AT404682B - DEVICE FOR MEASURING THE STRIP IN MEASURING ROLLING MILLS - Google Patents

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Description

AT 404 682 BAT 404 682 B

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen des Bandzuges bei Bandwalzstraßen mit einer an dem Band anliegenden Meßrolle, mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung zur Auslenkung der Meßrolle gegen das Band um einen vorgegebenen Betrag und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der von dem Band auf die Meßrolle ausgeiibten Kraft, s Bei einer derartigen, aus der DE-A-40 31 666 bekannten Vorrichtung wird der Abschnitt eines Bandes zwischen zwei Bandwalzgerüsten mittels einer Meßrolle gegenüber einem geradlinigen Bandverlauf ausgelenkt, wobei eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung die Anstellung der Meßrolle bewirkt. Im Bereich der Meßrolle oder der Kolben-Zylinder-Anordnung ist ein Kraftmeßglied, beispielsweise Dehnungsmeßstreifen, angeordnet, mit dem die von dem Band auf die Meßrolle ausgeübte und vom Bandzug abhängige Kraft io gemessen wird.The invention relates to a device for measuring the strip tension in strip rolling mills with a measuring roller resting on the strip, with a hydraulic piston-cylinder arrangement for deflecting the measuring roller against the strip by a predetermined amount and with a measuring device for detecting the strip the measuring roller exerted force, s In such a device, known from DE-A-40 31 666, the section of a strip between two strip rolling stands is deflected by means of a measuring roller with respect to a straight strip path, a hydraulic piston-cylinder arrangement being used to adjust the measuring roller causes. In the area of the measuring roller or the piston-cylinder arrangement, a force measuring element, for example strain gauges, is arranged, by means of which the force io exerted by the belt on the measuring roller and dependent on the belt tension is measured.

Aus der US-A-4 674 310 ist eine Einrichtung bekannt, bei der der Bandzug aus dem mit nur einem Druckaufnehmer erfaßten Hydraulikdruck und der mit einem Positonsaufnehmer erfaßten Kolbenposition berechnet wird. Gleichzeitig wird entweder in Abhängigkeit von dem ermittelten Bandzug oder der aus der Kolbenposition der errechneten Position einer Meßrolle der Hydraulikdruck im Sinne der Einhaltung eines 15 vorgegebenen Bandzuges oder einer vorgegebenen Meßrollenposition geregelt. Hierbei ist nachteilig, daß bei der Regelung die Massen sowohl der Meßrolle als auch des Bandes über eine Kolben-Zylinder-Anordnung bewegt werden, wodurch die meßtechnische Bestimmung des Bandzuges verfälscht wird.From US-A-4 674 310 a device is known in which the strip tension is calculated from the hydraulic pressure measured with only one pressure sensor and the piston position measured with a position sensor. At the same time, depending on the determined strip tension or the position of a measuring roller calculated from the piston position, the hydraulic pressure is regulated in the sense of maintaining a predetermined strip tension or a predetermined measuring roller position. The disadvantage here is that the masses of both the measuring roller and the belt are moved via a piston-cylinder arrangement in the control, whereby the measurement of the tape tension is falsified.

Aus der US-A-3 961 510 ist eine Einrichtung bekannt, bei der eine Meßrolle mittels eines Aktors gegen ein Band ausgelenkt wird. Der Aktor ist in Abhängigkeit von einem hydraulischen Differenzdruck verstellbar, 20 wozu der Aktor auf einer Seite an eine durch einen Druckspeicher gespeiste Hochdruckleitung und auf seiner anderen Seite an einer Niederdruckleitung angeschlossen ist. Zwischen beiden Leitungen liegt ein Servoventil zur Einstellung des Differenzdrucks für den Aktor. Aus einem gewünschten Bandzug und der mittels eines Potentiometers gemessenen momentanen Stellung der Meßrolle wird der erforderliche Differenzdruck für den Aktor berechnet. Dieser Differenzdruck wird in der Weise eingestellt, daß von dem 25 mittels eines Druckaufnehmers gemessenen Wert für den konstanten Versorgungsdruck der Wert des Differenzdrucks sowie der Wert des mittels eines weiteren Druckaufnehmers auf der Niederdruckseite des Aktors gemessenen Drucks subtrahiert werden und daß der so erhaltene verbleibende Druckwert als Fehlersignal zur Steuerung des Servoventils herangezogen wird. Die von den Druckaufnehmern gemessenen Drücke werden also nicht zur Messung des Bandzuges, sondern zur Einstellung eines vorgegebenen 30 Bandzugs im Rahmen einer Regelung der Auslenkung der Meßrolle herangezogen, wobei auch hier durch die bewegten Massen des Bandes und der Meßrolle Meß- bzw. Einstellfehler auftreten können.A device is known from US Pat. No. 3,961,510 in which a measuring roller is deflected against a belt by means of an actuator. The actuator can be adjusted as a function of a hydraulic differential pressure, 20 for which purpose the actuator is connected on one side to a high-pressure line fed by a pressure accumulator and on the other side to a low-pressure line. A servo valve for adjusting the differential pressure for the actuator is located between the two lines. The required differential pressure for the actuator is calculated from a desired strip tension and the instantaneous position of the measuring roller measured by means of a potentiometer. This differential pressure is set in such a way that the value of the differential pressure and the value of the pressure measured by means of a further pressure sensor on the low-pressure side of the actuator are subtracted from the value for the constant supply pressure measured by means of a pressure sensor, and that the remaining pressure value thus obtained is subtracted as Error signal is used to control the servo valve. The pressures measured by the pressure transducers are therefore not used to measure the strip tension, but rather to set a predetermined strip tension as part of a regulation of the deflection of the measuring roller, whereby measuring or setting errors can also occur here due to the moving masses of the strip and the measuring roller .

Aus der DE-A-1 402 710 ist ein Schlingenheber bekannt, der außer zur Einstellung eines vorgegebenen Bandzuges auch als Bandzugmeßeinrichtung betrieben werden kann. Dazu werden die Hydraulikvolumina beiderseits des zur Auslenkung einer Meßrolle dienenden Kolbens einer Kolben-Zylinder-Anordnung abge-35 sperrt. Auf lediglich einer Seite des Kolbens wird dann der Druck mittels eines Meßgerätes gemessen. Der Schiingenheber ist bezüglich seiner geometrischen Abmessung auf eine sehr spezielle Art ausgebildet, so daß der einstellbare Bandzug bzw. der gemessene Bandzug unabhängig von der Lage der Meßrolle sind. Eine Positionsregeleinrichtung, die eine Auslenkung um einen vorgegebenen Betrag gegen das Band ermöglicht, ist dagegen nicht vorgesehen. 40 Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Bandzugerfassung zu vereinfachen und Meßfehler zu vermeiden, die von der Anordnung und der Art der jeweils verwendeten Kraftmeßglieder abhängig sind.A loop lifter is known from DE-A-1 402 710, which can also be operated as a tape tension measuring device in addition to setting a predetermined tape tension. For this purpose, the hydraulic volumes are shut off on both sides of the piston of a piston-cylinder arrangement which serves to deflect a measuring roller. The pressure is then measured on only one side of the piston using a measuring device. The loop lifter is designed in a very special way with regard to its geometric dimensions, so that the adjustable tape tension or the measured tape tension are independent of the position of the measuring roller. On the other hand, a position control device that enables a deflection against the belt by a predetermined amount is not provided. 40 The invention has for its object to simplify the tape tension detection and to avoid measurement errors that are dependent on the arrangement and type of force transducers used.

Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei der Vorrichtung der eingangs angegebenen Art die Meßeinrichtung Druckaufnehmer zur Erfassung der hydraulischen Drücke beiderseits des Kolbens in der Kolben-Zylinder-Anordnung aufweist und daß den Druckaufnehmem eine Recheneinrich-45 tung zur Bestimmung des Bandzuges aus den gemessenen Drücken nachgeordnet ist, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung beiderseits des Kolbens über Hydraulikleitungen ein einer hydraulischen Positionsregeleinrichtung angeschiossen sind und daß im Verlauf der Hydraulikleitungen steuerbare Mittel zum Absperren der Hydraulikvolumina beiderseits des Kolbens während der Bandzugmessung angeordnet sind. Durch die Messung der Drücke beiderseits des Kolbens entfällt in vorteilhafter Weise das Erfordernis eigens zur so Kraftmessung vorgesehener Kraftmeßglieder, so daß auch Meßfehler, die von der Art der verwendeten Meßglieder, z. B. Dehnungsmeßstreifen, und ihrer Anordnung abhängig sind, erst gar nicht auftreten. Mittels der hydraulischen Positionsregeleinrichtung werden die Rolle und das über sie laufende Band um einen vorgegebenen Betrag ausgelenkt; ist der vorgegebene Auslenkungsbetrag erreicht, so wird bei abgesperrtem Hydraulikvolumen über die Zeitdauer des Bandwalzens die hydraulische Druckdifferenz beiderseits des 55 Kolbens gemessen.According to the invention the object is achieved in that, in the device of the type mentioned, the measuring device has pressure transducers for detecting the hydraulic pressures on both sides of the piston in the piston-cylinder arrangement and that the pressure transducers are equipped with a computing device for determining the tape tension after the measured pressures is that the piston-cylinder arrangement on both sides of the piston is connected to a hydraulic position control device via hydraulic lines and that controllable means for shutting off the hydraulic volumes are arranged on both sides of the piston during the tension measurement during the course of the hydraulic lines. By measuring the pressures on both sides of the piston, there is advantageously no need for force measuring elements specifically provided for force measurement, so that measuring errors which depend on the type of measuring elements used, e.g. B. strain gauges, and their arrangement are dependent, do not occur at all. The roll and the belt running over it are deflected by a predetermined amount by means of the hydraulic position control device; If the predetermined amount of deflection has been reached, the hydraulic pressure difference is measured on both sides of the 55 piston over the period of the strip rolling when the hydraulic volume is shut off.

Der Einsatz der erfindungsgemäßen Vorrichtung erfolgt vorzugsweise in Kombination mit einer Minimalzugregelung. Bei Minimalzugregelungen, wie sie beispielsweise aus der EP-A-0 439 663 bekannt sind, erfolgt die Berechnung des Bandzuges aus walzprozeßspezifischen Meßgrößen, wie z. B. Walzmoment, 2The device according to the invention is preferably used in combination with a minimum tension control. With minimum tension controls, such as are known for example from EP-A-0 439 663, the strip tension is calculated from measurement parameters specific to the rolling process, such as, for. B. rolling moment, 2

Claims (1)

AT 404 682 B Walzkraft, beim Übergang des zu walzenden Bandes vom Zugfreien zum zugbehafteten Zustand. Allerdings ist dabei die Meßgenauigkeit von dem Umformungsprozeß im Walzspalt abhängig, wobei insbesondere gravierende Änderungen der Homogenität des Bandes, wie z. B. seine Abmessungen, die Temperatur und sein Gefüge die Genauigkeit der Zugmessung beeinträchtigen. Hinzu kommt eine Fehlerfortpflanzung bei aufeinanderfolgenden Walzgerüsten durch Verkopplung der Regelkreise. Mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung wird eine zusätzliche Meßgröße zur Verfügung gestellt, die unabhängig von dem Umformungspro-zeß im Walzspalt ist. Im folgenden wird die Erfindung anhand der Figur der Zeichnung näher erläutert. Die Figur zeigt zwei aufeinanderfolgende Walzgerüste 1 und 2 einer Bandwalzstraße, durch die hindurch ein zu walzendes Band 3 läuft. Im Bereich zwischen den beiden Walzgerüsten 1 und 2 liegt an dem Band eine Meßrolle 4 an, die an einem Hebelarm 5 gehalten ist und über eine hydraulische Kolben-Zylinder-Anordnung 6 gegen das Band 3, dieses gegenüber einem geradlinigen Verlauf auslenkend, verschwenkbar ist. Die Kolben-Zylinder-Anordnung 6 ist beiderseits des Kolbens mit Hilfe von Hydraulikleitungen 7 und 8 über ein steuerbares Hydraulikventil 9 an einer Druckleitung 10 und einer Tankleitung 11 angeschlossen. Die Betätigung des Hydraulikventils 9 erfolgt durch eine Positionsregeleinrichtung 12 in Abhängigkeit von einer vorgegebenen Soll-Position x* und der Ist-Position x des Kolbens, die mit Hilfe eines Positionsgebers 13 erfaßt wird. Dabei wird das Hydraulikventil 9 je nachdem, ob der Kolben zum Erreichen der Soll-Position x’ in die eine oder die andere Richtung bewegt werden soll, in eine der beiden äußeren gezeigten Schaustellungen gesteuert. Im Verlauf der Hydraulikleitungen 7 und 8 sind zwei steuerbare Sperrventile 14 und 15 angeordnet, die von der Positionsregeleinrichtung 12 betätigbar sind. Ist die vorgegebene Soll-Position x* und damit die gewünschte Bandauslenkung eingestellt, so werden über die Sperrventile 14 und 15 die Hydraulikvolumina beiderseits des Kolbens abgesperrt. Es ist aber auch möglich, auf die beiden Sperrventile 14 und 15 zu verzichten, wenn, wie dies gestrichelt dargestellt ist, im Leitungsverlauf zwischen der Druckleitung 10 und dem Hydraulikventil 9 eine Drossel 28 angeordnet ist, die es erlaubt, durch schnelles Schalten zwischen den äußeren Schaltstellungen des Hydraulikventils 9 die Position des Kolbens einzustellen, in jedem Fall werden nach Erreichen der Sollposition x* die Hydrauiikvo-lumina beiderseits des Kolbens durch die Sperrventile 14 und 15 oder nur das Hydraulikventil 9 abgesperrt. Mittels zweier Druckaufnehmer 16 und 17, die einzeln an den Hydraulikleitungen 7 und 8 angeschlossen sind, werden die Hydraulikdrücke Pi und P2 beiderseits des Kolbens gemessen. In nachgeordneten Multipliziergliedern 18 und 19 werden die gemessenen Drücke Pi und P2 mit den Werten für die wirksamen Kolbenflächen Ai und Az auf der Ober- bzw. Unterseite des Kolbens multipliziert, so daß die auf die unterschiedlichen Kolbenseiten wirkenden Kräfte Fi und F2 erhalten werden. In einer Subtrahierstufe 20 wird durch Bildung der Differenz zwischen den beiden Kräften Fi und F2 die resultierende Kraft AF gebildet, die von der Meßrolle 4 über den Hebelarm 5 auf den Kolben ausgeübt wird. Aus dieser auf den Kolben ausgeübten Kraft AF wird in arithmetischen Rechengliedern 21 bis 25 der Istwert der Zugkraft Fz in dem Band 5 nach der Beziehung AF = H«(Ki *FR + K2*FB + K3*FZ) ermittelt, wobei H die Hebelverstärkung, Fr das Gewicht der Meßrolle 4 und der mitbewegten Teile der mechanischen Einrichtung, FB das Gewicht des Bandes 3, Fz die Bandzugkraft und Κι, K2 und K3 den jeweiligen Anteil von Fr, Fb und Fz an der vertikalen Kraft AF auf den Kolben bezeichnen. Der Istwert der Bandzugkraft Fz wird mit einem aus der gewünschten Bandzugspannung σ* in einer Einheit 26 berechneten Sollwert der Bandzugkraft Fz"verglichen und die so erhaltene Abweichung AFZ einem Bandzugregler 27 zur Regelung der Bandzugspannung zugeführt. Patentansprüche 1. Vorrichtung zum meßtechnischen Erfassen des Bandzuges bei Bandwalzstraßen mit einer an dem Band (3) anliegenden Meßrolle (4), mit einer hydraulischen Kolben-Zylinder-Anordnung (6) zur Auslenkung der Meßrolle (4) gegen das Band (3) um einen vorgegebenen Betrag und mit einer Meßeinrichtung zur Erfassung der von dem Band (3) auf die Meßrolle (4) ausgeubten Kraft, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung Druckaufnehmer (16, 17) zur Erfassung der hydraulischen Drucke (Pi, P2) beiderseits des Kolbens in der Kolben-Zylinder-Anordnung (6) aufweist, daß den Druckaufnehmern (16, 17) eine Recheneinrichtung (18 bis 25) zur Bestimmung des Bandzuges (Fz) aus den gemessenen Drucken (Pi, P2) nachgeordnet ist, daß die Kolben-Zylinder-Anordnung (6) beiderseits des Kolbens über Hydraulikleitungen (7, 8) an einer hydraulischen Positionsregeleinrichtung (9, 12) angeschlossen sind und daß im Verlauf der Hydraulikleitungen (7, 8) steuerbare Mittel (9, 14, 15) zum Absperren der Hydraulikvolumina beiderseits des Kolbens während der Bandzugmessung angeordnet sind. 3 AT 404 682 B Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ihre Kombination mit einer Minimalzugregelung. Hiezu 1 Blatt Zeichnungen 4AT 404 682 B Rolling force, during the transition of the strip to be rolled from the draft-free to the tensile state. However, the measurement accuracy is dependent on the forming process in the roll gap, in particular serious changes in the homogeneity of the strip, such as. B. its dimensions, temperature and structure affect the accuracy of the tensile measurement. In addition, error propagation occurs in successive rolling stands by coupling the control loops. With the device according to the invention, an additional measured variable is made available which is independent of the forming process in the roll gap. The invention is explained in more detail below with reference to the figure of the drawing. The figure shows two successive roll stands 1 and 2 of a strip rolling mill through which a strip 3 to be rolled runs. In the area between the two roll stands 1 and 2 there is a measuring roller 4 on the belt, which is held on a lever arm 5 and can be pivoted via a hydraulic piston-cylinder arrangement 6 against the belt 3, which deflects it in a straight line. The piston-cylinder arrangement 6 is connected on both sides of the piston by means of hydraulic lines 7 and 8 via a controllable hydraulic valve 9 to a pressure line 10 and a tank line 11. The hydraulic valve 9 is actuated by a position control device 12 as a function of a predetermined target position x * and the actual position x of the piston, which is detected with the aid of a position sensor 13. Depending on whether the piston is to be moved in one direction or the other in order to reach the desired position x ′, the hydraulic valve 9 is controlled in one of the two outer display positions shown. In the course of the hydraulic lines 7 and 8, two controllable check valves 14 and 15 are arranged, which can be actuated by the position control device 12. If the predetermined target position x * and thus the desired band deflection is set, then the hydraulic volumes are shut off on both sides of the piston via the check valves 14 and 15. But it is also possible to dispense with the two check valves 14 and 15, if, as shown in dashed lines, a throttle 28 is arranged in the line course between the pressure line 10 and the hydraulic valve 9, which allows fast switching between the outer ones Switch positions of the hydraulic valve 9 to adjust the position of the piston, in any case after reaching the target position x * the hydraulic volumes on both sides of the piston are shut off by the check valves 14 and 15 or only the hydraulic valve 9. The hydraulic pressures Pi and P2 are measured on both sides of the piston by means of two pressure sensors 16 and 17, which are individually connected to the hydraulic lines 7 and 8. In downstream multipliers 18 and 19, the measured pressures Pi and P2 are multiplied by the values for the effective piston areas Ai and Az on the top and bottom of the piston, respectively, so that the forces Fi and F2 acting on the different piston sides are obtained. In a subtraction stage 20, the resulting force AF is formed by forming the difference between the two forces Fi and F2, which force AF is exerted on the piston by the measuring roller 4 via the lever arm 5. From this force AF exerted on the piston, the actual value of the tensile force Fz in band 5 is determined in arithmetic arithmetic elements 21 to 25 according to the relationship AF = H «(Ki * FR + K2 * FB + K3 * FZ), where H is the lever gain , Fr the weight of the measuring roller 4 and the moving parts of the mechanical device, FB the weight of the belt 3, Fz the belt tensile force and Κι, K2 and K3 the respective proportion of Fr, Fb and Fz in the vertical force AF on the piston. The actual value of the strip tension Fz is compared with a setpoint value of the strip tension Fz "calculated from the desired strip tension σ * in a unit 26 and the deviation AFZ thus obtained is fed to a strip tension controller 27 for regulating the strip tension. 1. Apparatus for measuring the strip tension in strip rolling mills with a measuring roller (4) resting on the strip (3), with a hydraulic piston-cylinder arrangement (6) for deflecting the measuring roller (4) against the strip (3) a predetermined amount and with a measuring device for detecting the force exerted by the belt (3) on the measuring roller (4), characterized in that the measuring device pressure transducers (16, 17) for detecting the hydraulic pressures (Pi, P2) on both sides of the piston in the piston-cylinder arrangement (6) that the pressure transducers (16, 17) are followed by a computing device (18 to 25) for determining the strip tension (Fz) from the measured pressures (Pi, P2), that the piston Cylinder arrangement (6) on both sides of the piston via hydraulic lines (7, 8) to a hydraulic position control device (9, 12) are connected and that in the course of the hydraulic lines (7, 8) controllable means (9, 14, 15) for Abspe hydraulic volumes are arranged on both sides of the piston during the tension measurement. 3 AT 404 682 B device according to claim 1, characterized by its combination with a minimum draft control. Including 1 sheet of drawings 4
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