DE1223448B

DE1223448B - Arrangement for speed control of the drive for the rotating table of a circular saw

Info

Publication number: DE1223448B
Application number: DEB42238A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Erich Schaufuss
Original assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; Brown Boveri und Cie AG Germany
Current assignee: BBC BROWN BOVERI and CIE; BBC Brown Boveri AG Germany
Priority date: 1956-10-24
Filing date: 1956-10-24
Publication date: 1966-08-25

Description

Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes für den rotierenden Tisch einer Kreissäge Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Drehzahlregelung des Antriebes für den rotierenden Tisch einer Kreissäge, insbesondere zum Teilen von Rohren, bei der zur Herbeiführung der synchronen Bewegung zwischen Säge und Rohr und zur Sicherstellung stets gleichbleibender, einstellbarer Schnittlängen der Sollwert des Drehzahlreglers nach Maßgabe des Rotationswinkels des. Sägetisches fortlaufend verstellt wird.Arrangement for speed control of the drive for the rotating table a circular saw The invention relates to an arrangement for speed control of the drive for the rotating table of a circular saw, especially for dividing of pipes, in which to bring about the synchronous movement between the saw and Tube and to ensure constant, adjustable cutting lengths the setpoint of the speed controller in accordance with the angle of rotation of the saw table is continuously adjusted.

Beim Regeln wird von einem Istwert und einem Sollwert der Regelgröße ausgegangen. Die sich aus dem Vergleich dieser beiden Werte ergebende Regelabweichung wird dazu verwendet, die Regelstrecke in geeigneter Weise durch eine Stellvorrichtung so zu beeinflussen, daß die Regelabweichung auf das erreichbare Minimum reduziert wird. Bei komplizierten Regelstrecken oder bei mehreren miteinander gekoppelten Regelkreisen ist es oft schwierig, die erforderliche Stabilität und Regelgenauigkeit zu erreichen. Solche Schwierigkeiten treten besonders bei solchen, üblicherweise als Folgeregelungen bezeichneten Regelanordnungen auf, bei denen betriebsmäßig die Sollwertvörgabe laufend geändert wird und bei denen die entsprechende Änderung der Regelgröße trotz der möglichen Einwirkung von Störgrößen sehr schnell und genau den Änderungen des So'.lwertes folgen muß.When controlling, the controlled variable is based on an actual value and a setpoint went out. The control deviation resulting from the comparison of these two values is used to adjust the controlled system in a suitable manner by means of an actuating device to be influenced in such a way that the control deviation is reduced to the achievable minimum will. In the case of complex control systems or in the case of several coupled with one another It is often difficult for control loops to achieve the required stability and control accuracy to reach. Such difficulties occur especially with such, usually as follow-up regulations on control arrangements in which operationally the Setpoint specification is continuously changed and for which the corresponding change in Controlled variable very quickly and precisely despite the possible effect of disturbance variables must follow the changes in the So'.lwert.

Eine derartige Aufgabenstellung liegt bei der Steuerung des Antriebes eines rotierenden Sägetisches vor. Dort muß während des Schneidvorganges ein vollständiger Synchronismus zwischen der waagerechten Komponente der Umlaufgeschwindigkeit der Säge und dem Walzgut bestehen. Dem Regler des Tischantriebes muß ein Sollwert zugeführt werden, der fortlaufend in einem weiten Bereich verstellt wird. Auf den Regler wirken hierbei wegen der erheblichen Beschleunigungen der nicht ausgewuchteten Massen außerordentliche Störgrößen ein. Eine ähnliche Aufgabenstellung liegt auch bei fliegenden Rohrsägen vor. Der Sägetisch wird hier ständig entsprechend der Geschwindigkeit des aus dem Walzgerüst auslaufenden Rohres hin- und herbewegt. Bei einer bekannten Regelanordnung für eine solche fliegende Säge sind für die Drehzahl des Antriebsmotors und für den Ort des Sägetisches je ein getrennter Regler erforderlich. Als Meßfühler werden Fotozellen verwendet. Es ist weiter bekannt, schwierige Regelaufgaben durch die Verwendung von Modellregelkreisen zu bewältigen. Hier werden die tatsächlich auftretenden RegeIbedingungen simuliert und die so gewonnenen Daten des Regelkreises auf die vorliegende Regelaufgabe übertragen. Die Erfindung löst die vorliegende Aufgabe der Steuerung eines rotierenden Sägetisches dadurch, daß als Antrieb für den Sollwertgeber ein drehzahlgeregelter Hilfsantrieb vorgesehen ist, dessen Drehzahl-Sollwert mit dem Sollwert des Hauptantriebes identisch ist und dessen Istwinkel-Lage mit der Istwinkel-Lage des Hauptantriebes verglichen wird, und daß Abweichungen beider Istwerte voneinander als Korrekturgröße für den Drehzahlregler des Hauptantriebes dienen.One such task is the control of the drive a rotating saw table. There must be a complete one during the cutting process Synchronism between the horizontal component of the rotational speed of the Saw and the rolling stock exist. A setpoint value must be supplied to the controller of the table drive which is continuously adjusted over a wide range. Act on the controller extraordinary because of the considerable accelerations of the unbalanced masses Disturbance variables a. A similar task also applies to flying pipe saws before. The saw table is here constantly according to the speed of the Rolling stand moving pipe back and forth. In a known control arrangement for such a flying saw are for the speed of the drive motor and for a separate controller is required for each location of the saw table. As a probe Photocells used. It is also known to perform difficult control tasks through the Use of model control loops to cope with. Here are the ones actually occurring Control conditions are simulated and the data of the control loop obtained in this way are transferred to the transfer the present control task. The invention solves the problem at hand the control of a rotating saw table in that as a drive for the setpoint generator a speed-controlled auxiliary drive is provided, its speed setpoint with the setpoint of the main drive is identical and its actual angle position with the Actual angular position of the main drive is compared, and that deviations of the two actual values serve as a correction variable for the speed controller of the main drive.

Die Erfindung sei an Hand des in der Abbildung schematisch dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert. Das Beispiel bezieht sich auf eine Regelung, die bewirken soll, daß der Antriebsmotor für den rotierenden Tisch einer Kreissäge mit einer periodisch um einen Mittelwert schwankenden Winkelgeschwindigkeit (Drehzahl) läuft. Dabei sollen sowohl der Mittelwert der Winkelgeschwindigkeit als auch der Betrag, um den sie periodisch schwankt, sowie der zeitliche Verlauf der Schwankungen so sein, daß der Synchronismus zwischen Sägetisch und dem aus dem Gerüst auslaufenden Rohr gewährleistet ist. Grundbedingung ist ferner, daß die eingestellten Schnittlängen durch die Regelung sehr genau eingehalten werden.The invention is based on the shown schematically in the figure Embodiment explained in more detail. The example relates to a regulation which should cause the drive motor for the rotating table of a circular saw with an angular velocity (speed) that periodically fluctuates around a mean value runs. Both the mean value of the angular velocity and the The amount by which it fluctuates periodically and the course of the fluctuations over time be so that the synchronism between the saw table and the one running out of the scaffolding Tube is guaranteed. A further basic condition is that the set cutting lengths are adhered to very precisely by the regulation.

Der in seiner Drehzahl geregelte Motor 1 wird aus einem Generator 2 in Leonardschaltung gespeist. Der Antriebsmotor für den Generator 2 ist nicht dargestellt. Die Erregung 3 des Generators ist an die Regeleinrichtung 4 angeschlossen. Mit dem Motor 1 ist ein Tachodynamo 5 als Istwertgeber für die Drehzahl gekuppelt. Bei 6 ist der Tachodynamo an die Regeleinrichtung 4 angeschlossen. Der Sollwertgeber für die Drehzahl besteht aus den veränderbaren Widerständen 21, 22, mit denen von einer bei 23 und 24 anliegenden konstanten Gleichspannung einstellbare Beträge abgegriffen werden. Die als Sollwert dienende Spannung wird dem Regler 4 bei 7 zugeleitet.The motor 1, which is regulated in terms of its speed, is made from a generator 2 fed in Leonard circuit. The drive motor for generator 2 is not shown. The excitation 3 of the generator is connected to the control device 4. A speedometer 5 is coupled to the motor 1 as an actual value transmitter for the speed. At 6 the speedometer is connected to the control device 4. The setpoint generator for the speed consists of the variable resistors 21, 22, with those of a constant DC voltage applied at 23 and 24, adjustable Amounts be tapped. The voltage serving as the setpoint is fed to the controller 4 at 7.

Außer der beschriebenen Antriebsanlage für den Sägetisch ist noch eine Nachbildung derselben mit einem Regelkreis vorgesehen, der in allen Punkten demjenigen des Hauptantriebes entspricht, mit dem einzigen Unterschied, daß die Motoren und der Generator eine wesentlich geringere Typenleistung von beispielsweise einigen 100 Watt aufweisen. Der Hilfsregelkreis besteht aus dem Motor 11, der aus dem mit konstanter Drehzahl angetriebenen Generator 12 in Leonardschaltung gespeist wird. Die Erregung 13 dieses Generators wird über eine Regeleinrichtung 14 geregelt. Mit dem Motor 11 ist ein Tachodynamo 15 als Istwertgeber für die Drehzahl gekuppelt und bei 16 an die Regeleinrichtung 14 angeschlossen, während bei 17 die :als Drehzahlsollwert dienendes an den schon genannten Widerständen 21 und 22 abgegriffene Spannung anliegt.In addition to the drive system described for the saw table, a replica of the same is provided with a control circuit that corresponds in all points to that of the main drive, with the only difference that the motors and the generator have a much lower type output of, for example, a few 100 watts. The auxiliary control circuit consists of the motor 11, which is fed from the generator 12 driven at constant speed in a Leonard circuit. The excitation 13 of this generator is regulated via a regulating device 14. A speedometer 15 is coupled to the motor 11 as an actual value transmitter for the speed and is connected to the control device 14 at 16, while at 17 the voltage used as the speed setpoint is applied to the resistors 21 and 22 already mentioned.

In dem behandelten Beispiel wird der Schleifkontakt des Widerstandes 21 von der Welle des Motors X.1 so gesteuert, daß er jeweils eine Hin- und Herbewegung ausführt, wenn die Motorwelle eine Umdrehung ausgeführt hat. Jeder Winkelstellung des Motors ist somit ein bestimmter Sollwert für die Winkelgeschwindigkeit zugeordnet. Da der Motor 11 keinen Belastungsschwankungen und voraussetzungsgemäß somit auch keinen sonstigen Störbeeinflussungen ausgesetzt ist, so folgt seine Winkelgeschwindigkeit den Änderungen des Sollwertes mit großer Genauigkeit. Dadurch ist auch jeder Winkelstellung des Motors 11 mit großer Genauigkeit eine bestimmte tatsächliche Winkelgeschwindigkeit zugeordnet. Die Amplitude der Schwankungen der Winkelgeschwindigkeit kann . durch Änderung des Hubes des Sollwertverstellers 21 beliebig eingestellt werden. Ebenso kann der zeitliche Verlauf der Schwankungen innerhalb einer jeden Periode durch entsprechende Stufung des Widerstandes 21 bzw. durch die Wahl der funktionellen Abhängigkeit der Stellung des Gleitkontaktes am Widerstand 21 von der jeweiligen Winkelstellung des Motors, beispielsweise mit Hilfe einer Kurvenscheibe, festgelegt werden.In the example treated, the sliding contact of the resistor 21 controlled by the shaft of the motor X.1 so that it moves back and forth executes when the motor shaft has made one revolution. Any angular position of the motor is thus assigned a specific setpoint value for the angular velocity. Since the motor 11 does not have any load fluctuations and, in accordance with the prerequisite, therefore also is not exposed to any other interference, its angular velocity follows the changes in the setpoint with great accuracy. This also makes every angular position of the motor 11 has a certain actual angular velocity with great accuracy assigned. The amplitude of the angular velocity fluctuations can. by Change of the stroke of the setpoint adjuster 21 can be set arbitrarily. as well can show the variation over time within each period corresponding gradation of the resistance 21 or by the choice of the functional Dependence of the position of the sliding contact on the resistor 21 on the respective Angular position of the motor, for example with the help of a cam, set will.

Natürlich kann, wie es praktisch im allgemeinen zweckmäßig sein wird, etwa durch die Einschaltung eines übersetzungsgetriebes auch erreicht werden, däß eine Periode der Drehzahlschwankungen nicht einer einzigen, sondern einer beliebigen anderen Zahl von Umdrehungen _- des Motors entspricht; in jedem Fall aber in einem-festen Verhältnis zu der Zahl der Umdrehungen des Motors steht.Of course, as will be practical in general, can also be achieved by engaging a transmission gear, that a period of speed fluctuations, not a single one, but an arbitrary one corresponds to another number of revolutions _- of the motor; in any case, but in a-fixed Relation to the number of revolutions of the engine.

Die Vorrichtung zur Veränderung des Sollwertes für die Winkelgeschwindigkeit kann auch anders gestaltet sein. Bei' Verwendung eines mechanischen Reglers, dessen. Sollwert etwa durch die Spannung einer Feder gegeben ist, kann beispielsweise mit Hilfe entsprechender mechanischer Vorrichtungen die Federspannung laufend geändert werden. Der Mittelwert der Winkelgeschwindigkeit des Motors 11 und damit die Periodendauer der Schwankungen derselben ist durch - den Mittelwert des vorgegebenen Sollwertes bestimmt. In dem behandelten Beispiel wird dieser durch das Potentiometer 22 eingestellt.The device for changing the nominal value for the angular velocity can also be designed differently. When using a mechanical controller whose. Setpoint is given by the tension of a spring, for example, with The spring tension is continuously changed with the help of appropriate mechanical devices will. The mean value of the angular speed of the motor 11 and thus the period duration the fluctuations of the same is due to - the mean value of the specified setpoint certainly. In the example discussed, this is set by means of the potentiometer 22.

Der in der beschriebenen Weise gebildete Sollwert der Winkelgeschwindigkeit wird nun, wie schon erwähnt, auch dem Regler 4 des Hauptregelkreises bei 7 zugeleitet. Die. Drehzahl des Motors 1 wird sich dadurch grundsätzlich in der gleichen Weise periodisch ändern, wie die Drehzahl des Motors 11. Der Hauptregelkreis kann aber durch Störgrößen beein flußt werden, die z. B. durch Änderungen der Belastung des Motors 1 bedingt sind. Dadurch könrien Unterschiede im zeitlichen Verlauf der Drehzahl-. änderungen beider Maschinen entstehen.The setpoint value of the angular velocity formed in the manner described is now, as already mentioned, also fed to the controller 4 of the main control loop at 7. The. The speed of the motor 1 will basically change periodically in the same way as the speed of the motor 11. The main control loop can, however, be influenced by disturbance variables which, for. B. are caused by changes in the load on the engine 1. This could mean differences in the temporal course of the speed. Changes to both machines arise.

Um die dadurch bedingten Regelabweichungen des Hauptregelkreises auf ein Mindestmaß zu reduzieren, werden erfindungsgemäß die jeweiligen Unterschiede der Winkelgeschwindigkeit beider Maschinen zur Bildung einer Korrekturgröße benutzt, die dem Regler 4 zugeleitet wird und diesen im Sinne einer Verminderung der Abweichungen zusätzlich beeinflußt.To the resulting control deviations of the main control loop According to the invention, the respective differences are to be reduced to a minimum the angular velocity of both machines is used to form a correction variable, which is fed to the controller 4 and this in the sense of a reduction in the deviations additionally influenced.

Zweckmäßig ist es, nicht den Unterschied der Drehzahlen selbst, sondern das Zeitintegral derselben, d. h. die Abweichungen der Winkelstellungen beider Maschinen voneinander, als Korrekturgröße für den Hauptregelkreis zu verwenden. Um dies zu erreichen, sind in dem behandelten Beispiel die Maschinen 1 und 11 je mit einem Drehfeldgeber 10 und 20 gekuppelt. Die Spannungen dieser beispielsweise aus kleinen drehstromerregten, einphasigen Synchrongeneratoren bestehenden Drehfeldgeber werden einem phasenempfindlichen Gleichrichter 9 (Diskriminator) zugeleitet. Solange die Winkelstellung der beiden Maschinen 1 und 11 genau übereinstimmt, liegt am Ausgang des phasenempfindlichen Gleichrichters keine Spannung. Sobald aber die Winkelstellungen der beiden Maschinen voneinander abweichen, entsteht in dem phasenempfindlichen Gleichrichter eine Gleichspannung, deren Polarität davon abhängt, welche der beiden Maschinen der anderen in der Winkelstellung voreilt. Diese Spannung wird bei 8 in den Regler 4 eingeführt und beeinflußt diesen zusätzlich im Sinne einer Beseitigung der Winkelabweichung. Auf diese Weise gelingt es, die Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 sehr genau derjenigen des Motors 11 anzugleichen, d. h. den Einfluß von Störgrößen auf die Winkelgeschwindigkeit des Motors 1 nahezu vollständig auszuschalten.It is expedient not to use the difference in the speeds themselves, but rather the time integral of the same, ie the deviations in the angular positions of the two machines from one another, as a correction variable for the main control loop. In order to achieve this, machines 1 and 11 are each coupled to a rotary field encoder 10 and 20 in the example discussed. The voltages of these rotary field encoders, which consist, for example, of small three-phase, single-phase synchronous generators, are fed to a phase-sensitive rectifier 9 (discriminator). As long as the angular positions of the two machines 1 and 11 match exactly, there is no voltage at the output of the phase-sensitive rectifier. As soon as the angular positions of the two machines differ from one another, a direct voltage is produced in the phase-sensitive rectifier, the polarity of which depends on which of the two machines leads the other in the angular position. This voltage is introduced into the regulator 4 at 8 and also influences it in the sense of eliminating the angular deviation. In this way it is possible to match the angular speed of the motor 1 very precisely to that of the motor 11, ie to almost completely eliminate the influence of disturbance variables on the angular speed of the motor 1.

Ähnliche Anordnungen von Drehfeldgebern sind bereits zur Erzielung eines genauen Gleichlaufes zweier rotierender Wellen angewendet worden, jedoch ist die erfindungsgemäße Anwendung solcher Mittel in Verbindung mit einem Hilfsregelkreis in Gestalt einer verkleinerten Abbildung des Hauptregelkreises zwecks Erzielung eines größen- und zeitmäßig genauen Verlaufes einer Regelung nach einer sich insbesondere schnell ändernden Sollwertvorgabe nicht bekannt.Similar arrangements of rotary field encoders are already to be achieved exact synchronism of two rotating shafts has been used, however the use according to the invention of such means in connection with an auxiliary control loop in the form of a reduced image of the main control loop for the purpose of achieving a course of a regulation that is exact in terms of size and time according to a particular one Quickly changing setpoint specification not known.

Zur Messung der Drehzahlen können andere bekannte Mittel, wie Fliehkraftpendel, dienen, die ihre Meßwerte mechanisch oder -elektrisch etwa durch Verstellung eines Potentiometers als Sollwertvorgabe verwendbar machen. Zur Ermittlung der Winkelabweichungen können statt der erwähnten Drehfeldgeber beispielsweise stroboskopische Meßeinrichtungen in Verbindung mit einer Abtastung der sich als Lichteffekte darstellenden Meßwerte durch Fotozellen dienen.Other known means, such as centrifugal pendulums, serve that their measured values mechanically or electrically, for example by adjusting a Make the potentiometer usable as a setpoint specification. To determine the angular deviations Instead of the rotary field sensors mentioned, for example stroboscopic measuring devices can be used in connection with a sampling of the measured values which appear as light effects serve by photocells.

Der Hauptantrieb und seine Nachbildung können statt durch Steuergeneratoren 2 und 12 in Leonard= schaltung auch durch beliebige andere steuerbare Stromquellen, z. B. Stromrichter, gespeist sein.The main drive and its replica can be held by control generators 2 and 12 in Leonard = circuit also by any other controllable power source, z. B. converter, be fed.

Soll die Regelung sich über einen sehr großen Drehzahlbereich erstrecken, so kann es zweckmäßig sein, die Drehfeldgeber 10 und 20 oder einen von ihnen mit den betreffenden Maschinen über Getriebe mit verschiedenen, umschaltbaren übersetzungsverhältnissen zu kuppeln.If the regulation is to extend over a very large speed range, it can be useful to couple the rotary field sensors 10 and 20 or one of them to the relevant machines via gears with different, switchable gear ratios.

Die beschriebene Anordnung ist imstande, den Tischantrieb einer rotierenden Säge so genau zu steuern, daß auch bei hohen Walzgeschwindigkeiten und kurzen Schnittlängen eine relativ hohe Genauigkeit für die einzelnen Rohrlängen erzielt wird.The arrangement described is able to drive a rotating table The saw can be controlled so precisely that even at high rolling speeds and short cutting lengths a relatively high accuracy is achieved for the individual pipe lengths.

Claims

Claims: values of each other as a correction variable for the speed controller serve the main drive.

2. Arrangement according to claim 2, characterized in that that to determine the angular deviations rotary field encoder in conjunction with a Phase-sensitive rectifiers are used, which are the correction variable for the controller of the Main control loop as a positive or negative DC voltage.

3. Arrangement according to claim 2, characterized in that the drive of the setpoint generator via an adjustable gear takes place. 1. Arrangement for speed control of the drive for the rotating table of a circular saw, especially for dividing pipes the one to bring about the synchronous movement between the saw and the pipe and to ensure it The setpoint of the speed controller is always constant, adjustable cutting lengths is continuously adjusted according to the angle of rotation of the saw table, thereby characterized in that a speed-controlled auxiliary drive is used as the drive for the setpoint generator is provided whose speed setpoint is identical to the setpoint of the main drive and its actual angle is compared with the actual angle of the main drive and that there are deviations from the two actually-considered publications: German Patent Nos. 896,731, 908,996; U.S. Patent No. 2,712,414; Book of Engel, "Indirect regulators and control systems", 1944, pp.193, 194; Book by S c h ä f e r, "Basics of automatic regulation", 1953, pp. 68 and 133 to 136; a book von O p p e 1 t, "Small Handbook of Technical Control Processes", 1956, pp. 15, 16, 28, 29, 46, 47, 77, 78, 237 to 239; VDE reports 1954, p. V / 64; ETZ 1953, p. 33 to 36; "AEG-Mitteilungen", 1954, pp. 352 to 359; "Electrical Engineering", 1954, P. 1029.