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Einrichtung für Bandhaspel zum Ab- oder Aufwickeln
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung für Bandhaspel zum Ab- oder Aufwickeln mit auf gleichbleibende Leistung regelbaren Gleichstrom-Nebenschlussmaschinen, welche für die Abhaspel als
Bremsgenerator und für die Aufwickelhaspel als Motor betrieben werden.
Bei Walzmaschinen mit Haspeln, insbesondere Kaltwalzmaschinen zum Walzen von Bändern, bei de- nen die Haspelzüge zur Verformung des Werkstoffes beitragen, wird der Arbeitsbereich in bezug auf die
Werkstoffabmessungen und Werkstoffestigkeiten massgeblich bestimmt durch den Brems-und Haspelzugbereich. Kleine Abweichungen der Werkstoffdicke von der Solldicke erfordern kleine Abweichungen der
Brems- und Haspelzüge vom Sollwert bei den unterschiedlichen Betriebszuständen des Walzwerkes. Mit den bisher bekannten Mitteln kann mit einer Gleichstrommaschine an jeder Haspel ein wirtschaftlich tragbares Verhältnis vom kleinsten zum grössten Brems-oder Haspelzug von etwa 1 : 7 erreicht werden.
Das Walzprogramm eines Kaltwalzwerkes erfordert aber oft die Verarbeitung von sehr unterschiedlichen Bandbreiten, wobei die Ausgangs- und Enddicke des Werkstoffes im Verhältnis 40 : 1 und mehr steht.
Ausserdem sollen Werkstoffe mit kleiner und grosser Festigkeit verarbeitet werden. Für derartige Walzprogramme sind normalerweise Kaltwalzmaschinen von sehr unterschiedlicher Grösse erforderlich, welche zusammen einen erheblichen Aufwand für die elektrischen Einrichtungen bedingen.
Es ist die Verwendung von Gleichstrom-Bremsgeneratoren bei Abhaspeln bekannt, welche auf eine der Bandgeschwindigkeit proportionale konstante Leistungsabgabe geregelt werden, wobei der Haspelbremszug der Generatorleistung proportional ist. Erfindungsgemäss wird das. Haspelzug-Verhältnis dadurch von etwa 1 : 7 auf 1 : 30 und mehr vergrössert, dass der Bremsgenerator für die gleiche Bandgeschwindigkeit proportional der entsprechenden Haspeldrehzahl mit 2 und mehr Drehzahlen sowohl bis zu seiner Nenndrehzahl als auch bis zu Drehzahlen betrieben wird, welche kleiner als seine Nenndrehzahl sind.
Ein weiteres Erfindungsmerkmal besteht in der Verwendung eines in seiner Übersetzung veränderlichen Getriebes zwischen dem Bremsgenerator und der Haspeltrommel zur Angleichung der Generatordreh- zahl an die Bandgeschwindigkeit, so dass die Generatoren jeweils bei demselben Brems- (Dreh-) Moment innerhalb eines Bereiches der Bandgeschwindigkeit von 0-300 m/min und mehr bei jeder Bandgeschwindigkeit zur Vergrösserung des Zugbereiches mit mehreren Drehzahlen proportional der Haspeldrehzahl betreibbar sind.
Hiebei kann der Bremsgenerator bis zu seiner Nennleistung belastet werden. Die Leistungsänderung kann sowohl bei der NeIU1drehzahlals auch bei Drehzahlen, welche kleiner sind als die Nenndrehzabl, immer etwa 1 : 7 betragen.
Legt man den Nennstrom zugrunde, gibt die Gleichstrom-Nebenschlussmaschine, als Bremsgenerator betrieben, bei ihrer Nenndrehzahl die Nennleistung ab. Diese ist proportional dem grössten Bremszug und der Nenndrehzahl. Bei einer Drehzahl, welche kleiner ist als die Nenndrehzahl, gibt der mit seinem Nennstrom belastete Generator eine entsprechend verringerte Leistung ab, wobei der der Leistung proportionale Bremszug entsprechend verringert ist. Mit zwei Generatordrehzahlen für die gleiche Wickelgeschwindigkeit erhält man zwei Bremszugbereiche, jeder im Verhältnis 1 : 7.
Wird die zweite Drehzahl so gewählt, dass der grösste Bremszug, welcher dieser Drehzahl entspricht, gleich dem kleinsten Bremszug
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bei der Nenndrehzahl ist, erhält man eine gesamte Bremszugänderung im Verhältnis von 1 : 49 bei einer
Stromänderung von 1 : 7. Durch die Verwendung mehrerer unterschiedlicher Bremsgeneratordrehzahlen für die gleiche Wickelgeschwindigkeit kann so mit einer Anlage ein grosser Arbeitsbereich für die Bremszüge und damit für eine Walzmaschine erreicht werden.
Auch für Scheren und andere Maschinen, bei denen Bandhaspeln verwendet werden, ergibt sich eine wesentliche Vergrösserung des Arbeitsbereiches.
Bei entsprechender Getriebeanordnung und Steuerung erhält man bei Motorbetrieb der Gleichstrom-
Nebenschlussmaschine die gleichen Verhältnisse auf der Seite der Aufwickeltrommel.
Es sind also im Rahmen der gesamten Anordnung Kombinationen möglich, die eine Verdoppelung der angestrebten Wirkung erzielen lassen.
Auch ist es möglich, beliebige Abstimmungen zwischen Aufwickel-und Abwickelseite vorzunehmen, die jedes gewünschte Ergebnis einstellbar werden lassen.
Auf der Zeichnung findet sich eine graphische Darstellung zur Erläuterung des Erfindungsgegenstandes im Zusammenhang mit einem Motorbetrieb, d. h. einem Auf-Haspel-Antrieb. In dieser graphischen
Darstellung ist die prozentuale Ankerspannung bzw. die prozentuale Motordrehzahl als Funktion der pro- zentualen Bandgeschwindigkeit dargestellt.
Gemäss dem gewählten Beispiel kann der Motor bei 100% Bandgeschwindigkeit mit einer Drehzahl bzw. Ankerspannung von 1000/0 oder einer Drehzahl von 14% seiner maximalen Drehzahl betrieben werden. Bei 20% Bandgeschwindigkeit sind die beiden Drehzahlen von 20% und 2, 8% der maximalen Motor- drehzahl möglich.
Erfindungsgemäss wird die Wickeltrommel über ein Getriebe mit veränderlicher Übersetzung angetrieben, wobei das Übersetzungsverhältnis der der grössten'Bandgeschwindigkeit jeweils entsprechenden
Motordrehzahl zugeordnet ist.
In der vorliegenden Erfindung wird nicht, wie sonst üblich und bekannt, ein Umschaltgetriebe benutzt, um verschiedene Arbeitsgeschwindigkeiten zu erzielen, vielmehr wird das Getriebe benutzt, um bei einer kleinen Drehzahl des Motors die gleiche Arbeitsgeschwindigkeit zu erzielen wie bei einer hohen Drehzahl. Die Aufgabe der Erfindung ist eben nicht ein Antrieb zum Regeln der Geschwindigkeit, sondern zum Regeln von Bandzügen bei einer bestimmten Bandgeschwindigkeit. Die erforderliche Regelung der Bandgeschwindigkeit erfolgt durch die Regelung der Ankerspannung des Haspelantriebsmotors, u. zw. jeweils innerhalb von 2 oder mehr Drehzahlbereichen des Motors.
Das umschaltbare Getriebe des Anspruches 2 dient also nicht zur Erhöhung des Regelbereiches der Arbeitsgeschwindigkeit-vielmehr bleibt dieser Regelbereich immer derselbe-sondern einmal in einem niedrigen Drehzahlbereich des Haspelantriebsmotors zur Erzielung kleiner Bandzüge und das andere Mal in dem hohen Drehzahlbereich des Haspelantriebsmotors zur Erzielung starker Bandzüge.
Nach der graphischen Darstellung beträgt der Stufensprung der Getriebeübersetzung zirka 1 : 7, so dass bei einer Ankerspannung bzw. Motordrehzahl von 14-100% die grosse Getriebeübersetzung und bei einer Motordrehzahl von zirka 2-14% der maximalen Drehzahl die kleine Getriebeübersetzung zur Anwendung kommt, wobei für alle Getriebeübersetzungen die Belastungsbereiche der Motoren praktisch gleich bleiben.
In der graphischen Darstellung ist der Haspelzug P als Funktion des prozentualen Ankerstromes dargestellt. Die von dem Haspelmotor abgegebene Leistung ist bekanntlich proportional dem Ankerstrom und der Bandgeschwindigkeit, und der an der Wickeltrommel vorhandene Haspelzug proportional dem Ankerstrom, wenn das Verhältnis der im Haspelmotor induzierten Spannung (EMK) zur Bandgeschwindigkeit konstant gehalten wird.
Es ist hiebei zu beachten, dass derselbe Ankerstrom bei der kleinen Getriebeübersetzung einen um den Getriebesprung reduzierten Haspelzug an der Wickeltrommel hervorruft.
Nach der graphischen Darstellung ergibt derAnkerstrom von100% bei der grossen Getriebeübersetzung einen maximalen Haspelzug Pimax im Zahlenwert von 1000. Bei der um den Stufensprung von zirka 1 : 7 verkleinerten Getriebeübersetzung ergibt derAnkerstrom vonl00% dagegen nur einen maximalen Haspelzug Pumas. im Zahlenwert von 140. Die entsprechenden minimalen Zahlenwerte der Haspelzüge betragen 100 für PI min und zirka 14 für PII min.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht damit einen sehr grossen Arbeitsbereich bei Haspeleinrichtungen mit wirksamen Bandzügen. Die bisher bekannten Einrichtungen haben alle den Nachteil, dass die prozentuale Abweichung des Haspelzuges vom Sollwert mit kleiner werdenden Haspelzügen grösser wird, da die mechanischen und elektrischen Verluste der Getriebe und der Motoren nur noch bei zirka 10% Nennleistung tragbar sind. Durch die vorliegende Erfindung wird besonders bei den kleinen Haspelzügen auch
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bei der Beschleunigung und der Bremsung eine grosse Genauigkeit erreicht, weil durch die niedrigen Generator-bzw. Motordrehzahlen der Einfluss der Beschleunigung und Bremsung vernachlässigbar klein wird.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Einrichtung für Bandhaspel zum Ab-oder Aufwickeln mit auf gleichbleibende Leistung regelbaren Gleichstrom-Nebenschlussmaschinen, dadurch gekennzeichnet, dass die Gleichstrommaschine an der Abhaspel als Bremsgenerator jeweils bei demselben Bremsmoment innerhalb eines Bereiches der Bandgeschwindigkeit von 0-300 m/min und mehr bei jeder Bandgeschwindigkeit zur Vergrösserung des Bremszugbereiches mit mehreren Drehzahlen betreibbar ist, wozu ein in seiner Übersetzung veränderliches Getriebe vorgesehen ist, über das jede Gleichstrommaschine mit der dazugehörigen Haspeltrommel gekuppelt ist.