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Schwungradloser elektrischer Antrieb für Pilgerwalzwerke Für den.
Antrieb eines Pilgerwalzwerkes zur Herstellung nahtloser Stahlrohre wird in der
Regel ein Gleichstrommotor verwendet. Zwischen dem Motor und den Arbeitswalzen ist
das übliche Kammwulzengerüst angeordnet. Zum Ausgleich der beim Pilgerwalzvorgang
auftretenden Belastungsstöße ist ein Schwungrad vorgesehen.
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Diese gebräuchliche Antriebsart hat gewisse Nachteile. Im Verlauf
der Bearbeitung des Rohrwerkstückes ergibt sich infolge der allmählichen Vergrößerung
des Vorschubes eine Steigerung der Belastung, die eine Abnahme der Drehzahl des
Gleichstrommotors zur Folge hnt. Dieser Umstand zwingt die Bedienungsmannschaft
zu großer Aufmerksamkeit, damit Drehzahlabfall und Werkstückvorschub stets miteinander
in Einklang .gebracht werden. Der stetige Drehzahlabfall ist in erster Linie bedingt
durch die Wirkung des Schwungrades, welches ein Pendeln der Motordrehzahl zwischen
den Belastungsstößen verhindert.
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Es sind auch schwungradlose Antriebe für Pilgerwalzwerke bekannt.
Der empfindliche Gleichstrommotor ist hierfür wegen der durch die Pilgerschläge
bedingten starken -Belastungsstöße ungeeignet. Man verwendet daher für den schwungradlosen
Antrieb einen Drehstrommotor, und zwar
einen Asynchronmotor. Der
schwungradlose Antrieb mittels eines Asynchronmotors vermeidet zwar den Nachteil
des allmählichen Drehzahlabfalles, wie er beim Antrieb mittels eines Gleichstrommotors
und eines Schwungrades auftritt. Jedoch ergibt sich der Übelstand, daß die zur Übertragung
des Motordrehmoments auf die Arbeitswalzen dienenden Mittel, wie Getriebe, Kammwalzen
und Kupplungen, einem starken Verschleiß unterliegen, weil die Kraftschlüssigkeit
ihres gegenseitigen Eingriffes infolge der starken Belastungsstöße nicht zwangläufig
erhalten bleibt, wie das bei Verwendung eines Schwungrades gewährleistet ist. Man
hat bereits versucht, diesem übelstand dadurch zu begegnen, daß man den Arbeitswalzen
Bremsvorrichtungen zugeordnet hat. Diese Maßnahme erfordert jedoch einen zusätzlichen
erheblichen Aufwand und ist auch in verschiedener anderer Hinsicht nachteilig.
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In neuerer Zeit geht man im Walzwerksbau immer mehr dazu über, die
beiden Walzen eines Walzenpaares gesondert durch je einen Elektromotor anzutreiben.
Dieser sogernannte Zwillingsantrieb wird beispielsweise bei. Zweiwalzenumkehrstraßen
verwendet. Er bringt verschiedene Vorteile, insbesondere die Einspannung des Kammwalzengerüstes.
Die Anwendung des Zwillingsantriebes ist jedoch für Pilgerwalzwerke bisher nicht
vorgeschlagen worden. Das hat seinen Grund in. den besonderen Arbeitsbedingungen
des Pilgerwalzens. Beim Pilgerwalzvorgang müssen die beiden Arbeitswalzen stets
- genau die gleiche Winkelgeschwindigkeit haben, damit der richtige Eingriff der
Arbeitskaliber mit dem Werkstück gewährleistet bleibt. Eine Veränderung der gegenseitigen.
Stellung der Walzenkaliber würde den Walzvorgang stören und unter Umständen sogar
unmöglich machen. Aus diesem Grunde ist die Anwendung des Zwillingsantriebes mittels
Asynchronmotoren oder Gleichstrommotoren für Pilgerwalzwerke nicht möglich. Da-
sich die Drehzahlen der Motoren nicht gleich haften lassen, würde der Verformungseingridf
der beiden Walzen außea- Takt geraten,.
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Erfindungsgemäß wird die Ausbildung des Antriebes von Pilgerwalzwerken
als Zwillingsantrieb dadurch ermöglicht, daß die beiden Walzen eines Walzenpaares
durch je einen Synchronmotor angetrieben und die Synchronmotoren von einem regelbaren
Periodenumformer mit belastungsabhängiger Frequenz gespeist werden.
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Die Verwendung von Synchronmotoren für den getrennten Antrieb der
beiden Walzen gewährleistet die genaue Übereinstimmung der Winkelgeschwindigkeiten
der Walzen, da die Drehzahl der Synchronmotoren allein durch die zugeführte elektrische
Frequenz bestimmt wird. Die Speisung der Synchronmotoren durch einen regelbaren
Periodenumformer mit belastungsabhängiger Frequenz ermöglicht einen Drehzahlabfall
während des verformenden Eingriffes der Arbeitswalzen auf die Nenndrehzahl bis zum
nächsten Verformungseingriff. Die Drehzahl pendelt also in Abhängigkeit von der
Belastung. Die Beschleunigung zwischen den Verformungseingriffen der Walzen gewährleistet
einen ständigen Kraftschluß der Übertragungselemente. Um unkontrollierbare Pendelerscheinungen
dieser Drehzahländerungen, z. B. ein Überschwingen, zu vermeiden, empfiehlt sich
die Anwendung automatischer Rückführungen bekannter Art (Verstärkermaschinen, Röhren-
oder Magnetverstärkereinrichtungen), die auf das Erregerfeld des Antriebsmotors,
z. B. eines Gleichstrommotors, für den Periodenumformer einwirken zu dem Zweck,
daß dem Antriebsmotor nach Größe und Kurvenform einstellbare Drehzahlschwankungen
aufgezwungen werden. Der Drehzahlabfall muß für kleine Pilgerwalzwerke etwa 5 %,
für große Walzwerke etwa 15 bis 2oo/o betragen. Die zeitliche Änderung der Drehzahl
soll im Beschleunigungsbereich praktisch konstant bleiben.
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In der Zeichnung ist der Erfindungsgegenstand schematisch erläutert.
In Abb. z ist der Pilgerwalzvorgang dargestellt; Abb.2 zeigt ein Schema des elektrischen
Antriebes-der Pilgerwalzen; Abb. 3 zeigt ein Schaubild des Kurvenverlaufes der Drehzahlschwankungen
und der Belastungsänderungen.
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In Abb. i sind d und b die beiden. Pilgerwalzen, die in bekannter
Weise im Zusammenwirken mit dem Pilgerdorn c das Rohr d auswalzen.
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Wie in Abb. 2 dargestellt ist, werden die beiden Pilgerwalzen a und
b gesondert von je einem Synchronmotor e bzw. f angetrieben, und zwar
werden die Motordrehmomente auf die Pilgerwalzen über die Getriebe g und
h, die Spindeln k
und i und Kupplungen l und
m übertragen. Die beiden Synchronmotoren e und f werden von
einem gemeinsamen Periodenumformer gespeist, der aus einem Synchrongenerator n und
einem diesen Generator treibenden Gleichstrommotor o besteht. Die beim Pilgerwalzvorgang
auftretenden Be lastungsstöße wirken sich in Schwankungen des Motordrehmoments aus.
Der zeitliche Verlauf des Motordrehmoments ist in Abb. 3 durch die Kurve x angedeutet.
Diesen Schwankungen des Motordrehmoments folgt der Gleichstrommotor o des Periodenumformers
durch entsprechende Drehzahländerungen (Kurve y in Abb. 3), wodurch die den Synchronmotoren
e und f zugeführte Frequenz geändert wird. Da in jedem Augenblick den beiden Synchronmotoren
dieselbe Frequenz zugeführt wird, ist gewährleistet, daß die beiden Pilgerwalzen
d und b stets dieselbe Winkelgeschwindigkeit haben.