eingezeichneten Beschleunigüngsrnonnerite
der Kurve :ergeben. Kurz vor Einsnetzen -dien Belastung :er eicht er die Drehzahl,
mit der das Schwungrad 5 läuft, das durch dien Hilfsmotor 6 dauernd, auf Touren
gehalten wird, die der Kurvenz,uig q. darstellt. Dabei findet, etwa im Punkt A,
:die Einschaltung der Magnetkupplung 8 dwrdh den Nockenschalter 13 -auf der
Scherenwelle 12 statt. Unter der Einwirkung des gehreell :ansteigenden Lastmomentes
kommt es zu dem @eingezeidhneten steilen Drehzahlabf.all, wobei das in dem Hauptpatent
genauer beschriebene Gleiten der Kupplungshälften gegeneinander kurzzeitig eintritt,
währenddessen die Schwungmassen dies Motorläufers das zu ergänzende Lastmoment durch
verstärkten Drehzahlabfall aufbringen.
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Wenn .in Bier Folge das unter dem wachsenden Drehz.ahlab@fall steigende
Motomdrvi-hmmomen@t den Wert erreicht hat, den .im gleichen Zeitpunkt das sinkende
Lastmoment durchläuft, der als Punkt C bezeichnet --ist, beginnt der gemeinschaftliche
Wiederanstieg der Drehzahl, wobei das Schwungrad unter sinkenden Motordrehmomenten
wieder bis zur vollen Drehzahl der Motoren beschleunigt wird. Wenn .dies annähernd
erreicht ist, wird, etwa im Punkt B, die Verbindung zwischen Schwungrad und Schere
durch den Nockenschalter wieder gelöst.
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Mit Ader Abweichung von. seiner synchronen Drehzahl belastet sich
auch entsprechend der mit dem Schwungrad :dauernd gekuppelt bleibende Hilfsmotor
6. Da diesssen Stromaufnahme zurr Erreichung ,des beabsichtigten Zweckes der Sicherung
mit herangezogen wird, ist auch diese durch den Kurvenzug 5 dargestellt. Sie erreicht
ihren höchsten Wert im Punkt C, um von hier aus zum Leerlaufstroim abzuklingen.
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Die Gefahr .des Bruches besteht darin, wenn ein Block des zulässig
größten Querschnittes trotz bereits zu tief gesunkener Temperatur dennoch durchschnitten
werden soll. Der Scherdruck -erreicht @dabei m-it der Annäherung an die Totlaige
der Kurbeln erfahrungsgemäß Werte, denen die Bauteile der Schere nicht gewachsen
sind. In der Absb. 2 stellt :der Kurvenzug 6 :den Verlauf dies Lastmomentes dar,
wenn ein solcher Block zwischen die Messer kommt. Es steigt dabei nicht nur der
Höchstwert dies Widerstandsmolmerntes über den für warme Blöcke gleichen Querschnittes
eingezeichneten Wert der Kurve i, sondern infolge mechanisdher Verfestigung des
Walzgutes mit fortschreitendem Ein:dirdugen der Messer wächst unter Umständen Bier
Scherdruck so:, daß das Lastmomment auch weniger staek -mit der Annäherung an dis,
Totpunktltage ;absinkt wie beim heißen Block. Da das Schwungrad auch hierbei kein
größeres anteiliges Drehmoment hergeben kann, als die Reibungskupplung zuläßt, fällt
der Scherenmotor unter Entladung der Energie seiner Schwungmassen und jener der
Schere viel stärker ab, wie dies etwa der Kurvenzsuig 7 zeigt. Es kommt daher zu
einem viel stärkeren, und länger währenden Gleiten, :in dien Reibungskupplung, wie
der Vergleich mit der e@benfaals esingezeichneten Drehzahlkurve 8 des Schwungrades
erkennen läßt. Aber auch d!as in
der Folge mit dem Schlupfdrebmo:m.ent
der Reibungskupplung belastet bileibende Schwungrad fällt beträchtlich ab und erreicht
dabei wieder die Drehzahl ödes S aherenmotoirs, womit das Gleiten in der Kupplung
wieder sein Ende findet.
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Mit dem Schwungrad wird auch dier mit ihm gekuppelte Hilfsmotor in
der Drehzahl herabgezwungen. Dieser Motor und sein Läuferwiderstand werden eirfindungsgemäß
so bemessen, :daß hierbei der Kippsch lupf überschritten wird, @so. daß seine Stromaufnahm-e
verhältnismäßig sehr -stark ansteigt, wie es d iie Kurve 9 andeutet.
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Von dem Unterschied im .der Stromaufnahme des Hilfsmotors im ob-i@gen
Verlauf ge@#@en:über dem beim Schneiden heißer Blöcke nach Kurve 5 wird z:ur Sicherung
der Schere gegen Bruch Gebrauch gemacht, wenn sich diese der Totpumktlage nähert,
und zwar folgendermaßen: In .die Stromzuführung zum Hilfsmotor 6 der Abb. i ist
ein einstellbares Relais 17 geschaltet, dessen beide Kontaktstellen so lange geschlossen
bleiben, als,die Stromaufnahm.e des Motors dien höchsten Wert nach Ader Kurve 5
nicht mehr als um etwa 2o '/o überschreitet. Wird diesier Wert beim Anstieg :des
Stromes etwa nach der Kurve 9 überschritten, so unterbrechen die unteren Kontakte
:des Relais 17 den überbrückungsweg paralll"el zu den Kontakten des Nockenschalters
16 auf der Scherenwelle 12. Der Erregerstromkreis der '.%lagnetlz-upplungB.,der
zwischen dien PunktenA und B der Abb. a :durch den Nockenschalbor 13 geschlossen
gehalten wird, bleibt dabei zunächst noch über @die Kontakte des Nockenschalters
16 geschlossen. Mit der Annäherung der Scherenkurbeln an die Totlage unterbrechen
die Kontakte dieses Nockensch.alters vollständig, und d!ie Verbind'ung zwischen
Schwungrad und Schere wird gelöst. Diesle von der Ausgangsstellung @d@er Scherenkurbeln
etwa um 14.5° entfernt liegende Karbelstellun!g ist ;in die Abb:. 2 eingezeichnet.
Die Stromaufnähme des Hilfsmotors ist dabei biis auf den mit Punkt E gekennzeichneten
Wert gestiegen.
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Verläuft :der Schnitt bei heißem Walzgut normal, die Stromaufnahme,
des Hilfsmotors also nach der Kurve 5, wobei bei Erreichung der genannten Kurbel,stellung
dieStromaufnabme d es Hilfsmotors den durch Punkt D markierten Wert hat, so, bleiben
die Kontakte d ies Relais 17 geschlossen und umit die Erregung dier Kupplung eingeschaltet,
trotzidem der Nockemschalter nachfolgend unterbricht.
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Nach der Abschaltung des Schwungrades bleibt noch das Drehmoment des
Scherenmotors übrig, das bei der verhältnismäßig niedrigen Drehzahl nicht viel niedriger
ist als das Kippmoment. Dieses und d ie noch im Läuferaufgespeicherte kinetische
Energie werden im allgemeinen wohl kaum ausreichem, Bruchbeansp:rudh:ungen hervorzurufen.
Erfindumgs:gemäß wird aber gleichzeitig durch die oberen Kontakte des Relais 17
auch der Haltestrom des Schützes i i des Scherenmotoirs 3 unterbrochen, die parallel
zu :den Kontakten des No-ekensehalbers 18 liegen, der in der gleichen Kwrb:elsteIllung
unterbricht wieder NockenschaIter 16. Damit wird auch das :motorische Drehmoment
dieses Motors unwirksam gemacht, so daß ein Bruch von Bauteilen der Schere ausgeschlossen
sein dürfte. Bei der Sicherung nach der Erfindung können mechanisch wirkende Sicherungen
also vollkommen entbehrt werden.
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Anstatt die Stromaufnahme :des HilfsmatoT's 6 zur Betätigumg,des Relais
17 zu verwenden., könnte grundsätzlich :auch die des Hauptmotoars 3 hierzu herangezogen
werden. Diese empfiehlt sich jedoch nicht wegen, ihrer umgleich größeren Stärke
und wegen, ihrer Abhängigkeit vom Widerstand im Läuferstromkreis, der zum Zweck
:des Abfahren s häufigen und heftigen Änderungen unterworfen werden @n vuß .
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Ein gewisser Schutz der Schere gegen Bruch könnte auch dadurch erzielt
werden, daß man bei jedem Sch erenumnlauf, unabhängig davon, ob eine Gefährdiun,g
zu erwarten ist, @die Erregung der Kupplung be-i Annähierung an die Notlage unterbricht
und nach Du;rchl,auf von iSo° wieder einschaltet. Dabeii würde es aber im Zwischenherieich
bei jedem Scherenumlauf zum weiteren Gleiten der Kupplungshälften gegeneinander
kommen, was mit Rücksiclht auf Verschleiß unid' Erwärmung :der Reibflächen möglichst
vermieden wird.