EP0449032B1 - Verfahren zum Steuern und Regeln der Antriebsgeschwindigkeit von Ziehscheiben einer im Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschine - Google Patents

Verfahren zum Steuern und Regeln der Antriebsgeschwindigkeit von Ziehscheiben einer im Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschine Download PDF

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EP0449032B1
EP0449032B1 EP91103788A EP91103788A EP0449032B1 EP 0449032 B1 EP0449032 B1 EP 0449032B1 EP 91103788 A EP91103788 A EP 91103788A EP 91103788 A EP91103788 A EP 91103788A EP 0449032 B1 EP0449032 B1 EP 0449032B1
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Gustav Matthies
Wolf-Dieter Fink
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Kolbus GmbH and Co KG
Herborn and Breitenbach GmbH and Co KG
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Kolbus GmbH and Co KG
Herborn and Breitenbach GmbH and Co KG
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21C—MANUFACTURE OF METAL SHEETS, WIRE, RODS, TUBES, PROFILES OR LIKE SEMI-MANUFACTURED PRODUCTS OTHERWISE THAN BY ROLLING; AUXILIARY OPERATIONS USED IN CONNECTION WITH METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL
    • B21C1/00—Manufacture of metal sheets, wire, rods, tubes or like semi-manufactured products by drawing
    • B21C1/02—Drawing metal wire or like flexible metallic material by drawing machines or apparatus in which the drawing action is effected by drums
    • B21C1/12—Regulating or controlling speed of drawing drums, e.g. to influence tension; Drives; Stop or relief mechanisms

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling and regulating the drive speed of drawing disks in a multi-stage, smooth and straight pull wire drawing machine in which a drawing disk is assigned to each drawing die and each drawing disk is driven by means of a speed-controlled or speed-controlled drive.
  • wires are drawn from the drawing disks by means of drawing tools without axial twisting on straight drawing machines which operate without sliding and without wire accumulation.
  • Each drawing disk has an individual drive which adjusts the drive speed of the drawing disk by means of corresponding electrical or mechanical control devices for the respective wire extension.
  • Multi-stage wire drawing machines are used, in which the working speed of the drawing disks is regulated via the wire tension by means of so-called dancer rollers, which are located on tensioning arms and steer the wire during the transition from a drawing disk to the following drawing tool, in order to control the intervention by changing the wire tension Trigger the drive of the pull washers.
  • a wire drawing machine of this type can be seen, for example, from DE-PS 1 072 216.
  • the steplessly variable transmissions which are adjustable by the wire tension and act on the individual drawing disks are connected in series such that the output speed of one is the input speed of the other.
  • the drive of a controllable drawing disk is derived on the output side of each transmission.
  • An increase in the wire loop by increasing the speed of the upstream pulling disk triggers a control process, which causes an increase in the basic speed of all the pulling disks upstream of the control point while maintaining their specified speed ratio without taking up the control range of the continuously variable transmission.
  • Multi-strand wire drawing machines in which the drive speed of the drawing disks over the wire tension using dancers or Tracing rollers are regulated, have the advantage over the direct drawing machines that the working speed of the drawing disks adjusts itself automatically.
  • the object of the invention is to provide a method for controlling and regulating the drive speed of drawing disks in a multi-stage, smooth and straight pull wire drawing machine of the generic type, which with regard to starting without manual intervention, an automatic, functionally reliable setting of the speeds and reproducible Counterforce enabled.
  • the object is achieved in that in the start-up phase of the wire drawing machine the adaptation of the speeds of the individual drawing disk drives to the process-related parameters (wire diameter or wire cross-section decrease) in a setpoint cascade Via a feeler roller position control, which automatically adjusts the setpoint cascade, the adjustment being proportional to the speed ratios of the drawing disk drives and independent of the absolute speeds or setpoints, and that the feeler rollers are slowly moved to an end position via a control command to the feeler roller position control continuous transition to the direct straight pull and the further regulation of the drive speed is taken over by the known counter-pull regulation or control method in the straight pull and the feeler rollers are controlled out of the wire area.
  • 3 feeler rollers 4 are installed between drawing disks 2 and drawing dies.
  • the drawing disks 2 are driven in a rotating manner by means of speed-controlled drive devices 7 with drive control 8.
  • the wire drawing machine is started after threading the wire 1 as with drawing machines with dancer or feeler rollers, the wire drawing machine initially running at a minimal production speed.
  • the speed of the individual drawing drives is adjusted to the process-related parameters (wire diameter or wire cross-section decrease) in a setpoint cascade via a feeler roller position control, which automatically adjusts the setpoint cascade, the adjustment being proportional to the speed ratios of the drawing disk drives or Cross-sectional ratios of the wire and independent of the absolute speeds or setpoints.
  • the feeler rollers 4 reach the desired position (a) near the stretched wire guide via the feeler roller position controller 11 in accordance with the desired value (A).
  • the feeler rollers 4 are slowly and smoothly steered out of the area of the wire 1 and reach the end position (b). Removing the tracer rollers from the wire area leads to a considerable reduction in wear on the rollers.
  • the feeler roller position controller 11 is switched on or adapted to its new task as a counter-tension controller.
  • a modified method it is provided to set the traction roller restoring force via a control command before the command "move tracer rollers to end position", so that the desired counterforce is generated via the corresponding angle.
  • the feeler roller position controller 11 is switched on as a counter-pull controller.
  • the feeler rollers 4 are slowly steered out of the area of the wire 1 and reach position (b). Controlling the feeler rollers 4 out of the wire area means that the pull drive with controller 11 registers the relief and adjusts until the old pull in the stretched wire position (straight pull) is reached again.
  • the feeler roller position controller and the counter-pull controller are connected in cascade and each of the controllers is arranged as a subordinate control loop or the feeler roller position controller and the counter-pull controller are designed as parallel controllers. Furthermore, the feeler roller position controller and the counter-pull controller are realized with a single adaptive controller, in which the respective parameters (proportional gain and readjustment time) are switched according to the operating mode (touch roller controller or counter-pull controller) and a bumpless transition takes place in the wire by selecting the transition behavior.

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Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Steuern und Regeln der Antriebsgeschwindigkeit von Ziehscheiben bei einer mehrstufigen, gleitlos und im Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschine, in der jedem Ziehstein eine Ziehscheibe zugeordnet und jede Ziehscheibe mittels eines drehzahlgeregelten oder drehzahlgesteuerten Antriebes angetrieben wird.
  • Bekanntlich werden Drähte auf gleitlos arbeitenden Geradeausziehmaschinen ohne Drahtansammlung von den Ziehscheiben durch Ziehwerkzeuge ohne Axialverdrehung gezogen. Dabei besitzt jede Ziehscheibe einen Einzelantrieb, der die Antriebsgeschwindigkeit der Ziehscheibe durch entsprechende elektrische oder mechanische Steuervorrichtungen der jeweiligen Drahtverlängerung anpaßt. Zur Zugkraftübertragung unter Vermeidung von Schlupf muß zwischen Draht und Ziehscheibe Reibschluß herrschen, was dann erreicht ist, wenn der von der Ziehscheibe zum Ziehwerkzeug laufende Draht unter einer definierten Gegenzugkraft steht.
  • Zum Einsatz gelangen mehrstufige Drahtziehmaschinen, bei denen die Arbeitsgeschwindigkeit der Ziehscheiben über die Drahtspannung mittels sogenannter Tänzerrollen geregelt wird, die sich an Spannarmen befinden und den Draht beim Übergang von einer Ziehscheibe zum folgenden Ziehwerkzeug aus lenken, um somit durch Veränderung der Drahtspannung einen Regeleingriff für den Antrieb der Ziehscheiben auslösen.
  • Eine Drahtziehmaschine dieser Bauart geht beispielsweise aus der DE-PS 1 072 216 hervor. Dabei sind die durch die Drahtspannung verstellbaren, auf die einzelnen Ziehscheiben wirkenden stufenlos regelbaren Getriebe derart hintereinandergeschaltet, daß die Ausgangsdrehzahl des einen die Eingangsdrehzahl des anderen ist. An der Ausgangsseite jedes Getriebes ist der Antrieb einer regelbaren Ziehscheibe abgeleitet. Eine Vergrößerung der Drahtschleife durch Erhöhung der Drehzahl der vorgeordneten Ziehscheibe löst einen Regelvorgang aus, was eine Steigerung der Grunddrehzahlen aller der Regelstelle vorgeordneten Ziehscheiben unter Aufrechterhaltung ihres vorgegebenen Drehzahlverhältnisses bewirkt, ohne den Regelbereich der stufenlosen Getriebe in Anspruch zu nehmen.
  • Aus der DE-OS 3 009 779 ist ferner ein Verfahren zur Antriebsregelung für Geradeausziehmaschinen bekannt, bei dem ein sich durch die Gegenzugkraft zwischen Ziehstein und Ziehscheibe einstellender Drahtbogen abgetastet wird und als Stellgröße für den Antrieb dient und die Krümmung des Bogens das Maß für die Übereinstimmung der Drehzahlen zweier benachbarter Ziehscheiben ist. Mit diesem Verfahren wird die Gegenzugkraft, mit der der Draht zwischen den Ziehscheiben unter Spannung gehalten wird zur Antriebsregelung der Antriebsmotore genutzt.
  • Mehrzügige Drahtziehmaschinen, bei denen die Antriebsgeschwindigkeit der Ziehscheiben über die Drahtspannung unter Verwendung von Tänzer- oder Tastrollen geregelt wird, haben gegenüber den im direkten Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschinen den Vorteil, daß sich die Arbeitsgeschwindigkeit der Ziehscheiben automatisch einregelt.
  • Andererseits sind die im direkten Geradeauszug arbeitenden Ziehmaschinen wegen ihrer einfachen Drahtführung, die sich aus dem konstanten Einlaufwinkel des Drahtes in den Ziehstein ergibt, den Ziehmaschinen mit Tänzer- oder Tastrollen überlegen, ein schwerwiegender Nachteil jedoch resultiert aus dem manuellen, zeitaufwendigen Einstellen der Ziehmaschine, derart, daß jeder einzelne Ziehscheibenantrieb beim Einziehen des Drahtes auf die Drehzahl eingestellt werden muß, wobei die korrekte Drehzahl dann erreicht ist, wenn der Draht zwischen den Ziehscheiben straff geführt ist und sich der Gegenzug im zulässigen Bereich befindet. Beide Vorgänge, und zwar ein möglichst rationelles Einstellen der Drehzahlen und das korrekte Einstellen der Gegenzugkraft sind vom Anlagenbediener abhängig. Insbesondere das Festlegen der Gegenzugkraft basiert allein auf dem Erfahrungswissen und den Fähigkeiten des Bedieners mit der Folge, daß sich exakte Einstellwerte nicht erzielen lassen und auch nicht reproduzierbar sind.
  • Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren zum Steuern und Regeln der Antriebsgeschwindigkeit von Ziehscheiben bei einer mehrstufigen, gleitlos und im Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschine der gattungsgemäßen Art zu schaffen, das im Hinblick auf ein Anfahren ohne manuellen Eingriff ein automatisches funktionssicheres Einstellen der Drehzahlen sowie reproduzierbare Gegenzugkräfte ermöglicht.
  • Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß in der Anlaufphase der Drahtziehmaschine die Anpassung der Drehzahlen der einzelnen Ziehscheibenantriebe an die prozeßbedingten Parameter (Drahtdurchmesser bzw. Drahtquerschnittsabnahme) in einer Sollwertkaskade über eine Tastrollen-Lageregelung erfolgt, die die Sollwertkaskade automatisch abgleicht, wobei der Abgleich proportional zu den Drehzahlverhältnissen der Ziehscheibenantriebe und unabhängig von den absoluten Drehzahlen bzw. Sollwerten ist, und daß über einen Steuerbefehl an die Tastrollen-Lageregelung die Tastrollen langsam in eine Endlage zum kontinuierlichen Übergang in den direkten Geradeauszug überführt werden und die weitere Regelung der Antriebsgeschwindigkeit von dem bekannten Gegenzugregelungs- bzw. steuerungsverfahren im Geradeauszug übernommen wird und die Tastrollen aus dem Drahtbereich herausgesteuert werden.
  • Weitere vorteilhafte Verfahrenschritte ergeben sich aus den Unteransprüchen.
  • Mit der Erfindung wird erstmals ein Verfahren vorgestellt, mit dem es möglich ist, ohne manuellen Eingriff, also unabhängig von den Fähigkeiten und Erfahrungen des Bedienungspersonals eine Drahtziehanlage der gattungsgemäßen Art automatisch einzuregeln und anzufahren. Hierdurch wird ein beträchtlicher Rationalisierungeffekt sowie Reduzierung von Ausschuß bzw. eine erhebliche Qualitätssteigerung erreicht. Das Entfernen der Tastrollen aus dem Drahtbereich nach Umschalten in den Geradeauszugbetrieb führt zu einer erheblichen Verschleißminderung an den Tastrollen, da diese nur noch während der Einregelungszeit mit dem Draht in Berührung gelangen.
  • Anhand der schematischen Darstellung soll die Erfindung näher erläutert werden.
  • Bei einer mehrstufigen, gleitlos und im Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschine sind jeweils zwischen Ziehscheiben 2 und Ziehsteinen 3 Tastrollen 4 installiert. In bekannter Weise werden die Ziehscheiben 2 mittels drehzahlgeregelter Antriebseinrichtungen 7 mit Antriebssteuerung 8 umlaufend angetrieben.
  • Zum Einfahren wird die Drahtziehmaschine nach Einfädeln des Drahtes 1 wie bei Ziehmaschinen mit Tänzer- oder Tastrollen gestartet, wobei die Drahtziehmaschine zunächst mit minimaler Produktionsgeschwindigkeit läuft. Dabei wird die Anpassung der Drehzahlen der einzelnen Ziehantriebe an die prozeßbedingten Parameter (Drahtdurchmesser bzw. Drahtquerschnittsabnahme) in einer Sollwert-Kaskade über eine Tastrollen-Lageregelung vorgenommen, die die Sollwert-Kaskade automatisch abgleicht, wobei der Abgleich proportional zu den Drehzahlverhältnissen der Ziehscheibenantriebe bzw. Querschnittsverhältnissen des Drahtes und unabhängig von den absoluten Drehzahlen bzw. Sollwerten ist.
  • Die Tastrollen 4 erreichen über die Tastrollen-Lageregler 11 entsprechend dem Sollwert (A) die Soll-Lage (a) nahe der gestreckten Drahtführung.
  • Nachdem alle Tastrollen 4 über die Rückstellkraft 6 ihre Sollposition erreicht haben, werden die Drehzahlen bzw. Querschnittsverminderungen der einzelnen Antriebe über ein Steuerwerk 12 mit einem Speicher 9 abgespeichert.
  • Über einen Steuerbefehl an die Tastrollen-Lageregler 11 werden die Tastrollen 4 langsam und stoßfrei aus dem Bereich des Drahtes 1 hinausgesteuert und erreichen die Endlage (b). Das Entfernen der Tastrollen aus dem Drahtbereich führt zu einer erheblichen Verschleißminderung an den Rollen.
  • Gleichzeitig wird der Tastrollen-Lageregler 11 auf seine neue Aufgabe als Gegenzugregler eingeschaltet bzw. adaptiert.
  • Das Wegsteuern der Tastrollen 4 signalisiert der Gegenzugregelung eine Verringerung der Gegenzugkraft. Zur Wiederherstellung des geforderten Gegenzug-Sollwertes ist eine Verzögerung der Antriebe notwendig und zwar solange, bis die Drahtauslenkung aufgehoben ist und der Draht 1 im gestreckten Zustand mit dem ursprünglich eingestellten Gegenzug läuft, was durch den Gegenzugregler bewirkt wird.
  • In einem abgewandelten Verfahren ist vorgesehen, vor dem Befehl "Tastrollen in Endstellung fahren" die Tastrollen-Rückstellkraft über einen Steuerbefehl einzustellen, so daß über den entsprechenden Winkel die gewünschte Gegenzugkraft entsteht. Gleichzeitig wird der Tastrollen-Lageregler 11 auf seine Aufgabe als Gegenzugregler eingeschaltet.
  • Sobald der Regler 11 eingeschwungen ist, werden die Tastrollen 4 langsam aus dem Bereich des Drahtes 1 herausgesteuert und erreichen die Lage (b). Das Heraussteuern der Tastrollen 4 aus dem Drahtbereich führt dazu, daß der Ziehantrieb mit Regler 11 die Entlastung registriert und solange nachregelt, bis der alte Gegenzug in der gestreckten Drahtlage (Geradeauszug) wieder erreicht ist.
  • In einer bevorzugten Ausgestaltung ist vorgesehen, daß die Tastrollen-Lageregler und die Gegenzugregler in Kaskade geschaltet sind und jeder der Regler als unterlagerter Regelkreis angeordnet ist oder die Tastrollen-Lageregler und die Gegenzugregler als Parallelregler ausgeführt werden. Ferner sind der Tastrollen-Lageregler und der Gegenzugregler mit einem einzigen adaptiven Regler realisiert, bei dem die jeweiligen Parameter (Proportionalverstärkung und Nachstellzeit) entsprechend der Betriebsart (Tastrollen-Regler oder Gegenzugregler) umgeschaltet werden und durch Wahl des Übergangverhaltens ein stoßfreier Übergang im Draht erfolgt.

Claims (4)

  1. Verfahren zum Steuern und Regeln der Antriebsgeschwindigkeit von Ziehscheiben (2) bei einer mehrstufigen, gleitlos und im Geradeauszug arbeitenden Drahtziehmaschine, in der jedem Ziehstein (3) eine Ziehscheibe (2) zugeordnet und jede Ziehscheibe (2) mittels eines drehzahlgeregelten oder drehzahlgesteuerten Antriebes (7) angetrieben wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der Anlaufphase der Drahtziehmaschine die Anpassung der Drehzahlen der einzelnen Ziehscheibenantriebe an die prozeßbedingten Parameter (Drahtdurchmesser bzw. Drahtquerschnittsabnahme) in einer Sollwert-Kaskade über eine Tastrollen-Lageregelung erfolgt, die die Sollwert-Kaskade automatisch abgleicht, wobei der Abgleich proportional zu den Drehzahlverhältnissen der Ziehscheibenantriebe und unabhängig von den absoluten Drehzahlen bzw. Sollwerten ist, und daß über einen Steuerbefehl an die Tastrollen-Lageregelung die Tastrollen (4) langsam in eine Endlage zum kontinuierlichen Übergang in den direkten Geradeauszug überführt werden und die weitere Regelung der Antriebsgeschwindigkeit von dem bekannten Gegenzugregelungs- bzw. -steuerungsverfahren im Geradeauszug übernommen wird und die Tastrollen (4) aus dem Drahtbereich herausgesteuert werden.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß über einen Steuerbefehl an die Tastrollen-Lageregelung die Gegenkraft (6) der Tastrollen (4) entsprechend dem Gegenzug-Sollwert eingestellt und auf das bekannte Gegenzugregelungs- bzw. steuerungsverfahren im Geradeauszug umgeschaltet wird, daß die Tastrollen (4) aus dem Bereich des Drahtes (1) langsam herausgesteuert werden und über den Ziehscheibenantrieb die Entlastung durch die Tastrollen (4) in Verbindung mit dem Gegenzugregler (11) solange nachgeregelt wird, bis der Gegenzug in der gestreckten Drahtlage wieder erreicht ist.
  3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastrollen-Lageregler und die Gegenzugregler in Kaskade geschaltet sind und jeder der Regler als unterlagerter Regelkreis angeordnet wird oder die Tastrollen-Lageregler und die Gegenzugregler als Parallelregler ausgeführt werden.
  4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Tastrollen-Lageregelung und die Gegenzugregelung über einen gemeinsamen Regler (11) erfolgt, über den die jeweiligen Parameter (Proportionalverstärkung und Nachstellzeit) entsprechend der Betriebsart (Tastrollen-Regler oder Gegenzug-Regler) umgeschaltet werden, wobei das Übergangsverhalten derart geregelt ist, daß ein stoßfreier Übergang im Draht erfolgt.
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