EP0683704B1 - Tape take-up reel with an electric motor drive, especially one with a speed-transforming transmission - Google Patents
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Definitions
- the invention relates to a take-up reel for tapes with an electric motor drive, in particular having a transmission gear, which can be switched to different winding speeds by a control and regulating device, with the take-up in the initial phase increasing at a predetermined maximum tape speed and then at a predetermined tape speed he follows.
- tapes that come from rolling mills are wound on take-up reels with different tape pulls (tensile forces) and different speeds. While thick tapes are wound with large tape pulls and low speeds, thin tapes are wound with small tape pulls and high speeds. Under these winding conditions, both thick strips and thin strips can be wound into sufficiently strong coils in reasonable winding times.
- the Different speeds and belt pulls for the thick and thin belts can be achieved with the same drive power by switching the transmission gear to different transmission ratios.
- the electromotive drive of take-up reels for reversing rolling mills for strips in which the strip becomes thinner in several rolling passes, could be equipped with a transmission gear that can be switched to one or more gear ratios and which can be opened after each or several rolling passes a higher translation can be switched.
- this would have the disadvantage that the gear would have to be relieved of the belt tension for the changeover. This relief would easily lead to the coil being wound up. It is therefore common practice to use gearboxes with just one gear ratio for such applications.
- the electric motor drive In order to be able to use a take-up reel of the type mentioned at the beginning for tapes of different thicknesses, the electric motor drive must be designed on the one hand for the maximum tape tension and on the other hand for the maximum speed. As a result, the available electric motor drive is oversized for many applications.
- the gear ratio of the gearbox is chosen so small that the maximum winding speed is reached even with the smallest winding diameter. While with an electric motor drive with a manual gearbox, the If the torque on the winding drum is increased by switching the gear to a lower gear ratio, the large torque must be made available by the drive motor in a take-up reel without a switchable gear. This means that the motor and its supply must be designed accordingly.
- the additional costs associated with a large reversing rolling mill can amount to 2 to 3 million DM.
- the invention has for its object to provide a take-up reel of the type mentioned in particular for reversing rolling mills, which enables short winding times with little investment in engineering.
- a reversing rolling mill W two identical rewinders with a reel drum HT 1 , HT 2 and an electromotive drive A 1 , A 2 are provided.
- the strip B to be rolled is unwound from the HT 1 reel drum and wound onto the HT 2 reel drum and vice versa.
- a control and regulating device ST is provided, which receives the speed n of the winding reel drum HT 2 , the diameter D of the coil C 2 and the speed V of the strip B and the strip tension F as operating parameters.
- the invention provides for the winding to be controlled in such a way that with a small coil diameter D ⁇ D v , the reel drum HT 2 is initially wound at a constant speed n.
- the belt speed V increases.
- the maximum line speed V max is reached, which is determined by the rolling mill W.
- the take-up reel HT 2 is operated at a constant belt speed and thus also at a variable speed n.
- the diagram in FIG. 2 shows how the speed V increases with the winding time and thus also with the wound strip length for different diameter ratios D I / D V of the reel drum HT 2 and the coil C 2 .
- the diagram shows that only a short winding time or a short strip length does not wind at the maximum system speed V max .
- the time loss caused by this mode of operation with a constant winding speed n compared to winding at the maximum winding speed from the beginning is therefore small.
- This time loss is plotted in the diagram in FIG. 3 for different diameter ratios D V / D I.
- the invention is not limited to the exemplary embodiment described with a transmission gear. It can also be used in manual transmissions. Depending on the gear ratio selected, a reduction in the torque of the drive motor is possible.
- the invention enables a reduction in the maximum speed of the drive motor.
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Aufwickelhaspel für Bänder mit einem insbesondere ein Übersetzungsgetriebe aufweisenden elektromotorischen Antrieb, der durch eine Steuer- und Regeleinrichtung auf verschiedene Wickelgeschwindigkeiten schaltbar ist, wobei das Aufwickeln in der Anfangsphase mit bis zu einer vorgegebenen maximalen Bandgeschwindigkeit zunehmender Bandgeschwindigkeit und danach mit einer vorgegebenen Bandgeschwindigkeit erfolgt.The invention relates to a take-up reel for tapes with an electric motor drive, in particular having a transmission gear, which can be switched to different winding speeds by a control and regulating device, with the take-up in the initial phase increasing at a predetermined maximum tape speed and then at a predetermined tape speed he follows.
Das Aufwickeln von Bändern, die z.B. aus Walzwerken kommen, auf Aufwickelhaspeln erfolgt in Abhängigkeit von der Dicke der Bänder mit unterschiedlichen Bandzügen (Zugkräften) und unterschiedlicher Geschwindigkeit. Während dicke Bänder mit großen Bandzügen und kleinen Geschwindigkeiten aufgewickelt werden, werden dünne Bänder mit kleinen Bandzügen und großen Geschwindigkeiten aufgewickelt. Unter diesen Wickelbedingungen lassen sich sowohl dicke Bänder als auch dünne Bänder zu ausreichend festen Coils in angemessenen Wickelzeiten wickeln. Die verschiedenen Geschwindigkeiten und Bandzüge für die dicken und dünnen Bänder lassen sich bei gleicher Antriebsleistung durch Umschalten des Übersetzungsgetriebes auf verschiedene Übersetzungsverhältnisse erreichen.Depending on the thickness of the tapes, tapes that come from rolling mills, for example, are wound on take-up reels with different tape pulls (tensile forces) and different speeds. While thick tapes are wound with large tape pulls and low speeds, thin tapes are wound with small tape pulls and high speeds. Under these winding conditions, both thick strips and thin strips can be wound into sufficiently strong coils in reasonable winding times. The Different speeds and belt pulls for the thick and thin belts can be achieved with the same drive power by switching the transmission gear to different transmission ratios.
Um die Leistungsfähigkeit des elektromotorischen Antriebes weitgehend auszunutzen, könnte der elektromotorische Antrieb von Aufwickelhaspeln für Reversierwalzwerke für Bänder, bei denen das Band in mehreren Walzdurchgängen immer dünner wird, mit einem auf eine oder mehrere Übersetzungsstufen umschaltbaren Übersetzungsgetriebe ausgerüstet sein, das nach jedem oder mehreren Walzdurchgängen auf eine höhere Übersetzung umgeschaltet werden kann. Das hätte jedoch neben dem erforderlichen Zeitaufwand den Nachteil, daß für die Umschaltung das Getriebe vom Bandzug entlastet werden müßte. Diese Entlastung würde leicht zum Aufspulen des Coils führen. Deshalb ist es in der Praxis üblich, für solche Anwendungsfälle Getriebe mit nur einer Übersetzung einzusetzen.In order to take full advantage of the performance of the electromotive drive, the electromotive drive of take-up reels for reversing rolling mills for strips, in which the strip becomes thinner in several rolling passes, could be equipped with a transmission gear that can be switched to one or more gear ratios and which can be opened after each or several rolling passes a higher translation can be switched. However, in addition to the time required, this would have the disadvantage that the gear would have to be relieved of the belt tension for the changeover. This relief would easily lead to the coil being wound up. It is therefore common practice to use gearboxes with just one gear ratio for such applications.
Um eine Aufwickelhaspel der eingangs genannten Art für verschieden dicke Bänder einsetzen zu können, muß deshalb der elektromotorische Antrieb einerseits für den maximalen Bandzug und andererseits für die maximale Drehzahl ausgelegt sein. Das hat zur Folge, daß für viele Anwendungsfälle der zur Verfügung stehende elektromotorische Antrieb überdimensioniert ist.In order to be able to use a take-up reel of the type mentioned at the beginning for tapes of different thicknesses, the electric motor drive must be designed on the one hand for the maximum tape tension and on the other hand for the maximum speed. As a result, the available electric motor drive is oversized for many applications.
Um dabei zu möglichst kurzen Wickelzeiten zu kommen, wird das Übersetzungsverhältnis des Getriebes so klein gewählt, daß schon bei kleinstem Wickeldurchmesser die maximale Wickelgeschwindigkeit erreicht wird. Während bei einem elektromotorischen Antrieb mit Schaltgetriebe die Erhöhung des Momentes an der Wickeltrommel durch Umschaltung des Getriebes auf eine geringere Übersetzung erfolgt, muß bei einem Aufwickelhaspel ohne umschaltbares Getriebe das große Moment durch den Antriebsmotor zur Verfügung gestellt werden. Das bedeutet, daß der Motor und seine Speisung entsprechend groß ausgelegt sein müssen. Die damit bei einem großen Reversierwalzwerk verbundenen Mehrkosten können 2 bis 3 Millionen DM betragen.In order to achieve the shortest possible winding times, the gear ratio of the gearbox is chosen so small that the maximum winding speed is reached even with the smallest winding diameter. While with an electric motor drive with a manual gearbox, the If the torque on the winding drum is increased by switching the gear to a lower gear ratio, the large torque must be made available by the drive motor in a take-up reel without a switchable gear. This means that the motor and its supply must be designed accordingly. The additional costs associated with a large reversing rolling mill can amount to 2 to 3 million DM.
Bei einer bekannten Aufwickelhaspel der eingangs genannten Art (JP-A-63 140 724) erfolgt das Aufwickeln in zwei Phasen mit verschiedenen Geschwindigkeiten. Der Stand der Technik enthält aber auch keine Angaben darüber, nach welchen Kriterien die Geschwindigkeit in der Anfangsphase erhöht wird, und nach welchen Kriterien der Bandzug eingestellt werden soll. Sobald die vorgegebene maximale Bandgeschwindigkeit erreicht ist, erfolgt eine Umstellung der Steuerung und Regelung von der Bandzugspannung auf die Drehzahl der Antriebsmotore. Dabei erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit von dem zu erreichenden maximalen Durchmesser des aufgewickelten Coils und dem aktuellen Wickeldurchmesser. Der bei dieser Art des Aufwickelns erforderliche apparative Aufwand ist groß.In a known take-up reel of the type mentioned at the beginning (JP-A-63 140 724), take-up takes place in two phases at different speeds. However, the prior art also contains no information about the criteria according to which the speed is increased in the initial phase and the criteria according to which the strip tension is to be adjusted. As soon as the specified maximum belt speed is reached, the control system changes from the belt tension to the speed of the drive motors. The control is carried out depending on the maximum diameter of the wound coil and the current winding diameter. The equipment required for this type of winding is great.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Aufwickelhaspel der eingangs genannten Art insbesondere für Reversierwalzanlagen zu schaffen, die mit geringem anlagetechnischem Aufwand kurze Wickelzeiten ermöglicht.The invention has for its object to provide a take-up reel of the type mentioned in particular for reversing rolling mills, which enables short winding times with little investment in engineering.
Diese Aufgabe wird bei einer Aufwickelhaspel für Bänder der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß das Aufwickeln in der Anfangsphase als auch danach mit konstantem Bandzug erfolgt, wobei in der Anfangsphase die Haspeldrehzahl und danach die erreichte maximale Bandgeschwindigkeit konstant gehalten werden.This object is achieved in a take-up reel for tapes of the type mentioned at the outset in that the take-up takes place in the initial phase as well as thereafter with constant tape tension, the take-up speed and then the maximum belt speed reached is kept constant.
Die unterschiedliche Betriebsweise des Aufwickelhaspels in der Anfangsphase und danach ermöglichen es, auf Kosten einer nur äußerst geringfügig längeren Wickelzeit einen elektromotorischen Antrieb einzusetzen, der bei Direktantrieb nicht mit der von dem Walzwerk her maximal möglichen Drehzahl betrieben wird oder der bei Einsatz eines Übersetzungsgetriebes mit einer größeren Getriebeübersetzung betrieben werden kann. Bei einem elektromotorischen Antrieb mit Übersetzungsgetriebe verringert sich das erforderliche Moment des Motors entsprechend. In jedem Fall bedeutet es erheblich geringere Kosten für den elektromotorischen Antrieb.The different modes of operation of the take-up reel in the initial phase and afterwards make it possible to use an electromotive drive at the expense of an extremely slightly longer winding time, which is not operated with the direct drive at the maximum possible speed from the rolling mill or with a higher gear ratio when using a transmission gear Gear ratio can be operated. In the case of an electric motor drive with transmission gear, the required torque of the motor is reduced accordingly. In any case, it means significantly lower costs for the electric motor drive.
Nach einer ersten Ausgestaltung der Erfindung wird das Aufwickeln mit konstanter Haspeldrehzahl bis zu einem Coildurchmesser
Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Zeichnung näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
- Fig. 1
- eine Reversierwalzanlage für Bänder mit zwei Aufwickelhaspeln in schematischer Darstellung,
- Fig. 2
- ein Diagramm für die relative Bandgeschwindigkeit in Abhängigkeit von der aufzuwickelnden relativen Bandlänge und der relativen Aufwickelzeit und
- Fig. 3
- ein Diagramm für das Antriebsmomentenverhältnis und den Zeitanstieg in Abhängigkeit vom relativen Coildurchmesser.
- Fig. 1
- a reversing rolling mill for strips with two take-up reels in a schematic representation,
- Fig. 2
- a diagram for the relative tape speed as a function of the relative tape length to be wound and the relative winding time and
- Fig. 3
- a diagram for the drive torque ratio and the time increase depending on the relative coil diameter.
Bei einem Reversierwalzwerk W sind zwei gleichartige Aufwickelhaspel mit einer Haspeltrommel HT1, HT2 und einem elektromotorischen Antrieb A1, A2 vorgesehen. In mehreren Walzdurchgängen wird das zu walzende Band B von der Haspeltrommel HT1 ab- und auf die Haspeltrommel HT2 aufgewickelt und umgekehrt. Während eines jeden Wickelvorgangs wird die Kraft des Bandzuges konstant gehalten, während in Abhängigkeit vom Durchmesser des Coils C1, C2, und zwar beim Durchmesser DV, der größer als der kleinste Innendurchmesser DI (= Durchmesser der Haspeltrommel HT2) und kleiner als der Außendurchmesser DA des fertigen Coils ist, von zunächst konstanter Drehzahl n der Haspeltrommel HT1, HT2 auf konstante Wickelgeschwindigkeit V des Bandes B umgeschaltet wird. Dafür ist eine Steuer- und Regeleinrichtung ST vorgesehen, die als Betriebsparameter die Drehzahl n der aufwickelnden Haspeltrommel HT2, den Durchmesser D des Coils C2 und die Geschwindigkeit V des Bandes B und den Bandzug F erhält.In a reversing rolling mill W, two identical rewinders with a reel drum HT 1 , HT 2 and an electromotive drive A 1 , A 2 are provided. In several rolling passes, the strip B to be rolled is unwound from the HT 1 reel drum and wound onto the HT 2 reel drum and vice versa. During each winding process, the force of the strip tension is kept constant, while depending on the diameter of the coil C 1 , C 2 , namely at the diameter D V , which is larger than the smallest inner diameter D I (= diameter of the reel drum HT 2 ) and smaller than the outer diameter D A of the finished coil, from initially constant speed n of the reel drum HT 1 , HT 2 to constant Winding speed V of the tape B is switched. For this purpose, a control and regulating device ST is provided, which receives the speed n of the winding reel drum HT 2 , the diameter D of the coil C 2 and the speed V of the strip B and the strip tension F as operating parameters.
Wie bereits ausgeführt, ist bei der Erfindung vorgesehen, das Aufwickeln so zu steuern, daß bei kleinem Coildurchmesser D < Dv zunächst mit konstanter Drehzahl n der Haspeltrommel HT2 gewickelt wird. Mit ansteigendem Coildurchmesser D steigt die Bandgeschwindigkeit V an. Die Bandgeschwindigkeit beträgt dann
In welcher Weise die Geschwindigkeit V mit der Wickelzeit und damit auch mit der gewickelten Bandlänge für verschiedene Durchmesserverhältnisse DI/DV der Haspeltrommel HT2 und des Coils C2 ansteigt, zeigt das Diagramm der Fig.2. Dem Diagramm läßt sich entnehmen, daß nur über eine kurze Wickelzeit bzw. eine kurze Bandlänge nicht mit maximaler Anlagengeschwindigkeit Vmax gewickelt wird. Der durch diese Betriebsweise mit konstanter Wickeldrehzahl n bedingte Zeitverlust gegenüber einem Aufwickeln mit maximaler Wickelgeschwindigkeit von Anfang an ist deshalb gering.The diagram in FIG. 2 shows how the speed V increases with the winding time and thus also with the wound strip length for different diameter ratios D I / D V of the reel drum HT 2 and the coil C 2 . The diagram shows that only a short winding time or a short strip length does not wind at the maximum system speed V max . The time loss caused by this mode of operation with a constant winding speed n compared to winding at the maximum winding speed from the beginning is therefore small.
Im Diagramm der Fig.3 ist dieser Zeitverlust für verschiedene Durchmesserverhältnisse DV/DI aufgetragen.This time loss is plotted in the diagram in FIG. 3 for different diameter ratios D V / D I.
In diesem Diagramm ist ferner in Abhängigkeit von dem Durchmesserverhältnis DV / DI das Antriebsmoment-Verhältnis aufgetragen. Da die maximale Bandgeschwindigkeit Vmax erst beim Wickeldurchmesser DV erreicht wird, der größer als der kleinste Durchmesser DI ist, kann der elektromotorische Antrieb A1, A2 mit einer größeren Getriebeübersetzung ausgerüstet werden. Das bedeutet, daß ein Antriebsmotor mit einem entsprechend geringeren Moment eingesetzt werden kann. Z.B. ist bei einem Verhältnis
Die Erfindung ist nicht auf das beschriebene Ausführungsbeispiel mit Übersetzungsgetriebe beschränkt. Sie läßt sich auch bei Schaltgetrieben einsetzen. Entsprechend der gewählten Getriebeübersetzung ist eine Verringerung des Momentes des Antriebsmotors möglich.The invention is not limited to the exemplary embodiment described with a transmission gear. It can also be used in manual transmissions. Depending on the gear ratio selected, a reduction in the torque of the drive motor is possible.
Bei Aufwickelhaspeln mit Direktantrieb, d.h. ohne Übersetzungsgetriebe, ermöglicht die Erfindung eine Reduzierung der Maximaldrehzahl des Antriebsmotors.For reel with direct drive, i.e. Without transmission gear, the invention enables a reduction in the maximum speed of the drive motor.
Claims (2)
- A recoiler for strips (B), having an electric motor drive (A1, A2) which has more particularly a step-up transmission and can be switched by an opened and closed control device (ST) to different coiling speeds (V), wherein the coiling is performed in the initial phase at a strip speed increasing until a predetermined maximum strip speed (Vmax) has been reached, and thereafter at a predetermined strip speed, characterized in that the coiling is performed both in the initial phase and also thereafter with a constant strip tension, the coiling speed (n) in the initial phase and thereafter the maximum strip speed (Vmax) reached being kept constant.
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