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Antrieb von bewegtes Walzgut schneidenden Scheren durch Drehstrommotoren
Man hat Scheren ausgeführt, welche in Bewegung befindliches Walzgut durch an Wellen
mit gegenläufigem Drehsinn befestigte Messer unterteilen, wobei die Messerwellen
für jeden einzelnen Schnitt aus dem Stillstand anlaufen und nach einem Umlauf in
der Ausgangsstellung wieder zum Stillstand gebracht werden. Zum Antrieb solcher
Scheren hat man sowohl Gleichstrom- als, auch Drehstrommotoren verwandt, die zur
Ausführung jedes Schnittes entweder nur einen oder mehrere Umläufe machten, je nachdem,
ob die Motoren die Messerwellen unmittelbar oder übersetzt antrieben.
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Gegenstand der Erfindung ist ein Drehstrommotor zum unmittelbaren
oder übersetzten Antrieb der Messerwellen solcher Scheren, der in an sich bekannter
Weise von einem besonderen.. Drehstromgenerator gespeist wird, und zwar die besondere
Ausbildung dieses Motors, seine Verbindung mit dem Generator und einer Erreger-
und Bremsströme liefernden Gleichstromquelle, sowie eine besondere Schaltung, durch
die der Scherenmotor nachbeendetem Umlauf genau in der Ausgangsstellung ohne besondere
Einrichtungen am Motor stoß- und pendelfrei zum Stillstand gebracht wird.
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Die Zeichnung zeigt die grundsätzliche Schaltung der Maschinen. nach
der Erfindung. r sei der durch gestrichelte Umfassungslinien angedeutete Scherenmotor
und a der in .der gleichen Art angedeutete Drehstromgenerator. Einer Gleichstromquelle
3 wird der Strom zur Erregung des Drehstromgenerators
und zum Abbremsen
des Scherenmotors entnommen.
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Die Anlage arbeitet in an sich bekannter Weise folgendermaßen: Wenn
ein Scherenschnitt, alsoein oder mehrere Umläufe des Motors-ausgeführt werden sollen,
wird der dauernd durchlaufende Drehstromgenerator erregt und liefert dem damit verbundenen
Scherenmotor Beschleunigungsstrom. Während des Beschleunigungsvorganges erfolgt
.das Schneiden. Hat der Motor seine synchrone Drehzahl annähernd erreicht, so wird
der Erregerstrom des Drehstromgenerators abgeschaltet und gleichzeitig durch die
Ständerwicklung des Scherenmotors Gleichstrom geschickt, wobei er sich in dem entstandenen
stehenden Feld annähernd bisi zum Stillstand abbremst. Durch ein restliches schwaches
Drehmoment in der ursprünglichen Richtung wird .der Motorläufer mit stark verringerter
Geschwindigkeit bis in die beabsichtigte Grundstellung weitergedreht und soll genau
in dieser zum Stillstand kommen.
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Man hat zur Durchführung des beschriebenen Arbeitsspiels die Scheren
mit zwei getrennten Drehstrommoto,ren. ausgeführt, von denen jeder Motor eine Messerwelle
antrieb, was trotz mancher Vorteile die Scherenanlage stark verteuerte. Zum Anhaltendes
Motorläufers in der Ausgangsstellung hat man außerhalb des Motors besondere gleichstromerregte
Magnetsysteme angeordnet, wodurch der Stillstand in dieser Stellung erst nach mehreren
Pend,lungen um dieselbe eintrat, wodurch wertvolle Zeit verlorenging. Denn mit solchen
.Scheren sollen auch kurze Teilstücke geschnitten werden, zu welchem Zweck dieselben
wieder schnellstmöglich schneidebereit sein müssen.
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Die Ausbildung von Maschinen und Schaltung nach der Erfindung vermeidet
die genannten Nachteile. Es wird zum Antrieb der Schere nur ein Drehstrommotor i
verwandt, der die Scherenwellen unmittelbar oder übersetzt antreibt, so daß dieser
Motor für jeden Schnitt einen oder mehrere Umläufe macht. Der Ständer des Motors
ist mit zwei voneinander getrennten, dreiphasigen Wicklungen 4 und 5 versehen, die
gleichachsig miteinander 4n den gleichen Ständernuten liegen und deren drei Phasen
beispielsweise in. Stern geschaltet sein mögen. Eine dreiphasige Läuferwicklung
führt zu den Schleifringen 7, an die ein Anlaßwiderstand 8 angeschlossen ist, der
durch ein Schütz 9 nach beendetem Anlauf bis auf einen gewissen Restbetrag kurzgeschlossen
wird, was bei praktischen Ausführungen in mehreren Stufen erfolgt. Die beiden Ständerwicklungen
4 und 5 sind in an sich bekannter Art mit den Ständerwicklungen des Drehstromgenerators
verbunden, die aus zwei gleichen miteinander verbundenen Gruppen io und ii in jeder
Phase bestehen. 12, ist die Erregerwicklung des Drehstromgenerators, die
zu den Schleifringen 13 führt.
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Wenn ein Schnitt ausgeführt werden soll, wird bei geschlossenem Schütz
16 und offenem Schütz 22 die Erregerwicklung 12 über den Schnellerregungswiderstan.d
14 durch das Schütz 15 an die Gleichstromquelle 3 geschaltet. Durch den beide Ständerwicklungen
:durchfließenden Strom erreicht der Scherenmotor nach -dem Kurzschließen. des Anlaßwiderstandes
8 annähernd seine synchrone Drehzahl. Während dieses Geschwindigkeitsanstieges findet
das Schneiden des Walzgutes statt, wobei man die Scherenmessen in bekannter Weise
aus einer solchen Grundstellung heraus anfahren läßt, daß deren Schneiden beim Aufsetzen
auf das Walzgut gerade dessen Geschwindigkeit erreicht haben.
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Kurz vor Erreichen der vom Scherenmotor angestrebten höchsten Drehzahl
wird die Erregung des Drehstromgenerators abgeschaltet und durch Öffnen des Schützes
16. die Verbindung zwischen .der Ständerwicklung 5 des Scherenmotors und der des
Drehstromgenerators unterbrochen. Gleichzeitig werden durch die beiden .bis dahin
offenen Schütze 17 und 18 bei .ebenfalls offenem Schütz 2i über die Schnellerregungswi-derstände
i9 und 2o die beiden Ständerwicklungen 4 und 5 des Scherenmotors so an die Gleichstromquelle
3 geschaltet, ,daß die. beiden äußeren Phasen durchflossen `verden, wodurch sich
ein im Raum stehendes Feld bildet. Damit sich bei sinkender Drehzahl ,das Bremsmoment
nicht zu sehr verringert, wird mit dem Bremsbeginn das Schütz 9 wieder geöffnet
und damit der- Widerstand im Läuferkreis vergrößert, der durch Schließen dieses
Schützes gegen. Ende ,des Abbremsvorganges wieder verkleinert wird. .
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Der Scherenmotor würde je nach der Temperatur des geschnittenen, Walzgutes
durch die dabei ,leistete verschieden große Arbeit, die zum Teil aus seinen unid
den Schwungmassen der Schere entnommen wird, mehr oder weniger früh zum Stillstand
kommen und die einzunehmende Grundstellung nicht sicher genüg erreichen. Deswegen
wird, noch bevor der Stillstand eingetreten ist, mittels der Wicklung 4 im Scherenmotor
dadurch wieder ein Drehmoment in der ursprünglichen. Richtung erzeugt, daß diese
von der unteren Hälfte i i der Ständerwicklung des Drehstromgenerators wieder mit
Drehstrom gespeist wird, zu welchem Zweck die Erregung des Drehstromgenerators über
das Schütz 15 wieder eingeschaltet wird. Durch vorheriges Öffnen ,des Schützes 17
wurde der bis dahin in der Wicklung 4 fließende bremsende Gleichstrom unterbrochen,
während er in der Wicklung 5 weiterfließt, da das Schütz i8 eingeschaltet geblieben
ist. Da die Ständerwicklung des Drehstromgenerators durch dass Öffnen des Schützes
16 keine Verkettung mehr hat, wird eine solche durch dauernden Anschluß einer Drosselspule,
einer Kapazität oder eines Widerstandes 24 an die Verbindungen der beiden Hälften
der Ständerwicklungen des Drehhstromgenerators dauernd aufrechterhalten, die natürlich
bei geschlossenem Schütz 16 stromlos ist. In diesem Betriebszustand sind -im Motor
i sowohl ein stehendes, als auch eindrehendes Feld vorhanden, die sich bei Anschluß
der Gleichstromquelle in der durch Zeichen angedeuteten Polarität gegenseitig nicht
stören. Durch entsprechende Einstellung des
Widerstandes des Verkettungselements
24 hat man es in der Hand, den Scherenmotor mit einer beliebig niedrigen
Schleichgeschwindigkeit weiterlaufen zu lassen.
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Hat der Motorläufer mit dieser Schleichgeschwindigkeit die beabsichtigte
Grundstellung annähernd erreicht, so wird .zuerst das Schütz 21 geschlossen und
daraufhin das Schütz 18 wieder geöffnet. Hierdurch wird der bisher über den Widerstand
20 und das Schütz 18 durch die Ständerwicklung 5 fließende bremsende Gleichstrom
gezwungen, seinen Weg durch die Läuferwicklung 6 des Scherenmotors zu nehmen. Gleichzeitig
wird auch die Erregung des Drehstromgenerators wieder abgeschaltet, womit das Drehmoment
im Scherenmotor restlos verschwindet. Der Bremsstrom fließt jetzt durch eine der
Läuferwicklungen zum Verkettungspunkt und von diesem durch die beiden anderen Phasenwicklungen
in Parallelschaltung, die außen durch das Schütz 21 verbunden sind, so,daß :der
Läufer einphasig kurzgeschlossen ist. Unter der Wirkung des in der Wicklung 5 weiterfließenden
Gleichstromes stellt sich der Läufer in die beabsichtigte Grundstellung ein, was
jedoch trotz der Dämpfung durch den ein.phas.i:gen Kurzschluß der Läuferwicklung.
noch unter Ausführung einiger Schwingungen um dieselbe stattfindet. Um den hierdurch
entstehenden Zeitverlust zu vermeiden, wird gleichzeitig auch noch die vorher stromlos
gewordene Ständerwicklung 4 des Scherenmotors dreiphasig durch das Schütz 22 kurzgeschlossen,
wodurch die Dämpfung so verstärkt wird, daß der Motorläufer schwingungsfrei in die
Grundstellung gezogen wird. Infolge der Feinheit der Nutenteilung des Scherenmotors
wird der Läufer stets mit einer Abweichung von nur Bruchteilen von Raumgraden in
der Grundstellung zum Halten gebracht, die an. den Messern: noch verringert in Erscheinung
tritt, wenn der Motor die Messerwellen. übersetzt antreibt. Die genaue Einnahme
der Grundstellung ist deswegen sehr wichtig, weil die Abweichung von derselben die
Genauigkeit des folgenden Schnittes um den Abweichwinkel ungünstig beeinflußt. Die
mit der Ausnutzung der ganzen magnetischen Richtkraft des Scherenmotors erzielte
Genauigkeit in der Grundeinstellung ist um ein Vielfaches größer als bei den bisher
hierzu verwandten besonderen Richtmagneten.
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Nach eingetretenem Stillstand wird auch der Gleichstrom in der Läuferwicklung
und der Ständerwicklung 5 des Scherenmotors durch Öffnen des Schützes 2!1 abgeschaltet.
Natürlich werden -die verschiedenen Schütze von einem mit der Scherenmesserwelle
gekuppelten Schaltwerk in bekannter Art geschaltet, während der Anfahrimpuls zum
Schneiden von der ankommenden Spitze des Walzgutes selbst gegeben wird.
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Der Scherenmotor hat .bei der gleichzeitigen Durchflutung von Ständer-
und Läuferwicklung so viel Stellungen, in die er gezogen werden kann., als er Polpaare
hat. Erfindungsgemäß wird diese Zahl der Stellungsmöglichkeiten dadurch ver= doppelt,
daß man vor dem Schütz 18 und dem Widerstand 2o einen. zweipoligen Umschalter 23
anordnet, mit dessen Umlegen man die Richtung der Stromdurchflutung der Läuferwicklung
gegenüber der im Ständer unverändert bleibenden umkehren kann, womit sich die Verdopplung
der Stellenzahl ergibt.