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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.
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Device for tape reel for unwinding or winding
The present invention relates to a device for tape reel for unwinding or winding with constant power controllable direct current shunt machines, which for the uncoiler as
Brake generator and operated as a motor for the take-up reel.
In the case of rolling machines with reels, in particular cold rolling machines for rolling strips, in which the reel pulls contribute to the deformation of the material, the working area with respect to the
Material dimensions and material strengths are largely determined by the brake and reel tension range. Small deviations in the material thickness from the nominal thickness require small deviations in the
Brake and reel pulls from the setpoint in the different operating states of the rolling mill. With the means known up to now, an economically viable ratio of the smallest to the largest braking or reel pull of about 1: 7 can be achieved with a DC machine on each reel.
However, the rolling program of a cold rolling mill often requires the processing of very different strip widths, with the initial and final thickness of the material in a ratio of 40: 1 and more.
In addition, materials with small and large strengths should be processed. Cold rolling machines of very different sizes are normally required for such rolling programs, which together require considerable expenditure on the electrical equipment.
The use of direct current brake generators for unwinding is known, which are regulated to a constant power output proportional to the belt speed, the reel brake pull being proportional to the generator power. According to the invention, the reel pull ratio is increased from about 1: 7 to 1: 30 and more in that the brake generator is operated for the same belt speed proportionally to the corresponding reel speed with 2 or more speeds, both up to its nominal speed and up to speeds, which are lower than its nominal speed.
A further feature of the invention consists in the use of a gearbox with variable translation between the brake generator and the reel drum to adjust the generator speed to the belt speed, so that the generators each at the same braking (rotational) torque within a belt speed range of 0 -300 m / min and more can be operated with several speeds proportional to the reel speed to increase the tension range at any belt speed.
The brake generator can be loaded up to its nominal output. The change in performance can always be about 1: 7 both at the nominal speed and at speeds which are lower than the nominal speed.
Based on the nominal current, the DC shunt machine, operated as a brake generator, delivers the nominal power at its nominal speed. This is proportional to the largest brake cable and the rated speed. At a speed which is less than the nominal speed, the generator loaded with its nominal current outputs a correspondingly reduced power, the brake cable proportional to the power being correspondingly reduced. With two generator speeds for the same winding speed, you get two brake pull areas, each in a ratio of 1: 7.
If the second speed is chosen so that the largest brake cable, which corresponds to this speed, is equal to the smallest brake cable
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is at the rated speed, you get a total brake cable change in the ratio of 1: 49 with one
Current change of 1: 7. By using several different brake generator speeds for the same winding speed, a large working area for the brake cables and thus for a rolling machine can be achieved with one system.
There is also a significant increase in the work area for scissors and other machines in which tape reels are used.
With the appropriate gear arrangement and control, the direct current
Shunt machine the same proportions on the side of the winding drum.
Combinations are therefore possible within the framework of the entire arrangement, which can double the desired effect.
It is also possible to make any adjustments between the winding and the unwinding side, which allow any desired result to be set.
The drawing shows a graphic illustration to explain the subject matter of the invention in connection with an engine operation, i. H. an on-reel drive. In this graphic
The representation shows the percentage armature voltage or the percentage motor speed as a function of the percentage belt speed.
According to the example chosen, the motor can be operated at 100% belt speed with a speed or armature voltage of 1000/0 or a speed of 14% of its maximum speed. At 20% belt speed, the two speeds of 20% and 2.8% of the maximum motor speed are possible.
According to the invention, the winding drum is driven by means of a gear with variable transmission, the transmission ratio corresponding to that of the greatest belt speed
Engine speed is assigned.
In the present invention, a changeover gear is not used, as is otherwise customary and known, in order to achieve different working speeds, but rather the gear is used in order to achieve the same working speed at a low speed of the motor as at a high speed. The object of the invention is not a drive for regulating the speed, but rather for regulating belt tension at a certain belt speed. The required regulation of the belt speed is done by regulating the armature tension of the reel drive motor, u. between each within 2 or more speed ranges of the engine.
The switchable transmission of claim 2 does not serve to increase the control range of the working speed - rather this control range always remains the same - but once in a low speed range of the reel drive motor to achieve small belt tension and the other time in the high speed range of the reel drive motor to achieve strong belt tension.
According to the graphic representation, the gear ratio increment is approximately 1: 7, so that the large gear ratio is used at an armature voltage or motor speed of 14-100% and the small gear ratio is used at an engine speed of about 2-14% of the maximum speed, The load ranges of the engines remain practically the same for all gear ratios.
In the graph, the reel pull P is shown as a function of the armature current as a percentage. The power delivered by the reel motor is known to be proportional to the armature current and the belt speed, and the reel tension present on the winding drum is proportional to the armature current if the ratio of the voltage induced in the reel motor (EMF) to the belt speed is kept constant.
It should be noted that the same armature current with the small gear ratio causes a reel tension on the winding drum that is reduced by the gear jump.
According to the graph, the armature current of 100% with the large gear ratio results in a maximum reel pull Pimax in the numerical value of 1000. With the gear ratio reduced by the increment of approximately 1: 7, the armature current of 100% results in only a maximum reel pull Pumas. with a numerical value of 140. The corresponding minimum numerical values for the reel hoists are 100 for PI min and around 14 for PII min.
The present invention thus enables a very large working area for reel devices with effective belt pulls. The previously known devices all have the disadvantage that the percentage deviation of the reel pull from the target value increases as the reel pulls become smaller, since the mechanical and electrical losses of the gears and motors are only bearable at around 10% nominal power. The present invention is particularly useful for the small hoists
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A high level of accuracy is achieved during acceleration and braking, because the low generator or Motor speeds the influence of acceleration and braking becomes negligibly small.
PATENT CLAIMS:
1. Device for tape reel for unwinding or winding with constant power controllable direct current shunt machines, characterized in that the direct current machine on the decoiler as a brake generator at the same braking torque within a range of tape speed of 0-300 m / min and more for each Belt speed can be operated at several speeds to increase the brake cable area, for which purpose a gear unit with variable transmission is provided, via which each DC machine is coupled to the associated reel drum.